Teach an instcombine to not pull trunc instructions through PHI nodes
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Scalar / InstructionCombining.cpp
1 //===- InstructionCombining.cpp - Combine multiple instructions -----------===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
6 // License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // InstructionCombining - Combine instructions to form fewer, simple
11 // instructions.  This pass does not modify the CFG.  This pass is where
12 // algebraic simplification happens.
13 //
14 // This pass combines things like:
15 //    %Y = add i32 %X, 1
16 //    %Z = add i32 %Y, 1
17 // into:
18 //    %Z = add i32 %X, 2
19 //
20 // This is a simple worklist driven algorithm.
21 //
22 // This pass guarantees that the following canonicalizations are performed on
23 // the program:
24 //    1. If a binary operator has a constant operand, it is moved to the RHS
25 //    2. Bitwise operators with constant operands are always grouped so that
26 //       shifts are performed first, then or's, then and's, then xor's.
27 //    3. Compare instructions are converted from <,>,<=,>= to ==,!= if possible
28 //    4. All cmp instructions on boolean values are replaced with logical ops
29 //    5. add X, X is represented as (X*2) => (X << 1)
30 //    6. Multiplies with a power-of-two constant argument are transformed into
31 //       shifts.
32 //   ... etc.
33 //
34 //===----------------------------------------------------------------------===//
35
36 #define DEBUG_TYPE "instcombine"
37 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
38 #include "llvm/IntrinsicInst.h"
39 #include "llvm/LLVMContext.h"
40 #include "llvm/Pass.h"
41 #include "llvm/DerivedTypes.h"
42 #include "llvm/GlobalVariable.h"
43 #include "llvm/Operator.h"
44 #include "llvm/Analysis/ConstantFolding.h"
45 #include "llvm/Analysis/MemoryBuiltins.h"
46 #include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
47 #include "llvm/Target/TargetData.h"
48 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
49 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
50 #include "llvm/Support/CallSite.h"
51 #include "llvm/Support/ConstantRange.h"
52 #include "llvm/Support/Debug.h"
53 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
54 #include "llvm/Support/GetElementPtrTypeIterator.h"
55 #include "llvm/Support/InstVisitor.h"
56 #include "llvm/Support/IRBuilder.h"
57 #include "llvm/Support/MathExtras.h"
58 #include "llvm/Support/PatternMatch.h"
59 #include "llvm/Support/TargetFolder.h"
60 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
61 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
62 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
63 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
64 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
65 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
66 #include <algorithm>
67 #include <climits>
68 using namespace llvm;
69 using namespace llvm::PatternMatch;
70
71 STATISTIC(NumCombined , "Number of insts combined");
72 STATISTIC(NumConstProp, "Number of constant folds");
73 STATISTIC(NumDeadInst , "Number of dead inst eliminated");
74 STATISTIC(NumDeadStore, "Number of dead stores eliminated");
75 STATISTIC(NumSunkInst , "Number of instructions sunk");
76
77 namespace {
78   /// InstCombineWorklist - This is the worklist management logic for
79   /// InstCombine.
80   class InstCombineWorklist {
81     SmallVector<Instruction*, 256> Worklist;
82     DenseMap<Instruction*, unsigned> WorklistMap;
83     
84     void operator=(const InstCombineWorklist&RHS);   // DO NOT IMPLEMENT
85     InstCombineWorklist(const InstCombineWorklist&); // DO NOT IMPLEMENT
86   public:
87     InstCombineWorklist() {}
88     
89     bool isEmpty() const { return Worklist.empty(); }
90     
91     /// Add - Add the specified instruction to the worklist if it isn't already
92     /// in it.
93     void Add(Instruction *I) {
94       if (WorklistMap.insert(std::make_pair(I, Worklist.size())).second) {
95         DEBUG(errs() << "IC: ADD: " << *I << '\n');
96         Worklist.push_back(I);
97       }
98     }
99     
100     void AddValue(Value *V) {
101       if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
102         Add(I);
103     }
104     
105     /// AddInitialGroup - Add the specified batch of stuff in reverse order.
106     /// which should only be done when the worklist is empty and when the group
107     /// has no duplicates.
108     void AddInitialGroup(Instruction *const *List, unsigned NumEntries) {
109       assert(Worklist.empty() && "Worklist must be empty to add initial group");
110       Worklist.reserve(NumEntries+16);
111       DEBUG(errs() << "IC: ADDING: " << NumEntries << " instrs to worklist\n");
112       for (; NumEntries; --NumEntries) {
113         Instruction *I = List[NumEntries-1];
114         WorklistMap.insert(std::make_pair(I, Worklist.size()));
115         Worklist.push_back(I);
116       }
117     }
118     
119     // Remove - remove I from the worklist if it exists.
120     void Remove(Instruction *I) {
121       DenseMap<Instruction*, unsigned>::iterator It = WorklistMap.find(I);
122       if (It == WorklistMap.end()) return; // Not in worklist.
123       
124       // Don't bother moving everything down, just null out the slot.
125       Worklist[It->second] = 0;
126       
127       WorklistMap.erase(It);
128     }
129     
130     Instruction *RemoveOne() {
131       Instruction *I = Worklist.back();
132       Worklist.pop_back();
133       WorklistMap.erase(I);
134       return I;
135     }
136
137     /// AddUsersToWorkList - When an instruction is simplified, add all users of
138     /// the instruction to the work lists because they might get more simplified
139     /// now.
140     ///
141     void AddUsersToWorkList(Instruction &I) {
142       for (Value::use_iterator UI = I.use_begin(), UE = I.use_end();
143            UI != UE; ++UI)
144         Add(cast<Instruction>(*UI));
145     }
146     
147     
148     /// Zap - check that the worklist is empty and nuke the backing store for
149     /// the map if it is large.
150     void Zap() {
151       assert(WorklistMap.empty() && "Worklist empty, but map not?");
152       
153       // Do an explicit clear, this shrinks the map if needed.
154       WorklistMap.clear();
155     }
156   };
157 } // end anonymous namespace.
158
159
160 namespace {
161   /// InstCombineIRInserter - This is an IRBuilder insertion helper that works
162   /// just like the normal insertion helper, but also adds any new instructions
163   /// to the instcombine worklist.
164   class InstCombineIRInserter : public IRBuilderDefaultInserter<true> {
165     InstCombineWorklist &Worklist;
166   public:
167     InstCombineIRInserter(InstCombineWorklist &WL) : Worklist(WL) {}
168     
169     void InsertHelper(Instruction *I, const Twine &Name,
170                       BasicBlock *BB, BasicBlock::iterator InsertPt) const {
171       IRBuilderDefaultInserter<true>::InsertHelper(I, Name, BB, InsertPt);
172       Worklist.Add(I);
173     }
174   };
175 } // end anonymous namespace
176
177
178 namespace {
179   class InstCombiner : public FunctionPass,
180                        public InstVisitor<InstCombiner, Instruction*> {
181     TargetData *TD;
182     bool MustPreserveLCSSA;
183     bool MadeIRChange;
184   public:
185     /// Worklist - All of the instructions that need to be simplified.
186     InstCombineWorklist Worklist;
187
188     /// Builder - This is an IRBuilder that automatically inserts new
189     /// instructions into the worklist when they are created.
190     typedef IRBuilder<true, TargetFolder, InstCombineIRInserter> BuilderTy;
191     BuilderTy *Builder;
192         
193     static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
194     InstCombiner() : FunctionPass(&ID), TD(0), Builder(0) {}
195
196     LLVMContext *Context;
197     LLVMContext *getContext() const { return Context; }
198
199   public:
200     virtual bool runOnFunction(Function &F);
201     
202     bool DoOneIteration(Function &F, unsigned ItNum);
203
204     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
205       AU.addPreservedID(LCSSAID);
206       AU.setPreservesCFG();
207     }
208
209     TargetData *getTargetData() const { return TD; }
210
211     // Visitation implementation - Implement instruction combining for different
212     // instruction types.  The semantics are as follows:
213     // Return Value:
214     //    null        - No change was made
215     //     I          - Change was made, I is still valid, I may be dead though
216     //   otherwise    - Change was made, replace I with returned instruction
217     //
218     Instruction *visitAdd(BinaryOperator &I);
219     Instruction *visitFAdd(BinaryOperator &I);
220     Value *OptimizePointerDifference(Value *LHS, Value *RHS, const Type *Ty);
221     Instruction *visitSub(BinaryOperator &I);
222     Instruction *visitFSub(BinaryOperator &I);
223     Instruction *visitMul(BinaryOperator &I);
224     Instruction *visitFMul(BinaryOperator &I);
225     Instruction *visitURem(BinaryOperator &I);
226     Instruction *visitSRem(BinaryOperator &I);
227     Instruction *visitFRem(BinaryOperator &I);
228     bool SimplifyDivRemOfSelect(BinaryOperator &I);
229     Instruction *commonRemTransforms(BinaryOperator &I);
230     Instruction *commonIRemTransforms(BinaryOperator &I);
231     Instruction *commonDivTransforms(BinaryOperator &I);
232     Instruction *commonIDivTransforms(BinaryOperator &I);
233     Instruction *visitUDiv(BinaryOperator &I);
234     Instruction *visitSDiv(BinaryOperator &I);
235     Instruction *visitFDiv(BinaryOperator &I);
236     Instruction *FoldAndOfICmps(Instruction &I, ICmpInst *LHS, ICmpInst *RHS);
237     Instruction *FoldAndOfFCmps(Instruction &I, FCmpInst *LHS, FCmpInst *RHS);
238     Instruction *visitAnd(BinaryOperator &I);
239     Instruction *FoldOrOfICmps(Instruction &I, ICmpInst *LHS, ICmpInst *RHS);
240     Instruction *FoldOrOfFCmps(Instruction &I, FCmpInst *LHS, FCmpInst *RHS);
241     Instruction *FoldOrWithConstants(BinaryOperator &I, Value *Op,
242                                      Value *A, Value *B, Value *C);
243     Instruction *visitOr (BinaryOperator &I);
244     Instruction *visitXor(BinaryOperator &I);
245     Instruction *visitShl(BinaryOperator &I);
246     Instruction *visitAShr(BinaryOperator &I);
247     Instruction *visitLShr(BinaryOperator &I);
248     Instruction *commonShiftTransforms(BinaryOperator &I);
249     Instruction *FoldFCmp_IntToFP_Cst(FCmpInst &I, Instruction *LHSI,
250                                       Constant *RHSC);
251     Instruction *visitFCmpInst(FCmpInst &I);
252     Instruction *visitICmpInst(ICmpInst &I);
253     Instruction *visitICmpInstWithCastAndCast(ICmpInst &ICI);
254     Instruction *visitICmpInstWithInstAndIntCst(ICmpInst &ICI,
255                                                 Instruction *LHS,
256                                                 ConstantInt *RHS);
257     Instruction *FoldICmpDivCst(ICmpInst &ICI, BinaryOperator *DivI,
258                                 ConstantInt *DivRHS);
259
260     Instruction *FoldGEPICmp(GEPOperator *GEPLHS, Value *RHS,
261                              ICmpInst::Predicate Cond, Instruction &I);
262     Instruction *FoldShiftByConstant(Value *Op0, ConstantInt *Op1,
263                                      BinaryOperator &I);
264     Instruction *commonCastTransforms(CastInst &CI);
265     Instruction *commonIntCastTransforms(CastInst &CI);
266     Instruction *commonPointerCastTransforms(CastInst &CI);
267     Instruction *visitTrunc(TruncInst &CI);
268     Instruction *visitZExt(ZExtInst &CI);
269     Instruction *visitSExt(SExtInst &CI);
270     Instruction *visitFPTrunc(FPTruncInst &CI);
271     Instruction *visitFPExt(CastInst &CI);
272     Instruction *visitFPToUI(FPToUIInst &FI);
273     Instruction *visitFPToSI(FPToSIInst &FI);
274     Instruction *visitUIToFP(CastInst &CI);
275     Instruction *visitSIToFP(CastInst &CI);
276     Instruction *visitPtrToInt(PtrToIntInst &CI);
277     Instruction *visitIntToPtr(IntToPtrInst &CI);
278     Instruction *visitBitCast(BitCastInst &CI);
279     Instruction *FoldSelectOpOp(SelectInst &SI, Instruction *TI,
280                                 Instruction *FI);
281     Instruction *FoldSelectIntoOp(SelectInst &SI, Value*, Value*);
282     Instruction *visitSelectInst(SelectInst &SI);
283     Instruction *visitSelectInstWithICmp(SelectInst &SI, ICmpInst *ICI);
284     Instruction *visitCallInst(CallInst &CI);
285     Instruction *visitInvokeInst(InvokeInst &II);
286
287     Instruction *SliceUpIllegalIntegerPHI(PHINode &PN);
288     Instruction *visitPHINode(PHINode &PN);
289     Instruction *visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP);
290     Instruction *visitAllocaInst(AllocaInst &AI);
291     Instruction *visitFree(Instruction &FI);
292     Instruction *visitLoadInst(LoadInst &LI);
293     Instruction *visitStoreInst(StoreInst &SI);
294     Instruction *visitBranchInst(BranchInst &BI);
295     Instruction *visitSwitchInst(SwitchInst &SI);
296     Instruction *visitInsertElementInst(InsertElementInst &IE);
297     Instruction *visitExtractElementInst(ExtractElementInst &EI);
298     Instruction *visitShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst &SVI);
299     Instruction *visitExtractValueInst(ExtractValueInst &EV);
300
301     // visitInstruction - Specify what to return for unhandled instructions...
302     Instruction *visitInstruction(Instruction &I) { return 0; }
303
304   private:
305     Instruction *visitCallSite(CallSite CS);
306     bool transformConstExprCastCall(CallSite CS);
307     Instruction *transformCallThroughTrampoline(CallSite CS);
308     Instruction *transformZExtICmp(ICmpInst *ICI, Instruction &CI,
309                                    bool DoXform = true);
310     bool WillNotOverflowSignedAdd(Value *LHS, Value *RHS);
311     DbgDeclareInst *hasOneUsePlusDeclare(Value *V);
312
313
314   public:
315     // InsertNewInstBefore - insert an instruction New before instruction Old
316     // in the program.  Add the new instruction to the worklist.
317     //
318     Instruction *InsertNewInstBefore(Instruction *New, Instruction &Old) {
319       assert(New && New->getParent() == 0 &&
320              "New instruction already inserted into a basic block!");
321       BasicBlock *BB = Old.getParent();
322       BB->getInstList().insert(&Old, New);  // Insert inst
323       Worklist.Add(New);
324       return New;
325     }
326         
327     // ReplaceInstUsesWith - This method is to be used when an instruction is
328     // found to be dead, replacable with another preexisting expression.  Here
329     // we add all uses of I to the worklist, replace all uses of I with the new
330     // value, then return I, so that the inst combiner will know that I was
331     // modified.
332     //
333     Instruction *ReplaceInstUsesWith(Instruction &I, Value *V) {
334       Worklist.AddUsersToWorkList(I);   // Add all modified instrs to worklist.
335       
336       // If we are replacing the instruction with itself, this must be in a
337       // segment of unreachable code, so just clobber the instruction.
338       if (&I == V) 
339         V = UndefValue::get(I.getType());
340         
341       I.replaceAllUsesWith(V);
342       return &I;
343     }
344
345     // EraseInstFromFunction - When dealing with an instruction that has side
346     // effects or produces a void value, we can't rely on DCE to delete the
347     // instruction.  Instead, visit methods should return the value returned by
348     // this function.
349     Instruction *EraseInstFromFunction(Instruction &I) {
350       DEBUG(errs() << "IC: ERASE " << I << '\n');
351
352       assert(I.use_empty() && "Cannot erase instruction that is used!");
353       // Make sure that we reprocess all operands now that we reduced their
354       // use counts.
355       if (I.getNumOperands() < 8) {
356         for (User::op_iterator i = I.op_begin(), e = I.op_end(); i != e; ++i)
357           if (Instruction *Op = dyn_cast<Instruction>(*i))
358             Worklist.Add(Op);
359       }
360       Worklist.Remove(&I);
361       I.eraseFromParent();
362       MadeIRChange = true;
363       return 0;  // Don't do anything with FI
364     }
365         
366     void ComputeMaskedBits(Value *V, const APInt &Mask, APInt &KnownZero,
367                            APInt &KnownOne, unsigned Depth = 0) const {
368       return llvm::ComputeMaskedBits(V, Mask, KnownZero, KnownOne, TD, Depth);
369     }
370     
371     bool MaskedValueIsZero(Value *V, const APInt &Mask, 
372                            unsigned Depth = 0) const {
373       return llvm::MaskedValueIsZero(V, Mask, TD, Depth);
374     }
375     unsigned ComputeNumSignBits(Value *Op, unsigned Depth = 0) const {
376       return llvm::ComputeNumSignBits(Op, TD, Depth);
377     }
378
379   private:
380
381     /// SimplifyCommutative - This performs a few simplifications for 
382     /// commutative operators.
383     bool SimplifyCommutative(BinaryOperator &I);
384
385     /// SimplifyCompare - This reorders the operands of a CmpInst to get them in
386     /// most-complex to least-complex order.
387     bool SimplifyCompare(CmpInst &I);
388
389     /// SimplifyDemandedUseBits - Attempts to replace V with a simpler value
390     /// based on the demanded bits.
391     Value *SimplifyDemandedUseBits(Value *V, APInt DemandedMask, 
392                                    APInt& KnownZero, APInt& KnownOne,
393                                    unsigned Depth);
394     bool SimplifyDemandedBits(Use &U, APInt DemandedMask, 
395                               APInt& KnownZero, APInt& KnownOne,
396                               unsigned Depth=0);
397         
398     /// SimplifyDemandedInstructionBits - Inst is an integer instruction that
399     /// SimplifyDemandedBits knows about.  See if the instruction has any
400     /// properties that allow us to simplify its operands.
401     bool SimplifyDemandedInstructionBits(Instruction &Inst);
402         
403     Value *SimplifyDemandedVectorElts(Value *V, APInt DemandedElts,
404                                       APInt& UndefElts, unsigned Depth = 0);
405       
406     // FoldOpIntoPhi - Given a binary operator, cast instruction, or select
407     // which has a PHI node as operand #0, see if we can fold the instruction
408     // into the PHI (which is only possible if all operands to the PHI are
409     // constants).
410     //
411     // If AllowAggressive is true, FoldOpIntoPhi will allow certain transforms
412     // that would normally be unprofitable because they strongly encourage jump
413     // threading.
414     Instruction *FoldOpIntoPhi(Instruction &I, bool AllowAggressive = false);
415
416     // FoldPHIArgOpIntoPHI - If all operands to a PHI node are the same "unary"
417     // operator and they all are only used by the PHI, PHI together their
418     // inputs, and do the operation once, to the result of the PHI.
419     Instruction *FoldPHIArgOpIntoPHI(PHINode &PN);
420     Instruction *FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PHINode &PN);
421     Instruction *FoldPHIArgGEPIntoPHI(PHINode &PN);
422     Instruction *FoldPHIArgLoadIntoPHI(PHINode &PN);
423
424     
425     Instruction *OptAndOp(Instruction *Op, ConstantInt *OpRHS,
426                           ConstantInt *AndRHS, BinaryOperator &TheAnd);
427     
428     Value *FoldLogicalPlusAnd(Value *LHS, Value *RHS, ConstantInt *Mask,
429                               bool isSub, Instruction &I);
430     Instruction *InsertRangeTest(Value *V, Constant *Lo, Constant *Hi,
431                                  bool isSigned, bool Inside, Instruction &IB);
432     Instruction *PromoteCastOfAllocation(BitCastInst &CI, AllocaInst &AI);
433     Instruction *MatchBSwap(BinaryOperator &I);
434     bool SimplifyStoreAtEndOfBlock(StoreInst &SI);
435     Instruction *SimplifyMemTransfer(MemIntrinsic *MI);
436     Instruction *SimplifyMemSet(MemSetInst *MI);
437
438
439     Value *EvaluateInDifferentType(Value *V, const Type *Ty, bool isSigned);
440
441     bool CanEvaluateInDifferentType(Value *V, const Type *Ty,
442                                     unsigned CastOpc, int &NumCastsRemoved);
443     unsigned GetOrEnforceKnownAlignment(Value *V,
444                                         unsigned PrefAlign = 0);
445
446   };
447 } // end anonymous namespace
448
449 char InstCombiner::ID = 0;
450 static RegisterPass<InstCombiner>
451 X("instcombine", "Combine redundant instructions");
452
453 // getComplexity:  Assign a complexity or rank value to LLVM Values...
454 //   0 -> undef, 1 -> Const, 2 -> Other, 3 -> Arg, 3 -> Unary, 4 -> OtherInst
455 static unsigned getComplexity(Value *V) {
456   if (isa<Instruction>(V)) {
457     if (BinaryOperator::isNeg(V) ||
458         BinaryOperator::isFNeg(V) ||
459         BinaryOperator::isNot(V))
460       return 3;
461     return 4;
462   }
463   if (isa<Argument>(V)) return 3;
464   return isa<Constant>(V) ? (isa<UndefValue>(V) ? 0 : 1) : 2;
465 }
466
467 // isOnlyUse - Return true if this instruction will be deleted if we stop using
468 // it.
469 static bool isOnlyUse(Value *V) {
470   return V->hasOneUse() || isa<Constant>(V);
471 }
472
473 // getPromotedType - Return the specified type promoted as it would be to pass
474 // though a va_arg area...
475 static const Type *getPromotedType(const Type *Ty) {
476   if (const IntegerType* ITy = dyn_cast<IntegerType>(Ty)) {
477     if (ITy->getBitWidth() < 32)
478       return Type::getInt32Ty(Ty->getContext());
479   }
480   return Ty;
481 }
482
483 /// getBitCastOperand - If the specified operand is a CastInst, a constant
484 /// expression bitcast, or a GetElementPtrInst with all zero indices, return the
485 /// operand value, otherwise return null.
486 static Value *getBitCastOperand(Value *V) {
487   if (Operator *O = dyn_cast<Operator>(V)) {
488     if (O->getOpcode() == Instruction::BitCast)
489       return O->getOperand(0);
490     if (GEPOperator *GEP = dyn_cast<GEPOperator>(V))
491       if (GEP->hasAllZeroIndices())
492         return GEP->getPointerOperand();
493   }
494   return 0;
495 }
496
497 /// This function is a wrapper around CastInst::isEliminableCastPair. It
498 /// simply extracts arguments and returns what that function returns.
499 static Instruction::CastOps 
500 isEliminableCastPair(
501   const CastInst *CI, ///< The first cast instruction
502   unsigned opcode,       ///< The opcode of the second cast instruction
503   const Type *DstTy,     ///< The target type for the second cast instruction
504   TargetData *TD         ///< The target data for pointer size
505 ) {
506
507   const Type *SrcTy = CI->getOperand(0)->getType();   // A from above
508   const Type *MidTy = CI->getType();                  // B from above
509
510   // Get the opcodes of the two Cast instructions
511   Instruction::CastOps firstOp = Instruction::CastOps(CI->getOpcode());
512   Instruction::CastOps secondOp = Instruction::CastOps(opcode);
513
514   unsigned Res = CastInst::isEliminableCastPair(firstOp, secondOp, SrcTy, MidTy,
515                                                 DstTy,
516                                   TD ? TD->getIntPtrType(CI->getContext()) : 0);
517   
518   // We don't want to form an inttoptr or ptrtoint that converts to an integer
519   // type that differs from the pointer size.
520   if ((Res == Instruction::IntToPtr &&
521           (!TD || SrcTy != TD->getIntPtrType(CI->getContext()))) ||
522       (Res == Instruction::PtrToInt &&
523           (!TD || DstTy != TD->getIntPtrType(CI->getContext()))))
524     Res = 0;
525   
526   return Instruction::CastOps(Res);
527 }
528
529 /// ValueRequiresCast - Return true if the cast from "V to Ty" actually results
530 /// in any code being generated.  It does not require codegen if V is simple
531 /// enough or if the cast can be folded into other casts.
532 static bool ValueRequiresCast(Instruction::CastOps opcode, const Value *V, 
533                               const Type *Ty, TargetData *TD) {
534   if (V->getType() == Ty || isa<Constant>(V)) return false;
535   
536   // If this is another cast that can be eliminated, it isn't codegen either.
537   if (const CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(V))
538     if (isEliminableCastPair(CI, opcode, Ty, TD))
539       return false;
540   return true;
541 }
542
543 // SimplifyCommutative - This performs a few simplifications for commutative
544 // operators:
545 //
546 //  1. Order operands such that they are listed from right (least complex) to
547 //     left (most complex).  This puts constants before unary operators before
548 //     binary operators.
549 //
550 //  2. Transform: (op (op V, C1), C2) ==> (op V, (op C1, C2))
551 //  3. Transform: (op (op V1, C1), (op V2, C2)) ==> (op (op V1, V2), (op C1,C2))
552 //
553 bool InstCombiner::SimplifyCommutative(BinaryOperator &I) {
554   bool Changed = false;
555   if (getComplexity(I.getOperand(0)) < getComplexity(I.getOperand(1)))
556     Changed = !I.swapOperands();
557
558   if (!I.isAssociative()) return Changed;
559   Instruction::BinaryOps Opcode = I.getOpcode();
560   if (BinaryOperator *Op = dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(0)))
561     if (Op->getOpcode() == Opcode && isa<Constant>(Op->getOperand(1))) {
562       if (isa<Constant>(I.getOperand(1))) {
563         Constant *Folded = ConstantExpr::get(I.getOpcode(),
564                                              cast<Constant>(I.getOperand(1)),
565                                              cast<Constant>(Op->getOperand(1)));
566         I.setOperand(0, Op->getOperand(0));
567         I.setOperand(1, Folded);
568         return true;
569       } else if (BinaryOperator *Op1=dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(1)))
570         if (Op1->getOpcode() == Opcode && isa<Constant>(Op1->getOperand(1)) &&
571             isOnlyUse(Op) && isOnlyUse(Op1)) {
572           Constant *C1 = cast<Constant>(Op->getOperand(1));
573           Constant *C2 = cast<Constant>(Op1->getOperand(1));
574
575           // Fold (op (op V1, C1), (op V2, C2)) ==> (op (op V1, V2), (op C1,C2))
576           Constant *Folded = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), C1, C2);
577           Instruction *New = BinaryOperator::Create(Opcode, Op->getOperand(0),
578                                                     Op1->getOperand(0),
579                                                     Op1->getName(), &I);
580           Worklist.Add(New);
581           I.setOperand(0, New);
582           I.setOperand(1, Folded);
583           return true;
584         }
585     }
586   return Changed;
587 }
588
589 /// SimplifyCompare - For a CmpInst this function just orders the operands
590 /// so that theyare listed from right (least complex) to left (most complex).
591 /// This puts constants before unary operators before binary operators.
592 bool InstCombiner::SimplifyCompare(CmpInst &I) {
593   if (getComplexity(I.getOperand(0)) >= getComplexity(I.getOperand(1)))
594     return false;
595   I.swapOperands();
596   // Compare instructions are not associative so there's nothing else we can do.
597   return true;
598 }
599
600 // dyn_castNegVal - Given a 'sub' instruction, return the RHS of the instruction
601 // if the LHS is a constant zero (which is the 'negate' form).
602 //
603 static inline Value *dyn_castNegVal(Value *V) {
604   if (BinaryOperator::isNeg(V))
605     return BinaryOperator::getNegArgument(V);
606
607   // Constants can be considered to be negated values if they can be folded.
608   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(V))
609     return ConstantExpr::getNeg(C);
610
611   if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(V))
612     if (C->getType()->getElementType()->isInteger())
613       return ConstantExpr::getNeg(C);
614
615   return 0;
616 }
617
618 // dyn_castFNegVal - Given a 'fsub' instruction, return the RHS of the
619 // instruction if the LHS is a constant negative zero (which is the 'negate'
620 // form).
621 //
622 static inline Value *dyn_castFNegVal(Value *V) {
623   if (BinaryOperator::isFNeg(V))
624     return BinaryOperator::getFNegArgument(V);
625
626   // Constants can be considered to be negated values if they can be folded.
627   if (ConstantFP *C = dyn_cast<ConstantFP>(V))
628     return ConstantExpr::getFNeg(C);
629
630   if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(V))
631     if (C->getType()->getElementType()->isFloatingPoint())
632       return ConstantExpr::getFNeg(C);
633
634   return 0;
635 }
636
637 /// isFreeToInvert - Return true if the specified value is free to invert (apply
638 /// ~ to).  This happens in cases where the ~ can be eliminated.
639 static inline bool isFreeToInvert(Value *V) {
640   // ~(~(X)) -> X.
641   if (BinaryOperator::isNot(V))
642     return true;
643   
644   // Constants can be considered to be not'ed values.
645   if (isa<ConstantInt>(V))
646     return true;
647   
648   // Compares can be inverted if they have a single use.
649   if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(V))
650     return CI->hasOneUse();
651   
652   return false;
653 }
654
655 static inline Value *dyn_castNotVal(Value *V) {
656   // If this is not(not(x)) don't return that this is a not: we want the two
657   // not's to be folded first.
658   if (BinaryOperator::isNot(V)) {
659     Value *Operand = BinaryOperator::getNotArgument(V);
660     if (!isFreeToInvert(Operand))
661       return Operand;
662   }
663
664   // Constants can be considered to be not'ed values...
665   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(V))
666     return ConstantInt::get(C->getType(), ~C->getValue());
667   return 0;
668 }
669
670
671
672 // dyn_castFoldableMul - If this value is a multiply that can be folded into
673 // other computations (because it has a constant operand), return the
674 // non-constant operand of the multiply, and set CST to point to the multiplier.
675 // Otherwise, return null.
676 //
677 static inline Value *dyn_castFoldableMul(Value *V, ConstantInt *&CST) {
678   if (V->hasOneUse() && V->getType()->isInteger())
679     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V)) {
680       if (I->getOpcode() == Instruction::Mul)
681         if ((CST = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))))
682           return I->getOperand(0);
683       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl)
684         if ((CST = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1)))) {
685           // The multiplier is really 1 << CST.
686           uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(V->getType())->getBitWidth();
687           uint32_t CSTVal = CST->getLimitedValue(BitWidth);
688           CST = ConstantInt::get(V->getType()->getContext(),
689                                  APInt(BitWidth, 1).shl(CSTVal));
690           return I->getOperand(0);
691         }
692     }
693   return 0;
694 }
695
696 /// AddOne - Add one to a ConstantInt
697 static Constant *AddOne(Constant *C) {
698   return ConstantExpr::getAdd(C, 
699     ConstantInt::get(C->getType(), 1));
700 }
701 /// SubOne - Subtract one from a ConstantInt
702 static Constant *SubOne(ConstantInt *C) {
703   return ConstantExpr::getSub(C, 
704     ConstantInt::get(C->getType(), 1));
705 }
706 /// MultiplyOverflows - True if the multiply can not be expressed in an int
707 /// this size.
708 static bool MultiplyOverflows(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2, bool sign) {
709   uint32_t W = C1->getBitWidth();
710   APInt LHSExt = C1->getValue(), RHSExt = C2->getValue();
711   if (sign) {
712     LHSExt.sext(W * 2);
713     RHSExt.sext(W * 2);
714   } else {
715     LHSExt.zext(W * 2);
716     RHSExt.zext(W * 2);
717   }
718
719   APInt MulExt = LHSExt * RHSExt;
720
721   if (sign) {
722     APInt Min = APInt::getSignedMinValue(W).sext(W * 2);
723     APInt Max = APInt::getSignedMaxValue(W).sext(W * 2);
724     return MulExt.slt(Min) || MulExt.sgt(Max);
725   } else 
726     return MulExt.ugt(APInt::getLowBitsSet(W * 2, W));
727 }
728
729
730 /// ShrinkDemandedConstant - Check to see if the specified operand of the 
731 /// specified instruction is a constant integer.  If so, check to see if there
732 /// are any bits set in the constant that are not demanded.  If so, shrink the
733 /// constant and return true.
734 static bool ShrinkDemandedConstant(Instruction *I, unsigned OpNo, 
735                                    APInt Demanded) {
736   assert(I && "No instruction?");
737   assert(OpNo < I->getNumOperands() && "Operand index too large");
738
739   // If the operand is not a constant integer, nothing to do.
740   ConstantInt *OpC = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(OpNo));
741   if (!OpC) return false;
742
743   // If there are no bits set that aren't demanded, nothing to do.
744   Demanded.zextOrTrunc(OpC->getValue().getBitWidth());
745   if ((~Demanded & OpC->getValue()) == 0)
746     return false;
747
748   // This instruction is producing bits that are not demanded. Shrink the RHS.
749   Demanded &= OpC->getValue();
750   I->setOperand(OpNo, ConstantInt::get(OpC->getType(), Demanded));
751   return true;
752 }
753
754 // ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits - Given a signed integer type and a 
755 // set of known zero and one bits, compute the maximum and minimum values that
756 // could have the specified known zero and known one bits, returning them in
757 // min/max.
758 static void ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits(const APInt& KnownZero,
759                                                    const APInt& KnownOne,
760                                                    APInt& Min, APInt& Max) {
761   assert(KnownZero.getBitWidth() == KnownOne.getBitWidth() &&
762          KnownZero.getBitWidth() == Min.getBitWidth() &&
763          KnownZero.getBitWidth() == Max.getBitWidth() &&
764          "KnownZero, KnownOne and Min, Max must have equal bitwidth.");
765   APInt UnknownBits = ~(KnownZero|KnownOne);
766
767   // The minimum value is when all unknown bits are zeros, EXCEPT for the sign
768   // bit if it is unknown.
769   Min = KnownOne;
770   Max = KnownOne|UnknownBits;
771   
772   if (UnknownBits.isNegative()) { // Sign bit is unknown
773     Min.set(Min.getBitWidth()-1);
774     Max.clear(Max.getBitWidth()-1);
775   }
776 }
777
778 // ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits - Given an unsigned integer type and
779 // a set of known zero and one bits, compute the maximum and minimum values that
780 // could have the specified known zero and known one bits, returning them in
781 // min/max.
782 static void ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits(const APInt &KnownZero,
783                                                      const APInt &KnownOne,
784                                                      APInt &Min, APInt &Max) {
785   assert(KnownZero.getBitWidth() == KnownOne.getBitWidth() &&
786          KnownZero.getBitWidth() == Min.getBitWidth() &&
787          KnownZero.getBitWidth() == Max.getBitWidth() &&
788          "Ty, KnownZero, KnownOne and Min, Max must have equal bitwidth.");
789   APInt UnknownBits = ~(KnownZero|KnownOne);
790   
791   // The minimum value is when the unknown bits are all zeros.
792   Min = KnownOne;
793   // The maximum value is when the unknown bits are all ones.
794   Max = KnownOne|UnknownBits;
795 }
796
797 /// SimplifyDemandedInstructionBits - Inst is an integer instruction that
798 /// SimplifyDemandedBits knows about.  See if the instruction has any
799 /// properties that allow us to simplify its operands.
800 bool InstCombiner::SimplifyDemandedInstructionBits(Instruction &Inst) {
801   unsigned BitWidth = Inst.getType()->getScalarSizeInBits();
802   APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
803   APInt DemandedMask(APInt::getAllOnesValue(BitWidth));
804   
805   Value *V = SimplifyDemandedUseBits(&Inst, DemandedMask, 
806                                      KnownZero, KnownOne, 0);
807   if (V == 0) return false;
808   if (V == &Inst) return true;
809   ReplaceInstUsesWith(Inst, V);
810   return true;
811 }
812
813 /// SimplifyDemandedBits - This form of SimplifyDemandedBits simplifies the
814 /// specified instruction operand if possible, updating it in place.  It returns
815 /// true if it made any change and false otherwise.
816 bool InstCombiner::SimplifyDemandedBits(Use &U, APInt DemandedMask, 
817                                         APInt &KnownZero, APInt &KnownOne,
818                                         unsigned Depth) {
819   Value *NewVal = SimplifyDemandedUseBits(U.get(), DemandedMask,
820                                           KnownZero, KnownOne, Depth);
821   if (NewVal == 0) return false;
822   U = NewVal;
823   return true;
824 }
825
826
827 /// SimplifyDemandedUseBits - This function attempts to replace V with a simpler
828 /// value based on the demanded bits.  When this function is called, it is known
829 /// that only the bits set in DemandedMask of the result of V are ever used
830 /// downstream. Consequently, depending on the mask and V, it may be possible
831 /// to replace V with a constant or one of its operands. In such cases, this
832 /// function does the replacement and returns true. In all other cases, it
833 /// returns false after analyzing the expression and setting KnownOne and known
834 /// to be one in the expression.  KnownZero contains all the bits that are known
835 /// to be zero in the expression. These are provided to potentially allow the
836 /// caller (which might recursively be SimplifyDemandedBits itself) to simplify
837 /// the expression. KnownOne and KnownZero always follow the invariant that 
838 /// KnownOne & KnownZero == 0. That is, a bit can't be both 1 and 0. Note that
839 /// the bits in KnownOne and KnownZero may only be accurate for those bits set
840 /// in DemandedMask. Note also that the bitwidth of V, DemandedMask, KnownZero
841 /// and KnownOne must all be the same.
842 ///
843 /// This returns null if it did not change anything and it permits no
844 /// simplification.  This returns V itself if it did some simplification of V's
845 /// operands based on the information about what bits are demanded. This returns
846 /// some other non-null value if it found out that V is equal to another value
847 /// in the context where the specified bits are demanded, but not for all users.
848 Value *InstCombiner::SimplifyDemandedUseBits(Value *V, APInt DemandedMask,
849                                              APInt &KnownZero, APInt &KnownOne,
850                                              unsigned Depth) {
851   assert(V != 0 && "Null pointer of Value???");
852   assert(Depth <= 6 && "Limit Search Depth");
853   uint32_t BitWidth = DemandedMask.getBitWidth();
854   const Type *VTy = V->getType();
855   assert((TD || !isa<PointerType>(VTy)) &&
856          "SimplifyDemandedBits needs to know bit widths!");
857   assert((!TD || TD->getTypeSizeInBits(VTy->getScalarType()) == BitWidth) &&
858          (!VTy->isIntOrIntVector() ||
859           VTy->getScalarSizeInBits() == BitWidth) &&
860          KnownZero.getBitWidth() == BitWidth &&
861          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
862          "Value *V, DemandedMask, KnownZero and KnownOne "
863          "must have same BitWidth");
864   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V)) {
865     // We know all of the bits for a constant!
866     KnownOne = CI->getValue() & DemandedMask;
867     KnownZero = ~KnownOne & DemandedMask;
868     return 0;
869   }
870   if (isa<ConstantPointerNull>(V)) {
871     // We know all of the bits for a constant!
872     KnownOne.clear();
873     KnownZero = DemandedMask;
874     return 0;
875   }
876
877   KnownZero.clear();
878   KnownOne.clear();
879   if (DemandedMask == 0) {   // Not demanding any bits from V.
880     if (isa<UndefValue>(V))
881       return 0;
882     return UndefValue::get(VTy);
883   }
884   
885   if (Depth == 6)        // Limit search depth.
886     return 0;
887   
888   APInt LHSKnownZero(BitWidth, 0), LHSKnownOne(BitWidth, 0);
889   APInt &RHSKnownZero = KnownZero, &RHSKnownOne = KnownOne;
890
891   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
892   if (!I) {
893     ComputeMaskedBits(V, DemandedMask, RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth);
894     return 0;        // Only analyze instructions.
895   }
896
897   // If there are multiple uses of this value and we aren't at the root, then
898   // we can't do any simplifications of the operands, because DemandedMask
899   // only reflects the bits demanded by *one* of the users.
900   if (Depth != 0 && !I->hasOneUse()) {
901     // Despite the fact that we can't simplify this instruction in all User's
902     // context, we can at least compute the knownzero/knownone bits, and we can
903     // do simplifications that apply to *just* the one user if we know that
904     // this instruction has a simpler value in that context.
905     if (I->getOpcode() == Instruction::And) {
906       // If either the LHS or the RHS are Zero, the result is zero.
907       ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), DemandedMask,
908                         RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1);
909       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), DemandedMask & ~RHSKnownZero,
910                         LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1);
911       
912       // If all of the demanded bits are known 1 on one side, return the other.
913       // These bits cannot contribute to the result of the 'and' in this
914       // context.
915       if ((DemandedMask & ~LHSKnownZero & RHSKnownOne) == 
916           (DemandedMask & ~LHSKnownZero))
917         return I->getOperand(0);
918       if ((DemandedMask & ~RHSKnownZero & LHSKnownOne) == 
919           (DemandedMask & ~RHSKnownZero))
920         return I->getOperand(1);
921       
922       // If all of the demanded bits in the inputs are known zeros, return zero.
923       if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|LHSKnownZero)) == DemandedMask)
924         return Constant::getNullValue(VTy);
925       
926     } else if (I->getOpcode() == Instruction::Or) {
927       // We can simplify (X|Y) -> X or Y in the user's context if we know that
928       // only bits from X or Y are demanded.
929       
930       // If either the LHS or the RHS are One, the result is One.
931       ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), DemandedMask, 
932                         RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1);
933       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), DemandedMask & ~RHSKnownOne, 
934                         LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1);
935       
936       // If all of the demanded bits are known zero on one side, return the
937       // other.  These bits cannot contribute to the result of the 'or' in this
938       // context.
939       if ((DemandedMask & ~LHSKnownOne & RHSKnownZero) == 
940           (DemandedMask & ~LHSKnownOne))
941         return I->getOperand(0);
942       if ((DemandedMask & ~RHSKnownOne & LHSKnownZero) == 
943           (DemandedMask & ~RHSKnownOne))
944         return I->getOperand(1);
945       
946       // If all of the potentially set bits on one side are known to be set on
947       // the other side, just use the 'other' side.
948       if ((DemandedMask & (~RHSKnownZero) & LHSKnownOne) == 
949           (DemandedMask & (~RHSKnownZero)))
950         return I->getOperand(0);
951       if ((DemandedMask & (~LHSKnownZero) & RHSKnownOne) == 
952           (DemandedMask & (~LHSKnownZero)))
953         return I->getOperand(1);
954     }
955     
956     // Compute the KnownZero/KnownOne bits to simplify things downstream.
957     ComputeMaskedBits(I, DemandedMask, KnownZero, KnownOne, Depth);
958     return 0;
959   }
960   
961   // If this is the root being simplified, allow it to have multiple uses,
962   // just set the DemandedMask to all bits so that we can try to simplify the
963   // operands.  This allows visitTruncInst (for example) to simplify the
964   // operand of a trunc without duplicating all the logic below.
965   if (Depth == 0 && !V->hasOneUse())
966     DemandedMask = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
967   
968   switch (I->getOpcode()) {
969   default:
970     ComputeMaskedBits(I, DemandedMask, RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth);
971     break;
972   case Instruction::And:
973     // If either the LHS or the RHS are Zero, the result is zero.
974     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(1), DemandedMask,
975                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1) ||
976         SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedMask & ~RHSKnownZero,
977                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
978       return I;
979     assert(!(RHSKnownZero & RHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?"); 
980     assert(!(LHSKnownZero & LHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?"); 
981
982     // If all of the demanded bits are known 1 on one side, return the other.
983     // These bits cannot contribute to the result of the 'and'.
984     if ((DemandedMask & ~LHSKnownZero & RHSKnownOne) == 
985         (DemandedMask & ~LHSKnownZero))
986       return I->getOperand(0);
987     if ((DemandedMask & ~RHSKnownZero & LHSKnownOne) == 
988         (DemandedMask & ~RHSKnownZero))
989       return I->getOperand(1);
990     
991     // If all of the demanded bits in the inputs are known zeros, return zero.
992     if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|LHSKnownZero)) == DemandedMask)
993       return Constant::getNullValue(VTy);
994       
995     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
996     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask & ~LHSKnownZero))
997       return I;
998       
999     // Output known-1 bits are only known if set in both the LHS & RHS.
1000     RHSKnownOne &= LHSKnownOne;
1001     // Output known-0 are known to be clear if zero in either the LHS | RHS.
1002     RHSKnownZero |= LHSKnownZero;
1003     break;
1004   case Instruction::Or:
1005     // If either the LHS or the RHS are One, the result is One.
1006     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(1), DemandedMask, 
1007                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1) ||
1008         SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedMask & ~RHSKnownOne, 
1009                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1010       return I;
1011     assert(!(RHSKnownZero & RHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?"); 
1012     assert(!(LHSKnownZero & LHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?"); 
1013     
1014     // If all of the demanded bits are known zero on one side, return the other.
1015     // These bits cannot contribute to the result of the 'or'.
1016     if ((DemandedMask & ~LHSKnownOne & RHSKnownZero) == 
1017         (DemandedMask & ~LHSKnownOne))
1018       return I->getOperand(0);
1019     if ((DemandedMask & ~RHSKnownOne & LHSKnownZero) == 
1020         (DemandedMask & ~RHSKnownOne))
1021       return I->getOperand(1);
1022
1023     // If all of the potentially set bits on one side are known to be set on
1024     // the other side, just use the 'other' side.
1025     if ((DemandedMask & (~RHSKnownZero) & LHSKnownOne) == 
1026         (DemandedMask & (~RHSKnownZero)))
1027       return I->getOperand(0);
1028     if ((DemandedMask & (~LHSKnownZero) & RHSKnownOne) == 
1029         (DemandedMask & (~LHSKnownZero)))
1030       return I->getOperand(1);
1031         
1032     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
1033     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
1034       return I;
1035           
1036     // Output known-0 bits are only known if clear in both the LHS & RHS.
1037     RHSKnownZero &= LHSKnownZero;
1038     // Output known-1 are known to be set if set in either the LHS | RHS.
1039     RHSKnownOne |= LHSKnownOne;
1040     break;
1041   case Instruction::Xor: {
1042     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(1), DemandedMask,
1043                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1) ||
1044         SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedMask, 
1045                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1046       return I;
1047     assert(!(RHSKnownZero & RHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?"); 
1048     assert(!(LHSKnownZero & LHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?"); 
1049     
1050     // If all of the demanded bits are known zero on one side, return the other.
1051     // These bits cannot contribute to the result of the 'xor'.
1052     if ((DemandedMask & RHSKnownZero) == DemandedMask)
1053       return I->getOperand(0);
1054     if ((DemandedMask & LHSKnownZero) == DemandedMask)
1055       return I->getOperand(1);
1056     
1057     // Output known-0 bits are known if clear or set in both the LHS & RHS.
1058     APInt KnownZeroOut = (RHSKnownZero & LHSKnownZero) | 
1059                          (RHSKnownOne & LHSKnownOne);
1060     // Output known-1 are known to be set if set in only one of the LHS, RHS.
1061     APInt KnownOneOut = (RHSKnownZero & LHSKnownOne) | 
1062                         (RHSKnownOne & LHSKnownZero);
1063     
1064     // If all of the demanded bits are known to be zero on one side or the
1065     // other, turn this into an *inclusive* or.
1066     //    e.g. (A & C1)^(B & C2) -> (A & C1)|(B & C2) iff C1&C2 == 0
1067     if ((DemandedMask & ~RHSKnownZero & ~LHSKnownZero) == 0) {
1068       Instruction *Or = 
1069         BinaryOperator::CreateOr(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
1070                                  I->getName());
1071       return InsertNewInstBefore(Or, *I);
1072     }
1073     
1074     // If all of the demanded bits on one side are known, and all of the set
1075     // bits on that side are also known to be set on the other side, turn this
1076     // into an AND, as we know the bits will be cleared.
1077     //    e.g. (X | C1) ^ C2 --> (X | C1) & ~C2 iff (C1&C2) == C2
1078     if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|RHSKnownOne)) == DemandedMask) { 
1079       // all known
1080       if ((RHSKnownOne & LHSKnownOne) == RHSKnownOne) {
1081         Constant *AndC = Constant::getIntegerValue(VTy,
1082                                                    ~RHSKnownOne & DemandedMask);
1083         Instruction *And = 
1084           BinaryOperator::CreateAnd(I->getOperand(0), AndC, "tmp");
1085         return InsertNewInstBefore(And, *I);
1086       }
1087     }
1088     
1089     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
1090     // FIXME: for XOR, we prefer to force bits to 1 if they will make a -1.
1091     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
1092       return I;
1093     
1094     // If our LHS is an 'and' and if it has one use, and if any of the bits we
1095     // are flipping are known to be set, then the xor is just resetting those
1096     // bits to zero.  We can just knock out bits from the 'and' and the 'xor',
1097     // simplifying both of them.
1098     if (Instruction *LHSInst = dyn_cast<Instruction>(I->getOperand(0)))
1099       if (LHSInst->getOpcode() == Instruction::And && LHSInst->hasOneUse() &&
1100           isa<ConstantInt>(I->getOperand(1)) &&
1101           isa<ConstantInt>(LHSInst->getOperand(1)) &&
1102           (LHSKnownOne & RHSKnownOne & DemandedMask) != 0) {
1103         ConstantInt *AndRHS = cast<ConstantInt>(LHSInst->getOperand(1));
1104         ConstantInt *XorRHS = cast<ConstantInt>(I->getOperand(1));
1105         APInt NewMask = ~(LHSKnownOne & RHSKnownOne & DemandedMask);
1106         
1107         Constant *AndC =
1108           ConstantInt::get(I->getType(), NewMask & AndRHS->getValue());
1109         Instruction *NewAnd = 
1110           BinaryOperator::CreateAnd(I->getOperand(0), AndC, "tmp");
1111         InsertNewInstBefore(NewAnd, *I);
1112         
1113         Constant *XorC =
1114           ConstantInt::get(I->getType(), NewMask & XorRHS->getValue());
1115         Instruction *NewXor =
1116           BinaryOperator::CreateXor(NewAnd, XorC, "tmp");
1117         return InsertNewInstBefore(NewXor, *I);
1118       }
1119           
1120           
1121     RHSKnownZero = KnownZeroOut;
1122     RHSKnownOne  = KnownOneOut;
1123     break;
1124   }
1125   case Instruction::Select:
1126     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(2), DemandedMask,
1127                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1) ||
1128         SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(1), DemandedMask, 
1129                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1130       return I;
1131     assert(!(RHSKnownZero & RHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?"); 
1132     assert(!(LHSKnownZero & LHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?"); 
1133     
1134     // If the operands are constants, see if we can simplify them.
1135     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask) ||
1136         ShrinkDemandedConstant(I, 2, DemandedMask))
1137       return I;
1138     
1139     // Only known if known in both the LHS and RHS.
1140     RHSKnownOne &= LHSKnownOne;
1141     RHSKnownZero &= LHSKnownZero;
1142     break;
1143   case Instruction::Trunc: {
1144     unsigned truncBf = I->getOperand(0)->getType()->getScalarSizeInBits();
1145     DemandedMask.zext(truncBf);
1146     RHSKnownZero.zext(truncBf);
1147     RHSKnownOne.zext(truncBf);
1148     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedMask, 
1149                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1150       return I;
1151     DemandedMask.trunc(BitWidth);
1152     RHSKnownZero.trunc(BitWidth);
1153     RHSKnownOne.trunc(BitWidth);
1154     assert(!(RHSKnownZero & RHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?"); 
1155     break;
1156   }
1157   case Instruction::BitCast:
1158     if (!I->getOperand(0)->getType()->isIntOrIntVector())
1159       return false;  // vector->int or fp->int?
1160
1161     if (const VectorType *DstVTy = dyn_cast<VectorType>(I->getType())) {
1162       if (const VectorType *SrcVTy =
1163             dyn_cast<VectorType>(I->getOperand(0)->getType())) {
1164         if (DstVTy->getNumElements() != SrcVTy->getNumElements())
1165           // Don't touch a bitcast between vectors of different element counts.
1166           return false;
1167       } else
1168         // Don't touch a scalar-to-vector bitcast.
1169         return false;
1170     } else if (isa<VectorType>(I->getOperand(0)->getType()))
1171       // Don't touch a vector-to-scalar bitcast.
1172       return false;
1173
1174     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedMask,
1175                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1176       return I;
1177     assert(!(RHSKnownZero & RHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?"); 
1178     break;
1179   case Instruction::ZExt: {
1180     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
1181     unsigned SrcBitWidth =I->getOperand(0)->getType()->getScalarSizeInBits();
1182     
1183     DemandedMask.trunc(SrcBitWidth);
1184     RHSKnownZero.trunc(SrcBitWidth);
1185     RHSKnownOne.trunc(SrcBitWidth);
1186     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedMask,
1187                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1188       return I;
1189     DemandedMask.zext(BitWidth);
1190     RHSKnownZero.zext(BitWidth);
1191     RHSKnownOne.zext(BitWidth);
1192     assert(!(RHSKnownZero & RHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?"); 
1193     // The top bits are known to be zero.
1194     RHSKnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth);
1195     break;
1196   }
1197   case Instruction::SExt: {
1198     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
1199     unsigned SrcBitWidth =I->getOperand(0)->getType()->getScalarSizeInBits();
1200     
1201     APInt InputDemandedBits = DemandedMask & 
1202                               APInt::getLowBitsSet(BitWidth, SrcBitWidth);
1203
1204     APInt NewBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth));
1205     // If any of the sign extended bits are demanded, we know that the sign
1206     // bit is demanded.
1207     if ((NewBits & DemandedMask) != 0)
1208       InputDemandedBits.set(SrcBitWidth-1);
1209       
1210     InputDemandedBits.trunc(SrcBitWidth);
1211     RHSKnownZero.trunc(SrcBitWidth);
1212     RHSKnownOne.trunc(SrcBitWidth);
1213     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), InputDemandedBits,
1214                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1215       return I;
1216     InputDemandedBits.zext(BitWidth);
1217     RHSKnownZero.zext(BitWidth);
1218     RHSKnownOne.zext(BitWidth);
1219     assert(!(RHSKnownZero & RHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?"); 
1220       
1221     // If the sign bit of the input is known set or clear, then we know the
1222     // top bits of the result.
1223
1224     // If the input sign bit is known zero, or if the NewBits are not demanded
1225     // convert this into a zero extension.
1226     if (RHSKnownZero[SrcBitWidth-1] || (NewBits & ~DemandedMask) == NewBits) {
1227       // Convert to ZExt cast
1228       CastInst *NewCast = new ZExtInst(I->getOperand(0), VTy, I->getName());
1229       return InsertNewInstBefore(NewCast, *I);
1230     } else if (RHSKnownOne[SrcBitWidth-1]) {    // Input sign bit known set
1231       RHSKnownOne |= NewBits;
1232     }
1233     break;
1234   }
1235   case Instruction::Add: {
1236     // Figure out what the input bits are.  If the top bits of the and result
1237     // are not demanded, then the add doesn't demand them from its input
1238     // either.
1239     unsigned NLZ = DemandedMask.countLeadingZeros();
1240       
1241     // If there is a constant on the RHS, there are a variety of xformations
1242     // we can do.
1243     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1244       // If null, this should be simplified elsewhere.  Some of the xforms here
1245       // won't work if the RHS is zero.
1246       if (RHS->isZero())
1247         break;
1248       
1249       // If the top bit of the output is demanded, demand everything from the
1250       // input.  Otherwise, we demand all the input bits except NLZ top bits.
1251       APInt InDemandedBits(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - NLZ));
1252
1253       // Find information about known zero/one bits in the input.
1254       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), InDemandedBits, 
1255                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1256         return I;
1257
1258       // If the RHS of the add has bits set that can't affect the input, reduce
1259       // the constant.
1260       if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, InDemandedBits))
1261         return I;
1262       
1263       // Avoid excess work.
1264       if (LHSKnownZero == 0 && LHSKnownOne == 0)
1265         break;
1266       
1267       // Turn it into OR if input bits are zero.
1268       if ((LHSKnownZero & RHS->getValue()) == RHS->getValue()) {
1269         Instruction *Or =
1270           BinaryOperator::CreateOr(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
1271                                    I->getName());
1272         return InsertNewInstBefore(Or, *I);
1273       }
1274       
1275       // We can say something about the output known-zero and known-one bits,
1276       // depending on potential carries from the input constant and the
1277       // unknowns.  For example if the LHS is known to have at most the 0x0F0F0
1278       // bits set and the RHS constant is 0x01001, then we know we have a known
1279       // one mask of 0x00001 and a known zero mask of 0xE0F0E.
1280       
1281       // To compute this, we first compute the potential carry bits.  These are
1282       // the bits which may be modified.  I'm not aware of a better way to do
1283       // this scan.
1284       const APInt &RHSVal = RHS->getValue();
1285       APInt CarryBits((~LHSKnownZero + RHSVal) ^ (~LHSKnownZero ^ RHSVal));
1286       
1287       // Now that we know which bits have carries, compute the known-1/0 sets.
1288       
1289       // Bits are known one if they are known zero in one operand and one in the
1290       // other, and there is no input carry.
1291       RHSKnownOne = ((LHSKnownZero & RHSVal) | 
1292                      (LHSKnownOne & ~RHSVal)) & ~CarryBits;
1293       
1294       // Bits are known zero if they are known zero in both operands and there
1295       // is no input carry.
1296       RHSKnownZero = LHSKnownZero & ~RHSVal & ~CarryBits;
1297     } else {
1298       // If the high-bits of this ADD are not demanded, then it does not demand
1299       // the high bits of its LHS or RHS.
1300       if (DemandedMask[BitWidth-1] == 0) {
1301         // Right fill the mask of bits for this ADD to demand the most
1302         // significant bit and all those below it.
1303         APInt DemandedFromOps(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth-NLZ));
1304         if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedFromOps,
1305                                  LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1) ||
1306             SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(1), DemandedFromOps,
1307                                  LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1308           return I;
1309       }
1310     }
1311     break;
1312   }
1313   case Instruction::Sub:
1314     // If the high-bits of this SUB are not demanded, then it does not demand
1315     // the high bits of its LHS or RHS.
1316     if (DemandedMask[BitWidth-1] == 0) {
1317       // Right fill the mask of bits for this SUB to demand the most
1318       // significant bit and all those below it.
1319       uint32_t NLZ = DemandedMask.countLeadingZeros();
1320       APInt DemandedFromOps(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth-NLZ));
1321       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedFromOps,
1322                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1) ||
1323           SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(1), DemandedFromOps,
1324                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1325         return I;
1326     }
1327     // Otherwise just hand the sub off to ComputeMaskedBits to fill in
1328     // the known zeros and ones.
1329     ComputeMaskedBits(V, DemandedMask, RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth);
1330     break;
1331   case Instruction::Shl:
1332     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1333       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1334       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.lshr(ShiftAmt));
1335       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedMaskIn, 
1336                                RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1337         return I;
1338       assert(!(RHSKnownZero & RHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?");
1339       RHSKnownZero <<= ShiftAmt;
1340       RHSKnownOne  <<= ShiftAmt;
1341       // low bits known zero.
1342       if (ShiftAmt)
1343         RHSKnownZero |= APInt::getLowBitsSet(BitWidth, ShiftAmt);
1344     }
1345     break;
1346   case Instruction::LShr:
1347     // For a logical shift right
1348     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1349       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1350       
1351       // Unsigned shift right.
1352       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.shl(ShiftAmt));
1353       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedMaskIn,
1354                                RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1355         return I;
1356       assert(!(RHSKnownZero & RHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?");
1357       RHSKnownZero = APIntOps::lshr(RHSKnownZero, ShiftAmt);
1358       RHSKnownOne  = APIntOps::lshr(RHSKnownOne, ShiftAmt);
1359       if (ShiftAmt) {
1360         // Compute the new bits that are at the top now.
1361         APInt HighBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt));
1362         RHSKnownZero |= HighBits;  // high bits known zero.
1363       }
1364     }
1365     break;
1366   case Instruction::AShr:
1367     // If this is an arithmetic shift right and only the low-bit is set, we can
1368     // always convert this into a logical shr, even if the shift amount is
1369     // variable.  The low bit of the shift cannot be an input sign bit unless
1370     // the shift amount is >= the size of the datatype, which is undefined.
1371     if (DemandedMask == 1) {
1372       // Perform the logical shift right.
1373       Instruction *NewVal = BinaryOperator::CreateLShr(
1374                         I->getOperand(0), I->getOperand(1), I->getName());
1375       return InsertNewInstBefore(NewVal, *I);
1376     }    
1377
1378     // If the sign bit is the only bit demanded by this ashr, then there is no
1379     // need to do it, the shift doesn't change the high bit.
1380     if (DemandedMask.isSignBit())
1381       return I->getOperand(0);
1382     
1383     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1384       uint32_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1385       
1386       // Signed shift right.
1387       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.shl(ShiftAmt));
1388       // If any of the "high bits" are demanded, we should set the sign bit as
1389       // demanded.
1390       if (DemandedMask.countLeadingZeros() <= ShiftAmt)
1391         DemandedMaskIn.set(BitWidth-1);
1392       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedMaskIn,
1393                                RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1394         return I;
1395       assert(!(RHSKnownZero & RHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?");
1396       // Compute the new bits that are at the top now.
1397       APInt HighBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt));
1398       RHSKnownZero = APIntOps::lshr(RHSKnownZero, ShiftAmt);
1399       RHSKnownOne  = APIntOps::lshr(RHSKnownOne, ShiftAmt);
1400         
1401       // Handle the sign bits.
1402       APInt SignBit(APInt::getSignBit(BitWidth));
1403       // Adjust to where it is now in the mask.
1404       SignBit = APIntOps::lshr(SignBit, ShiftAmt);  
1405         
1406       // If the input sign bit is known to be zero, or if none of the top bits
1407       // are demanded, turn this into an unsigned shift right.
1408       if (BitWidth <= ShiftAmt || RHSKnownZero[BitWidth-ShiftAmt-1] || 
1409           (HighBits & ~DemandedMask) == HighBits) {
1410         // Perform the logical shift right.
1411         Instruction *NewVal = BinaryOperator::CreateLShr(
1412                           I->getOperand(0), SA, I->getName());
1413         return InsertNewInstBefore(NewVal, *I);
1414       } else if ((RHSKnownOne & SignBit) != 0) { // New bits are known one.
1415         RHSKnownOne |= HighBits;
1416       }
1417     }
1418     break;
1419   case Instruction::SRem:
1420     if (ConstantInt *Rem = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1421       APInt RA = Rem->getValue().abs();
1422       if (RA.isPowerOf2()) {
1423         if (DemandedMask.ult(RA))    // srem won't affect demanded bits
1424           return I->getOperand(0);
1425
1426         APInt LowBits = RA - 1;
1427         APInt Mask2 = LowBits | APInt::getSignBit(BitWidth);
1428         if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), Mask2,
1429                                  LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1430           return I;
1431
1432         if (LHSKnownZero[BitWidth-1] || ((LHSKnownZero & LowBits) == LowBits))
1433           LHSKnownZero |= ~LowBits;
1434
1435         KnownZero |= LHSKnownZero & DemandedMask;
1436
1437         assert(!(KnownZero & KnownOne) && "Bits known to be one AND zero?"); 
1438       }
1439     }
1440     break;
1441   case Instruction::URem: {
1442     APInt KnownZero2(BitWidth, 0), KnownOne2(BitWidth, 0);
1443     APInt AllOnes = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
1444     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), AllOnes,
1445                              KnownZero2, KnownOne2, Depth+1) ||
1446         SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(1), AllOnes,
1447                              KnownZero2, KnownOne2, Depth+1))
1448       return I;
1449
1450     unsigned Leaders = KnownZero2.countLeadingOnes();
1451     Leaders = std::max(Leaders,
1452                        KnownZero2.countLeadingOnes());
1453     KnownZero = APInt::getHighBitsSet(BitWidth, Leaders) & DemandedMask;
1454     break;
1455   }
1456   case Instruction::Call:
1457     if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I)) {
1458       switch (II->getIntrinsicID()) {
1459       default: break;
1460       case Intrinsic::bswap: {
1461         // If the only bits demanded come from one byte of the bswap result,
1462         // just shift the input byte into position to eliminate the bswap.
1463         unsigned NLZ = DemandedMask.countLeadingZeros();
1464         unsigned NTZ = DemandedMask.countTrailingZeros();
1465           
1466         // Round NTZ down to the next byte.  If we have 11 trailing zeros, then
1467         // we need all the bits down to bit 8.  Likewise, round NLZ.  If we
1468         // have 14 leading zeros, round to 8.
1469         NLZ &= ~7;
1470         NTZ &= ~7;
1471         // If we need exactly one byte, we can do this transformation.
1472         if (BitWidth-NLZ-NTZ == 8) {
1473           unsigned ResultBit = NTZ;
1474           unsigned InputBit = BitWidth-NTZ-8;
1475           
1476           // Replace this with either a left or right shift to get the byte into
1477           // the right place.
1478           Instruction *NewVal;
1479           if (InputBit > ResultBit)
1480             NewVal = BinaryOperator::CreateLShr(I->getOperand(1),
1481                     ConstantInt::get(I->getType(), InputBit-ResultBit));
1482           else
1483             NewVal = BinaryOperator::CreateShl(I->getOperand(1),
1484                     ConstantInt::get(I->getType(), ResultBit-InputBit));
1485           NewVal->takeName(I);
1486           return InsertNewInstBefore(NewVal, *I);
1487         }
1488           
1489         // TODO: Could compute known zero/one bits based on the input.
1490         break;
1491       }
1492       }
1493     }
1494     ComputeMaskedBits(V, DemandedMask, RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth);
1495     break;
1496   }
1497   
1498   // If the client is only demanding bits that we know, return the known
1499   // constant.
1500   if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|RHSKnownOne)) == DemandedMask)
1501     return Constant::getIntegerValue(VTy, RHSKnownOne);
1502   return false;
1503 }
1504
1505
1506 /// SimplifyDemandedVectorElts - The specified value produces a vector with
1507 /// any number of elements. DemandedElts contains the set of elements that are
1508 /// actually used by the caller.  This method analyzes which elements of the
1509 /// operand are undef and returns that information in UndefElts.
1510 ///
1511 /// If the information about demanded elements can be used to simplify the
1512 /// operation, the operation is simplified, then the resultant value is
1513 /// returned.  This returns null if no change was made.
1514 Value *InstCombiner::SimplifyDemandedVectorElts(Value *V, APInt DemandedElts,
1515                                                 APInt& UndefElts,
1516                                                 unsigned Depth) {
1517   unsigned VWidth = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
1518   APInt EltMask(APInt::getAllOnesValue(VWidth));
1519   assert((DemandedElts & ~EltMask) == 0 && "Invalid DemandedElts!");
1520
1521   if (isa<UndefValue>(V)) {
1522     // If the entire vector is undefined, just return this info.
1523     UndefElts = EltMask;
1524     return 0;
1525   } else if (DemandedElts == 0) { // If nothing is demanded, provide undef.
1526     UndefElts = EltMask;
1527     return UndefValue::get(V->getType());
1528   }
1529
1530   UndefElts = 0;
1531   if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(V)) {
1532     const Type *EltTy = cast<VectorType>(V->getType())->getElementType();
1533     Constant *Undef = UndefValue::get(EltTy);
1534
1535     std::vector<Constant*> Elts;
1536     for (unsigned i = 0; i != VWidth; ++i)
1537       if (!DemandedElts[i]) {   // If not demanded, set to undef.
1538         Elts.push_back(Undef);
1539         UndefElts.set(i);
1540       } else if (isa<UndefValue>(CP->getOperand(i))) {   // Already undef.
1541         Elts.push_back(Undef);
1542         UndefElts.set(i);
1543       } else {                               // Otherwise, defined.
1544         Elts.push_back(CP->getOperand(i));
1545       }
1546
1547     // If we changed the constant, return it.
1548     Constant *NewCP = ConstantVector::get(Elts);
1549     return NewCP != CP ? NewCP : 0;
1550   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) {
1551     // Simplify the CAZ to a ConstantVector where the non-demanded elements are
1552     // set to undef.
1553     
1554     // Check if this is identity. If so, return 0 since we are not simplifying
1555     // anything.
1556     if (DemandedElts == ((1ULL << VWidth) -1))
1557       return 0;
1558     
1559     const Type *EltTy = cast<VectorType>(V->getType())->getElementType();
1560     Constant *Zero = Constant::getNullValue(EltTy);
1561     Constant *Undef = UndefValue::get(EltTy);
1562     std::vector<Constant*> Elts;
1563     for (unsigned i = 0; i != VWidth; ++i) {
1564       Constant *Elt = DemandedElts[i] ? Zero : Undef;
1565       Elts.push_back(Elt);
1566     }
1567     UndefElts = DemandedElts ^ EltMask;
1568     return ConstantVector::get(Elts);
1569   }
1570   
1571   // Limit search depth.
1572   if (Depth == 10)
1573     return 0;
1574
1575   // If multiple users are using the root value, procede with
1576   // simplification conservatively assuming that all elements
1577   // are needed.
1578   if (!V->hasOneUse()) {
1579     // Quit if we find multiple users of a non-root value though.
1580     // They'll be handled when it's their turn to be visited by
1581     // the main instcombine process.
1582     if (Depth != 0)
1583       // TODO: Just compute the UndefElts information recursively.
1584       return 0;
1585
1586     // Conservatively assume that all elements are needed.
1587     DemandedElts = EltMask;
1588   }
1589   
1590   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
1591   if (!I) return 0;        // Only analyze instructions.
1592   
1593   bool MadeChange = false;
1594   APInt UndefElts2(VWidth, 0);
1595   Value *TmpV;
1596   switch (I->getOpcode()) {
1597   default: break;
1598     
1599   case Instruction::InsertElement: {
1600     // If this is a variable index, we don't know which element it overwrites.
1601     // demand exactly the same input as we produce.
1602     ConstantInt *Idx = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(2));
1603     if (Idx == 0) {
1604       // Note that we can't propagate undef elt info, because we don't know
1605       // which elt is getting updated.
1606       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), DemandedElts,
1607                                         UndefElts2, Depth+1);
1608       if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1609       break;
1610     }
1611     
1612     // If this is inserting an element that isn't demanded, remove this
1613     // insertelement.
1614     unsigned IdxNo = Idx->getZExtValue();
1615     if (IdxNo >= VWidth || !DemandedElts[IdxNo]) {
1616       Worklist.Add(I);
1617       return I->getOperand(0);
1618     }
1619     
1620     // Otherwise, the element inserted overwrites whatever was there, so the
1621     // input demanded set is simpler than the output set.
1622     APInt DemandedElts2 = DemandedElts;
1623     DemandedElts2.clear(IdxNo);
1624     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), DemandedElts2,
1625                                       UndefElts, Depth+1);
1626     if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1627
1628     // The inserted element is defined.
1629     UndefElts.clear(IdxNo);
1630     break;
1631   }
1632   case Instruction::ShuffleVector: {
1633     ShuffleVectorInst *Shuffle = cast<ShuffleVectorInst>(I);
1634     uint64_t LHSVWidth =
1635       cast<VectorType>(Shuffle->getOperand(0)->getType())->getNumElements();
1636     APInt LeftDemanded(LHSVWidth, 0), RightDemanded(LHSVWidth, 0);
1637     for (unsigned i = 0; i < VWidth; i++) {
1638       if (DemandedElts[i]) {
1639         unsigned MaskVal = Shuffle->getMaskValue(i);
1640         if (MaskVal != -1u) {
1641           assert(MaskVal < LHSVWidth * 2 &&
1642                  "shufflevector mask index out of range!");
1643           if (MaskVal < LHSVWidth)
1644             LeftDemanded.set(MaskVal);
1645           else
1646             RightDemanded.set(MaskVal - LHSVWidth);
1647         }
1648       }
1649     }
1650
1651     APInt UndefElts4(LHSVWidth, 0);
1652     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), LeftDemanded,
1653                                       UndefElts4, Depth+1);
1654     if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1655
1656     APInt UndefElts3(LHSVWidth, 0);
1657     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(1), RightDemanded,
1658                                       UndefElts3, Depth+1);
1659     if (TmpV) { I->setOperand(1, TmpV); MadeChange = true; }
1660
1661     bool NewUndefElts = false;
1662     for (unsigned i = 0; i < VWidth; i++) {
1663       unsigned MaskVal = Shuffle->getMaskValue(i);
1664       if (MaskVal == -1u) {
1665         UndefElts.set(i);
1666       } else if (MaskVal < LHSVWidth) {
1667         if (UndefElts4[MaskVal]) {
1668           NewUndefElts = true;
1669           UndefElts.set(i);
1670         }
1671       } else {
1672         if (UndefElts3[MaskVal - LHSVWidth]) {
1673           NewUndefElts = true;
1674           UndefElts.set(i);
1675         }
1676       }
1677     }
1678
1679     if (NewUndefElts) {
1680       // Add additional discovered undefs.
1681       std::vector<Constant*> Elts;
1682       for (unsigned i = 0; i < VWidth; ++i) {
1683         if (UndefElts[i])
1684           Elts.push_back(UndefValue::get(Type::getInt32Ty(*Context)));
1685         else
1686           Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(*Context),
1687                                           Shuffle->getMaskValue(i)));
1688       }
1689       I->setOperand(2, ConstantVector::get(Elts));
1690       MadeChange = true;
1691     }
1692     break;
1693   }
1694   case Instruction::BitCast: {
1695     // Vector->vector casts only.
1696     const VectorType *VTy = dyn_cast<VectorType>(I->getOperand(0)->getType());
1697     if (!VTy) break;
1698     unsigned InVWidth = VTy->getNumElements();
1699     APInt InputDemandedElts(InVWidth, 0);
1700     unsigned Ratio;
1701
1702     if (VWidth == InVWidth) {
1703       // If we are converting from <4 x i32> -> <4 x f32>, we demand the same
1704       // elements as are demanded of us.
1705       Ratio = 1;
1706       InputDemandedElts = DemandedElts;
1707     } else if (VWidth > InVWidth) {
1708       // Untested so far.
1709       break;
1710       
1711       // If there are more elements in the result than there are in the source,
1712       // then an input element is live if any of the corresponding output
1713       // elements are live.
1714       Ratio = VWidth/InVWidth;
1715       for (unsigned OutIdx = 0; OutIdx != VWidth; ++OutIdx) {
1716         if (DemandedElts[OutIdx])
1717           InputDemandedElts.set(OutIdx/Ratio);
1718       }
1719     } else {
1720       // Untested so far.
1721       break;
1722       
1723       // If there are more elements in the source than there are in the result,
1724       // then an input element is live if the corresponding output element is
1725       // live.
1726       Ratio = InVWidth/VWidth;
1727       for (unsigned InIdx = 0; InIdx != InVWidth; ++InIdx)
1728         if (DemandedElts[InIdx/Ratio])
1729           InputDemandedElts.set(InIdx);
1730     }
1731     
1732     // div/rem demand all inputs, because they don't want divide by zero.
1733     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), InputDemandedElts,
1734                                       UndefElts2, Depth+1);
1735     if (TmpV) {
1736       I->setOperand(0, TmpV);
1737       MadeChange = true;
1738     }
1739     
1740     UndefElts = UndefElts2;
1741     if (VWidth > InVWidth) {
1742       llvm_unreachable("Unimp");
1743       // If there are more elements in the result than there are in the source,
1744       // then an output element is undef if the corresponding input element is
1745       // undef.
1746       for (unsigned OutIdx = 0; OutIdx != VWidth; ++OutIdx)
1747         if (UndefElts2[OutIdx/Ratio])
1748           UndefElts.set(OutIdx);
1749     } else if (VWidth < InVWidth) {
1750       llvm_unreachable("Unimp");
1751       // If there are more elements in the source than there are in the result,
1752       // then a result element is undef if all of the corresponding input
1753       // elements are undef.
1754       UndefElts = ~0ULL >> (64-VWidth);  // Start out all undef.
1755       for (unsigned InIdx = 0; InIdx != InVWidth; ++InIdx)
1756         if (!UndefElts2[InIdx])            // Not undef?
1757           UndefElts.clear(InIdx/Ratio);    // Clear undef bit.
1758     }
1759     break;
1760   }
1761   case Instruction::And:
1762   case Instruction::Or:
1763   case Instruction::Xor:
1764   case Instruction::Add:
1765   case Instruction::Sub:
1766   case Instruction::Mul:
1767     // div/rem demand all inputs, because they don't want divide by zero.
1768     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), DemandedElts,
1769                                       UndefElts, Depth+1);
1770     if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1771     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(1), DemandedElts,
1772                                       UndefElts2, Depth+1);
1773     if (TmpV) { I->setOperand(1, TmpV); MadeChange = true; }
1774       
1775     // Output elements are undefined if both are undefined.  Consider things
1776     // like undef&0.  The result is known zero, not undef.
1777     UndefElts &= UndefElts2;
1778     break;
1779     
1780   case Instruction::Call: {
1781     IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I);
1782     if (!II) break;
1783     switch (II->getIntrinsicID()) {
1784     default: break;
1785       
1786     // Binary vector operations that work column-wise.  A dest element is a
1787     // function of the corresponding input elements from the two inputs.
1788     case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1789     case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1790     case Intrinsic::x86_sse_min_ss:
1791     case Intrinsic::x86_sse_max_ss:
1792     case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1793     case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1794     case Intrinsic::x86_sse2_min_sd:
1795     case Intrinsic::x86_sse2_max_sd:
1796       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(1), DemandedElts,
1797                                         UndefElts, Depth+1);
1798       if (TmpV) { II->setOperand(1, TmpV); MadeChange = true; }
1799       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(2), DemandedElts,
1800                                         UndefElts2, Depth+1);
1801       if (TmpV) { II->setOperand(2, TmpV); MadeChange = true; }
1802
1803       // If only the low elt is demanded and this is a scalarizable intrinsic,
1804       // scalarize it now.
1805       if (DemandedElts == 1) {
1806         switch (II->getIntrinsicID()) {
1807         default: break;
1808         case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1809         case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1810         case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1811         case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1812           // TODO: Lower MIN/MAX/ABS/etc
1813           Value *LHS = II->getOperand(1);
1814           Value *RHS = II->getOperand(2);
1815           // Extract the element as scalars.
1816           LHS = InsertNewInstBefore(ExtractElementInst::Create(LHS, 
1817             ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(*Context), 0U, false), "tmp"), *II);
1818           RHS = InsertNewInstBefore(ExtractElementInst::Create(RHS,
1819             ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(*Context), 0U, false), "tmp"), *II);
1820           
1821           switch (II->getIntrinsicID()) {
1822           default: llvm_unreachable("Case stmts out of sync!");
1823           case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1824           case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1825             TmpV = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateFSub(LHS, RHS,
1826                                                         II->getName()), *II);
1827             break;
1828           case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1829           case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1830             TmpV = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateFMul(LHS, RHS,
1831                                                          II->getName()), *II);
1832             break;
1833           }
1834           
1835           Instruction *New =
1836             InsertElementInst::Create(
1837               UndefValue::get(II->getType()), TmpV,
1838               ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(*Context), 0U, false), II->getName());
1839           InsertNewInstBefore(New, *II);
1840           return New;
1841         }            
1842       }
1843         
1844       // Output elements are undefined if both are undefined.  Consider things
1845       // like undef&0.  The result is known zero, not undef.
1846       UndefElts &= UndefElts2;
1847       break;
1848     }
1849     break;
1850   }
1851   }
1852   return MadeChange ? I : 0;
1853 }
1854
1855
1856 /// AssociativeOpt - Perform an optimization on an associative operator.  This
1857 /// function is designed to check a chain of associative operators for a
1858 /// potential to apply a certain optimization.  Since the optimization may be
1859 /// applicable if the expression was reassociated, this checks the chain, then
1860 /// reassociates the expression as necessary to expose the optimization
1861 /// opportunity.  This makes use of a special Functor, which must define
1862 /// 'shouldApply' and 'apply' methods.
1863 ///
1864 template<typename Functor>
1865 static Instruction *AssociativeOpt(BinaryOperator &Root, const Functor &F) {
1866   unsigned Opcode = Root.getOpcode();
1867   Value *LHS = Root.getOperand(0);
1868
1869   // Quick check, see if the immediate LHS matches...
1870   if (F.shouldApply(LHS))
1871     return F.apply(Root);
1872
1873   // Otherwise, if the LHS is not of the same opcode as the root, return.
1874   Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS);
1875   while (LHSI && LHSI->getOpcode() == Opcode && LHSI->hasOneUse()) {
1876     // Should we apply this transform to the RHS?
1877     bool ShouldApply = F.shouldApply(LHSI->getOperand(1));
1878
1879     // If not to the RHS, check to see if we should apply to the LHS...
1880     if (!ShouldApply && F.shouldApply(LHSI->getOperand(0))) {
1881       cast<BinaryOperator>(LHSI)->swapOperands();   // Make the LHS the RHS
1882       ShouldApply = true;
1883     }
1884
1885     // If the functor wants to apply the optimization to the RHS of LHSI,
1886     // reassociate the expression from ((? op A) op B) to (? op (A op B))
1887     if (ShouldApply) {
1888       // Now all of the instructions are in the current basic block, go ahead
1889       // and perform the reassociation.
1890       Instruction *TmpLHSI = cast<Instruction>(Root.getOperand(0));
1891
1892       // First move the selected RHS to the LHS of the root...
1893       Root.setOperand(0, LHSI->getOperand(1));
1894
1895       // Make what used to be the LHS of the root be the user of the root...
1896       Value *ExtraOperand = TmpLHSI->getOperand(1);
1897       if (&Root == TmpLHSI) {
1898         Root.replaceAllUsesWith(Constant::getNullValue(TmpLHSI->getType()));
1899         return 0;
1900       }
1901       Root.replaceAllUsesWith(TmpLHSI);          // Users now use TmpLHSI
1902       TmpLHSI->setOperand(1, &Root);             // TmpLHSI now uses the root
1903       BasicBlock::iterator ARI = &Root; ++ARI;
1904       TmpLHSI->moveBefore(ARI);                  // Move TmpLHSI to after Root
1905       ARI = Root;
1906
1907       // Now propagate the ExtraOperand down the chain of instructions until we
1908       // get to LHSI.
1909       while (TmpLHSI != LHSI) {
1910         Instruction *NextLHSI = cast<Instruction>(TmpLHSI->getOperand(0));
1911         // Move the instruction to immediately before the chain we are
1912         // constructing to avoid breaking dominance properties.
1913         NextLHSI->moveBefore(ARI);
1914         ARI = NextLHSI;
1915
1916         Value *NextOp = NextLHSI->getOperand(1);
1917         NextLHSI->setOperand(1, ExtraOperand);
1918         TmpLHSI = NextLHSI;
1919         ExtraOperand = NextOp;
1920       }
1921
1922       // Now that the instructions are reassociated, have the functor perform
1923       // the transformation...
1924       return F.apply(Root);
1925     }
1926
1927     LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHSI->getOperand(0));
1928   }
1929   return 0;
1930 }
1931
1932 namespace {
1933
1934 // AddRHS - Implements: X + X --> X << 1
1935 struct AddRHS {
1936   Value *RHS;
1937   explicit AddRHS(Value *rhs) : RHS(rhs) {}
1938   bool shouldApply(Value *LHS) const { return LHS == RHS; }
1939   Instruction *apply(BinaryOperator &Add) const {
1940     return BinaryOperator::CreateShl(Add.getOperand(0),
1941                                      ConstantInt::get(Add.getType(), 1));
1942   }
1943 };
1944
1945 // AddMaskingAnd - Implements (A & C1)+(B & C2) --> (A & C1)|(B & C2)
1946 //                 iff C1&C2 == 0
1947 struct AddMaskingAnd {
1948   Constant *C2;
1949   explicit AddMaskingAnd(Constant *c) : C2(c) {}
1950   bool shouldApply(Value *LHS) const {
1951     ConstantInt *C1;
1952     return match(LHS, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(C1))) &&
1953            ConstantExpr::getAnd(C1, C2)->isNullValue();
1954   }
1955   Instruction *apply(BinaryOperator &Add) const {
1956     return BinaryOperator::CreateOr(Add.getOperand(0), Add.getOperand(1));
1957   }
1958 };
1959
1960 }
1961
1962 static Value *FoldOperationIntoSelectOperand(Instruction &I, Value *SO,
1963                                              InstCombiner *IC) {
1964   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(&I))
1965     return IC->Builder->CreateCast(CI->getOpcode(), SO, I.getType());
1966
1967   // Figure out if the constant is the left or the right argument.
1968   bool ConstIsRHS = isa<Constant>(I.getOperand(1));
1969   Constant *ConstOperand = cast<Constant>(I.getOperand(ConstIsRHS));
1970
1971   if (Constant *SOC = dyn_cast<Constant>(SO)) {
1972     if (ConstIsRHS)
1973       return ConstantExpr::get(I.getOpcode(), SOC, ConstOperand);
1974     return ConstantExpr::get(I.getOpcode(), ConstOperand, SOC);
1975   }
1976
1977   Value *Op0 = SO, *Op1 = ConstOperand;
1978   if (!ConstIsRHS)
1979     std::swap(Op0, Op1);
1980   
1981   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(&I))
1982     return IC->Builder->CreateBinOp(BO->getOpcode(), Op0, Op1,
1983                                     SO->getName()+".op");
1984   if (ICmpInst *CI = dyn_cast<ICmpInst>(&I))
1985     return IC->Builder->CreateICmp(CI->getPredicate(), Op0, Op1,
1986                                    SO->getName()+".cmp");
1987   if (FCmpInst *CI = dyn_cast<FCmpInst>(&I))
1988     return IC->Builder->CreateICmp(CI->getPredicate(), Op0, Op1,
1989                                    SO->getName()+".cmp");
1990   llvm_unreachable("Unknown binary instruction type!");
1991 }
1992
1993 // FoldOpIntoSelect - Given an instruction with a select as one operand and a
1994 // constant as the other operand, try to fold the binary operator into the
1995 // select arguments.  This also works for Cast instructions, which obviously do
1996 // not have a second operand.
1997 static Instruction *FoldOpIntoSelect(Instruction &Op, SelectInst *SI,
1998                                      InstCombiner *IC) {
1999   // Don't modify shared select instructions
2000   if (!SI->hasOneUse()) return 0;
2001   Value *TV = SI->getOperand(1);
2002   Value *FV = SI->getOperand(2);
2003
2004   if (isa<Constant>(TV) || isa<Constant>(FV)) {
2005     // Bool selects with constant operands can be folded to logical ops.
2006     if (SI->getType() == Type::getInt1Ty(*IC->getContext())) return 0;
2007
2008     Value *SelectTrueVal = FoldOperationIntoSelectOperand(Op, TV, IC);
2009     Value *SelectFalseVal = FoldOperationIntoSelectOperand(Op, FV, IC);
2010
2011     return SelectInst::Create(SI->getCondition(), SelectTrueVal,
2012                               SelectFalseVal);
2013   }
2014   return 0;
2015 }
2016
2017
2018 /// FoldOpIntoPhi - Given a binary operator, cast instruction, or select which
2019 /// has a PHI node as operand #0, see if we can fold the instruction into the
2020 /// PHI (which is only possible if all operands to the PHI are constants).
2021 ///
2022 /// If AllowAggressive is true, FoldOpIntoPhi will allow certain transforms
2023 /// that would normally be unprofitable because they strongly encourage jump
2024 /// threading.
2025 Instruction *InstCombiner::FoldOpIntoPhi(Instruction &I,
2026                                          bool AllowAggressive) {
2027   AllowAggressive = false;
2028   PHINode *PN = cast<PHINode>(I.getOperand(0));
2029   unsigned NumPHIValues = PN->getNumIncomingValues();
2030   if (NumPHIValues == 0 ||
2031       // We normally only transform phis with a single use, unless we're trying
2032       // hard to make jump threading happen.
2033       (!PN->hasOneUse() && !AllowAggressive))
2034     return 0;
2035   
2036   
2037   // Check to see if all of the operands of the PHI are simple constants
2038   // (constantint/constantfp/undef).  If there is one non-constant value,
2039   // remember the BB it is in.  If there is more than one or if *it* is a PHI,
2040   // bail out.  We don't do arbitrary constant expressions here because moving
2041   // their computation can be expensive without a cost model.
2042   BasicBlock *NonConstBB = 0;
2043   for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i)
2044     if (!isa<Constant>(PN->getIncomingValue(i)) ||
2045         isa<ConstantExpr>(PN->getIncomingValue(i))) {
2046       if (NonConstBB) return 0;  // More than one non-const value.
2047       if (isa<PHINode>(PN->getIncomingValue(i))) return 0;  // Itself a phi.
2048       NonConstBB = PN->getIncomingBlock(i);
2049       
2050       // If the incoming non-constant value is in I's block, we have an infinite
2051       // loop.
2052       if (NonConstBB == I.getParent())
2053         return 0;
2054     }
2055   
2056   // If there is exactly one non-constant value, we can insert a copy of the
2057   // operation in that block.  However, if this is a critical edge, we would be
2058   // inserting the computation one some other paths (e.g. inside a loop).  Only
2059   // do this if the pred block is unconditionally branching into the phi block.
2060   if (NonConstBB != 0 && !AllowAggressive) {
2061     BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(NonConstBB->getTerminator());
2062     if (!BI || !BI->isUnconditional()) return 0;
2063   }
2064
2065   // Okay, we can do the transformation: create the new PHI node.
2066   PHINode *NewPN = PHINode::Create(I.getType(), "");
2067   NewPN->reserveOperandSpace(PN->getNumOperands()/2);
2068   InsertNewInstBefore(NewPN, *PN);
2069   NewPN->takeName(PN);
2070
2071   // Next, add all of the operands to the PHI.
2072   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(&I)) {
2073     // We only currently try to fold the condition of a select when it is a phi,
2074     // not the true/false values.
2075     Value *TrueV = SI->getTrueValue();
2076     Value *FalseV = SI->getFalseValue();
2077     BasicBlock *PhiTransBB = PN->getParent();
2078     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
2079       BasicBlock *ThisBB = PN->getIncomingBlock(i);
2080       Value *TrueVInPred = TrueV->DoPHITranslation(PhiTransBB, ThisBB);
2081       Value *FalseVInPred = FalseV->DoPHITranslation(PhiTransBB, ThisBB);
2082       Value *InV = 0;
2083       if (Constant *InC = dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
2084         InV = InC->isNullValue() ? FalseVInPred : TrueVInPred;
2085       } else {
2086         assert(PN->getIncomingBlock(i) == NonConstBB);
2087         InV = SelectInst::Create(PN->getIncomingValue(i), TrueVInPred,
2088                                  FalseVInPred,
2089                                  "phitmp", NonConstBB->getTerminator());
2090         Worklist.Add(cast<Instruction>(InV));
2091       }
2092       NewPN->addIncoming(InV, ThisBB);
2093     }
2094   } else if (I.getNumOperands() == 2) {
2095     Constant *C = cast<Constant>(I.getOperand(1));
2096     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
2097       Value *InV = 0;
2098       if (Constant *InC = dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
2099         if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
2100           InV = ConstantExpr::getCompare(CI->getPredicate(), InC, C);
2101         else
2102           InV = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), InC, C);
2103       } else {
2104         assert(PN->getIncomingBlock(i) == NonConstBB);
2105         if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(&I)) 
2106           InV = BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(),
2107                                        PN->getIncomingValue(i), C, "phitmp",
2108                                        NonConstBB->getTerminator());
2109         else if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
2110           InV = CmpInst::Create(CI->getOpcode(),
2111                                 CI->getPredicate(),
2112                                 PN->getIncomingValue(i), C, "phitmp",
2113                                 NonConstBB->getTerminator());
2114         else
2115           llvm_unreachable("Unknown binop!");
2116         
2117         Worklist.Add(cast<Instruction>(InV));
2118       }
2119       NewPN->addIncoming(InV, PN->getIncomingBlock(i));
2120     }
2121   } else { 
2122     CastInst *CI = cast<CastInst>(&I);
2123     const Type *RetTy = CI->getType();
2124     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
2125       Value *InV;
2126       if (Constant *InC = dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
2127         InV = ConstantExpr::getCast(CI->getOpcode(), InC, RetTy);
2128       } else {
2129         assert(PN->getIncomingBlock(i) == NonConstBB);
2130         InV = CastInst::Create(CI->getOpcode(), PN->getIncomingValue(i), 
2131                                I.getType(), "phitmp", 
2132                                NonConstBB->getTerminator());
2133         Worklist.Add(cast<Instruction>(InV));
2134       }
2135       NewPN->addIncoming(InV, PN->getIncomingBlock(i));
2136     }
2137   }
2138   return ReplaceInstUsesWith(I, NewPN);
2139 }
2140
2141
2142 /// WillNotOverflowSignedAdd - Return true if we can prove that:
2143 ///    (sext (add LHS, RHS))  === (add (sext LHS), (sext RHS))
2144 /// This basically requires proving that the add in the original type would not
2145 /// overflow to change the sign bit or have a carry out.
2146 bool InstCombiner::WillNotOverflowSignedAdd(Value *LHS, Value *RHS) {
2147   // There are different heuristics we can use for this.  Here are some simple
2148   // ones.
2149   
2150   // Add has the property that adding any two 2's complement numbers can only 
2151   // have one carry bit which can change a sign.  As such, if LHS and RHS each
2152   // have at least two sign bits, we know that the addition of the two values will
2153   // sign extend fine.
2154   if (ComputeNumSignBits(LHS) > 1 && ComputeNumSignBits(RHS) > 1)
2155     return true;
2156   
2157   
2158   // If one of the operands only has one non-zero bit, and if the other operand
2159   // has a known-zero bit in a more significant place than it (not including the
2160   // sign bit) the ripple may go up to and fill the zero, but won't change the
2161   // sign.  For example, (X & ~4) + 1.
2162   
2163   // TODO: Implement.
2164   
2165   return false;
2166 }
2167
2168
2169 Instruction *InstCombiner::visitAdd(BinaryOperator &I) {
2170   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
2171   Value *LHS = I.getOperand(0), *RHS = I.getOperand(1);
2172
2173   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(RHS)) {
2174     // X + undef -> undef
2175     if (isa<UndefValue>(RHS))
2176       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
2177
2178     // X + 0 --> X
2179     if (RHSC->isNullValue())
2180       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
2181
2182     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(RHSC)) {
2183       // X + (signbit) --> X ^ signbit
2184       const APInt& Val = CI->getValue();
2185       uint32_t BitWidth = Val.getBitWidth();
2186       if (Val == APInt::getSignBit(BitWidth))
2187         return BinaryOperator::CreateXor(LHS, RHS);
2188       
2189       // See if SimplifyDemandedBits can simplify this.  This handles stuff like
2190       // (X & 254)+1 -> (X&254)|1
2191       if (SimplifyDemandedInstructionBits(I))
2192         return &I;
2193
2194       // zext(bool) + C -> bool ? C + 1 : C
2195       if (ZExtInst *ZI = dyn_cast<ZExtInst>(LHS))
2196         if (ZI->getSrcTy() == Type::getInt1Ty(*Context))
2197           return SelectInst::Create(ZI->getOperand(0), AddOne(CI), CI);
2198     }
2199
2200     if (isa<PHINode>(LHS))
2201       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2202         return NV;
2203     
2204     ConstantInt *XorRHS = 0;
2205     Value *XorLHS = 0;
2206     if (isa<ConstantInt>(RHSC) &&
2207         match(LHS, m_Xor(m_Value(XorLHS), m_ConstantInt(XorRHS)))) {
2208       uint32_t TySizeBits = I.getType()->getScalarSizeInBits();
2209       const APInt& RHSVal = cast<ConstantInt>(RHSC)->getValue();
2210       
2211       uint32_t Size = TySizeBits / 2;
2212       APInt C0080Val(APInt(TySizeBits, 1ULL).shl(Size - 1));
2213       APInt CFF80Val(-C0080Val);
2214       do {
2215         if (TySizeBits > Size) {
2216           // If we have ADD(XOR(AND(X, 0xFF), 0x80), 0xF..F80), it's a sext.
2217           // If we have ADD(XOR(AND(X, 0xFF), 0xF..F80), 0x80), it's a sext.
2218           if ((RHSVal == CFF80Val && XorRHS->getValue() == C0080Val) ||
2219               (RHSVal == C0080Val && XorRHS->getValue() == CFF80Val)) {
2220             // This is a sign extend if the top bits are known zero.
2221             if (!MaskedValueIsZero(XorLHS, 
2222                    APInt::getHighBitsSet(TySizeBits, TySizeBits - Size)))
2223               Size = 0;  // Not a sign ext, but can't be any others either.
2224             break;
2225           }
2226         }
2227         Size >>= 1;
2228         C0080Val = APIntOps::lshr(C0080Val, Size);
2229         CFF80Val = APIntOps::ashr(CFF80Val, Size);
2230       } while (Size >= 1);
2231       
2232       // FIXME: This shouldn't be necessary. When the backends can handle types
2233       // with funny bit widths then this switch statement should be removed. It
2234       // is just here to get the size of the "middle" type back up to something
2235       // that the back ends can handle.
2236       const Type *MiddleType = 0;
2237       switch (Size) {
2238         default: break;
2239         case 32: MiddleType = Type::getInt32Ty(*Context); break;
2240         case 16: MiddleType = Type::getInt16Ty(*Context); break;
2241         case  8: MiddleType = Type::getInt8Ty(*Context); break;
2242       }
2243       if (MiddleType) {
2244         Value *NewTrunc = Builder->CreateTrunc(XorLHS, MiddleType, "sext");
2245         return new SExtInst(NewTrunc, I.getType(), I.getName());
2246       }
2247     }
2248   }
2249
2250   if (I.getType() == Type::getInt1Ty(*Context))
2251     return BinaryOperator::CreateXor(LHS, RHS);
2252
2253   // X + X --> X << 1
2254   if (I.getType()->isInteger()) {
2255     if (Instruction *Result = AssociativeOpt(I, AddRHS(RHS)))
2256       return Result;
2257
2258     if (Instruction *RHSI = dyn_cast<Instruction>(RHS)) {
2259       if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Sub)
2260         if (LHS == RHSI->getOperand(1))                   // A + (B - A) --> B
2261           return ReplaceInstUsesWith(I, RHSI->getOperand(0));
2262     }
2263     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS)) {
2264       if (LHSI->getOpcode() == Instruction::Sub)
2265         if (RHS == LHSI->getOperand(1))                   // (B - A) + A --> B
2266           return ReplaceInstUsesWith(I, LHSI->getOperand(0));
2267     }
2268   }
2269
2270   // -A + B  -->  B - A
2271   // -A + -B  -->  -(A + B)
2272   if (Value *LHSV = dyn_castNegVal(LHS)) {
2273     if (LHS->getType()->isIntOrIntVector()) {
2274       if (Value *RHSV = dyn_castNegVal(RHS)) {
2275         Value *NewAdd = Builder->CreateAdd(LHSV, RHSV, "sum");
2276         return BinaryOperator::CreateNeg(NewAdd);
2277       }
2278     }
2279     
2280     return BinaryOperator::CreateSub(RHS, LHSV);
2281   }
2282
2283   // A + -B  -->  A - B
2284   if (!isa<Constant>(RHS))
2285     if (Value *V = dyn_castNegVal(RHS))
2286       return BinaryOperator::CreateSub(LHS, V);
2287
2288
2289   ConstantInt *C2;
2290   if (Value *X = dyn_castFoldableMul(LHS, C2)) {
2291     if (X == RHS)   // X*C + X --> X * (C+1)
2292       return BinaryOperator::CreateMul(RHS, AddOne(C2));
2293
2294     // X*C1 + X*C2 --> X * (C1+C2)
2295     ConstantInt *C1;
2296     if (X == dyn_castFoldableMul(RHS, C1))
2297       return BinaryOperator::CreateMul(X, ConstantExpr::getAdd(C1, C2));
2298   }
2299
2300   // X + X*C --> X * (C+1)
2301   if (dyn_castFoldableMul(RHS, C2) == LHS)
2302     return BinaryOperator::CreateMul(LHS, AddOne(C2));
2303
2304   // X + ~X --> -1   since   ~X = -X-1
2305   if (dyn_castNotVal(LHS) == RHS ||
2306       dyn_castNotVal(RHS) == LHS)
2307     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
2308   
2309
2310   // (A & C1)+(B & C2) --> (A & C1)|(B & C2) iff C1&C2 == 0
2311   if (match(RHS, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(C2))))
2312     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, AddMaskingAnd(C2)))
2313       return R;
2314   
2315   // A+B --> A|B iff A and B have no bits set in common.
2316   if (const IntegerType *IT = dyn_cast<IntegerType>(I.getType())) {
2317     APInt Mask = APInt::getAllOnesValue(IT->getBitWidth());
2318     APInt LHSKnownOne(IT->getBitWidth(), 0);
2319     APInt LHSKnownZero(IT->getBitWidth(), 0);
2320     ComputeMaskedBits(LHS, Mask, LHSKnownZero, LHSKnownOne);
2321     if (LHSKnownZero != 0) {
2322       APInt RHSKnownOne(IT->getBitWidth(), 0);
2323       APInt RHSKnownZero(IT->getBitWidth(), 0);
2324       ComputeMaskedBits(RHS, Mask, RHSKnownZero, RHSKnownOne);
2325       
2326       // No bits in common -> bitwise or.
2327       if ((LHSKnownZero|RHSKnownZero).isAllOnesValue())
2328         return BinaryOperator::CreateOr(LHS, RHS);
2329     }
2330   }
2331
2332   // W*X + Y*Z --> W * (X+Z)  iff W == Y
2333   if (I.getType()->isIntOrIntVector()) {
2334     Value *W, *X, *Y, *Z;
2335     if (match(LHS, m_Mul(m_Value(W), m_Value(X))) &&
2336         match(RHS, m_Mul(m_Value(Y), m_Value(Z)))) {
2337       if (W != Y) {
2338         if (W == Z) {
2339           std::swap(Y, Z);
2340         } else if (Y == X) {
2341           std::swap(W, X);
2342         } else if (X == Z) {
2343           std::swap(Y, Z);
2344           std::swap(W, X);
2345         }
2346       }
2347
2348       if (W == Y) {
2349         Value *NewAdd = Builder->CreateAdd(X, Z, LHS->getName());
2350         return BinaryOperator::CreateMul(W, NewAdd);
2351       }
2352     }
2353   }
2354
2355   if (ConstantInt *CRHS = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
2356     Value *X = 0;
2357     if (match(LHS, m_Not(m_Value(X))))    // ~X + C --> (C-1) - X
2358       return BinaryOperator::CreateSub(SubOne(CRHS), X);
2359
2360     // (X & FF00) + xx00  -> (X+xx00) & FF00
2361     if (LHS->hasOneUse() &&
2362         match(LHS, m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(C2)))) {
2363       Constant *Anded = ConstantExpr::getAnd(CRHS, C2);
2364       if (Anded == CRHS) {
2365         // See if all bits from the first bit set in the Add RHS up are included
2366         // in the mask.  First, get the rightmost bit.
2367         const APInt& AddRHSV = CRHS->getValue();
2368
2369         // Form a mask of all bits from the lowest bit added through the top.
2370         APInt AddRHSHighBits(~((AddRHSV & -AddRHSV)-1));
2371
2372         // See if the and mask includes all of these bits.
2373         APInt AddRHSHighBitsAnd(AddRHSHighBits & C2->getValue());
2374
2375         if (AddRHSHighBits == AddRHSHighBitsAnd) {
2376           // Okay, the xform is safe.  Insert the new add pronto.
2377           Value *NewAdd = Builder->CreateAdd(X, CRHS, LHS->getName());
2378           return BinaryOperator::CreateAnd(NewAdd, C2);
2379         }
2380       }
2381     }
2382
2383     // Try to fold constant add into select arguments.
2384     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(LHS))
2385       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2386         return R;
2387   }
2388
2389   // add (select X 0 (sub n A)) A  -->  select X A n
2390   {
2391     SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(LHS);
2392     Value *A = RHS;
2393     if (!SI) {
2394       SI = dyn_cast<SelectInst>(RHS);
2395       A = LHS;
2396     }
2397     if (SI && SI->hasOneUse()) {
2398       Value *TV = SI->getTrueValue();
2399       Value *FV = SI->getFalseValue();
2400       Value *N;
2401
2402       // Can we fold the add into the argument of the select?
2403       // We check both true and false select arguments for a matching subtract.
2404       if (match(FV, m_Zero()) &&
2405           match(TV, m_Sub(m_Value(N), m_Specific(A))))
2406         // Fold the add into the true select value.
2407         return SelectInst::Create(SI->getCondition(), N, A);
2408       if (match(TV, m_Zero()) &&
2409           match(FV, m_Sub(m_Value(N), m_Specific(A))))
2410         // Fold the add into the false select value.
2411         return SelectInst::Create(SI->getCondition(), A, N);
2412     }
2413   }
2414
2415   // Check for (add (sext x), y), see if we can merge this into an
2416   // integer add followed by a sext.
2417   if (SExtInst *LHSConv = dyn_cast<SExtInst>(LHS)) {
2418     // (add (sext x), cst) --> (sext (add x, cst'))
2419     if (ConstantInt *RHSC = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
2420       Constant *CI = 
2421         ConstantExpr::getTrunc(RHSC, LHSConv->getOperand(0)->getType());
2422       if (LHSConv->hasOneUse() &&
2423           ConstantExpr::getSExt(CI, I.getType()) == RHSC &&
2424           WillNotOverflowSignedAdd(LHSConv->getOperand(0), CI)) {
2425         // Insert the new, smaller add.
2426         Value *NewAdd = Builder->CreateNSWAdd(LHSConv->getOperand(0), 
2427                                               CI, "addconv");
2428         return new SExtInst(NewAdd, I.getType());
2429       }
2430     }
2431     
2432     // (add (sext x), (sext y)) --> (sext (add int x, y))
2433     if (SExtInst *RHSConv = dyn_cast<SExtInst>(RHS)) {
2434       // Only do this if x/y have the same type, if at last one of them has a
2435       // single use (so we don't increase the number of sexts), and if the
2436       // integer add will not overflow.
2437       if (LHSConv->getOperand(0)->getType()==RHSConv->getOperand(0)->getType()&&
2438           (LHSConv->hasOneUse() || RHSConv->hasOneUse()) &&
2439           WillNotOverflowSignedAdd(LHSConv->getOperand(0),
2440                                    RHSConv->getOperand(0))) {
2441         // Insert the new integer add.
2442         Value *NewAdd = Builder->CreateNSWAdd(LHSConv->getOperand(0), 
2443                                               RHSConv->getOperand(0), "addconv");
2444         return new SExtInst(NewAdd, I.getType());
2445       }
2446     }
2447   }
2448
2449   return Changed ? &I : 0;
2450 }
2451
2452 Instruction *InstCombiner::visitFAdd(BinaryOperator &I) {
2453   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
2454   Value *LHS = I.getOperand(0), *RHS = I.getOperand(1);
2455
2456   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(RHS)) {
2457     // X + 0 --> X
2458     if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHSC)) {
2459       if (CFP->isExactlyValue(ConstantFP::getNegativeZero
2460                               (I.getType())->getValueAPF()))
2461         return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
2462     }
2463
2464     if (isa<PHINode>(LHS))
2465       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2466         return NV;
2467   }
2468
2469   // -A + B  -->  B - A
2470   // -A + -B  -->  -(A + B)
2471   if (Value *LHSV = dyn_castFNegVal(LHS))
2472     return BinaryOperator::CreateFSub(RHS, LHSV);
2473
2474   // A + -B  -->  A - B
2475   if (!isa<Constant>(RHS))
2476     if (Value *V = dyn_castFNegVal(RHS))
2477       return BinaryOperator::CreateFSub(LHS, V);
2478
2479   // Check for X+0.0.  Simplify it to X if we know X is not -0.0.
2480   if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHS))
2481     if (CFP->getValueAPF().isPosZero() && CannotBeNegativeZero(LHS))
2482       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
2483
2484   // Check for (add double (sitofp x), y), see if we can merge this into an
2485   // integer add followed by a promotion.
2486   if (SIToFPInst *LHSConv = dyn_cast<SIToFPInst>(LHS)) {
2487     // (add double (sitofp x), fpcst) --> (sitofp (add int x, intcst))
2488     // ... if the constant fits in the integer value.  This is useful for things
2489     // like (double)(x & 1234) + 4.0 -> (double)((X & 1234)+4) which no longer
2490     // requires a constant pool load, and generally allows the add to be better
2491     // instcombined.
2492     if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHS)) {
2493       Constant *CI = 
2494       ConstantExpr::getFPToSI(CFP, LHSConv->getOperand(0)->getType());
2495       if (LHSConv->hasOneUse() &&
2496           ConstantExpr::getSIToFP(CI, I.getType()) == CFP &&
2497           WillNotOverflowSignedAdd(LHSConv->getOperand(0), CI)) {
2498         // Insert the new integer add.
2499         Value *NewAdd = Builder->CreateNSWAdd(LHSConv->getOperand(0),
2500                                               CI, "addconv");
2501         return new SIToFPInst(NewAdd, I.getType());
2502       }
2503     }
2504     
2505     // (add double (sitofp x), (sitofp y)) --> (sitofp (add int x, y))
2506     if (SIToFPInst *RHSConv = dyn_cast<SIToFPInst>(RHS)) {
2507       // Only do this if x/y have the same type, if at last one of them has a
2508       // single use (so we don't increase the number of int->fp conversions),
2509       // and if the integer add will not overflow.
2510       if (LHSConv->getOperand(0)->getType()==RHSConv->getOperand(0)->getType()&&
2511           (LHSConv->hasOneUse() || RHSConv->hasOneUse()) &&
2512           WillNotOverflowSignedAdd(LHSConv->getOperand(0),
2513                                    RHSConv->getOperand(0))) {
2514         // Insert the new integer add.
2515         Value *NewAdd = Builder->CreateNSWAdd(LHSConv->getOperand(0), 
2516                                               RHSConv->getOperand(0),"addconv");
2517         return new SIToFPInst(NewAdd, I.getType());
2518       }
2519     }
2520   }
2521   
2522   return Changed ? &I : 0;
2523 }
2524
2525
2526 /// EmitGEPOffset - Given a getelementptr instruction/constantexpr, emit the
2527 /// code necessary to compute the offset from the base pointer (without adding
2528 /// in the base pointer).  Return the result as a signed integer of intptr size.
2529 static Value *EmitGEPOffset(User *GEP, InstCombiner &IC) {
2530   TargetData &TD = *IC.getTargetData();
2531   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
2532   const Type *IntPtrTy = TD.getIntPtrType(GEP->getContext());
2533   Value *Result = Constant::getNullValue(IntPtrTy);
2534
2535   // Build a mask for high order bits.
2536   unsigned IntPtrWidth = TD.getPointerSizeInBits();
2537   uint64_t PtrSizeMask = ~0ULL >> (64-IntPtrWidth);
2538
2539   for (User::op_iterator i = GEP->op_begin() + 1, e = GEP->op_end(); i != e;
2540        ++i, ++GTI) {
2541     Value *Op = *i;
2542     uint64_t Size = TD.getTypeAllocSize(GTI.getIndexedType()) & PtrSizeMask;
2543     if (ConstantInt *OpC = dyn_cast<ConstantInt>(Op)) {
2544       if (OpC->isZero()) continue;
2545       
2546       // Handle a struct index, which adds its field offset to the pointer.
2547       if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
2548         Size = TD.getStructLayout(STy)->getElementOffset(OpC->getZExtValue());
2549         
2550         Result = IC.Builder->CreateAdd(Result,
2551                                        ConstantInt::get(IntPtrTy, Size),
2552                                        GEP->getName()+".offs");
2553         continue;
2554       }
2555       
2556       Constant *Scale = ConstantInt::get(IntPtrTy, Size);
2557       Constant *OC =
2558               ConstantExpr::getIntegerCast(OpC, IntPtrTy, true /*SExt*/);
2559       Scale = ConstantExpr::getMul(OC, Scale);
2560       // Emit an add instruction.
2561       Result = IC.Builder->CreateAdd(Result, Scale, GEP->getName()+".offs");
2562       continue;
2563     }
2564     // Convert to correct type.
2565     if (Op->getType() != IntPtrTy)
2566       Op = IC.Builder->CreateIntCast(Op, IntPtrTy, true, Op->getName()+".c");
2567     if (Size != 1) {
2568       Constant *Scale = ConstantInt::get(IntPtrTy, Size);
2569       // We'll let instcombine(mul) convert this to a shl if possible.
2570       Op = IC.Builder->CreateMul(Op, Scale, GEP->getName()+".idx");
2571     }
2572
2573     // Emit an add instruction.
2574     Result = IC.Builder->CreateAdd(Op, Result, GEP->getName()+".offs");
2575   }
2576   return Result;
2577 }
2578
2579
2580 /// EvaluateGEPOffsetExpression - Return a value that can be used to compare
2581 /// the *offset* implied by a GEP to zero.  For example, if we have &A[i], we
2582 /// want to return 'i' for "icmp ne i, 0".  Note that, in general, indices can
2583 /// be complex, and scales are involved.  The above expression would also be
2584 /// legal to codegen as "icmp ne (i*4), 0" (assuming A is a pointer to i32).
2585 /// This later form is less amenable to optimization though, and we are allowed
2586 /// to generate the first by knowing that pointer arithmetic doesn't overflow.
2587 ///
2588 /// If we can't emit an optimized form for this expression, this returns null.
2589 /// 
2590 static Value *EvaluateGEPOffsetExpression(User *GEP, Instruction &I,
2591                                           InstCombiner &IC) {
2592   TargetData &TD = *IC.getTargetData();
2593   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
2594
2595   // Check to see if this gep only has a single variable index.  If so, and if
2596   // any constant indices are a multiple of its scale, then we can compute this
2597   // in terms of the scale of the variable index.  For example, if the GEP
2598   // implies an offset of "12 + i*4", then we can codegen this as "3 + i",
2599   // because the expression will cross zero at the same point.
2600   unsigned i, e = GEP->getNumOperands();
2601   int64_t Offset = 0;
2602   for (i = 1; i != e; ++i, ++GTI) {
2603     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP->getOperand(i))) {
2604       // Compute the aggregate offset of constant indices.
2605       if (CI->isZero()) continue;
2606
2607       // Handle a struct index, which adds its field offset to the pointer.
2608       if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
2609         Offset += TD.getStructLayout(STy)->getElementOffset(CI->getZExtValue());
2610       } else {
2611         uint64_t Size = TD.getTypeAllocSize(GTI.getIndexedType());
2612         Offset += Size*CI->getSExtValue();
2613       }
2614     } else {
2615       // Found our variable index.
2616       break;
2617     }
2618   }
2619   
2620   // If there are no variable indices, we must have a constant offset, just
2621   // evaluate it the general way.
2622   if (i == e) return 0;
2623   
2624   Value *VariableIdx = GEP->getOperand(i);
2625   // Determine the scale factor of the variable element.  For example, this is
2626   // 4 if the variable index is into an array of i32.
2627   uint64_t VariableScale = TD.getTypeAllocSize(GTI.getIndexedType());
2628   
2629   // Verify that there are no other variable indices.  If so, emit the hard way.
2630   for (++i, ++GTI; i != e; ++i, ++GTI) {
2631     ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP->getOperand(i));
2632     if (!CI) return 0;
2633    
2634     // Compute the aggregate offset of constant indices.
2635     if (CI->isZero()) continue;
2636     
2637     // Handle a struct index, which adds its field offset to the pointer.
2638     if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
2639       Offset += TD.getStructLayout(STy)->getElementOffset(CI->getZExtValue());
2640     } else {
2641       uint64_t Size = TD.getTypeAllocSize(GTI.getIndexedType());
2642       Offset += Size*CI->getSExtValue();
2643     }
2644   }
2645   
2646   // Okay, we know we have a single variable index, which must be a
2647   // pointer/array/vector index.  If there is no offset, life is simple, return
2648   // the index.
2649   unsigned IntPtrWidth = TD.getPointerSizeInBits();
2650   if (Offset == 0) {
2651     // Cast to intptrty in case a truncation occurs.  If an extension is needed,
2652     // we don't need to bother extending: the extension won't affect where the
2653     // computation crosses zero.
2654     if (VariableIdx->getType()->getPrimitiveSizeInBits() > IntPtrWidth)
2655       VariableIdx = new TruncInst(VariableIdx, 
2656                                   TD.getIntPtrType(VariableIdx->getContext()),
2657                                   VariableIdx->getName(), &I);
2658     return VariableIdx;
2659   }
2660   
2661   // Otherwise, there is an index.  The computation we will do will be modulo
2662   // the pointer size, so get it.
2663   uint64_t PtrSizeMask = ~0ULL >> (64-IntPtrWidth);
2664   
2665   Offset &= PtrSizeMask;
2666   VariableScale &= PtrSizeMask;
2667
2668   // To do this transformation, any constant index must be a multiple of the
2669   // variable scale factor.  For example, we can evaluate "12 + 4*i" as "3 + i",
2670   // but we can't evaluate "10 + 3*i" in terms of i.  Check that the offset is a
2671   // multiple of the variable scale.
2672   int64_t NewOffs = Offset / (int64_t)VariableScale;
2673   if (Offset != NewOffs*(int64_t)VariableScale)
2674     return 0;
2675
2676   // Okay, we can do this evaluation.  Start by converting the index to intptr.
2677   const Type *IntPtrTy = TD.getIntPtrType(VariableIdx->getContext());
2678   if (VariableIdx->getType() != IntPtrTy)
2679     VariableIdx = CastInst::CreateIntegerCast(VariableIdx, IntPtrTy,
2680                                               true /*SExt*/, 
2681                                               VariableIdx->getName(), &I);
2682   Constant *OffsetVal = ConstantInt::get(IntPtrTy, NewOffs);
2683   return BinaryOperator::CreateAdd(VariableIdx, OffsetVal, "offset", &I);
2684 }
2685
2686
2687 /// Optimize pointer differences into the same array into a size.  Consider:
2688 ///  &A[10] - &A[0]: we should compile this to "10".  LHS/RHS are the pointer
2689 /// operands to the ptrtoint instructions for the LHS/RHS of the subtract.
2690 ///
2691 Value *InstCombiner::OptimizePointerDifference(Value *LHS, Value *RHS,
2692                                                const Type *Ty) {
2693   assert(TD && "Must have target data info for this");
2694   
2695   // If LHS is a gep based on RHS or RHS is a gep based on LHS, we can optimize
2696   // this.
2697   bool Swapped;
2698   GetElementPtrInst *GEP;
2699   
2700   if ((GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(LHS)) &&
2701       GEP->getOperand(0) == RHS)
2702     Swapped = false;
2703   else if ((GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(RHS)) &&
2704            GEP->getOperand(0) == LHS)
2705     Swapped = true;
2706   else
2707     return 0;
2708   
2709   // TODO: Could also optimize &A[i] - &A[j] -> "i-j".
2710   
2711   // Emit the offset of the GEP and an intptr_t.
2712   Value *Result = EmitGEPOffset(GEP, *this);
2713
2714   // If we have p - gep(p, ...)  then we have to negate the result.
2715   if (Swapped)
2716     Result = Builder->CreateNeg(Result, "diff.neg");
2717
2718   return Builder->CreateIntCast(Result, Ty, true);
2719 }
2720
2721
2722 Instruction *InstCombiner::visitSub(BinaryOperator &I) {
2723   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2724
2725   if (Op0 == Op1)                        // sub X, X  -> 0
2726     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2727
2728   // If this is a 'B = x-(-A)', change to B = x+A.
2729   if (Value *V = dyn_castNegVal(Op1))
2730     return BinaryOperator::CreateAdd(Op0, V);
2731
2732   if (isa<UndefValue>(Op0))
2733     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);    // undef - X -> undef
2734   if (isa<UndefValue>(Op1))
2735     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);    // X - undef -> undef
2736   if (I.getType() == Type::getInt1Ty(*Context))
2737     return BinaryOperator::CreateXor(Op0, Op1);
2738   
2739   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Op0)) {
2740     // Replace (-1 - A) with (~A).
2741     if (C->isAllOnesValue())
2742       return BinaryOperator::CreateNot(Op1);
2743
2744     // C - ~X == X + (1+C)
2745     Value *X = 0;
2746     if (match(Op1, m_Not(m_Value(X))))
2747       return BinaryOperator::CreateAdd(X, AddOne(C));
2748
2749     // -(X >>u 31) -> (X >>s 31)
2750     // -(X >>s 31) -> (X >>u 31)
2751     if (C->isZero()) {
2752       if (BinaryOperator *SI = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
2753         if (SI->getOpcode() == Instruction::LShr) {
2754           if (ConstantInt *CU = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1))) {
2755             // Check to see if we are shifting out everything but the sign bit.
2756             if (CU->getLimitedValue(SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) ==
2757                 SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1) {
2758               // Ok, the transformation is safe.  Insert AShr.
2759               return BinaryOperator::Create(Instruction::AShr, 
2760                                           SI->getOperand(0), CU, SI->getName());
2761             }
2762           }
2763         } else if (SI->getOpcode() == Instruction::AShr) {
2764           if (ConstantInt *CU = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1))) {
2765             // Check to see if we are shifting out everything but the sign bit.
2766             if (CU->getLimitedValue(SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) ==
2767                 SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1) {
2768               // Ok, the transformation is safe.  Insert LShr. 
2769               return BinaryOperator::CreateLShr(
2770                                           SI->getOperand(0), CU, SI->getName());
2771             }
2772           }
2773         }
2774       }
2775     }
2776
2777     // Try to fold constant sub into select arguments.
2778     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
2779       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2780         return R;
2781
2782     // C - zext(bool) -> bool ? C - 1 : C
2783     if (ZExtInst *ZI = dyn_cast<ZExtInst>(Op1))
2784       if (ZI->getSrcTy() == Type::getInt1Ty(*Context))
2785         return SelectInst::Create(ZI->getOperand(0), SubOne(C), C);
2786   }
2787
2788   if (BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
2789     if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Add) {
2790       if (Op1I->getOperand(0) == Op0)              // X-(X+Y) == -Y
2791         return BinaryOperator::CreateNeg(Op1I->getOperand(1),
2792                                          I.getName());
2793       else if (Op1I->getOperand(1) == Op0)         // X-(Y+X) == -Y
2794         return BinaryOperator::CreateNeg(Op1I->getOperand(0),
2795                                          I.getName());
2796       else if (ConstantInt *CI1 = dyn_cast<ConstantInt>(I.getOperand(0))) {
2797         if (ConstantInt *CI2 = dyn_cast<ConstantInt>(Op1I->getOperand(1)))
2798           // C1-(X+C2) --> (C1-C2)-X
2799           return BinaryOperator::CreateSub(
2800             ConstantExpr::getSub(CI1, CI2), Op1I->getOperand(0));
2801       }
2802     }
2803
2804     if (Op1I->hasOneUse()) {
2805       // Replace (x - (y - z)) with (x + (z - y)) if the (y - z) subexpression
2806       // is not used by anyone else...
2807       //
2808       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Sub) {
2809         // Swap the two operands of the subexpr...
2810         Value *IIOp0 = Op1I->getOperand(0), *IIOp1 = Op1I->getOperand(1);
2811         Op1I->setOperand(0, IIOp1);
2812         Op1I->setOperand(1, IIOp0);
2813
2814         // Create the new top level add instruction...
2815         return BinaryOperator::CreateAdd(Op0, Op1);
2816       }
2817
2818       // Replace (A - (A & B)) with (A & ~B) if this is the only use of (A&B)...
2819       //
2820       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::And &&
2821           (Op1I->getOperand(0) == Op0 || Op1I->getOperand(1) == Op0)) {
2822         Value *OtherOp = Op1I->getOperand(Op1I->getOperand(0) == Op0);
2823
2824         Value *NewNot = Builder->CreateNot(OtherOp, "B.not");
2825         return BinaryOperator::CreateAnd(Op0, NewNot);
2826       }
2827
2828       // 0 - (X sdiv C)  -> (X sdiv -C)
2829       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::SDiv)
2830         if (ConstantInt *CSI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
2831           if (CSI->isZero())
2832             if (Constant *DivRHS = dyn_cast<Constant>(Op1I->getOperand(1)))
2833               return BinaryOperator::CreateSDiv(Op1I->getOperand(0),
2834                                           ConstantExpr::getNeg(DivRHS));
2835
2836       // X - X*C --> X * (1-C)
2837       ConstantInt *C2 = 0;
2838       if (dyn_castFoldableMul(Op1I, C2) == Op0) {
2839         Constant *CP1 = 
2840           ConstantExpr::getSub(ConstantInt::get(I.getType(), 1),
2841                                              C2);
2842         return BinaryOperator::CreateMul(Op0, CP1);
2843       }
2844     }
2845   }
2846
2847   if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
2848     if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add) {
2849       if (Op0I->getOperand(0) == Op1)             // (Y+X)-Y == X
2850         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(1));
2851       else if (Op0I->getOperand(1) == Op1)        // (X+Y)-Y == X
2852         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(0));
2853     } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Sub) {
2854       if (Op0I->getOperand(0) == Op1)             // (X-Y)-X == -Y
2855         return BinaryOperator::CreateNeg(Op0I->getOperand(1),
2856                                          I.getName());
2857     }
2858   }
2859
2860   ConstantInt *C1;
2861   if (Value *X = dyn_castFoldableMul(Op0, C1)) {
2862     if (X == Op1)  // X*C - X --> X * (C-1)
2863       return BinaryOperator::CreateMul(Op1, SubOne(C1));
2864
2865     ConstantInt *C2;   // X*C1 - X*C2 -> X * (C1-C2)
2866     if (X == dyn_castFoldableMul(Op1, C2))
2867       return BinaryOperator::CreateMul(X, ConstantExpr::getSub(C1, C2));
2868   }
2869   
2870   // Optimize pointer differences into the same array into a size.  Consider:
2871   //  &A[10] - &A[0]: we should compile this to "10".
2872   if (TD) {
2873     if (PtrToIntInst *LHS = dyn_cast<PtrToIntInst>(Op0))
2874       if (PtrToIntInst *RHS = dyn_cast<PtrToIntInst>(Op1))
2875         if (Value *Res = OptimizePointerDifference(LHS->getOperand(0),
2876                                                    RHS->getOperand(0),
2877                                                    I.getType()))
2878           return ReplaceInstUsesWith(I, Res);
2879     
2880     // trunc(p)-trunc(q) -> trunc(p-q)
2881     if (TruncInst *LHST = dyn_cast<TruncInst>(Op0))
2882       if (TruncInst *RHST = dyn_cast<TruncInst>(Op1))
2883         if (PtrToIntInst *LHS = dyn_cast<PtrToIntInst>(LHST->getOperand(0)))
2884           if (PtrToIntInst *RHS = dyn_cast<PtrToIntInst>(RHST->getOperand(0)))
2885             if (Value *Res = OptimizePointerDifference(LHS->getOperand(0),
2886                                                        RHS->getOperand(0),
2887                                                        I.getType()))
2888               return ReplaceInstUsesWith(I, Res);
2889   }
2890   
2891   return 0;
2892 }
2893
2894 Instruction *InstCombiner::visitFSub(BinaryOperator &I) {
2895   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2896
2897   // If this is a 'B = x-(-A)', change to B = x+A...
2898   if (Value *V = dyn_castFNegVal(Op1))
2899     return BinaryOperator::CreateFAdd(Op0, V);
2900
2901   if (BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
2902     if (Op1I->getOpcode() == Instruction::FAdd) {
2903       if (Op1I->getOperand(0) == Op0)              // X-(X+Y) == -Y
2904         return BinaryOperator::CreateFNeg(Op1I->getOperand(1),
2905                                           I.getName());
2906       else if (Op1I->getOperand(1) == Op0)         // X-(Y+X) == -Y
2907         return BinaryOperator::CreateFNeg(Op1I->getOperand(0),
2908                                           I.getName());
2909     }
2910   }
2911
2912   return 0;
2913 }
2914
2915 /// isSignBitCheck - Given an exploded icmp instruction, return true if the
2916 /// comparison only checks the sign bit.  If it only checks the sign bit, set
2917 /// TrueIfSigned if the result of the comparison is true when the input value is
2918 /// signed.
2919 static bool isSignBitCheck(ICmpInst::Predicate pred, ConstantInt *RHS,
2920                            bool &TrueIfSigned) {
2921   switch (pred) {
2922   case ICmpInst::ICMP_SLT:   // True if LHS s< 0
2923     TrueIfSigned = true;
2924     return RHS->isZero();
2925   case ICmpInst::ICMP_SLE:   // True if LHS s<= RHS and RHS == -1
2926     TrueIfSigned = true;
2927     return RHS->isAllOnesValue();
2928   case ICmpInst::ICMP_SGT:   // True if LHS s> -1
2929     TrueIfSigned = false;
2930     return RHS->isAllOnesValue();
2931   case ICmpInst::ICMP_UGT:
2932     // True if LHS u> RHS and RHS == high-bit-mask - 1
2933     TrueIfSigned = true;
2934     return RHS->getValue() ==
2935       APInt::getSignedMaxValue(RHS->getType()->getPrimitiveSizeInBits());
2936   case ICmpInst::ICMP_UGE: 
2937     // True if LHS u>= RHS and RHS == high-bit-mask (2^7, 2^15, 2^31, etc)
2938     TrueIfSigned = true;
2939     return RHS->getValue().isSignBit();
2940   default:
2941     return false;
2942   }
2943 }
2944
2945 Instruction *InstCombiner::visitMul(BinaryOperator &I) {
2946   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
2947   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2948
2949   if (isa<UndefValue>(Op1))              // undef * X -> 0
2950     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2951
2952   // Simplify mul instructions with a constant RHS.
2953   if (Constant *Op1C = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
2954     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1C)) {
2955
2956       // ((X << C1)*C2) == (X * (C2 << C1))
2957       if (BinaryOperator *SI = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
2958         if (SI->getOpcode() == Instruction::Shl)
2959           if (Constant *ShOp = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
2960             return BinaryOperator::CreateMul(SI->getOperand(0),
2961                                         ConstantExpr::getShl(CI, ShOp));
2962
2963       if (CI->isZero())
2964         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1C);  // X * 0  == 0
2965       if (CI->equalsInt(1))                  // X * 1  == X
2966         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2967       if (CI->isAllOnesValue())              // X * -1 == 0 - X
2968         return BinaryOperator::CreateNeg(Op0, I.getName());
2969
2970       const APInt& Val = cast<ConstantInt>(CI)->getValue();
2971       if (Val.isPowerOf2()) {          // Replace X*(2^C) with X << C
2972         return BinaryOperator::CreateShl(Op0,
2973                  ConstantInt::get(Op0->getType(), Val.logBase2()));
2974       }
2975     } else if (isa<VectorType>(Op1C->getType())) {
2976       if (Op1C->isNullValue())
2977         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1C);
2978
2979       if (ConstantVector *Op1V = dyn_cast<ConstantVector>(Op1C)) {
2980         if (Op1V->isAllOnesValue())              // X * -1 == 0 - X
2981           return BinaryOperator::CreateNeg(Op0, I.getName());
2982
2983         // As above, vector X*splat(1.0) -> X in all defined cases.
2984         if (Constant *Splat = Op1V->getSplatValue()) {
2985           if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Splat))
2986             if (CI->equalsInt(1))
2987               return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2988         }
2989       }
2990     }
2991     
2992     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
2993       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add && Op0I->hasOneUse() &&
2994           isa<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1)) && isa<ConstantInt>(Op1C)) {
2995         // Canonicalize (X+C1)*C2 -> X*C2+C1*C2.
2996         Value *Add = Builder->CreateMul(Op0I->getOperand(0), Op1C, "tmp");
2997         Value *C1C2 = Builder->CreateMul(Op1C, Op0I->getOperand(1));
2998         return BinaryOperator::CreateAdd(Add, C1C2);
2999         
3000       }
3001
3002     // Try to fold constant mul into select arguments.
3003     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
3004       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
3005         return R;
3006
3007     if (isa<PHINode>(Op0))
3008       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
3009         return NV;
3010   }
3011
3012   if (Value *Op0v = dyn_castNegVal(Op0))     // -X * -Y = X*Y
3013     if (Value *Op1v = dyn_castNegVal(Op1))
3014       return BinaryOperator::CreateMul(Op0v, Op1v);
3015
3016   // (X / Y) *  Y = X - (X % Y)
3017   // (X / Y) * -Y = (X % Y) - X
3018   {
3019     Value *Op1C = Op1;
3020     BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0);
3021     if (!BO ||
3022         (BO->getOpcode() != Instruction::UDiv && 
3023          BO->getOpcode() != Instruction::SDiv)) {
3024       Op1C = Op0;
3025       BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1);
3026     }
3027     Value *Neg = dyn_castNegVal(Op1C);
3028     if (BO && BO->hasOneUse() &&
3029         (BO->getOperand(1) == Op1C || BO->getOperand(1) == Neg) &&
3030         (BO->getOpcode() == Instruction::UDiv ||
3031          BO->getOpcode() == Instruction::SDiv)) {
3032       Value *Op0BO = BO->getOperand(0), *Op1BO = BO->getOperand(1);
3033
3034       // If the division is exact, X % Y is zero.
3035       if (SDivOperator *SDiv = dyn_cast<SDivOperator>(BO))
3036         if (SDiv->isExact()) {
3037           if (Op1BO == Op1C)
3038             return ReplaceInstUsesWith(I, Op0BO);
3039           return BinaryOperator::CreateNeg(Op0BO);
3040         }
3041
3042       Value *Rem;
3043       if (BO->getOpcode() == Instruction::UDiv)
3044         Rem = Builder->CreateURem(Op0BO, Op1BO);
3045       else
3046         Rem = Builder->CreateSRem(Op0BO, Op1BO);
3047       Rem->takeName(BO);
3048
3049       if (Op1BO == Op1C)
3050         return BinaryOperator::CreateSub(Op0BO, Rem);
3051       return BinaryOperator::CreateSub(Rem, Op0BO);
3052     }
3053   }
3054
3055   /// i1 mul -> i1 and.
3056   if (I.getType() == Type::getInt1Ty(*Context))
3057     return BinaryOperator::CreateAnd(Op0, Op1);
3058
3059   // X*(1 << Y) --> X << Y
3060   // (1 << Y)*X --> X << Y
3061   {
3062     Value *Y;
3063     if (match(Op0, m_Shl(m_One(), m_Value(Y))))
3064       return BinaryOperator::CreateShl(Op1, Y);
3065     if (match(Op1, m_Shl(m_One(), m_Value(Y))))
3066       return BinaryOperator::CreateShl(Op0, Y);
3067   }
3068   
3069   // If one of the operands of the multiply is a cast from a boolean value, then
3070   // we know the bool is either zero or one, so this is a 'masking' multiply.
3071   //   X * Y (where Y is 0 or 1) -> X & (0-Y)
3072   if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
3073     // -2 is "-1 << 1" so it is all bits set except the low one.
3074     APInt Negative2(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits(), (uint64_t)-2, true);
3075     
3076     Value *BoolCast = 0, *OtherOp = 0;
3077     if (MaskedValueIsZero(Op0, Negative2))
3078       BoolCast = Op0, OtherOp = Op1;
3079     else if (MaskedValueIsZero(Op1, Negative2))
3080       BoolCast = Op1, OtherOp = Op0;
3081
3082     if (BoolCast) {
3083       Value *V = Builder->CreateSub(Constant::getNullValue(I.getType()),
3084                                     BoolCast, "tmp");
3085       return BinaryOperator::CreateAnd(V, OtherOp);
3086     }
3087   }
3088
3089   return Changed ? &I : 0;
3090 }
3091
3092 Instruction *InstCombiner::visitFMul(BinaryOperator &I) {
3093   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
3094   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3095
3096   // Simplify mul instructions with a constant RHS...
3097   if (Constant *Op1C = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
3098     if (ConstantFP *Op1F = dyn_cast<ConstantFP>(Op1C)) {
3099       // "In IEEE floating point, x*1 is not equivalent to x for nans.  However,
3100       // ANSI says we can drop signals, so we can do this anyway." (from GCC)
3101       if (Op1F->isExactlyValue(1.0))
3102         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // Eliminate 'mul double %X, 1.0'
3103     } else if (isa<VectorType>(Op1C->getType())) {
3104       if (ConstantVector *Op1V = dyn_cast<ConstantVector>(Op1C)) {
3105         // As above, vector X*splat(1.0) -> X in all defined cases.
3106         if (Constant *Splat = Op1V->getSplatValue()) {
3107           if (ConstantFP *F = dyn_cast<ConstantFP>(Splat))
3108             if (F->isExactlyValue(1.0))
3109               return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
3110         }
3111       }
3112     }
3113
3114     // Try to fold constant mul into select arguments.
3115     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
3116       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
3117         return R;
3118
3119     if (isa<PHINode>(Op0))
3120       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
3121         return NV;
3122   }
3123
3124   if (Value *Op0v = dyn_castFNegVal(Op0))     // -X * -Y = X*Y
3125     if (Value *Op1v = dyn_castFNegVal(Op1))
3126       return BinaryOperator::CreateFMul(Op0v, Op1v);
3127
3128   return Changed ? &I : 0;
3129 }
3130
3131 /// SimplifyDivRemOfSelect - Try to fold a divide or remainder of a select
3132 /// instruction.
3133 bool InstCombiner::SimplifyDivRemOfSelect(BinaryOperator &I) {
3134   SelectInst *SI = cast<SelectInst>(I.getOperand(1));
3135   
3136   // div/rem X, (Cond ? 0 : Y) -> div/rem X, Y
3137   int NonNullOperand = -1;
3138   if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
3139     if (ST->isNullValue())
3140       NonNullOperand = 2;
3141   // div/rem X, (Cond ? Y : 0) -> div/rem X, Y
3142   if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(2)))
3143     if (ST->isNullValue())
3144       NonNullOperand = 1;
3145   
3146   if (NonNullOperand == -1)
3147     return false;
3148   
3149   Value *SelectCond = SI->getOperand(0);
3150   
3151   // Change the div/rem to use 'Y' instead of the select.
3152   I.setOperand(1, SI->getOperand(NonNullOperand));
3153   
3154   // Okay, we know we replace the operand of the div/rem with 'Y' with no
3155   // problem.  However, the select, or the condition of the select may have
3156   // multiple uses.  Based on our knowledge that the operand must be non-zero,
3157   // propagate the known value for the select into other uses of it, and
3158   // propagate a known value of the condition into its other users.
3159   
3160   // If the select and condition only have a single use, don't bother with this,
3161   // early exit.
3162   if (SI->use_empty() && SelectCond->hasOneUse())
3163     return true;
3164   
3165   // Scan the current block backward, looking for other uses of SI.
3166   BasicBlock::iterator BBI = &I, BBFront = I.getParent()->begin();
3167   
3168   while (BBI != BBFront) {
3169     --BBI;
3170     // If we found a call to a function, we can't assume it will return, so
3171     // information from below it cannot be propagated above it.
3172     if (isa<CallInst>(BBI) && !isa<IntrinsicInst>(BBI))
3173       break;
3174     
3175     // Replace uses of the select or its condition with the known values.
3176     for (Instruction::op_iterator I = BBI->op_begin(), E = BBI->op_end();
3177          I != E; ++I) {
3178       if (*I == SI) {
3179         *I = SI->getOperand(NonNullOperand);
3180         Worklist.Add(BBI);
3181       } else if (*I == SelectCond) {
3182         *I = NonNullOperand == 1 ? ConstantInt::getTrue(*Context) :
3183                                    ConstantInt::getFalse(*Context);
3184         Worklist.Add(BBI);
3185       }
3186     }
3187     
3188     // If we past the instruction, quit looking for it.
3189     if (&*BBI == SI)
3190       SI = 0;
3191     if (&*BBI == SelectCond)
3192       SelectCond = 0;
3193     
3194     // If we ran out of things to eliminate, break out of the loop.
3195     if (SelectCond == 0 && SI == 0)
3196       break;
3197     
3198   }
3199   return true;
3200 }
3201
3202
3203 /// This function implements the transforms on div instructions that work
3204 /// regardless of the kind of div instruction it is (udiv, sdiv, or fdiv). It is
3205 /// used by the visitors to those instructions.
3206 /// @brief Transforms common to all three div instructions
3207 Instruction *InstCombiner::commonDivTransforms(BinaryOperator &I) {
3208   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3209
3210   // undef / X -> 0        for integer.
3211   // undef / X -> undef    for FP (the undef could be a snan).
3212   if (isa<UndefValue>(Op0)) {
3213     if (Op0->getType()->isFPOrFPVector())
3214       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
3215     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3216   }
3217
3218   // X / undef -> undef
3219   if (isa<UndefValue>(Op1))
3220     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
3221
3222   return 0;
3223 }
3224
3225 /// This function implements the transforms common to both integer division
3226 /// instructions (udiv and sdiv). It is called by the visitors to those integer
3227 /// division instructions.
3228 /// @brief Common integer divide transforms
3229 Instruction *InstCombiner::commonIDivTransforms(BinaryOperator &I) {
3230   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3231
3232   // (sdiv X, X) --> 1     (udiv X, X) --> 1
3233   if (Op0 == Op1) {
3234     if (const VectorType *Ty = dyn_cast<VectorType>(I.getType())) {
3235       Constant *CI = ConstantInt::get(Ty->getElementType(), 1);
3236       std::vector<Constant*> Elts(Ty->getNumElements(), CI);
3237       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantVector::get(Elts));
3238     }
3239
3240     Constant *CI = ConstantInt::get(I.getType(), 1);
3241     return ReplaceInstUsesWith(I, CI);
3242   }
3243   
3244   if (Instruction *Common = commonDivTransforms(I))
3245     return Common;
3246   
3247   // Handle cases involving: [su]div X, (select Cond, Y, Z)
3248   // This does not apply for fdiv.
3249   if (isa<SelectInst>(Op1) && SimplifyDivRemOfSelect(I))
3250     return &I;
3251
3252   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3253     // div X, 1 == X
3254     if (RHS->equalsInt(1))
3255       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
3256
3257     // (X / C1) / C2  -> X / (C1*C2)
3258     if (Instruction *LHS = dyn_cast<Instruction>(Op0))
3259       if (Instruction::BinaryOps(LHS->getOpcode()) == I.getOpcode())
3260         if (ConstantInt *LHSRHS = dyn_cast<ConstantInt>(LHS->getOperand(1))) {
3261           if (MultiplyOverflows(RHS, LHSRHS,
3262                                 I.getOpcode()==Instruction::SDiv))
3263             return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3264           else 
3265             return BinaryOperator::Create(I.getOpcode(), LHS->getOperand(0),
3266                                       ConstantExpr::getMul(RHS, LHSRHS));
3267         }
3268
3269     if (!RHS->isZero()) { // avoid X udiv 0
3270       if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
3271         if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
3272           return R;
3273       if (isa<PHINode>(Op0))
3274         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
3275           return NV;
3276     }
3277   }
3278
3279   // 0 / X == 0, we don't need to preserve faults!
3280   if (ConstantInt *LHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
3281     if (LHS->equalsInt(0))
3282       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3283
3284   // It can't be division by zero, hence it must be division by one.
3285   if (I.getType() == Type::getInt1Ty(*Context))
3286     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
3287
3288   if (ConstantVector *Op1V = dyn_cast<ConstantVector>(Op1)) {
3289     if (ConstantInt *X = cast_or_null<ConstantInt>(Op1V->getSplatValue()))
3290       // div X, 1 == X
3291       if (X->isOne())
3292         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
3293   }
3294
3295   return 0;
3296 }
3297
3298 Instruction *InstCombiner::visitUDiv(BinaryOperator &I) {
3299   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3300
3301   // Handle the integer div common cases
3302   if (Instruction *Common = commonIDivTransforms(I))
3303     return Common;
3304
3305   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3306     // X udiv C^2 -> X >> C
3307     // Check to see if this is an unsigned division with an exact power of 2,
3308     // if so, convert to a right shift.
3309     if (C->getValue().isPowerOf2())  // 0 not included in isPowerOf2
3310       return BinaryOperator::CreateLShr(Op0, 
3311             ConstantInt::get(Op0->getType(), C->getValue().logBase2()));
3312
3313     // X udiv C, where C >= signbit
3314     if (C->getValue().isNegative()) {
3315       Value *IC = Builder->CreateICmpULT( Op0, C);
3316       return SelectInst::Create(IC, Constant::getNullValue(I.getType()),
3317                                 ConstantInt::get(I.getType(), 1));
3318     }
3319   }
3320
3321   // X udiv (C1 << N), where C1 is "1<<C2"  -->  X >> (N+C2)
3322   if (BinaryOperator *RHSI = dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(1))) {
3323     if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Shl &&
3324         isa<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))) {
3325       const APInt& C1 = cast<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))->getValue();
3326       if (C1.isPowerOf2()) {
3327         Value *N = RHSI->getOperand(1);
3328         const Type *NTy = N->getType();
3329         if (uint32_t C2 = C1.logBase2())
3330           N = Builder->CreateAdd(N, ConstantInt::get(NTy, C2), "tmp");
3331         return BinaryOperator::CreateLShr(Op0, N);
3332       }
3333     }
3334   }
3335   
3336   // udiv X, (Select Cond, C1, C2) --> Select Cond, (shr X, C1), (shr X, C2)
3337   // where C1&C2 are powers of two.
3338   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) 
3339     if (ConstantInt *STO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1)))
3340       if (ConstantInt *SFO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(2)))  {
3341         const APInt &TVA = STO->getValue(), &FVA = SFO->getValue();
3342         if (TVA.isPowerOf2() && FVA.isPowerOf2()) {
3343           // Compute the shift amounts
3344           uint32_t TSA = TVA.logBase2(), FSA = FVA.logBase2();
3345           // Construct the "on true" case of the select
3346           Constant *TC = ConstantInt::get(Op0->getType(), TSA);
3347           Value *TSI = Builder->CreateLShr(Op0, TC, SI->getName()+".t");
3348   
3349           // Construct the "on false" case of the select
3350           Constant *FC = ConstantInt::get(Op0->getType(), FSA); 
3351           Value *FSI = Builder->CreateLShr(Op0, FC, SI->getName()+".f");
3352
3353           // construct the select instruction and return it.
3354           return SelectInst::Create(SI->getOperand(0), TSI, FSI, SI->getName());
3355         }
3356       }
3357   return 0;
3358 }
3359
3360 Instruction *InstCombiner::visitSDiv(BinaryOperator &I) {
3361   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3362
3363   // Handle the integer div common cases
3364   if (Instruction *Common = commonIDivTransforms(I))
3365     return Common;
3366
3367   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3368     // sdiv X, -1 == -X
3369     if (RHS->isAllOnesValue())
3370       return BinaryOperator::CreateNeg(Op0);
3371
3372     // sdiv X, C  -->  ashr X, log2(C)
3373     if (cast<SDivOperator>(&I)->isExact() &&
3374         RHS->getValue().isNonNegative() &&
3375         RHS->getValue().isPowerOf2()) {
3376       Value *ShAmt = llvm::ConstantInt::get(RHS->getType(),
3377                                             RHS->getValue().exactLogBase2());
3378       return BinaryOperator::CreateAShr(Op0, ShAmt, I.getName());
3379     }
3380
3381     // -X/C  -->  X/-C  provided the negation doesn't overflow.
3382     if (SubOperator *Sub = dyn_cast<SubOperator>(Op0))
3383       if (isa<Constant>(Sub->getOperand(0)) &&
3384           cast<Constant>(Sub->getOperand(0))->isNullValue() &&
3385           Sub->hasNoSignedWrap())
3386         return BinaryOperator::CreateSDiv(Sub->getOperand(1),
3387                                           ConstantExpr::getNeg(RHS));
3388   }
3389
3390   // If the sign bits of both operands are zero (i.e. we can prove they are
3391   // unsigned inputs), turn this into a udiv.
3392   if (I.getType()->isInteger()) {
3393     APInt Mask(APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits()));
3394     if (MaskedValueIsZero(Op0, Mask)) {
3395       if (MaskedValueIsZero(Op1, Mask)) {
3396         // X sdiv Y -> X udiv Y, iff X and Y don't have sign bit set
3397         return BinaryOperator::CreateUDiv(Op0, Op1, I.getName());
3398       }
3399       ConstantInt *ShiftedInt;
3400       if (match(Op1, m_Shl(m_ConstantInt(ShiftedInt), m_Value())) &&
3401           ShiftedInt->getValue().isPowerOf2()) {
3402         // X sdiv (1 << Y) -> X udiv (1 << Y) ( -> X u>> Y)
3403         // Safe because the only negative value (1 << Y) can take on is
3404         // INT_MIN, and X sdiv INT_MIN == X udiv INT_MIN == 0 if X doesn't have
3405         // the sign bit set.
3406         return BinaryOperator::CreateUDiv(Op0, Op1, I.getName());
3407       }
3408     }
3409   }
3410   
3411   return 0;
3412 }
3413
3414 Instruction *InstCombiner::visitFDiv(BinaryOperator &I) {
3415   return commonDivTransforms(I);
3416 }
3417
3418 /// This function implements the transforms on rem instructions that work
3419 /// regardless of the kind of rem instruction it is (urem, srem, or frem). It 
3420 /// is used by the visitors to those instructions.
3421 /// @brief Transforms common to all three rem instructions
3422 Instruction *InstCombiner::commonRemTransforms(BinaryOperator &I) {
3423   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3424
3425   if (isa<UndefValue>(Op0)) {             // undef % X -> 0
3426     if (I.getType()->isFPOrFPVector())
3427       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // X % undef -> undef (could be SNaN)
3428     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3429   }
3430   if (isa<UndefValue>(Op1))
3431     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X % undef -> undef
3432
3433   // Handle cases involving: rem X, (select Cond, Y, Z)
3434   if (isa<SelectInst>(Op1) && SimplifyDivRemOfSelect(I))
3435     return &I;
3436
3437   return 0;
3438 }
3439
3440 /// This function implements the transforms common to both integer remainder
3441 /// instructions (urem and srem). It is called by the visitors to those integer
3442 /// remainder instructions.
3443 /// @brief Common integer remainder transforms
3444 Instruction *InstCombiner::commonIRemTransforms(BinaryOperator &I) {
3445   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3446
3447   if (Instruction *common = commonRemTransforms(I))
3448     return common;
3449
3450   // 0 % X == 0 for integer, we don't need to preserve faults!
3451   if (Constant *LHS = dyn_cast<Constant>(Op0))
3452     if (LHS->isNullValue())
3453       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3454
3455   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3456     // X % 0 == undef, we don't need to preserve faults!
3457     if (RHS->equalsInt(0))
3458       return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(I.getType()));
3459     
3460     if (RHS->equalsInt(1))  // X % 1 == 0
3461       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3462
3463     if (Instruction *Op0I = dyn_cast<Instruction>(Op0)) {
3464       if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0I)) {
3465         if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
3466           return R;
3467       } else if (isa<PHINode>(Op0I)) {
3468         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
3469           return NV;
3470       }
3471
3472       // See if we can fold away this rem instruction.
3473       if (SimplifyDemandedInstructionBits(I))
3474         return &I;
3475     }
3476   }
3477
3478   return 0;
3479 }
3480
3481 Instruction *InstCombiner::visitURem(BinaryOperator &I) {
3482   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3483
3484   if (Instruction *common = commonIRemTransforms(I))
3485     return common;
3486   
3487   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3488     // X urem C^2 -> X and C
3489     // Check to see if this is an unsigned remainder with an exact power of 2,
3490     // if so, convert to a bitwise and.
3491     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(RHS))
3492       if (C->getValue().isPowerOf2())
3493         return BinaryOperator::CreateAnd(Op0, SubOne(C));
3494   }
3495
3496   if (Instruction *RHSI = dyn_cast<Instruction>(I.getOperand(1))) {
3497     // Turn A % (C << N), where C is 2^k, into A & ((C << N)-1)  
3498     if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Shl &&
3499         isa<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))) {
3500       if (cast<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))->getValue().isPowerOf2()) {
3501         Constant *N1 = Constant::getAllOnesValue(I.getType());
3502         Value *Add = Builder->CreateAdd(RHSI, N1, "tmp");
3503         return BinaryOperator::CreateAnd(Op0, Add);
3504       }
3505     }
3506   }
3507
3508   // urem X, (select Cond, 2^C1, 2^C2) --> select Cond, (and X, C1), (and X, C2)
3509   // where C1&C2 are powers of two.
3510   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) {
3511     if (ConstantInt *STO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1)))
3512       if (ConstantInt *SFO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(2))) {
3513         // STO == 0 and SFO == 0 handled above.
3514         if ((STO->getValue().isPowerOf2()) && 
3515             (SFO->getValue().isPowerOf2())) {
3516           Value *TrueAnd = Builder->CreateAnd(Op0, SubOne(STO),
3517                                               SI->getName()+".t");
3518           Value *FalseAnd = Builder->CreateAnd(Op0, SubOne(SFO),
3519                                                SI->getName()+".f");
3520           return SelectInst::Create(SI->getOperand(0), TrueAnd, FalseAnd);
3521         }
3522       }
3523   }
3524   
3525   return 0;
3526 }
3527
3528 Instruction *InstCombiner::visitSRem(BinaryOperator &I) {
3529   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3530
3531   // Handle the integer rem common cases
3532   if (Instruction *Common = commonIRemTransforms(I))
3533     return Common;
3534   
3535   if (Value *RHSNeg = dyn_castNegVal(Op1))
3536     if (!isa<Constant>(RHSNeg) ||
3537         (isa<ConstantInt>(RHSNeg) &&
3538          cast<ConstantInt>(RHSNeg)->getValue().isStrictlyPositive())) {
3539       // X % -Y -> X % Y
3540       Worklist.AddValue(I.getOperand(1));
3541       I.setOperand(1, RHSNeg);
3542       return &I;
3543     }
3544
3545   // If the sign bits of both operands are zero (i.e. we can prove they are
3546   // unsigned inputs), turn this into a urem.
3547   if (I.getType()->isInteger()) {
3548     APInt Mask(APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits()));
3549     if (MaskedValueIsZero(Op1, Mask) && MaskedValueIsZero(Op0, Mask)) {
3550       // X srem Y -> X urem Y, iff X and Y don't have sign bit set
3551       return BinaryOperator::CreateURem(Op0, Op1, I.getName());
3552     }
3553   }
3554
3555   // If it's a constant vector, flip any negative values positive.
3556   if (ConstantVector *RHSV = dyn_cast<ConstantVector>(Op1)) {
3557     unsigned VWidth = RHSV->getNumOperands();
3558
3559     bool hasNegative = false;
3560     for (unsigned i = 0; !hasNegative && i != VWidth; ++i)
3561       if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(RHSV->getOperand(i)))
3562         if (RHS->getValue().isNegative())
3563           hasNegative = true;
3564
3565     if (hasNegative) {
3566       std::vector<Constant *> Elts(VWidth);
3567       for (unsigned i = 0; i != VWidth; ++i) {
3568         if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(RHSV->getOperand(i))) {
3569           if (RHS->getValue().isNegative())
3570             Elts[i] = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(RHS));
3571           else
3572             Elts[i] = RHS;
3573         }
3574       }
3575
3576       Constant *NewRHSV = ConstantVector::get(Elts);
3577       if (NewRHSV != RHSV) {
3578         Worklist.AddValue(I.getOperand(1));
3579         I.setOperand(1, NewRHSV);
3580         return &I;
3581       }
3582     }
3583   }
3584
3585   return 0;
3586 }
3587
3588 Instruction *InstCombiner::visitFRem(BinaryOperator &I) {
3589   return commonRemTransforms(I);
3590 }
3591
3592 // isOneBitSet - Return true if there is exactly one bit set in the specified
3593 // constant.
3594 static bool isOneBitSet(const ConstantInt *CI) {
3595   return CI->getValue().isPowerOf2();
3596 }
3597
3598 // isHighOnes - Return true if the constant is of the form 1+0+.
3599 // This is the same as lowones(~X).
3600 static bool isHighOnes(const ConstantInt *CI) {
3601   return (~CI->getValue() + 1).isPowerOf2();
3602 }
3603
3604 /// getICmpCode - Encode a icmp predicate into a three bit mask.  These bits
3605 /// are carefully arranged to allow folding of expressions such as:
3606 ///
3607 ///      (A < B) | (A > B) --> (A != B)
3608 ///
3609 /// Note that this is only valid if the first and second predicates have the
3610 /// same sign. Is illegal to do: (A u< B) | (A s> B) 
3611 ///
3612 /// Three bits are used to represent the condition, as follows:
3613 ///   0  A > B
3614 ///   1  A == B
3615 ///   2  A < B
3616 ///
3617 /// <=>  Value  Definition
3618 /// 000     0   Always false
3619 /// 001     1   A >  B
3620 /// 010     2   A == B
3621 /// 011     3   A >= B
3622 /// 100     4   A <  B
3623 /// 101     5   A != B
3624 /// 110     6   A <= B
3625 /// 111     7   Always true
3626 ///  
3627 static unsigned getICmpCode(const ICmpInst *ICI) {
3628   switch (ICI->getPredicate()) {
3629     // False -> 0
3630   case ICmpInst::ICMP_UGT: return 1;  // 001
3631   case ICmpInst::ICMP_SGT: return 1;  // 001
3632   case ICmpInst::ICMP_EQ:  return 2;  // 010
3633   case ICmpInst::ICMP_UGE: return 3;  // 011
3634   case ICmpInst::ICMP_SGE: return 3;  // 011
3635   case ICmpInst::ICMP_ULT: return 4;  // 100
3636   case ICmpInst::ICMP_SLT: return 4;  // 100
3637   case ICmpInst::ICMP_NE:  return 5;  // 101
3638   case ICmpInst::ICMP_ULE: return 6;  // 110
3639   case ICmpInst::ICMP_SLE: return 6;  // 110
3640     // True -> 7
3641   default:
3642     llvm_unreachable("Invalid ICmp predicate!");
3643     return 0;
3644   }
3645 }
3646
3647 /// getFCmpCode - Similar to getICmpCode but for FCmpInst. This encodes a fcmp
3648 /// predicate into a three bit mask. It also returns whether it is an ordered
3649 /// predicate by reference.
3650 static unsigned getFCmpCode(FCmpInst::Predicate CC, bool &isOrdered) {
3651   isOrdered = false;
3652   switch (CC) {
3653   case FCmpInst::FCMP_ORD: isOrdered = true; return 0;  // 000
3654   case FCmpInst::FCMP_UNO:                   return 0;  // 000
3655   case FCmpInst::FCMP_OGT: isOrdered = true; return 1;  // 001
3656   case FCmpInst::FCMP_UGT:                   return 1;  // 001
3657   case FCmpInst::FCMP_OEQ: isOrdered = true; return 2;  // 010
3658   case FCmpInst::FCMP_UEQ:                   return 2;  // 010
3659   case FCmpInst::FCMP_OGE: isOrdered = true; return 3;  // 011
3660   case FCmpInst::FCMP_UGE:                   return 3;  // 011
3661   case FCmpInst::FCMP_OLT: isOrdered = true; return 4;  // 100
3662   case FCmpInst::FCMP_ULT:                   return 4;  // 100
3663   case FCmpInst::FCMP_ONE: isOrdered = true; return 5;  // 101
3664   case FCmpInst::FCMP_UNE:                   return 5;  // 101
3665   case FCmpInst::FCMP_OLE: isOrdered = true; return 6;  // 110
3666   case FCmpInst::FCMP_ULE:                   return 6;  // 110
3667     // True -> 7
3668   default:
3669     // Not expecting FCMP_FALSE and FCMP_TRUE;
3670     llvm_unreachable("Unexpected FCmp predicate!");
3671     return 0;
3672   }
3673 }
3674
3675 /// getICmpValue - This is the complement of getICmpCode, which turns an
3676 /// opcode and two operands into either a constant true or false, or a brand 
3677 /// new ICmp instruction. The sign is passed in to determine which kind
3678 /// of predicate to use in the new icmp instruction.
3679 static Value *getICmpValue(bool sign, unsigned code, Value *LHS, Value *RHS,
3680                            LLVMContext *Context) {
3681   switch (code) {
3682   default: llvm_unreachable("Illegal ICmp code!");
3683   case  0: return ConstantInt::getFalse(*Context);
3684   case  1: 
3685     if (sign)
3686       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, LHS, RHS);
3687     else
3688       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, LHS, RHS);
3689   case  2: return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ,  LHS, RHS);
3690   case  3: 
3691     if (sign)
3692       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, LHS, RHS);
3693     else
3694       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, LHS, RHS);
3695   case  4: 
3696     if (sign)
3697       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, LHS, RHS);
3698     else
3699       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, LHS, RHS);
3700   case  5: return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE,  LHS, RHS);
3701   case  6: 
3702     if (sign)
3703       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLE, LHS, RHS);
3704     else
3705       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULE, LHS, RHS);
3706   case  7: return ConstantInt::getTrue(*Context);
3707   }
3708 }
3709
3710 /// getFCmpValue - This is the complement of getFCmpCode, which turns an
3711 /// opcode and two operands into either a FCmp instruction. isordered is passed
3712 /// in to determine which kind of predicate to use in the new fcmp instruction.
3713 static Value *getFCmpValue(bool isordered, unsigned code,
3714                            Value *LHS, Value *RHS, LLVMContext *Context) {
3715   switch (code) {
3716   default: llvm_unreachable("Illegal FCmp code!");
3717   case  0:
3718     if (isordered)
3719       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_ORD, LHS, RHS);
3720     else
3721       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UNO, LHS, RHS);
3722   case  1: 
3723     if (isordered)
3724       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_OGT, LHS, RHS);
3725     else
3726       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UGT, LHS, RHS);
3727   case  2: 
3728     if (isordered)
3729       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_OEQ, LHS, RHS);
3730     else
3731       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UEQ, LHS, RHS);
3732   case  3: 
3733     if (isordered)
3734       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_OGE, LHS, RHS);
3735     else
3736       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UGE, LHS, RHS);
3737   case  4: 
3738     if (isordered)
3739       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_OLT, LHS, RHS);
3740     else
3741       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_ULT, LHS, RHS);
3742   case  5: 
3743     if (isordered)
3744       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_ONE, LHS, RHS);
3745     else
3746       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UNE, LHS, RHS);
3747   case  6: 
3748     if (isordered)
3749       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_OLE, LHS, RHS);
3750     else
3751       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_ULE, LHS, RHS);
3752   case  7: return ConstantInt::getTrue(*Context);
3753   }
3754 }
3755
3756 /// PredicatesFoldable - Return true if both predicates match sign or if at
3757 /// least one of them is an equality comparison (which is signless).
3758 static bool PredicatesFoldable(ICmpInst::Predicate p1, ICmpInst::Predicate p2) {
3759   return (CmpInst::isSigned(p1) == CmpInst::isSigned(p2)) ||
3760          (CmpInst::isSigned(p1) && ICmpInst::isEquality(p2)) ||
3761          (CmpInst::isSigned(p2) && ICmpInst::isEquality(p1));
3762 }
3763
3764 namespace { 
3765 // FoldICmpLogical - Implements (icmp1 A, B) & (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
3766 struct FoldICmpLogical {
3767   InstCombiner &IC;
3768   Value *LHS, *RHS;
3769   ICmpInst::Predicate pred;
3770   FoldICmpLogical(InstCombiner &ic, ICmpInst *ICI)
3771     : IC(ic), LHS(ICI->getOperand(0)), RHS(ICI->getOperand(1)),
3772       pred(ICI->getPredicate()) {}
3773   bool shouldApply(Value *V) const {
3774     if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(V))
3775       if (PredicatesFoldable(pred, ICI->getPredicate()))
3776         return ((ICI->getOperand(0) == LHS && ICI->getOperand(1) == RHS) ||
3777                 (ICI->getOperand(0) == RHS && ICI->getOperand(1) == LHS));
3778     return false;
3779   }
3780   Instruction *apply(Instruction &Log) const {
3781     ICmpInst *ICI = cast<ICmpInst>(Log.getOperand(0));
3782     if (ICI->getOperand(0) != LHS) {
3783       assert(ICI->getOperand(1) == LHS);
3784       ICI->swapOperands();  // Swap the LHS and RHS of the ICmp
3785     }
3786
3787     ICmpInst *RHSICI = cast<ICmpInst>(Log.getOperand(1));
3788     unsigned LHSCode = getICmpCode(ICI);
3789     unsigned RHSCode = getICmpCode(RHSICI);
3790     unsigned Code;
3791     switch (Log.getOpcode()) {
3792     case Instruction::And: Code = LHSCode & RHSCode; break;
3793     case Instruction::Or:  Code = LHSCode | RHSCode; break;
3794     case Instruction::Xor: Code = LHSCode ^ RHSCode; break;
3795     default: llvm_unreachable("Illegal logical opcode!"); return 0;
3796     }
3797
3798     bool isSigned = RHSICI->isSigned() || ICI->isSigned();
3799     Value *RV = getICmpValue(isSigned, Code, LHS, RHS, IC.getContext());
3800     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(RV))
3801       return I;
3802     // Otherwise, it's a constant boolean value...
3803     return IC.ReplaceInstUsesWith(Log, RV);
3804   }
3805 };
3806 } // end anonymous namespace
3807
3808 // OptAndOp - This handles expressions of the form ((val OP C1) & C2).  Where
3809 // the Op parameter is 'OP', OpRHS is 'C1', and AndRHS is 'C2'.  Op is
3810 // guaranteed to be a binary operator.
3811 Instruction *InstCombiner::OptAndOp(Instruction *Op,
3812                                     ConstantInt *OpRHS,
3813                                     ConstantInt *AndRHS,
3814                                     BinaryOperator &TheAnd) {
3815   Value *X = Op->getOperand(0);
3816   Constant *Together = 0;
3817   if (!Op->isShift())
3818     Together = ConstantExpr::getAnd(AndRHS, OpRHS);
3819
3820   switch (Op->getOpcode()) {
3821   case Instruction::Xor:
3822     if (Op->hasOneUse()) {
3823       // (X ^ C1) & C2 --> (X & C2) ^ (C1&C2)
3824       Value *And = Builder->CreateAnd(X, AndRHS);
3825       And->takeName(Op);
3826       return BinaryOperator::CreateXor(And, Together);
3827     }
3828     break;
3829   case Instruction::Or:
3830     if (Together == AndRHS) // (X | C) & C --> C
3831       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, AndRHS);
3832
3833     if (Op->hasOneUse() && Together != OpRHS) {
3834       // (X | C1) & C2 --> (X | (C1&C2)) & C2
3835       Value *Or = Builder->CreateOr(X, Together);
3836       Or->takeName(Op);
3837       return BinaryOperator::CreateAnd(Or, AndRHS);
3838     }
3839     break;
3840   case Instruction::Add:
3841     if (Op->hasOneUse()) {
3842       // Adding a one to a single bit bit-field should be turned into an XOR
3843       // of the bit.  First thing to check is to see if this AND is with a
3844       // single bit constant.
3845       const APInt& AndRHSV = cast<ConstantInt>(AndRHS)->getValue();
3846
3847       // If there is only one bit set...
3848       if (isOneBitSet(cast<ConstantInt>(AndRHS))) {
3849         // Ok, at this point, we know that we are masking the result of the
3850         // ADD down to exactly one bit.  If the constant we are adding has
3851         // no bits set below this bit, then we can eliminate the ADD.
3852         const APInt& AddRHS = cast<ConstantInt>(OpRHS)->getValue();
3853
3854         // Check to see if any bits below the one bit set in AndRHSV are set.
3855         if ((AddRHS & (AndRHSV-1)) == 0) {
3856           // If not, the only thing that can effect the output of the AND is
3857           // the bit specified by AndRHSV.  If that bit is set, the effect of
3858           // the XOR is to toggle the bit.  If it is clear, then the ADD has
3859           // no effect.
3860           if ((AddRHS & AndRHSV) == 0) { // Bit is not set, noop
3861             TheAnd.setOperand(0, X);
3862             return &TheAnd;
3863           } else {
3864             // Pull the XOR out of the AND.
3865             Value *NewAnd = Builder->CreateAnd(X, AndRHS);
3866             NewAnd->takeName(Op);
3867             return BinaryOperator::CreateXor(NewAnd, AndRHS);
3868           }
3869         }
3870       }
3871     }
3872     break;
3873
3874   case Instruction::Shl: {
3875     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
3876     // the anded constant includes them, clear them now!
3877     //
3878     uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
3879     uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
3880     APInt ShlMask(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth-OpRHSVal));
3881     ConstantInt *CI = ConstantInt::get(*Context, AndRHS->getValue() & ShlMask);
3882
3883     if (CI->getValue() == ShlMask) { 
3884     // Masking out bits that the shift already masks
3885       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, Op);   // No need for the and.
3886     } else if (CI != AndRHS) {                  // Reducing bits set in and.
3887       TheAnd.setOperand(1, CI);
3888       return &TheAnd;
3889     }
3890     break;
3891   }
3892   case Instruction::LShr:
3893   {
3894     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
3895     // the anded constant includes them, clear them now!  This only applies to
3896     // unsigned shifts, because a signed shr may bring in set bits!
3897     //
3898     uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
3899     uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
3900     APInt ShrMask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - OpRHSVal));
3901     ConstantInt *CI = ConstantInt::get(*Context, AndRHS->getValue() & ShrMask);
3902
3903     if (CI->getValue() == ShrMask) {   
3904     // Masking out bits that the shift already masks.
3905       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, Op);
3906     } else if (CI != AndRHS) {
3907       TheAnd.setOperand(1, CI);  // Reduce bits set in and cst.
3908       return &TheAnd;
3909     }
3910     break;
3911   }
3912   case Instruction::AShr:
3913     // Signed shr.
3914     // See if this is shifting in some sign extension, then masking it out
3915     // with an and.
3916     if (Op->hasOneUse()) {
3917       uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
3918       uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
3919       APInt ShrMask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - OpRHSVal));
3920       Constant *C = ConstantInt::get(*Context, AndRHS->getValue() & ShrMask);
3921       if (C == AndRHS) {          // Masking out bits shifted in.
3922         // (Val ashr C1) & C2 -> (Val lshr C1) & C2
3923         // Make the argument unsigned.
3924         Value *ShVal = Op->getOperand(0);
3925         ShVal = Builder->CreateLShr(ShVal, OpRHS, Op->getName());
3926         return BinaryOperator::CreateAnd(ShVal, AndRHS, TheAnd.getName());
3927       }
3928     }
3929     break;
3930   }
3931   return 0;
3932 }
3933
3934
3935 /// InsertRangeTest - Emit a computation of: (V >= Lo && V < Hi) if Inside is
3936 /// true, otherwise (V < Lo || V >= Hi).  In pratice, we emit the more efficient
3937 /// (V-Lo) <u Hi-Lo.  This method expects that Lo <= Hi. isSigned indicates
3938 /// whether to treat the V, Lo and HI as signed or not. IB is the location to
3939 /// insert new instructions.
3940 Instruction *InstCombiner::InsertRangeTest(Value *V, Constant *Lo, Constant *Hi,
3941                                            bool isSigned, bool Inside, 
3942                                            Instruction &IB) {
3943   assert(cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getICmp((isSigned ? 
3944             ICmpInst::ICMP_SLE:ICmpInst::ICMP_ULE), Lo, Hi))->getZExtValue() &&
3945          "Lo is not <= Hi in range emission code!");
3946     
3947   if (Inside) {
3948     if (Lo == Hi)  // Trivially false.
3949       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, V, V);
3950
3951     // V >= Min && V < Hi --> V < Hi
3952     if (cast<ConstantInt>(Lo)->isMinValue(isSigned)) {
3953       ICmpInst::Predicate pred = (isSigned ? 
3954         ICmpInst::ICMP_SLT : ICmpInst::ICMP_ULT);
3955       return new ICmpInst(pred, V, Hi);
3956     }
3957
3958     // Emit V-Lo <u Hi-Lo
3959     Constant *NegLo = ConstantExpr::getNeg(Lo);
3960     Value *Add = Builder->CreateAdd(V, NegLo, V->getName()+".off");
3961     Constant *UpperBound = ConstantExpr::getAdd(NegLo, Hi);
3962     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Add, UpperBound);
3963   }
3964
3965   if (Lo == Hi)  // Trivially true.
3966     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, V, V);
3967
3968   // V < Min || V >= Hi -> V > Hi-1
3969   Hi = SubOne(cast<ConstantInt>(Hi));
3970   if (cast<ConstantInt>(Lo)->isMinValue(isSigned)) {
3971     ICmpInst::Predicate pred = (isSigned ? 
3972         ICmpInst::ICMP_SGT : ICmpInst::ICMP_UGT);
3973     return new ICmpInst(pred, V, Hi);
3974   }
3975
3976   // Emit V-Lo >u Hi-1-Lo
3977   // Note that Hi has already had one subtracted from it, above.
3978   ConstantInt *NegLo = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(Lo));
3979   Value *Add = Builder->CreateAdd(V, NegLo, V->getName()+".off");
3980   Constant *LowerBound = ConstantExpr::getAdd(NegLo, Hi);
3981   return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, Add, LowerBound);
3982 }
3983
3984 // isRunOfOnes - Returns true iff Val consists of one contiguous run of 1s with
3985 // any number of 0s on either side.  The 1s are allowed to wrap from LSB to
3986 // MSB, so 0x000FFF0, 0x0000FFFF, and 0xFF0000FF are all runs.  0x0F0F0000 is
3987 // not, since all 1s are not contiguous.
3988 static bool isRunOfOnes(ConstantInt *Val, uint32_t &MB, uint32_t &ME) {
3989   const APInt& V = Val->getValue();
3990   uint32_t BitWidth = Val->getType()->getBitWidth();
3991   if (!APIntOps::isShiftedMask(BitWidth, V)) return false;
3992
3993   // look for the first zero bit after the run of ones
3994   MB = BitWidth - ((V - 1) ^ V).countLeadingZeros();
3995   // look for the first non-zero bit
3996   ME = V.getActiveBits(); 
3997   return true;
3998 }
3999
4000 /// FoldLogicalPlusAnd - This is part of an expression (LHS +/- RHS) & Mask,
4001 /// where isSub determines whether the operator is a sub.  If we can fold one of
4002 /// the following xforms:
4003 /// 
4004 /// ((A & N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == Mask
4005 /// ((A | N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == 0
4006 /// ((A ^ N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == 0
4007 ///
4008 /// return (A +/- B).
4009 ///
4010 Value *InstCombiner::FoldLogicalPlusAnd(Value *LHS, Value *RHS,
4011                                         ConstantInt *Mask, bool isSub,
4012                                         Instruction &I) {
4013   Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS);
4014   if (!LHSI || LHSI->getNumOperands() != 2 ||
4015       !isa<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) return 0;
4016
4017   ConstantInt *N = cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
4018
4019   switch (LHSI->getOpcode()) {
4020   default: return 0;
4021   case Instruction::And:
4022     if (ConstantExpr::getAnd(N, Mask) == Mask) {
4023       // If the AndRHS is a power of two minus one (0+1+), this is simple.
4024       if ((Mask->getValue().countLeadingZeros() + 
4025            Mask->getValue().countPopulation()) == 
4026           Mask->getValue().getBitWidth())
4027         break;
4028
4029       // Otherwise, if Mask is 0+1+0+, and if B is known to have the low 0+
4030       // part, we don't need any explicit masks to take them out of A.  If that
4031       // is all N is, ignore it.
4032       uint32_t MB = 0, ME = 0;
4033       if (isRunOfOnes(Mask, MB, ME)) {  // begin/end bit of run, inclusive
4034         uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(RHS->getType())->getBitWidth();
4035         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, MB-1));
4036         if (MaskedValueIsZero(RHS, Mask))
4037           break;
4038       }
4039     }
4040     return 0;
4041   case Instruction::Or:
4042   case Instruction::Xor:
4043     // If the AndRHS is a power of two minus one (0+1+), and N&Mask == 0
4044     if ((Mask->getValue().countLeadingZeros() + 
4045          Mask->getValue().countPopulation()) == Mask->getValue().getBitWidth()
4046         && ConstantExpr::getAnd(N, Mask)->isNullValue())
4047       break;
4048     return 0;
4049   }
4050   
4051   if (isSub)
4052     return Builder->CreateSub(LHSI->getOperand(0), RHS, "fold");
4053   return Builder->CreateAdd(LHSI->getOperand(0), RHS, "fold");
4054 }
4055
4056 /// FoldAndOfICmps - Fold (icmp)&(icmp) if possible.
4057 Instruction *InstCombiner::FoldAndOfICmps(Instruction &I,
4058                                           ICmpInst *LHS, ICmpInst *RHS) {
4059   Value *Val, *Val2;
4060   ConstantInt *LHSCst, *RHSCst;
4061   ICmpInst::Predicate LHSCC, RHSCC;
4062   
4063   // This only handles icmp of constants: (icmp1 A, C1) & (icmp2 B, C2).
4064   if (!match(LHS, m_ICmp(LHSCC, m_Value(Val),
4065                          m_ConstantInt(LHSCst))) ||
4066       !match(RHS, m_ICmp(RHSCC, m_Value(Val2),
4067                          m_ConstantInt(RHSCst))))
4068     return 0;
4069   
4070   // (icmp ult A, C) & (icmp ult B, C) --> (icmp ult (A|B), C)
4071   // where C is a power of 2
4072   if (LHSCst == RHSCst && LHSCC == RHSCC && LHSCC == ICmpInst::ICMP_ULT &&
4073       LHSCst->getValue().isPowerOf2()) {
4074     Value *NewOr = Builder->CreateOr(Val, Val2);
4075     return new ICmpInst(LHSCC, NewOr, LHSCst);
4076   }
4077   
4078   // From here on, we only handle:
4079   //    (icmp1 A, C1) & (icmp2 A, C2) --> something simpler.
4080   if (Val != Val2) return 0;
4081   
4082   // ICMP_[US][GL]E X, CST is folded to ICMP_[US][GL]T elsewhere.
4083   if (LHSCC == ICmpInst::ICMP_UGE || LHSCC == ICmpInst::ICMP_ULE ||
4084       RHSCC == ICmpInst::ICMP_UGE || RHSCC == ICmpInst::ICMP_ULE ||
4085       LHSCC == ICmpInst::ICMP_SGE || LHSCC == ICmpInst::ICMP_SLE ||
4086       RHSCC == ICmpInst::ICMP_SGE || RHSCC == ICmpInst::ICMP_SLE)
4087     return 0;
4088   
4089   // We can't fold (ugt x, C) & (sgt x, C2).
4090   if (!PredicatesFoldable(LHSCC, RHSCC))
4091     return 0;
4092     
4093   // Ensure that the larger constant is on the RHS.
4094   bool ShouldSwap;
4095   if (CmpInst::isSigned(LHSCC) ||
4096       (ICmpInst::isEquality(LHSCC) && 
4097        CmpInst::isSigned(RHSCC)))
4098     ShouldSwap = LHSCst->getValue().sgt(RHSCst->getValue());
4099   else
4100     ShouldSwap = LHSCst->getValue().ugt(RHSCst->getValue());
4101     
4102   if (ShouldSwap) {
4103     std::swap(LHS, RHS);
4104     std::swap(LHSCst, RHSCst);
4105     std::swap(LHSCC, RHSCC);
4106   }
4107
4108   // At this point, we know we have have two icmp instructions
4109   // comparing a value against two constants and and'ing the result
4110   // together.  Because of the above check, we know that we only have
4111   // icmp eq, icmp ne, icmp [su]lt, and icmp [SU]gt here. We also know 
4112   // (from the FoldICmpLogical check above), that the two constants 
4113   // are not equal and that the larger constant is on the RHS
4114   assert(LHSCst != RHSCst && "Compares not folded above?");
4115
4116   switch (LHSCC) {
4117   default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
4118   case ICmpInst::ICMP_EQ:
4119     switch (RHSCC) {
4120     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
4121     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X == 13 & X == 15) -> false
4122     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X == 13 & X >  15) -> false
4123     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X == 13 & X >  15) -> false
4124       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(*Context));
4125     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X == 13 & X != 15) -> X == 13
4126     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X == 13 & X <  15) -> X == 13
4127     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X == 13 & X <  15) -> X == 13
4128       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4129     }
4130   case ICmpInst::ICMP_NE:
4131     switch (RHSCC) {
4132     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
4133     case ICmpInst::ICMP_ULT:
4134       if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) // (X != 13 & X u< 14) -> X < 13
4135         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Val, LHSCst);
4136       break;                        // (X != 13 & X u< 15) -> no change
4137     case ICmpInst::ICMP_SLT:
4138       if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) // (X != 13 & X s< 14) -> X < 13
4139         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, Val, LHSCst);
4140       break;                        // (X != 13 & X s< 15) -> no change
4141     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X != 13 & X == 15) -> X == 15
4142     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X != 13 & X u> 15) -> X u> 15
4143     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X != 13 & X s> 15) -> X s> 15
4144       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4145     case ICmpInst::ICMP_NE:
4146       if (LHSCst == SubOne(RHSCst)){// (X != 13 & X != 14) -> X-13 >u 1
4147         Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(LHSCst);
4148         Value *Add = Builder->CreateAdd(Val, AddCST, Val->getName()+".off");
4149         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, Add,
4150                             ConstantInt::get(Add->getType(), 1));
4151       }
4152       break;                        // (X != 13 & X != 15) -> no change
4153     }
4154     break;
4155   case ICmpInst::ICMP_ULT:
4156     switch (RHSCC) {
4157     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
4158     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u< 13 & X == 15) -> false
4159     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u< 13 & X u> 15) -> false
4160       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(*Context));
4161     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u< 13 & X s> 15) -> no change
4162       break;
4163     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u< 13 & X != 15) -> X u< 13
4164     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u< 13 & X u< 15) -> X u< 13
4165       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4166     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u< 13 & X s< 15) -> no change
4167       break;
4168     }
4169     break;
4170   case ICmpInst::ICMP_SLT:
4171     switch (RHSCC) {
4172     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
4173     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s< 13 & X == 15) -> false
4174     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s< 13 & X s> 15) -> false
4175       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(*Context));
4176     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s< 13 & X u> 15) -> no change
4177       break;
4178     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s< 13 & X != 15) -> X < 13
4179     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s< 13 & X s< 15) -> X < 13
4180       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4181     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s< 13 & X u< 15) -> no change
4182       break;
4183     }
4184     break;
4185   case ICmpInst::ICMP_UGT:
4186     switch (RHSCC) {
4187     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
4188     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u> 13 & X == 15) -> X == 15
4189     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u> 13 & X u> 15) -> X u> 15
4190       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4191     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u> 13 & X s> 15) -> no change
4192       break;
4193     case ICmpInst::ICMP_NE:
4194       if (RHSCst == AddOne(LHSCst)) // (X u> 13 & X != 14) -> X u> 14
4195         return new ICmpInst(LHSCC, Val, RHSCst);
4196       break;                        // (X u> 13 & X != 15) -> no change
4197     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u> 13 & X u< 15) -> (X-14) <u 1
4198       return InsertRangeTest(Val, AddOne(LHSCst),
4199                              RHSCst, false, true, I);
4200     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u> 13 & X s< 15) -> no change
4201       break;
4202     }
4203     break;
4204   case ICmpInst::ICMP_SGT:
4205     switch (RHSCC) {
4206     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
4207     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s> 13 & X == 15) -> X == 15
4208     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s> 13 & X s> 15) -> X s> 15
4209       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4210     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s> 13 & X u> 15) -> no change
4211       break;
4212     case ICmpInst::ICMP_NE:
4213       if (RHSCst == AddOne(LHSCst)) // (X s> 13 & X != 14) -> X s> 14
4214         return new ICmpInst(LHSCC, Val, RHSCst);
4215       break;                        // (X s> 13 & X != 15) -> no change
4216     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s> 13 & X s< 15) -> (X-14) s< 1
4217       return InsertRangeTest(Val, AddOne(LHSCst),
4218                              RHSCst, true, true, I);
4219     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s> 13 & X u< 15) -> no change
4220       break;
4221     }
4222     break;
4223   }
4224  
4225   return 0;
4226 }
4227
4228 Instruction *InstCombiner::FoldAndOfFCmps(Instruction &I, FCmpInst *LHS,
4229                                           FCmpInst *RHS) {
4230   
4231   if (LHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ORD &&
4232       RHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ORD) {
4233     // (fcmp ord x, c) & (fcmp ord y, c)  -> (fcmp ord x, y)
4234     if (ConstantFP *LHSC = dyn_cast<ConstantFP>(LHS->getOperand(1)))
4235       if (ConstantFP *RHSC = dyn_cast<ConstantFP>(RHS->getOperand(1))) {
4236         // If either of the constants are nans, then the whole thing returns
4237         // false.
4238         if (LHSC->getValueAPF().isNaN() || RHSC->getValueAPF().isNaN())
4239           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(*Context));
4240         return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_ORD,
4241                             LHS->getOperand(0), RHS->getOperand(0));
4242       }
4243     
4244     // Handle vector zeros.  This occurs because the canonical form of
4245     // "fcmp ord x,x" is "fcmp ord x, 0".
4246     if (isa<ConstantAggregateZero>(LHS->getOperand(1)) &&
4247         isa<ConstantAggregateZero>(RHS->getOperand(1)))
4248       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_ORD,
4249                           LHS->getOperand(0), RHS->getOperand(0));
4250     return 0;
4251   }
4252   
4253   Value *Op0LHS = LHS->getOperand(0), *Op0RHS = LHS->getOperand(1);
4254   Value *Op1LHS = RHS->getOperand(0), *Op1RHS = RHS->getOperand(1);
4255   FCmpInst::Predicate Op0CC = LHS->getPredicate(), Op1CC = RHS->getPredicate();
4256   
4257   
4258   if (Op0LHS == Op1RHS && Op0RHS == Op1LHS) {
4259     // Swap RHS operands to match LHS.
4260     Op1CC = FCmpInst::getSwappedPredicate(Op1CC);
4261     std::swap(Op1LHS, Op1RHS);
4262   }
4263   
4264   if (Op0LHS == Op1LHS && Op0RHS == Op1RHS) {
4265     // Simplify (fcmp cc0 x, y) & (fcmp cc1 x, y).
4266     if (Op0CC == Op1CC)
4267       return new FCmpInst((FCmpInst::Predicate)Op0CC, Op0LHS, Op0RHS);
4268     
4269     if (Op0CC == FCmpInst::FCMP_FALSE || Op1CC == FCmpInst::FCMP_FALSE)
4270       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(*Context));
4271     if (Op0CC == FCmpInst::FCMP_TRUE)
4272       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4273     if (Op1CC == FCmpInst::FCMP_TRUE)
4274       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4275     
4276     bool Op0Ordered;
4277     bool Op1Ordered;
4278     unsigned Op0Pred = getFCmpCode(Op0CC, Op0Ordered);
4279     unsigned Op1Pred = getFCmpCode(Op1CC, Op1Ordered);
4280     if (Op1Pred == 0) {
4281       std::swap(LHS, RHS);
4282       std::swap(Op0Pred, Op1Pred);
4283       std::swap(Op0Ordered, Op1Ordered);
4284     }
4285     if (Op0Pred == 0) {
4286       // uno && ueq -> uno && (uno || eq) -> ueq
4287       // ord && olt -> ord && (ord && lt) -> olt
4288       if (Op0Ordered == Op1Ordered)
4289         return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4290       
4291       // uno && oeq -> uno && (ord && eq) -> false
4292       // uno && ord -> false
4293       if (!Op0Ordered)
4294         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(*Context));
4295       // ord && ueq -> ord && (uno || eq) -> oeq
4296       return cast<Instruction>(getFCmpValue(true, Op1Pred,
4297                                             Op0LHS, Op0RHS, Context));
4298     }
4299   }
4300
4301   return 0;
4302 }
4303
4304
4305 Instruction *InstCombiner::visitAnd(BinaryOperator &I) {
4306   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
4307   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
4308
4309   if (isa<UndefValue>(Op1))                         // X & undef -> 0
4310     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
4311
4312   // and X, X = X
4313   if (Op0 == Op1)
4314     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
4315
4316   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
4317   // purpose is to compute bits we don't care about.
4318   if (SimplifyDemandedInstructionBits(I))
4319     return &I;
4320   if (isa<VectorType>(I.getType())) {
4321     if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(Op1)) {
4322       if (CP->isAllOnesValue())            // X & <-1,-1> -> X
4323         return ReplaceInstUsesWith(I, I.getOperand(0));
4324     } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1)) {
4325       return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X & <0,0> -> <0,0>
4326     }
4327   }
4328
4329   if (ConstantInt *AndRHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
4330     const APInt &AndRHSMask = AndRHS->getValue();
4331     APInt NotAndRHS(~AndRHSMask);
4332
4333     // Optimize a variety of ((val OP C1) & C2) combinations...
4334     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
4335       Value *Op0LHS = Op0I->getOperand(0);
4336       Value *Op0RHS = Op0I->getOperand(1);
4337       switch (Op0I->getOpcode()) {
4338       default: break;
4339       case Instruction::Xor:
4340       case Instruction::Or:
4341         // If the mask is only needed on one incoming arm, push it up.
4342         if (!Op0I->hasOneUse()) break;
4343           
4344         if (MaskedValueIsZero(Op0LHS, NotAndRHS)) {
4345           // Not masking anything out for the LHS, move to RHS.
4346           Value *NewRHS = Builder->CreateAnd(Op0RHS, AndRHS,
4347                                              Op0RHS->getName()+".masked");
4348           return BinaryOperator::Create(Op0I->getOpcode(), Op0LHS, NewRHS);
4349         }
4350         if (!isa<Constant>(Op0RHS) &&
4351             MaskedValueIsZero(Op0RHS, NotAndRHS)) {
4352           // Not masking anything out for the RHS, move to LHS.
4353           Value *NewLHS = Builder->CreateAnd(Op0LHS, AndRHS,
4354                                              Op0LHS->getName()+".masked");
4355           return BinaryOperator::Create(Op0I->getOpcode(), NewLHS, Op0RHS);
4356         }
4357
4358         break;
4359       case Instruction::Add:
4360         // ((A & N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == AndRHS.
4361         // ((A | N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
4362         // ((A ^ N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
4363         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0LHS, Op0RHS, AndRHS, false, I))
4364           return BinaryOperator::CreateAnd(V, AndRHS);
4365         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0RHS, Op0LHS, AndRHS, false, I))
4366           return BinaryOperator::CreateAnd(V, AndRHS);  // Add commutes
4367         break;
4368
4369       case Instruction::Sub:
4370         // ((A & N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == AndRHS.
4371         // ((A | N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
4372         // ((A ^ N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
4373         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0LHS, Op0RHS, AndRHS, true, I))
4374           return BinaryOperator::CreateAnd(V, AndRHS);
4375
4376         // (A - N) & AndRHS -> -N & AndRHS iff A&AndRHS==0 and AndRHS
4377         // has 1's for all bits that the subtraction with A might affect.
4378         if (Op0I->hasOneUse()) {
4379           uint32_t BitWidth = AndRHSMask.getBitWidth();
4380           uint32_t Zeros = AndRHSMask.countLeadingZeros();
4381           APInt Mask = APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - Zeros);
4382
4383           ConstantInt *A = dyn_cast<ConstantInt>(Op0LHS);
4384           if (!(A && A->isZero()) &&               // avoid infinite recursion.
4385               MaskedValueIsZero(Op0LHS, Mask)) {
4386             Value *NewNeg = Builder->CreateNeg(Op0RHS);
4387             return BinaryOperator::CreateAnd(NewNeg, AndRHS);
4388           }
4389         }
4390         break;
4391
4392       case Instruction::Shl:
4393       case Instruction::LShr:
4394         // (1 << x) & 1 --> zext(x == 0)
4395         // (1 >> x) & 1 --> zext(x == 0)
4396         if (AndRHSMask == 1 && Op0LHS == AndRHS) {
4397           Value *NewICmp =
4398             Builder->CreateICmpEQ(Op0RHS, Constant::getNullValue(I.getType()));
4399           return new ZExtInst(NewICmp, I.getType());
4400         }
4401         break;
4402       }
4403
4404       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1)))
4405         if (Instruction *Res = OptAndOp(Op0I, Op0CI, AndRHS, I))
4406           return Res;
4407     } else if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
4408       // If this is an integer truncation or change from signed-to-unsigned, and
4409       // if the source is an and/or with immediate, transform it.  This
4410       // frequently occurs for bitfield accesses.
4411       if (Instruction *CastOp = dyn_cast<Instruction>(CI->getOperand(0))) {
4412         if ((isa<TruncInst>(CI) || isa<BitCastInst>(CI)) &&
4413             CastOp->getNumOperands() == 2)
4414           if (ConstantInt *AndCI =dyn_cast<ConstantInt>(CastOp->getOperand(1))){
4415             if (CastOp->getOpcode() == Instruction::And) {
4416               // Change: and (cast (and X, C1) to T), C2
4417               // into  : and (cast X to T), trunc_or_bitcast(C1)&C2
4418               // This will fold the two constants together, which may allow 
4419               // other simplifications.
4420               Value *NewCast = Builder->CreateTruncOrBitCast(
4421                 CastOp->getOperand(0), I.getType(), 
4422                 CastOp->getName()+".shrunk");
4423               // trunc_or_bitcast(C1)&C2
4424               Constant *C3 = ConstantExpr::getTruncOrBitCast(AndCI,I.getType());
4425               C3 = ConstantExpr::getAnd(C3, AndRHS);
4426               return BinaryOperator::CreateAnd(NewCast, C3);
4427             } else if (CastOp->getOpcode() == Instruction::Or) {
4428               // Change: and (cast (or X, C1) to T), C2
4429               // into  : trunc(C1)&C2 iff trunc(C1)&C2 == C2
4430               Constant *C3 = ConstantExpr::getTruncOrBitCast(AndCI,I.getType());
4431               if (ConstantExpr::getAnd(C3, AndRHS) == AndRHS)
4432                 // trunc(C1)&C2
4433                 return ReplaceInstUsesWith(I, AndRHS);
4434             }
4435           }
4436       }
4437     }
4438
4439     // Try to fold constant and into select arguments.
4440     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
4441       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
4442         return R;
4443     if (isa<PHINode>(Op0))
4444       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
4445         return NV;
4446   }
4447
4448   Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0);
4449   Value *Op1NotVal = dyn_castNotVal(Op1);
4450
4451   if (Op0NotVal == Op1 || Op1NotVal == Op0)  // A & ~A  == ~A & A == 0
4452     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
4453
4454   // (~A & ~B) == (~(A | B)) - De Morgan's Law
4455   if (Op0NotVal && Op1NotVal && isOnlyUse(Op0) && isOnlyUse(Op1)) {
4456     Value *Or = Builder->CreateOr(Op0NotVal, Op1NotVal,
4457                                   I.getName()+".demorgan");
4458     return BinaryOperator::CreateNot(Or);
4459   }
4460   
4461   {
4462     Value *A = 0, *B = 0, *C = 0, *D = 0;
4463     if (match(Op0, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4464       if (A == Op1 || B == Op1)    // (A | ?) & A  --> A
4465         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
4466     
4467       // (A|B) & ~(A&B) -> A^B
4468       if (match(Op1, m_Not(m_And(m_Value(C), m_Value(D))))) {
4469         if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C))
4470           return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
4471       }
4472     }
4473     
4474     if (match(Op1, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4475       if (A == Op0 || B == Op0)    // A & (A | ?)  --> A
4476         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
4477
4478       // ~(A&B) & (A|B) -> A^B
4479       if (match(Op0, m_Not(m_And(m_Value(C), m_Value(D))))) {
4480         if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C))
4481           return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
4482       }
4483     }
4484     
4485     if (Op0->hasOneUse() &&
4486         match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4487       if (A == Op1) {                                // (A^B)&A -> A&(A^B)
4488         I.swapOperands();     // Simplify below
4489         std::swap(Op0, Op1);
4490       } else if (B == Op1) {                         // (A^B)&B -> B&(B^A)
4491         cast<BinaryOperator>(Op0)->swapOperands();
4492         I.swapOperands();     // Simplify below
4493         std::swap(Op0, Op1);
4494       }
4495     }
4496
4497     if (Op1->hasOneUse() &&
4498         match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4499       if (B == Op0) {                                // B&(A^B) -> B&(B^A)
4500         cast<BinaryOperator>(Op1)->swapOperands();
4501         std::swap(A, B);
4502       }
4503       if (A == Op0)                                // A&(A^B) -> A & ~B
4504         return BinaryOperator::CreateAnd(A, Builder->CreateNot(B, "tmp"));
4505     }
4506
4507     // (A&((~A)|B)) -> A&B
4508     if (match(Op0, m_Or(m_Not(m_Specific(Op1)), m_Value(A))) ||
4509         match(Op0, m_Or(m_Value(A), m_Not(m_Specific(Op1)))))
4510       return BinaryOperator::CreateAnd(A, Op1);
4511     if (match(Op1, m_Or(m_Not(m_Specific(Op0)), m_Value(A))) ||
4512         match(Op1, m_Or(m_Value(A), m_Not(m_Specific(Op0)))))
4513       return BinaryOperator::CreateAnd(A, Op0);
4514   }
4515   
4516   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(Op1)) {
4517     // (icmp1 A, B) & (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
4518     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
4519       return R;
4520
4521     if (ICmpInst *LHS = dyn_cast<ICmpInst>(Op0))
4522       if (Instruction *Res = FoldAndOfICmps(I, LHS, RHS))
4523         return Res;
4524   }
4525
4526   // fold (and (cast A), (cast B)) -> (cast (and A, B))
4527   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0))
4528     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
4529       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) { // same cast kind ?
4530         const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
4531         if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() &&
4532             SrcTy->isIntOrIntVector() &&
4533             // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
4534             ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
4535                               I.getType(), TD) &&
4536             ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
4537                               I.getType(), TD)) {
4538           Value *NewOp = Builder->CreateAnd(Op0C->getOperand(0),
4539                                             Op1C->getOperand(0), I.getName());
4540           return CastInst::Create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
4541         }
4542       }
4543     
4544   // (X >> Z) & (Y >> Z)  -> (X&Y) >> Z  for all shifts.
4545   if (BinaryOperator *SI1 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
4546     if (BinaryOperator *SI0 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
4547       if (SI0->isShift() && SI0->getOpcode() == SI1->getOpcode() && 
4548           SI0->getOperand(1) == SI1->getOperand(1) &&
4549           (SI0->hasOneUse() || SI1->hasOneUse())) {
4550         Value *NewOp =
4551           Builder->CreateAnd(SI0->getOperand(0), SI1->getOperand(0),
4552                              SI0->getName());
4553         return BinaryOperator::Create(SI1->getOpcode(), NewOp, 
4554                                       SI1->getOperand(1));
4555       }
4556   }
4557
4558   // If and'ing two fcmp, try combine them into one.
4559   if (FCmpInst *LHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(0))) {
4560     if (FCmpInst *RHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(1)))
4561       if (Instruction *Res = FoldAndOfFCmps(I, LHS, RHS))
4562         return Res;
4563   }
4564
4565   return Changed ? &I : 0;
4566 }
4567
4568 /// CollectBSwapParts - Analyze the specified subexpression and see if it is
4569 /// capable of providing pieces of a bswap.  The subexpression provides pieces
4570 /// of a bswap if it is proven that each of the non-zero bytes in the output of
4571 /// the expression came from the corresponding "byte swapped" byte in some other
4572 /// value.  For example, if the current subexpression is "(shl i32 %X, 24)" then
4573 /// we know that the expression deposits the low byte of %X into the high byte
4574 /// of the bswap result and that all other bytes are zero.  This expression is
4575 /// accepted, the high byte of ByteValues is set to X to indicate a correct
4576 /// match.
4577 ///
4578 /// This function returns true if the match was unsuccessful and false if so.
4579 /// On entry to the function the "OverallLeftShift" is a signed integer value
4580 /// indicating the number of bytes that the subexpression is later shifted.  For
4581 /// example, if the expression is later right shifted by 16 bits, the
4582 /// OverallLeftShift value would be -2 on entry.  This is used to specify which
4583 /// byte of ByteValues is actually being set.
4584 ///
4585 /// Similarly, ByteMask is a bitmask where a bit is clear if its corresponding
4586 /// byte is masked to zero by a user.  For example, in (X & 255), X will be
4587 /// processed with a bytemask of 1.  Because bytemask is 32-bits, this limits
4588 /// this function to working on up to 32-byte (256 bit) values.  ByteMask is
4589 /// always in the local (OverallLeftShift) coordinate space.
4590 ///
4591 static bool CollectBSwapParts(Value *V, int OverallLeftShift, uint32_t ByteMask,
4592                               SmallVector<Value*, 8> &ByteValues) {
4593   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V)) {
4594     // If this is an or instruction, it may be an inner node of the bswap.
4595     if (I->getOpcode() == Instruction::Or) {
4596       return CollectBSwapParts(I->getOperand(0), OverallLeftShift, ByteMask,
4597                                ByteValues) ||
4598              CollectBSwapParts(I->getOperand(1), OverallLeftShift, ByteMask,
4599                                ByteValues);
4600     }
4601   
4602     // If this is a logical shift by a constant multiple of 8, recurse with
4603     // OverallLeftShift and ByteMask adjusted.
4604     if (I->isLogicalShift() && isa<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
4605       unsigned ShAmt = 
4606         cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))->getLimitedValue(~0U);
4607       // Ensure the shift amount is defined and of a byte value.
4608       if ((ShAmt & 7) || (ShAmt > 8*ByteValues.size()))
4609         return true;
4610
4611       unsigned ByteShift = ShAmt >> 3;
4612       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
4613         // X << 2 -> collect(X, +2)
4614         OverallLeftShift += ByteShift;
4615         ByteMask >>= ByteShift;
4616       } else {
4617         // X >>u 2 -> collect(X, -2)
4618         OverallLeftShift -= ByteShift;
4619         ByteMask <<= ByteShift;
4620         ByteMask &= (~0U >> (32-ByteValues.size()));
4621       }
4622
4623       if (OverallLeftShift >= (int)ByteValues.size()) return true;
4624       if (OverallLeftShift <= -(int)ByteValues.size()) return true;
4625
4626       return CollectBSwapParts(I->getOperand(0), OverallLeftShift, ByteMask, 
4627                                ByteValues);
4628     }
4629
4630     // If this is a logical 'and' with a mask that clears bytes, clear the
4631     // corresponding bytes in ByteMask.
4632     if (I->getOpcode() == Instruction::And &&
4633         isa<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
4634       // Scan every byte of the and mask, seeing if the byte is either 0 or 255.
4635       unsigned NumBytes = ByteValues.size();
4636       APInt Byte(I->getType()->getPrimitiveSizeInBits(), 255);
4637       const APInt &AndMask = cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))->getValue();
4638       
4639       for (unsigned i = 0; i != NumBytes; ++i, Byte <<= 8) {
4640         // If this byte is masked out by a later operation, we don't care what
4641         // the and mask is.
4642         if ((ByteMask & (1 << i)) == 0)
4643           continue;
4644         
4645         // If the AndMask is all zeros for this byte, clear the bit.
4646         APInt MaskB = AndMask & Byte;
4647         if (MaskB == 0) {
4648           ByteMask &= ~(1U << i);
4649           continue;
4650         }
4651         
4652         // If the AndMask is not all ones for this byte, it's not a bytezap.
4653         if (MaskB != Byte)
4654           return true;
4655
4656         // Otherwise, this byte is kept.
4657       }
4658
4659       return CollectBSwapParts(I->getOperand(0), OverallLeftShift, ByteMask, 
4660                                ByteValues);
4661     }
4662   }
4663   
4664   // Okay, we got to something that isn't a shift, 'or' or 'and'.  This must be
4665   // the input value to the bswap.  Some observations: 1) if more than one byte
4666   // is demanded from this input, then it could not be successfully assembled
4667   // into a byteswap.  At least one of the two bytes would not be aligned with
4668   // their ultimate destination.
4669   if (!isPowerOf2_32(ByteMask)) return true;
4670   unsigned InputByteNo = CountTrailingZeros_32(ByteMask);
4671   
4672   // 2) The input and ultimate destinations must line up: if byte 3 of an i32
4673   // is demanded, it needs to go into byte 0 of the result.  This means that the
4674   // byte needs to be shifted until it lands in the right byte bucket.  The
4675   // shift amount depends on the position: if the byte is coming from the high
4676   // part of the value (e.g. byte 3) then it must be shifted right.  If from the
4677   // low part, it must be shifted left.
4678   unsigned DestByteNo = InputByteNo + OverallLeftShift;
4679   if (InputByteNo < ByteValues.size()/2) {
4680     if (ByteValues.size()-1-DestByteNo != InputByteNo)
4681       return true;
4682   } else {
4683     if (ByteValues.size()-1-DestByteNo != InputByteNo)
4684       return true;
4685   }
4686   
4687   // If the destination byte value is already defined, the values are or'd
4688   // together, which isn't a bswap (unless it's an or of the same bits).
4689   if (ByteValues[DestByteNo] && ByteValues[DestByteNo] != V)
4690     return true;
4691   ByteValues[DestByteNo] = V;
4692   return false;
4693 }
4694
4695 /// MatchBSwap - Given an OR instruction, check to see if this is a bswap idiom.
4696 /// If so, insert the new bswap intrinsic and return it.
4697 Instruction *InstCombiner::MatchBSwap(BinaryOperator &I) {
4698   const IntegerType *ITy = dyn_cast<IntegerType>(I.getType());
4699   if (!ITy || ITy->getBitWidth() % 16 || 
4700       // ByteMask only allows up to 32-byte values.
4701       ITy->getBitWidth() > 32*8) 
4702     return 0;   // Can only bswap pairs of bytes.  Can't do vectors.
4703   
4704   /// ByteValues - For each byte of the result, we keep track of which value
4705   /// defines each byte.
4706   SmallVector<Value*, 8> ByteValues;
4707   ByteValues.resize(ITy->getBitWidth()/8);
4708     
4709   // Try to find all the pieces corresponding to the bswap.
4710   uint32_t ByteMask = ~0U >> (32-ByteValues.size());
4711   if (CollectBSwapParts(&I, 0, ByteMask, ByteValues))
4712     return 0;
4713   
4714   // Check to see if all of the bytes come from the same value.
4715   Value *V = ByteValues[0];
4716   if (V == 0) return 0;  // Didn't find a byte?  Must be zero.
4717   
4718   // Check to make sure that all of the bytes come from the same value.
4719   for (unsigned i = 1, e = ByteValues.size(); i != e; ++i)
4720     if (ByteValues[i] != V)
4721       return 0;
4722   const Type *Tys[] = { ITy };
4723   Module *M = I.getParent()->getParent()->getParent();
4724   Function *F = Intrinsic::getDeclaration(M, Intrinsic::bswap, Tys, 1);
4725   return CallInst::Create(F, V);
4726 }
4727
4728 /// MatchSelectFromAndOr - We have an expression of the form (A&C)|(B&D).  Check
4729 /// If A is (cond?-1:0) and either B or D is ~(cond?-1,0) or (cond?0,-1), then
4730 /// we can simplify this expression to "cond ? C : D or B".
4731 static Instruction *MatchSelectFromAndOr(Value *A, Value *B,
4732                                          Value *C, Value *D,
4733                                          LLVMContext *Context) {
4734   // If A is not a select of -1/0, this cannot match.
4735   Value *Cond = 0;
4736   if (!match(A, m_SelectCst<-1, 0>(m_Value(Cond))))
4737     return 0;
4738
4739   // ((cond?-1:0)&C) | (B&(cond?0:-1)) -> cond ? C : B.
4740   if (match(D, m_SelectCst<0, -1>(m_Specific(Cond))))
4741     return SelectInst::Create(Cond, C, B);
4742   if (match(D, m_Not(m_SelectCst<-1, 0>(m_Specific(Cond)))))
4743     return SelectInst::Create(Cond, C, B);
4744   // ((cond?-1:0)&C) | ((cond?0:-1)&D) -> cond ? C : D.
4745   if (match(B, m_SelectCst<0, -1>(m_Specific(Cond))))
4746     return SelectInst::Create(Cond, C, D);
4747   if (match(B, m_Not(m_SelectCst<-1, 0>(m_Specific(Cond)))))
4748     return SelectInst::Create(Cond, C, D);
4749   return 0;
4750 }
4751
4752 /// FoldOrOfICmps - Fold (icmp)|(icmp) if possible.
4753 Instruction *InstCombiner::FoldOrOfICmps(Instruction &I,
4754                                          ICmpInst *LHS, ICmpInst *RHS) {
4755   Value *Val, *Val2;
4756   ConstantInt *LHSCst, *RHSCst;
4757   ICmpInst::Predicate LHSCC, RHSCC;
4758   
4759   // This only handles icmp of constants: (icmp1 A, C1) | (icmp2 B, C2).
4760   if (!match(LHS, m_ICmp(LHSCC, m_Value(Val),
4761              m_ConstantInt(LHSCst))) ||
4762       !match(RHS, m_ICmp(RHSCC, m_Value(Val2),
4763              m_ConstantInt(RHSCst))))
4764     return 0;
4765   
4766   // From here on, we only handle:
4767   //    (icmp1 A, C1) | (icmp2 A, C2) --> something simpler.
4768   if (Val != Val2) return 0;
4769   
4770   // ICMP_[US][GL]E X, CST is folded to ICMP_[US][GL]T elsewhere.
4771   if (LHSCC == ICmpInst::ICMP_UGE || LHSCC == ICmpInst::ICMP_ULE ||
4772       RHSCC == ICmpInst::ICMP_UGE || RHSCC == ICmpInst::ICMP_ULE ||
4773       LHSCC == ICmpInst::ICMP_SGE || LHSCC == ICmpInst::ICMP_SLE ||
4774       RHSCC == ICmpInst::ICMP_SGE || RHSCC == ICmpInst::ICMP_SLE)
4775     return 0;
4776   
4777   // We can't fold (ugt x, C) | (sgt x, C2).
4778   if (!PredicatesFoldable(LHSCC, RHSCC))
4779     return 0;
4780   
4781   // Ensure that the larger constant is on the RHS.
4782   bool ShouldSwap;
4783   if (CmpInst::isSigned(LHSCC) ||
4784       (ICmpInst::isEquality(LHSCC) && 
4785        CmpInst::isSigned(RHSCC)))
4786     ShouldSwap = LHSCst->getValue().sgt(RHSCst->getValue());
4787   else
4788     ShouldSwap = LHSCst->getValue().ugt(RHSCst->getValue());
4789   
4790   if (ShouldSwap) {
4791     std::swap(LHS, RHS);
4792     std::swap(LHSCst, RHSCst);
4793     std::swap(LHSCC, RHSCC);
4794   }
4795   
4796   // At this point, we know we have have two icmp instructions
4797   // comparing a value against two constants and or'ing the result
4798   // together.  Because of the above check, we know that we only have
4799   // ICMP_EQ, ICMP_NE, ICMP_LT, and ICMP_GT here. We also know (from the
4800   // FoldICmpLogical check above), that the two constants are not
4801   // equal.
4802   assert(LHSCst != RHSCst && "Compares not folded above?");
4803
4804   switch (LHSCC) {
4805   default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
4806   case ICmpInst::ICMP_EQ:
4807     switch (RHSCC) {
4808     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
4809     case ICmpInst::ICMP_EQ:
4810       if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) {
4811         // (X == 13 | X == 14) -> X-13 <u 2
4812         Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(LHSCst);
4813         Value *Add = Builder->CreateAdd(Val, AddCST, Val->getName()+".off");
4814         AddCST = ConstantExpr::getSub(AddOne(RHSCst), LHSCst);
4815         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Add, AddCST);
4816       }
4817       break;                         // (X == 13 | X == 15) -> no change
4818     case ICmpInst::ICMP_UGT:         // (X == 13 | X u> 14) -> no change
4819     case ICmpInst::ICMP_SGT:         // (X == 13 | X s> 14) -> no change
4820       break;
4821     case ICmpInst::ICMP_NE:          // (X == 13 | X != 15) -> X != 15
4822     case ICmpInst::ICMP_ULT:         // (X == 13 | X u< 15) -> X u< 15
4823     case ICmpInst::ICMP_SLT:         // (X == 13 | X s< 15) -> X s< 15
4824       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4825     }
4826     break;
4827   case ICmpInst::ICMP_NE:
4828     switch (RHSCC) {
4829     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
4830     case ICmpInst::ICMP_EQ:          // (X != 13 | X == 15) -> X != 13
4831     case ICmpInst::ICMP_UGT:         // (X != 13 | X u> 15) -> X != 13
4832     case ICmpInst::ICMP_SGT:         // (X != 13 | X s> 15) -> X != 13
4833       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4834     case ICmpInst::ICMP_NE:          // (X != 13 | X != 15) -> true
4835     case ICmpInst::ICMP_ULT:         // (X != 13 | X u< 15) -> true
4836     case ICmpInst::ICMP_SLT:         // (X != 13 | X s< 15) -> true
4837       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(*Context));
4838     }
4839     break;
4840   case ICmpInst::ICMP_ULT:
4841     switch (RHSCC) {
4842     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
4843     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u< 13 | X == 14) -> no change
4844       break;
4845     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u< 13 | X u> 15) -> (X-13) u> 2
4846       // If RHSCst is [us]MAXINT, it is always false.  Not handling
4847       // this can cause overflow.
4848       if (RHSCst->isMaxValue(false))
4849         return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4850       return InsertRangeTest(Val, LHSCst, AddOne(RHSCst),
4851                              false, false, I);
4852     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u< 13 | X s> 15) -> no change
4853       break;
4854     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u< 13 | X != 15) -> X != 15
4855     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u< 13 | X u< 15) -> X u< 15
4856       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4857     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u< 13 | X s< 15) -> no change
4858       break;
4859     }
4860     break;
4861   case ICmpInst::ICMP_SLT:
4862     switch (RHSCC) {
4863     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
4864     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s< 13 | X == 14) -> no change
4865       break;
4866     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s< 13 | X s> 15) -> (X-13) s> 2
4867       // If RHSCst is [us]MAXINT, it is always false.  Not handling
4868       // this can cause overflow.
4869       if (RHSCst->isMaxValue(true))
4870         return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4871       return InsertRangeTest(Val, LHSCst, AddOne(RHSCst),
4872                              true, false, I);
4873     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s< 13 | X u> 15) -> no change
4874       break;
4875     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s< 13 | X != 15) -> X != 15
4876     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s< 13 | X s< 15) -> X s< 15
4877       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4878     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s< 13 | X u< 15) -> no change
4879       break;
4880     }
4881     break;
4882   case ICmpInst::ICMP_UGT:
4883     switch (RHSCC) {
4884     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
4885     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u> 13 | X == 15) -> X u> 13
4886     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u> 13 | X u> 15) -> X u> 13
4887       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4888     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u> 13 | X s> 15) -> no change
4889       break;
4890     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u> 13 | X != 15) -> true
4891     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u> 13 | X u< 15) -> true
4892       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(*Context));
4893     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u> 13 | X s< 15) -> no change
4894       break;
4895     }
4896     break;
4897   case ICmpInst::ICMP_SGT:
4898     switch (RHSCC) {
4899     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
4900     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s> 13 | X == 15) -> X > 13
4901     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s> 13 | X s> 15) -> X > 13
4902       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4903     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s> 13 | X u> 15) -> no change
4904       break;
4905     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s> 13 | X != 15) -> true
4906     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s> 13 | X s< 15) -> true
4907       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(*Context));
4908     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s> 13 | X u< 15) -> no change
4909       break;
4910     }
4911     break;
4912   }
4913   return 0;
4914 }
4915
4916 Instruction *InstCombiner::FoldOrOfFCmps(Instruction &I, FCmpInst *LHS,
4917                                          FCmpInst *RHS) {
4918   if (LHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_UNO &&
4919       RHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_UNO && 
4920       LHS->getOperand(0)->getType() == RHS->getOperand(0)->getType()) {
4921     if (ConstantFP *LHSC = dyn_cast<ConstantFP>(LHS->getOperand(1)))
4922       if (ConstantFP *RHSC = dyn_cast<ConstantFP>(RHS->getOperand(1))) {
4923         // If either of the constants are nans, then the whole thing returns
4924         // true.
4925         if (LHSC->getValueAPF().isNaN() || RHSC->getValueAPF().isNaN())
4926           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(*Context));
4927         
4928         // Otherwise, no need to compare the two constants, compare the
4929         // rest.
4930         return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UNO,
4931                             LHS->getOperand(0), RHS->getOperand(0));
4932       }
4933     
4934     // Handle vector zeros.  This occurs because the canonical form of
4935     // "fcmp uno x,x" is "fcmp uno x, 0".
4936     if (isa<ConstantAggregateZero>(LHS->getOperand(1)) &&
4937         isa<ConstantAggregateZero>(RHS->getOperand(1)))
4938       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UNO,
4939                           LHS->getOperand(0), RHS->getOperand(0));
4940     
4941     return 0;
4942   }
4943   
4944   Value *Op0LHS = LHS->getOperand(0), *Op0RHS = LHS->getOperand(1);
4945   Value *Op1LHS = RHS->getOperand(0), *Op1RHS = RHS->getOperand(1);
4946   FCmpInst::Predicate Op0CC = LHS->getPredicate(), Op1CC = RHS->getPredicate();
4947   
4948   if (Op0LHS == Op1RHS && Op0RHS == Op1LHS) {
4949     // Swap RHS operands to match LHS.
4950     Op1CC = FCmpInst::getSwappedPredicate(Op1CC);
4951     std::swap(Op1LHS, Op1RHS);
4952   }
4953   if (Op0LHS == Op1LHS && Op0RHS == Op1RHS) {
4954     // Simplify (fcmp cc0 x, y) | (fcmp cc1 x, y).
4955     if (Op0CC == Op1CC)
4956       return new FCmpInst((FCmpInst::Predicate)Op0CC,
4957                           Op0LHS, Op0RHS);
4958     if (Op0CC == FCmpInst::FCMP_TRUE || Op1CC == FCmpInst::FCMP_TRUE)
4959       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(*Context));
4960     if (Op0CC == FCmpInst::FCMP_FALSE)
4961       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4962     if (Op1CC == FCmpInst::FCMP_FALSE)
4963       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4964     bool Op0Ordered;
4965     bool Op1Ordered;
4966     unsigned Op0Pred = getFCmpCode(Op0CC, Op0Ordered);
4967     unsigned Op1Pred = getFCmpCode(Op1CC, Op1Ordered);
4968     if (Op0Ordered == Op1Ordered) {
4969       // If both are ordered or unordered, return a new fcmp with
4970       // or'ed predicates.
4971       Value *RV = getFCmpValue(Op0Ordered, Op0Pred|Op1Pred,
4972                                Op0LHS, Op0RHS, Context);
4973       if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(RV))
4974         return I;
4975       // Otherwise, it's a constant boolean value...
4976       return ReplaceInstUsesWith(I, RV);
4977     }
4978   }
4979   return 0;
4980 }
4981
4982 /// FoldOrWithConstants - This helper function folds:
4983 ///
4984 ///     ((A | B) & C1) | (B & C2)
4985 ///
4986 /// into:
4987 /// 
4988 ///     (A & C1) | B
4989 ///
4990 /// when the XOR of the two constants is "all ones" (-1).
4991 Instruction *InstCombiner::FoldOrWithConstants(BinaryOperator &I, Value *Op,
4992                                                Value *A, Value *B, Value *C) {
4993   ConstantInt *CI1 = dyn_cast<ConstantInt>(C);
4994   if (!CI1) return 0;
4995
4996   Value *V1 = 0;
4997   ConstantInt *CI2 = 0;
4998   if (!match(Op, m_And(m_Value(V1), m_ConstantInt(CI2)))) return 0;
4999
5000   APInt Xor = CI1->getValue() ^ CI2->getValue();
5001   if (!Xor.isAllOnesValue()) return 0;
5002
5003   if (V1 == A || V1 == B) {
5004     Value *NewOp = Builder->CreateAnd((V1 == A) ? B : A, CI1);
5005     return BinaryOperator::CreateOr(NewOp, V1);
5006   }
5007
5008   return 0;
5009 }
5010
5011 Instruction *InstCombiner::visitOr(BinaryOperator &I) {
5012   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
5013   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
5014
5015   if (isa<UndefValue>(Op1))                       // X | undef -> -1
5016     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
5017
5018   // or X, X = X
5019   if (Op0 == Op1)
5020     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
5021
5022   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
5023   // purpose is to compute bits we don't care about.
5024   if (SimplifyDemandedInstructionBits(I))
5025     return &I;
5026   if (isa<VectorType>(I.getType())) {
5027     if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1)) {
5028       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // X | <0,0> -> X
5029     } else if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(Op1)) {
5030       if (CP->isAllOnesValue())            // X | <-1,-1> -> <-1,-1>
5031         return ReplaceInstUsesWith(I, I.getOperand(1));
5032     }
5033   }
5034
5035   // or X, -1 == -1
5036   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
5037     ConstantInt *C1 = 0; Value *X = 0;
5038     // (X & C1) | C2 --> (X | C2) & (C1|C2)
5039     if (match(Op0, m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) &&
5040         isOnlyUse(Op0)) {
5041       Value *Or = Builder->CreateOr(X, RHS);
5042       Or->takeName(Op0);
5043       return BinaryOperator::CreateAnd(Or, 
5044                ConstantInt::get(*Context, RHS->getValue() | C1->getValue()));
5045     }
5046
5047     // (X ^ C1) | C2 --> (X | C2) ^ (C1&~C2)
5048     if (match(Op0, m_Xor(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) &&
5049         isOnlyUse(Op0)) {
5050       Value *Or = Builder->CreateOr(X, RHS);
5051       Or->takeName(Op0);
5052       return BinaryOperator::CreateXor(Or,
5053                  ConstantInt::get(*Context, C1->getValue() & ~RHS->getValue()));
5054     }
5055
5056     // Try to fold constant and into select arguments.
5057     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
5058       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
5059         return R;
5060     if (isa<PHINode>(Op0))
5061       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
5062         return NV;
5063   }
5064
5065   Value *A = 0, *B = 0;
5066   ConstantInt *C1 = 0, *C2 = 0;
5067
5068   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(B))))
5069     if (A == Op1 || B == Op1)    // (A & ?) | A  --> A
5070       return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
5071   if (match(Op1, m_And(m_Value(A), m_Value(B))))
5072     if (A == Op0 || B == Op0)    // A | (A & ?)  --> A
5073       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
5074
5075   // (A | B) | C  and  A | (B | C)                  -> bswap if possible.
5076   // (A >> B) | (C << D)  and  (A << B) | (B >> C)  -> bswap if possible.
5077   if (match(Op0, m_Or(m_Value(), m_Value())) ||
5078       match(Op1, m_Or(m_Value(), m_Value())) ||
5079       (match(Op0, m_Shift(m_Value(), m_Value())) &&
5080        match(Op1, m_Shift(m_Value(), m_Value())))) {
5081     if (Instruction *BSwap = MatchBSwap(I))
5082       return BSwap;
5083   }
5084   
5085   // (X^C)|Y -> (X|Y)^C iff Y&C == 0
5086   if (Op0->hasOneUse() &&
5087       match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
5088       MaskedValueIsZero(Op1, C1->getValue())) {
5089     Value *NOr = Builder->CreateOr(A, Op1);
5090     NOr->takeName(Op0);
5091     return BinaryOperator::CreateXor(NOr, C1);
5092   }
5093
5094   // Y|(X^C) -> (X|Y)^C iff Y&C == 0
5095   if (Op1->hasOneUse() &&
5096       match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
5097       MaskedValueIsZero(Op0, C1->getValue())) {
5098     Value *NOr = Builder->CreateOr(A, Op0);
5099     NOr->takeName(Op0);
5100     return BinaryOperator::CreateXor(NOr, C1);
5101   }
5102
5103   // (A & C)|(B & D)
5104   Value *C = 0, *D = 0;
5105   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(C))) &&
5106       match(Op1, m_And(m_Value(B), m_Value(D)))) {
5107     Value *V1 = 0, *V2 = 0, *V3 = 0;
5108     C1 = dyn_cast<ConstantInt>(C);
5109     C2 = dyn_cast<ConstantInt>(D);
5110     if (C1 && C2) {  // (A & C1)|(B & C2)
5111       // If we have: ((V + N) & C1) | (V & C2)
5112       // .. and C2 = ~C1 and C2 is 0+1+ and (N & C2) == 0
5113       // replace with V+N.
5114       if (C1->getValue() == ~C2->getValue()) {
5115         if ((C2->getValue() & (C2->getValue()+1)) == 0 && // C2 == 0+1+
5116             match(A, m_Add(m_Value(V1), m_Value(V2)))) {
5117           // Add commutes, try both ways.
5118           if (V1 == B && MaskedValueIsZero(V2, C2->getValue()))
5119             return ReplaceInstUsesWith(I, A);
5120           if (V2 == B && MaskedValueIsZero(V1, C2->getValue()))
5121             return ReplaceInstUsesWith(I, A);
5122         }
5123         // Or commutes, try both ways.
5124         if ((C1->getValue() & (C1->getValue()+1)) == 0 &&
5125             match(B, m_Add(m_Value(V1), m_Value(V2)))) {
5126           // Add commutes, try both ways.
5127           if (V1 == A && MaskedValueIsZero(V2, C1->getValue()))
5128             return ReplaceInstUsesWith(I, B);
5129           if (V2 == A && MaskedValueIsZero(V1, C1->getValue()))
5130             return ReplaceInstUsesWith(I, B);
5131         }
5132       }
5133       V1 = 0; V2 = 0; V3 = 0;
5134     }
5135     
5136     // Check to see if we have any common things being and'ed.  If so, find the
5137     // terms for V1 & (V2|V3).
5138     if (isOnlyUse(Op0) || isOnlyUse(Op1)) {
5139       if (A == B)      // (A & C)|(A & D) == A & (C|D)
5140         V1 = A, V2 = C, V3 = D;
5141       else if (A == D) // (A & C)|(B & A) == A & (B|C)
5142         V1 = A, V2 = B, V3 = C;
5143       else if (C == B) // (A & C)|(C & D) == C & (A|D)
5144         V1 = C, V2 = A, V3 = D;
5145       else if (C == D) // (A & C)|(B & C) == C & (A|B)
5146         V1 = C, V2 = A, V3 = B;
5147       
5148       if (V1) {
5149         Value *Or = Builder->CreateOr(V2, V3, "tmp");
5150         return BinaryOperator::CreateAnd(V1, Or);
5151       }
5152     }
5153
5154     // (A & (C0?-1:0)) | (B & ~(C0?-1:0)) ->  C0 ? A : B, and commuted variants
5155     if (Instruction *Match = MatchSelectFromAndOr(A, B, C, D, Context))
5156       return Match;
5157     if (Instruction *Match = MatchSelectFromAndOr(B, A, D, C, Context))
5158       return Match;
5159     if (Instruction *Match = MatchSelectFromAndOr(C, B, A, D, Context))
5160       return Match;
5161     if (Instruction *Match = MatchSelectFromAndOr(D, A, B, C, Context))
5162       return Match;
5163
5164     // ((A&~B)|(~A&B)) -> A^B
5165     if ((match(C, m_Not(m_Specific(D))) &&
5166          match(B, m_Not(m_Specific(A)))))
5167       return BinaryOperator::CreateXor(A, D);
5168     // ((~B&A)|(~A&B)) -> A^B
5169     if ((match(A, m_Not(m_Specific(D))) &&
5170          match(B, m_Not(m_Specific(C)))))
5171       return BinaryOperator::CreateXor(C, D);
5172     // ((A&~B)|(B&~A)) -> A^B
5173     if ((match(C, m_Not(m_Specific(B))) &&
5174          match(D, m_Not(m_Specific(A)))))
5175       return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
5176     // ((~B&A)|(B&~A)) -> A^B
5177     if ((match(A, m_Not(m_Specific(B))) &&
5178          match(D, m_Not(m_Specific(C)))))
5179       return BinaryOperator::CreateXor(C, B);
5180   }
5181   
5182   // (X >> Z) | (Y >> Z)  -> (X|Y) >> Z  for all shifts.
5183   if (BinaryOperator *SI1 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
5184     if (BinaryOperator *SI0 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
5185       if (SI0->isShift() && SI0->getOpcode() == SI1->getOpcode() && 
5186           SI0->getOperand(1) == SI1->getOperand(1) &&
5187           (SI0->hasOneUse() || SI1->hasOneUse())) {
5188         Value *NewOp = Builder->CreateOr(SI0->getOperand(0), SI1->getOperand(0),
5189                                          SI0->getName());
5190         return BinaryOperator::Create(SI1->getOpcode(), NewOp, 
5191                                       SI1->getOperand(1));
5192       }
5193   }
5194
5195   // ((A|B)&1)|(B&-2) -> (A&1) | B
5196   if (match(Op0, m_And(m_Or(m_Value(A), m_Value(B)), m_Value(C))) ||
5197       match(Op0, m_And(m_Value(C), m_Or(m_Value(A), m_Value(B))))) {
5198     Instruction *Ret = FoldOrWithConstants(I, Op1, A, B, C);
5199     if (Ret) return Ret;
5200   }
5201   // (B&-2)|((A|B)&1) -> (A&1) | B
5202   if (match(Op1, m_And(m_Or(m_Value(A), m_Value(B)), m_Value(C))) ||
5203       match(Op1, m_And(m_Value(C), m_Or(m_Value(A), m_Value(B))))) {
5204     Instruction *Ret = FoldOrWithConstants(I, Op0, A, B, C);
5205     if (Ret) return Ret;
5206   }
5207
5208   if ((A = dyn_castNotVal(Op0))) {   // ~A | Op1
5209     if (A == Op1)   // ~A | A == -1
5210       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
5211   } else {
5212     A = 0;
5213   }
5214   // Note, A is still live here!
5215   if ((B = dyn_castNotVal(Op1))) {   // Op0 | ~B
5216     if (Op0 == B)
5217       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
5218
5219     // (~A | ~B) == (~(A & B)) - De Morgan's Law
5220     if (A && isOnlyUse(Op0) && isOnlyUse(Op1)) {
5221       Value *And = Builder->CreateAnd(A, B, I.getName()+".demorgan");
5222       return BinaryOperator::CreateNot(And);
5223     }
5224   }
5225
5226   // (icmp1 A, B) | (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
5227   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(1))) {
5228     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
5229       return R;
5230
5231     if (ICmpInst *LHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(0)))
5232       if (Instruction *Res = FoldOrOfICmps(I, LHS, RHS))
5233         return Res;
5234   }
5235     
5236   // fold (or (cast A), (cast B)) -> (cast (or A, B))
5237   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
5238     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
5239       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) {// same cast kind ?
5240         if (!isa<ICmpInst>(Op0C->getOperand(0)) ||
5241             !isa<ICmpInst>(Op1C->getOperand(0))) {
5242           const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
5243           if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() &&
5244               SrcTy->isIntOrIntVector() &&
5245               // Only do this if the casts both really cause code to be
5246               // generated.
5247               ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
5248                                 I.getType(), TD) &&
5249               ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
5250                                 I.getType(), TD)) {
5251             Value *NewOp = Builder->CreateOr(Op0C->getOperand(0),
5252                                              Op1C->getOperand(0), I.getName());
5253             return CastInst::Create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
5254           }
5255         }
5256       }
5257   }
5258   
5259     
5260   // (fcmp uno x, c) | (fcmp uno y, c)  -> (fcmp uno x, y)
5261   if (FCmpInst *LHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(0))) {
5262     if (FCmpInst *RHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(1)))
5263       if (Instruction *Res = FoldOrOfFCmps(I, LHS, RHS))
5264         return Res;
5265   }
5266
5267   return Changed ? &I : 0;
5268 }
5269
5270 namespace {
5271
5272 // XorSelf - Implements: X ^ X --> 0
5273 struct XorSelf {
5274   Value *RHS;
5275   XorSelf(Value *rhs) : RHS(rhs) {}
5276   bool shouldApply(Value *LHS) const { return LHS == RHS; }
5277   Instruction *apply(BinaryOperator &Xor) const {
5278     return &Xor;
5279   }
5280 };
5281
5282 }
5283
5284 Instruction *InstCombiner::visitXor(BinaryOperator &I) {
5285   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
5286   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
5287
5288   if (isa<UndefValue>(Op1)) {
5289     if (isa<UndefValue>(Op0))
5290       // Handle undef ^ undef -> 0 special case. This is a common
5291       // idiom (misuse).
5292       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
5293     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X ^ undef -> undef
5294   }
5295
5296   // xor X, X = 0, even if X is nested in a sequence of Xor's.
5297   if (Instruction *Result = AssociativeOpt(I, XorSelf(Op1))) {
5298     assert(Result == &I && "AssociativeOpt didn't work?"); Result=Result;
5299     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
5300   }
5301   
5302   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
5303   // purpose is to compute bits we don't care about.
5304   if (SimplifyDemandedInstructionBits(I))
5305     return &I;
5306   if (isa<VectorType>(I.getType()))
5307     if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1))
5308       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // X ^ <0,0> -> X
5309
5310   // Is this a ~ operation?
5311   if (Value *NotOp = dyn_castNotVal(&I)) {
5312     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(NotOp)) {
5313       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And || 
5314           Op0I->getOpcode() == Instruction::Or) {
5315         // ~(~X & Y) --> (X | ~Y) - De Morgan's Law
5316         // ~(~X | Y) === (X & ~Y) - De Morgan's Law
5317         if (dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(1)))
5318           Op0I->swapOperands();
5319         if (Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(0))) {
5320           Value *NotY =
5321             Builder->CreateNot(Op0I->getOperand(1),
5322                                Op0I->getOperand(1)->getName()+".not");
5323           if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And)
5324             return BinaryOperator::CreateOr(Op0NotVal, NotY);
5325           return BinaryOperator::CreateAnd(Op0NotVal, NotY);
5326         }
5327         
5328         // ~(X & Y) --> (~X | ~Y) - De Morgan's Law
5329         // ~(X | Y) === (~X & ~Y) - De Morgan's Law
5330         if (isFreeToInvert(Op0I->getOperand(0)) && 
5331             isFreeToInvert(Op0I->getOperand(1))) {
5332           Value *NotX =
5333             Builder->CreateNot(Op0I->getOperand(0), "notlhs");
5334           Value *NotY =
5335             Builder->CreateNot(Op0I->getOperand(1), "notrhs");
5336           if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And)
5337             return BinaryOperator::CreateOr(NotX, NotY);
5338           return BinaryOperator::CreateAnd(NotX, NotY);
5339         }
5340       }
5341     }
5342   }
5343   
5344   
5345   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
5346     if (RHS->isOne() && Op0->hasOneUse()) {
5347       // xor (cmp A, B), true = not (cmp A, B) = !cmp A, B
5348       if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Op0))
5349         return new ICmpInst(ICI->getInversePredicate(),
5350                             ICI->getOperand(0), ICI->getOperand(1));
5351
5352       if (FCmpInst *FCI = dyn_cast<FCmpInst>(Op0))
5353         return new FCmpInst(FCI->getInversePredicate(),
5354                             FCI->getOperand(0), FCI->getOperand(1));
5355     }
5356
5357     // fold (xor(zext(cmp)), 1) and (xor(sext(cmp)), -1) to ext(!cmp).
5358     if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
5359       if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(Op0C->getOperand(0))) {
5360         if (CI->hasOneUse() && Op0C->hasOneUse()) {
5361           Instruction::CastOps Opcode = Op0C->getOpcode();
5362           if ((Opcode == Instruction::ZExt || Opcode == Instruction::SExt) &&
5363               (RHS == ConstantExpr::getCast(Opcode, 
5364                                             ConstantInt::getTrue(*Context),
5365                                             Op0C->getDestTy()))) {
5366             CI->setPredicate(CI->getInversePredicate());
5367             return CastInst::Create(Opcode, CI, Op0C->getType());
5368           }
5369         }
5370       }
5371     }
5372
5373     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
5374       // ~(c-X) == X-c-1 == X+(-c-1)
5375       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Sub && RHS->isAllOnesValue())
5376         if (Constant *Op0I0C = dyn_cast<Constant>(Op0I->getOperand(0))) {
5377           Constant *NegOp0I0C = ConstantExpr::getNeg(Op0I0C);
5378           Constant *ConstantRHS = ConstantExpr::getSub(NegOp0I0C,
5379                                       ConstantInt::get(I.getType(), 1));
5380           return BinaryOperator::CreateAdd(Op0I->getOperand(1), ConstantRHS);
5381         }
5382           
5383       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1))) {
5384         if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add) {
5385           // ~(X-c) --> (-c-1)-X
5386           if (RHS->isAllOnesValue()) {
5387             Constant *NegOp0CI = ConstantExpr::getNeg(Op0CI);
5388             return BinaryOperator::CreateSub(
5389                            ConstantExpr::getSub(NegOp0CI,
5390                                       ConstantInt::get(I.getType(), 1)),
5391                                       Op0I->getOperand(0));
5392           } else if (RHS->getValue().isSignBit()) {
5393             // (X + C) ^ signbit -> (X + C + signbit)
5394             Constant *C = ConstantInt::get(*Context,
5395                                            RHS->getValue() + Op0CI->getValue());
5396             return BinaryOperator::CreateAdd(Op0I->getOperand(0), C);
5397
5398           }
5399         } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Or) {
5400           // (X|C1)^C2 -> X^(C1|C2) iff X&~C1 == 0
5401           if (MaskedValueIsZero(Op0I->getOperand(0), Op0CI->getValue())) {
5402             Constant *NewRHS = ConstantExpr::getOr(Op0CI, RHS);
5403             // Anything in both C1 and C2 is known to be zero, remove it from
5404             // NewRHS.
5405             Constant *CommonBits = ConstantExpr::getAnd(Op0CI, RHS);
5406             NewRHS = ConstantExpr::getAnd(NewRHS, 
5407                                        ConstantExpr::getNot(CommonBits));
5408             Worklist.Add(Op0I);
5409             I.setOperand(0, Op0I->getOperand(0));
5410             I.setOperand(1, NewRHS);
5411             return &I;
5412           }
5413         }
5414       }
5415     }
5416
5417     // Try to fold constant and into select arguments.
5418     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
5419       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
5420         return R;
5421     if (isa<PHINode>(Op0))
5422       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
5423         return NV;
5424   }
5425
5426   if (Value *X = dyn_castNotVal(Op0))   // ~A ^ A == -1
5427     if (X == Op1)
5428       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
5429
5430   if (Value *X = dyn_castNotVal(Op1))   // A ^ ~A == -1
5431     if (X == Op0)
5432       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
5433
5434   
5435   BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1);
5436   if (Op1I) {
5437     Value *A, *B;
5438     if (match(Op1I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
5439       if (A == Op0) {              // B^(B|A) == (A|B)^B
5440         Op1I->swapOperands();
5441         I.swapOperands();
5442         std::swap(Op0, Op1);
5443       } else if (B == Op0) {       // B^(A|B) == (A|B)^B
5444         I.swapOperands();     // Simplified below.
5445         std::swap(Op0, Op1);
5446       }
5447     } else if (match(Op1I, m_Xor(m_Specific(Op0), m_Value(B)))) {
5448       return ReplaceInstUsesWith(I, B);                      // A^(A^B) == B
5449     } else if (match(Op1I, m_Xor(m_Value(A), m_Specific(Op0)))) {
5450       return ReplaceInstUsesWith(I, A);                      // A^(B^A) == B
5451     } else if (match(Op1I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && 
5452                Op1I->hasOneUse()){
5453       if (A == Op0) {                                      // A^(A&B) -> A^(B&A)
5454         Op1I->swapOperands();
5455         std::swap(A, B);
5456       }
5457       if (B == Op0) {                                      // A^(B&A) -> (B&A)^A
5458         I.swapOperands();     // Simplified below.
5459         std::swap(Op0, Op1);
5460       }
5461     }
5462   }
5463   
5464   BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0);
5465   if (Op0I) {
5466     Value *A, *B;
5467     if (match(Op0I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) &&
5468         Op0I->hasOneUse()) {
5469       if (A == Op1)                                  // (B|A)^B == (A|B)^B
5470         std::swap(A, B);
5471       if (B == Op1)                                  // (A|B)^B == A & ~B
5472         return BinaryOperator::CreateAnd(A, Builder->CreateNot(Op1, "tmp"));
5473     } else if (match(Op0I, m_Xor(m_Specific(Op1), m_Value(B)))) {
5474       return ReplaceInstUsesWith(I, B);                      // (A^B)^A == B
5475     } else if (match(Op0I, m_Xor(m_Value(A), m_Specific(Op1)))) {
5476       return ReplaceInstUsesWith(I, A);                      // (B^A)^A == B
5477     } else if (match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && 
5478                Op0I->hasOneUse()){
5479       if (A == Op1)                                        // (A&B)^A -> (B&A)^A
5480         std::swap(A, B);
5481       if (B == Op1 &&                                      // (B&A)^A == ~B & A
5482           !isa<ConstantInt>(Op1)) {  // Canonical form is (B&C)^C
5483         return BinaryOperator::CreateAnd(Builder->CreateNot(A, "tmp"), Op1);
5484       }
5485     }
5486   }
5487   
5488   // (X >> Z) ^ (Y >> Z)  -> (X^Y) >> Z  for all shifts.
5489   if (Op0I && Op1I && Op0I->isShift() && 
5490       Op0I->getOpcode() == Op1I->getOpcode() && 
5491       Op0I->getOperand(1) == Op1I->getOperand(1) &&
5492       (Op1I->hasOneUse() || Op1I->hasOneUse())) {
5493     Value *NewOp =
5494       Builder->CreateXor(Op0I->getOperand(0), Op1I->getOperand(0),
5495                          Op0I->getName());
5496     return BinaryOperator::Create(Op1I->getOpcode(), NewOp, 
5497                                   Op1I->getOperand(1));
5498   }
5499     
5500   if (Op0I && Op1I) {
5501     Value *A, *B, *C, *D;
5502     // (A & B)^(A | B) -> A ^ B
5503     if (match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
5504         match(Op1I, m_Or(m_Value(C), m_Value(D)))) {
5505       if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C)) 
5506         return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
5507     }
5508     // (A | B)^(A & B) -> A ^ B
5509     if (match(Op0I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) &&
5510         match(Op1I, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
5511       if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C)) 
5512         return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
5513     }
5514     
5515     // (A & B)^(C & D)
5516     if ((Op0I->hasOneUse() || Op1I->hasOneUse()) &&
5517         match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
5518         match(Op1I, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
5519       // (X & Y)^(X & Y) -> (Y^Z) & X
5520       Value *X = 0, *Y = 0, *Z = 0;
5521       if (A == C)
5522         X = A, Y = B, Z = D;
5523       else if (A == D)
5524         X = A, Y = B, Z = C;
5525       else if (B == C)
5526         X = B, Y = A, Z = D;
5527       else if (B == D)
5528         X = B, Y = A, Z = C;
5529       
5530       if (X) {
5531         Value *NewOp = Builder->CreateXor(Y, Z, Op0->getName());
5532         return BinaryOperator::CreateAnd(NewOp, X);
5533       }
5534     }
5535   }
5536     
5537   // (icmp1 A, B) ^ (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
5538   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(1)))
5539     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
5540       return R;
5541
5542   // fold (xor (cast A), (cast B)) -> (cast (xor A, B))
5543   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
5544     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
5545       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) { // same cast kind?
5546         const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
5547         if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isInteger() &&
5548             // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
5549             ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
5550                               I.getType(), TD) &&
5551             ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
5552                               I.getType(), TD)) {
5553           Value *NewOp = Builder->CreateXor(Op0C->getOperand(0),
5554                                             Op1C->getOperand(0), I.getName());
5555           return CastInst::Create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
5556         }
5557       }
5558   }
5559
5560   return Changed ? &I : 0;
5561 }
5562
5563 static ConstantInt *ExtractElement(Constant *V, Constant *Idx,
5564                                    LLVMContext *Context) {
5565   return cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getExtractElement(V, Idx));
5566 }
5567
5568 static bool HasAddOverflow(ConstantInt *Result,
5569                            ConstantInt *In1, ConstantInt *In2,
5570                            bool IsSigned) {
5571   if (IsSigned)
5572     if (In2->getValue().isNegative())
5573       return Result->getValue().sgt(In1->getValue());
5574     else
5575       return Result->getValue().slt(In1->getValue());
5576   else
5577     return Result->getValue().ult(In1->getValue());
5578 }
5579
5580 /// AddWithOverflow - Compute Result = In1+In2, returning true if the result
5581 /// overflowed for this type.
5582 static bool AddWithOverflow(Constant *&Result, Constant *In1,
5583                             Constant *In2, LLVMContext *Context,
5584                             bool IsSigned = false) {
5585   Result = ConstantExpr::getAdd(In1, In2);
5586
5587   if (const VectorType *VTy = dyn_cast<VectorType>(In1->getType())) {
5588     for (unsigned i = 0, e = VTy->getNumElements(); i != e; ++i) {
5589       Constant *Idx = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(*Context), i);
5590       if (HasAddOverflow(ExtractElement(Result, Idx, Context),
5591                          ExtractElement(In1, Idx, Context),
5592                          ExtractElement(In2, Idx, Context),
5593                          IsSigned))
5594         return true;
5595     }
5596     return false;
5597   }
5598
5599   return HasAddOverflow(cast<ConstantInt>(Result),
5600                         cast<ConstantInt>(In1), cast<ConstantInt>(In2),
5601                         IsSigned);
5602 }
5603
5604 static bool HasSubOverflow(ConstantInt *Result,
5605                            ConstantInt *In1, ConstantInt *In2,
5606                            bool IsSigned) {
5607   if (IsSigned)
5608     if (In2->getValue().isNegative())
5609       return Result->getValue().slt(In1->getValue());
5610     else
5611       return Result->getValue().sgt(In1->getValue());
5612   else
5613     return Result->getValue().ugt(In1->getValue());
5614 }
5615
5616 /// SubWithOverflow - Compute Result = In1-In2, returning true if the result
5617 /// overflowed for this type.
5618 static bool SubWithOverflow(Constant *&Result, Constant *In1,
5619                             Constant *In2, LLVMContext *Context,
5620                             bool IsSigned = false) {
5621   Result = ConstantExpr::getSub(In1, In2);
5622
5623   if (const VectorType *VTy = dyn_cast<VectorType>(In1->getType())) {
5624     for (unsigned i = 0, e = VTy->getNumElements(); i != e; ++i) {
5625       Constant *Idx = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(*Context), i);
5626       if (HasSubOverflow(ExtractElement(Result, Idx, Context),
5627                          ExtractElement(In1, Idx, Context),
5628                          ExtractElement(In2, Idx, Context),
5629                          IsSigned))
5630         return true;
5631     }
5632     return false;
5633   }
5634
5635   return HasSubOverflow(cast<ConstantInt>(Result),
5636                         cast<ConstantInt>(In1), cast<ConstantInt>(In2),
5637                         IsSigned);
5638 }
5639
5640
5641 /// FoldGEPICmp - Fold comparisons between a GEP instruction and something
5642 /// else.  At this point we know that the GEP is on the LHS of the comparison.
5643 Instruction *InstCombiner::FoldGEPICmp(GEPOperator *GEPLHS, Value *RHS,
5644                                        ICmpInst::Predicate Cond,
5645                                        Instruction &I) {
5646   // Look through bitcasts.
5647   if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(RHS))
5648     RHS = BCI->getOperand(0);
5649
5650   Value *PtrBase = GEPLHS->getOperand(0);
5651   if (TD && PtrBase == RHS && GEPLHS->isInBounds()) {
5652     // ((gep Ptr, OFFSET) cmp Ptr)   ---> (OFFSET cmp 0).
5653     // This transformation (ignoring the base and scales) is valid because we
5654     // know pointers can't overflow since the gep is inbounds.  See if we can
5655     // output an optimized form.
5656     Value *Offset = EvaluateGEPOffsetExpression(GEPLHS, I, *this);
5657     
5658     // If not, synthesize the offset the hard way.
5659     if (Offset == 0)
5660       Offset = EmitGEPOffset(GEPLHS, *this);
5661     return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), Offset,
5662                         Constant::getNullValue(Offset->getType()));
5663   } else if (GEPOperator *GEPRHS = dyn_cast<GEPOperator>(RHS)) {
5664     // If the base pointers are different, but the indices are the same, just
5665     // compare the base pointer.
5666     if (PtrBase != GEPRHS->getOperand(0)) {
5667       bool IndicesTheSame = GEPLHS->getNumOperands()==GEPRHS->getNumOperands();
5668       IndicesTheSame &= GEPLHS->getOperand(0)->getType() ==
5669                         GEPRHS->getOperand(0)->getType();
5670       if (IndicesTheSame)
5671         for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
5672           if (GEPLHS->getOperand(i) != GEPRHS->getOperand(i)) {
5673             IndicesTheSame = false;
5674             break;
5675           }
5676
5677       // If all indices are the same, just compare the base pointers.
5678       if (IndicesTheSame)
5679         return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond),
5680                             GEPLHS->getOperand(0), GEPRHS->getOperand(0));
5681
5682       // Otherwise, the base pointers are different and the indices are
5683       // different, bail out.
5684       return 0;
5685     }
5686
5687     // If one of the GEPs has all zero indices, recurse.
5688     bool AllZeros = true;
5689     for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
5690       if (!isa<Constant>(GEPLHS->getOperand(i)) ||
5691           !cast<Constant>(GEPLHS->getOperand(i))->isNullValue()) {
5692         AllZeros = false;
5693         break;
5694       }
5695     if (AllZeros)
5696       return FoldGEPICmp(GEPRHS, GEPLHS->getOperand(0),
5697                           ICmpInst::getSwappedPredicate(Cond), I);
5698
5699     // If the other GEP has all zero indices, recurse.
5700     AllZeros = true;
5701     for (unsigned i = 1, e = GEPRHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
5702       if (!isa<Constant>(GEPRHS->getOperand(i)) ||
5703           !cast<Constant>(GEPRHS->getOperand(i))->isNullValue()) {
5704         AllZeros = false;
5705         break;
5706       }
5707     if (AllZeros)
5708       return FoldGEPICmp(GEPLHS, GEPRHS->getOperand(0), Cond, I);
5709
5710     if (GEPLHS->getNumOperands() == GEPRHS->getNumOperands()) {
5711       // If the GEPs only differ by one index, compare it.
5712       unsigned NumDifferences = 0;  // Keep track of # differences.
5713       unsigned DiffOperand = 0;     // The operand that differs.
5714       for (unsigned i = 1, e = GEPRHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
5715         if (GEPLHS->getOperand(i) != GEPRHS->getOperand(i)) {
5716           if (GEPLHS->getOperand(i)->getType()->getPrimitiveSizeInBits() !=
5717                    GEPRHS->getOperand(i)->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
5718             // Irreconcilable differences.
5719             NumDifferences = 2;
5720             break;
5721           } else {
5722             if (NumDifferences++) break;
5723             DiffOperand = i;
5724           }
5725         }
5726
5727       if (NumDifferences == 0)   // SAME GEP?
5728         return ReplaceInstUsesWith(I, // No comparison is needed here.
5729                                    ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(*Context),
5730                                              ICmpInst::isTrueWhenEqual(Cond)));
5731
5732       else if (NumDifferences == 1) {
5733         Value *LHSV = GEPLHS->getOperand(DiffOperand);
5734         Value *RHSV = GEPRHS->getOperand(DiffOperand);
5735         // Make sure we do a signed comparison here.
5736         return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), LHSV, RHSV);
5737       }
5738     }
5739
5740     // Only lower this if the icmp is the only user of the GEP or if we expect
5741     // the result to fold to a constant!
5742     if (TD &&
5743         (isa<ConstantExpr>(GEPLHS) || GEPLHS->hasOneUse()) &&
5744         (isa<ConstantExpr>(GEPRHS) || GEPRHS->hasOneUse())) {
5745       // ((gep Ptr, OFFSET1) cmp (gep Ptr, OFFSET2)  --->  (OFFSET1 cmp OFFSET2)
5746       Value *L = EmitGEPOffset(GEPLHS, *this);
5747       Value *R = EmitGEPOffset(GEPRHS, *this);
5748       return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), L, R);
5749     }
5750   }
5751   return 0;
5752 }
5753
5754 /// FoldFCmp_IntToFP_Cst - Fold fcmp ([us]itofp x, cst) if possible.
5755 ///
5756 Instruction *InstCombiner::FoldFCmp_IntToFP_Cst(FCmpInst &I,
5757                                                 Instruction *LHSI,
5758                                                 Constant *RHSC) {
5759   if (!isa<ConstantFP>(RHSC)) return 0;
5760   const APFloat &RHS = cast<ConstantFP>(RHSC)->getValueAPF();
5761   
5762   // Get the width of the mantissa.  We don't want to hack on conversions that
5763   // might lose information from the integer, e.g. "i64 -> float"
5764   int MantissaWidth = LHSI->getType()->getFPMantissaWidth();
5765   if (MantissaWidth == -1) return 0;  // Unknown.
5766   
5767   // Check to see that the input is converted from an integer type that is small
5768   // enough that preserves all bits.  TODO: check here for "known" sign bits.
5769   // This would allow us to handle (fptosi (x >>s 62) to float) if x is i64 f.e.
5770   unsigned InputSize = LHSI->getOperand(0)->getType()->getScalarSizeInBits();
5771   
5772   // If this is a uitofp instruction, we need an extra bit to hold the sign.
5773   bool LHSUnsigned = isa<UIToFPInst>(LHSI);
5774   if (LHSUnsigned)
5775     ++InputSize;
5776   
5777   // If the conversion would lose info, don't hack on this.
5778   if ((int)InputSize > MantissaWidth)
5779     return 0;
5780   
5781   // Otherwise, we can potentially simplify the comparison.  We know that it
5782   // will always come through as an integer value and we know the constant is
5783   // not a NAN (it would have been previously simplified).
5784   assert(!RHS.isNaN() && "NaN comparison not already folded!");
5785   
5786   ICmpInst::Predicate Pred;
5787   switch (I.getPredicate()) {
5788   default: llvm_unreachable("Unexpected predicate!");
5789   case FCmpInst::FCMP_UEQ:
5790   case FCmpInst::FCMP_OEQ:
5791     Pred = ICmpInst::ICMP_EQ;
5792     break;
5793   case FCmpInst::FCMP_UGT:
5794   case FCmpInst::FCMP_OGT:
5795     Pred = LHSUnsigned ? ICmpInst::ICMP_UGT : ICmpInst::ICMP_SGT;
5796     break;
5797   case FCmpInst::FCMP_UGE:
5798   case FCmpInst::FCMP_OGE:
5799     Pred = LHSUnsigned ? ICmpInst::ICMP_UGE : ICmpInst::ICMP_SGE;
5800     break;
5801   case FCmpInst::FCMP_ULT:
5802   case FCmpInst::FCMP_OLT:
5803     Pred = LHSUnsigned ? ICmpInst::ICMP_ULT : ICmpInst::ICMP_SLT;
5804     break;
5805   case FCmpInst::FCMP_ULE:
5806   case FCmpInst::FCMP_OLE:
5807     Pred = LHSUnsigned ? ICmpInst::ICMP_ULE : ICmpInst::ICMP_SLE;
5808     break;
5809   case FCmpInst::FCMP_UNE:
5810   case FCmpInst::FCMP_ONE:
5811     Pred = ICmpInst::ICMP_NE;
5812     break;
5813   case FCmpInst::FCMP_ORD:
5814     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(*Context));
5815   case FCmpInst::FCMP_UNO:
5816     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(*Context));
5817   }
5818   
5819   const IntegerType *IntTy = cast<IntegerType>(LHSI->getOperand(0)->getType());
5820   
5821   // Now we know that the APFloat is a normal number, zero or inf.
5822   
5823   // See if the FP constant is too large for the integer.  For example,
5824   // comparing an i8 to 300.0.
5825   unsigned IntWidth = IntTy->getScalarSizeInBits();
5826   
5827   if (!LHSUnsigned) {
5828     // If the RHS value is > SignedMax, fold the comparison.  This handles +INF
5829     // and large values.
5830     APFloat SMax(RHS.getSemantics(), APFloat::fcZero, false);
5831     SMax.convertFromAPInt(APInt::getSignedMaxValue(IntWidth), true,
5832                           APFloat::rmNearestTiesToEven);
5833     if (SMax.compare(RHS) == APFloat::cmpLessThan) {  // smax < 13123.0
5834       if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE  || Pred == ICmpInst::ICMP_SLT ||
5835           Pred == ICmpInst::ICMP_SLE)
5836         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(*Context));
5837       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(*Context));
5838     }
5839   } else {
5840     // If the RHS value is > UnsignedMax, fold the comparison. This handles
5841     // +INF and large values.
5842     APFloat UMax(RHS.getSemantics(), APFloat::fcZero, false);
5843     UMax.convertFromAPInt(APInt::getMaxValue(IntWidth), false,
5844                           APFloat::rmNearestTiesToEven);
5845     if (UMax.compare(RHS) == APFloat::cmpLessThan) {  // umax < 13123.0
5846       if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE  || Pred == ICmpInst::ICMP_ULT ||
5847           Pred == ICmpInst::ICMP_ULE)
5848         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(*Context));
5849       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(*Context));
5850     }
5851   }
5852   
5853   if (!LHSUnsigned) {
5854     // See if the RHS value is < SignedMin.
5855     APFloat SMin(RHS.getSemantics(), APFloat::fcZero, false);
5856     SMin.convertFromAPInt(APInt::getSignedMinValue(IntWidth), true,
5857                           APFloat::rmNearestTiesToEven);
5858     if (SMin.compare(RHS) == APFloat::cmpGreaterThan) { // smin > 12312.0
5859       if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE || Pred == ICmpInst::ICMP_SGT ||
5860           Pred == ICmpInst::ICMP_SGE)
5861         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(*Context));
5862       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(*Context));
5863     }
5864   }
5865
5866   // Okay, now we know that the FP constant fits in the range [SMIN, SMAX] or
5867   // [0, UMAX], but it may still be fractional.  See if it is fractional by
5868   // casting the FP value to the integer value and back, checking for equality.
5869   // Don't do this for zero, because -0.0 is not fractional.
5870   Constant *RHSInt = LHSUnsigned
5871     ? ConstantExpr::getFPToUI(RHSC, IntTy)
5872     : ConstantExpr::getFPToSI(RHSC, IntTy);
5873   if (!RHS.isZero()) {
5874     bool Equal = LHSUnsigned
5875       ? ConstantExpr::getUIToFP(RHSInt, RHSC->getType()) == RHSC
5876       : ConstantExpr::getSIToFP(RHSInt, RHSC->getType()) == RHSC;
5877     if (!Equal) {
5878       // If we had a comparison against a fractional value, we have to adjust
5879       // the compare predicate and sometimes the value.  RHSC is rounded towards
5880       // zero at this point.
5881       switch (Pred) {
5882       default: llvm_unreachable("Unexpected integer comparison!");
5883       case ICmpInst::ICMP_NE:  // (float)int != 4.4   --> true
5884         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(*Context));
5885       case ICmpInst::ICMP_EQ:  // (float)int == 4.4   --> false
5886         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(*Context));
5887       case ICmpInst::ICMP_ULE:
5888         // (float)int <= 4.4   --> int <= 4
5889         // (float)int <= -4.4  --> false
5890         if (RHS.isNegative())
5891           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(*Context));
5892         break;
5893       case ICmpInst::ICMP_SLE:
5894         // (float)int <= 4.4   --> int <= 4
5895         // (float)int <= -4.4  --> int < -4
5896         if (RHS.isNegative())
5897           Pred = ICmpInst::ICMP_SLT;
5898         break;
5899       case ICmpInst::ICMP_ULT:
5900         // (float)int < -4.4   --> false
5901         // (float)int < 4.4    --> int <= 4
5902         if (RHS.isNegative())
5903           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(*Context));
5904         Pred = ICmpInst::ICMP_ULE;
5905         break;
5906       case ICmpInst::ICMP_SLT:
5907         // (float)int < -4.4   --> int < -4
5908         // (float)int < 4.4    --> int <= 4
5909         if (!RHS.isNegative())
5910           Pred = ICmpInst::ICMP_SLE;
5911         break;
5912       case ICmpInst::ICMP_UGT:
5913         // (float)int > 4.4    --> int > 4
5914         // (float)int > -4.4   --> true
5915         if (RHS.isNegative())
5916           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(*Context));
5917         break;
5918       case ICmpInst::ICMP_SGT:
5919         // (float)int > 4.4    --> int > 4
5920         // (float)int > -4.4   --> int >= -4
5921         if (RHS.isNegative())
5922           Pred = ICmpInst::ICMP_SGE;
5923         break;
5924       case ICmpInst::ICMP_UGE:
5925         // (float)int >= -4.4   --> true
5926         // (float)int >= 4.4    --> int > 4
5927         if (!RHS.isNegative())
5928           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(*Context));
5929         Pred = ICmpInst::ICMP_UGT;
5930         break;
5931       case ICmpInst::ICMP_SGE:
5932         // (float)int >= -4.4   --> int >= -4
5933         // (float)int >= 4.4    --> int > 4
5934         if (!RHS.isNegative())
5935           Pred = ICmpInst::ICMP_SGT;
5936         break;
5937       }
5938     }
5939   }
5940
5941   // Lower this FP comparison into an appropriate integer version of the
5942   // comparison.
5943   return new ICmpInst(Pred, LHSI->getOperand(0), RHSInt);
5944 }
5945
5946 Instruction *InstCombiner::visitFCmpInst(FCmpInst &I) {
5947   bool Changed = SimplifyCompare(I);
5948   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
5949
5950   // Fold trivial predicates.
5951   if (I.getPredicate() == FCmpInst::FCMP_FALSE)
5952     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(I.getType(), 0));
5953   if (I.getPredicate() == FCmpInst::FCMP_TRUE)
5954     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(I.getType(), 1));
5955   
5956   // Simplify 'fcmp pred X, X'
5957   if (Op0 == Op1) {
5958     switch (I.getPredicate()) {
5959     default: llvm_unreachable("Unknown predicate!");
5960     case FCmpInst::FCMP_UEQ:    // True if unordered or equal
5961     case FCmpInst::FCMP_UGE:    // True if unordered, greater than, or equal
5962     case FCmpInst::FCMP_ULE:    // True if unordered, less than, or equal
5963       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(I.getType(), 1));
5964     case FCmpInst::FCMP_OGT:    // True if ordered and greater than
5965     case FCmpInst::FCMP_OLT:    // True if ordered and less than
5966     case FCmpInst::FCMP_ONE:    // True if ordered and operands are unequal
5967       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(I.getType(), 0));
5968       
5969     case FCmpInst::FCMP_UNO:    // True if unordered: isnan(X) | isnan(Y)
5970     case FCmpInst::FCMP_ULT:    // True if unordered or less than
5971     case FCmpInst::FCMP_UGT:    // True if unordered or greater than
5972     case FCmpInst::FCMP_UNE:    // True if unordered or not equal
5973       // Canonicalize these to be 'fcmp uno %X, 0.0'.
5974       I.setPredicate(FCmpInst::FCMP_UNO);
5975       I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
5976       return &I;
5977       
5978     case FCmpInst::FCMP_ORD:    // True if ordered (no nans)
5979     case FCmpInst::FCMP_OEQ:    // True if ordered and equal
5980     case FCmpInst::FCMP_OGE:    // True if ordered and greater than or equal
5981     case FCmpInst::FCMP_OLE:    // True if ordered and less than or equal
5982       // Canonicalize these to be 'fcmp ord %X, 0.0'.
5983       I.setPredicate(FCmpInst::FCMP_ORD);
5984       I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
5985       return &I;
5986     }
5987   }
5988     
5989   if (isa<UndefValue>(Op1))                  // fcmp pred X, undef -> undef
5990     return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(I.getType()));
5991
5992   // Handle fcmp with constant RHS
5993   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
5994     // If the constant is a nan, see if we can fold the comparison based on it.
5995     if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHSC)) {
5996       if (CFP->getValueAPF().isNaN()) {
5997         if (FCmpInst::isOrdered(I.getPredicate()))   // True if ordered and...
5998           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(*Context));
5999         assert(FCmpInst::isUnordered(I.getPredicate()) &&
6000                "Comparison must be either ordered or unordered!");
6001         // True if unordered.
6002         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(*Context));
6003       }
6004     }
6005     
6006     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
6007       switch (LHSI->getOpcode()) {
6008       case Instruction::PHI:
6009         // Only fold fcmp into the PHI if the phi and fcmp are in the same
6010         // block.  If in the same block, we're encouraging jump threading.  If
6011         // not, we are just pessimizing the code by making an i1 phi.
6012         if (LHSI->getParent() == I.getParent())
6013           if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I, true))
6014             return NV;
6015         break;
6016       case Instruction::SIToFP:
6017       case Instruction::UIToFP:
6018         if (Instruction *NV = FoldFCmp_IntToFP_Cst(I, LHSI, RHSC))
6019           return NV;
6020         break;
6021       case Instruction::Select:
6022         // If either operand of the select is a constant, we can fold the
6023         // comparison into the select arms, which will cause one to be
6024         // constant folded and the select turned into a bitwise or.
6025         Value *Op1 = 0, *Op2 = 0;
6026         if (LHSI->hasOneUse()) {
6027           if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(1))) {
6028             // Fold the known value into the constant operand.
6029             Op1 = ConstantExpr::getCompare(I.getPredicate(), C, RHSC);
6030             // Insert a new FCmp of the other select operand.
6031             Op2 = Builder->CreateFCmp(I.getPredicate(),
6032                                       LHSI->getOperand(2), RHSC, I.getName());
6033           } else if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(2))) {
6034             // Fold the known value into the constant operand.
6035             Op2 = ConstantExpr::getCompare(I.getPredicate(), C, RHSC);
6036             // Insert a new FCmp of the other select operand.
6037             Op1 = Builder->CreateFCmp(I.getPredicate(), LHSI->getOperand(1),
6038                                       RHSC, I.getName());
6039           }
6040         }
6041
6042         if (Op1)
6043           return SelectInst::Create(LHSI->getOperand(0), Op1, Op2);
6044         break;
6045       }
6046   }
6047
6048   return Changed ? &I : 0;
6049 }
6050
6051 Instruction *InstCombiner::visitICmpInst(ICmpInst &I) {
6052   bool Changed = SimplifyCompare(I);
6053   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
6054   const Type *Ty = Op0->getType();
6055
6056   // icmp X, X
6057   if (Op0 == Op1)
6058     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(I.getType(),
6059                                                    I.isTrueWhenEqual()));
6060
6061   if (isa<UndefValue>(Op1))                  // X icmp undef -> undef
6062     return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(I.getType()));
6063   
6064   // icmp <global/alloca*/null>, <global/alloca*/null> - Global/Stack value
6065   // addresses never equal each other!  We already know that Op0 != Op1.
6066   if ((isa<GlobalValue>(Op0) || isa<AllocaInst>(Op0) || 
6067        isa<ConstantPointerNull>(Op0)) &&
6068       (isa<GlobalValue>(Op1) || isa<AllocaInst>(Op1) || 
6069        isa<ConstantPointerNull>(Op1)))
6070     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(*Context), 
6071                                                    !I.isTrueWhenEqual()));
6072
6073   // icmp's with boolean values can always be turned into bitwise operations
6074   if (Ty == Type::getInt1Ty(*Context)) {
6075     switch (I.getPredicate()) {
6076     default: llvm_unreachable("Invalid icmp instruction!");
6077     case ICmpInst::ICMP_EQ: {               // icmp eq i1 A, B -> ~(A^B)
6078       Value *Xor = Builder->CreateXor(Op0, Op1, I.getName()+"tmp");
6079       return BinaryOperator::CreateNot(Xor);
6080     }
6081     case ICmpInst::ICMP_NE:                  // icmp eq i1 A, B -> A^B
6082       return BinaryOperator::CreateXor(Op0, Op1);
6083
6084     case ICmpInst::ICMP_UGT:
6085       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp ugt -> icmp ult
6086       // FALL THROUGH
6087     case ICmpInst::ICMP_ULT:{               // icmp ult i1 A, B -> ~A & B
6088       Value *Not = Builder->CreateNot(Op0, I.getName()+"tmp");
6089       return BinaryOperator::CreateAnd(Not, Op1);
6090     }
6091     case ICmpInst::ICMP_SGT:
6092       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp sgt -> icmp slt
6093       // FALL THROUGH
6094     case ICmpInst::ICMP_SLT: {               // icmp slt i1 A, B -> A & ~B
6095       Value *Not = Builder->CreateNot(Op1, I.getName()+"tmp");
6096       return BinaryOperator::CreateAnd(Not, Op0);
6097     }
6098     case ICmpInst::ICMP_UGE:
6099       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp uge -> icmp ule
6100       // FALL THROUGH
6101     case ICmpInst::ICMP_ULE: {               //  icmp ule i1 A, B -> ~A | B
6102       Value *Not = Builder->CreateNot(Op0, I.getName()+"tmp");
6103       return BinaryOperator::CreateOr(Not, Op1);
6104     }
6105     case ICmpInst::ICMP_SGE:
6106       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp sge -> icmp sle
6107       // FALL THROUGH
6108     case ICmpInst::ICMP_SLE: {               //  icmp sle i1 A, B -> A | ~B
6109       Value *Not = Builder->CreateNot(Op1, I.getName()+"tmp");
6110       return BinaryOperator::CreateOr(Not, Op0);
6111     }
6112     }
6113   }
6114
6115   unsigned BitWidth = 0;
6116   if (TD)
6117     BitWidth = TD->getTypeSizeInBits(Ty->getScalarType());
6118   else if (Ty->isIntOrIntVector())
6119     BitWidth = Ty->getScalarSizeInBits();
6120
6121   bool isSignBit = false;
6122
6123   // See if we are doing a comparison with a constant.
6124   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
6125     Value *A = 0, *B = 0;
6126     
6127     // (icmp ne/eq (sub A B) 0) -> (icmp ne/eq A, B)
6128     if (I.isEquality() && CI->isNullValue() &&
6129         match(Op0, m_Sub(m_Value(A), m_Value(B)))) {
6130       // (icmp cond A B) if cond is equality
6131       return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, B);
6132     }
6133     
6134     // If we have an icmp le or icmp ge instruction, turn it into the
6135     // appropriate icmp lt or icmp gt instruction.  This allows us to rely on
6136     // them being folded in the code below.
6137     switch (I.getPredicate()) {
6138     default: break;
6139     case ICmpInst::ICMP_ULE:
6140       if (CI->isMaxValue(false))                 // A <=u MAX -> TRUE
6141         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(*Context));
6142       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Op0,
6143                           AddOne(CI));
6144     case ICmpInst::ICMP_SLE:
6145       if (CI->isMaxValue(true))                  // A <=s MAX -> TRUE
6146         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(*Context));
6147       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, Op0,
6148                           AddOne(CI));
6149     case ICmpInst::ICMP_UGE:
6150       if (CI->isMinValue(false))                 // A >=u MIN -> TRUE
6151         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(*Context));
6152       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, Op0,
6153                           SubOne(CI));
6154     case ICmpInst::ICMP_SGE:
6155       if (CI->isMinValue(true))                  // A >=s MIN -> TRUE
6156         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(*Context));
6157       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, Op0,
6158                           SubOne(CI));
6159     }
6160     
6161     // If this comparison is a normal comparison, it demands all
6162     // bits, if it is a sign bit comparison, it only demands the sign bit.
6163     bool UnusedBit;
6164     isSignBit = isSignBitCheck(I.getPredicate(), CI, UnusedBit);
6165   }
6166
6167   // See if we can fold the comparison based on range information we can get
6168   // by checking whether bits are known to be zero or one in the input.
6169   if (BitWidth != 0) {
6170     APInt Op0KnownZero(BitWidth, 0), Op0KnownOne(BitWidth, 0);
6171     APInt Op1KnownZero(BitWidth, 0), Op1KnownOne(BitWidth, 0);
6172
6173     if (SimplifyDemandedBits(I.getOperandUse(0),
6174                              isSignBit ? APInt::getSignBit(BitWidth)
6175                                        : APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
6176                              Op0KnownZero, Op0KnownOne, 0))
6177       return &I;
6178     if (SimplifyDemandedBits(I.getOperandUse(1),
6179                              APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
6180                              Op1KnownZero, Op1KnownOne, 0))
6181       return &I;
6182
6183     // Given the known and unknown bits, compute a range that the LHS could be
6184     // in.  Compute the Min, Max and RHS values based on the known bits. For the
6185     // EQ and NE we use unsigned values.
6186     APInt Op0Min(BitWidth, 0), Op0Max(BitWidth, 0);
6187     APInt Op1Min(BitWidth, 0), Op1Max(BitWidth, 0);
6188     if (I.isSigned()) {
6189       ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits(Op0KnownZero, Op0KnownOne,
6190                                              Op0Min, Op0Max);
6191       ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits(Op1KnownZero, Op1KnownOne,
6192                                              Op1Min, Op1Max);
6193     } else {
6194       ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits(Op0KnownZero, Op0KnownOne,
6195                                                Op0Min, Op0Max);
6196       ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits(Op1KnownZero, Op1KnownOne,
6197                                                Op1Min, Op1Max);
6198     }
6199
6200     // If Min and Max are known to be the same, then SimplifyDemandedBits
6201     // figured out that the LHS is a constant.  Just constant fold this now so
6202     // that code below can assume that Min != Max.
6203     if (!isa<Constant>(Op0) && Op0Min == Op0Max)
6204       return new ICmpInst(I.getPredicate(),
6205                           ConstantInt::get(*Context, Op0Min), Op1);
6206     if (!isa<Constant>(Op1) && Op1Min == Op1Max)
6207       return new ICmpInst(I.getPredicate(), Op0,
6208                           ConstantInt::get(*Context, Op1Min));
6209
6210     // Based on the range information we know about the LHS, see if we can
6211     // simplify this comparison.  For example, (x&4) < 8  is always true.
6212     switch (I.getPredicate()) {
6213     default: llvm_unreachable("Unknown icmp opcode!");
6214     case ICmpInst::ICMP_EQ:
6215       if (Op0Max.ult(Op1Min) || Op0Min.ugt(Op1Max))
6216         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(*Context));
6217       break;
6218     case ICmpInst::ICMP_NE:
6219       if (Op0Max.ult(Op1Min) || Op0Min.ugt(Op1Max))
6220         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(*Context));
6221       break;
6222     case ICmpInst::ICMP_ULT:
6223       if (Op0Max.ult(Op1Min))          // A <u B -> true if max(A) < min(B)
6224         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(*Context));
6225       if (Op0Min.uge(Op1Max))          // A <u B -> false if min(A) >= max(B)
6226         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(*Context));
6227       if (Op1Min == Op0Max)            // A <u B -> A != B if max(A) == min(B)
6228         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
6229       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
6230         if (Op1Max == Op0Min+1)        // A <u C -> A == C-1 if min(A)+1 == C
6231           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0,
6232                               SubOne(CI));
6233
6234         // (x <u 2147483648) -> (x >s -1)  -> true if sign bit clear
6235         if (CI->isMinValue(true))
6236           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, Op0,
6237                            Constant::getAllOnesValue(Op0->getType()));
6238       }
6239       break;
6240     case ICmpInst::ICMP_UGT:
6241       if (Op0Min.ugt(Op1Max))          // A >u B -> true if min(A) > max(B)
6242         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(*Context));
6243       if (Op0Max.ule(Op1Min))          // A >u B -> false if max(A) <= max(B)
6244         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(*Context));
6245
6246       if (Op1Max == Op0Min)            // A >u B -> A != B if min(A) == max(B)
6247         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
6248       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
6249         if (Op1Min == Op0Max-1)        // A >u C -> A == C+1 if max(a)-1 == C
6250           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0,
6251                               AddOne(CI));
6252
6253         // (x >u 2147483647) -> (x <s 0)  -> true if sign bit set
6254         if (CI->isMaxValue(true))
6255           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, Op0,
6256                               Constant::getNullValue(Op0->getType()));
6257       }
6258       break;
6259     case ICmpInst::ICMP_SLT:
6260       if (Op0Max.slt(Op1Min))          // A <s B -> true if max(A) < min(C)
6261         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(*Context));
6262       if (Op0Min.sge(Op1Max))          // A <s B -> false if min(A) >= max(C)
6263         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(*Context));
6264       if (Op1Min == Op0Max)            // A <s B -> A != B if max(A) == min(B)
6265         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
6266       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
6267         if (Op1Max == Op0Min+1)        // A <s C -> A == C-1 if min(A)+1 == C
6268           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0,
6269                               SubOne(CI));
6270       }
6271       break;
6272     case ICmpInst::ICMP_SGT:
6273       if (Op0Min.sgt(Op1Max))          // A >s B -> true if min(A) > max(B)
6274         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(*Context));
6275       if (Op0Max.sle(Op1Min))          // A >s B -> false if max(A) <= min(B)
6276         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(*Context));
6277
6278       if (Op1Max == Op0Min)            // A >s B -> A != B if min(A) == max(B)
6279         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
6280       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
6281         if (Op1Min == Op0Max-1)        // A >s C -> A == C+1 if max(A)-1 == C
6282           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0,
6283                               AddOne(CI));
6284       }
6285       break;
6286     case ICmpInst::ICMP_SGE:
6287       assert(!isa<ConstantInt>(Op1) && "ICMP_SGE with ConstantInt not folded!");
6288       if (Op0Min.sge(Op1Max))          // A >=s B -> true if min(A) >= max(B)
6289         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(*Context));
6290       if (Op0Max.slt(Op1Min))          // A >=s B -> false if max(A) < min(B)
6291         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(*Context));
6292       break;
6293     case ICmpInst::ICMP_SLE:
6294       assert(!isa<ConstantInt>(Op1) && "ICMP_SLE with ConstantInt not folded!");
6295       if (Op0Max.sle(Op1Min))          // A <=s B -> true if max(A) <= min(B)
6296         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(*Context));
6297       if (Op0Min.sgt(Op1Max))          // A <=s B -> false if min(A) > max(B)
6298         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(*Context));
6299       break;
6300     case ICmpInst::ICMP_UGE:
6301       assert(!isa<ConstantInt>(Op1) && "ICMP_UGE with ConstantInt not folded!");
6302       if (Op0Min.uge(Op1Max))          // A >=u B -> true if min(A) >= max(B)
6303         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(*Context));
6304       if (Op0Max.ult(Op1Min))          // A >=u B -> false if max(A) < min(B)
6305         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(*Context));
6306       break;
6307     case ICmpInst::ICMP_ULE:
6308       assert(!isa<ConstantInt>(Op1) && "ICMP_ULE with ConstantInt not folded!");
6309       if (Op0Max.ule(Op1Min))          // A <=u B -> true if max(A) <= min(B)
6310         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(*Context));
6311       if (Op0Min.ugt(Op1Max))          // A <=u B -> false if min(A) > max(B)
6312         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(*Context));
6313       break;
6314     }
6315
6316     // Turn a signed comparison into an unsigned one if both operands
6317     // are known to have the same sign.
6318     if (I.isSigned() &&
6319         ((Op0KnownZero.isNegative() && Op1KnownZero.isNegative()) ||
6320          (Op0KnownOne.isNegative() && Op1KnownOne.isNegative())))
6321       return new ICmpInst(I.getUnsignedPredicate(), Op0, Op1);
6322   }
6323
6324   // Test if the ICmpInst instruction is used exclusively by a select as
6325   // part of a minimum or maximum operation. If so, refrain from doing
6326   // any other folding. This helps out other analyses which understand
6327   // non-obfuscated minimum and maximum idioms, such as ScalarEvolution
6328   // and CodeGen. And in this case, at least one of the comparison
6329   // operands has at least one user besides the compare (the select),
6330   // which would often largely negate the benefit of folding anyway.
6331   if (I.hasOneUse())
6332     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(*I.use_begin()))
6333       if ((SI->getOperand(1) == Op0 && SI->getOperand(2) == Op1) ||
6334           (SI->getOperand(2) == Op0 && SI->getOperand(1) == Op1))
6335         return 0;
6336
6337   // See if we are doing a comparison between a constant and an instruction that
6338   // can be folded into the comparison.
6339   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
6340     // Since the RHS is a ConstantInt (CI), if the left hand side is an 
6341     // instruction, see if that instruction also has constants so that the 
6342     // instruction can be folded into the icmp 
6343     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
6344       if (Instruction *Res = visitICmpInstWithInstAndIntCst(I, LHSI, CI))
6345         return Res;
6346   }
6347
6348   // Handle icmp with constant (but not simple integer constant) RHS
6349   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
6350     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
6351       switch (LHSI->getOpcode()) {
6352       case Instruction::GetElementPtr:
6353         if (RHSC->isNullValue()) {
6354           // icmp pred GEP (P, int 0, int 0, int 0), null -> icmp pred P, null
6355           bool isAllZeros = true;
6356           for (unsigned i = 1, e = LHSI->getNumOperands(); i != e; ++i)
6357             if (!isa<Constant>(LHSI->getOperand(i)) ||
6358                 !cast<Constant>(LHSI->getOperand(i))->isNullValue()) {
6359               isAllZeros = false;
6360               break;
6361             }
6362           if (isAllZeros)
6363             return new ICmpInst(I.getPredicate(), LHSI->getOperand(0),
6364                     Constant::getNullValue(LHSI->getOperand(0)->getType()));
6365         }
6366         break;
6367
6368       case Instruction::PHI:
6369         // Only fold icmp into the PHI if the phi and icmp are in the same
6370         // block.  If in the same block, we're encouraging jump threading.  If
6371         // not, we are just pessimizing the code by making an i1 phi.
6372         if (LHSI->getParent() == I.getParent())
6373           if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I, true))
6374             return NV;
6375         break;
6376       case Instruction::Select: {
6377         // If either operand of the select is a constant, we can fold the
6378         // comparison into the select arms, which will cause one to be
6379         // constant folded and the select turned into a bitwise or.
6380         Value *Op1 = 0, *Op2 = 0;
6381         if (LHSI->hasOneUse()) {
6382           if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(1))) {
6383             // Fold the known value into the constant operand.
6384             Op1 = ConstantExpr::getICmp(I.getPredicate(), C, RHSC);
6385             // Insert a new ICmp of the other select operand.
6386             Op2 = Builder->CreateICmp(I.getPredicate(), LHSI->getOperand(2),
6387                                       RHSC, I.getName());
6388           } else if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(2))) {
6389             // Fold the known value into the constant operand.
6390             Op2 = ConstantExpr::getICmp(I.getPredicate(), C, RHSC);
6391             // Insert a new ICmp of the other select operand.
6392             Op1 = Builder->CreateICmp(I.getPredicate(), LHSI->getOperand(1),
6393                                       RHSC, I.getName());
6394           }
6395         }
6396
6397         if (Op1)
6398           return SelectInst::Create(LHSI->getOperand(0), Op1, Op2);
6399         break;
6400       }
6401       case Instruction::Call:
6402         // If we have (malloc != null), and if the malloc has a single use, we
6403         // can assume it is successful and remove the malloc.
6404         if (isMalloc(LHSI) && LHSI->hasOneUse() &&
6405             isa<ConstantPointerNull>(RHSC)) {
6406           // Need to explicitly erase malloc call here, instead of adding it to
6407           // Worklist, because it won't get DCE'd from the Worklist since
6408           // isInstructionTriviallyDead() returns false for function calls.
6409           // It is OK to replace LHSI/MallocCall with Undef because the 
6410           // instruction that uses it will be erased via Worklist.
6411           if (extractMallocCall(LHSI)) {
6412             LHSI->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(LHSI->getType()));
6413             EraseInstFromFunction(*LHSI);
6414             return ReplaceInstUsesWith(I,
6415                                      ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(*Context),
6416                                                       !I.isTrueWhenEqual()));
6417           }
6418           if (CallInst* MallocCall = extractMallocCallFromBitCast(LHSI))
6419             if (MallocCall->hasOneUse()) {
6420               MallocCall->replaceAllUsesWith(
6421                                         UndefValue::get(MallocCall->getType()));
6422               EraseInstFromFunction(*MallocCall);
6423               Worklist.Add(LHSI); // The malloc's bitcast use.
6424               return ReplaceInstUsesWith(I,
6425                                      ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(*Context),
6426                                                       !I.isTrueWhenEqual()));
6427             }
6428         }
6429         break;
6430       }
6431   }
6432
6433   // If we can optimize a 'icmp GEP, P' or 'icmp P, GEP', do so now.
6434   if (GEPOperator *GEP = dyn_cast<GEPOperator>(Op0))
6435     if (Instruction *NI = FoldGEPICmp(GEP, Op1, I.getPredicate(), I))
6436       return NI;
6437   if (GEPOperator *GEP = dyn_cast<GEPOperator>(Op1))
6438     if (Instruction *NI = FoldGEPICmp(GEP, Op0,
6439                            ICmpInst::getSwappedPredicate(I.getPredicate()), I))
6440       return NI;
6441
6442   // Test to see if the operands of the icmp are casted versions of other
6443   // values.  If the ptr->ptr cast can be stripped off both arguments, we do so
6444   // now.
6445   if (BitCastInst *CI = dyn_cast<BitCastInst>(Op0)) {
6446     if (isa<PointerType>(Op0->getType()) && 
6447         (isa<Constant>(Op1) || isa<BitCastInst>(Op1))) { 
6448       // We keep moving the cast from the left operand over to the right
6449       // operand, where it can often be eliminated completely.
6450       Op0 = CI->getOperand(0);
6451
6452       // If operand #1 is a bitcast instruction, it must also be a ptr->ptr cast
6453       // so eliminate it as well.
6454       if (BitCastInst *CI2 = dyn_cast<BitCastInst>(Op1))
6455         Op1 = CI2->getOperand(0);
6456
6457       // If Op1 is a constant, we can fold the cast into the constant.
6458       if (Op0->getType() != Op1->getType()) {
6459         if (Constant *Op1C = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
6460           Op1 = ConstantExpr::getBitCast(Op1C, Op0->getType());
6461         } else {
6462           // Otherwise, cast the RHS right before the icmp
6463           Op1 = Builder->CreateBitCast(Op1, Op0->getType());
6464         }
6465       }
6466       return new ICmpInst(I.getPredicate(), Op0, Op1);
6467     }
6468   }
6469   
6470   if (isa<CastInst>(Op0)) {
6471     // Handle the special case of: icmp (cast bool to X), <cst>
6472     // This comes up when you have code like
6473     //   int X = A < B;
6474     //   if (X) ...
6475     // For generality, we handle any zero-extension of any operand comparison
6476     // with a constant or another cast from the same type.
6477     if (isa<ConstantInt>(Op1) || isa<CastInst>(Op1))
6478       if (Instruction *R = visitICmpInstWithCastAndCast(I))
6479         return R;
6480   }
6481   
6482   // See if it's the same type of instruction on the left and right.
6483   if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
6484     if (BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
6485       if (Op0I->getOpcode() == Op1I->getOpcode() && Op0I->hasOneUse() &&
6486           Op1I->hasOneUse() && Op0I->getOperand(1) == Op1I->getOperand(1)) {
6487         switch (Op0I->getOpcode()) {
6488         default: break;
6489         case Instruction::Add:
6490         case Instruction::Sub:
6491         case Instruction::Xor:
6492           if (I.isEquality())    // a+x icmp eq/ne b+x --> a icmp b
6493             return new ICmpInst(I.getPredicate(), Op0I->getOperand(0),
6494                                 Op1I->getOperand(0));
6495           // icmp u/s (a ^ signbit), (b ^ signbit) --> icmp s/u a, b
6496           if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1))) {
6497             if (CI->getValue().isSignBit()) {
6498               ICmpInst::Predicate Pred = I.isSigned()
6499                                              ? I.getUnsignedPredicate()
6500                                              : I.getSignedPredicate();
6501               return new ICmpInst(Pred, Op0I->getOperand(0),
6502                                   Op1I->getOperand(0));
6503             }
6504             
6505             if (CI->getValue().isMaxSignedValue()) {
6506               ICmpInst::Predicate Pred = I.isSigned()
6507                                              ? I.getUnsignedPredicate()
6508                                              : I.getSignedPredicate();
6509               Pred = I.getSwappedPredicate(Pred);
6510               return new ICmpInst(Pred, Op0I->getOperand(0),
6511                                   Op1I->getOperand(0));
6512             }
6513           }
6514           break;
6515         case Instruction::Mul:
6516           if (!I.isEquality())
6517             break;
6518
6519           if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1))) {
6520             // a * Cst icmp eq/ne b * Cst --> a & Mask icmp b & Mask
6521             // Mask = -1 >> count-trailing-zeros(Cst).
6522             if (!CI->isZero() && !CI->isOne()) {
6523               const APInt &AP = CI->getValue();
6524               ConstantInt *Mask = ConstantInt::get(*Context, 
6525                                       APInt::getLowBitsSet(AP.getBitWidth(),
6526                                                            AP.getBitWidth() -
6527                                                       AP.countTrailingZeros()));
6528               Value *And1 = Builder->CreateAnd(Op0I->getOperand(0), Mask);
6529               Value *And2 = Builder->CreateAnd(Op1I->getOperand(0), Mask);
6530               return new ICmpInst(I.getPredicate(), And1, And2);
6531             }
6532           }
6533           break;
6534         }
6535       }
6536     }
6537   }
6538   
6539   // ~x < ~y --> y < x
6540   { Value *A, *B;
6541     if (match(Op0, m_Not(m_Value(A))) &&
6542         match(Op1, m_Not(m_Value(B))))
6543       return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, A);
6544   }
6545   
6546   if (I.isEquality()) {
6547     Value *A, *B, *C, *D;
6548     
6549     // -x == -y --> x == y
6550     if (match(Op0, m_Neg(m_Value(A))) &&
6551         match(Op1, m_Neg(m_Value(B))))
6552       return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, B);
6553     
6554     if (match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
6555       if (A == Op1 || B == Op1) {    // (A^B) == A  ->  B == 0
6556         Value *OtherVal = A == Op1 ? B : A;
6557         return new ICmpInst(I.getPredicate(), OtherVal,
6558                             Constant::getNullValue(A->getType()));
6559       }
6560
6561       if (match(Op1, m_Xor(m_Value(C), m_Value(D)))) {
6562         // A^c1 == C^c2 --> A == C^(c1^c2)
6563         ConstantInt *C1, *C2;
6564         if (match(B, m_ConstantInt(C1)) &&
6565             match(D, m_ConstantInt(C2)) && Op1->hasOneUse()) {
6566           Constant *NC = 
6567                    ConstantInt::get(*Context, C1->getValue() ^ C2->getValue());
6568           Value *Xor = Builder->CreateXor(C, NC, "tmp");
6569           return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, Xor);
6570         }
6571         
6572         // A^B == A^D -> B == D
6573         if (A == C) return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, D);
6574         if (A == D) return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, C);
6575         if (B == C) return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, D);
6576         if (B == D) return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, C);
6577       }
6578     }
6579     
6580     if (match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B))) &&
6581         (A == Op0 || B == Op0)) {
6582       // A == (A^B)  ->  B == 0
6583       Value *OtherVal = A == Op0 ? B : A;
6584       return new ICmpInst(I.getPredicate(), OtherVal,
6585                           Constant::getNullValue(A->getType()));
6586     }
6587
6588     // (A-B) == A  ->  B == 0
6589     if (match(Op0, m_Sub(m_Specific(Op1), m_Value(B))))
6590       return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, 
6591                           Constant::getNullValue(B->getType()));
6592
6593     // A == (A-B)  ->  B == 0
6594     if (match(Op1, m_Sub(m_Specific(Op0), m_Value(B))))
6595       return new ICmpInst(I.getPredicate(), B,
6596                           Constant::getNullValue(B->getType()));
6597     
6598     // (X&Z) == (Y&Z) -> (X^Y) & Z == 0
6599     if (Op0->hasOneUse() && Op1->hasOneUse() &&
6600         match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && 
6601         match(Op1, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
6602       Value *X = 0, *Y = 0, *Z = 0;
6603       
6604       if (A == C) {
6605         X = B; Y = D; Z = A;
6606       } else if (A == D) {
6607         X = B; Y = C; Z = A;
6608       } else if (B == C) {
6609         X = A; Y = D; Z = B;
6610       } else if (B == D) {
6611         X = A; Y = C; Z = B;
6612       }
6613       
6614       if (X) {   // Build (X^Y) & Z
6615         Op1 = Builder->CreateXor(X, Y, "tmp");
6616         Op1 = Builder->CreateAnd(Op1, Z, "tmp");
6617         I.setOperand(0, Op1);
6618         I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op1->getType()));
6619         return &I;
6620       }
6621     }
6622   }
6623   return Changed ? &I : 0;
6624 }
6625
6626
6627 /// FoldICmpDivCst - Fold "icmp pred, ([su]div X, DivRHS), CmpRHS" where DivRHS
6628 /// and CmpRHS are both known to be integer constants.
6629 Instruction *InstCombiner::FoldICmpDivCst(ICmpInst &ICI, BinaryOperator *DivI,
6630                                           ConstantInt *DivRHS) {
6631   ConstantInt *CmpRHS = cast<ConstantInt>(ICI.getOperand(1));
6632   const APInt &CmpRHSV = CmpRHS->getValue();
6633   
6634   // FIXME: If the operand types don't match the type of the divide 
6635   // then don't attempt this transform. The code below doesn't have the
6636   // logic to deal with a signed divide and an unsigned compare (and
6637   // vice versa). This is because (x /s C1) <s C2  produces different 
6638   // results than (x /s C1) <u C2 or (x /u C1) <s C2 or even
6639   // (x /u C1) <u C2.  Simply casting the operands and result won't 
6640   // work. :(  The if statement below tests that condition and bails 
6641   // if it finds it. 
6642   bool DivIsSigned = DivI->getOpcode() == Instruction::SDiv;
6643   if (!ICI.isEquality() && DivIsSigned != ICI.isSigned())
6644     return 0;
6645   if (DivRHS->isZero())
6646     return 0; // The ProdOV computation fails on divide by zero.
6647   if (DivIsSigned && DivRHS->isAllOnesValue())
6648     return 0; // The overflow computation also screws up here
6649   if (DivRHS->isOne())
6650     return 0; // Not worth bothering, and eliminates some funny cases
6651               // with INT_MIN.
6652
6653   // Compute Prod = CI * DivRHS. We are essentially solving an equation
6654   // of form X/C1=C2. We solve for X by multiplying C1 (DivRHS) and 
6655   // C2 (CI). By solving for X we can turn this into a range check 
6656   // instead of computing a divide. 
6657   Constant *Prod = ConstantExpr::getMul(CmpRHS, DivRHS);
6658
6659   // Determine if the product overflows by seeing if the product is
6660   // not equal to the divide. Make sure we do the same kind of divide
6661   // as in the LHS instruction that we're folding. 
6662   bool ProdOV = (DivIsSigned ? ConstantExpr::getSDiv(Prod, DivRHS) :
6663                  ConstantExpr::getUDiv(Prod, DivRHS)) != CmpRHS;
6664
6665   // Get the ICmp opcode
6666   ICmpInst::Predicate Pred = ICI.getPredicate();
6667
6668   // Figure out the interval that is being checked.  For example, a comparison
6669   // like "X /u 5 == 0" is really checking that X is in the interval [0, 5). 
6670   // Compute this interval based on the constants involved and the signedness of
6671   // the compare/divide.  This computes a half-open interval, keeping track of
6672   // whether either value in the interval overflows.  After analysis each
6673   // overflow variable is set to 0 if it's corresponding bound variable is valid
6674   // -1 if overflowed off the bottom end, or +1 if overflowed off the top end.
6675   int LoOverflow = 0, HiOverflow = 0;
6676   Constant *LoBound = 0, *HiBound = 0;
6677   
6678   if (!DivIsSigned) {  // udiv
6679     // e.g. X/5 op 3  --> [15, 20)
6680     LoBound = Prod;
6681     HiOverflow = LoOverflow = ProdOV;
6682     if (!HiOverflow)
6683       HiOverflow = AddWithOverflow(HiBound, LoBound, DivRHS, Context, false);
6684   } else if (DivRHS->getValue().isStrictlyPositive()) { // Divisor is > 0.
6685     if (CmpRHSV == 0) {       // (X / pos) op 0
6686       // Can't overflow.  e.g.  X/2 op 0 --> [-1, 2)
6687       LoBound = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(SubOne(DivRHS)));
6688       HiBound = DivRHS;
6689     } else if (CmpRHSV.isStrictlyPositive()) {   // (X / pos) op pos
6690       LoBound = Prod;     // e.g.   X/5 op 3 --> [15, 20)
6691       HiOverflow = LoOverflow = ProdOV;
6692       if (!HiOverflow)
6693         HiOverflow = AddWithOverflow(HiBound, Prod, DivRHS, Context, true);
6694     } else {                       // (X / pos) op neg
6695       // e.g. X/5 op -3  --> [-15-4, -15+1) --> [-19, -14)
6696       HiBound = AddOne(Prod);
6697       LoOverflow = HiOverflow = ProdOV ? -1 : 0;
6698       if (!LoOverflow) {
6699         ConstantInt* DivNeg =
6700                          cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(DivRHS));
6701         LoOverflow = AddWithOverflow(LoBound, HiBound, DivNeg, Context,
6702                                      true) ? -1 : 0;
6703        }
6704     }
6705   } else if (DivRHS->getValue().isNegative()) { // Divisor is < 0.
6706     if (CmpRHSV == 0) {       // (X / neg) op 0
6707       // e.g. X/-5 op 0  --> [-4, 5)
6708       LoBound = AddOne(DivRHS);
6709       HiBound = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(DivRHS));
6710       if (HiBound == DivRHS) {     // -INTMIN = INTMIN
6711         HiOverflow = 1;            // [INTMIN+1, overflow)
6712         HiBound = 0;               // e.g. X/INTMIN = 0 --> X > INTMIN
6713       }
6714     } else if (CmpRHSV.isStrictlyPositive()) {   // (X / neg) op pos
6715       // e.g. X/-5 op 3  --> [-19, -14)
6716       HiBound = AddOne(Prod);
6717       HiOverflow = LoOverflow = ProdOV ? -1 : 0;
6718       if (!LoOverflow)
6719         LoOverflow = AddWithOverflow(LoBound, HiBound,
6720                                      DivRHS, Context, true) ? -1 : 0;
6721     } else {                       // (X / neg) op neg
6722       LoBound = Prod;       // e.g. X/-5 op -3  --> [15, 20)
6723       LoOverflow = HiOverflow = ProdOV;
6724       if (!HiOverflow)
6725         HiOverflow = SubWithOverflow(HiBound, Prod, DivRHS, Context, true);
6726     }
6727     
6728     // Dividing by a negative swaps the condition.  LT <-> GT
6729     Pred = ICmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
6730   }
6731
6732   Value *X = DivI->getOperand(0);
6733   switch (Pred) {
6734   default: llvm_unreachable("Unhandled icmp opcode!");
6735   case ICmpInst::ICMP_EQ:
6736     if (LoOverflow && HiOverflow)
6737       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse(*Context));
6738     else if (HiOverflow)
6739       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SGE :
6740                           ICmpInst::ICMP_UGE, X, LoBound);
6741     else if (LoOverflow)
6742       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SLT :
6743                           ICmpInst::ICMP_ULT, X, HiBound);
6744     else
6745       return InsertRangeTest(X, LoBound, HiBound, DivIsSigned, true, ICI);
6746   case ICmpInst::ICMP_NE:
6747     if (LoOverflow && HiOverflow)
6748       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue(*Context));
6749     else if (HiOverflow)
6750       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SLT :
6751                           ICmpInst::ICMP_ULT, X, LoBound);
6752     else if (LoOverflow)
6753       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SGE :
6754                           ICmpInst::ICMP_UGE, X, HiBound);
6755     else
6756       return InsertRangeTest(X, LoBound, HiBound, DivIsSigned, false, ICI);
6757   case ICmpInst::ICMP_ULT:
6758   case ICmpInst::ICMP_SLT:
6759     if (LoOverflow == +1)   // Low bound is greater than input range.
6760       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue(*Context));
6761     if (LoOverflow == -1)   // Low bound is less than input range.
6762       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse(*Context));
6763     return new ICmpInst(Pred, X, LoBound);
6764   case ICmpInst::ICMP_UGT:
6765   case ICmpInst::ICMP_SGT:
6766     if (HiOverflow == +1)       // High bound greater than input range.
6767       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse(*Context));
6768     else if (HiOverflow == -1)  // High bound less than input range.
6769       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue(*Context));
6770     if (Pred == ICmpInst::ICMP_UGT)
6771       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, X, HiBound);
6772     else
6773       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, X, HiBound);
6774   }
6775 }
6776
6777
6778 /// visitICmpInstWithInstAndIntCst - Handle "icmp (instr, intcst)".
6779 ///
6780 Instruction *InstCombiner::visitICmpInstWithInstAndIntCst(ICmpInst &ICI,
6781                                                           Instruction *LHSI,
6782                                                           ConstantInt *RHS) {
6783   const APInt &RHSV = RHS->getValue();
6784   
6785   switch (LHSI->getOpcode()) {
6786   case Instruction::Trunc:
6787     if (ICI.isEquality() && LHSI->hasOneUse()) {
6788       // Simplify icmp eq (trunc x to i8), 42 -> icmp eq x, 42|highbits if all
6789       // of the high bits truncated out of x are known.
6790       unsigned DstBits = LHSI->getType()->getPrimitiveSizeInBits(),
6791              SrcBits = LHSI->getOperand(0)->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
6792       APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(SrcBits, SrcBits-DstBits));
6793       APInt KnownZero(SrcBits, 0), KnownOne(SrcBits, 0);
6794       ComputeMaskedBits(LHSI->getOperand(0), Mask, KnownZero, KnownOne);
6795       
6796       // If all the high bits are known, we can do this xform.
6797       if ((KnownZero|KnownOne).countLeadingOnes() >= SrcBits-DstBits) {
6798         // Pull in the high bits from known-ones set.
6799         APInt NewRHS(RHS->getValue());
6800         NewRHS.zext(SrcBits);
6801         NewRHS |= KnownOne;
6802         return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSI->getOperand(0),
6803                             ConstantInt::get(*Context, NewRHS));
6804       }
6805     }
6806     break;
6807       
6808   case Instruction::Xor:         // (icmp pred (xor X, XorCST), CI)
6809     if (ConstantInt *XorCST = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) {
6810       // If this is a comparison that tests the signbit (X < 0) or (x > -1),
6811       // fold the xor.
6812       if ((ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && RHSV == 0) ||
6813           (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT && RHSV.isAllOnesValue())) {
6814         Value *CompareVal = LHSI->getOperand(0);
6815         
6816         // If the sign bit of the XorCST is not set, there is no change to
6817         // the operation, just stop using the Xor.
6818         if (!XorCST->getValue().isNegative()) {
6819           ICI.setOperand(0, CompareVal);
6820           Worklist.Add(LHSI);
6821           return &ICI;
6822         }
6823         
6824         // Was the old condition true if the operand is positive?
6825         bool isTrueIfPositive = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT;
6826         
6827         // If so, the new one isn't.
6828         isTrueIfPositive ^= true;
6829         
6830         if (isTrueIfPositive)
6831           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, CompareVal,
6832                               SubOne(RHS));
6833         else
6834           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, CompareVal,
6835                               AddOne(RHS));
6836       }
6837
6838       if (LHSI->hasOneUse()) {
6839         // (icmp u/s (xor A SignBit), C) -> (icmp s/u A, (xor C SignBit))
6840         if (!ICI.isEquality() && XorCST->getValue().isSignBit()) {
6841           const APInt &SignBit = XorCST->getValue();
6842           ICmpInst::Predicate Pred = ICI.isSigned()
6843                                          ? ICI.getUnsignedPredicate()
6844                                          : ICI.getSignedPredicate();
6845           return new ICmpInst(Pred, LHSI->getOperand(0),
6846                               ConstantInt::get(*Context, RHSV ^ SignBit));
6847         }
6848
6849         // (icmp u/s (xor A ~SignBit), C) -> (icmp s/u (xor C ~SignBit), A)
6850         if (!ICI.isEquality() && XorCST->getValue().isMaxSignedValue()) {
6851           const APInt &NotSignBit = XorCST->getValue();
6852           ICmpInst::Predicate Pred = ICI.isSigned()
6853                                          ? ICI.getUnsignedPredicate()
6854                                          : ICI.getSignedPredicate();
6855           Pred = ICI.getSwappedPredicate(Pred);
6856           return new ICmpInst(Pred, LHSI->getOperand(0),
6857                               ConstantInt::get(*Context, RHSV ^ NotSignBit));
6858         }
6859       }
6860     }
6861     break;
6862   case Instruction::And:         // (icmp pred (and X, AndCST), RHS)
6863     if (LHSI->hasOneUse() && isa<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1)) &&
6864         LHSI->getOperand(0)->hasOneUse()) {
6865       ConstantInt *AndCST = cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
6866       
6867       // If the LHS is an AND of a truncating cast, we can widen the
6868       // and/compare to be the input width without changing the value
6869       // produced, eliminating a cast.
6870       if (TruncInst *Cast = dyn_cast<TruncInst>(LHSI->getOperand(0))) {
6871         // We can do this transformation if either the AND constant does not
6872         // have its sign bit set or if it is an equality comparison. 
6873         // Extending a relational comparison when we're checking the sign
6874         // bit would not work.
6875         if (Cast->hasOneUse() &&
6876             (ICI.isEquality() ||
6877              (AndCST->getValue().isNonNegative() && RHSV.isNonNegative()))) {
6878           uint32_t BitWidth = 
6879             cast<IntegerType>(Cast->getOperand(0)->getType())->getBitWidth();
6880           APInt NewCST = AndCST->getValue();
6881           NewCST.zext(BitWidth);
6882           APInt NewCI = RHSV;
6883           NewCI.zext(BitWidth);
6884           Value *NewAnd = 
6885             Builder->CreateAnd(Cast->getOperand(0),
6886                            ConstantInt::get(*Context, NewCST), LHSI->getName());
6887           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NewAnd,
6888                               ConstantInt::get(*Context, NewCI));
6889         }
6890       }
6891       
6892       // If this is: (X >> C1) & C2 != C3 (where any shift and any compare
6893       // could exist), turn it into (X & (C2 << C1)) != (C3 << C1).  This
6894       // happens a LOT in code produced by the C front-end, for bitfield
6895       // access.
6896       BinaryOperator *Shift = dyn_cast<BinaryOperator>(LHSI->getOperand(0));
6897       if (Shift && !Shift->isShift())
6898         Shift = 0;
6899       
6900       ConstantInt *ShAmt;
6901       ShAmt = Shift ? dyn_cast<ConstantInt>(Shift->getOperand(1)) : 0;
6902       const Type *Ty = Shift ? Shift->getType() : 0;  // Type of the shift.
6903       const Type *AndTy = AndCST->getType();          // Type of the and.
6904       
6905       // We can fold this as long as we can't shift unknown bits
6906       // into the mask.  This can only happen with signed shift
6907       // rights, as they sign-extend.
6908       if (ShAmt) {
6909         bool CanFold = Shift->isLogicalShift();
6910         if (!CanFold) {
6911           // To test for the bad case of the signed shr, see if any
6912           // of the bits shifted in could be tested after the mask.
6913           uint32_t TyBits = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
6914           int ShAmtVal = TyBits - ShAmt->getLimitedValue(TyBits);
6915           
6916           uint32_t BitWidth = AndTy->getPrimitiveSizeInBits();
6917           if ((APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth-ShAmtVal) & 
6918                AndCST->getValue()) == 0)
6919             CanFold = true;
6920         }
6921         
6922         if (CanFold) {
6923           Constant *NewCst;
6924           if (Shift->getOpcode() == Instruction::Shl)
6925             NewCst = ConstantExpr::getLShr(RHS, ShAmt);
6926           else
6927             NewCst = ConstantExpr::getShl(RHS, ShAmt);
6928           
6929           // Check to see if we are shifting out any of the bits being
6930           // compared.
6931           if (ConstantExpr::get(Shift->getOpcode(),
6932                                        NewCst, ShAmt) != RHS) {
6933             // If we shifted bits out, the fold is not going to work out.
6934             // As a special case, check to see if this means that the
6935             // result is always true or false now.
6936             if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
6937               return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse(*Context));
6938             if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
6939               return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue(*Context));
6940           } else {
6941             ICI.setOperand(1, NewCst);
6942             Constant *NewAndCST;
6943             if (Shift->getOpcode() == Instruction::Shl)
6944               NewAndCST = ConstantExpr::getLShr(AndCST, ShAmt);
6945             else
6946               NewAndCST = ConstantExpr::getShl(AndCST, ShAmt);
6947             LHSI->setOperand(1, NewAndCST);
6948             LHSI->setOperand(0, Shift->getOperand(0));
6949             Worklist.Add(Shift); // Shift is dead.
6950             return &ICI;
6951           }
6952         }
6953       }
6954       
6955       // Turn ((X >> Y) & C) == 0  into  (X & (C << Y)) == 0.  The later is
6956       // preferable because it allows the C<<Y expression to be hoisted out
6957       // of a loop if Y is invariant and X is not.
6958       if (Shift && Shift->hasOneUse() && RHSV == 0 &&
6959           ICI.isEquality() && !Shift->isArithmeticShift() &&
6960           !isa<Constant>(Shift->getOperand(0))) {
6961         // Compute C << Y.
6962         Value *NS;
6963         if (Shift->getOpcode() == Instruction::LShr) {
6964           NS = Builder->CreateShl(AndCST, Shift->getOperand(1), "tmp");
6965         } else {
6966           // Insert a logical shift.
6967           NS = Builder->CreateLShr(AndCST, Shift->getOperand(1), "tmp");
6968         }
6969         
6970         // Compute X & (C << Y).
6971         Value *NewAnd = 
6972           Builder->CreateAnd(Shift->getOperand(0), NS, LHSI->getName());
6973         
6974         ICI.setOperand(0, NewAnd);
6975         return &ICI;
6976       }
6977     }
6978     break;
6979     
6980   case Instruction::Shl: {       // (icmp pred (shl X, ShAmt), CI)
6981     ConstantInt *ShAmt = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
6982     if (!ShAmt) break;
6983     
6984     uint32_t TypeBits = RHSV.getBitWidth();
6985     
6986     // Check that the shift amount is in range.  If not, don't perform
6987     // undefined shifts.  When the shift is visited it will be
6988     // simplified.
6989     if (ShAmt->uge(TypeBits))
6990       break;
6991     
6992     if (ICI.isEquality()) {
6993       // If we are comparing against bits always shifted out, the
6994       // comparison cannot succeed.
6995       Constant *Comp =
6996         ConstantExpr::getShl(ConstantExpr::getLShr(RHS, ShAmt),
6997                                                                  ShAmt);
6998       if (Comp != RHS) {// Comparing against a bit that we know is zero.
6999         bool IsICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
7000         Constant *Cst = ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(*Context), IsICMP_NE);
7001         return ReplaceInstUsesWith(ICI, Cst);
7002       }
7003       
7004       if (LHSI->hasOneUse()) {
7005         // Otherwise strength reduce the shift into an and.
7006         uint32_t ShAmtVal = (uint32_t)ShAmt->getLimitedValue(TypeBits);
7007         Constant *Mask =
7008           ConstantInt::get(*Context, APInt::getLowBitsSet(TypeBits, 
7009                                                        TypeBits-ShAmtVal));
7010         
7011         Value *And =
7012           Builder->CreateAnd(LHSI->getOperand(0),Mask, LHSI->getName()+".mask");
7013         return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), And,
7014                             ConstantInt::get(*Context, RHSV.lshr(ShAmtVal)));
7015       }
7016     }
7017     
7018     // Otherwise, if this is a comparison of the sign bit, simplify to and/test.
7019     bool TrueIfSigned = false;
7020     if (LHSI->hasOneUse() &&
7021         isSignBitCheck(ICI.getPredicate(), RHS, TrueIfSigned)) {
7022       // (X << 31) <s 0  --> (X&1) != 0
7023       Constant *Mask = ConstantInt::get(*Context, APInt(TypeBits, 1) <<
7024                                            (TypeBits-ShAmt->getZExtValue()-1));
7025       Value *And =
7026         Builder->CreateAnd(LHSI->getOperand(0), Mask, LHSI->getName()+".mask");
7027       return new ICmpInst(TrueIfSigned ? ICmpInst::ICMP_NE : ICmpInst::ICMP_EQ,
7028                           And, Constant::getNullValue(And->getType()));
7029     }
7030     break;
7031   }
7032     
7033   case Instruction::LShr:         // (icmp pred (shr X, ShAmt), CI)
7034   case Instruction::AShr: {
7035     // Only handle equality comparisons of shift-by-constant.
7036     ConstantInt *ShAmt = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
7037     if (!ShAmt || !ICI.isEquality()) break;
7038
7039     // Check that the shift amount is in range.  If not, don't perform
7040     // undefined shifts.  When the shift is visited it will be
7041     // simplified.
7042     uint32_t TypeBits = RHSV.getBitWidth();
7043     if (ShAmt->uge(TypeBits))
7044       break;
7045     
7046     uint32_t ShAmtVal = (uint32_t)ShAmt->getLimitedValue(TypeBits);
7047       
7048     // If we are comparing against bits always shifted out, the
7049     // comparison cannot succeed.
7050     APInt Comp = RHSV << ShAmtVal;
7051     if (LHSI->getOpcode() == Instruction::LShr)
7052       Comp = Comp.lshr(ShAmtVal);
7053     else
7054       Comp = Comp.ashr(ShAmtVal);
7055     
7056     if (Comp != RHSV) { // Comparing against a bit that we know is zero.
7057       bool IsICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
7058       Constant *Cst = ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(*Context), IsICMP_NE);
7059       return ReplaceInstUsesWith(ICI, Cst);
7060     }
7061     
7062     // Otherwise, check to see if the bits shifted out are known to be zero.
7063     // If so, we can compare against the unshifted value:
7064     //  (X & 4) >> 1 == 2  --> (X & 4) == 4.
7065     if (LHSI->hasOneUse() &&
7066         MaskedValueIsZero(LHSI->getOperand(0), 
7067                           APInt::getLowBitsSet(Comp.getBitWidth(), ShAmtVal))) {
7068       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSI->getOperand(0),
7069                           ConstantExpr::getShl(RHS, ShAmt));
7070     }
7071       
7072     if (LHSI->hasOneUse()) {
7073       // Otherwise strength reduce the shift into an and.
7074       APInt Val(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShAmtVal));
7075       Constant *Mask = ConstantInt::get(*Context, Val);
7076       
7077       Value *And = Builder->CreateAnd(LHSI->getOperand(0),
7078                                       Mask, LHSI->getName()+".mask");
7079       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), And,
7080                           ConstantExpr::getShl(RHS, ShAmt));
7081     }
7082     break;
7083   }
7084     
7085   case Instruction::SDiv:
7086   case Instruction::UDiv:
7087     // Fold: icmp pred ([us]div X, C1), C2 -> range test
7088     // Fold this div into the comparison, producing a range check. 
7089     // Determine, based on the divide type, what the range is being 
7090     // checked.  If there is an overflow on the low or high side, remember 
7091     // it, otherwise compute the range [low, hi) bounding the new value.
7092     // See: InsertRangeTest above for the kinds of replacements possible.
7093     if (ConstantInt *DivRHS = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1)))
7094       if (Instruction *R = FoldICmpDivCst(ICI, cast<BinaryOperator>(LHSI),
7095                                           DivRHS))
7096         return R;
7097     break;
7098
7099   case Instruction::Add:
7100     // Fold: icmp pred (add, X, C1), C2
7101
7102     if (!ICI.isEquality()) {
7103       ConstantInt *LHSC = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
7104       if (!LHSC) break;
7105       const APInt &LHSV = LHSC->getValue();
7106
7107       ConstantRange CR = ICI.makeConstantRange(ICI.getPredicate(), RHSV)
7108                             .subtract(LHSV);
7109
7110       if (ICI.isSigned()) {
7111         if (CR.getLower().isSignBit()) {
7112           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, LHSI->getOperand(0),
7113                               ConstantInt::get(*Context, CR.getUpper()));
7114         } else if (CR.getUpper().isSignBit()) {
7115           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, LHSI->getOperand(0),
7116                               ConstantInt::get(*Context, CR.getLower()));
7117         }
7118       } else {
7119         if (CR.getLower().isMinValue()) {
7120           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, LHSI->getOperand(0),
7121                               ConstantInt::get(*Context, CR.getUpper()));
7122         } else if (CR.getUpper().isMinValue()) {
7123           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, LHSI->getOperand(0),
7124                               ConstantInt::get(*Context, CR.getLower()));
7125         }
7126       }
7127     }
7128     break;
7129   }
7130   
7131   // Simplify icmp_eq and icmp_ne instructions with integer constant RHS.
7132   if (ICI.isEquality()) {
7133     bool isICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
7134     
7135     // If the first operand is (add|sub|and|or|xor|rem) with a constant, and 
7136     // the second operand is a constant, simplify a bit.
7137     if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(LHSI)) {
7138       switch (BO->getOpcode()) {
7139       case Instruction::SRem:
7140         // If we have a signed (X % (2^c)) == 0, turn it into an unsigned one.
7141         if (RHSV == 0 && isa<ConstantInt>(BO->getOperand(1)) &&BO->hasOneUse()){
7142           const APInt &V = cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))->getValue();
7143           if (V.sgt(APInt(V.getBitWidth(), 1)) && V.isPowerOf2()) {
7144             Value *NewRem =
7145               Builder->CreateURem(BO->getOperand(0), BO->getOperand(1),
7146                                   BO->getName());
7147             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NewRem,
7148                                 Constant::getNullValue(BO->getType()));
7149           }
7150         }
7151         break;
7152       case Instruction::Add:
7153         // Replace ((add A, B) != C) with (A != C-B) if B & C are constants.
7154         if (ConstantInt *BOp1C = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
7155           if (BO->hasOneUse())
7156             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0),
7157                                 ConstantExpr::getSub(RHS, BOp1C));
7158         } else if (RHSV == 0) {
7159           // Replace ((add A, B) != 0) with (A != -B) if A or B is
7160           // efficiently invertible, or if the add has just this one use.
7161           Value *BOp0 = BO->getOperand(0), *BOp1 = BO->getOperand(1);
7162           
7163           if (Value *NegVal = dyn_castNegVal(BOp1))
7164             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BOp0, NegVal);
7165           else if (Value *NegVal = dyn_castNegVal(BOp0))
7166             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NegVal, BOp1);
7167           else if (BO->hasOneUse()) {
7168             Value *Neg = Builder->CreateNeg(BOp1);
7169             Neg->takeName(BO);
7170             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BOp0, Neg);
7171           }
7172         }
7173         break;
7174       case Instruction::Xor:
7175         // For the xor case, we can xor two constants together, eliminating
7176         // the explicit xor.
7177         if (Constant *BOC = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1)))
7178           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0), 
7179                               ConstantExpr::getXor(RHS, BOC));
7180         
7181         // FALLTHROUGH
7182       case Instruction::Sub:
7183         // Replace (([sub|xor] A, B) != 0) with (A != B)
7184         if (RHSV == 0)
7185           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0),
7186                               BO->getOperand(1));
7187         break;
7188         
7189       case Instruction::Or:
7190         // If bits are being or'd in that are not present in the constant we
7191         // are comparing against, then the comparison could never succeed!
7192         if (Constant *BOC = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1))) {
7193           Constant *NotCI = ConstantExpr::getNot(RHS);
7194           if (!ConstantExpr::getAnd(BOC, NotCI)->isNullValue())
7195             return ReplaceInstUsesWith(ICI,
7196                                        ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(*Context), 
7197                                        isICMP_NE));
7198         }
7199         break;
7200         
7201       case Instruction::And:
7202         if (ConstantInt *BOC = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
7203           // If bits are being compared against that are and'd out, then the
7204           // comparison can never succeed!
7205           if ((RHSV & ~BOC->getValue()) != 0)
7206             return ReplaceInstUsesWith(ICI,
7207                                        ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(*Context),
7208                                        isICMP_NE));
7209           
7210           // If we have ((X & C) == C), turn it into ((X & C) != 0).
7211           if (RHS == BOC && RHSV.isPowerOf2())
7212             return new ICmpInst(isICMP_NE ? ICmpInst::ICMP_EQ :
7213                                 ICmpInst::ICMP_NE, LHSI,
7214                                 Constant::getNullValue(RHS->getType()));
7215           
7216           // Replace (and X, (1 << size(X)-1) != 0) with x s< 0
7217           if (BOC->getValue().isSignBit()) {
7218             Value *X = BO->getOperand(0);
7219             Constant *Zero = Constant::getNullValue(X->getType());
7220             ICmpInst::Predicate pred = isICMP_NE ? 
7221               ICmpInst::ICMP_SLT : ICmpInst::ICMP_SGE;
7222             return new ICmpInst(pred, X, Zero);
7223           }
7224           
7225           // ((X & ~7) == 0) --> X < 8
7226           if (RHSV == 0 && isHighOnes(BOC)) {
7227             Value *X = BO->getOperand(0);
7228             Constant *NegX = ConstantExpr::getNeg(BOC);
7229             ICmpInst::Predicate pred = isICMP_NE ? 
7230               ICmpInst::ICMP_UGE : ICmpInst::ICMP_ULT;
7231             return new ICmpInst(pred, X, NegX);
7232           }
7233         }
7234       default: break;
7235       }
7236     } else if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(LHSI)) {
7237       // Handle icmp {eq|ne} <intrinsic>, intcst.
7238       if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::bswap) {
7239         Worklist.Add(II);
7240         ICI.setOperand(0, II->getOperand(1));
7241         ICI.setOperand(1, ConstantInt::get(*Context, RHSV.byteSwap()));
7242         return &ICI;
7243       }
7244     }
7245   }
7246   return 0;
7247 }
7248
7249 /// visitICmpInstWithCastAndCast - Handle icmp (cast x to y), (cast/cst).
7250 /// We only handle extending casts so far.
7251 ///
7252 Instruction *InstCombiner::visitICmpInstWithCastAndCast(ICmpInst &ICI) {
7253   const CastInst *LHSCI = cast<CastInst>(ICI.getOperand(0));
7254   Value *LHSCIOp        = LHSCI->getOperand(0);
7255   const Type *SrcTy     = LHSCIOp->getType();
7256   const Type *DestTy    = LHSCI->getType();
7257   Value *RHSCIOp;
7258
7259   // Turn icmp (ptrtoint x), (ptrtoint/c) into a compare of the input if the 
7260   // integer type is the same size as the pointer type.
7261   if (TD && LHSCI->getOpcode() == Instruction::PtrToInt &&
7262       TD->getPointerSizeInBits() ==
7263          cast<IntegerType>(DestTy)->getBitWidth()) {
7264     Value *RHSOp = 0;
7265     if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(ICI.getOperand(1))) {
7266       RHSOp = ConstantExpr::getIntToPtr(RHSC, SrcTy);
7267     } else if (PtrToIntInst *RHSC = dyn_cast<PtrToIntInst>(ICI.getOperand(1))) {
7268       RHSOp = RHSC->getOperand(0);
7269       // If the pointer types don't match, insert a bitcast.
7270       if (LHSCIOp->getType() != RHSOp->getType())
7271         RHSOp = Builder->CreateBitCast(RHSOp, LHSCIOp->getType());
7272     }
7273
7274     if (RHSOp)
7275       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, RHSOp);
7276   }
7277   
7278   // The code below only handles extension cast instructions, so far.
7279   // Enforce this.
7280   if (LHSCI->getOpcode() != Instruction::ZExt &&
7281       LHSCI->getOpcode() != Instruction::SExt)
7282     return 0;
7283
7284   bool isSignedExt = LHSCI->getOpcode() == Instruction::SExt;
7285   bool isSignedCmp = ICI.isSigned();
7286
7287   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(ICI.getOperand(1))) {
7288     // Not an extension from the same type?
7289     RHSCIOp = CI->getOperand(0);
7290     if (RHSCIOp->getType() != LHSCIOp->getType()) 
7291       return 0;
7292     
7293     // If the signedness of the two casts doesn't agree (i.e. one is a sext
7294     // and the other is a zext), then we can't handle this.
7295     if (CI->getOpcode() != LHSCI->getOpcode())
7296       return 0;
7297
7298     // Deal with equality cases early.
7299     if (ICI.isEquality())
7300       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, RHSCIOp);
7301
7302     // A signed comparison of sign extended values simplifies into a
7303     // signed comparison.
7304     if (isSignedCmp && isSignedExt)
7305       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, RHSCIOp);
7306
7307     // The other three cases all fold into an unsigned comparison.
7308     return new ICmpInst(ICI.getUnsignedPredicate(), LHSCIOp, RHSCIOp);
7309   }
7310
7311   // If we aren't dealing with a constant on the RHS, exit early
7312   ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(ICI.getOperand(1));
7313   if (!CI)
7314     return 0;
7315
7316   // Compute the constant that would happen if we truncated to SrcTy then
7317   // reextended to DestTy.
7318   Constant *Res1 = ConstantExpr::getTrunc(CI, SrcTy);
7319   Constant *Res2 = ConstantExpr::getCast(LHSCI->getOpcode(),
7320                                                 Res1, DestTy);
7321
7322   // If the re-extended constant didn't change...
7323   if (Res2 == CI) {
7324     // Make sure that sign of the Cmp and the sign of the Cast are the same.
7325     // For example, we might have:
7326     //    %A = sext i16 %X to i32
7327     //    %B = icmp ugt i32 %A, 1330
7328     // It is incorrect to transform this into 
7329     //    %B = icmp ugt i16 %X, 1330
7330     // because %A may have negative value. 
7331     //
7332     // However, we allow this when the compare is EQ/NE, because they are
7333     // signless.
7334     if (isSignedExt == isSignedCmp || ICI.isEquality())
7335       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, Res1);
7336     return 0;
7337   }
7338
7339   // The re-extended constant changed so the constant cannot be represented 
7340   // in the shorter type. Consequently, we cannot emit a simple comparison.
7341
7342   // First, handle some easy cases. We know the result cannot be equal at this
7343   // point so handle the ICI.isEquality() cases
7344   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
7345     return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse(*Context));
7346   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
7347     return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue(*Context));
7348
7349   // Evaluate the comparison for LT (we invert for GT below). LE and GE cases
7350   // should have been folded away previously and not enter in here.
7351   Value *Result;
7352   if (isSignedCmp) {
7353     // We're performing a signed comparison.
7354     if (cast<ConstantInt>(CI)->getValue().isNegative())
7355       Result = ConstantInt::getFalse(*Context);          // X < (small) --> false
7356     else
7357       Result = ConstantInt::getTrue(*Context);           // X < (large) --> true
7358   } else {
7359     // We're performing an unsigned comparison.
7360     if (isSignedExt) {
7361       // We're performing an unsigned comp with a sign extended value.
7362       // This is true if the input is >= 0. [aka >s -1]
7363       Constant *NegOne = Constant::getAllOnesValue(SrcTy);
7364       Result = Builder->CreateICmpSGT(LHSCIOp, NegOne, ICI.getName());
7365     } else {
7366       // Unsigned extend & unsigned compare -> always true.
7367       Result = ConstantInt::getTrue(*Context);
7368     }
7369   }
7370
7371   // Finally, return the value computed.
7372   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_ULT ||
7373       ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT)
7374     return ReplaceInstUsesWith(ICI, Result);
7375
7376   assert((ICI.getPredicate()==ICmpInst::ICMP_UGT || 
7377           ICI.getPredicate()==ICmpInst::ICMP_SGT) &&
7378          "ICmp should be folded!");
7379   if (Constant *CI = dyn_cast<Constant>(Result))
7380     return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantExpr::getNot(CI));
7381   return BinaryOperator::CreateNot(Result);
7382 }
7383
7384 Instruction *InstCombiner::visitShl(BinaryOperator &I) {
7385   return commonShiftTransforms(I);
7386 }
7387
7388 Instruction *InstCombiner::visitLShr(BinaryOperator &I) {
7389   return commonShiftTransforms(I);
7390 }
7391
7392 Instruction *InstCombiner::visitAShr(BinaryOperator &I) {
7393   if (Instruction *R = commonShiftTransforms(I))
7394     return R;
7395   
7396   Value *Op0 = I.getOperand(0);
7397   
7398   // ashr int -1, X = -1   (for any arithmetic shift rights of ~0)
7399   if (ConstantInt *CSI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
7400     if (CSI->isAllOnesValue())
7401       return ReplaceInstUsesWith(I, CSI);
7402
7403   // See if we can turn a signed shr into an unsigned shr.
7404   if (MaskedValueIsZero(Op0,
7405                         APInt::getSignBit(I.getType()->getScalarSizeInBits())))
7406     return BinaryOperator::CreateLShr(Op0, I.getOperand(1));
7407
7408   // Arithmetic shifting an all-sign-bit value is a no-op.
7409   unsigned NumSignBits = ComputeNumSignBits(Op0);
7410   if (NumSignBits == Op0->getType()->getScalarSizeInBits())
7411     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
7412
7413   return 0;
7414 }
7415
7416 Instruction *InstCombiner::commonShiftTransforms(BinaryOperator &I) {
7417   assert(I.getOperand(1)->getType() == I.getOperand(0)->getType());
7418   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
7419
7420   // shl X, 0 == X and shr X, 0 == X
7421   // shl 0, X == 0 and shr 0, X == 0
7422   if (Op1 == Constant::getNullValue(Op1->getType()) ||
7423       Op0 == Constant::getNullValue(Op0->getType()))
7424     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
7425   
7426   if (isa<UndefValue>(Op0)) {            
7427     if (I.getOpcode() == Instruction::AShr) // undef >>s X -> undef
7428       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
7429     else                                    // undef << X -> 0, undef >>u X -> 0
7430       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
7431   }
7432   if (isa<UndefValue>(Op1)) {
7433     if (I.getOpcode() == Instruction::AShr)  // X >>s undef -> X
7434       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);          
7435     else                                     // X << undef, X >>u undef -> 0
7436       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
7437   }
7438
7439   // See if we can fold away this shift.
7440   if (SimplifyDemandedInstructionBits(I))
7441     return &I;
7442
7443   // Try to fold constant and into select arguments.
7444   if (isa<Constant>(Op0))
7445     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
7446       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
7447         return R;
7448
7449   if (ConstantInt *CUI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1))
7450     if (Instruction *Res = FoldShiftByConstant(Op0, CUI, I))
7451       return Res;
7452   return 0;
7453 }
7454
7455 Instruction *InstCombiner::FoldShiftByConstant(Value *Op0, ConstantInt *Op1,
7456                                                BinaryOperator &I) {
7457   bool isLeftShift = I.getOpcode() == Instruction::Shl;
7458
7459   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
7460   // purpose is to compute bits we don't care about.
7461   uint32_t TypeBits = Op0->getType()->getScalarSizeInBits();
7462   
7463   // shl i32 X, 32 = 0 and srl i8 Y, 9 = 0, ... just don't eliminate
7464   // a signed shift.
7465   //
7466   if (Op1->uge(TypeBits)) {
7467     if (I.getOpcode() != Instruction::AShr)
7468       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
7469     else {
7470       I.setOperand(1, ConstantInt::get(I.getType(), TypeBits-1));
7471       return &I;
7472     }
7473   }
7474   
7475   // ((X*C1) << C2) == (X * (C1 << C2))
7476   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
7477     if (BO->getOpcode() == Instruction::Mul && isLeftShift)
7478       if (Constant *BOOp = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1)))
7479         return BinaryOperator::CreateMul(BO->getOperand(0),
7480                                         ConstantExpr::getShl(BOOp, Op1));
7481   
7482   // Try to fold constant and into select arguments.
7483   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
7484     if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
7485       return R;
7486   if (isa<PHINode>(Op0))
7487     if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
7488       return NV;
7489   
7490   // Fold shift2(trunc(shift1(x,c1)), c2) -> trunc(shift2(shift1(x,c1),c2))
7491   if (TruncInst *TI = dyn_cast<TruncInst>(Op0)) {
7492     Instruction *TrOp = dyn_cast<Instruction>(TI->getOperand(0));
7493     // If 'shift2' is an ashr, we would have to get the sign bit into a funny
7494     // place.  Don't try to do this transformation in this case.  Also, we
7495     // require that the input operand is a shift-by-constant so that we have
7496     // confidence that the shifts will get folded together.  We could do this
7497     // xform in more cases, but it is unlikely to be profitable.
7498     if (TrOp && I.isLogicalShift() && TrOp->isShift() && 
7499         isa<ConstantInt>(TrOp->getOperand(1))) {
7500       // Okay, we'll do this xform.  Make the shift of shift.
7501       Constant *ShAmt = ConstantExpr::getZExt(Op1, TrOp->getType());
7502       // (shift2 (shift1 & 0x00FF), c2)
7503       Value *NSh = Builder->CreateBinOp(I.getOpcode(), TrOp, ShAmt,I.getName());
7504
7505       // For logical shifts, the truncation has the effect of making the high
7506       // part of the register be zeros.  Emulate this by inserting an AND to
7507       // clear the top bits as needed.  This 'and' will usually be zapped by
7508       // other xforms later if dead.
7509       unsigned SrcSize = TrOp->getType()->getScalarSizeInBits();
7510       unsigned DstSize = TI->getType()->getScalarSizeInBits();
7511       APInt MaskV(APInt::getLowBitsSet(SrcSize, DstSize));
7512       
7513       // The mask we constructed says what the trunc would do if occurring
7514       // between the shifts.  We want to know the effect *after* the second
7515       // shift.  We know that it is a logical shift by a constant, so adjust the
7516       // mask as appropriate.
7517       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl)
7518         MaskV <<= Op1->getZExtValue();
7519       else {
7520         assert(I.getOpcode() == Instruction::LShr && "Unknown logical shift");
7521         MaskV = MaskV.lshr(Op1->getZExtValue());
7522       }
7523
7524       // shift1 & 0x00FF
7525       Value *And = Builder->CreateAnd(NSh, ConstantInt::get(*Context, MaskV),
7526                                       TI->getName());
7527
7528       // Return the value truncated to the interesting size.
7529       return new TruncInst(And, I.getType());
7530     }
7531   }
7532   
7533   if (Op0->hasOneUse()) {
7534     if (BinaryOperator *Op0BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
7535       // Turn ((X >> C) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
7536       Value *V1, *V2;
7537       ConstantInt *CC;
7538       switch (Op0BO->getOpcode()) {
7539         default: break;
7540         case Instruction::Add:
7541         case Instruction::And:
7542         case Instruction::Or:
7543         case Instruction::Xor: {
7544           // These operators commute.
7545           // Turn (Y + (X >> C)) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
7546           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(1)->hasOneUse() &&
7547               match(Op0BO->getOperand(1), m_Shr(m_Value(V1),
7548                     m_Specific(Op1)))) {
7549             Value *YS =         // (Y << C)
7550               Builder->CreateShl(Op0BO->getOperand(0), Op1, Op0BO->getName());
7551             // (X + (Y << C))
7552             Value *X = Builder->CreateBinOp(Op0BO->getOpcode(), YS, V1,
7553                                             Op0BO->getOperand(1)->getName());
7554             uint32_t Op1Val = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
7555             return BinaryOperator::CreateAnd(X, ConstantInt::get(*Context,
7556                        APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits-Op1Val)));
7557           }
7558           
7559           // Turn (Y + ((X >> C) & CC)) << C  ->  ((X & (CC << C)) + (Y << C))
7560           Value *Op0BOOp1 = Op0BO->getOperand(1);
7561           if (isLeftShift && Op0BOOp1->hasOneUse() &&
7562               match(Op0BOOp1, 
7563                     m_And(m_Shr(m_Value(V1), m_Specific(Op1)),
7564                           m_ConstantInt(CC))) &&
7565               cast<BinaryOperator>(Op0BOOp1)->getOperand(0)->hasOneUse()) {
7566             Value *YS =   // (Y << C)
7567               Builder->CreateShl(Op0BO->getOperand(0), Op1,
7568                                            Op0BO->getName());
7569             // X & (CC << C)
7570             Value *XM = Builder->CreateAnd(V1, ConstantExpr::getShl(CC, Op1),
7571                                            V1->getName()+".mask");
7572             return BinaryOperator::Create(Op0BO->getOpcode(), YS, XM);
7573           }
7574         }
7575           
7576         // FALL THROUGH.
7577         case Instruction::Sub: {
7578           // Turn ((X >> C) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
7579           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(0)->hasOneUse() &&
7580               match(Op0BO->getOperand(0), m_Shr(m_Value(V1),
7581                     m_Specific(Op1)))) {
7582             Value *YS =  // (Y << C)
7583               Builder->CreateShl(Op0BO->getOperand(1), Op1, Op0BO->getName());
7584             // (X + (Y << C))
7585             Value *X = Builder->CreateBinOp(Op0BO->getOpcode(), V1, YS,
7586                                             Op0BO->getOperand(0)->getName());
7587             uint32_t Op1Val = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
7588             return BinaryOperator::CreateAnd(X, ConstantInt::get(*Context,
7589                        APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits-Op1Val)));
7590           }
7591           
7592           // Turn (((X >> C)&CC) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (CC << C)
7593           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(0)->hasOneUse() &&
7594               match(Op0BO->getOperand(0),
7595                     m_And(m_Shr(m_Value(V1), m_Value(V2)),
7596                           m_ConstantInt(CC))) && V2 == Op1 &&
7597               cast<BinaryOperator>(Op0BO->getOperand(0))
7598                   ->getOperand(0)->hasOneUse()) {
7599             Value *YS = // (Y << C)
7600               Builder->CreateShl(Op0BO->getOperand(1), Op1, Op0BO->getName());
7601             // X & (CC << C)
7602             Value *XM = Builder->CreateAnd(V1, ConstantExpr::getShl(CC, Op1),
7603                                            V1->getName()+".mask");
7604             
7605             return BinaryOperator::Create(Op0BO->getOpcode(), XM, YS);
7606           }
7607           
7608           break;
7609         }
7610       }
7611       
7612       
7613       // If the operand is an bitwise operator with a constant RHS, and the
7614       // shift is the only use, we can pull it out of the shift.
7615       if (ConstantInt *Op0C = dyn_cast<ConstantInt>(Op0BO->getOperand(1))) {
7616         bool isValid = true;     // Valid only for And, Or, Xor
7617         bool highBitSet = false; // Transform if high bit of constant set?
7618         
7619         switch (Op0BO->getOpcode()) {
7620           default: isValid = false; break;   // Do not perform transform!
7621           case Instruction::Add:
7622             isValid = isLeftShift;
7623             break;
7624           case Instruction::Or:
7625           case Instruction::Xor:
7626             highBitSet = false;
7627             break;
7628           case Instruction::And:
7629             highBitSet = true;
7630             break;
7631         }
7632         
7633         // If this is a signed shift right, and the high bit is modified
7634         // by the logical operation, do not perform the transformation.
7635         // The highBitSet boolean indicates the value of the high bit of
7636         // the constant which would cause it to be modified for this
7637         // operation.
7638         //
7639         if (isValid && I.getOpcode() == Instruction::AShr)
7640           isValid = Op0C->getValue()[TypeBits-1] == highBitSet;
7641         
7642         if (isValid) {
7643           Constant *NewRHS = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), Op0C, Op1);
7644           
7645           Value *NewShift =
7646             Builder->CreateBinOp(I.getOpcode(), Op0BO->getOperand(0), Op1);
7647           NewShift->takeName(Op0BO);
7648           
7649           return BinaryOperator::Create(Op0BO->getOpcode(), NewShift,
7650                                         NewRHS);
7651         }
7652       }
7653     }
7654   }
7655   
7656   // Find out if this is a shift of a shift by a constant.
7657   BinaryOperator *ShiftOp = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0);
7658   if (ShiftOp && !ShiftOp->isShift())
7659     ShiftOp = 0;
7660   
7661   if (ShiftOp && isa<ConstantInt>(ShiftOp->getOperand(1))) {
7662     ConstantInt *ShiftAmt1C = cast<ConstantInt>(ShiftOp->getOperand(1));
7663     uint32_t ShiftAmt1 = ShiftAmt1C->getLimitedValue(TypeBits);
7664     uint32_t ShiftAmt2 = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
7665     assert(ShiftAmt2 != 0 && "Should have been simplified earlier");
7666     if (ShiftAmt1 == 0) return 0;  // Will be simplified in the future.
7667     Value *X = ShiftOp->getOperand(0);
7668     
7669     uint32_t AmtSum = ShiftAmt1+ShiftAmt2;   // Fold into one big shift.
7670     
7671     const IntegerType *Ty = cast<IntegerType>(I.getType());
7672     
7673     // Check for (X << c1) << c2  and  (X >> c1) >> c2
7674     if (I.getOpcode() == ShiftOp->getOpcode()) {
7675       // If this is oversized composite shift, then unsigned shifts get 0, ashr
7676       // saturates.
7677       if (AmtSum >= TypeBits) {
7678         if (I.getOpcode() != Instruction::AShr)
7679           return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
7680         AmtSum = TypeBits-1;  // Saturate to 31 for i32 ashr.
7681       }
7682       
7683       return BinaryOperator::Create(I.getOpcode(), X,
7684                                     ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
7685     }
7686     
7687     if (ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr &&
7688         I.getOpcode() == Instruction::AShr) {
7689       if (AmtSum >= TypeBits)
7690         return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
7691       
7692       // ((X >>u C1) >>s C2) -> (X >>u (C1+C2))  since C1 != 0.
7693       return BinaryOperator::CreateLShr(X, ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
7694     }
7695     
7696     if (ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr &&
7697         I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
7698       // ((X >>s C1) >>u C2) -> ((X >>s (C1+C2)) & mask) since C1 != 0.
7699       if (AmtSum >= TypeBits)
7700         AmtSum = TypeBits-1;
7701       
7702       Value *Shift = Builder->CreateAShr(X, ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
7703
7704       APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
7705       return BinaryOperator::CreateAnd(Shift, ConstantInt::get(*Context, Mask));
7706     }
7707     
7708     // Okay, if we get here, one shift must be left, and the other shift must be
7709     // right.  See if the amounts are equal.
7710     if (ShiftAmt1 == ShiftAmt2) {
7711       // If we have ((X >>? C) << C), turn this into X & (-1 << C).
7712       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
7713         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt1));
7714         return BinaryOperator::CreateAnd(X, ConstantInt::get(*Context, Mask));
7715       }
7716       // If we have ((X << C) >>u C), turn this into X & (-1 >>u C).
7717       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
7718         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt1));
7719         return BinaryOperator::CreateAnd(X, ConstantInt::get(*Context, Mask));
7720       }
7721       // We can simplify ((X << C) >>s C) into a trunc + sext.
7722       // NOTE: we could do this for any C, but that would make 'unusual' integer
7723       // types.  For now, just stick to ones well-supported by the code
7724       // generators.
7725       const Type *SExtType = 0;
7726       switch (Ty->getBitWidth() - ShiftAmt1) {
7727       case 1  :
7728       case 8  :
7729       case 16 :
7730       case 32 :
7731       case 64 :
7732       case 128:
7733         SExtType = IntegerType::get(*Context, Ty->getBitWidth() - ShiftAmt1);
7734         break;
7735       default: break;
7736       }
7737       if (SExtType)
7738         return new SExtInst(Builder->CreateTrunc(X, SExtType, "sext"), Ty);
7739       // Otherwise, we can't handle it yet.
7740     } else if (ShiftAmt1 < ShiftAmt2) {
7741       uint32_t ShiftDiff = ShiftAmt2-ShiftAmt1;
7742       
7743       // (X >>? C1) << C2 --> X << (C2-C1) & (-1 << C2)
7744       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
7745         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr ||
7746                ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr);
7747         Value *Shift = Builder->CreateShl(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
7748         
7749         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
7750         return BinaryOperator::CreateAnd(Shift,
7751                                          ConstantInt::get(*Context, Mask));
7752       }
7753       
7754       // (X << C1) >>u C2  --> X >>u (C2-C1) & (-1 >> C2)
7755       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
7756         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::Shl);
7757         Value *Shift = Builder->CreateLShr(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
7758         
7759         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
7760         return BinaryOperator::CreateAnd(Shift,
7761                                          ConstantInt::get(*Context, Mask));
7762       }
7763       
7764       // We can't handle (X << C1) >>s C2, it shifts arbitrary bits in.
7765     } else {
7766       assert(ShiftAmt2 < ShiftAmt1);
7767       uint32_t ShiftDiff = ShiftAmt1-ShiftAmt2;
7768
7769       // (X >>? C1) << C2 --> X >>? (C1-C2) & (-1 << C2)
7770       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
7771         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr ||
7772                ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr);
7773         Value *Shift = Builder->CreateBinOp(ShiftOp->getOpcode(), X,
7774                                             ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
7775         
7776         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
7777         return BinaryOperator::CreateAnd(Shift,
7778                                          ConstantInt::get(*Context, Mask));
7779       }
7780       
7781       // (X << C1) >>u C2  --> X << (C1-C2) & (-1 >> C2)
7782       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
7783         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::Shl);
7784         Value *Shift = Builder->CreateShl(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
7785         
7786         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
7787         return BinaryOperator::CreateAnd(Shift,
7788                                          ConstantInt::get(*Context, Mask));
7789       }
7790       
7791       // We can't handle (X << C1) >>a C2, it shifts arbitrary bits in.
7792     }
7793   }
7794   return 0;
7795 }
7796
7797
7798 /// DecomposeSimpleLinearExpr - Analyze 'Val', seeing if it is a simple linear
7799 /// expression.  If so, decompose it, returning some value X, such that Val is
7800 /// X*Scale+Offset.
7801 ///
7802 static Value *DecomposeSimpleLinearExpr(Value *Val, unsigned &Scale,
7803                                         int &Offset, LLVMContext *Context) {
7804   assert(Val->getType() == Type::getInt32Ty(*Context) && 
7805          "Unexpected allocation size type!");
7806   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Val)) {
7807     Offset = CI->getZExtValue();
7808     Scale  = 0;
7809     return ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(*Context), 0);
7810   } else if (BinaryOperator *I = dyn_cast<BinaryOperator>(Val)) {
7811     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
7812       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
7813         // This is a value scaled by '1 << the shift amt'.
7814         Scale = 1U << RHS->getZExtValue();
7815         Offset = 0;
7816         return I->getOperand(0);
7817       } else if (I->getOpcode() == Instruction::Mul) {
7818         // This value is scaled by 'RHS'.
7819         Scale = RHS->getZExtValue();
7820         Offset = 0;
7821         return I->getOperand(0);
7822       } else if (I->getOpcode() == Instruction::Add) {
7823         // We have X+C.  Check to see if we really have (X*C2)+C1, 
7824         // where C1 is divisible by C2.
7825         unsigned SubScale;
7826         Value *SubVal = 
7827           DecomposeSimpleLinearExpr(I->getOperand(0), SubScale,
7828                                     Offset, Context);
7829         Offset += RHS->getZExtValue();
7830         Scale = SubScale;
7831         return SubVal;
7832       }
7833     }
7834   }
7835
7836   // Otherwise, we can't look past this.
7837   Scale = 1;
7838   Offset = 0;
7839   return Val;
7840 }
7841
7842
7843 /// PromoteCastOfAllocation - If we find a cast of an allocation instruction,
7844 /// try to eliminate the cast by moving the type information into the alloc.
7845 Instruction *InstCombiner::PromoteCastOfAllocation(BitCastInst &CI,
7846                                                    AllocaInst &AI) {
7847   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(CI.getType());
7848   
7849   BuilderTy AllocaBuilder(*Builder);
7850   AllocaBuilder.SetInsertPoint(AI.getParent(), &AI);
7851   
7852   // Remove any uses of AI that are dead.
7853   assert(!CI.use_empty() && "Dead instructions should be removed earlier!");
7854   
7855   for (Value::use_iterator UI = AI.use_begin(), E = AI.use_end(); UI != E; ) {
7856     Instruction *User = cast<Instruction>(*UI++);
7857     if (isInstructionTriviallyDead(User)) {
7858       while (UI != E && *UI == User)
7859         ++UI; // If this instruction uses AI more than once, don't break UI.
7860       
7861       ++NumDeadInst;
7862       DEBUG(errs() << "IC: DCE: " << *User << '\n');
7863       EraseInstFromFunction(*User);
7864     }
7865   }
7866
7867   // This requires TargetData to get the alloca alignment and size information.
7868   if (!TD) return 0;
7869
7870   // Get the type really allocated and the type casted to.
7871   const Type *AllocElTy = AI.getAllocatedType();
7872   const Type *CastElTy = PTy->getElementType();
7873   if (!AllocElTy->isSized() || !CastElTy->isSized()) return 0;
7874
7875   unsigned AllocElTyAlign = TD->getABITypeAlignment(AllocElTy);
7876   unsigned CastElTyAlign = TD->getABITypeAlignment(CastElTy);
7877   if (CastElTyAlign < AllocElTyAlign) return 0;
7878
7879   // If the allocation has multiple uses, only promote it if we are strictly
7880   // increasing the alignment of the resultant allocation.  If we keep it the
7881   // same, we open the door to infinite loops of various kinds.  (A reference
7882   // from a dbg.declare doesn't count as a use for this purpose.)
7883   if (!AI.hasOneUse() && !hasOneUsePlusDeclare(&AI) &&
7884       CastElTyAlign == AllocElTyAlign) return 0;
7885
7886   uint64_t AllocElTySize = TD->getTypeAllocSize(AllocElTy);
7887   uint64_t CastElTySize = TD->getTypeAllocSize(CastElTy);
7888   if (CastElTySize == 0 || AllocElTySize == 0) return 0;
7889
7890   // See if we can satisfy the modulus by pulling a scale out of the array
7891   // size argument.
7892   unsigned ArraySizeScale;
7893   int ArrayOffset;
7894   Value *NumElements = // See if the array size is a decomposable linear expr.
7895     DecomposeSimpleLinearExpr(AI.getOperand(0), ArraySizeScale,
7896                               ArrayOffset, Context);
7897  
7898   // If we can now satisfy the modulus, by using a non-1 scale, we really can
7899   // do the xform.
7900   if ((AllocElTySize*ArraySizeScale) % CastElTySize != 0 ||
7901       (AllocElTySize*ArrayOffset   ) % CastElTySize != 0) return 0;
7902
7903   unsigned Scale = (AllocElTySize*ArraySizeScale)/CastElTySize;
7904   Value *Amt = 0;
7905   if (Scale == 1) {
7906     Amt = NumElements;
7907   } else {
7908     Amt = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(*Context), Scale);
7909     // Insert before the alloca, not before the cast.
7910     Amt = AllocaBuilder.CreateMul(Amt, NumElements, "tmp");
7911   }
7912   
7913   if (int Offset = (AllocElTySize*ArrayOffset)/CastElTySize) {
7914     Value *Off = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(*Context), Offset, true);
7915     Amt = AllocaBuilder.CreateAdd(Amt, Off, "tmp");
7916   }
7917   
7918   AllocaInst *New = AllocaBuilder.CreateAlloca(CastElTy, Amt);
7919   New->setAlignment(AI.getAlignment());
7920   New->takeName(&AI);
7921   
7922   // If the allocation has one real use plus a dbg.declare, just remove the
7923   // declare.
7924   if (DbgDeclareInst *DI = hasOneUsePlusDeclare(&AI)) {
7925     EraseInstFromFunction(*DI);
7926   }
7927   // If the allocation has multiple real uses, insert a cast and change all
7928   // things that used it to use the new cast.  This will also hack on CI, but it
7929   // will die soon.
7930   else if (!AI.hasOneUse()) {
7931     // New is the allocation instruction, pointer typed. AI is the original
7932     // allocation instruction, also pointer typed. Thus, cast to use is BitCast.
7933     Value *NewCast = AllocaBuilder.CreateBitCast(New, AI.getType(), "tmpcast");
7934     AI.replaceAllUsesWith(NewCast);
7935   }
7936   return ReplaceInstUsesWith(CI, New);
7937 }
7938
7939 /// CanEvaluateInDifferentType - Return true if we can take the specified value
7940 /// and return it as type Ty without inserting any new casts and without
7941 /// changing the computed value.  This is used by code that tries to decide
7942 /// whether promoting or shrinking integer operations to wider or smaller types
7943 /// will allow us to eliminate a truncate or extend.
7944 ///
7945 /// This is a truncation operation if Ty is smaller than V->getType(), or an
7946 /// extension operation if Ty is larger.
7947 ///
7948 /// If CastOpc is a truncation, then Ty will be a type smaller than V.  We
7949 /// should return true if trunc(V) can be computed by computing V in the smaller
7950 /// type.  If V is an instruction, then trunc(inst(x,y)) can be computed as
7951 /// inst(trunc(x),trunc(y)), which only makes sense if x and y can be
7952 /// efficiently truncated.
7953 ///
7954 /// If CastOpc is a sext or zext, we are asking if the low bits of the value can
7955 /// bit computed in a larger type, which is then and'd or sext_in_reg'd to get
7956 /// the final result.
7957 bool InstCombiner::CanEvaluateInDifferentType(Value *V, const Type *Ty,
7958                                               unsigned CastOpc,
7959                                               int &NumCastsRemoved){
7960   // We can always evaluate constants in another type.
7961   if (isa<Constant>(V))
7962     return true;
7963   
7964   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
7965   if (!I) return false;
7966   
7967   const Type *OrigTy = V->getType();
7968   
7969   // If this is an extension or truncate, we can often eliminate it.
7970   if (isa<TruncInst>(I) || isa<ZExtInst>(I) || isa<SExtInst>(I)) {
7971     // If this is a cast from the destination type, we can trivially eliminate
7972     // it, and this will remove a cast overall.
7973     if (I->getOperand(0)->getType() == Ty) {
7974       // If the first operand is itself a cast, and is eliminable, do not count
7975       // this as an eliminable cast.  We would prefer to eliminate those two
7976       // casts first.
7977       if (!isa<CastInst>(I->getOperand(0)) && I->hasOneUse())
7978         ++NumCastsRemoved;
7979       return true;
7980     }
7981   }
7982
7983   // We can't extend or shrink something that has multiple uses: doing so would
7984   // require duplicating the instruction in general, which isn't profitable.
7985   if (!I->hasOneUse()) return false;
7986
7987   unsigned Opc = I->getOpcode();
7988   switch (Opc) {
7989   case Instruction::Add:
7990   case Instruction::Sub:
7991   case Instruction::Mul:
7992   case Instruction::And:
7993   case Instruction::Or:
7994   case Instruction::Xor:
7995     // These operators can all arbitrarily be extended or truncated.
7996     return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
7997                                       NumCastsRemoved) &&
7998            CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, CastOpc,
7999                                       NumCastsRemoved);
8000
8001   case Instruction::UDiv:
8002   case Instruction::URem: {
8003     // UDiv and URem can be truncated if all the truncated bits are zero.
8004     uint32_t OrigBitWidth = OrigTy->getScalarSizeInBits();
8005     uint32_t BitWidth = Ty->getScalarSizeInBits();
8006     if (BitWidth < OrigBitWidth) {
8007       APInt Mask = APInt::getHighBitsSet(OrigBitWidth, OrigBitWidth-BitWidth);
8008       if (MaskedValueIsZero(I->getOperand(0), Mask) &&
8009           MaskedValueIsZero(I->getOperand(1), Mask)) {
8010         return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
8011                                           NumCastsRemoved) &&
8012                CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, CastOpc,
8013                                           NumCastsRemoved);
8014       }
8015     }
8016     break;
8017   }
8018   case Instruction::Shl:
8019     // If we are truncating the result of this SHL, and if it's a shift of a
8020     // constant amount, we can always perform a SHL in a smaller type.
8021     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
8022       uint32_t BitWidth = Ty->getScalarSizeInBits();
8023       if (BitWidth < OrigTy->getScalarSizeInBits() &&
8024           CI->getLimitedValue(BitWidth) < BitWidth)
8025         return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
8026                                           NumCastsRemoved);
8027     }
8028     break;
8029   case Instruction::LShr:
8030     // If this is a truncate of a logical shr, we can truncate it to a smaller
8031     // lshr iff we know that the bits we would otherwise be shifting in are
8032     // already zeros.
8033     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
8034       uint32_t OrigBitWidth = OrigTy->getScalarSizeInBits();
8035       uint32_t BitWidth = Ty->getScalarSizeInBits();
8036       if (BitWidth < OrigBitWidth &&
8037           MaskedValueIsZero(I->getOperand(0),
8038             APInt::getHighBitsSet(OrigBitWidth, OrigBitWidth-BitWidth)) &&
8039           CI->getLimitedValue(BitWidth) < BitWidth) {
8040         return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
8041                                           NumCastsRemoved);
8042       }
8043     }
8044     break;
8045   case Instruction::ZExt:
8046   case Instruction::SExt:
8047   case Instruction::Trunc:
8048     // If this is the same kind of case as our original (e.g. zext+zext), we
8049     // can safely replace it.  Note that replacing it does not reduce the number
8050     // of casts in the input.
8051     if (Opc == CastOpc)
8052       return true;
8053
8054     // sext (zext ty1), ty2 -> zext ty2
8055     if (CastOpc == Instruction::SExt && Opc == Instruction::ZExt)
8056       return true;
8057     break;
8058   case Instruction::Select: {
8059     SelectInst *SI = cast<SelectInst>(I);
8060     return CanEvaluateInDifferentType(SI->getTrueValue(), Ty, CastOpc,
8061                                       NumCastsRemoved) &&
8062            CanEvaluateInDifferentType(SI->getFalseValue(), Ty, CastOpc,
8063                                       NumCastsRemoved);
8064   }
8065   case Instruction::PHI: {
8066     // We can change a phi if we can change all operands.
8067     PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
8068     for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
8069       if (!CanEvaluateInDifferentType(PN->getIncomingValue(i), Ty, CastOpc,
8070                                       NumCastsRemoved))
8071         return false;
8072     return true;
8073   }
8074   default:
8075     // TODO: Can handle more cases here.
8076     break;
8077   }
8078   
8079   return false;
8080 }
8081
8082 /// EvaluateInDifferentType - Given an expression that 
8083 /// CanEvaluateInDifferentType returns true for, actually insert the code to
8084 /// evaluate the expression.
8085 Value *InstCombiner::EvaluateInDifferentType(Value *V, const Type *Ty, 
8086                                              bool isSigned) {
8087   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
8088     return ConstantExpr::getIntegerCast(C, Ty, isSigned /*Sext or ZExt*/);
8089
8090   // Otherwise, it must be an instruction.
8091   Instruction *I = cast<Instruction>(V);
8092   Instruction *Res = 0;
8093   unsigned Opc = I->getOpcode();
8094   switch (Opc) {
8095   case Instruction::Add:
8096   case Instruction::Sub:
8097   case Instruction::Mul:
8098   case Instruction::And:
8099   case Instruction::Or:
8100   case Instruction::Xor:
8101   case Instruction::AShr:
8102   case Instruction::LShr:
8103   case Instruction::Shl:
8104   case Instruction::UDiv:
8105   case Instruction::URem: {
8106     Value *LHS = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, isSigned);
8107     Value *RHS = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, isSigned);
8108     Res = BinaryOperator::Create((Instruction::BinaryOps)Opc, LHS, RHS);
8109     break;
8110   }    
8111   case Instruction::Trunc:
8112   case Instruction::ZExt:
8113   case Instruction::SExt:
8114     // If the source type of the cast is the type we're trying for then we can
8115     // just return the source.  There's no need to insert it because it is not
8116     // new.
8117     if (I->getOperand(0)->getType() == Ty)
8118       return I->getOperand(0);
8119     
8120     // Otherwise, must be the same type of cast, so just reinsert a new one.
8121     Res = CastInst::Create(cast<CastInst>(I)->getOpcode(), I->getOperand(0),Ty);
8122     break;
8123   case Instruction::Select: {
8124     Value *True = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, isSigned);
8125     Value *False = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(2), Ty, isSigned);
8126     Res = SelectInst::Create(I->getOperand(0), True, False);
8127     break;
8128   }
8129   case Instruction::PHI: {
8130     PHINode *OPN = cast<PHINode>(I);
8131     PHINode *NPN = PHINode::Create(Ty);
8132     for (unsigned i = 0, e = OPN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
8133       Value *V =EvaluateInDifferentType(OPN->getIncomingValue(i), Ty, isSigned);
8134       NPN->addIncoming(V, OPN->getIncomingBlock(i));
8135     }
8136     Res = NPN;
8137     break;
8138   }
8139   default: 
8140     // TODO: Can handle more cases here.
8141     llvm_unreachable("Unreachable!");
8142     break;
8143   }
8144   
8145   Res->takeName(I);
8146   return InsertNewInstBefore(Res, *I);
8147 }
8148
8149 /// @brief Implement the transforms common to all CastInst visitors.
8150 Instruction *InstCombiner::commonCastTransforms(CastInst &CI) {
8151   Value *Src = CI.getOperand(0);
8152
8153   // Many cases of "cast of a cast" are eliminable. If it's eliminable we just
8154   // eliminate it now.
8155   if (CastInst *CSrc = dyn_cast<CastInst>(Src)) {   // A->B->C cast
8156     if (Instruction::CastOps opc = 
8157         isEliminableCastPair(CSrc, CI.getOpcode(), CI.getType(), TD)) {
8158       // The first cast (CSrc) is eliminable so we need to fix up or replace
8159       // the second cast (CI). CSrc will then have a good chance of being dead.
8160       return CastInst::Create(opc, CSrc->getOperand(0), CI.getType());
8161     }
8162   }
8163
8164   // If we are casting a select then fold the cast into the select
8165   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Src))
8166     if (Instruction *NV = FoldOpIntoSelect(CI, SI, this))
8167       return NV;
8168
8169   // If we are casting a PHI then fold the cast into the PHI
8170   if (isa<PHINode>(Src)) {
8171     // We don't do this if this would create a PHI node with an illegal type if
8172     // it is currently legal.
8173     if (!isa<IntegerType>(Src->getType()) ||
8174         !isa<IntegerType>(CI.getType()) ||
8175         (TD && TD->isLegalInteger(CI.getType()->getPrimitiveSizeInBits())) ||
8176         (TD && !TD->isLegalInteger(Src->getType()->getPrimitiveSizeInBits())))
8177       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(CI))
8178         return NV;
8179     
8180   }
8181   
8182   return 0;
8183 }
8184
8185 /// FindElementAtOffset - Given a type and a constant offset, determine whether
8186 /// or not there is a sequence of GEP indices into the type that will land us at
8187 /// the specified offset.  If so, fill them into NewIndices and return the
8188 /// resultant element type, otherwise return null.
8189 static const Type *FindElementAtOffset(const Type *Ty, int64_t Offset, 
8190                                        SmallVectorImpl<Value*> &NewIndices,
8191                                        const TargetData *TD,
8192                                        LLVMContext *Context) {
8193   if (!TD) return 0;
8194   if (!Ty->isSized()) return 0;
8195   
8196   // Start with the index over the outer type.  Note that the type size
8197   // might be zero (even if the offset isn't zero) if the indexed type
8198   // is something like [0 x {int, int}]
8199   const Type *IntPtrTy = TD->getIntPtrType(*Context);
8200   int64_t FirstIdx = 0;
8201   if (int64_t TySize = TD->getTypeAllocSize(Ty)) {
8202     FirstIdx = Offset/TySize;
8203     Offset -= FirstIdx*TySize;
8204     
8205     // Handle hosts where % returns negative instead of values [0..TySize).
8206     if (Offset < 0) {
8207       --FirstIdx;
8208       Offset += TySize;
8209       assert(Offset >= 0);
8210     }
8211     assert((uint64_t)Offset < (uint64_t)TySize && "Out of range offset");
8212   }
8213   
8214   NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy, FirstIdx));
8215     
8216   // Index into the types.  If we fail, set OrigBase to null.
8217   while (Offset) {
8218     // Indexing into tail padding between struct/array elements.
8219     if (uint64_t(Offset*8) >= TD->getTypeSizeInBits(Ty))
8220       return 0;
8221     
8222     if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(Ty)) {
8223       const StructLayout *SL = TD->getStructLayout(STy);
8224       assert(Offset < (int64_t)SL->getSizeInBytes() &&
8225              "Offset must stay within the indexed type");
8226       
8227       unsigned Elt = SL->getElementContainingOffset(Offset);
8228       NewIndices.push_back(ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(*Context), Elt));
8229       
8230       Offset -= SL->getElementOffset(Elt);
8231       Ty = STy->getElementType(Elt);
8232     } else if (const ArrayType *AT = dyn_cast<ArrayType>(Ty)) {
8233       uint64_t EltSize = TD->getTypeAllocSize(AT->getElementType());
8234       assert(EltSize && "Cannot index into a zero-sized array");
8235       NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy,Offset/EltSize));
8236       Offset %= EltSize;
8237       Ty = AT->getElementType();
8238     } else {
8239       // Otherwise, we can't index into the middle of this atomic type, bail.
8240       return 0;
8241     }
8242   }
8243   
8244   return Ty;
8245 }
8246
8247 /// @brief Implement the transforms for cast of pointer (bitcast/ptrtoint)
8248 Instruction *InstCombiner::commonPointerCastTransforms(CastInst &CI) {
8249   Value *Src = CI.getOperand(0);
8250   
8251   if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Src)) {
8252     // If casting the result of a getelementptr instruction with no offset, turn
8253     // this into a cast of the original pointer!
8254     if (GEP->hasAllZeroIndices()) {
8255       // Changing the cast operand is usually not a good idea but it is safe
8256       // here because the pointer operand is being replaced with another 
8257       // pointer operand so the opcode doesn't need to change.
8258       Worklist.Add(GEP);
8259       CI.setOperand(0, GEP->getOperand(0));
8260       return &CI;
8261     }
8262     
8263     // If the GEP has a single use, and the base pointer is a bitcast, and the
8264     // GEP computes a constant offset, see if we can convert these three
8265     // instructions into fewer.  This typically happens with unions and other
8266     // non-type-safe code.
8267     if (TD && GEP->hasOneUse() && isa<BitCastInst>(GEP->getOperand(0))) {
8268       if (GEP->hasAllConstantIndices()) {
8269         // We are guaranteed to get a constant from EmitGEPOffset.
8270         ConstantInt *OffsetV = cast<ConstantInt>(EmitGEPOffset(GEP, *this));
8271         int64_t Offset = OffsetV->getSExtValue();
8272         
8273         // Get the base pointer input of the bitcast, and the type it points to.
8274         Value *OrigBase = cast<BitCastInst>(GEP->getOperand(0))->getOperand(0);
8275         const Type *GEPIdxTy =
8276           cast<PointerType>(OrigBase->getType())->getElementType();
8277         SmallVector<Value*, 8> NewIndices;
8278         if (FindElementAtOffset(GEPIdxTy, Offset, NewIndices, TD, Context)) {
8279           // If we were able to index down into an element, create the GEP
8280           // and bitcast the result.  This eliminates one bitcast, potentially
8281           // two.
8282           Value *NGEP = cast<GEPOperator>(GEP)->isInBounds() ?
8283             Builder->CreateInBoundsGEP(OrigBase,
8284                                        NewIndices.begin(), NewIndices.end()) :
8285             Builder->CreateGEP(OrigBase, NewIndices.begin(), NewIndices.end());
8286           NGEP->takeName(GEP);
8287           
8288           if (isa<BitCastInst>(CI))
8289             return new BitCastInst(NGEP, CI.getType());
8290           assert(isa<PtrToIntInst>(CI));
8291           return new PtrToIntInst(NGEP, CI.getType());
8292         }
8293       }      
8294     }
8295   }
8296     
8297   return commonCastTransforms(CI);
8298 }
8299
8300 /// commonIntCastTransforms - This function implements the common transforms
8301 /// for trunc, zext, and sext.
8302 Instruction *InstCombiner::commonIntCastTransforms(CastInst &CI) {
8303   if (Instruction *Result = commonCastTransforms(CI))
8304     return Result;
8305
8306   Value *Src = CI.getOperand(0);
8307   const Type *SrcTy = Src->getType();
8308   const Type *DestTy = CI.getType();
8309   uint32_t SrcBitSize = SrcTy->getScalarSizeInBits();
8310   uint32_t DestBitSize = DestTy->getScalarSizeInBits();
8311
8312   // See if we can simplify any instructions used by the LHS whose sole 
8313   // purpose is to compute bits we don't care about.
8314   if (SimplifyDemandedInstructionBits(CI))
8315     return &CI;
8316
8317   // If the source isn't an instruction or has more than one use then we
8318   // can't do anything more. 
8319   Instruction *SrcI = dyn_cast<Instruction>(Src);
8320   if (!SrcI || !Src->hasOneUse())
8321     return 0;
8322
8323   // Attempt to propagate the cast into the instruction for int->int casts.
8324   int NumCastsRemoved = 0;
8325   // Only do this if the dest type is a simple type, don't convert the
8326   // expression tree to something weird like i93 unless the source is also
8327   // strange.
8328   if (TD &&
8329       (TD->isLegalInteger(DestTy->getScalarType()->getPrimitiveSizeInBits()) ||
8330        !TD->isLegalInteger((SrcI->getType()->getScalarType()
8331                             ->getPrimitiveSizeInBits()))) &&
8332       CanEvaluateInDifferentType(SrcI, DestTy,
8333                                  CI.getOpcode(), NumCastsRemoved)) {
8334     // If this cast is a truncate, evaluting in a different type always
8335     // eliminates the cast, so it is always a win.  If this is a zero-extension,
8336     // we need to do an AND to maintain the clear top-part of the computation,
8337     // so we require that the input have eliminated at least one cast.  If this
8338     // is a sign extension, we insert two new casts (to do the extension) so we
8339     // require that two casts have been eliminated.
8340     bool DoXForm = false;
8341     bool JustReplace = false;
8342     switch (CI.getOpcode()) {
8343     default:
8344       // All the others use floating point so we shouldn't actually 
8345       // get here because of the check above.
8346       llvm_unreachable("Unknown cast type");
8347     case Instruction::Trunc:
8348       DoXForm = true;
8349       break;
8350     case Instruction::ZExt: {
8351       DoXForm = NumCastsRemoved >= 1;
8352       
8353       if (!DoXForm && 0) {
8354         // If it's unnecessary to issue an AND to clear the high bits, it's
8355         // always profitable to do this xform.
8356         Value *TryRes = EvaluateInDifferentType(SrcI, DestTy, false);
8357         APInt Mask(APInt::getBitsSet(DestBitSize, SrcBitSize, DestBitSize));
8358         if (MaskedValueIsZero(TryRes, Mask))
8359           return ReplaceInstUsesWith(CI, TryRes);
8360         
8361         if (Instruction *TryI = dyn_cast<Instruction>(TryRes))
8362           if (TryI->use_empty())
8363             EraseInstFromFunction(*TryI);
8364       }
8365       break;
8366     }
8367     case Instruction::SExt: {
8368       DoXForm = NumCastsRemoved >= 2;
8369       if (!DoXForm && !isa<TruncInst>(SrcI) && 0) {
8370         // If we do not have to emit the truncate + sext pair, then it's always
8371         // profitable to do this xform.
8372         //
8373         // It's not safe to eliminate the trunc + sext pair if one of the
8374         // eliminated cast is a truncate. e.g.
8375         // t2 = trunc i32 t1 to i16
8376         // t3 = sext i16 t2 to i32
8377         // !=
8378         // i32 t1
8379         Value *TryRes = EvaluateInDifferentType(SrcI, DestTy, true);
8380         unsigned NumSignBits = ComputeNumSignBits(TryRes);
8381         if (NumSignBits > (DestBitSize - SrcBitSize))
8382           return ReplaceInstUsesWith(CI, TryRes);
8383         
8384         if (Instruction *TryI = dyn_cast<Instruction>(TryRes))
8385           if (TryI->use_empty())
8386             EraseInstFromFunction(*TryI);
8387       }
8388       break;
8389     }
8390     }
8391     
8392     if (DoXForm) {
8393       DEBUG(errs() << "ICE: EvaluateInDifferentType converting expression type"
8394             " to avoid cast: " << CI);
8395       Value *Res = EvaluateInDifferentType(SrcI, DestTy, 
8396                                            CI.getOpcode() == Instruction::SExt);
8397       if (JustReplace)
8398         // Just replace this cast with the result.
8399         return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
8400
8401       assert(Res->getType() == DestTy);
8402       switch (CI.getOpcode()) {
8403       default: llvm_unreachable("Unknown cast type!");
8404       case Instruction::Trunc:
8405         // Just replace this cast with the result.
8406         return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
8407       case Instruction::ZExt: {
8408         assert(SrcBitSize < DestBitSize && "Not a zext?");
8409
8410         // If the high bits are already zero, just replace this cast with the
8411         // result.
8412         APInt Mask(APInt::getBitsSet(DestBitSize, SrcBitSize, DestBitSize));
8413         if (MaskedValueIsZero(Res, Mask))
8414           return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
8415
8416         // We need to emit an AND to clear the high bits.
8417         Constant *C = ConstantInt::get(*Context, 
8418                                  APInt::getLowBitsSet(DestBitSize, SrcBitSize));
8419         return BinaryOperator::CreateAnd(Res, C);
8420       }
8421       case Instruction::SExt: {
8422         // If the high bits are already filled with sign bit, just replace this
8423         // cast with the result.
8424         unsigned NumSignBits = ComputeNumSignBits(Res);
8425         if (NumSignBits > (DestBitSize - SrcBitSize))
8426           return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
8427
8428         // We need to emit a cast to truncate, then a cast to sext.
8429         return new SExtInst(Builder->CreateTrunc(Res, Src->getType()), DestTy);
8430       }
8431       }
8432     }
8433   }
8434   
8435   Value *Op0 = SrcI->getNumOperands() > 0 ? SrcI->getOperand(0) : 0;
8436   Value *Op1 = SrcI->getNumOperands() > 1 ? SrcI->getOperand(1) : 0;
8437
8438   switch (SrcI->getOpcode()) {
8439   case Instruction::Add:
8440   case Instruction::Mul:
8441   case Instruction::And:
8442   case Instruction::Or:
8443   case Instruction::Xor:
8444     // If we are discarding information, rewrite.
8445     if (DestBitSize < SrcBitSize && DestBitSize != 1) {
8446       // Don't insert two casts unless at least one can be eliminated.
8447       if (!ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op1, DestTy, TD) ||
8448           !ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op0, DestTy, TD)) {
8449         Value *Op0c = Builder->CreateTrunc(Op0, DestTy, Op0->getName());
8450         Value *Op1c = Builder->CreateTrunc(Op1, DestTy, Op1->getName());
8451         return BinaryOperator::Create(
8452             cast<BinaryOperator>(SrcI)->getOpcode(), Op0c, Op1c);
8453       }
8454     }
8455
8456     // cast (xor bool X, true) to int  --> xor (cast bool X to int), 1
8457     if (isa<ZExtInst>(CI) && SrcBitSize == 1 && 
8458         SrcI->getOpcode() == Instruction::Xor &&
8459         Op1 == ConstantInt::getTrue(*Context) &&
8460         (!Op0->hasOneUse() || !isa<CmpInst>(Op0))) {
8461       Value *New = Builder->CreateZExt(Op0, DestTy, Op0->getName());
8462       return BinaryOperator::CreateXor(New,
8463                                       ConstantInt::get(CI.getType(), 1));
8464     }
8465     break;
8466
8467   case Instruction::Shl: {
8468     // Canonicalize trunc inside shl, if we can.
8469     ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1);
8470     if (CI && DestBitSize < SrcBitSize &&
8471         CI->getLimitedValue(DestBitSize) < DestBitSize) {
8472       Value *Op0c = Builder->CreateTrunc(Op0, DestTy, Op0->getName());
8473       Value *Op1c = Builder->CreateTrunc(Op1, DestTy, Op1->getName());
8474       return BinaryOperator::CreateShl(Op0c, Op1c);
8475     }
8476     break;
8477   }
8478   }
8479   return 0;
8480 }
8481
8482 Instruction *InstCombiner::visitTrunc(TruncInst &CI) {
8483   if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
8484     return Result;
8485   
8486   Value *Src = CI.getOperand(0);
8487   const Type *Ty = CI.getType();
8488   uint32_t DestBitWidth = Ty->getScalarSizeInBits();
8489   uint32_t SrcBitWidth = Src->getType()->getScalarSizeInBits();
8490
8491   // Canonicalize trunc x to i1 -> (icmp ne (and x, 1), 0)
8492   if (DestBitWidth == 1) {
8493     Constant *One = ConstantInt::get(Src->getType(), 1);
8494     Src = Builder->CreateAnd(Src, One, "tmp");
8495     Value *Zero = Constant::getNullValue(Src->getType());
8496     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Src, Zero);
8497   }
8498
8499   // Optimize trunc(lshr(), c) to pull the shift through the truncate.
8500   ConstantInt *ShAmtV = 0;
8501   Value *ShiftOp = 0;
8502   if (Src->hasOneUse() &&
8503       match(Src, m_LShr(m_Value(ShiftOp), m_ConstantInt(ShAmtV)))) {
8504     uint32_t ShAmt = ShAmtV->getLimitedValue(SrcBitWidth);
8505     
8506     // Get a mask for the bits shifting in.
8507     APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(SrcBitWidth, ShAmt).shl(DestBitWidth));
8508     if (MaskedValueIsZero(ShiftOp, Mask)) {
8509       if (ShAmt >= DestBitWidth)        // All zeros.
8510         return ReplaceInstUsesWith(CI, Constant::getNullValue(Ty));
8511       
8512       // Okay, we can shrink this.  Truncate the input, then return a new
8513       // shift.
8514       Value *V1 = Builder->CreateTrunc(ShiftOp, Ty, ShiftOp->getName());
8515       Value *V2 = ConstantExpr::getTrunc(ShAmtV, Ty);
8516       return BinaryOperator::CreateLShr(V1, V2);
8517     }
8518   }
8519  
8520   return 0;
8521 }
8522
8523 /// transformZExtICmp - Transform (zext icmp) to bitwise / integer operations
8524 /// in order to eliminate the icmp.
8525 Instruction *InstCombiner::transformZExtICmp(ICmpInst *ICI, Instruction &CI,
8526                                              bool DoXform) {
8527   // If we are just checking for a icmp eq of a single bit and zext'ing it
8528   // to an integer, then shift the bit to the appropriate place and then
8529   // cast to integer to avoid the comparison.
8530   if (ConstantInt *Op1C = dyn_cast<ConstantInt>(ICI->getOperand(1))) {
8531     const APInt &Op1CV = Op1C->getValue();
8532       
8533     // zext (x <s  0) to i32 --> x>>u31      true if signbit set.
8534     // zext (x >s -1) to i32 --> (x>>u31)^1  true if signbit clear.
8535     if ((ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && Op1CV == 0) ||
8536         (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT &&Op1CV.isAllOnesValue())) {
8537       if (!DoXform) return ICI;
8538
8539       Value *In = ICI->getOperand(0);
8540       Value *Sh = ConstantInt::get(In->getType(),
8541                                    In->getType()->getScalarSizeInBits()-1);
8542       In = Builder->CreateLShr(In, Sh, In->getName()+".lobit");
8543       if (In->getType() != CI.getType())
8544         In = Builder->CreateIntCast(In, CI.getType(), false/*ZExt*/, "tmp");
8545
8546       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT) {
8547         Constant *One = ConstantInt::get(In->getType(), 1);
8548         In = Builder->CreateXor(In, One, In->getName()+".not");
8549       }
8550
8551       return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
8552     }
8553       
8554       
8555       
8556     // zext (X == 0) to i32 --> X^1      iff X has only the low bit set.
8557     // zext (X == 0) to i32 --> (X>>1)^1 iff X has only the 2nd bit set.
8558     // zext (X == 1) to i32 --> X        iff X has only the low bit set.
8559     // zext (X == 2) to i32 --> X>>1     iff X has only the 2nd bit set.
8560     // zext (X != 0) to i32 --> X        iff X has only the low bit set.
8561     // zext (X != 0) to i32 --> X>>1     iff X has only the 2nd bit set.
8562     // zext (X != 1) to i32 --> X^1      iff X has only the low bit set.
8563     // zext (X != 2) to i32 --> (X>>1)^1 iff X has only the 2nd bit set.
8564     if ((Op1CV == 0 || Op1CV.isPowerOf2()) && 
8565         // This only works for EQ and NE
8566         ICI->isEquality()) {
8567       // If Op1C some other power of two, convert:
8568       uint32_t BitWidth = Op1C->getType()->getBitWidth();
8569       APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
8570       APInt TypeMask(APInt::getAllOnesValue(BitWidth));
8571       ComputeMaskedBits(ICI->getOperand(0), TypeMask, KnownZero, KnownOne);
8572         
8573       APInt KnownZeroMask(~KnownZero);
8574       if (KnownZeroMask.isPowerOf2()) { // Exactly 1 possible 1?
8575         if (!DoXform) return ICI;
8576
8577         bool isNE = ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
8578         if (Op1CV != 0 && (Op1CV != KnownZeroMask)) {
8579           // (X&4) == 2 --> false
8580           // (X&4) != 2 --> true
8581           Constant *Res = ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(*Context), isNE);
8582           Res = ConstantExpr::getZExt(Res, CI.getType());
8583           return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
8584         }
8585           
8586         uint32_t ShiftAmt = KnownZeroMask.logBase2();
8587         Value *In = ICI->getOperand(0);
8588         if (ShiftAmt) {
8589           // Perform a logical shr by shiftamt.
8590           // Insert the shift to put the result in the low bit.
8591           In = Builder->CreateLShr(In, ConstantInt::get(In->getType(),ShiftAmt),
8592                                    In->getName()+".lobit");
8593         }
8594           
8595         if ((Op1CV != 0) == isNE) { // Toggle the low bit.
8596           Constant *One = ConstantInt::get(In->getType(), 1);
8597           In = Builder->CreateXor(In, One, "tmp");
8598         }
8599           
8600         if (CI.getType() == In->getType())
8601           return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
8602         else
8603           return CastInst::CreateIntegerCast(In, CI.getType(), false/*ZExt*/);
8604       }
8605     }
8606   }
8607
8608   return 0;
8609 }
8610
8611 Instruction *InstCombiner::visitZExt(ZExtInst &CI) {
8612   // If one of the common conversion will work ..
8613   if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
8614     return Result;
8615
8616   Value *Src = CI.getOperand(0);
8617
8618   // If this is a TRUNC followed by a ZEXT then we are dealing with integral
8619   // types and if the sizes are just right we can convert this into a logical
8620   // 'and' which will be much cheaper than the pair of casts.
8621   if (TruncInst *CSrc = dyn_cast<TruncInst>(Src)) {   // A->B->C cast
8622     // Get the sizes of the types involved.  We know that the intermediate type
8623     // will be smaller than A or C, but don't know the relation between A and C.
8624     Value *A = CSrc->getOperand(0);
8625     unsigned SrcSize = A->getType()->getScalarSizeInBits();
8626     unsigned MidSize = CSrc->getType()->getScalarSizeInBits();
8627     unsigned DstSize = CI.getType()->getScalarSizeInBits();
8628     // If we're actually extending zero bits, then if
8629     // SrcSize <  DstSize: zext(a & mask)
8630     // SrcSize == DstSize: a & mask
8631     // SrcSize  > DstSize: trunc(a) & mask
8632     if (SrcSize < DstSize) {
8633       APInt AndValue(APInt::getLowBitsSet(SrcSize, MidSize));
8634       Constant *AndConst = ConstantInt::get(A->getType(), AndValue);
8635       Value *And = Builder->CreateAnd(A, AndConst, CSrc->getName()+".mask");
8636       return new ZExtInst(And, CI.getType());
8637     }
8638     
8639     if (SrcSize == DstSize) {
8640       APInt AndValue(APInt::getLowBitsSet(SrcSize, MidSize));
8641       return BinaryOperator::CreateAnd(A, ConstantInt::get(A->getType(),
8642                                                            AndValue));
8643     }
8644     if (SrcSize > DstSize) {
8645       Value *Trunc = Builder->CreateTrunc(A, CI.getType(), "tmp");
8646       APInt AndValue(APInt::getLowBitsSet(DstSize, MidSize));
8647       return BinaryOperator::CreateAnd(Trunc, 
8648                                        ConstantInt::get(Trunc->getType(),
8649                                                                AndValue));
8650     }
8651   }
8652
8653   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Src))
8654     return transformZExtICmp(ICI, CI);
8655
8656   BinaryOperator *SrcI = dyn_cast<BinaryOperator>(Src);
8657   if (SrcI && SrcI->getOpcode() == Instruction::Or) {
8658     // zext (or icmp, icmp) --> or (zext icmp), (zext icmp) if at least one
8659     // of the (zext icmp) will be transformed.
8660     ICmpInst *LHS = dyn_cast<ICmpInst>(SrcI->getOperand(0));
8661     ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(SrcI->getOperand(1));
8662     if (LHS && RHS && LHS->hasOneUse() && RHS->hasOneUse() &&
8663         (transformZExtICmp(LHS, CI, false) ||
8664          transformZExtICmp(RHS, CI, false))) {
8665       Value *LCast = Builder->CreateZExt(LHS, CI.getType(), LHS->getName());
8666       Value *RCast = Builder->CreateZExt(RHS, CI.getType(), RHS->getName());
8667       return BinaryOperator::Create(Instruction::Or, LCast, RCast);
8668     }
8669   }
8670
8671   // zext(trunc(t) & C) -> (t & zext(C)).
8672   if (SrcI && SrcI->getOpcode() == Instruction::And && SrcI->hasOneUse())
8673     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(SrcI->getOperand(1)))
8674       if (TruncInst *TI = dyn_cast<TruncInst>(SrcI->getOperand(0))) {
8675         Value *TI0 = TI->getOperand(0);
8676         if (TI0->getType() == CI.getType())
8677           return
8678             BinaryOperator::CreateAnd(TI0,
8679                                 ConstantExpr::getZExt(C, CI.getType()));
8680       }
8681
8682   // zext((trunc(t) & C) ^ C) -> ((t & zext(C)) ^ zext(C)).
8683   if (SrcI && SrcI->getOpcode() == Instruction::Xor && SrcI->hasOneUse())
8684     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(SrcI->getOperand(1)))
8685       if (BinaryOperator *And = dyn_cast<BinaryOperator>(SrcI->getOperand(0)))
8686         if (And->getOpcode() == Instruction::And && And->hasOneUse() &&
8687             And->getOperand(1) == C)
8688           if (TruncInst *TI = dyn_cast<TruncInst>(And->getOperand(0))) {
8689             Value *TI0 = TI->getOperand(0);
8690             if (TI0->getType() == CI.getType()) {
8691               Constant *ZC = ConstantExpr::getZExt(C, CI.getType());
8692               Value *NewAnd = Builder->CreateAnd(TI0, ZC, "tmp");
8693               return BinaryOperator::CreateXor(NewAnd, ZC);
8694             }
8695           }
8696
8697   return 0;
8698 }
8699
8700 Instruction *InstCombiner::visitSExt(SExtInst &CI) {
8701   if (Instruction *I = commonIntCastTransforms(CI))
8702     return I;
8703   
8704   Value *Src = CI.getOperand(0);
8705   
8706   // Canonicalize sign-extend from i1 to a select.
8707   if (Src->getType() == Type::getInt1Ty(*Context))
8708     return SelectInst::Create(Src,
8709                               Constant::getAllOnesValue(CI.getType()),
8710                               Constant::getNullValue(CI.getType()));
8711
8712   // See if the value being truncated is already sign extended.  If so, just
8713   // eliminate the trunc/sext pair.
8714   if (Operator::getOpcode(Src) == Instruction::Trunc) {
8715     Value *Op = cast<User>(Src)->getOperand(0);
8716     unsigned OpBits   = Op->getType()->getScalarSizeInBits();
8717     unsigned MidBits  = Src->getType()->getScalarSizeInBits();
8718     unsigned DestBits = CI.getType()->getScalarSizeInBits();
8719     unsigned NumSignBits = ComputeNumSignBits(Op);
8720
8721     if (OpBits == DestBits) {
8722       // Op is i32, Mid is i8, and Dest is i32.  If Op has more than 24 sign
8723       // bits, it is already ready.
8724       if (NumSignBits > DestBits-MidBits)
8725         return ReplaceInstUsesWith(CI, Op);
8726     } else if (OpBits < DestBits) {
8727       // Op is i32, Mid is i8, and Dest is i64.  If Op has more than 24 sign
8728       // bits, just sext from i32.
8729       if (NumSignBits > OpBits-MidBits)
8730         return new SExtInst(Op, CI.getType(), "tmp");
8731     } else {
8732       // Op is i64, Mid is i8, and Dest is i32.  If Op has more than 56 sign
8733       // bits, just truncate to i32.
8734       if (NumSignBits > OpBits-MidBits)
8735         return new TruncInst(Op, CI.getType(), "tmp");
8736     }
8737   }
8738
8739   // If the input is a shl/ashr pair of a same constant, then this is a sign
8740   // extension from a smaller value.  If we could trust arbitrary bitwidth
8741   // integers, we could turn this into a truncate to the smaller bit and then
8742   // use a sext for the whole extension.  Since we don't, look deeper and check
8743   // for a truncate.  If the source and dest are the same type, eliminate the
8744   // trunc and extend and just do shifts.  For example, turn:
8745   //   %a = trunc i32 %i to i8
8746   //   %b = shl i8 %a, 6
8747   //   %c = ashr i8 %b, 6
8748   //   %d = sext i8 %c to i32
8749   // into:
8750   //   %a = shl i32 %i, 30
8751   //   %d = ashr i32 %a, 30
8752   Value *A = 0;
8753   ConstantInt *BA = 0, *CA = 0;
8754   if (match(Src, m_AShr(m_Shl(m_Value(A), m_ConstantInt(BA)),
8755                         m_ConstantInt(CA))) &&
8756       BA == CA && isa<TruncInst>(A)) {
8757     Value *I = cast<TruncInst>(A)->getOperand(0);
8758     if (I->getType() == CI.getType()) {
8759       unsigned MidSize = Src->getType()->getScalarSizeInBits();
8760       unsigned SrcDstSize = CI.getType()->getScalarSizeInBits();
8761       unsigned ShAmt = CA->getZExtValue()+SrcDstSize-MidSize;
8762       Constant *ShAmtV = ConstantInt::get(CI.getType(), ShAmt);
8763       I = Builder->CreateShl(I, ShAmtV, CI.getName());
8764       return BinaryOperator::CreateAShr(I, ShAmtV);
8765     }
8766   }
8767   
8768   return 0;
8769 }
8770
8771 /// FitsInFPType - Return a Constant* for the specified FP constant if it fits
8772 /// in the specified FP type without changing its value.
8773 static Constant *FitsInFPType(ConstantFP *CFP, const fltSemantics &Sem,
8774                               LLVMContext *Context) {
8775   bool losesInfo;
8776   APFloat F = CFP->getValueAPF();
8777   (void)F.convert(Sem, APFloat::rmNearestTiesToEven, &losesInfo);
8778   if (!losesInfo)
8779     return ConstantFP::get(*Context, F);
8780   return 0;
8781 }
8782
8783 /// LookThroughFPExtensions - If this is an fp extension instruction, look
8784 /// through it until we get the source value.
8785 static Value *LookThroughFPExtensions(Value *V, LLVMContext *Context) {
8786   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
8787     if (I->getOpcode() == Instruction::FPExt)
8788       return LookThroughFPExtensions(I->getOperand(0), Context);
8789   
8790   // If this value is a constant, return the constant in the smallest FP type
8791   // that can accurately represent it.  This allows us to turn
8792   // (float)((double)X+2.0) into x+2.0f.
8793   if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(V)) {
8794     if (CFP->getType() == Type::getPPC_FP128Ty(*Context))
8795       return V;  // No constant folding of this.
8796     // See if the value can be truncated to float and then reextended.
8797     if (Value *V = FitsInFPType(CFP, APFloat::IEEEsingle, Context))
8798       return V;
8799     if (CFP->getType() == Type::getDoubleTy(*Context))
8800       return V;  // Won't shrink.
8801     if (Value *V = FitsInFPType(CFP, APFloat::IEEEdouble, Context))
8802       return V;
8803     // Don't try to shrink to various long double types.
8804   }
8805   
8806   return V;
8807 }
8808
8809 Instruction *InstCombiner::visitFPTrunc(FPTruncInst &CI) {
8810   if (Instruction *I = commonCastTransforms(CI))
8811     return I;
8812   
8813   // If we have fptrunc(fadd (fpextend x), (fpextend y)), where x and y are
8814   // smaller than the destination type, we can eliminate the truncate by doing
8815   // the add as the smaller type.  This applies to fadd/fsub/fmul/fdiv as well as
8816   // many builtins (sqrt, etc).
8817   BinaryOperator *OpI = dyn_cast<BinaryOperator>(CI.getOperand(0));
8818   if (OpI && OpI->hasOneUse()) {
8819     switch (OpI->getOpcode()) {
8820     default: break;
8821     case Instruction::FAdd:
8822     case Instruction::FSub:
8823     case Instruction::FMul:
8824     case Instruction::FDiv:
8825     case Instruction::FRem:
8826       const Type *SrcTy = OpI->getType();
8827       Value *LHSTrunc = LookThroughFPExtensions(OpI->getOperand(0), Context);
8828       Value *RHSTrunc = LookThroughFPExtensions(OpI->getOperand(1), Context);
8829       if (LHSTrunc->getType() != SrcTy && 
8830           RHSTrunc->getType() != SrcTy) {
8831         unsigned DstSize = CI.getType()->getScalarSizeInBits();
8832         // If the source types were both smaller than the destination type of
8833         // the cast, do this xform.
8834         if (LHSTrunc->getType()->getScalarSizeInBits() <= DstSize &&
8835             RHSTrunc->getType()->getScalarSizeInBits() <= DstSize) {
8836           LHSTrunc = Builder->CreateFPExt(LHSTrunc, CI.getType());
8837           RHSTrunc = Builder->CreateFPExt(RHSTrunc, CI.getType());
8838           return BinaryOperator::Create(OpI->getOpcode(), LHSTrunc, RHSTrunc);
8839         }
8840       }
8841       break;  
8842     }
8843   }
8844   return 0;
8845 }
8846
8847 Instruction *InstCombiner::visitFPExt(CastInst &CI) {
8848   return commonCastTransforms(CI);
8849 }
8850
8851 Instruction *InstCombiner::visitFPToUI(FPToUIInst &FI) {
8852   Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(FI.getOperand(0));
8853   if (OpI == 0)
8854     return commonCastTransforms(FI);
8855
8856   // fptoui(uitofp(X)) --> X
8857   // fptoui(sitofp(X)) --> X
8858   // This is safe if the intermediate type has enough bits in its mantissa to
8859   // accurately represent all values of X.  For example, do not do this with
8860   // i64->float->i64.  This is also safe for sitofp case, because any negative
8861   // 'X' value would cause an undefined result for the fptoui. 
8862   if ((isa<UIToFPInst>(OpI) || isa<SIToFPInst>(OpI)) &&
8863       OpI->getOperand(0)->getType() == FI.getType() &&
8864       (int)FI.getType()->getScalarSizeInBits() < /*extra bit for sign */
8865                     OpI->getType()->getFPMantissaWidth())
8866     return ReplaceInstUsesWith(FI, OpI->getOperand(0));
8867
8868   return commonCastTransforms(FI);
8869 }
8870
8871 Instruction *InstCombiner::visitFPToSI(FPToSIInst &FI) {
8872   Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(FI.getOperand(0));
8873   if (OpI == 0)
8874     return commonCastTransforms(FI);
8875   
8876   // fptosi(sitofp(X)) --> X
8877   // fptosi(uitofp(X)) --> X
8878   // This is safe if the intermediate type has enough bits in its mantissa to
8879   // accurately represent all values of X.  For example, do not do this with
8880   // i64->float->i64.  This is also safe for sitofp case, because any negative
8881   // 'X' value would cause an undefined result for the fptoui. 
8882   if ((isa<UIToFPInst>(OpI) || isa<SIToFPInst>(OpI)) &&
8883       OpI->getOperand(0)->getType() == FI.getType() &&
8884       (int)FI.getType()->getScalarSizeInBits() <=
8885                     OpI->getType()->getFPMantissaWidth())
8886     return ReplaceInstUsesWith(FI, OpI->getOperand(0));
8887   
8888   return commonCastTransforms(FI);
8889 }
8890
8891 Instruction *InstCombiner::visitUIToFP(CastInst &CI) {
8892   return commonCastTransforms(CI);
8893 }
8894
8895 Instruction *InstCombiner::visitSIToFP(CastInst &CI) {
8896   return commonCastTransforms(CI);
8897 }
8898
8899 Instruction *InstCombiner::visitPtrToInt(PtrToIntInst &CI) {
8900   // If the destination integer type is smaller than the intptr_t type for
8901   // this target, do a ptrtoint to intptr_t then do a trunc.  This allows the
8902   // trunc to be exposed to other transforms.  Don't do this for extending
8903   // ptrtoint's, because we don't know if the target sign or zero extends its
8904   // pointers.
8905   if (TD &&
8906       CI.getType()->getScalarSizeInBits() < TD->getPointerSizeInBits()) {
8907     Value *P = Builder->CreatePtrToInt(CI.getOperand(0),
8908                                        TD->getIntPtrType(CI.getContext()),
8909                                        "tmp");
8910     return new TruncInst(P, CI.getType());
8911   }
8912   
8913   return commonPointerCastTransforms(CI);
8914 }
8915
8916 Instruction *InstCombiner::visitIntToPtr(IntToPtrInst &CI) {
8917   // If the source integer type is larger than the intptr_t type for
8918   // this target, do a trunc to the intptr_t type, then inttoptr of it.  This
8919   // allows the trunc to be exposed to other transforms.  Don't do this for
8920   // extending inttoptr's, because we don't know if the target sign or zero
8921   // extends to pointers.
8922   if (TD && CI.getOperand(0)->getType()->getScalarSizeInBits() >
8923       TD->getPointerSizeInBits()) {
8924     Value *P = Builder->CreateTrunc(CI.getOperand(0),
8925                                     TD->getIntPtrType(CI.getContext()), "tmp");
8926     return new IntToPtrInst(P, CI.getType());
8927   }
8928   
8929   if (Instruction *I = commonCastTransforms(CI))
8930     return I;
8931
8932   return 0;
8933 }
8934
8935 Instruction *InstCombiner::visitBitCast(BitCastInst &CI) {
8936   // If the operands are integer typed then apply the integer transforms,
8937   // otherwise just apply the common ones.
8938   Value *Src = CI.getOperand(0);
8939   const Type *SrcTy = Src->getType();
8940   const Type *DestTy = CI.getType();
8941
8942   if (isa<PointerType>(SrcTy)) {
8943     if (Instruction *I = commonPointerCastTransforms(CI))
8944       return I;
8945   } else {
8946     if (Instruction *Result = commonCastTransforms(CI))
8947       return Result;
8948   }
8949
8950
8951   // Get rid of casts from one type to the same type. These are useless and can
8952   // be replaced by the operand.
8953   if (DestTy == Src->getType())
8954     return ReplaceInstUsesWith(CI, Src);
8955
8956   if (const PointerType *DstPTy = dyn_cast<PointerType>(DestTy)) {
8957     const PointerType *SrcPTy = cast<PointerType>(SrcTy);
8958     const Type *DstElTy = DstPTy->getElementType();
8959     const Type *SrcElTy = SrcPTy->getElementType();
8960     
8961     // If the address spaces don't match, don't eliminate the bitcast, which is
8962     // required for changing types.
8963     if (SrcPTy->getAddressSpace() != DstPTy->getAddressSpace())
8964       return 0;
8965     
8966     // If we are casting a alloca to a pointer to a type of the same
8967     // size, rewrite the allocation instruction to allocate the "right" type.
8968     // There is no need to modify malloc calls because it is their bitcast that
8969     // needs to be cleaned up.
8970     if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(Src))
8971       if (Instruction *V = PromoteCastOfAllocation(CI, *AI))
8972         return V;
8973     
8974     // If the source and destination are pointers, and this cast is equivalent
8975     // to a getelementptr X, 0, 0, 0...  turn it into the appropriate gep.
8976     // This can enhance SROA and other transforms that want type-safe pointers.
8977     Constant *ZeroUInt = Constant::getNullValue(Type::getInt32Ty(*Context));
8978     unsigned NumZeros = 0;
8979     while (SrcElTy != DstElTy && 
8980            isa<CompositeType>(SrcElTy) && !isa<PointerType>(SrcElTy) &&
8981            SrcElTy->getNumContainedTypes() /* not "{}" */) {
8982       SrcElTy = cast<CompositeType>(SrcElTy)->getTypeAtIndex(ZeroUInt);
8983       ++NumZeros;
8984     }
8985
8986     // If we found a path from the src to dest, create the getelementptr now.
8987     if (SrcElTy == DstElTy) {
8988       SmallVector<Value*, 8> Idxs(NumZeros+1, ZeroUInt);
8989       return GetElementPtrInst::CreateInBounds(Src, Idxs.begin(), Idxs.end(), "",
8990                                                ((Instruction*) NULL));
8991     }
8992   }
8993
8994   if (const VectorType *DestVTy = dyn_cast<VectorType>(DestTy)) {
8995     if (DestVTy->getNumElements() == 1) {
8996       if (!isa<VectorType>(SrcTy)) {
8997         Value *Elem = Builder->CreateBitCast(Src, DestVTy->getElementType());
8998         return InsertElementInst::Create(UndefValue::get(DestTy), Elem,
8999                             Constant::getNullValue(Type::getInt32Ty(*Context)));
9000       }
9001       // FIXME: Canonicalize bitcast(insertelement) -> insertelement(bitcast)
9002     }
9003   }
9004
9005   if (const VectorType *SrcVTy = dyn_cast<VectorType>(SrcTy)) {
9006     if (SrcVTy->getNumElements() == 1) {
9007       if (!isa<VectorType>(DestTy)) {
9008         Value *Elem = 
9009           Builder->CreateExtractElement(Src,
9010                             Constant::getNullValue(Type::getInt32Ty(*Context)));
9011         return CastInst::Create(Instruction::BitCast, Elem, DestTy);
9012       }
9013     }
9014   }
9015
9016   if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(Src)) {
9017     if (SVI->hasOneUse()) {
9018       // Okay, we have (bitconvert (shuffle ..)).  Check to see if this is
9019       // a bitconvert to a vector with the same # elts.
9020       if (isa<VectorType>(DestTy) && 
9021           cast<VectorType>(DestTy)->getNumElements() ==
9022                 SVI->getType()->getNumElements() &&
9023           SVI->getType()->getNumElements() ==
9024             cast<VectorType>(SVI->getOperand(0)->getType())->getNumElements()) {
9025         CastInst *Tmp;
9026         // If either of the operands is a cast from CI.getType(), then
9027         // evaluating the shuffle in the casted destination's type will allow
9028         // us to eliminate at least one cast.
9029         if (((Tmp = dyn_cast<CastInst>(SVI->getOperand(0))) && 
9030              Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy) ||
9031             ((Tmp = dyn_cast<CastInst>(SVI->getOperand(1))) && 
9032              Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy)) {
9033           Value *LHS = Builder->CreateBitCast(SVI->getOperand(0), DestTy);
9034           Value *RHS = Builder->CreateBitCast(SVI->getOperand(1), DestTy);
9035           // Return a new shuffle vector.  Use the same element ID's, as we
9036           // know the vector types match #elts.
9037           return new ShuffleVectorInst(LHS, RHS, SVI->getOperand(2));
9038         }
9039       }
9040     }
9041   }
9042   return 0;
9043 }
9044
9045 /// GetSelectFoldableOperands - We want to turn code that looks like this:
9046 ///   %C = or %A, %B
9047 ///   %D = select %cond, %C, %A
9048 /// into:
9049 ///   %C = select %cond, %B, 0
9050 ///   %D = or %A, %C
9051 ///
9052 /// Assuming that the specified instruction is an operand to the select, return
9053 /// a bitmask indicating which operands of this instruction are foldable if they
9054 /// equal the other incoming value of the select.
9055 ///
9056 static unsigned GetSelectFoldableOperands(Instruction *I) {
9057   switch (I->getOpcode()) {
9058   case Instruction::Add:
9059   case Instruction::Mul:
9060   case Instruction::And:
9061   case Instruction::Or:
9062   case Instruction::Xor:
9063     return 3;              // Can fold through either operand.
9064   case Instruction::Sub:   // Can only fold on the amount subtracted.
9065   case Instruction::Shl:   // Can only fold on the shift amount.
9066   case Instruction::LShr:
9067   case Instruction::AShr:
9068     return 1;
9069   default:
9070     return 0;              // Cannot fold
9071   }
9072 }
9073
9074 /// GetSelectFoldableConstant - For the same transformation as the previous
9075 /// function, return the identity constant that goes into the select.
9076 static Constant *GetSelectFoldableConstant(Instruction *I,
9077                                            LLVMContext *Context) {
9078   switch (I->getOpcode()) {
9079   default: llvm_unreachable("This cannot happen!");
9080   case Instruction::Add:
9081   case Instruction::Sub:
9082   case Instruction::Or:
9083   case Instruction::Xor:
9084   case Instruction::Shl:
9085   case Instruction::LShr:
9086   case Instruction::AShr:
9087     return Constant::getNullValue(I->getType());
9088   case Instruction::And:
9089     return Constant::getAllOnesValue(I->getType());
9090   case Instruction::Mul:
9091     return ConstantInt::get(I->getType(), 1);
9092   }
9093 }
9094
9095 /// FoldSelectOpOp - Here we have (select c, TI, FI), and we know that TI and FI
9096 /// have the same opcode and only one use each.  Try to simplify this.
9097 Instruction *InstCombiner::FoldSelectOpOp(SelectInst &SI, Instruction *TI,
9098                                           Instruction *FI) {
9099   if (TI->getNumOperands() == 1) {
9100     // If this is a non-volatile load or a cast from the same type,
9101     // merge.
9102     if (TI->isCast()) {
9103       if (TI->getOperand(0)->getType() != FI->getOperand(0)->getType())
9104         return 0;
9105     } else {
9106       return 0;  // unknown unary op.
9107     }
9108
9109     // Fold this by inserting a select from the input values.
9110     SelectInst *NewSI = SelectInst::Create(SI.getCondition(), TI->getOperand(0),
9111                                           FI->getOperand(0), SI.getName()+".v");
9112     InsertNewInstBefore(NewSI, SI);
9113     return CastInst::Create(Instruction::CastOps(TI->getOpcode()), NewSI, 
9114                             TI->getType());
9115   }
9116
9117   // Only handle binary operators here.
9118   if (!isa<BinaryOperator>(TI))
9119     return 0;
9120
9121   // Figure out if the operations have any operands in common.
9122   Value *MatchOp, *OtherOpT, *OtherOpF;
9123   bool MatchIsOpZero;
9124   if (TI->getOperand(0) == FI->getOperand(0)) {
9125     MatchOp  = TI->getOperand(0);
9126     OtherOpT = TI->getOperand(1);
9127     OtherOpF = FI->getOperand(1);
9128     MatchIsOpZero = true;
9129   } else if (TI->getOperand(1) == FI->getOperand(1)) {
9130     MatchOp  = TI->getOperand(1);
9131     OtherOpT = TI->getOperand(0);
9132     OtherOpF = FI->getOperand(0);
9133     MatchIsOpZero = false;
9134   } else if (!TI->isCommutative()) {
9135     return 0;
9136   } else if (TI->getOperand(0) == FI->getOperand(1)) {
9137     MatchOp  = TI->getOperand(0);
9138     OtherOpT = TI->getOperand(1);
9139     OtherOpF = FI->getOperand(0);
9140     MatchIsOpZero = true;
9141   } else if (TI->getOperand(1) == FI->getOperand(0)) {
9142     MatchOp  = TI->getOperand(1);
9143     OtherOpT = TI->getOperand(0);
9144     OtherOpF = FI->getOperand(1);
9145     MatchIsOpZero = true;
9146   } else {
9147     return 0;
9148   }
9149
9150   // If we reach here, they do have operations in common.
9151   SelectInst *NewSI = SelectInst::Create(SI.getCondition(), OtherOpT,
9152                                          OtherOpF, SI.getName()+".v");
9153   InsertNewInstBefore(NewSI, SI);
9154
9155   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(TI)) {
9156     if (MatchIsOpZero)
9157       return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), MatchOp, NewSI);
9158     else
9159       return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), NewSI, MatchOp);
9160   }
9161   llvm_unreachable("Shouldn't get here");
9162   return 0;
9163 }
9164
9165 static bool isSelect01(Constant *C1, Constant *C2) {
9166   ConstantInt *C1I = dyn_cast<ConstantInt>(C1);
9167   if (!C1I)
9168     return false;
9169   ConstantInt *C2I = dyn_cast<ConstantInt>(C2);
9170   if (!C2I)
9171     return false;
9172   return (C1I->isZero() || C1I->isOne()) && (C2I->isZero() || C2I->isOne());
9173 }
9174
9175 /// FoldSelectIntoOp - Try fold the select into one of the operands to
9176 /// facilitate further optimization.
9177 Instruction *InstCombiner::FoldSelectIntoOp(SelectInst &SI, Value *TrueVal,
9178                                             Value *FalseVal) {
9179   // See the comment above GetSelectFoldableOperands for a description of the
9180   // transformation we are doing here.
9181   if (Instruction *TVI = dyn_cast<Instruction>(TrueVal)) {
9182     if (TVI->hasOneUse() && TVI->getNumOperands() == 2 &&
9183         !isa<Constant>(FalseVal)) {
9184       if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(TVI)) {
9185         unsigned OpToFold = 0;
9186         if ((SFO & 1) && FalseVal == TVI->getOperand(0)) {
9187           OpToFold = 1;
9188         } else  if ((SFO & 2) && FalseVal == TVI->getOperand(1)) {
9189           OpToFold = 2;
9190         }
9191
9192         if (OpToFold) {
9193           Constant *C = GetSelectFoldableConstant(TVI, Context);
9194           Value *OOp = TVI->getOperand(2-OpToFold);
9195           // Avoid creating select between 2 constants unless it's selecting
9196           // between 0 and 1.
9197           if (!isa<Constant>(OOp) || isSelect01(C, cast<Constant>(OOp))) {
9198             Instruction *NewSel = SelectInst::Create(SI.getCondition(), OOp, C);
9199             InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
9200             NewSel->takeName(TVI);
9201             if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(TVI))
9202               return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), FalseVal, NewSel);
9203             llvm_unreachable("Unknown instruction!!");
9204           }
9205         }
9206       }
9207     }
9208   }
9209
9210   if (Instruction *FVI = dyn_cast<Instruction>(FalseVal)) {
9211     if (FVI->hasOneUse() && FVI->getNumOperands() == 2 &&
9212         !isa<Constant>(TrueVal)) {
9213       if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(FVI)) {
9214         unsigned OpToFold = 0;
9215         if ((SFO & 1) && TrueVal == FVI->getOperand(0)) {
9216           OpToFold = 1;
9217         } else  if ((SFO & 2) && TrueVal == FVI->getOperand(1)) {
9218           OpToFold = 2;
9219         }
9220
9221         if (OpToFold) {
9222           Constant *C = GetSelectFoldableConstant(FVI, Context);
9223           Value *OOp = FVI->getOperand(2-OpToFold);
9224           // Avoid creating select between 2 constants unless it's selecting
9225           // between 0 and 1.
9226           if (!isa<Constant>(OOp) || isSelect01(C, cast<Constant>(OOp))) {
9227             Instruction *NewSel = SelectInst::Create(SI.getCondition(), C, OOp);
9228             InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
9229             NewSel->takeName(FVI);
9230             if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(FVI))
9231               return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), TrueVal, NewSel);
9232             llvm_unreachable("Unknown instruction!!");
9233           }
9234         }
9235       }
9236     }
9237   }
9238
9239   return 0;
9240 }
9241
9242 /// visitSelectInstWithICmp - Visit a SelectInst that has an
9243 /// ICmpInst as its first operand.
9244 ///
9245 Instruction *InstCombiner::visitSelectInstWithICmp(SelectInst &SI,
9246                                                    ICmpInst *ICI) {
9247   bool Changed = false;
9248   ICmpInst::Predicate Pred = ICI->getPredicate();
9249   Value *CmpLHS = ICI->getOperand(0);
9250   Value *CmpRHS = ICI->getOperand(1);
9251   Value *TrueVal = SI.getTrueValue();
9252   Value *FalseVal = SI.getFalseValue();
9253
9254   // Check cases where the comparison is with a constant that
9255   // can be adjusted to fit the min/max idiom. We may edit ICI in
9256   // place here, so make sure the select is the only user.
9257   if (ICI->hasOneUse())
9258     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(CmpRHS)) {
9259       switch (Pred) {
9260       default: break;
9261       case ICmpInst::ICMP_ULT:
9262       case ICmpInst::ICMP_SLT: {
9263         // X < MIN ? T : F  -->  F
9264         if (CI->isMinValue(Pred == ICmpInst::ICMP_SLT))
9265           return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
9266         // X < C ? X : C-1  -->  X > C-1 ? C-1 : X
9267         Constant *AdjustedRHS = SubOne(CI);
9268         if ((CmpLHS == TrueVal && AdjustedRHS == FalseVal) ||
9269             (CmpLHS == FalseVal && AdjustedRHS == TrueVal)) {
9270           Pred = ICmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
9271           CmpRHS = AdjustedRHS;
9272           std::swap(FalseVal, TrueVal);
9273           ICI->setPredicate(Pred);
9274           ICI->setOperand(1, CmpRHS);
9275           SI.setOperand(1, TrueVal);
9276           SI.setOperand(2, FalseVal);
9277           Changed = true;
9278         }
9279         break;
9280       }
9281       case ICmpInst::ICMP_UGT:
9282       case ICmpInst::ICMP_SGT: {
9283         // X > MAX ? T : F  -->  F
9284         if (CI->isMaxValue(Pred == ICmpInst::ICMP_SGT))
9285           return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
9286         // X > C ? X : C+1  -->  X < C+1 ? C+1 : X
9287         Constant *AdjustedRHS = AddOne(CI);
9288         if ((CmpLHS == TrueVal && AdjustedRHS == FalseVal) ||
9289             (CmpLHS == FalseVal && AdjustedRHS == TrueVal)) {
9290           Pred = ICmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
9291           CmpRHS = AdjustedRHS;
9292           std::swap(FalseVal, TrueVal);
9293           ICI->setPredicate(Pred);
9294           ICI->setOperand(1, CmpRHS);
9295           SI.setOperand(1, TrueVal);
9296           SI.setOperand(2, FalseVal);
9297           Changed = true;
9298         }
9299         break;
9300       }
9301       }
9302
9303       // (x <s 0) ? -1 : 0 -> ashr x, 31   -> all ones if signed
9304       // (x >s -1) ? -1 : 0 -> ashr x, 31  -> all ones if not signed
9305       CmpInst::Predicate Pred = CmpInst::BAD_ICMP_PREDICATE;
9306       if (match(TrueVal, m_ConstantInt<-1>()) &&
9307           match(FalseVal, m_ConstantInt<0>()))
9308         Pred = ICI->getPredicate();
9309       else if (match(TrueVal, m_ConstantInt<0>()) &&
9310                match(FalseVal, m_ConstantInt<-1>()))
9311         Pred = CmpInst::getInversePredicate(ICI->getPredicate());
9312       
9313       if (Pred != CmpInst::BAD_ICMP_PREDICATE) {
9314         // If we are just checking for a icmp eq of a single bit and zext'ing it
9315         // to an integer, then shift the bit to the appropriate place and then
9316         // cast to integer to avoid the comparison.
9317         const APInt &Op1CV = CI->getValue();
9318     
9319         // sext (x <s  0) to i32 --> x>>s31      true if signbit set.
9320         // sext (x >s -1) to i32 --> (x>>s31)^-1  true if signbit clear.
9321         if ((Pred == ICmpInst::ICMP_SLT && Op1CV == 0) ||
9322             (Pred == ICmpInst::ICMP_SGT && Op1CV.isAllOnesValue())) {
9323           Value *In = ICI->getOperand(0);
9324           Value *Sh = ConstantInt::get(In->getType(),
9325                                        In->getType()->getScalarSizeInBits()-1);
9326           In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAShr(In, Sh,
9327                                                         In->getName()+".lobit"),
9328                                    *ICI);
9329           if (In->getType() != SI.getType())
9330             In = CastInst::CreateIntegerCast(In, SI.getType(),
9331                                              true/*SExt*/, "tmp", ICI);
9332     
9333           if (Pred == ICmpInst::ICMP_SGT)
9334             In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(In,
9335                                        In->getName()+".not"), *ICI);
9336     
9337           return ReplaceInstUsesWith(SI, In);
9338         }
9339       }
9340     }
9341
9342   if (CmpLHS == TrueVal && CmpRHS == FalseVal) {
9343     // Transform (X == Y) ? X : Y  -> Y
9344     if (Pred == ICmpInst::ICMP_EQ)
9345       return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
9346     // Transform (X != Y) ? X : Y  -> X
9347     if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE)
9348       return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
9349     /// NOTE: if we wanted to, this is where to detect integer MIN/MAX
9350
9351   } else if (CmpLHS == FalseVal && CmpRHS == TrueVal) {
9352     // Transform (X == Y) ? Y : X  -> X
9353     if (Pred == ICmpInst::ICMP_EQ)
9354       return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
9355     // Transform (X != Y) ? Y : X  -> Y
9356     if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE)
9357       return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
9358     /// NOTE: if we wanted to, this is where to detect integer MIN/MAX
9359   }
9360
9361   /// NOTE: if we wanted to, this is where to detect integer ABS
9362
9363   return Changed ? &SI : 0;
9364 }
9365
9366
9367 /// CanSelectOperandBeMappingIntoPredBlock - SI is a select whose condition is a
9368 /// PHI node (but the two may be in different blocks).  See if the true/false
9369 /// values (V) are live in all of the predecessor blocks of the PHI.  For
9370 /// example, cases like this cannot be mapped:
9371 ///
9372 ///   X = phi [ C1, BB1], [C2, BB2]
9373 ///   Y = add
9374 ///   Z = select X, Y, 0
9375 ///
9376 /// because Y is not live in BB1/BB2.
9377 ///
9378 static bool CanSelectOperandBeMappingIntoPredBlock(const Value *V,
9379                                                    const SelectInst &SI) {
9380   // If the value is a non-instruction value like a constant or argument, it
9381   // can always be mapped.
9382   const Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
9383   if (I == 0) return true;
9384   
9385   // If V is a PHI node defined in the same block as the condition PHI, we can
9386   // map the arguments.
9387   const PHINode *CondPHI = cast<PHINode>(SI.getCondition());
9388   
9389   if (const PHINode *VP = dyn_cast<PHINode>(I))
9390     if (VP->getParent() == CondPHI->getParent())
9391       return true;
9392   
9393   // Otherwise, if the PHI and select are defined in the same block and if V is
9394   // defined in a different block, then we can transform it.
9395   if (SI.getParent() == CondPHI->getParent() &&
9396       I->getParent() != CondPHI->getParent())
9397     return true;
9398   
9399   // Otherwise we have a 'hard' case and we can't tell without doing more
9400   // detailed dominator based analysis, punt.
9401   return false;
9402 }
9403
9404 Instruction *InstCombiner::visitSelectInst(SelectInst &SI) {
9405   Value *CondVal = SI.getCondition();
9406   Value *TrueVal = SI.getTrueValue();
9407   Value *FalseVal = SI.getFalseValue();
9408
9409   // select true, X, Y  -> X
9410   // select false, X, Y -> Y
9411   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(CondVal))
9412     return ReplaceInstUsesWith(SI, C->getZExtValue() ? TrueVal : FalseVal);
9413
9414   // select C, X, X -> X
9415   if (TrueVal == FalseVal)
9416     return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
9417
9418   if (isa<UndefValue>(TrueVal))   // select C, undef, X -> X
9419     return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
9420   if (isa<UndefValue>(FalseVal))   // select C, X, undef -> X
9421     return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
9422   if (isa<UndefValue>(CondVal)) {  // select undef, X, Y -> X or Y
9423     if (isa<Constant>(TrueVal))
9424       return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
9425     else
9426       return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
9427   }
9428
9429   if (SI.getType() == Type::getInt1Ty(*Context)) {
9430     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal)) {
9431       if (C->getZExtValue()) {
9432         // Change: A = select B, true, C --> A = or B, C
9433         return BinaryOperator::CreateOr(CondVal, FalseVal);
9434       } else {
9435         // Change: A = select B, false, C --> A = and !B, C
9436         Value *NotCond =
9437           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(CondVal,
9438                                              "not."+CondVal->getName()), SI);
9439         return BinaryOperator::CreateAnd(NotCond, FalseVal);
9440       }
9441     } else if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal)) {
9442       if (C->getZExtValue() == false) {
9443         // Change: A = select B, C, false --> A = and B, C
9444         return BinaryOperator::CreateAnd(CondVal, TrueVal);
9445       } else {
9446         // Change: A = select B, C, true --> A = or !B, C
9447         Value *NotCond =
9448           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(CondVal,
9449                                              "not."+CondVal->getName()), SI);
9450         return BinaryOperator::CreateOr(NotCond, TrueVal);
9451       }
9452     }
9453     
9454     // select a, b, a  -> a&b
9455     // select a, a, b  -> a|b
9456     if (CondVal == TrueVal)
9457       return BinaryOperator::CreateOr(CondVal, FalseVal);
9458     else if (CondVal == FalseVal)
9459       return BinaryOperator::CreateAnd(CondVal, TrueVal);
9460   }
9461
9462   // Selecting between two integer constants?
9463   if (ConstantInt *TrueValC = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal))
9464     if (ConstantInt *FalseValC = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal)) {
9465       // select C, 1, 0 -> zext C to int
9466       if (FalseValC->isZero() && TrueValC->getValue() == 1) {
9467         return CastInst::Create(Instruction::ZExt, CondVal, SI.getType());
9468       } else if (TrueValC->isZero() && FalseValC->getValue() == 1) {
9469         // select C, 0, 1 -> zext !C to int
9470         Value *NotCond =
9471           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(CondVal,
9472                                                "not."+CondVal->getName()), SI);
9473         return CastInst::Create(Instruction::ZExt, NotCond, SI.getType());
9474       }
9475
9476       if (ICmpInst *IC = dyn_cast<ICmpInst>(SI.getCondition())) {
9477         // If one of the constants is zero (we know they can't both be) and we
9478         // have an icmp instruction with zero, and we have an 'and' with the
9479         // non-constant value, eliminate this whole mess.  This corresponds to
9480         // cases like this: ((X & 27) ? 27 : 0)
9481         if (TrueValC->isZero() || FalseValC->isZero())
9482           if (IC->isEquality() && isa<ConstantInt>(IC->getOperand(1)) &&
9483               cast<Constant>(IC->getOperand(1))->isNullValue())
9484             if (Instruction *ICA = dyn_cast<Instruction>(IC->getOperand(0)))
9485               if (ICA->getOpcode() == Instruction::And &&
9486                   isa<ConstantInt>(ICA->getOperand(1)) &&
9487                   (ICA->getOperand(1) == TrueValC ||
9488                    ICA->getOperand(1) == FalseValC) &&
9489                   isOneBitSet(cast<ConstantInt>(ICA->getOperand(1)))) {
9490                 // Okay, now we know that everything is set up, we just don't
9491                 // know whether we have a icmp_ne or icmp_eq and whether the 
9492                 // true or false val is the zero.
9493                 bool ShouldNotVal = !TrueValC->isZero();
9494                 ShouldNotVal ^= IC->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
9495                 Value *V = ICA;
9496                 if (ShouldNotVal)
9497                   V = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::Create(
9498                                   Instruction::Xor, V, ICA->getOperand(1)), SI);
9499                 return ReplaceInstUsesWith(SI, V);
9500               }
9501       }
9502     }
9503
9504   // See if we are selecting two values based on a comparison of the two values.
9505   if (FCmpInst *FCI = dyn_cast<FCmpInst>(CondVal)) {
9506     if (FCI->getOperand(0) == TrueVal && FCI->getOperand(1) == FalseVal) {
9507       // Transform (X == Y) ? X : Y  -> Y
9508       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_OEQ) {
9509         // This is not safe in general for floating point:  
9510         // consider X== -0, Y== +0.
9511         // It becomes safe if either operand is a nonzero constant.
9512         ConstantFP *CFPt, *CFPf;
9513         if (((CFPt = dyn_cast<ConstantFP>(TrueVal)) &&
9514               !CFPt->getValueAPF().isZero()) ||
9515             ((CFPf = dyn_cast<ConstantFP>(FalseVal)) &&
9516              !CFPf->getValueAPF().isZero()))
9517         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
9518       }
9519       // Transform (X != Y) ? X : Y  -> X
9520       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ONE)
9521         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
9522       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX
9523
9524     } else if (FCI->getOperand(0) == FalseVal && FCI->getOperand(1) == TrueVal){
9525       // Transform (X == Y) ? Y : X  -> X
9526       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_OEQ) {
9527         // This is not safe in general for floating point:  
9528         // consider X== -0, Y== +0.
9529         // It becomes safe if either operand is a nonzero constant.
9530         ConstantFP *CFPt, *CFPf;
9531         if (((CFPt = dyn_cast<ConstantFP>(TrueVal)) &&
9532               !CFPt->getValueAPF().isZero()) ||
9533             ((CFPf = dyn_cast<ConstantFP>(FalseVal)) &&
9534              !CFPf->getValueAPF().isZero()))
9535           return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
9536       }
9537       // Transform (X != Y) ? Y : X  -> Y
9538       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ONE)
9539         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
9540       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX
9541     }
9542     // NOTE: if we wanted to, this is where to detect ABS
9543   }
9544
9545   // See if we are selecting two values based on a comparison of the two values.
9546   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(CondVal))
9547     if (Instruction *Result = visitSelectInstWithICmp(SI, ICI))
9548       return Result;
9549
9550   if (Instruction *TI = dyn_cast<Instruction>(TrueVal))
9551     if (Instruction *FI = dyn_cast<Instruction>(FalseVal))
9552       if (TI->hasOneUse() && FI->hasOneUse()) {
9553         Instruction *AddOp = 0, *SubOp = 0;
9554
9555         // Turn (select C, (op X, Y), (op X, Z)) -> (op X, (select C, Y, Z))
9556         if (TI->getOpcode() == FI->getOpcode())
9557           if (Instruction *IV = FoldSelectOpOp(SI, TI, FI))
9558             return IV;
9559
9560         // Turn select C, (X+Y), (X-Y) --> (X+(select C, Y, (-Y))).  This is
9561         // even legal for FP.
9562         if ((TI->getOpcode() == Instruction::Sub &&
9563              FI->getOpcode() == Instruction::Add) ||
9564             (TI->getOpcode() == Instruction::FSub &&
9565              FI->getOpcode() == Instruction::FAdd)) {
9566           AddOp = FI; SubOp = TI;
9567         } else if ((FI->getOpcode() == Instruction::Sub &&
9568                     TI->getOpcode() == Instruction::Add) ||
9569                    (FI->getOpcode() == Instruction::FSub &&
9570                     TI->getOpcode() == Instruction::FAdd)) {
9571           AddOp = TI; SubOp = FI;
9572         }
9573
9574         if (AddOp) {
9575           Value *OtherAddOp = 0;
9576           if (SubOp->getOperand(0) == AddOp->getOperand(0)) {
9577             OtherAddOp = AddOp->getOperand(1);
9578           } else if (SubOp->getOperand(0) == AddOp->getOperand(1)) {
9579             OtherAddOp = AddOp->getOperand(0);
9580           }
9581
9582           if (OtherAddOp) {
9583             // So at this point we know we have (Y -> OtherAddOp):
9584             //        select C, (add X, Y), (sub X, Z)
9585             Value *NegVal;  // Compute -Z
9586             if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SubOp->getOperand(1))) {
9587               NegVal = ConstantExpr::getNeg(C);
9588             } else {
9589               NegVal = InsertNewInstBefore(
9590                     BinaryOperator::CreateNeg(SubOp->getOperand(1),
9591                                               "tmp"), SI);
9592             }
9593
9594             Value *NewTrueOp = OtherAddOp;
9595             Value *NewFalseOp = NegVal;
9596             if (AddOp != TI)
9597               std::swap(NewTrueOp, NewFalseOp);
9598             Instruction *NewSel =
9599               SelectInst::Create(CondVal, NewTrueOp,
9600                                  NewFalseOp, SI.getName() + ".p");
9601
9602             NewSel = InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
9603             return BinaryOperator::CreateAdd(SubOp->getOperand(0), NewSel);
9604           }
9605         }
9606       }
9607
9608   // See if we can fold the select into one of our operands.
9609   if (SI.getType()->isInteger()) {
9610     Instruction *FoldI = FoldSelectIntoOp(SI, TrueVal, FalseVal);
9611     if (FoldI)
9612       return FoldI;
9613   }
9614
9615   // See if we can fold the select into a phi node if the condition is a select.
9616   if (isa<PHINode>(SI.getCondition())) 
9617     // The true/false values have to be live in the PHI predecessor's blocks.
9618     if (CanSelectOperandBeMappingIntoPredBlock(TrueVal, SI) &&
9619         CanSelectOperandBeMappingIntoPredBlock(FalseVal, SI))
9620       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(SI))
9621         return NV;
9622
9623   if (BinaryOperator::isNot(CondVal)) {
9624     SI.setOperand(0, BinaryOperator::getNotArgument(CondVal));
9625     SI.setOperand(1, FalseVal);
9626     SI.setOperand(2, TrueVal);
9627     return &SI;
9628   }
9629
9630   return 0;
9631 }
9632
9633 /// EnforceKnownAlignment - If the specified pointer points to an object that
9634 /// we control, modify the object's alignment to PrefAlign. This isn't
9635 /// often possible though. If alignment is important, a more reliable approach
9636 /// is to simply align all global variables and allocation instructions to
9637 /// their preferred alignment from the beginning.
9638 ///
9639 static unsigned EnforceKnownAlignment(Value *V,
9640                                       unsigned Align, unsigned PrefAlign) {
9641
9642   User *U = dyn_cast<User>(V);
9643   if (!U) return Align;
9644
9645   switch (Operator::getOpcode(U)) {
9646   default: break;
9647   case Instruction::BitCast:
9648     return EnforceKnownAlignment(U->getOperand(0), Align, PrefAlign);
9649   case Instruction::GetElementPtr: {
9650     // If all indexes are zero, it is just the alignment of the base pointer.
9651     bool AllZeroOperands = true;
9652     for (User::op_iterator i = U->op_begin() + 1, e = U->op_end(); i != e; ++i)
9653       if (!isa<Constant>(*i) ||
9654           !cast<Constant>(*i)->isNullValue()) {
9655         AllZeroOperands = false;
9656         break;
9657       }
9658
9659     if (AllZeroOperands) {
9660       // Treat this like a bitcast.
9661       return EnforceKnownAlignment(U->getOperand(0), Align, PrefAlign);
9662     }
9663     break;
9664   }
9665   }
9666
9667   if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(V)) {
9668     // If there is a large requested alignment and we can, bump up the alignment
9669     // of the global.
9670     if (!GV->isDeclaration()) {
9671       if (GV->getAlignment() >= PrefAlign)
9672         Align = GV->getAlignment();
9673       else {
9674         GV->setAlignment(PrefAlign);
9675         Align = PrefAlign;
9676       }
9677     }
9678   } else if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(V)) {
9679     // If there is a requested alignment and if this is an alloca, round up.
9680     if (AI->getAlignment() >= PrefAlign)
9681       Align = AI->getAlignment();
9682     else {
9683       AI->setAlignment(PrefAlign);
9684       Align = PrefAlign;
9685     }
9686   }
9687
9688   return Align;
9689 }
9690
9691 /// GetOrEnforceKnownAlignment - If the specified pointer has an alignment that
9692 /// we can determine, return it, otherwise return 0.  If PrefAlign is specified,
9693 /// and it is more than the alignment of the ultimate object, see if we can
9694 /// increase the alignment of the ultimate object, making this check succeed.
9695 unsigned InstCombiner::GetOrEnforceKnownAlignment(Value *V,
9696                                                   unsigned PrefAlign) {
9697   unsigned BitWidth = TD ? TD->getTypeSizeInBits(V->getType()) :
9698                       sizeof(PrefAlign) * CHAR_BIT;
9699   APInt Mask = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
9700   APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
9701   ComputeMaskedBits(V, Mask, KnownZero, KnownOne);
9702   unsigned TrailZ = KnownZero.countTrailingOnes();
9703   unsigned Align = 1u << std::min(BitWidth - 1, TrailZ);
9704
9705   if (PrefAlign > Align)
9706     Align = EnforceKnownAlignment(V, Align, PrefAlign);
9707   
9708     // We don't need to make any adjustment.
9709   return Align;
9710 }
9711
9712 Instruction *InstCombiner::SimplifyMemTransfer(MemIntrinsic *MI) {
9713   unsigned DstAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(MI->getOperand(1));
9714   unsigned SrcAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(MI->getOperand(2));
9715   unsigned MinAlign = std::min(DstAlign, SrcAlign);
9716   unsigned CopyAlign = MI->getAlignment();
9717
9718   if (CopyAlign < MinAlign) {
9719     MI->setAlignment(ConstantInt::get(MI->getAlignmentType(), 
9720                                              MinAlign, false));
9721     return MI;
9722   }
9723   
9724   // If MemCpyInst length is 1/2/4/8 bytes then replace memcpy with
9725   // load/store.
9726   ConstantInt *MemOpLength = dyn_cast<ConstantInt>(MI->getOperand(3));
9727   if (MemOpLength == 0) return 0;
9728   
9729   // Source and destination pointer types are always "i8*" for intrinsic.  See
9730   // if the size is something we can handle with a single primitive load/store.
9731   // A single load+store correctly handles overlapping memory in the memmove
9732   // case.
9733   unsigned Size = MemOpLength->getZExtValue();
9734   if (Size == 0) return MI;  // Delete this mem transfer.
9735   
9736   if (Size > 8 || (Size&(Size-1)))
9737     return 0;  // If not 1/2/4/8 bytes, exit.
9738   
9739   // Use an integer load+store unless we can find something better.
9740   Type *NewPtrTy =
9741                 PointerType::getUnqual(IntegerType::get(*Context, Size<<3));
9742   
9743   // Memcpy forces the use of i8* for the source and destination.  That means
9744   // that if you're using memcpy to move one double around, you'll get a cast
9745   // from double* to i8*.  We'd much rather use a double load+store rather than
9746   // an i64 load+store, here because this improves the odds that the source or
9747   // dest address will be promotable.  See if we can find a better type than the
9748   // integer datatype.
9749   if (Value *Op = getBitCastOperand(MI->getOperand(1))) {
9750     const Type *SrcETy = cast<PointerType>(Op->getType())->getElementType();
9751     if (TD && SrcETy->isSized() && TD->getTypeStoreSize(SrcETy) == Size) {
9752       // The SrcETy might be something like {{{double}}} or [1 x double].  Rip
9753       // down through these levels if so.
9754       while (!SrcETy->isSingleValueType()) {
9755         if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(SrcETy)) {
9756           if (STy->getNumElements() == 1)
9757             SrcETy = STy->getElementType(0);
9758           else
9759             break;
9760         } else if (const ArrayType *ATy = dyn_cast<ArrayType>(SrcETy)) {
9761           if (ATy->getNumElements() == 1)
9762             SrcETy = ATy->getElementType();
9763           else
9764             break;
9765         } else
9766           break;
9767       }
9768       
9769       if (SrcETy->isSingleValueType())
9770         NewPtrTy = PointerType::getUnqual(SrcETy);
9771     }
9772   }
9773   
9774   
9775   // If the memcpy/memmove provides better alignment info than we can
9776   // infer, use it.
9777   SrcAlign = std::max(SrcAlign, CopyAlign);
9778   DstAlign = std::max(DstAlign, CopyAlign);
9779   
9780   Value *Src = Builder->CreateBitCast(MI->getOperand(2), NewPtrTy);
9781   Value *Dest = Builder->CreateBitCast(MI->getOperand(1), NewPtrTy);
9782   Instruction *L = new LoadInst(Src, "tmp", false, SrcAlign);
9783   InsertNewInstBefore(L, *MI);
9784   InsertNewInstBefore(new StoreInst(L, Dest, false, DstAlign), *MI);
9785
9786   // Set the size of the copy to 0, it will be deleted on the next iteration.
9787   MI->setOperand(3, Constant::getNullValue(MemOpLength->getType()));
9788   return MI;
9789 }
9790
9791 Instruction *InstCombiner::SimplifyMemSet(MemSetInst *MI) {
9792   unsigned Alignment = GetOrEnforceKnownAlignment(MI->getDest());
9793   if (MI->getAlignment() < Alignment) {
9794     MI->setAlignment(ConstantInt::get(MI->getAlignmentType(),
9795                                              Alignment, false));
9796     return MI;
9797   }
9798   
9799   // Extract the length and alignment and fill if they are constant.
9800   ConstantInt *LenC = dyn_cast<ConstantInt>(MI->getLength());
9801   ConstantInt *FillC = dyn_cast<ConstantInt>(MI->getValue());
9802   if (!LenC || !FillC || FillC->getType() != Type::getInt8Ty(*Context))
9803     return 0;
9804   uint64_t Len = LenC->getZExtValue();
9805   Alignment = MI->getAlignment();
9806   
9807   // If the length is zero, this is a no-op
9808   if (Len == 0) return MI; // memset(d,c,0,a) -> noop
9809   
9810   // memset(s,c,n) -> store s, c (for n=1,2,4,8)
9811   if (Len <= 8 && isPowerOf2_32((uint32_t)Len)) {
9812     const Type *ITy = IntegerType::get(*Context, Len*8);  // n=1 -> i8.
9813     
9814     Value *Dest = MI->getDest();
9815     Dest = Builder->CreateBitCast(Dest, PointerType::getUnqual(ITy));
9816
9817     // Alignment 0 is identity for alignment 1 for memset, but not store.
9818     if (Alignment == 0) Alignment = 1;
9819     
9820     // Extract the fill value and store.
9821     uint64_t Fill = FillC->getZExtValue()*0x0101010101010101ULL;
9822     InsertNewInstBefore(new StoreInst(ConstantInt::get(ITy, Fill),
9823                                       Dest, false, Alignment), *MI);
9824     
9825     // Set the size of the copy to 0, it will be deleted on the next iteration.
9826     MI->setLength(Constant::getNullValue(LenC->getType()));
9827     return MI;
9828   }
9829
9830   return 0;
9831 }
9832
9833
9834 /// visitCallInst - CallInst simplification.  This mostly only handles folding 
9835 /// of intrinsic instructions.  For normal calls, it allows visitCallSite to do
9836 /// the heavy lifting.
9837 ///
9838 Instruction *InstCombiner::visitCallInst(CallInst &CI) {
9839   if (isFreeCall(&CI))
9840     return visitFree(CI);
9841
9842   // If the caller function is nounwind, mark the call as nounwind, even if the
9843   // callee isn't.
9844   if (CI.getParent()->getParent()->doesNotThrow() &&
9845       !CI.doesNotThrow()) {
9846     CI.setDoesNotThrow();
9847     return &CI;
9848   }
9849   
9850   IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(&CI);
9851   if (!II) return visitCallSite(&CI);
9852   
9853   // Intrinsics cannot occur in an invoke, so handle them here instead of in
9854   // visitCallSite.
9855   if (MemIntrinsic *MI = dyn_cast<MemIntrinsic>(II)) {
9856     bool Changed = false;
9857
9858     // memmove/cpy/set of zero bytes is a noop.
9859     if (Constant *NumBytes = dyn_cast<Constant>(MI->getLength())) {
9860       if (NumBytes->isNullValue()) return EraseInstFromFunction(CI);
9861
9862       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(NumBytes))
9863         if (CI->getZExtValue() == 1) {
9864           // Replace the instruction with just byte operations.  We would
9865           // transform other cases to loads/stores, but we don't know if
9866           // alignment is sufficient.
9867         }
9868     }
9869
9870     // If we have a memmove and the source operation is a constant global,
9871     // then the source and dest pointers can't alias, so we can change this
9872     // into a call to memcpy.
9873     if (MemMoveInst *MMI = dyn_cast<MemMoveInst>(MI)) {
9874       if (GlobalVariable *GVSrc = dyn_cast<GlobalVariable>(MMI->getSource()))
9875         if (GVSrc->isConstant()) {
9876           Module *M = CI.getParent()->getParent()->getParent();
9877           Intrinsic::ID MemCpyID = Intrinsic::memcpy;
9878           const Type *Tys[1];
9879           Tys[0] = CI.getOperand(3)->getType();
9880           CI.setOperand(0, 
9881                         Intrinsic::getDeclaration(M, MemCpyID, Tys, 1));
9882           Changed = true;
9883         }
9884
9885       // memmove(x,x,size) -> noop.
9886       if (MMI->getSource() == MMI->getDest())
9887         return EraseInstFromFunction(CI);
9888     }
9889
9890     // If we can determine a pointer alignment that is bigger than currently
9891     // set, update the alignment.
9892     if (isa<MemTransferInst>(MI)) {
9893       if (Instruction *I = SimplifyMemTransfer(MI))
9894         return I;
9895     } else if (MemSetInst *MSI = dyn_cast<MemSetInst>(MI)) {
9896       if (Instruction *I = SimplifyMemSet(MSI))
9897         return I;
9898     }
9899           
9900     if (Changed) return II;
9901   }
9902   
9903   switch (II->getIntrinsicID()) {
9904   default: break;
9905   case Intrinsic::bswap:
9906     // bswap(bswap(x)) -> x
9907     if (IntrinsicInst *Operand = dyn_cast<IntrinsicInst>(II->getOperand(1)))
9908       if (Operand->getIntrinsicID() == Intrinsic::bswap)
9909         return ReplaceInstUsesWith(CI, Operand->getOperand(1));
9910     break;
9911   case Intrinsic::ppc_altivec_lvx:
9912   case Intrinsic::ppc_altivec_lvxl:
9913   case Intrinsic::x86_sse_loadu_ps:
9914   case Intrinsic::x86_sse2_loadu_pd:
9915   case Intrinsic::x86_sse2_loadu_dq:
9916     // Turn PPC lvx     -> load if the pointer is known aligned.
9917     // Turn X86 loadups -> load if the pointer is known aligned.
9918     if (GetOrEnforceKnownAlignment(II->getOperand(1), 16) >= 16) {
9919       Value *Ptr = Builder->CreateBitCast(II->getOperand(1),
9920                                          PointerType::getUnqual(II->getType()));
9921       return new LoadInst(Ptr);
9922     }
9923     break;
9924   case Intrinsic::ppc_altivec_stvx:
9925   case Intrinsic::ppc_altivec_stvxl:
9926     // Turn stvx -> store if the pointer is known aligned.
9927     if (GetOrEnforceKnownAlignment(II->getOperand(2), 16) >= 16) {
9928       const Type *OpPtrTy = 
9929         PointerType::getUnqual(II->getOperand(1)->getType());
9930       Value *Ptr = Builder->CreateBitCast(II->getOperand(2), OpPtrTy);
9931       return new StoreInst(II->getOperand(1), Ptr);
9932     }
9933     break;
9934   case Intrinsic::x86_sse_storeu_ps:
9935   case Intrinsic::x86_sse2_storeu_pd:
9936   case Intrinsic::x86_sse2_storeu_dq:
9937     // Turn X86 storeu -> store if the pointer is known aligned.
9938     if (GetOrEnforceKnownAlignment(II->getOperand(1), 16) >= 16) {
9939       const Type *OpPtrTy = 
9940         PointerType::getUnqual(II->getOperand(2)->getType());
9941       Value *Ptr = Builder->CreateBitCast(II->getOperand(1), OpPtrTy);
9942       return new StoreInst(II->getOperand(2), Ptr);
9943     }
9944     break;
9945     
9946   case Intrinsic::x86_sse_cvttss2si: {
9947     // These intrinsics only demands the 0th element of its input vector.  If
9948     // we can simplify the input based on that, do so now.
9949     unsigned VWidth =
9950       cast<VectorType>(II->getOperand(1)->getType())->getNumElements();
9951     APInt DemandedElts(VWidth, 1);
9952     APInt UndefElts(VWidth, 0);
9953     if (Value *V = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(1), DemandedElts,
9954                                               UndefElts)) {
9955       II->setOperand(1, V);
9956       return II;
9957     }
9958     break;
9959   }
9960     
9961   case Intrinsic::ppc_altivec_vperm:
9962     // Turn vperm(V1,V2,mask) -> shuffle(V1,V2,mask) if mask is a constant.
9963     if (ConstantVector *Mask = dyn_cast<ConstantVector>(II->getOperand(3))) {
9964       assert(Mask->getNumOperands() == 16 && "Bad type for intrinsic!");
9965       
9966       // Check that all of the elements are integer constants or undefs.
9967       bool AllEltsOk = true;
9968       for (unsigned i = 0; i != 16; ++i) {
9969         if (!isa<ConstantInt>(Mask->getOperand(i)) && 
9970             !isa<UndefValue>(Mask->getOperand(i))) {
9971           AllEltsOk = false;
9972           break;
9973         }
9974       }
9975       
9976       if (AllEltsOk) {
9977         // Cast the input vectors to byte vectors.
9978         Value *Op0 = Builder->CreateBitCast(II->getOperand(1), Mask->getType());
9979         Value *Op1 = Builder->CreateBitCast(II->getOperand(2), Mask->getType());
9980         Value *Result = UndefValue::get(Op0->getType());
9981         
9982         // Only extract each element once.
9983         Value *ExtractedElts[32];
9984         memset(ExtractedElts, 0, sizeof(ExtractedElts));
9985         
9986         for (unsigned i = 0; i != 16; ++i) {
9987           if (isa<UndefValue>(Mask->getOperand(i)))
9988             continue;
9989           unsigned Idx=cast<ConstantInt>(Mask->getOperand(i))->getZExtValue();
9990           Idx &= 31;  // Match the hardware behavior.
9991           
9992           if (ExtractedElts[Idx] == 0) {
9993             ExtractedElts[Idx] = 
9994               Builder->CreateExtractElement(Idx < 16 ? Op0 : Op1, 
9995                   ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(*Context), Idx&15, false),
9996                                             "tmp");
9997           }
9998         
9999           // Insert this value into the result vector.
10000           Result = Builder->CreateInsertElement(Result, ExtractedElts[Idx],
10001                          ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(*Context), i, false),
10002                                                 "tmp");
10003         }
10004         return CastInst::Create(Instruction::BitCast, Result, CI.getType());
10005       }
10006     }
10007     break;
10008
10009   case Intrinsic::stackrestore: {
10010     // If the save is right next to the restore, remove the restore.  This can
10011     // happen when variable allocas are DCE'd.
10012     if (IntrinsicInst *SS = dyn_cast<IntrinsicInst>(II->getOperand(1))) {
10013       if (SS->getIntrinsicID() == Intrinsic::stacksave) {
10014         BasicBlock::iterator BI = SS;
10015         if (&*++BI == II)
10016           return EraseInstFromFunction(CI);
10017       }
10018     }
10019     
10020     // Scan down this block to see if there is another stack restore in the
10021     // same block without an intervening call/alloca.
10022     BasicBlock::iterator BI = II;
10023     TerminatorInst *TI = II->getParent()->getTerminator();
10024     bool CannotRemove = false;
10025     for (++BI; &*BI != TI; ++BI) {
10026       if (isa<AllocaInst>(BI) || isMalloc(BI)) {
10027         CannotRemove = true;
10028         break;
10029       }
10030       if (CallInst *BCI = dyn_cast<CallInst>(BI)) {
10031         if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(BCI)) {
10032           // If there is a stackrestore below this one, remove this one.
10033           if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::stackrestore)
10034             return EraseInstFromFunction(CI);
10035           // Otherwise, ignore the intrinsic.
10036         } else {
10037           // If we found a non-intrinsic call, we can't remove the stack
10038           // restore.
10039           CannotRemove = true;
10040           break;
10041         }
10042       }
10043     }
10044     
10045     // If the stack restore is in a return/unwind block and if there are no
10046     // allocas or calls between the restore and the return, nuke the restore.
10047     if (!CannotRemove && (isa<ReturnInst>(TI) || isa<UnwindInst>(TI)))
10048       return EraseInstFromFunction(CI);
10049     break;
10050   }
10051   }
10052
10053   return visitCallSite(II);
10054 }
10055
10056 // InvokeInst simplification
10057 //
10058 Instruction *InstCombiner::visitInvokeInst(InvokeInst &II) {
10059   return visitCallSite(&II);
10060 }
10061
10062 /// isSafeToEliminateVarargsCast - If this cast does not affect the value 
10063 /// passed through the varargs area, we can eliminate the use of the cast.
10064 static bool isSafeToEliminateVarargsCast(const CallSite CS,
10065                                          const CastInst * const CI,
10066                                          const TargetData * const TD,
10067                                          const int ix) {
10068   if (!CI->isLosslessCast())
10069     return false;
10070
10071   // The size of ByVal arguments is derived from the type, so we
10072   // can't change to a type with a different size.  If the size were
10073   // passed explicitly we could avoid this check.
10074   if (!CS.paramHasAttr(ix, Attribute::ByVal))
10075     return true;
10076
10077   const Type* SrcTy = 
10078             cast<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType())->getElementType();
10079   const Type* DstTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
10080   if (!SrcTy->isSized() || !DstTy->isSized())
10081     return false;
10082   if (!TD || TD->getTypeAllocSize(SrcTy) != TD->getTypeAllocSize(DstTy))
10083     return false;
10084   return true;
10085 }
10086
10087 // visitCallSite - Improvements for call and invoke instructions.
10088 //
10089 Instruction *InstCombiner::visitCallSite(CallSite CS) {
10090   bool Changed = false;
10091
10092   // If the callee is a constexpr cast of a function, attempt to move the cast
10093   // to the arguments of the call/invoke.
10094   if (transformConstExprCastCall(CS)) return 0;
10095
10096   Value *Callee = CS.getCalledValue();
10097
10098   if (Function *CalleeF = dyn_cast<Function>(Callee))
10099     if (CalleeF->getCallingConv() != CS.getCallingConv()) {
10100       Instruction *OldCall = CS.getInstruction();
10101       // If the call and callee calling conventions don't match, this call must
10102       // be unreachable, as the call is undefined.
10103       new StoreInst(ConstantInt::getTrue(*Context),
10104                 UndefValue::get(Type::getInt1PtrTy(*Context)), 
10105                                   OldCall);
10106       // If OldCall dues not return void then replaceAllUsesWith undef.
10107       // This allows ValueHandlers and custom metadata to adjust itself.
10108       if (!OldCall->getType()->isVoidTy())
10109         OldCall->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(OldCall->getType()));
10110       if (isa<CallInst>(OldCall))   // Not worth removing an invoke here.
10111         return EraseInstFromFunction(*OldCall);
10112       return 0;
10113     }
10114
10115   if (isa<ConstantPointerNull>(Callee) || isa<UndefValue>(Callee)) {
10116     // This instruction is not reachable, just remove it.  We insert a store to
10117     // undef so that we know that this code is not reachable, despite the fact
10118     // that we can't modify the CFG here.
10119     new StoreInst(ConstantInt::getTrue(*Context),
10120                UndefValue::get(Type::getInt1PtrTy(*Context)),
10121                   CS.getInstruction());
10122
10123     // If CS dues not return void then replaceAllUsesWith undef.
10124     // This allows ValueHandlers and custom metadata to adjust itself.
10125     if (!CS.getInstruction()->getType()->isVoidTy())
10126       CS.getInstruction()->
10127         replaceAllUsesWith(UndefValue::get(CS.getInstruction()->getType()));
10128
10129     if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(CS.getInstruction())) {
10130       // Don't break the CFG, insert a dummy cond branch.
10131       BranchInst::Create(II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
10132                          ConstantInt::getTrue(*Context), II);
10133     }
10134     return EraseInstFromFunction(*CS.getInstruction());
10135   }
10136
10137   if (BitCastInst *BC = dyn_cast<BitCastInst>(Callee))
10138     if (IntrinsicInst *In = dyn_cast<IntrinsicInst>(BC->getOperand(0)))
10139       if (In->getIntrinsicID() == Intrinsic::init_trampoline)
10140         return transformCallThroughTrampoline(CS);
10141
10142   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(Callee->getType());
10143   const FunctionType *FTy = cast<FunctionType>(PTy->getElementType());
10144   if (FTy->isVarArg()) {
10145     int ix = FTy->getNumParams() + (isa<InvokeInst>(Callee) ? 3 : 1);
10146     // See if we can optimize any arguments passed through the varargs area of
10147     // the call.
10148     for (CallSite::arg_iterator I = CS.arg_begin()+FTy->getNumParams(),
10149            E = CS.arg_end(); I != E; ++I, ++ix) {
10150       CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(*I);
10151       if (CI && isSafeToEliminateVarargsCast(CS, CI, TD, ix)) {
10152         *I = CI->getOperand(0);
10153         Changed = true;
10154       }
10155     }
10156   }
10157
10158   if (isa<InlineAsm>(Callee) && !CS.doesNotThrow()) {
10159     // Inline asm calls cannot throw - mark them 'nounwind'.
10160     CS.setDoesNotThrow();
10161     Changed = true;
10162   }
10163
10164   return Changed ? CS.getInstruction() : 0;
10165 }
10166
10167 // transformConstExprCastCall - If the callee is a constexpr cast of a function,
10168 // attempt to move the cast to the arguments of the call/invoke.
10169 //
10170 bool InstCombiner::transformConstExprCastCall(CallSite CS) {
10171   if (!isa<ConstantExpr>(CS.getCalledValue())) return false;
10172   ConstantExpr *CE = cast<ConstantExpr>(CS.getCalledValue());
10173   if (CE->getOpcode() != Instruction::BitCast || 
10174       !isa<Function>(CE->getOperand(0)))
10175     return false;
10176   Function *Callee = cast<Function>(CE->getOperand(0));
10177   Instruction *Caller = CS.getInstruction();
10178   const AttrListPtr &CallerPAL = CS.getAttributes();
10179
10180   // Okay, this is a cast from a function to a different type.  Unless doing so
10181   // would cause a type conversion of one of our arguments, change this call to
10182   // be a direct call with arguments casted to the appropriate types.
10183   //
10184   const FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
10185   const Type *OldRetTy = Caller->getType();
10186   const Type *NewRetTy = FT->getReturnType();
10187
10188   if (isa<StructType>(NewRetTy))
10189     return false; // TODO: Handle multiple return values.
10190
10191   // Check to see if we are changing the return type...
10192   if (OldRetTy != NewRetTy) {
10193     if (Callee->isDeclaration() &&
10194         // Conversion is ok if changing from one pointer type to another or from
10195         // a pointer to an integer of the same size.
10196         !((isa<PointerType>(OldRetTy) || !TD ||
10197            OldRetTy == TD->getIntPtrType(Caller->getContext())) &&
10198           (isa<PointerType>(NewRetTy) || !TD ||
10199            NewRetTy == TD->getIntPtrType(Caller->getContext()))))
10200       return false;   // Cannot transform this return value.
10201
10202     if (!Caller->use_empty() &&
10203         // void -> non-void is handled specially
10204         !NewRetTy->isVoidTy() && !CastInst::isCastable(NewRetTy, OldRetTy))
10205       return false;   // Cannot transform this return value.
10206
10207     if (!CallerPAL.isEmpty() && !Caller->use_empty()) {
10208       Attributes RAttrs = CallerPAL.getRetAttributes();
10209       if (RAttrs & Attribute::typeIncompatible(NewRetTy))
10210         return false;   // Attribute not compatible with transformed value.
10211     }
10212
10213     // If the callsite is an invoke instruction, and the return value is used by
10214     // a PHI node in a successor, we cannot change the return type of the call
10215     // because there is no place to put the cast instruction (without breaking
10216     // the critical edge).  Bail out in this case.
10217     if (!Caller->use_empty())
10218       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller))
10219         for (Value::use_iterator UI = II->use_begin(), E = II->use_end();
10220              UI != E; ++UI)
10221           if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(*UI))
10222             if (PN->getParent() == II->getNormalDest() ||
10223                 PN->getParent() == II->getUnwindDest())
10224               return false;
10225   }
10226
10227   unsigned NumActualArgs = unsigned(CS.arg_end()-CS.arg_begin());
10228   unsigned NumCommonArgs = std::min(FT->getNumParams(), NumActualArgs);
10229
10230   CallSite::arg_iterator AI = CS.arg_begin();
10231   for (unsigned i = 0, e = NumCommonArgs; i != e; ++i, ++AI) {
10232     const Type *ParamTy = FT->getParamType(i);
10233     const Type *ActTy = (*AI)->getType();
10234
10235     if (!CastInst::isCastable(ActTy, ParamTy))
10236       return false;   // Cannot transform this parameter value.
10237
10238     if (CallerPAL.getParamAttributes(i + 1) 
10239         & Attribute::typeIncompatible(ParamTy))
10240       return false;   // Attribute not compatible with transformed value.
10241
10242     // Converting from one pointer type to another or between a pointer and an
10243     // integer of the same size is safe even if we do not have a body.
10244     bool isConvertible = ActTy == ParamTy ||
10245       (TD && ((isa<PointerType>(ParamTy) ||
10246       ParamTy == TD->getIntPtrType(Caller->getContext())) &&
10247               (isa<PointerType>(ActTy) ||
10248               ActTy == TD->getIntPtrType(Caller->getContext()))));
10249     if (Callee->isDeclaration() && !isConvertible) return false;
10250   }
10251
10252   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs && !FT->isVarArg() &&
10253       Callee->isDeclaration())
10254     return false;   // Do not delete arguments unless we have a function body.
10255
10256   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs && FT->isVarArg() &&
10257       !CallerPAL.isEmpty())
10258     // In this case we have more arguments than the new function type, but we
10259     // won't be dropping them.  Check that these extra arguments have attributes
10260     // that are compatible with being a vararg call argument.
10261     for (unsigned i = CallerPAL.getNumSlots(); i; --i) {
10262       if (CallerPAL.getSlot(i - 1).Index <= FT->getNumParams())
10263         break;
10264       Attributes PAttrs = CallerPAL.getSlot(i - 1).Attrs;
10265       if (PAttrs & Attribute::VarArgsIncompatible)
10266         return false;
10267     }
10268
10269   // Okay, we decided that this is a safe thing to do: go ahead and start
10270   // inserting cast instructions as necessary...
10271   std::vector<Value*> Args;
10272   Args.reserve(NumActualArgs);
10273   SmallVector<AttributeWithIndex, 8> attrVec;
10274   attrVec.reserve(NumCommonArgs);
10275
10276   // Get any return attributes.
10277   Attributes RAttrs = CallerPAL.getRetAttributes();
10278
10279   // If the return value is not being used, the type may not be compatible
10280   // with the existing attributes.  Wipe out any problematic attributes.
10281   RAttrs &= ~Attribute::typeIncompatible(NewRetTy);
10282
10283   // Add the new return attributes.
10284   if (RAttrs)
10285     attrVec.push_back(AttributeWithIndex::get(0, RAttrs));
10286
10287   AI = CS.arg_begin();
10288   for (unsigned i = 0; i != NumCommonArgs; ++i, ++AI) {
10289     const Type *ParamTy = FT->getParamType(i);
10290     if ((*AI)->getType() == ParamTy) {
10291       Args.push_back(*AI);
10292     } else {
10293       Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(*AI,
10294           false, ParamTy, false);
10295       Args.push_back(Builder->CreateCast(opcode, *AI, ParamTy, "tmp"));
10296     }
10297
10298     // Add any parameter attributes.
10299     if (Attributes PAttrs = CallerPAL.getParamAttributes(i + 1))
10300       attrVec.push_back(AttributeWithIndex::get(i + 1, PAttrs));
10301   }
10302
10303   // If the function takes more arguments than the call was taking, add them
10304   // now.
10305   for (unsigned i = NumCommonArgs; i != FT->getNumParams(); ++i)
10306     Args.push_back(Constant::getNullValue(FT->getParamType(i)));
10307
10308   // If we are removing arguments to the function, emit an obnoxious warning.
10309   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs) {
10310     if (!FT->isVarArg()) {
10311       errs() << "WARNING: While resolving call to function '"
10312              << Callee->getName() << "' arguments were dropped!\n";
10313     } else {
10314       // Add all of the arguments in their promoted form to the arg list.
10315       for (unsigned i = FT->getNumParams(); i != NumActualArgs; ++i, ++AI) {
10316         const Type *PTy = getPromotedType((*AI)->getType());
10317         if (PTy != (*AI)->getType()) {
10318           // Must promote to pass through va_arg area!
10319           Instruction::CastOps opcode =
10320             CastInst::getCastOpcode(*AI, false, PTy, false);
10321           Args.push_back(Builder->CreateCast(opcode, *AI, PTy, "tmp"));
10322         } else {
10323           Args.push_back(*AI);
10324         }
10325
10326         // Add any parameter attributes.
10327         if (Attributes PAttrs = CallerPAL.getParamAttributes(i + 1))
10328           attrVec.push_back(AttributeWithIndex::get(i + 1, PAttrs));
10329       }
10330     }
10331   }
10332
10333   if (Attributes FnAttrs =  CallerPAL.getFnAttributes())
10334     attrVec.push_back(AttributeWithIndex::get(~0, FnAttrs));
10335
10336   if (NewRetTy->isVoidTy())
10337     Caller->setName("");   // Void type should not have a name.
10338
10339   const AttrListPtr &NewCallerPAL = AttrListPtr::get(attrVec.begin(),
10340                                                      attrVec.end());
10341
10342   Instruction *NC;
10343   if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
10344     NC = InvokeInst::Create(Callee, II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
10345                             Args.begin(), Args.end(),
10346                             Caller->getName(), Caller);
10347     cast<InvokeInst>(NC)->setCallingConv(II->getCallingConv());
10348     cast<InvokeInst>(NC)->setAttributes(NewCallerPAL);
10349   } else {
10350     NC = CallInst::Create(Callee, Args.begin(), Args.end(),
10351                           Caller->getName(), Caller);
10352     CallInst *CI = cast<CallInst>(Caller);
10353     if (CI->isTailCall())
10354       cast<CallInst>(NC)->setTailCall();
10355     cast<CallInst>(NC)->setCallingConv(CI->getCallingConv());
10356     cast<CallInst>(NC)->setAttributes(NewCallerPAL);
10357   }
10358
10359   // Insert a cast of the return type as necessary.
10360   Value *NV = NC;
10361   if (OldRetTy != NV->getType() && !Caller->use_empty()) {
10362     if (!NV->getType()->isVoidTy()) {
10363       Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(NC, false, 
10364                                                             OldRetTy, false);
10365       NV = NC = CastInst::Create(opcode, NC, OldRetTy, "tmp");
10366
10367       // If this is an invoke instruction, we should insert it after the first
10368       // non-phi, instruction in the normal successor block.
10369       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
10370         BasicBlock::iterator I = II->getNormalDest()->getFirstNonPHI();
10371         InsertNewInstBefore(NC, *I);
10372       } else {
10373         // Otherwise, it's a call, just insert cast right after the call instr
10374         InsertNewInstBefore(NC, *Caller);
10375       }
10376       Worklist.AddUsersToWorkList(*Caller);
10377     } else {
10378       NV = UndefValue::get(Caller->getType());
10379     }
10380   }
10381
10382
10383   if (!Caller->use_empty())
10384     Caller->replaceAllUsesWith(NV);
10385   
10386   EraseInstFromFunction(*Caller);
10387   return true;
10388 }
10389
10390 // transformCallThroughTrampoline - Turn a call to a function created by the
10391 // init_trampoline intrinsic into a direct call to the underlying function.
10392 //
10393 Instruction *InstCombiner::transformCallThroughTrampoline(CallSite CS) {
10394   Value *Callee = CS.getCalledValue();
10395   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(Callee->getType());
10396   const FunctionType *FTy = cast<FunctionType>(PTy->getElementType());
10397   const AttrListPtr &Attrs = CS.getAttributes();
10398
10399   // If the call already has the 'nest' attribute somewhere then give up -
10400   // otherwise 'nest' would occur twice after splicing in the chain.
10401   if (Attrs.hasAttrSomewhere(Attribute::Nest))
10402     return 0;
10403
10404   IntrinsicInst *Tramp =
10405     cast<IntrinsicInst>(cast<BitCastInst>(Callee)->getOperand(0));
10406
10407   Function *NestF = cast<Function>(Tramp->getOperand(2)->stripPointerCasts());
10408   const PointerType *NestFPTy = cast<PointerType>(NestF->getType());
10409   const FunctionType *NestFTy = cast<FunctionType>(NestFPTy->getElementType());
10410
10411   const AttrListPtr &NestAttrs = NestF->getAttributes();
10412   if (!NestAttrs.isEmpty()) {
10413     unsigned NestIdx = 1;
10414     const Type *NestTy = 0;
10415     Attributes NestAttr = Attribute::None;
10416
10417     // Look for a parameter marked with the 'nest' attribute.
10418     for (FunctionType::param_iterator I = NestFTy->param_begin(),
10419          E = NestFTy->param_end(); I != E; ++NestIdx, ++I)
10420       if (NestAttrs.paramHasAttr(NestIdx, Attribute::Nest)) {
10421         // Record the parameter type and any other attributes.
10422         NestTy = *I;
10423         NestAttr = NestAttrs.getParamAttributes(NestIdx);
10424         break;
10425       }
10426
10427     if (NestTy) {
10428       Instruction *Caller = CS.getInstruction();
10429       std::vector<Value*> NewArgs;
10430       NewArgs.reserve(unsigned(CS.arg_end()-CS.arg_begin())+1);
10431
10432       SmallVector<AttributeWithIndex, 8> NewAttrs;
10433       NewAttrs.reserve(Attrs.getNumSlots() + 1);
10434
10435       // Insert the nest argument into the call argument list, which may
10436       // mean appending it.  Likewise for attributes.
10437
10438       // Add any result attributes.
10439       if (Attributes Attr = Attrs.getRetAttributes())
10440         NewAttrs.push_back(AttributeWithIndex::get(0, Attr));
10441
10442       {
10443         unsigned Idx = 1;
10444         CallSite::arg_iterator I = CS.arg_begin(), E = CS.arg_end();
10445         do {
10446           if (Idx == NestIdx) {
10447             // Add the chain argument and attributes.
10448             Value *NestVal = Tramp->getOperand(3);
10449             if (NestVal->getType() != NestTy)
10450               NestVal = new BitCastInst(NestVal, NestTy, "nest", Caller);
10451             NewArgs.push_back(NestVal);
10452             NewAttrs.push_back(AttributeWithIndex::get(NestIdx, NestAttr));
10453           }
10454
10455           if (I == E)
10456             break;
10457
10458           // Add the original argument and attributes.
10459           NewArgs.push_back(*I);
10460           if (Attributes Attr = Attrs.getParamAttributes(Idx))
10461             NewAttrs.push_back
10462               (AttributeWithIndex::get(Idx + (Idx >= NestIdx), Attr));
10463
10464           ++Idx, ++I;
10465         } while (1);
10466       }
10467
10468       // Add any function attributes.
10469       if (Attributes Attr = Attrs.getFnAttributes())
10470         NewAttrs.push_back(AttributeWithIndex::get(~0, Attr));
10471
10472       // The trampoline may have been bitcast to a bogus type (FTy).
10473       // Handle this by synthesizing a new function type, equal to FTy
10474       // with the chain parameter inserted.
10475
10476       std::vector<const Type*> NewTypes;
10477       NewTypes.reserve(FTy->getNumParams()+1);
10478
10479       // Insert the chain's type into the list of parameter types, which may
10480       // mean appending it.
10481       {
10482         unsigned Idx = 1;
10483         FunctionType::param_iterator I = FTy->param_begin(),
10484           E = FTy->param_end();
10485
10486         do {
10487           if (Idx == NestIdx)
10488             // Add the chain's type.
10489             NewTypes.push_back(NestTy);
10490
10491           if (I == E)
10492             break;
10493
10494           // Add the original type.
10495           NewTypes.push_back(*I);
10496
10497           ++Idx, ++I;
10498         } while (1);
10499       }
10500
10501       // Replace the trampoline call with a direct call.  Let the generic
10502       // code sort out any function type mismatches.
10503       FunctionType *NewFTy = FunctionType::get(FTy->getReturnType(), NewTypes, 
10504                                                 FTy->isVarArg());
10505       Constant *NewCallee =
10506         NestF->getType() == PointerType::getUnqual(NewFTy) ?
10507         NestF : ConstantExpr::getBitCast(NestF, 
10508                                          PointerType::getUnqual(NewFTy));
10509       const AttrListPtr &NewPAL = AttrListPtr::get(NewAttrs.begin(),
10510                                                    NewAttrs.end());
10511
10512       Instruction *NewCaller;
10513       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
10514         NewCaller = InvokeInst::Create(NewCallee,
10515                                        II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
10516                                        NewArgs.begin(), NewArgs.end(),
10517                                        Caller->getName(), Caller);
10518         cast<InvokeInst>(NewCaller)->setCallingConv(II->getCallingConv());
10519         cast<InvokeInst>(NewCaller)->setAttributes(NewPAL);
10520       } else {
10521         NewCaller = CallInst::Create(NewCallee, NewArgs.begin(), NewArgs.end(),
10522                                      Caller->getName(), Caller);
10523         if (cast<CallInst>(Caller)->isTailCall())
10524           cast<CallInst>(NewCaller)->setTailCall();
10525         cast<CallInst>(NewCaller)->
10526           setCallingConv(cast<CallInst>(Caller)->getCallingConv());
10527         cast<CallInst>(NewCaller)->setAttributes(NewPAL);
10528       }
10529       if (!Caller->getType()->isVoidTy())
10530         Caller->replaceAllUsesWith(NewCaller);
10531       Caller->eraseFromParent();
10532       Worklist.Remove(Caller);
10533       return 0;
10534     }
10535   }
10536
10537   // Replace the trampoline call with a direct call.  Since there is no 'nest'
10538   // parameter, there is no need to adjust the argument list.  Let the generic
10539   // code sort out any function type mismatches.
10540   Constant *NewCallee =
10541     NestF->getType() == PTy ? NestF : 
10542                               ConstantExpr::getBitCast(NestF, PTy);
10543   CS.setCalledFunction(NewCallee);
10544   return CS.getInstruction();
10545 }
10546
10547 /// FoldPHIArgBinOpIntoPHI - If we have something like phi [add (a,b), add(a,c)]
10548 /// and if a/b/c and the add's all have a single use, turn this into a phi
10549 /// and a single binop.
10550 Instruction *InstCombiner::FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PHINode &PN) {
10551   Instruction *FirstInst = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(0));
10552   assert(isa<BinaryOperator>(FirstInst) || isa<CmpInst>(FirstInst));
10553   unsigned Opc = FirstInst->getOpcode();
10554   Value *LHSVal = FirstInst->getOperand(0);
10555   Value *RHSVal = FirstInst->getOperand(1);
10556     
10557   const Type *LHSType = LHSVal->getType();
10558   const Type *RHSType = RHSVal->getType();
10559   
10560   // Scan to see if all operands are the same opcode, and all have one use.
10561   for (unsigned i = 1; i != PN.getNumIncomingValues(); ++i) {
10562     Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i));
10563     if (!I || I->getOpcode() != Opc || !I->hasOneUse() ||
10564         // Verify type of the LHS matches so we don't fold cmp's of different
10565         // types or GEP's with different index types.
10566         I->getOperand(0)->getType() != LHSType ||
10567         I->getOperand(1)->getType() != RHSType)
10568       return 0;
10569
10570     // If they are CmpInst instructions, check their predicates
10571     if (Opc == Instruction::ICmp || Opc == Instruction::FCmp)
10572       if (cast<CmpInst>(I)->getPredicate() !=
10573           cast<CmpInst>(FirstInst)->getPredicate())
10574         return 0;
10575     
10576     // Keep track of which operand needs a phi node.
10577     if (I->getOperand(0) != LHSVal) LHSVal = 0;
10578     if (I->getOperand(1) != RHSVal) RHSVal = 0;
10579   }
10580
10581   // If both LHS and RHS would need a PHI, don't do this transformation,
10582   // because it would increase the number of PHIs entering the block,
10583   // which leads to higher register pressure. This is especially
10584   // bad when the PHIs are in the header of a loop.
10585   if (!LHSVal && !RHSVal)
10586     return 0;
10587   
10588   // Otherwise, this is safe to transform!
10589   
10590   Value *InLHS = FirstInst->getOperand(0);
10591   Value *InRHS = FirstInst->getOperand(1);
10592   PHINode *NewLHS = 0, *NewRHS = 0;
10593   if (LHSVal == 0) {
10594     NewLHS = PHINode::Create(LHSType,
10595                              FirstInst->getOperand(0)->getName() + ".pn");
10596     NewLHS->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
10597     NewLHS->addIncoming(InLHS, PN.getIncomingBlock(0));
10598     InsertNewInstBefore(NewLHS, PN);
10599     LHSVal = NewLHS;
10600   }
10601   
10602   if (RHSVal == 0) {
10603     NewRHS = PHINode::Create(RHSType,
10604                              FirstInst->getOperand(1)->getName() + ".pn");
10605     NewRHS->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
10606     NewRHS->addIncoming(InRHS, PN.getIncomingBlock(0));
10607     InsertNewInstBefore(NewRHS, PN);
10608     RHSVal = NewRHS;
10609   }
10610   
10611   // Add all operands to the new PHIs.
10612   if (NewLHS || NewRHS) {
10613     for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
10614       Instruction *InInst = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i));
10615       if (NewLHS) {
10616         Value *NewInLHS = InInst->getOperand(0);
10617         NewLHS->addIncoming(NewInLHS, PN.getIncomingBlock(i));
10618       }
10619       if (NewRHS) {
10620         Value *NewInRHS = InInst->getOperand(1);
10621         NewRHS->addIncoming(NewInRHS, PN.getIncomingBlock(i));
10622       }
10623     }
10624   }
10625     
10626   if (BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(FirstInst))
10627     return BinaryOperator::Create(BinOp->getOpcode(), LHSVal, RHSVal);
10628   CmpInst *CIOp = cast<CmpInst>(FirstInst);
10629   return CmpInst::Create(CIOp->getOpcode(), CIOp->getPredicate(),
10630                          LHSVal, RHSVal);
10631 }
10632
10633 Instruction *InstCombiner::FoldPHIArgGEPIntoPHI(PHINode &PN) {
10634   GetElementPtrInst *FirstInst =cast<GetElementPtrInst>(PN.getIncomingValue(0));
10635   
10636   SmallVector<Value*, 16> FixedOperands(FirstInst->op_begin(), 
10637                                         FirstInst->op_end());
10638   // This is true if all GEP bases are allocas and if all indices into them are
10639   // constants.
10640   bool AllBasePointersAreAllocas = true;
10641
10642   // We don't want to replace this phi if the replacement would require
10643   // more than one phi, which leads to higher register pressure. This is
10644   // especially bad when the PHIs are in the header of a loop.
10645   bool NeededPhi = false;
10646   
10647   // Scan to see if all operands are the same opcode, and all have one use.
10648   for (unsigned i = 1; i != PN.getNumIncomingValues(); ++i) {
10649     GetElementPtrInst *GEP= dyn_cast<GetElementPtrInst>(PN.getIncomingValue(i));
10650     if (!GEP || !GEP->hasOneUse() || GEP->getType() != FirstInst->getType() ||
10651       GEP->getNumOperands() != FirstInst->getNumOperands())
10652       return 0;
10653
10654     // Keep track of whether or not all GEPs are of alloca pointers.
10655     if (AllBasePointersAreAllocas &&
10656         (!isa<AllocaInst>(GEP->getOperand(0)) ||
10657          !GEP->hasAllConstantIndices()))
10658       AllBasePointersAreAllocas = false;
10659     
10660     // Compare the operand lists.
10661     for (unsigned op = 0, e = FirstInst->getNumOperands(); op != e; ++op) {
10662       if (FirstInst->getOperand(op) == GEP->getOperand(op))
10663         continue;
10664       
10665       // Don't merge two GEPs when two operands differ (introducing phi nodes)
10666       // if one of the PHIs has a constant for the index.  The index may be
10667       // substantially cheaper to compute for the constants, so making it a
10668       // variable index could pessimize the path.  This also handles the case
10669       // for struct indices, which must always be constant.
10670       if (isa<ConstantInt>(FirstInst->getOperand(op)) ||
10671           isa<ConstantInt>(GEP->getOperand(op)))
10672         return 0;
10673       
10674       if (FirstInst->getOperand(op)->getType() !=GEP->getOperand(op)->getType())
10675         return 0;
10676
10677       // If we already needed a PHI for an earlier operand, and another operand
10678       // also requires a PHI, we'd be introducing more PHIs than we're
10679       // eliminating, which increases register pressure on entry to the PHI's
10680       // block.
10681       if (NeededPhi)
10682         return 0;
10683
10684       FixedOperands[op] = 0;  // Needs a PHI.
10685       NeededPhi = true;
10686     }
10687   }
10688   
10689   // If all of the base pointers of the PHI'd GEPs are from allocas, don't
10690   // bother doing this transformation.  At best, this will just save a bit of
10691   // offset calculation, but all the predecessors will have to materialize the
10692   // stack address into a register anyway.  We'd actually rather *clone* the
10693   // load up into the predecessors so that we have a load of a gep of an alloca,
10694   // which can usually all be folded into the load.
10695   if (AllBasePointersAreAllocas)
10696     return 0;
10697   
10698   // Otherwise, this is safe to transform.  Insert PHI nodes for each operand
10699   // that is variable.
10700   SmallVector<PHINode*, 16> OperandPhis(FixedOperands.size());
10701   
10702   bool HasAnyPHIs = false;
10703   for (unsigned i = 0, e = FixedOperands.size(); i != e; ++i) {
10704     if (FixedOperands[i]) continue;  // operand doesn't need a phi.
10705     Value *FirstOp = FirstInst->getOperand(i);
10706     PHINode *NewPN = PHINode::Create(FirstOp->getType(),
10707                                      FirstOp->getName()+".pn");
10708     InsertNewInstBefore(NewPN, PN);
10709     
10710     NewPN->reserveOperandSpace(e);
10711     NewPN->addIncoming(FirstOp, PN.getIncomingBlock(0));
10712     OperandPhis[i] = NewPN;
10713     FixedOperands[i] = NewPN;
10714     HasAnyPHIs = true;
10715   }
10716
10717   
10718   // Add all operands to the new PHIs.
10719   if (HasAnyPHIs) {
10720     for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
10721       GetElementPtrInst *InGEP =cast<GetElementPtrInst>(PN.getIncomingValue(i));
10722       BasicBlock *InBB = PN.getIncomingBlock(i);
10723       
10724       for (unsigned op = 0, e = OperandPhis.size(); op != e; ++op)
10725         if (PHINode *OpPhi = OperandPhis[op])
10726           OpPhi->addIncoming(InGEP->getOperand(op), InBB);
10727     }
10728   }
10729   
10730   Value *Base = FixedOperands[0];
10731   return cast<GEPOperator>(FirstInst)->isInBounds() ?
10732     GetElementPtrInst::CreateInBounds(Base, FixedOperands.begin()+1,
10733                                       FixedOperands.end()) :
10734     GetElementPtrInst::Create(Base, FixedOperands.begin()+1,
10735                               FixedOperands.end());
10736 }
10737
10738
10739 /// isSafeAndProfitableToSinkLoad - Return true if we know that it is safe to
10740 /// sink the load out of the block that defines it.  This means that it must be
10741 /// obvious the value of the load is not changed from the point of the load to
10742 /// the end of the block it is in.
10743 ///
10744 /// Finally, it is safe, but not profitable, to sink a load targetting a
10745 /// non-address-taken alloca.  Doing so will cause us to not promote the alloca
10746 /// to a register.
10747 static bool isSafeAndProfitableToSinkLoad(LoadInst *L) {
10748   BasicBlock::iterator BBI = L, E = L->getParent()->end();
10749   
10750   for (++BBI; BBI != E; ++BBI)
10751     if (BBI->mayWriteToMemory())
10752       return false;
10753   
10754   // Check for non-address taken alloca.  If not address-taken already, it isn't
10755   // profitable to do this xform.
10756   if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(L->getOperand(0))) {
10757     bool isAddressTaken = false;
10758     for (Value::use_iterator UI = AI->use_begin(), E = AI->use_end();
10759          UI != E; ++UI) {
10760       if (isa<LoadInst>(UI)) continue;
10761       if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(*UI)) {
10762         // If storing TO the alloca, then the address isn't taken.
10763         if (SI->getOperand(1) == AI) continue;
10764       }
10765       isAddressTaken = true;
10766       break;
10767     }
10768     
10769     if (!isAddressTaken && AI->isStaticAlloca())
10770       return false;
10771   }
10772   
10773   // If this load is a load from a GEP with a constant offset from an alloca,
10774   // then we don't want to sink it.  In its present form, it will be
10775   // load [constant stack offset].  Sinking it will cause us to have to
10776   // materialize the stack addresses in each predecessor in a register only to
10777   // do a shared load from register in the successor.
10778   if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(L->getOperand(0)))
10779     if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(GEP->getOperand(0)))
10780       if (AI->isStaticAlloca() && GEP->hasAllConstantIndices())
10781         return false;
10782   
10783   return true;
10784 }
10785
10786 Instruction *InstCombiner::FoldPHIArgLoadIntoPHI(PHINode &PN) {
10787   LoadInst *FirstLI = cast<LoadInst>(PN.getIncomingValue(0));
10788   
10789   // When processing loads, we need to propagate two bits of information to the
10790   // sunk load: whether it is volatile, and what its alignment is.  We currently
10791   // don't sink loads when some have their alignment specified and some don't.
10792   // visitLoadInst will propagate an alignment onto the load when TD is around,
10793   // and if TD isn't around, we can't handle the mixed case.
10794   bool isVolatile = FirstLI->isVolatile();
10795   unsigned LoadAlignment = FirstLI->getAlignment();
10796   
10797   // We can't sink the load if the loaded value could be modified between the
10798   // load and the PHI.
10799   if (FirstLI->getParent() != PN.getIncomingBlock(0) ||
10800       !isSafeAndProfitableToSinkLoad(FirstLI))
10801     return 0;
10802   
10803   // If the PHI is of volatile loads and the load block has multiple
10804   // successors, sinking it would remove a load of the volatile value from
10805   // the path through the other successor.
10806   if (isVolatile && 
10807       FirstLI->getParent()->getTerminator()->getNumSuccessors() != 1)
10808     return 0;
10809   
10810   // Check to see if all arguments are the same operation.
10811   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
10812     LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(PN.getIncomingValue(i));
10813     if (!LI || !LI->hasOneUse())
10814       return 0;
10815     
10816     // We can't sink the load if the loaded value could be modified between 
10817     // the load and the PHI.
10818     if (LI->isVolatile() != isVolatile ||
10819         LI->getParent() != PN.getIncomingBlock(i) ||
10820         !isSafeAndProfitableToSinkLoad(LI))
10821       return 0;
10822       
10823     // If some of the loads have an alignment specified but not all of them,
10824     // we can't do the transformation.
10825     if ((LoadAlignment != 0) != (LI->getAlignment() != 0))
10826       return 0;
10827     
10828     LoadAlignment = std::min(LoadAlignment, LI->getAlignment());
10829     
10830     // If the PHI is of volatile loads and the load block has multiple
10831     // successors, sinking it would remove a load of the volatile value from
10832     // the path through the other successor.
10833     if (isVolatile &&
10834         LI->getParent()->getTerminator()->getNumSuccessors() != 1)
10835       return 0;
10836   }
10837   
10838   // Okay, they are all the same operation.  Create a new PHI node of the
10839   // correct type, and PHI together all of the LHS's of the instructions.
10840   PHINode *NewPN = PHINode::Create(FirstLI->getOperand(0)->getType(),
10841                                    PN.getName()+".in");
10842   NewPN->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
10843   
10844   Value *InVal = FirstLI->getOperand(0);
10845   NewPN->addIncoming(InVal, PN.getIncomingBlock(0));
10846   
10847   // Add all operands to the new PHI.
10848   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
10849     Value *NewInVal = cast<LoadInst>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(0);
10850     if (NewInVal != InVal)
10851       InVal = 0;
10852     NewPN->addIncoming(NewInVal, PN.getIncomingBlock(i));
10853   }
10854   
10855   Value *PhiVal;
10856   if (InVal) {
10857     // The new PHI unions all of the same values together.  This is really
10858     // common, so we handle it intelligently here for compile-time speed.
10859     PhiVal = InVal;
10860     delete NewPN;
10861   } else {
10862     InsertNewInstBefore(NewPN, PN);
10863     PhiVal = NewPN;
10864   }
10865   
10866   // If this was a volatile load that we are merging, make sure to loop through
10867   // and mark all the input loads as non-volatile.  If we don't do this, we will
10868   // insert a new volatile load and the old ones will not be deletable.
10869   if (isVolatile)
10870     for (unsigned i = 0, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
10871       cast<LoadInst>(PN.getIncomingValue(i))->setVolatile(false);
10872   
10873   return new LoadInst(PhiVal, "", isVolatile, LoadAlignment);
10874 }
10875
10876
10877 // FoldPHIArgOpIntoPHI - If all operands to a PHI node are the same "unary"
10878 // operator and they all are only used by the PHI, PHI together their
10879 // inputs, and do the operation once, to the result of the PHI.
10880 Instruction *InstCombiner::FoldPHIArgOpIntoPHI(PHINode &PN) {
10881   Instruction *FirstInst = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(0));
10882
10883   if (isa<GetElementPtrInst>(FirstInst))
10884     return FoldPHIArgGEPIntoPHI(PN);
10885   if (isa<LoadInst>(FirstInst))
10886     return FoldPHIArgLoadIntoPHI(PN);
10887   
10888   // Scan the instruction, looking for input operations that can be folded away.
10889   // If all input operands to the phi are the same instruction (e.g. a cast from
10890   // the same type or "+42") we can pull the operation through the PHI, reducing
10891   // code size and simplifying code.
10892   Constant *ConstantOp = 0;
10893   const Type *CastSrcTy = 0;
10894   
10895   if (isa<CastInst>(FirstInst)) {
10896     CastSrcTy = FirstInst->getOperand(0)->getType();
10897
10898     // Be careful about transforming integer PHIs.  We don't want to pessimize
10899     // the code by turning an i32 into an i1293.
10900     if (isa<IntegerType>(PN.getType()) && isa<IntegerType>(CastSrcTy)) {
10901       // If we don't have TD, we don't know if the original PHI was legal.
10902       if (!TD) return 0;
10903
10904       unsigned PHIWidth = PN.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
10905       unsigned NewWidth = CastSrcTy->getPrimitiveSizeInBits();
10906       bool PHILegal = TD->isLegalInteger(PHIWidth);
10907       bool NewLegal = TD->isLegalInteger(NewWidth);
10908     
10909       // If this is a legal integer PHI node, and pulling the operation through
10910       // would cause it to be an illegal integer PHI, don't do the
10911       // transformation.
10912       if (PHILegal && !NewLegal)
10913         return 0;
10914       
10915       // Otherwise, if both are illegal, do not increase the size of the PHI. We
10916       // do allow things like i160 -> i64, but not i64 -> i160.
10917       if (!PHILegal && !NewLegal && NewWidth > PHIWidth)
10918         return 0;
10919     }
10920   } else if (isa<BinaryOperator>(FirstInst) || isa<CmpInst>(FirstInst)) {
10921     // Can fold binop, compare or shift here if the RHS is a constant, 
10922     // otherwise call FoldPHIArgBinOpIntoPHI.
10923     ConstantOp = dyn_cast<Constant>(FirstInst->getOperand(1));
10924     if (ConstantOp == 0)
10925       return FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PN);
10926   } else {
10927     return 0;  // Cannot fold this operation.
10928   }
10929
10930   // Check to see if all arguments are the same operation.
10931   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
10932     Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i));
10933     if (I == 0 || !I->hasOneUse() || !I->isSameOperationAs(FirstInst))
10934       return 0;
10935     if (CastSrcTy) {
10936       if (I->getOperand(0)->getType() != CastSrcTy)
10937         return 0;  // Cast operation must match.
10938     } else if (I->getOperand(1) != ConstantOp) {
10939       return 0;
10940     }
10941   }
10942
10943   // Okay, they are all the same operation.  Create a new PHI node of the
10944   // correct type, and PHI together all of the LHS's of the instructions.
10945   PHINode *NewPN = PHINode::Create(FirstInst->getOperand(0)->getType(),
10946                                    PN.getName()+".in");
10947   NewPN->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
10948
10949   Value *InVal = FirstInst->getOperand(0);
10950   NewPN->addIncoming(InVal, PN.getIncomingBlock(0));
10951
10952   // Add all operands to the new PHI.
10953   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
10954     Value *NewInVal = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(0);
10955     if (NewInVal != InVal)
10956       InVal = 0;
10957     NewPN->addIncoming(NewInVal, PN.getIncomingBlock(i));
10958   }
10959
10960   Value *PhiVal;
10961   if (InVal) {
10962     // The new PHI unions all of the same values together.  This is really
10963     // common, so we handle it intelligently here for compile-time speed.
10964     PhiVal = InVal;
10965     delete NewPN;
10966   } else {
10967     InsertNewInstBefore(NewPN, PN);
10968     PhiVal = NewPN;
10969   }
10970
10971   // Insert and return the new operation.
10972   if (CastInst *FirstCI = dyn_cast<CastInst>(FirstInst))
10973     return CastInst::Create(FirstCI->getOpcode(), PhiVal, PN.getType());
10974   
10975   if (BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(FirstInst))
10976     return BinaryOperator::Create(BinOp->getOpcode(), PhiVal, ConstantOp);
10977   
10978   CmpInst *CIOp = cast<CmpInst>(FirstInst);
10979   return CmpInst::Create(CIOp->getOpcode(), CIOp->getPredicate(),
10980                          PhiVal, ConstantOp);
10981 }
10982
10983 /// DeadPHICycle - Return true if this PHI node is only used by a PHI node cycle
10984 /// that is dead.
10985 static bool DeadPHICycle(PHINode *PN,
10986                          SmallPtrSet<PHINode*, 16> &PotentiallyDeadPHIs) {
10987   if (PN->use_empty()) return true;
10988   if (!PN->hasOneUse()) return false;
10989
10990   // Remember this node, and if we find the cycle, return.
10991   if (!PotentiallyDeadPHIs.insert(PN))
10992     return true;
10993   
10994   // Don't scan crazily complex things.
10995   if (PotentiallyDeadPHIs.size() == 16)
10996     return false;
10997
10998   if (PHINode *PU = dyn_cast<PHINode>(PN->use_back()))
10999     return DeadPHICycle(PU, PotentiallyDeadPHIs);
11000
11001   return false;
11002 }
11003
11004 /// PHIsEqualValue - Return true if this phi node is always equal to
11005 /// NonPhiInVal.  This happens with mutually cyclic phi nodes like:
11006 ///   z = some value; x = phi (y, z); y = phi (x, z)
11007 static bool PHIsEqualValue(PHINode *PN, Value *NonPhiInVal, 
11008                            SmallPtrSet<PHINode*, 16> &ValueEqualPHIs) {
11009   // See if we already saw this PHI node.
11010   if (!ValueEqualPHIs.insert(PN))
11011     return true;
11012   
11013   // Don't scan crazily complex things.
11014   if (ValueEqualPHIs.size() == 16)
11015     return false;
11016  
11017   // Scan the operands to see if they are either phi nodes or are equal to
11018   // the value.
11019   for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
11020     Value *Op = PN->getIncomingValue(i);
11021     if (PHINode *OpPN = dyn_cast<PHINode>(Op)) {
11022       if (!PHIsEqualValue(OpPN, NonPhiInVal, ValueEqualPHIs))
11023         return false;
11024     } else if (Op != NonPhiInVal)
11025       return false;
11026   }
11027   
11028   return true;
11029 }
11030
11031
11032 namespace {
11033 struct PHIUsageRecord {
11034   unsigned Shift;     // The amount shifted.
11035   Instruction *Inst;  // The trunc instruction.
11036   
11037   PHIUsageRecord(unsigned Sh, Instruction *User) : Shift(Sh), Inst(User) {}
11038   
11039   bool operator<(const PHIUsageRecord &RHS) const {
11040     if (Shift < RHS.Shift) return true;
11041     return Shift == RHS.Shift &&
11042            Inst->getType()->getPrimitiveSizeInBits() <
11043            RHS.Inst->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
11044   }
11045 };
11046 }
11047
11048
11049 /// SliceUpIllegalIntegerPHI - This is an integer PHI and we know that it has an
11050 /// illegal type: see if it is only used by trunc or trunc(lshr) operations.  If
11051 /// so, we split the PHI into the various pieces being extracted.  This sort of
11052 /// thing is introduced when SROA promotes an aggregate to large integer values.
11053 ///
11054 /// TODO: The user of the trunc may be an bitcast to float/double/vector or an
11055 /// inttoptr.  We should produce new PHIs in the right type.
11056 ///
11057 Instruction *InstCombiner::SliceUpIllegalIntegerPHI(PHINode &PN) {
11058   SmallVector<PHIUsageRecord, 16> PHIUsers;
11059   
11060   for (Value::use_iterator UI = PN.use_begin(), E = PN.use_end();
11061        UI != E; ++UI) {
11062     Instruction *User = cast<Instruction>(*UI);
11063     
11064     // The PHI can use itself.
11065     if (User == &PN)
11066       continue;
11067     
11068     // Truncates are always ok.
11069     if (isa<TruncInst>(User)) {
11070       PHIUsers.push_back(PHIUsageRecord(0, User));
11071       continue;
11072     }
11073     
11074     // Otherwise it must be a lshr which can only be used by one trunc.
11075     if (User->getOpcode() != Instruction::LShr ||
11076         !User->hasOneUse() || !isa<TruncInst>(User->use_back()) ||
11077         !isa<ConstantInt>(User->getOperand(1)))
11078       return 0;
11079     
11080     unsigned Shift = cast<ConstantInt>(User->getOperand(1))->getZExtValue();
11081     PHIUsers.push_back(PHIUsageRecord(Shift, User->use_back()));
11082   }
11083   
11084   // If we have no users, they must be all self uses, just nuke the PHI.
11085   if (PHIUsers.empty())
11086     return ReplaceInstUsesWith(PN, UndefValue::get(PN.getType()));
11087   
11088   // If this phi node is transformable, create new PHIs for all the pieces
11089   // extracted out of it.  First, sort the users by their offset and size.
11090   array_pod_sort(PHIUsers.begin(), PHIUsers.end());
11091   
11092   DEBUG(errs() << "SLICING UP PHI: " << PN << '\n');
11093   
11094   DenseMap<BasicBlock*, Value*> PredValues;
11095   
11096   unsigned UserI = 0, UserE = PHIUsers.size();
11097   while (1) {
11098     assert(UserI != UserE && "Iteration fail, loop below should catch this");
11099     
11100     unsigned Offset = PHIUsers[UserI].Shift;
11101     const Type *Ty = PHIUsers[UserI].Inst->getType();
11102
11103     // Create the new PHI node for this user.
11104     PHINode *EltPHI =
11105       PHINode::Create(Ty, PN.getName()+".off"+Twine(Offset), &PN);
11106     assert(EltPHI->getType() != PN.getType() &&
11107            "Truncate didn't shrink phi?");
11108     
11109     for (unsigned i = 0, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
11110       BasicBlock *Pred = PN.getIncomingBlock(i);
11111       Value *&PredVal = PredValues[Pred];
11112       
11113       // If we already have a value for this predecessor, reuse it.
11114       if (PredVal) {
11115         EltPHI->addIncoming(PredVal, Pred);
11116         continue;
11117       }
11118
11119       // Handle the PHI self-reuse case.
11120       Value *InVal = PN.getIncomingValue(i);
11121       if (InVal == &PN) {
11122         PredVal = EltPHI;
11123         EltPHI->addIncoming(PredVal, Pred);
11124         continue;
11125       }
11126       
11127       // Otherwise, do an extract in the predecessor.
11128       Builder->SetInsertPoint(Pred, Pred->getTerminator());
11129       if (Offset)
11130         InVal = Builder->CreateLShr(InVal, ConstantInt::get(InVal->getType(),
11131                                                             Offset), "extract");
11132       InVal = Builder->CreateTrunc(InVal, Ty, "extract.t");
11133       PredVal = InVal;
11134       EltPHI->addIncoming(PredVal, Pred);
11135     }
11136     PredValues.clear();
11137     
11138     DEBUG(errs() << "  Made element PHI for offset " << Offset << ": "
11139                  << *EltPHI << '\n');
11140     
11141     // Now that we have a new PHI node, replace all uses of this piece of the
11142     // PHI with the one new PHI.
11143     while (PHIUsers[UserI].Shift == Offset &&
11144            PHIUsers[UserI].Inst->getType() == Ty) {
11145       ReplaceInstUsesWith(*PHIUsers[UserI].Inst, EltPHI);
11146
11147       // If we replaced the last PHI user, we're done.  Just replace all the
11148       // remaining uses of the PHI (self uses and the lshrs with undefs.
11149       if (++UserI == UserE)
11150         return ReplaceInstUsesWith(PN, UndefValue::get(PN.getType()));
11151     }
11152   }
11153 }
11154
11155 // PHINode simplification
11156 //
11157 Instruction *InstCombiner::visitPHINode(PHINode &PN) {
11158   // If LCSSA is around, don't mess with Phi nodes
11159   if (MustPreserveLCSSA) return 0;
11160   
11161   if (Value *V = PN.hasConstantValue())
11162     return ReplaceInstUsesWith(PN, V);
11163
11164   // If all PHI operands are the same operation, pull them through the PHI,
11165   // reducing code size.
11166   if (isa<Instruction>(PN.getIncomingValue(0)) &&
11167       isa<Instruction>(PN.getIncomingValue(1)) &&
11168       cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(0))->getOpcode() ==
11169       cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(1))->getOpcode() &&
11170       // FIXME: The hasOneUse check will fail for PHIs that use the value more
11171       // than themselves more than once.
11172       PN.getIncomingValue(0)->hasOneUse())
11173     if (Instruction *Result = FoldPHIArgOpIntoPHI(PN))
11174       return Result;
11175
11176   // If this is a trivial cycle in the PHI node graph, remove it.  Basically, if
11177   // this PHI only has a single use (a PHI), and if that PHI only has one use (a
11178   // PHI)... break the cycle.
11179   if (PN.hasOneUse()) {
11180     Instruction *PHIUser = cast<Instruction>(PN.use_back());
11181     if (PHINode *PU = dyn_cast<PHINode>(PHIUser)) {
11182       SmallPtrSet<PHINode*, 16> PotentiallyDeadPHIs;
11183       PotentiallyDeadPHIs.insert(&PN);
11184       if (DeadPHICycle(PU, PotentiallyDeadPHIs))
11185         return ReplaceInstUsesWith(PN, UndefValue::get(PN.getType()));
11186     }
11187    
11188     // If this phi has a single use, and if that use just computes a value for
11189     // the next iteration of a loop, delete the phi.  This occurs with unused
11190     // induction variables, e.g. "for (int j = 0; ; ++j);".  Detecting this
11191     // common case here is good because the only other things that catch this
11192     // are induction variable analysis (sometimes) and ADCE, which is only run
11193     // late.
11194     if (PHIUser->hasOneUse() &&
11195         (isa<BinaryOperator>(PHIUser) || isa<GetElementPtrInst>(PHIUser)) &&
11196         PHIUser->use_back() == &PN) {
11197       return ReplaceInstUsesWith(PN, UndefValue::get(PN.getType()));
11198     }
11199   }
11200
11201   // We sometimes end up with phi cycles that non-obviously end up being the
11202   // same value, for example:
11203   //   z = some value; x = phi (y, z); y = phi (x, z)
11204   // where the phi nodes don't necessarily need to be in the same block.  Do a
11205   // quick check to see if the PHI node only contains a single non-phi value, if
11206   // so, scan to see if the phi cycle is actually equal to that value.
11207   {
11208     unsigned InValNo = 0, NumOperandVals = PN.getNumIncomingValues();
11209     // Scan for the first non-phi operand.
11210     while (InValNo != NumOperandVals && 
11211            isa<PHINode>(PN.getIncomingValue(InValNo)))
11212       ++InValNo;
11213
11214     if (InValNo != NumOperandVals) {
11215       Value *NonPhiInVal = PN.getOperand(InValNo);
11216       
11217       // Scan the rest of the operands to see if there are any conflicts, if so
11218       // there is no need to recursively scan other phis.
11219       for (++InValNo; InValNo != NumOperandVals; ++InValNo) {
11220         Value *OpVal = PN.getIncomingValue(InValNo);
11221         if (OpVal != NonPhiInVal && !isa<PHINode>(OpVal))
11222           break;
11223       }
11224       
11225       // If we scanned over all operands, then we have one unique value plus
11226       // phi values.  Scan PHI nodes to see if they all merge in each other or
11227       // the value.
11228       if (InValNo == NumOperandVals) {
11229         SmallPtrSet<PHINode*, 16> ValueEqualPHIs;
11230         if (PHIsEqualValue(&PN, NonPhiInVal, ValueEqualPHIs))
11231           return ReplaceInstUsesWith(PN, NonPhiInVal);
11232       }
11233     }
11234   }
11235
11236   // If there are multiple PHIs, sort their operands so that they all list
11237   // the blocks in the same order. This will help identical PHIs be eliminated
11238   // by other passes. Other passes shouldn't depend on this for correctness
11239   // however.
11240   PHINode *FirstPN = cast<PHINode>(PN.getParent()->begin());
11241   if (&PN != FirstPN)
11242     for (unsigned i = 0, e = FirstPN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
11243       BasicBlock *BBA = PN.getIncomingBlock(i);
11244       BasicBlock *BBB = FirstPN->getIncomingBlock(i);
11245       if (BBA != BBB) {
11246         Value *VA = PN.getIncomingValue(i);
11247         unsigned j = PN.getBasicBlockIndex(BBB);
11248         Value *VB = PN.getIncomingValue(j);
11249         PN.setIncomingBlock(i, BBB);
11250         PN.setIncomingValue(i, VB);
11251         PN.setIncomingBlock(j, BBA);
11252         PN.setIncomingValue(j, VA);
11253         // NOTE: Instcombine normally would want us to "return &PN" if we
11254         // modified any of the operands of an instruction.  However, since we
11255         // aren't adding or removing uses (just rearranging them) we don't do
11256         // this in this case.
11257       }
11258     }
11259
11260   // If this is an integer PHI and we know that it has an illegal type, see if
11261   // it is only used by trunc or trunc(lshr) operations.  If so, we split the
11262   // PHI into the various pieces being extracted.  This sort of thing is
11263   // introduced when SROA promotes an aggregate to a single large integer type.
11264   if (isa<IntegerType>(PN.getType()) && TD &&
11265       !TD->isLegalInteger(PN.getType()->getPrimitiveSizeInBits()))
11266     if (Instruction *Res = SliceUpIllegalIntegerPHI(PN))
11267       return Res;
11268   
11269   return 0;
11270 }
11271
11272 Instruction *InstCombiner::visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP) {
11273   Value *PtrOp = GEP.getOperand(0);
11274   // Eliminate 'getelementptr %P, i32 0' and 'getelementptr %P', they are noops.
11275   if (GEP.getNumOperands() == 1)
11276     return ReplaceInstUsesWith(GEP, PtrOp);
11277
11278   if (isa<UndefValue>(GEP.getOperand(0)))
11279     return ReplaceInstUsesWith(GEP, UndefValue::get(GEP.getType()));
11280
11281   bool HasZeroPointerIndex = false;
11282   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(GEP.getOperand(1)))
11283     HasZeroPointerIndex = C->isNullValue();
11284
11285   if (GEP.getNumOperands() == 2 && HasZeroPointerIndex)
11286     return ReplaceInstUsesWith(GEP, PtrOp);
11287
11288   // Eliminate unneeded casts for indices.
11289   if (TD) {
11290     bool MadeChange = false;
11291     unsigned PtrSize = TD->getPointerSizeInBits();
11292     
11293     gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
11294     for (User::op_iterator I = GEP.op_begin() + 1, E = GEP.op_end();
11295          I != E; ++I, ++GTI) {
11296       if (!isa<SequentialType>(*GTI)) continue;
11297       
11298       // If we are using a wider index than needed for this platform, shrink it
11299       // to what we need.  If narrower, sign-extend it to what we need.  This
11300       // explicit cast can make subsequent optimizations more obvious.
11301       unsigned OpBits = cast<IntegerType>((*I)->getType())->getBitWidth();
11302       if (OpBits == PtrSize)
11303         continue;
11304       
11305       *I = Builder->CreateIntCast(*I, TD->getIntPtrType(GEP.getContext()),true);
11306       MadeChange = true;
11307     }
11308     if (MadeChange) return &GEP;
11309   }
11310
11311   // Combine Indices - If the source pointer to this getelementptr instruction
11312   // is a getelementptr instruction, combine the indices of the two
11313   // getelementptr instructions into a single instruction.
11314   //
11315   if (GEPOperator *Src = dyn_cast<GEPOperator>(PtrOp)) {
11316     // Note that if our source is a gep chain itself that we wait for that
11317     // chain to be resolved before we perform this transformation.  This
11318     // avoids us creating a TON of code in some cases.
11319     //
11320     if (GetElementPtrInst *SrcGEP =
11321           dyn_cast<GetElementPtrInst>(Src->getOperand(0)))
11322       if (SrcGEP->getNumOperands() == 2)
11323         return 0;   // Wait until our source is folded to completion.
11324
11325     SmallVector<Value*, 8> Indices;
11326
11327     // Find out whether the last index in the source GEP is a sequential idx.
11328     bool EndsWithSequential = false;
11329     for (gep_type_iterator I = gep_type_begin(*Src), E = gep_type_end(*Src);
11330          I != E; ++I)
11331       EndsWithSequential = !isa<StructType>(*I);
11332
11333     // Can we combine the two pointer arithmetics offsets?
11334     if (EndsWithSequential) {
11335       // Replace: gep (gep %P, long B), long A, ...
11336       // With:    T = long A+B; gep %P, T, ...
11337       //
11338       Value *Sum;
11339       Value *SO1 = Src->getOperand(Src->getNumOperands()-1);
11340       Value *GO1 = GEP.getOperand(1);
11341       if (SO1 == Constant::getNullValue(SO1->getType())) {
11342         Sum = GO1;
11343       } else if (GO1 == Constant::getNullValue(GO1->getType())) {
11344         Sum = SO1;
11345       } else {
11346         // If they aren't the same type, then the input hasn't been processed
11347         // by the loop above yet (which canonicalizes sequential index types to
11348         // intptr_t).  Just avoid transforming this until the input has been
11349         // normalized.
11350         if (SO1->getType() != GO1->getType())
11351           return 0;
11352         Sum = Builder->CreateAdd(SO1, GO1, PtrOp->getName()+".sum");
11353       }
11354
11355       // Update the GEP in place if possible.
11356       if (Src->getNumOperands() == 2) {
11357         GEP.setOperand(0, Src->getOperand(0));
11358         GEP.setOperand(1, Sum);
11359         return &GEP;
11360       }
11361       Indices.append(Src->op_begin()+1, Src->op_end()-1);
11362       Indices.push_back(Sum);
11363       Indices.append(GEP.op_begin()+2, GEP.op_end());
11364     } else if (isa<Constant>(*GEP.idx_begin()) &&
11365                cast<Constant>(*GEP.idx_begin())->isNullValue() &&
11366                Src->getNumOperands() != 1) {
11367       // Otherwise we can do the fold if the first index of the GEP is a zero
11368       Indices.append(Src->op_begin()+1, Src->op_end());
11369       Indices.append(GEP.idx_begin()+1, GEP.idx_end());
11370     }
11371
11372     if (!Indices.empty())
11373       return (cast<GEPOperator>(&GEP)->isInBounds() &&
11374               Src->isInBounds()) ?
11375         GetElementPtrInst::CreateInBounds(Src->getOperand(0), Indices.begin(),
11376                                           Indices.end(), GEP.getName()) :
11377         GetElementPtrInst::Create(Src->getOperand(0), Indices.begin(),
11378                                   Indices.end(), GEP.getName());
11379   }
11380   
11381   // Handle gep(bitcast x) and gep(gep x, 0, 0, 0).
11382   if (Value *X = getBitCastOperand(PtrOp)) {
11383     assert(isa<PointerType>(X->getType()) && "Must be cast from pointer");
11384
11385     // If the input bitcast is actually "bitcast(bitcast(x))", then we don't 
11386     // want to change the gep until the bitcasts are eliminated.
11387     if (getBitCastOperand(X)) {
11388       Worklist.AddValue(PtrOp);
11389       return 0;
11390     }
11391     
11392     // Transform: GEP (bitcast [10 x i8]* X to [0 x i8]*), i32 0, ...
11393     // into     : GEP [10 x i8]* X, i32 0, ...
11394     //
11395     // Likewise, transform: GEP (bitcast i8* X to [0 x i8]*), i32 0, ...
11396     //           into     : GEP i8* X, ...
11397     // 
11398     // This occurs when the program declares an array extern like "int X[];"
11399     if (HasZeroPointerIndex) {
11400       const PointerType *CPTy = cast<PointerType>(PtrOp->getType());
11401       const PointerType *XTy = cast<PointerType>(X->getType());
11402       if (const ArrayType *CATy =
11403           dyn_cast<ArrayType>(CPTy->getElementType())) {
11404         // GEP (bitcast i8* X to [0 x i8]*), i32 0, ... ?
11405         if (CATy->getElementType() == XTy->getElementType()) {
11406           // -> GEP i8* X, ...
11407           SmallVector<Value*, 8> Indices(GEP.idx_begin()+1, GEP.idx_end());
11408           return cast<GEPOperator>(&GEP)->isInBounds() ?
11409             GetElementPtrInst::CreateInBounds(X, Indices.begin(), Indices.end(),
11410                                               GEP.getName()) :
11411             GetElementPtrInst::Create(X, Indices.begin(), Indices.end(),
11412                                       GEP.getName());
11413         }
11414         
11415         if (const ArrayType *XATy = dyn_cast<ArrayType>(XTy->getElementType())){
11416           // GEP (bitcast [10 x i8]* X to [0 x i8]*), i32 0, ... ?
11417           if (CATy->getElementType() == XATy->getElementType()) {
11418             // -> GEP [10 x i8]* X, i32 0, ...
11419             // At this point, we know that the cast source type is a pointer
11420             // to an array of the same type as the destination pointer
11421             // array.  Because the array type is never stepped over (there
11422             // is a leading zero) we can fold the cast into this GEP.
11423             GEP.setOperand(0, X);
11424             return &GEP;
11425           }
11426         }
11427       }
11428     } else if (GEP.getNumOperands() == 2) {
11429       // Transform things like:
11430       // %t = getelementptr i32* bitcast ([2 x i32]* %str to i32*), i32 %V
11431       // into:  %t1 = getelementptr [2 x i32]* %str, i32 0, i32 %V; bitcast
11432       const Type *SrcElTy = cast<PointerType>(X->getType())->getElementType();
11433       const Type *ResElTy=cast<PointerType>(PtrOp->getType())->getElementType();
11434       if (TD && isa<ArrayType>(SrcElTy) &&
11435           TD->getTypeAllocSize(cast<ArrayType>(SrcElTy)->getElementType()) ==
11436           TD->getTypeAllocSize(ResElTy)) {
11437         Value *Idx[2];
11438         Idx[0] = Constant::getNullValue(Type::getInt32Ty(*Context));
11439         Idx[1] = GEP.getOperand(1);
11440         Value *NewGEP = cast<GEPOperator>(&GEP)->isInBounds() ?
11441           Builder->CreateInBoundsGEP(X, Idx, Idx + 2, GEP.getName()) :
11442           Builder->CreateGEP(X, Idx, Idx + 2, GEP.getName());
11443         // V and GEP are both pointer types --> BitCast
11444         return new BitCastInst(NewGEP, GEP.getType());
11445       }
11446       
11447       // Transform things like:
11448       // getelementptr i8* bitcast ([100 x double]* X to i8*), i32 %tmp
11449       //   (where tmp = 8*tmp2) into:
11450       // getelementptr [100 x double]* %arr, i32 0, i32 %tmp2; bitcast
11451       
11452       if (TD && isa<ArrayType>(SrcElTy) && ResElTy == Type::getInt8Ty(*Context)) {
11453         uint64_t ArrayEltSize =
11454             TD->getTypeAllocSize(cast<ArrayType>(SrcElTy)->getElementType());
11455         
11456         // Check to see if "tmp" is a scale by a multiple of ArrayEltSize.  We
11457         // allow either a mul, shift, or constant here.
11458         Value *NewIdx = 0;
11459         ConstantInt *Scale = 0;
11460         if (ArrayEltSize == 1) {
11461           NewIdx = GEP.getOperand(1);
11462           Scale = ConstantInt::get(cast<IntegerType>(NewIdx->getType()), 1);
11463         } else if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP.getOperand(1))) {
11464           NewIdx = ConstantInt::get(CI->getType(), 1);
11465           Scale = CI;
11466         } else if (Instruction *Inst =dyn_cast<Instruction>(GEP.getOperand(1))){
11467           if (Inst->getOpcode() == Instruction::Shl &&
11468               isa<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
11469             ConstantInt *ShAmt = cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1));
11470             uint32_t ShAmtVal = ShAmt->getLimitedValue(64);
11471             Scale = ConstantInt::get(cast<IntegerType>(Inst->getType()),
11472                                      1ULL << ShAmtVal);
11473             NewIdx = Inst->getOperand(0);
11474           } else if (Inst->getOpcode() == Instruction::Mul &&
11475                      isa<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
11476             Scale = cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1));
11477             NewIdx = Inst->getOperand(0);
11478           }
11479         }
11480         
11481         // If the index will be to exactly the right offset with the scale taken
11482         // out, perform the transformation. Note, we don't know whether Scale is
11483         // signed or not. We'll use unsigned version of division/modulo
11484         // operation after making sure Scale doesn't have the sign bit set.
11485         if (ArrayEltSize && Scale && Scale->getSExtValue() >= 0LL &&
11486             Scale->getZExtValue() % ArrayEltSize == 0) {
11487           Scale = ConstantInt::get(Scale->getType(),
11488                                    Scale->getZExtValue() / ArrayEltSize);
11489           if (Scale->getZExtValue() != 1) {
11490             Constant *C = ConstantExpr::getIntegerCast(Scale, NewIdx->getType(),
11491                                                        false /*ZExt*/);
11492             NewIdx = Builder->CreateMul(NewIdx, C, "idxscale");
11493           }
11494
11495           // Insert the new GEP instruction.
11496           Value *Idx[2];
11497           Idx[0] = Constant::getNullValue(Type::getInt32Ty(*Context));
11498           Idx[1] = NewIdx;
11499           Value *NewGEP = cast<GEPOperator>(&GEP)->isInBounds() ?
11500             Builder->CreateInBoundsGEP(X, Idx, Idx + 2, GEP.getName()) :
11501             Builder->CreateGEP(X, Idx, Idx + 2, GEP.getName());
11502           // The NewGEP must be pointer typed, so must the old one -> BitCast
11503           return new BitCastInst(NewGEP, GEP.getType());
11504         }
11505       }
11506     }
11507   }
11508   
11509   /// See if we can simplify:
11510   ///   X = bitcast A* to B*
11511   ///   Y = gep X, <...constant indices...>
11512   /// into a gep of the original struct.  This is important for SROA and alias
11513   /// analysis of unions.  If "A" is also a bitcast, wait for A/X to be merged.
11514   if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(PtrOp)) {
11515     if (TD &&
11516         !isa<BitCastInst>(BCI->getOperand(0)) && GEP.hasAllConstantIndices()) {
11517       // Determine how much the GEP moves the pointer.  We are guaranteed to get
11518       // a constant back from EmitGEPOffset.
11519       ConstantInt *OffsetV = cast<ConstantInt>(EmitGEPOffset(&GEP, *this));
11520       int64_t Offset = OffsetV->getSExtValue();
11521       
11522       // If this GEP instruction doesn't move the pointer, just replace the GEP
11523       // with a bitcast of the real input to the dest type.
11524       if (Offset == 0) {
11525         // If the bitcast is of an allocation, and the allocation will be
11526         // converted to match the type of the cast, don't touch this.
11527         if (isa<AllocaInst>(BCI->getOperand(0)) ||
11528             isMalloc(BCI->getOperand(0))) {
11529           // See if the bitcast simplifies, if so, don't nuke this GEP yet.
11530           if (Instruction *I = visitBitCast(*BCI)) {
11531             if (I != BCI) {
11532               I->takeName(BCI);
11533               BCI->getParent()->getInstList().insert(BCI, I);
11534               ReplaceInstUsesWith(*BCI, I);
11535             }
11536             return &GEP;
11537           }
11538         }
11539         return new BitCastInst(BCI->getOperand(0), GEP.getType());
11540       }
11541       
11542       // Otherwise, if the offset is non-zero, we need to find out if there is a
11543       // field at Offset in 'A's type.  If so, we can pull the cast through the
11544       // GEP.
11545       SmallVector<Value*, 8> NewIndices;
11546       const Type *InTy =
11547         cast<PointerType>(BCI->getOperand(0)->getType())->getElementType();
11548       if (FindElementAtOffset(InTy, Offset, NewIndices, TD, Context)) {
11549         Value *NGEP = cast<GEPOperator>(&GEP)->isInBounds() ?
11550           Builder->CreateInBoundsGEP(BCI->getOperand(0), NewIndices.begin(),
11551                                      NewIndices.end()) :
11552           Builder->CreateGEP(BCI->getOperand(0), NewIndices.begin(),
11553                              NewIndices.end());
11554         
11555         if (NGEP->getType() == GEP.getType())
11556           return ReplaceInstUsesWith(GEP, NGEP);
11557         NGEP->takeName(&GEP);
11558         return new BitCastInst(NGEP, GEP.getType());
11559       }
11560     }
11561   }    
11562     
11563   return 0;
11564 }
11565
11566 Instruction *InstCombiner::visitAllocaInst(AllocaInst &AI) {
11567   // Convert: alloca Ty, C - where C is a constant != 1 into: alloca [C x Ty], 1
11568   if (AI.isArrayAllocation()) {  // Check C != 1
11569     if (const ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(AI.getArraySize())) {
11570       const Type *NewTy = 
11571         ArrayType::get(AI.getAllocatedType(), C->getZExtValue());
11572       assert(isa<AllocaInst>(AI) && "Unknown type of allocation inst!");
11573       AllocaInst *New = Builder->CreateAlloca(NewTy, 0, AI.getName());
11574       New->setAlignment(AI.getAlignment());
11575
11576       // Scan to the end of the allocation instructions, to skip over a block of
11577       // allocas if possible...also skip interleaved debug info
11578       //
11579       BasicBlock::iterator It = New;
11580       while (isa<AllocaInst>(*It) || isa<DbgInfoIntrinsic>(*It)) ++It;
11581
11582       // Now that I is pointing to the first non-allocation-inst in the block,
11583       // insert our getelementptr instruction...
11584       //
11585       Value *NullIdx = Constant::getNullValue(Type::getInt32Ty(*Context));
11586       Value *Idx[2];
11587       Idx[0] = NullIdx;
11588       Idx[1] = NullIdx;
11589       Value *V = GetElementPtrInst::CreateInBounds(New, Idx, Idx + 2,
11590                                                    New->getName()+".sub", It);
11591
11592       // Now make everything use the getelementptr instead of the original
11593       // allocation.
11594       return ReplaceInstUsesWith(AI, V);
11595     } else if (isa<UndefValue>(AI.getArraySize())) {
11596       return ReplaceInstUsesWith(AI, Constant::getNullValue(AI.getType()));
11597     }
11598   }
11599
11600   if (TD && isa<AllocaInst>(AI) && AI.getAllocatedType()->isSized()) {
11601     // If alloca'ing a zero byte object, replace the alloca with a null pointer.
11602     // Note that we only do this for alloca's, because malloc should allocate
11603     // and return a unique pointer, even for a zero byte allocation.
11604     if (TD->getTypeAllocSize(AI.getAllocatedType()) == 0)
11605       return ReplaceInstUsesWith(AI, Constant::getNullValue(AI.getType()));
11606
11607     // If the alignment is 0 (unspecified), assign it the preferred alignment.
11608     if (AI.getAlignment() == 0)
11609       AI.setAlignment(TD->getPrefTypeAlignment(AI.getAllocatedType()));
11610   }
11611
11612   return 0;
11613 }
11614
11615 Instruction *InstCombiner::visitFree(Instruction &FI) {
11616   Value *Op = FI.getOperand(1);
11617
11618   // free undef -> unreachable.
11619   if (isa<UndefValue>(Op)) {
11620     // Insert a new store to null because we cannot modify the CFG here.
11621     new StoreInst(ConstantInt::getTrue(*Context),
11622            UndefValue::get(Type::getInt1PtrTy(*Context)), &FI);
11623     return EraseInstFromFunction(FI);
11624   }
11625   
11626   // If we have 'free null' delete the instruction.  This can happen in stl code
11627   // when lots of inlining happens.
11628   if (isa<ConstantPointerNull>(Op))
11629     return EraseInstFromFunction(FI);
11630
11631   // If we have a malloc call whose only use is a free call, delete both.
11632   if (isMalloc(Op)) {
11633     if (CallInst* CI = extractMallocCallFromBitCast(Op)) {
11634       if (Op->hasOneUse() && CI->hasOneUse()) {
11635         EraseInstFromFunction(FI);
11636         EraseInstFromFunction(*CI);
11637         return EraseInstFromFunction(*cast<Instruction>(Op));
11638       }
11639     } else {
11640       // Op is a call to malloc
11641       if (Op->hasOneUse()) {
11642         EraseInstFromFunction(FI);
11643         return EraseInstFromFunction(*cast<Instruction>(Op));
11644       }
11645     }
11646   }
11647
11648   return 0;
11649 }
11650
11651 /// InstCombineLoadCast - Fold 'load (cast P)' -> cast (load P)' when possible.
11652 static Instruction *InstCombineLoadCast(InstCombiner &IC, LoadInst &LI,
11653                                         const TargetData *TD) {
11654   User *CI = cast<User>(LI.getOperand(0));
11655   Value *CastOp = CI->getOperand(0);
11656   LLVMContext *Context = IC.getContext();
11657
11658   const PointerType *DestTy = cast<PointerType>(CI->getType());
11659   const Type *DestPTy = DestTy->getElementType();
11660   if (const PointerType *SrcTy = dyn_cast<PointerType>(CastOp->getType())) {
11661
11662     // If the address spaces don't match, don't eliminate the cast.
11663     if (DestTy->getAddressSpace() != SrcTy->getAddressSpace())
11664       return 0;
11665
11666     const Type *SrcPTy = SrcTy->getElementType();
11667
11668     if (DestPTy->isInteger() || isa<PointerType>(DestPTy) || 
11669          isa<VectorType>(DestPTy)) {
11670       // If the source is an array, the code below will not succeed.  Check to
11671       // see if a trivial 'gep P, 0, 0' will help matters.  Only do this for
11672       // constants.
11673       if (const ArrayType *ASrcTy = dyn_cast<ArrayType>(SrcPTy))
11674         if (Constant *CSrc = dyn_cast<Constant>(CastOp))
11675           if (ASrcTy->getNumElements() != 0) {
11676             Value *Idxs[2];
11677             Idxs[0] = Constant::getNullValue(Type::getInt32Ty(*Context));
11678             Idxs[1] = Idxs[0];
11679             CastOp = ConstantExpr::getGetElementPtr(CSrc, Idxs, 2);
11680             SrcTy = cast<PointerType>(CastOp->getType());
11681             SrcPTy = SrcTy->getElementType();
11682           }
11683
11684       if (IC.getTargetData() &&
11685           (SrcPTy->isInteger() || isa<PointerType>(SrcPTy) || 
11686             isa<VectorType>(SrcPTy)) &&
11687           // Do not allow turning this into a load of an integer, which is then
11688           // casted to a pointer, this pessimizes pointer analysis a lot.
11689           (isa<PointerType>(SrcPTy) == isa<PointerType>(LI.getType())) &&
11690           IC.getTargetData()->getTypeSizeInBits(SrcPTy) ==
11691                IC.getTargetData()->getTypeSizeInBits(DestPTy)) {
11692
11693         // Okay, we are casting from one integer or pointer type to another of
11694         // the same size.  Instead of casting the pointer before the load, cast
11695         // the result of the loaded value.
11696         Value *NewLoad = 
11697           IC.Builder->CreateLoad(CastOp, LI.isVolatile(), CI->getName());
11698         // Now cast the result of the load.
11699         return new BitCastInst(NewLoad, LI.getType());
11700       }
11701     }
11702   }
11703   return 0;
11704 }
11705
11706 Instruction *InstCombiner::visitLoadInst(LoadInst &LI) {
11707   Value *Op = LI.getOperand(0);
11708
11709   // Attempt to improve the alignment.
11710   if (TD) {
11711     unsigned KnownAlign =
11712       GetOrEnforceKnownAlignment(Op, TD->getPrefTypeAlignment(LI.getType()));
11713     if (KnownAlign >
11714         (LI.getAlignment() == 0 ? TD->getABITypeAlignment(LI.getType()) :
11715                                   LI.getAlignment()))
11716       LI.setAlignment(KnownAlign);
11717   }
11718
11719   // load (cast X) --> cast (load X) iff safe.
11720   if (isa<CastInst>(Op))
11721     if (Instruction *Res = InstCombineLoadCast(*this, LI, TD))
11722       return Res;
11723
11724   // None of the following transforms are legal for volatile loads.
11725   if (LI.isVolatile()) return 0;
11726   
11727   // Do really simple store-to-load forwarding and load CSE, to catch cases
11728   // where there are several consequtive memory accesses to the same location,
11729   // separated by a few arithmetic operations.
11730   BasicBlock::iterator BBI = &LI;
11731   if (Value *AvailableVal = FindAvailableLoadedValue(Op, LI.getParent(), BBI,6))
11732     return ReplaceInstUsesWith(LI, AvailableVal);
11733
11734   // load(gep null, ...) -> unreachable
11735   if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Op)) {
11736     const Value *GEPI0 = GEPI->getOperand(0);
11737     // TODO: Consider a target hook for valid address spaces for this xform.
11738     if (isa<ConstantPointerNull>(GEPI0) && GEPI->getPointerAddressSpace() == 0){
11739       // Insert a new store to null instruction before the load to indicate
11740       // that this code is not reachable.  We do this instead of inserting
11741       // an unreachable instruction directly because we cannot modify the
11742       // CFG.
11743       new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
11744                     Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
11745       return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
11746     }
11747   } 
11748
11749   // load null/undef -> unreachable
11750   // TODO: Consider a target hook for valid address spaces for this xform.
11751   if (isa<UndefValue>(Op) ||
11752       (isa<ConstantPointerNull>(Op) && LI.getPointerAddressSpace() == 0)) {
11753     // Insert a new store to null instruction before the load to indicate that
11754     // this code is not reachable.  We do this instead of inserting an
11755     // unreachable instruction directly because we cannot modify the CFG.
11756     new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
11757                   Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
11758     return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
11759   }
11760
11761   // Instcombine load (constantexpr_cast global) -> cast (load global)
11762   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Op))
11763     if (CE->isCast())
11764       if (Instruction *Res = InstCombineLoadCast(*this, LI, TD))
11765         return Res;
11766   
11767   if (Op->hasOneUse()) {
11768     // Change select and PHI nodes to select values instead of addresses: this
11769     // helps alias analysis out a lot, allows many others simplifications, and
11770     // exposes redundancy in the code.
11771     //
11772     // Note that we cannot do the transformation unless we know that the
11773     // introduced loads cannot trap!  Something like this is valid as long as
11774     // the condition is always false: load (select bool %C, int* null, int* %G),
11775     // but it would not be valid if we transformed it to load from null
11776     // unconditionally.
11777     //
11778     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op)) {
11779       // load (select (Cond, &V1, &V2))  --> select(Cond, load &V1, load &V2).
11780       if (isSafeToLoadUnconditionally(SI->getOperand(1), SI) &&
11781           isSafeToLoadUnconditionally(SI->getOperand(2), SI)) {
11782         Value *V1 = Builder->CreateLoad(SI->getOperand(1),
11783                                         SI->getOperand(1)->getName()+".val");
11784         Value *V2 = Builder->CreateLoad(SI->getOperand(2),
11785                                         SI->getOperand(2)->getName()+".val");
11786         return SelectInst::Create(SI->getCondition(), V1, V2);
11787       }
11788
11789       // load (select (cond, null, P)) -> load P
11790       if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
11791         if (C->isNullValue()) {
11792           LI.setOperand(0, SI->getOperand(2));
11793           return &LI;
11794         }
11795
11796       // load (select (cond, P, null)) -> load P
11797       if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(2)))
11798         if (C->isNullValue()) {
11799           LI.setOperand(0, SI->getOperand(1));
11800           return &LI;
11801         }
11802     }
11803   }
11804   return 0;
11805 }
11806
11807 /// InstCombineStoreToCast - Fold store V, (cast P) -> store (cast V), P
11808 /// when possible.  This makes it generally easy to do alias analysis and/or
11809 /// SROA/mem2reg of the memory object.
11810 static Instruction *InstCombineStoreToCast(InstCombiner &IC, StoreInst &SI) {
11811   User *CI = cast<User>(SI.getOperand(1));
11812   Value *CastOp = CI->getOperand(0);
11813
11814   const Type *DestPTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
11815   const PointerType *SrcTy = dyn_cast<PointerType>(CastOp->getType());
11816   if (SrcTy == 0) return 0;
11817   
11818   const Type *SrcPTy = SrcTy->getElementType();
11819
11820   if (!DestPTy->isInteger() && !isa<PointerType>(DestPTy))
11821     return 0;
11822   
11823   /// NewGEPIndices - If SrcPTy is an aggregate type, we can emit a "noop gep"
11824   /// to its first element.  This allows us to handle things like:
11825   ///   store i32 xxx, (bitcast {foo*, float}* %P to i32*)
11826   /// on 32-bit hosts.
11827   SmallVector<Value*, 4> NewGEPIndices;
11828   
11829   // If the source is an array, the code below will not succeed.  Check to
11830   // see if a trivial 'gep P, 0, 0' will help matters.  Only do this for
11831   // constants.
11832   if (isa<ArrayType>(SrcPTy) || isa<StructType>(SrcPTy)) {
11833     // Index through pointer.
11834     Constant *Zero = Constant::getNullValue(Type::getInt32Ty(*IC.getContext()));
11835     NewGEPIndices.push_back(Zero);
11836     
11837     while (1) {
11838       if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(SrcPTy)) {
11839         if (!STy->getNumElements()) /* Struct can be empty {} */
11840           break;
11841         NewGEPIndices.push_back(Zero);
11842         SrcPTy = STy->getElementType(0);
11843       } else if (const ArrayType *ATy = dyn_cast<ArrayType>(SrcPTy)) {
11844         NewGEPIndices.push_back(Zero);
11845         SrcPTy = ATy->getElementType();
11846       } else {
11847         break;
11848       }
11849     }
11850     
11851     SrcTy = PointerType::get(SrcPTy, SrcTy->getAddressSpace());
11852   }
11853
11854   if (!SrcPTy->isInteger() && !isa<PointerType>(SrcPTy))
11855     return 0;
11856   
11857   // If the pointers point into different address spaces or if they point to
11858   // values with different sizes, we can't do the transformation.
11859   if (!IC.getTargetData() ||
11860       SrcTy->getAddressSpace() != 
11861         cast<PointerType>(CI->getType())->getAddressSpace() ||
11862       IC.getTargetData()->getTypeSizeInBits(SrcPTy) !=
11863       IC.getTargetData()->getTypeSizeInBits(DestPTy))
11864     return 0;
11865
11866   // Okay, we are casting from one integer or pointer type to another of
11867   // the same size.  Instead of casting the pointer before 
11868   // the store, cast the value to be stored.
11869   Value *NewCast;
11870   Value *SIOp0 = SI.getOperand(0);
11871   Instruction::CastOps opcode = Instruction::BitCast;
11872   const Type* CastSrcTy = SIOp0->getType();
11873   const Type* CastDstTy = SrcPTy;
11874   if (isa<PointerType>(CastDstTy)) {
11875     if (CastSrcTy->isInteger())
11876       opcode = Instruction::IntToPtr;
11877   } else if (isa<IntegerType>(CastDstTy)) {
11878     if (isa<PointerType>(SIOp0->getType()))
11879       opcode = Instruction::PtrToInt;
11880   }
11881   
11882   // SIOp0 is a pointer to aggregate and this is a store to the first field,
11883   // emit a GEP to index into its first field.
11884   if (!NewGEPIndices.empty())
11885     CastOp = IC.Builder->CreateInBoundsGEP(CastOp, NewGEPIndices.begin(),
11886                                            NewGEPIndices.end());
11887   
11888   NewCast = IC.Builder->CreateCast(opcode, SIOp0, CastDstTy,
11889                                    SIOp0->getName()+".c");
11890   return new StoreInst(NewCast, CastOp);
11891 }
11892
11893 /// equivalentAddressValues - Test if A and B will obviously have the same
11894 /// value. This includes recognizing that %t0 and %t1 will have the same
11895 /// value in code like this:
11896 ///   %t0 = getelementptr \@a, 0, 3
11897 ///   store i32 0, i32* %t0
11898 ///   %t1 = getelementptr \@a, 0, 3
11899 ///   %t2 = load i32* %t1
11900 ///
11901 static bool equivalentAddressValues(Value *A, Value *B) {
11902   // Test if the values are trivially equivalent.
11903   if (A == B) return true;
11904   
11905   // Test if the values come form identical arithmetic instructions.
11906   // This uses isIdenticalToWhenDefined instead of isIdenticalTo because
11907   // its only used to compare two uses within the same basic block, which
11908   // means that they'll always either have the same value or one of them
11909   // will have an undefined value.
11910   if (isa<BinaryOperator>(A) ||
11911       isa<CastInst>(A) ||
11912       isa<PHINode>(A) ||
11913       isa<GetElementPtrInst>(A))
11914     if (Instruction *BI = dyn_cast<Instruction>(B))
11915       if (cast<Instruction>(A)->isIdenticalToWhenDefined(BI))
11916         return true;
11917   
11918   // Otherwise they may not be equivalent.
11919   return false;
11920 }
11921
11922 // If this instruction has two uses, one of which is a llvm.dbg.declare,
11923 // return the llvm.dbg.declare.
11924 DbgDeclareInst *InstCombiner::hasOneUsePlusDeclare(Value *V) {
11925   if (!V->hasNUses(2))
11926     return 0;
11927   for (Value::use_iterator UI = V->use_begin(), E = V->use_end();
11928        UI != E; ++UI) {
11929     if (DbgDeclareInst *DI = dyn_cast<DbgDeclareInst>(UI))
11930       return DI;
11931     if (isa<BitCastInst>(UI) && UI->hasOneUse()) {
11932       if (DbgDeclareInst *DI = dyn_cast<DbgDeclareInst>(UI->use_begin()))
11933         return DI;
11934       }
11935   }
11936   return 0;
11937 }
11938
11939 Instruction *InstCombiner::visitStoreInst(StoreInst &SI) {
11940   Value *Val = SI.getOperand(0);
11941   Value *Ptr = SI.getOperand(1);
11942
11943   if (isa<UndefValue>(Ptr)) {     // store X, undef -> noop (even if volatile)
11944     EraseInstFromFunction(SI);
11945     ++NumCombined;
11946     return 0;
11947   }
11948   
11949   // If the RHS is an alloca with a single use, zapify the store, making the
11950   // alloca dead.
11951   // If the RHS is an alloca with a two uses, the other one being a 
11952   // llvm.dbg.declare, zapify the store and the declare, making the
11953   // alloca dead.  We must do this to prevent declare's from affecting
11954   // codegen.
11955   if (!SI.isVolatile()) {
11956     if (Ptr->hasOneUse()) {
11957       if (isa<AllocaInst>(Ptr)) {
11958         EraseInstFromFunction(SI);
11959         ++NumCombined;
11960         return 0;
11961       }
11962       if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Ptr)) {
11963         if (isa<AllocaInst>(GEP->getOperand(0))) {
11964           if (GEP->getOperand(0)->hasOneUse()) {
11965             EraseInstFromFunction(SI);
11966             ++NumCombined;
11967             return 0;
11968           }
11969           if (DbgDeclareInst *DI = hasOneUsePlusDeclare(GEP->getOperand(0))) {
11970             EraseInstFromFunction(*DI);
11971             EraseInstFromFunction(SI);
11972             ++NumCombined;
11973             return 0;
11974           }
11975         }
11976       }
11977     }
11978     if (DbgDeclareInst *DI = hasOneUsePlusDeclare(Ptr)) {
11979       EraseInstFromFunction(*DI);
11980       EraseInstFromFunction(SI);
11981       ++NumCombined;
11982       return 0;
11983     }
11984   }
11985
11986   // Attempt to improve the alignment.
11987   if (TD) {
11988     unsigned KnownAlign =
11989       GetOrEnforceKnownAlignment(Ptr, TD->getPrefTypeAlignment(Val->getType()));
11990     if (KnownAlign >
11991         (SI.getAlignment() == 0 ? TD->getABITypeAlignment(Val->getType()) :
11992                                   SI.getAlignment()))
11993       SI.setAlignment(KnownAlign);
11994   }
11995
11996   // Do really simple DSE, to catch cases where there are several consecutive
11997   // stores to the same location, separated by a few arithmetic operations. This
11998   // situation often occurs with bitfield accesses.
11999   BasicBlock::iterator BBI = &SI;
12000   for (unsigned ScanInsts = 6; BBI != SI.getParent()->begin() && ScanInsts;
12001        --ScanInsts) {
12002     --BBI;
12003     // Don't count debug info directives, lest they affect codegen,
12004     // and we skip pointer-to-pointer bitcasts, which are NOPs.
12005     // It is necessary for correctness to skip those that feed into a
12006     // llvm.dbg.declare, as these are not present when debugging is off.
12007     if (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI) ||
12008         (isa<BitCastInst>(BBI) && isa<PointerType>(BBI->getType()))) {
12009       ScanInsts++;
12010       continue;
12011     }    
12012     
12013     if (StoreInst *PrevSI = dyn_cast<StoreInst>(BBI)) {
12014       // Prev store isn't volatile, and stores to the same location?
12015       if (!PrevSI->isVolatile() &&equivalentAddressValues(PrevSI->getOperand(1),
12016                                                           SI.getOperand(1))) {
12017         ++NumDeadStore;
12018         ++BBI;
12019         EraseInstFromFunction(*PrevSI);
12020         continue;
12021       }
12022       break;
12023     }
12024     
12025     // If this is a load, we have to stop.  However, if the loaded value is from
12026     // the pointer we're loading and is producing the pointer we're storing,
12027     // then *this* store is dead (X = load P; store X -> P).
12028     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(BBI)) {
12029       if (LI == Val && equivalentAddressValues(LI->getOperand(0), Ptr) &&
12030           !SI.isVolatile()) {
12031         EraseInstFromFunction(SI);
12032         ++NumCombined;
12033         return 0;
12034       }
12035       // Otherwise, this is a load from some other location.  Stores before it
12036       // may not be dead.
12037       break;
12038     }
12039     
12040     // Don't skip over loads or things that can modify memory.
12041     if (BBI->mayWriteToMemory() || BBI->mayReadFromMemory())
12042       break;
12043   }
12044   
12045   
12046   if (SI.isVolatile()) return 0;  // Don't hack volatile stores.
12047
12048   // store X, null    -> turns into 'unreachable' in SimplifyCFG
12049   if (isa<ConstantPointerNull>(Ptr) && SI.getPointerAddressSpace() == 0) {
12050     if (!isa<UndefValue>(Val)) {
12051       SI.setOperand(0, UndefValue::get(Val->getType()));
12052       if (Instruction *U = dyn_cast<Instruction>(Val))
12053         Worklist.Add(U);  // Dropped a use.
12054       ++NumCombined;
12055     }
12056     return 0;  // Do not modify these!
12057   }
12058
12059   // store undef, Ptr -> noop
12060   if (isa<UndefValue>(Val)) {
12061     EraseInstFromFunction(SI);
12062     ++NumCombined;
12063     return 0;
12064   }
12065
12066   // If the pointer destination is a cast, see if we can fold the cast into the
12067   // source instead.
12068   if (isa<CastInst>(Ptr))
12069     if (Instruction *Res = InstCombineStoreToCast(*this, SI))
12070       return Res;
12071   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Ptr))
12072     if (CE->isCast())
12073       if (Instruction *Res = InstCombineStoreToCast(*this, SI))
12074         return Res;
12075
12076   
12077   // If this store is the last instruction in the basic block (possibly
12078   // excepting debug info instructions and the pointer bitcasts that feed
12079   // into them), and if the block ends with an unconditional branch, try
12080   // to move it to the successor block.
12081   BBI = &SI; 
12082   do {
12083     ++BBI;
12084   } while (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI) ||
12085            (isa<BitCastInst>(BBI) && isa<PointerType>(BBI->getType())));
12086   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BBI))
12087     if (BI->isUnconditional())
12088       if (SimplifyStoreAtEndOfBlock(SI))
12089         return 0;  // xform done!
12090   
12091   return 0;
12092 }
12093
12094 /// SimplifyStoreAtEndOfBlock - Turn things like:
12095 ///   if () { *P = v1; } else { *P = v2 }
12096 /// into a phi node with a store in the successor.
12097 ///
12098 /// Simplify things like:
12099 ///   *P = v1; if () { *P = v2; }
12100 /// into a phi node with a store in the successor.
12101 ///
12102 bool InstCombiner::SimplifyStoreAtEndOfBlock(StoreInst &SI) {
12103   BasicBlock *StoreBB = SI.getParent();
12104   
12105   // Check to see if the successor block has exactly two incoming edges.  If
12106   // so, see if the other predecessor contains a store to the same location.
12107   // if so, insert a PHI node (if needed) and move the stores down.
12108   BasicBlock *DestBB = StoreBB->getTerminator()->getSuccessor(0);
12109   
12110   // Determine whether Dest has exactly two predecessors and, if so, compute
12111   // the other predecessor.
12112   pred_iterator PI = pred_begin(DestBB);
12113   BasicBlock *OtherBB = 0;
12114   if (*PI != StoreBB)
12115     OtherBB = *PI;
12116   ++PI;
12117   if (PI == pred_end(DestBB))
12118     return false;
12119   
12120   if (*PI != StoreBB) {
12121     if (OtherBB)
12122       return false;
12123     OtherBB = *PI;
12124   }
12125   if (++PI != pred_end(DestBB))
12126     return false;
12127
12128   // Bail out if all the relevant blocks aren't distinct (this can happen,
12129   // for example, if SI is in an infinite loop)
12130   if (StoreBB == DestBB || OtherBB == DestBB)
12131     return false;
12132
12133   // Verify that the other block ends in a branch and is not otherwise empty.
12134   BasicBlock::iterator BBI = OtherBB->getTerminator();
12135   BranchInst *OtherBr = dyn_cast<BranchInst>(BBI);
12136   if (!OtherBr || BBI == OtherBB->begin())
12137     return false;
12138   
12139   // If the other block ends in an unconditional branch, check for the 'if then
12140   // else' case.  there is an instruction before the branch.
12141   StoreInst *OtherStore = 0;
12142   if (OtherBr->isUnconditional()) {
12143     --BBI;
12144     // Skip over debugging info.
12145     while (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI) ||
12146            (isa<BitCastInst>(BBI) && isa<PointerType>(BBI->getType()))) {
12147       if (BBI==OtherBB->begin())
12148         return false;
12149       --BBI;
12150     }
12151     // If this isn't a store, isn't a store to the same location, or if the
12152     // alignments differ, bail out.
12153     OtherStore = dyn_cast<StoreInst>(BBI);
12154     if (!OtherStore || OtherStore->getOperand(1) != SI.getOperand(1) ||
12155         OtherStore->getAlignment() != SI.getAlignment())
12156       return false;
12157   } else {
12158     // Otherwise, the other block ended with a conditional branch. If one of the
12159     // destinations is StoreBB, then we have the if/then case.
12160     if (OtherBr->getSuccessor(0) != StoreBB && 
12161         OtherBr->getSuccessor(1) != StoreBB)
12162       return false;
12163     
12164     // Okay, we know that OtherBr now goes to Dest and StoreBB, so this is an
12165     // if/then triangle.  See if there is a store to the same ptr as SI that
12166     // lives in OtherBB.
12167     for (;; --BBI) {
12168       // Check to see if we find the matching store.
12169       if ((OtherStore = dyn_cast<StoreInst>(BBI))) {
12170         if (OtherStore->getOperand(1) != SI.getOperand(1) ||
12171             OtherStore->getAlignment() != SI.getAlignment())
12172           return false;
12173         break;
12174       }
12175       // If we find something that may be using or overwriting the stored
12176       // value, or if we run out of instructions, we can't do the xform.
12177       if (BBI->mayReadFromMemory() || BBI->mayWriteToMemory() ||
12178           BBI == OtherBB->begin())
12179         return false;
12180     }
12181     
12182     // In order to eliminate the store in OtherBr, we have to
12183     // make sure nothing reads or overwrites the stored value in
12184     // StoreBB.
12185     for (BasicBlock::iterator I = StoreBB->begin(); &*I != &SI; ++I) {
12186       // FIXME: This should really be AA driven.
12187       if (I->mayReadFromMemory() || I->mayWriteToMemory())
12188         return false;
12189     }
12190   }
12191   
12192   // Insert a PHI node now if we need it.
12193   Value *MergedVal = OtherStore->getOperand(0);
12194   if (MergedVal != SI.getOperand(0)) {
12195     PHINode *PN = PHINode::Create(MergedVal->getType(), "storemerge");
12196     PN->reserveOperandSpace(2);
12197     PN->addIncoming(SI.getOperand(0), SI.getParent());
12198     PN->addIncoming(OtherStore->getOperand(0), OtherBB);
12199     MergedVal = InsertNewInstBefore(PN, DestBB->front());
12200   }
12201   
12202   // Advance to a place where it is safe to insert the new store and
12203   // insert it.
12204   BBI = DestBB->getFirstNonPHI();
12205   InsertNewInstBefore(new StoreInst(MergedVal, SI.getOperand(1),
12206                                     OtherStore->isVolatile(),
12207                                     SI.getAlignment()), *BBI);
12208   
12209   // Nuke the old stores.
12210   EraseInstFromFunction(SI);
12211   EraseInstFromFunction(*OtherStore);
12212   ++NumCombined;
12213   return true;
12214 }
12215
12216
12217 Instruction *InstCombiner::visitBranchInst(BranchInst &BI) {
12218   // Change br (not X), label True, label False to: br X, label False, True
12219   Value *X = 0;
12220   BasicBlock *TrueDest;
12221   BasicBlock *FalseDest;
12222   if (match(&BI, m_Br(m_Not(m_Value(X)), TrueDest, FalseDest)) &&
12223       !isa<Constant>(X)) {
12224     // Swap Destinations and condition...
12225     BI.setCondition(X);
12226     BI.setSuccessor(0, FalseDest);
12227     BI.setSuccessor(1, TrueDest);
12228     return &BI;
12229   }
12230
12231   // Cannonicalize fcmp_one -> fcmp_oeq
12232   FCmpInst::Predicate FPred; Value *Y;
12233   if (match(&BI, m_Br(m_FCmp(FPred, m_Value(X), m_Value(Y)), 
12234                              TrueDest, FalseDest)) &&
12235       BI.getCondition()->hasOneUse())
12236     if (FPred == FCmpInst::FCMP_ONE || FPred == FCmpInst::FCMP_OLE ||
12237         FPred == FCmpInst::FCMP_OGE) {
12238       FCmpInst *Cond = cast<FCmpInst>(BI.getCondition());
12239       Cond->setPredicate(FCmpInst::getInversePredicate(FPred));
12240       
12241       // Swap Destinations and condition.
12242       BI.setSuccessor(0, FalseDest);
12243       BI.setSuccessor(1, TrueDest);
12244       Worklist.Add(Cond);
12245       return &BI;
12246     }
12247
12248   // Cannonicalize icmp_ne -> icmp_eq
12249   ICmpInst::Predicate IPred;
12250   if (match(&BI, m_Br(m_ICmp(IPred, m_Value(X), m_Value(Y)),
12251                       TrueDest, FalseDest)) &&
12252       BI.getCondition()->hasOneUse())
12253     if (IPred == ICmpInst::ICMP_NE  || IPred == ICmpInst::ICMP_ULE ||
12254         IPred == ICmpInst::ICMP_SLE || IPred == ICmpInst::ICMP_UGE ||
12255         IPred == ICmpInst::ICMP_SGE) {
12256       ICmpInst *Cond = cast<ICmpInst>(BI.getCondition());
12257       Cond->setPredicate(ICmpInst::getInversePredicate(IPred));
12258       // Swap Destinations and condition.
12259       BI.setSuccessor(0, FalseDest);
12260       BI.setSuccessor(1, TrueDest);
12261       Worklist.Add(Cond);
12262       return &BI;
12263     }
12264
12265   return 0;
12266 }
12267
12268 Instruction *InstCombiner::visitSwitchInst(SwitchInst &SI) {
12269   Value *Cond = SI.getCondition();
12270   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Cond)) {
12271     if (I->getOpcode() == Instruction::Add)
12272       if (ConstantInt *AddRHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
12273         // change 'switch (X+4) case 1:' into 'switch (X) case -3'
12274         for (unsigned i = 2, e = SI.getNumOperands(); i != e; i += 2)
12275           SI.setOperand(i,
12276                    ConstantExpr::getSub(cast<Constant>(SI.getOperand(i)),
12277                                                 AddRHS));
12278         SI.setOperand(0, I->getOperand(0));
12279         Worklist.Add(I);
12280         return &SI;
12281       }
12282   }
12283   return 0;
12284 }
12285
12286 Instruction *InstCombiner::visitExtractValueInst(ExtractValueInst &EV) {
12287   Value *Agg = EV.getAggregateOperand();
12288
12289   if (!EV.hasIndices())
12290     return ReplaceInstUsesWith(EV, Agg);
12291
12292   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Agg)) {
12293     if (isa<UndefValue>(C))
12294       return ReplaceInstUsesWith(EV, UndefValue::get(EV.getType()));
12295       
12296     if (isa<ConstantAggregateZero>(C))
12297       return ReplaceInstUsesWith(EV, Constant::getNullValue(EV.getType()));
12298
12299     if (isa<ConstantArray>(C) || isa<ConstantStruct>(C)) {
12300       // Extract the element indexed by the first index out of the constant
12301       Value *V = C->getOperand(*EV.idx_begin());
12302       if (EV.getNumIndices() > 1)
12303         // Extract the remaining indices out of the constant indexed by the
12304         // first index
12305         return ExtractValueInst::Create(V, EV.idx_begin() + 1, EV.idx_end());
12306       else
12307         return ReplaceInstUsesWith(EV, V);
12308     }
12309     return 0; // Can't handle other constants
12310   } 
12311   if (InsertValueInst *IV = dyn_cast<InsertValueInst>(Agg)) {
12312     // We're extracting from an insertvalue instruction, compare the indices
12313     const unsigned *exti, *exte, *insi, *inse;
12314     for (exti = EV.idx_begin(), insi = IV->idx_begin(),
12315          exte = EV.idx_end(), inse = IV->idx_end();
12316          exti != exte && insi != inse;
12317          ++exti, ++insi) {
12318       if (*insi != *exti)
12319         // The insert and extract both reference distinctly different elements.
12320         // This means the extract is not influenced by the insert, and we can
12321         // replace the aggregate operand of the extract with the aggregate
12322         // operand of the insert. i.e., replace
12323         // %I = insertvalue { i32, { i32 } } %A, { i32 } { i32 42 }, 1
12324         // %E = extractvalue { i32, { i32 } } %I, 0
12325         // with
12326         // %E = extractvalue { i32, { i32 } } %A, 0
12327         return ExtractValueInst::Create(IV->getAggregateOperand(),
12328                                         EV.idx_begin(), EV.idx_end());
12329     }
12330     if (exti == exte && insi == inse)
12331       // Both iterators are at the end: Index lists are identical. Replace
12332       // %B = insertvalue { i32, { i32 } } %A, i32 42, 1, 0
12333       // %C = extractvalue { i32, { i32 } } %B, 1, 0
12334       // with "i32 42"
12335       return ReplaceInstUsesWith(EV, IV->getInsertedValueOperand());
12336     if (exti == exte) {
12337       // The extract list is a prefix of the insert list. i.e. replace
12338       // %I = insertvalue { i32, { i32 } } %A, i32 42, 1, 0
12339       // %E = extractvalue { i32, { i32 } } %I, 1
12340       // with
12341       // %X = extractvalue { i32, { i32 } } %A, 1
12342       // %E = insertvalue { i32 } %X, i32 42, 0
12343       // by switching the order of the insert and extract (though the
12344       // insertvalue should be left in, since it may have other uses).
12345       Value *NewEV = Builder->CreateExtractValue(IV->getAggregateOperand(),
12346                                                  EV.idx_begin(), EV.idx_end());
12347       return InsertValueInst::Create(NewEV, IV->getInsertedValueOperand(),
12348                                      insi, inse);
12349     }
12350     if (insi == inse)
12351       // The insert list is a prefix of the extract list
12352       // We can simply remove the common indices from the extract and make it
12353       // operate on the inserted value instead of the insertvalue result.
12354       // i.e., replace
12355       // %I = insertvalue { i32, { i32 } } %A, { i32 } { i32 42 }, 1
12356       // %E = extractvalue { i32, { i32 } } %I, 1, 0
12357       // with
12358       // %E extractvalue { i32 } { i32 42 }, 0
12359       return ExtractValueInst::Create(IV->getInsertedValueOperand(), 
12360                                       exti, exte);
12361   }
12362   // Can't simplify extracts from other values. Note that nested extracts are
12363   // already simplified implicitely by the above (extract ( extract (insert) )
12364   // will be translated into extract ( insert ( extract ) ) first and then just
12365   // the value inserted, if appropriate).
12366   return 0;
12367 }
12368
12369 /// CheapToScalarize - Return true if the value is cheaper to scalarize than it
12370 /// is to leave as a vector operation.
12371 static bool CheapToScalarize(Value *V, bool isConstant) {
12372   if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) 
12373     return true;
12374   if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(V)) {
12375     if (isConstant) return true;
12376     // If all elts are the same, we can extract.
12377     Constant *Op0 = C->getOperand(0);
12378     for (unsigned i = 1; i < C->getNumOperands(); ++i)
12379       if (C->getOperand(i) != Op0)
12380         return false;
12381     return true;
12382   }
12383   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
12384   if (!I) return false;
12385   
12386   // Insert element gets simplified to the inserted element or is deleted if
12387   // this is constant idx extract element and its a constant idx insertelt.
12388   if (I->getOpcode() == Instruction::InsertElement && isConstant &&
12389       isa<ConstantInt>(I->getOperand(2)))
12390     return true;
12391   if (I->getOpcode() == Instruction::Load && I->hasOneUse())
12392     return true;
12393   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(I))
12394     if (BO->hasOneUse() &&
12395         (CheapToScalarize(BO->getOperand(0), isConstant) ||
12396          CheapToScalarize(BO->getOperand(1), isConstant)))
12397       return true;
12398   if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(I))
12399     if (CI->hasOneUse() &&
12400         (CheapToScalarize(CI->getOperand(0), isConstant) ||
12401          CheapToScalarize(CI->getOperand(1), isConstant)))
12402       return true;
12403   
12404   return false;
12405 }
12406
12407 /// Read and decode a shufflevector mask.
12408 ///
12409 /// It turns undef elements into values that are larger than the number of
12410 /// elements in the input.
12411 static std::vector<unsigned> getShuffleMask(const ShuffleVectorInst *SVI) {
12412   unsigned NElts = SVI->getType()->getNumElements();
12413   if (isa<ConstantAggregateZero>(SVI->getOperand(2)))
12414     return std::vector<unsigned>(NElts, 0);
12415   if (isa<UndefValue>(SVI->getOperand(2)))
12416     return std::vector<unsigned>(NElts, 2*NElts);
12417
12418   std::vector<unsigned> Result;
12419   const ConstantVector *CP = cast<ConstantVector>(SVI->getOperand(2));
12420   for (User::const_op_iterator i = CP->op_begin(), e = CP->op_end(); i!=e; ++i)
12421     if (isa<UndefValue>(*i))
12422       Result.push_back(NElts*2);  // undef -> 8
12423     else
12424       Result.push_back(cast<ConstantInt>(*i)->getZExtValue());
12425   return Result;
12426 }
12427
12428 /// FindScalarElement - Given a vector and an element number, see if the scalar
12429 /// value is already around as a register, for example if it were inserted then
12430 /// extracted from the vector.
12431 static Value *FindScalarElement(Value *V, unsigned EltNo,
12432                                 LLVMContext *Context) {
12433   assert(isa<VectorType>(V->getType()) && "Not looking at a vector?");
12434   const VectorType *PTy = cast<VectorType>(V->getType());
12435   unsigned Width = PTy->getNumElements();
12436   if (EltNo >= Width)  // Out of range access.
12437     return UndefValue::get(PTy->getElementType());
12438   
12439   if (isa<UndefValue>(V))
12440     return UndefValue::get(PTy->getElementType());
12441   else if (isa<ConstantAggregateZero>(V))
12442     return Constant::getNullValue(PTy->getElementType());
12443   else if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(V))
12444     return CP->getOperand(EltNo);
12445   else if (InsertElementInst *III = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
12446     // If this is an insert to a variable element, we don't know what it is.
12447     if (!isa<ConstantInt>(III->getOperand(2))) 
12448       return 0;
12449     unsigned IIElt = cast<ConstantInt>(III->getOperand(2))->getZExtValue();
12450     
12451     // If this is an insert to the element we are looking for, return the
12452     // inserted value.
12453     if (EltNo == IIElt) 
12454       return III->getOperand(1);
12455     
12456     // Otherwise, the insertelement doesn't modify the value, recurse on its
12457     // vector input.
12458     return FindScalarElement(III->getOperand(0), EltNo, Context);
12459   } else if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(V)) {
12460     unsigned LHSWidth =
12461       cast<VectorType>(SVI->getOperand(0)->getType())->getNumElements();
12462     unsigned InEl = getShuffleMask(SVI)[EltNo];
12463     if (InEl < LHSWidth)
12464       return FindScalarElement(SVI->getOperand(0), InEl, Context);
12465     else if (InEl < LHSWidth*2)
12466       return FindScalarElement(SVI->getOperand(1), InEl - LHSWidth, Context);
12467     else
12468       return UndefValue::get(PTy->getElementType());
12469   }
12470   
12471   // Otherwise, we don't know.
12472   return 0;
12473 }
12474
12475 Instruction *InstCombiner::visitExtractElementInst(ExtractElementInst &EI) {
12476   // If vector val is undef, replace extract with scalar undef.
12477   if (isa<UndefValue>(EI.getOperand(0)))
12478     return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
12479
12480   // If vector val is constant 0, replace extract with scalar 0.
12481   if (isa<ConstantAggregateZero>(EI.getOperand(0)))
12482     return ReplaceInstUsesWith(EI, Constant::getNullValue(EI.getType()));
12483   
12484   if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(EI.getOperand(0))) {
12485     // If vector val is constant with all elements the same, replace EI with
12486     // that element. When the elements are not identical, we cannot replace yet
12487     // (we do that below, but only when the index is constant).
12488     Constant *op0 = C->getOperand(0);
12489     for (unsigned i = 1; i != C->getNumOperands(); ++i)
12490       if (C->getOperand(i) != op0) {
12491         op0 = 0; 
12492         break;
12493       }
12494     if (op0)
12495       return ReplaceInstUsesWith(EI, op0);
12496   }
12497   
12498   // If extracting a specified index from the vector, see if we can recursively
12499   // find a previously computed scalar that was inserted into the vector.
12500   if (ConstantInt *IdxC = dyn_cast<ConstantInt>(EI.getOperand(1))) {
12501     unsigned IndexVal = IdxC->getZExtValue();
12502     unsigned VectorWidth = EI.getVectorOperandType()->getNumElements();
12503       
12504     // If this is extracting an invalid index, turn this into undef, to avoid
12505     // crashing the code below.
12506     if (IndexVal >= VectorWidth)
12507       return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
12508     
12509     // This instruction only demands the single element from the input vector.
12510     // If the input vector has a single use, simplify it based on this use
12511     // property.
12512     if (EI.getOperand(0)->hasOneUse() && VectorWidth != 1) {
12513       APInt UndefElts(VectorWidth, 0);
12514       APInt DemandedMask(VectorWidth, 1 << IndexVal);
12515       if (Value *V = SimplifyDemandedVectorElts(EI.getOperand(0),
12516                                                 DemandedMask, UndefElts)) {
12517         EI.setOperand(0, V);
12518         return &EI;
12519       }
12520     }
12521     
12522     if (Value *Elt = FindScalarElement(EI.getOperand(0), IndexVal, Context))
12523       return ReplaceInstUsesWith(EI, Elt);
12524     
12525     // If the this extractelement is directly using a bitcast from a vector of
12526     // the same number of elements, see if we can find the source element from
12527     // it.  In this case, we will end up needing to bitcast the scalars.
12528     if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(EI.getOperand(0))) {
12529       if (const VectorType *VT = 
12530               dyn_cast<VectorType>(BCI->getOperand(0)->getType()))
12531         if (VT->getNumElements() == VectorWidth)
12532           if (Value *Elt = FindScalarElement(BCI->getOperand(0),
12533                                              IndexVal, Context))
12534             return new BitCastInst(Elt, EI.getType());
12535     }
12536   }
12537   
12538   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(EI.getOperand(0))) {
12539     // Push extractelement into predecessor operation if legal and
12540     // profitable to do so
12541     if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(I)) {
12542       if (I->hasOneUse() &&
12543           CheapToScalarize(BO, isa<ConstantInt>(EI.getOperand(1)))) {
12544         Value *newEI0 =
12545           Builder->CreateExtractElement(BO->getOperand(0), EI.getOperand(1),
12546                                         EI.getName()+".lhs");
12547         Value *newEI1 =
12548           Builder->CreateExtractElement(BO->getOperand(1), EI.getOperand(1),
12549                                         EI.getName()+".rhs");
12550         return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), newEI0, newEI1);
12551       }
12552     } else if (InsertElementInst *IE = dyn_cast<InsertElementInst>(I)) {
12553       // Extracting the inserted element?
12554       if (IE->getOperand(2) == EI.getOperand(1))
12555         return ReplaceInstUsesWith(EI, IE->getOperand(1));
12556       // If the inserted and extracted elements are constants, they must not
12557       // be the same value, extract from the pre-inserted value instead.
12558       if (isa<Constant>(IE->getOperand(2)) && isa<Constant>(EI.getOperand(1))) {
12559         Worklist.AddValue(EI.getOperand(0));
12560         EI.setOperand(0, IE->getOperand(0));
12561         return &EI;
12562       }
12563     } else if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(I)) {
12564       // If this is extracting an element from a shufflevector, figure out where
12565       // it came from and extract from the appropriate input element instead.
12566       if (ConstantInt *Elt = dyn_cast<ConstantInt>(EI.getOperand(1))) {
12567         unsigned SrcIdx = getShuffleMask(SVI)[Elt->getZExtValue()];
12568         Value *Src;
12569         unsigned LHSWidth =
12570           cast<VectorType>(SVI->getOperand(0)->getType())->getNumElements();
12571
12572         if (SrcIdx < LHSWidth)
12573           Src = SVI->getOperand(0);
12574         else if (SrcIdx < LHSWidth*2) {
12575           SrcIdx -= LHSWidth;
12576           Src = SVI->getOperand(1);
12577         } else {
12578           return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
12579         }
12580         return ExtractElementInst::Create(Src,
12581                          ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(*Context), SrcIdx,
12582                                           false));
12583       }
12584     }
12585     // FIXME: Canonicalize extractelement(bitcast) -> bitcast(extractelement)
12586   }
12587   return 0;
12588 }
12589
12590 /// CollectSingleShuffleElements - If V is a shuffle of values that ONLY returns
12591 /// elements from either LHS or RHS, return the shuffle mask and true. 
12592 /// Otherwise, return false.
12593 static bool CollectSingleShuffleElements(Value *V, Value *LHS, Value *RHS,
12594                                          std::vector<Constant*> &Mask,
12595                                          LLVMContext *Context) {
12596   assert(V->getType() == LHS->getType() && V->getType() == RHS->getType() &&
12597          "Invalid CollectSingleShuffleElements");
12598   unsigned NumElts = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
12599
12600   if (isa<UndefValue>(V)) {
12601     Mask.assign(NumElts, UndefValue::get(Type::getInt32Ty(*Context)));
12602     return true;
12603   } else if (V == LHS) {
12604     for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
12605       Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(*Context), i));
12606     return true;
12607   } else if (V == RHS) {
12608     for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
12609       Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(*Context), i+NumElts));
12610     return true;
12611   } else if (InsertElementInst *IEI = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
12612     // If this is an insert of an extract from some other vector, include it.
12613     Value *VecOp    = IEI->getOperand(0);
12614     Value *ScalarOp = IEI->getOperand(1);
12615     Value *IdxOp    = IEI->getOperand(2);
12616     
12617     if (!isa<ConstantInt>(IdxOp))
12618       return false;
12619     unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
12620     
12621     if (isa<UndefValue>(ScalarOp)) {  // inserting undef into vector.
12622       // Okay, we can handle this if the vector we are insertinting into is
12623       // transitively ok.
12624       if (CollectSingleShuffleElements(VecOp, LHS, RHS, Mask, Context)) {
12625         // If so, update the mask to reflect the inserted undef.
12626         Mask[InsertedIdx] = UndefValue::get(Type::getInt32Ty(*Context));
12627         return true;
12628       }      
12629     } else if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)){
12630       if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) &&
12631           EI->getOperand(0)->getType() == V->getType()) {
12632         unsigned ExtractedIdx =
12633           cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
12634         
12635         // This must be extracting from either LHS or RHS.
12636         if (EI->getOperand(0) == LHS || EI->getOperand(0) == RHS) {
12637           // Okay, we can handle this if the vector we are insertinting into is
12638           // transitively ok.
12639           if (CollectSingleShuffleElements(VecOp, LHS, RHS, Mask, Context)) {
12640             // If so, update the mask to reflect the inserted value.
12641             if (EI->getOperand(0) == LHS) {
12642               Mask[InsertedIdx % NumElts] = 
12643                  ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(*Context), ExtractedIdx);
12644             } else {
12645               assert(EI->getOperand(0) == RHS);
12646               Mask[InsertedIdx % NumElts] = 
12647                 ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(*Context), ExtractedIdx+NumElts);
12648               
12649             }
12650             return true;
12651           }
12652         }
12653       }
12654     }
12655   }
12656   // TODO: Handle shufflevector here!
12657   
12658   return false;
12659 }
12660
12661 /// CollectShuffleElements - We are building a shuffle of V, using RHS as the
12662 /// RHS of the shuffle instruction, if it is not null.  Return a shuffle mask
12663 /// that computes V and the LHS value of the shuffle.
12664 static Value *CollectShuffleElements(Value *V, std::vector<Constant*> &Mask,
12665                                      Value *&RHS, LLVMContext *Context) {
12666   assert(isa<VectorType>(V->getType()) && 
12667          (RHS == 0 || V->getType() == RHS->getType()) &&
12668          "Invalid shuffle!");
12669   unsigned NumElts = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
12670
12671   if (isa<UndefValue>(V)) {
12672     Mask.assign(NumElts, UndefValue::get(Type::getInt32Ty(*Context)));
12673     return V;
12674   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) {
12675     Mask.assign(NumElts, ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(*Context), 0));
12676     return V;
12677   } else if (InsertElementInst *IEI = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
12678     // If this is an insert of an extract from some other vector, include it.
12679     Value *VecOp    = IEI->getOperand(0);
12680     Value *ScalarOp = IEI->getOperand(1);
12681     Value *IdxOp    = IEI->getOperand(2);
12682     
12683     if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)) {
12684       if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) && isa<ConstantInt>(IdxOp) &&
12685           EI->getOperand(0)->getType() == V->getType()) {
12686         unsigned ExtractedIdx =
12687           cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
12688         unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
12689         
12690         // Either the extracted from or inserted into vector must be RHSVec,
12691         // otherwise we'd end up with a shuffle of three inputs.
12692         if (EI->getOperand(0) == RHS || RHS == 0) {
12693           RHS = EI->getOperand(0);
12694           Value *V = CollectShuffleElements(VecOp, Mask, RHS, Context);
12695           Mask[InsertedIdx % NumElts] = 
12696             ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(*Context), NumElts+ExtractedIdx);
12697           return V;
12698         }
12699         
12700         if (VecOp == RHS) {
12701           Value *V = CollectShuffleElements(EI->getOperand(0), Mask,
12702                                             RHS, Context);
12703           // Everything but the extracted element is replaced with the RHS.
12704           for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i) {
12705             if (i != InsertedIdx)
12706               Mask[i] = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(*Context), NumElts+i);
12707           }
12708           return V;
12709         }
12710         
12711         // If this insertelement is a chain that comes from exactly these two
12712         // vectors, return the vector and the effective shuffle.
12713         if (CollectSingleShuffleElements(IEI, EI->getOperand(0), RHS, Mask,
12714                                          Context))
12715           return EI->getOperand(0);
12716         
12717       }
12718     }
12719   }
12720   // TODO: Handle shufflevector here!
12721   
12722   // Otherwise, can't do anything fancy.  Return an identity vector.
12723   for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
12724     Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(*Context), i));
12725   return V;
12726 }
12727
12728 Instruction *InstCombiner::visitInsertElementInst(InsertElementInst &IE) {
12729   Value *VecOp    = IE.getOperand(0);
12730   Value *ScalarOp = IE.getOperand(1);
12731   Value *IdxOp    = IE.getOperand(2);
12732   
12733   // Inserting an undef or into an undefined place, remove this.
12734   if (isa<UndefValue>(ScalarOp) || isa<UndefValue>(IdxOp))
12735     ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);
12736   
12737   // If the inserted element was extracted from some other vector, and if the 
12738   // indexes are constant, try to turn this into a shufflevector operation.
12739   if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)) {
12740     if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) && isa<ConstantInt>(IdxOp) &&
12741         EI->getOperand(0)->getType() == IE.getType()) {
12742       unsigned NumVectorElts = IE.getType()->getNumElements();
12743       unsigned ExtractedIdx =
12744         cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
12745       unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
12746       
12747       if (ExtractedIdx >= NumVectorElts) // Out of range extract.
12748         return ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);
12749       
12750       if (InsertedIdx >= NumVectorElts)  // Out of range insert.
12751         return ReplaceInstUsesWith(IE, UndefValue::get(IE.getType()));
12752       
12753       // If we are extracting a value from a vector, then inserting it right
12754       // back into the same place, just use the input vector.
12755       if (EI->getOperand(0) == VecOp && ExtractedIdx == InsertedIdx)
12756         return ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);      
12757       
12758       // If this insertelement isn't used by some other insertelement, turn it
12759       // (and any insertelements it points to), into one big shuffle.
12760       if (!IE.hasOneUse() || !isa<InsertElementInst>(IE.use_back())) {
12761         std::vector<Constant*> Mask;
12762         Value *RHS = 0;
12763         Value *LHS = CollectShuffleElements(&IE, Mask, RHS, Context);
12764         if (RHS == 0) RHS = UndefValue::get(LHS->getType());
12765         // We now have a shuffle of LHS, RHS, Mask.
12766         return new ShuffleVectorInst(LHS, RHS,
12767                                      ConstantVector::get(Mask));
12768       }
12769     }
12770   }
12771
12772   unsigned VWidth = cast<VectorType>(VecOp->getType())->getNumElements();
12773   APInt UndefElts(VWidth, 0);
12774   APInt AllOnesEltMask(APInt::getAllOnesValue(VWidth));
12775   if (SimplifyDemandedVectorElts(&IE, AllOnesEltMask, UndefElts))
12776     return &IE;
12777
12778   return 0;
12779 }
12780
12781
12782 Instruction *InstCombiner::visitShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst &SVI) {
12783   Value *LHS = SVI.getOperand(0);
12784   Value *RHS = SVI.getOperand(1);
12785   std::vector<unsigned> Mask = getShuffleMask(&SVI);
12786
12787   bool MadeChange = false;
12788
12789   // Undefined shuffle mask -> undefined value.
12790   if (isa<UndefValue>(SVI.getOperand(2)))
12791     return ReplaceInstUsesWith(SVI, UndefValue::get(SVI.getType()));
12792
12793   unsigned VWidth = cast<VectorType>(SVI.getType())->getNumElements();
12794
12795   if (VWidth != cast<VectorType>(LHS->getType())->getNumElements())
12796     return 0;
12797
12798   APInt UndefElts(VWidth, 0);
12799   APInt AllOnesEltMask(APInt::getAllOnesValue(VWidth));
12800   if (SimplifyDemandedVectorElts(&SVI, AllOnesEltMask, UndefElts)) {
12801     LHS = SVI.getOperand(0);
12802     RHS = SVI.getOperand(1);
12803     MadeChange = true;
12804   }
12805   
12806   // Canonicalize shuffle(x    ,x,mask) -> shuffle(x, undef,mask')
12807   // Canonicalize shuffle(undef,x,mask) -> shuffle(x, undef,mask').
12808   if (LHS == RHS || isa<UndefValue>(LHS)) {
12809     if (isa<UndefValue>(LHS) && LHS == RHS) {
12810       // shuffle(undef,undef,mask) -> undef.
12811       return ReplaceInstUsesWith(SVI, LHS);
12812     }
12813     
12814     // Remap any references to RHS to use LHS.
12815     std::vector<Constant*> Elts;
12816     for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
12817       if (Mask[i] >= 2*e)
12818         Elts.push_back(UndefValue::get(Type::getInt32Ty(*Context)));
12819       else {
12820         if ((Mask[i] >= e && isa<UndefValue>(RHS)) ||
12821             (Mask[i] <  e && isa<UndefValue>(LHS))) {
12822           Mask[i] = 2*e;     // Turn into undef.
12823           Elts.push_back(UndefValue::get(Type::getInt32Ty(*Context)));
12824         } else {
12825           Mask[i] = Mask[i] % e;  // Force to LHS.
12826           Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(*Context), Mask[i]));
12827         }
12828       }
12829     }
12830     SVI.setOperand(0, SVI.getOperand(1));
12831     SVI.setOperand(1, UndefValue::get(RHS->getType()));
12832     SVI.setOperand(2, ConstantVector::get(Elts));
12833     LHS = SVI.getOperand(0);
12834     RHS = SVI.getOperand(1);
12835     MadeChange = true;
12836   }
12837   
12838   // Analyze the shuffle, are the LHS or RHS and identity shuffles?
12839   bool isLHSID = true, isRHSID = true;
12840     
12841   for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
12842     if (Mask[i] >= e*2) continue;  // Ignore undef values.
12843     // Is this an identity shuffle of the LHS value?
12844     isLHSID &= (Mask[i] == i);
12845       
12846     // Is this an identity shuffle of the RHS value?
12847     isRHSID &= (Mask[i]-e == i);
12848   }
12849
12850   // Eliminate identity shuffles.
12851   if (isLHSID) return ReplaceInstUsesWith(SVI, LHS);
12852   if (isRHSID) return ReplaceInstUsesWith(SVI, RHS);
12853   
12854   // If the LHS is a shufflevector itself, see if we can combine it with this
12855   // one without producing an unusual shuffle.  Here we are really conservative:
12856   // we are absolutely afraid of producing a shuffle mask not in the input
12857   // program, because the code gen may not be smart enough to turn a merged
12858   // shuffle into two specific shuffles: it may produce worse code.  As such,
12859   // we only merge two shuffles if the result is one of the two input shuffle
12860   // masks.  In this case, merging the shuffles just removes one instruction,
12861   // which we know is safe.  This is good for things like turning:
12862   // (splat(splat)) -> splat.
12863   if (ShuffleVectorInst *LHSSVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(LHS)) {
12864     if (isa<UndefValue>(RHS)) {
12865       std::vector<unsigned> LHSMask = getShuffleMask(LHSSVI);
12866
12867       std::vector<unsigned> NewMask;
12868       for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i)
12869         if (Mask[i] >= 2*e)
12870           NewMask.push_back(2*e);
12871         else
12872           NewMask.push_back(LHSMask[Mask[i]]);
12873       
12874       // If the result mask is equal to the src shuffle or this shuffle mask, do
12875       // the replacement.
12876       if (NewMask == LHSMask || NewMask == Mask) {
12877         unsigned LHSInNElts =
12878           cast<VectorType>(LHSSVI->getOperand(0)->getType())->getNumElements();
12879         std::vector<Constant*> Elts;
12880         for (unsigned i = 0, e = NewMask.size(); i != e; ++i) {
12881           if (NewMask[i] >= LHSInNElts*2) {
12882             Elts.push_back(UndefValue::get(Type::getInt32Ty(*Context)));
12883           } else {
12884             Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(*Context), NewMask[i]));
12885           }
12886         }
12887         return new ShuffleVectorInst(LHSSVI->getOperand(0),
12888                                      LHSSVI->getOperand(1),
12889                                      ConstantVector::get(Elts));
12890       }
12891     }
12892   }
12893
12894   return MadeChange ? &SVI : 0;
12895 }
12896
12897
12898
12899
12900 /// TryToSinkInstruction - Try to move the specified instruction from its
12901 /// current block into the beginning of DestBlock, which can only happen if it's
12902 /// safe to move the instruction past all of the instructions between it and the
12903 /// end of its block.
12904 static bool TryToSinkInstruction(Instruction *I, BasicBlock *DestBlock) {
12905   assert(I->hasOneUse() && "Invariants didn't hold!");
12906
12907   // Cannot move control-flow-involving, volatile loads, vaarg, etc.
12908   if (isa<PHINode>(I) || I->mayHaveSideEffects() || isa<TerminatorInst>(I))
12909     return false;
12910
12911   // Do not sink alloca instructions out of the entry block.
12912   if (isa<AllocaInst>(I) && I->getParent() ==
12913         &DestBlock->getParent()->getEntryBlock())
12914     return false;
12915
12916   // We can only sink load instructions if there is nothing between the load and
12917   // the end of block that could change the value.
12918   if (I->mayReadFromMemory()) {
12919     for (BasicBlock::iterator Scan = I, E = I->getParent()->end();
12920          Scan != E; ++Scan)
12921       if (Scan->mayWriteToMemory())
12922         return false;
12923   }
12924
12925   BasicBlock::iterator InsertPos = DestBlock->getFirstNonPHI();
12926
12927   CopyPrecedingStopPoint(I, InsertPos);
12928   I->moveBefore(InsertPos);
12929   ++NumSunkInst;
12930   return true;
12931 }
12932
12933
12934 /// AddReachableCodeToWorklist - Walk the function in depth-first order, adding
12935 /// all reachable code to the worklist.
12936 ///
12937 /// This has a couple of tricks to make the code faster and more powerful.  In
12938 /// particular, we constant fold and DCE instructions as we go, to avoid adding
12939 /// them to the worklist (this significantly speeds up instcombine on code where
12940 /// many instructions are dead or constant).  Additionally, if we find a branch
12941 /// whose condition is a known constant, we only visit the reachable successors.
12942 ///
12943 static bool AddReachableCodeToWorklist(BasicBlock *BB, 
12944                                        SmallPtrSet<BasicBlock*, 64> &Visited,
12945                                        InstCombiner &IC,
12946                                        const TargetData *TD) {
12947   bool MadeIRChange = false;
12948   SmallVector<BasicBlock*, 256> Worklist;
12949   Worklist.push_back(BB);
12950   
12951   std::vector<Instruction*> InstrsForInstCombineWorklist;
12952   InstrsForInstCombineWorklist.reserve(128);
12953
12954   SmallPtrSet<ConstantExpr*, 64> FoldedConstants;
12955   
12956   while (!Worklist.empty()) {
12957     BB = Worklist.back();
12958     Worklist.pop_back();
12959     
12960     // We have now visited this block!  If we've already been here, ignore it.
12961     if (!Visited.insert(BB)) continue;
12962
12963     for (BasicBlock::iterator BBI = BB->begin(), E = BB->end(); BBI != E; ) {
12964       Instruction *Inst = BBI++;
12965       
12966       // DCE instruction if trivially dead.
12967       if (isInstructionTriviallyDead(Inst)) {
12968         ++NumDeadInst;
12969         DEBUG(errs() << "IC: DCE: " << *Inst << '\n');
12970         Inst->eraseFromParent();
12971         continue;
12972       }
12973       
12974       // ConstantProp instruction if trivially constant.
12975       if (!Inst->use_empty() && isa<Constant>(Inst->getOperand(0)))
12976         if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(Inst, TD)) {
12977           DEBUG(errs() << "IC: ConstFold to: " << *C << " from: "
12978                        << *Inst << '\n');
12979           Inst->replaceAllUsesWith(C);
12980           ++NumConstProp;
12981           Inst->eraseFromParent();
12982           continue;
12983         }
12984       
12985       
12986       
12987       if (TD) {
12988         // See if we can constant fold its operands.
12989         for (User::op_iterator i = Inst->op_begin(), e = Inst->op_end();
12990              i != e; ++i) {
12991           ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(i);
12992           if (CE == 0) continue;
12993           
12994           // If we already folded this constant, don't try again.
12995           if (!FoldedConstants.insert(CE))
12996             continue;
12997           
12998           Constant *NewC = ConstantFoldConstantExpression(CE, TD);
12999           if (NewC && NewC != CE) {
13000             *i = NewC;
13001             MadeIRChange = true;
13002           }
13003         }
13004       }
13005       
13006
13007       InstrsForInstCombineWorklist.push_back(Inst);
13008     }
13009
13010     // Recursively visit successors.  If this is a branch or switch on a
13011     // constant, only visit the reachable successor.
13012     TerminatorInst *TI = BB->getTerminator();
13013     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
13014       if (BI->isConditional() && isa<ConstantInt>(BI->getCondition())) {
13015         bool CondVal = cast<ConstantInt>(BI->getCondition())->getZExtValue();
13016         BasicBlock *ReachableBB = BI->getSuccessor(!CondVal);
13017         Worklist.push_back(ReachableBB);
13018         continue;
13019       }
13020     } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
13021       if (ConstantInt *Cond = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getCondition())) {
13022         // See if this is an explicit destination.
13023         for (unsigned i = 1, e = SI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
13024           if (SI->getCaseValue(i) == Cond) {
13025             BasicBlock *ReachableBB = SI->getSuccessor(i);
13026             Worklist.push_back(ReachableBB);
13027             continue;
13028           }
13029         
13030         // Otherwise it is the default destination.
13031         Worklist.push_back(SI->getSuccessor(0));
13032         continue;
13033       }
13034     }
13035     
13036     for (unsigned i = 0, e = TI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
13037       Worklist.push_back(TI->getSuccessor(i));
13038   }
13039   
13040   // Once we've found all of the instructions to add to instcombine's worklist,
13041   // add them in reverse order.  This way instcombine will visit from the top
13042   // of the function down.  This jives well with the way that it adds all uses
13043   // of instructions to the worklist after doing a transformation, thus avoiding
13044   // some N^2 behavior in pathological cases.
13045   IC.Worklist.AddInitialGroup(&InstrsForInstCombineWorklist[0],
13046                               InstrsForInstCombineWorklist.size());
13047   
13048   return MadeIRChange;
13049 }
13050
13051 bool InstCombiner::DoOneIteration(Function &F, unsigned Iteration) {
13052   MadeIRChange = false;
13053   
13054   DEBUG(errs() << "\n\nINSTCOMBINE ITERATION #" << Iteration << " on "
13055         << F.getNameStr() << "\n");
13056
13057   {
13058     // Do a depth-first traversal of the function, populate the worklist with
13059     // the reachable instructions.  Ignore blocks that are not reachable.  Keep
13060     // track of which blocks we visit.
13061     SmallPtrSet<BasicBlock*, 64> Visited;
13062     MadeIRChange |= AddReachableCodeToWorklist(F.begin(), Visited, *this, TD);
13063
13064     // Do a quick scan over the function.  If we find any blocks that are
13065     // unreachable, remove any instructions inside of them.  This prevents
13066     // the instcombine code from having to deal with some bad special cases.
13067     for (Function::iterator BB = F.begin(), E = F.end(); BB != E; ++BB)
13068       if (!Visited.count(BB)) {
13069         Instruction *Term = BB->getTerminator();
13070         while (Term != BB->begin()) {   // Remove instrs bottom-up
13071           BasicBlock::iterator I = Term; --I;
13072
13073           DEBUG(errs() << "IC: DCE: " << *I << '\n');
13074           // A debug intrinsic shouldn't force another iteration if we weren't
13075           // going to do one without it.
13076           if (!isa<DbgInfoIntrinsic>(I)) {
13077             ++NumDeadInst;
13078             MadeIRChange = true;
13079           }
13080
13081           // If I is not void type then replaceAllUsesWith undef.
13082           // This allows ValueHandlers and custom metadata to adjust itself.
13083           if (!I->getType()->isVoidTy())
13084             I->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I->getType()));
13085           I->eraseFromParent();
13086         }
13087       }
13088   }
13089
13090   while (!Worklist.isEmpty()) {
13091     Instruction *I = Worklist.RemoveOne();
13092     if (I == 0) continue;  // skip null values.
13093
13094     // Check to see if we can DCE the instruction.
13095     if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
13096       DEBUG(errs() << "IC: DCE: " << *I << '\n');
13097       EraseInstFromFunction(*I);
13098       ++NumDeadInst;
13099       MadeIRChange = true;
13100       continue;
13101     }
13102
13103     // Instruction isn't dead, see if we can constant propagate it.
13104     if (!I->use_empty() && isa<Constant>(I->getOperand(0)))
13105       if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(I, TD)) {
13106         DEBUG(errs() << "IC: ConstFold to: " << *C << " from: " << *I << '\n');
13107
13108         // Add operands to the worklist.
13109         ReplaceInstUsesWith(*I, C);
13110         ++NumConstProp;
13111         EraseInstFromFunction(*I);
13112         MadeIRChange = true;
13113         continue;
13114       }
13115
13116     // See if we can trivially sink this instruction to a successor basic block.
13117     if (I->hasOneUse()) {
13118       BasicBlock *BB = I->getParent();
13119       Instruction *UserInst = cast<Instruction>(I->use_back());
13120       BasicBlock *UserParent;
13121       
13122       // Get the block the use occurs in.
13123       if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(UserInst))
13124         UserParent = PN->getIncomingBlock(I->use_begin().getUse());
13125       else
13126         UserParent = UserInst->getParent();
13127       
13128       if (UserParent != BB) {
13129         bool UserIsSuccessor = false;
13130         // See if the user is one of our successors.
13131         for (succ_iterator SI = succ_begin(BB), E = succ_end(BB); SI != E; ++SI)
13132           if (*SI == UserParent) {
13133             UserIsSuccessor = true;
13134             break;
13135           }
13136
13137         // If the user is one of our immediate successors, and if that successor
13138         // only has us as a predecessors (we'd have to split the critical edge
13139         // otherwise), we can keep going.
13140         if (UserIsSuccessor && UserParent->getSinglePredecessor())
13141           // Okay, the CFG is simple enough, try to sink this instruction.
13142           MadeIRChange |= TryToSinkInstruction(I, UserParent);
13143       }
13144     }
13145
13146     // Now that we have an instruction, try combining it to simplify it.
13147     Builder->SetInsertPoint(I->getParent(), I);
13148     
13149 #ifndef NDEBUG
13150     std::string OrigI;
13151 #endif
13152     DEBUG(raw_string_ostream SS(OrigI); I->print(SS); OrigI = SS.str(););
13153     DEBUG(errs() << "IC: Visiting: " << OrigI << '\n');
13154
13155     if (Instruction *Result = visit(*I)) {
13156       ++NumCombined;
13157       // Should we replace the old instruction with a new one?
13158       if (Result != I) {
13159         DEBUG(errs() << "IC: Old = " << *I << '\n'
13160                      << "    New = " << *Result << '\n');
13161
13162         // Everything uses the new instruction now.
13163         I->replaceAllUsesWith(Result);
13164
13165         // Push the new instruction and any users onto the worklist.
13166         Worklist.Add(Result);
13167         Worklist.AddUsersToWorkList(*Result);
13168
13169         // Move the name to the new instruction first.
13170         Result->takeName(I);
13171
13172         // Insert the new instruction into the basic block...
13173         BasicBlock *InstParent = I->getParent();
13174         BasicBlock::iterator InsertPos = I;
13175
13176         if (!isa<PHINode>(Result))        // If combining a PHI, don't insert
13177           while (isa<PHINode>(InsertPos)) // middle of a block of PHIs.
13178             ++InsertPos;
13179
13180         InstParent->getInstList().insert(InsertPos, Result);
13181
13182         EraseInstFromFunction(*I);
13183       } else {
13184 #ifndef NDEBUG
13185         DEBUG(errs() << "IC: Mod = " << OrigI << '\n'
13186                      << "    New = " << *I << '\n');
13187 #endif
13188
13189         // If the instruction was modified, it's possible that it is now dead.
13190         // if so, remove it.
13191         if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
13192           EraseInstFromFunction(*I);
13193         } else {
13194           Worklist.Add(I);
13195           Worklist.AddUsersToWorkList(*I);
13196         }
13197       }
13198       MadeIRChange = true;
13199     }
13200   }
13201
13202   Worklist.Zap();
13203   return MadeIRChange;
13204 }
13205
13206
13207 bool InstCombiner::runOnFunction(Function &F) {
13208   MustPreserveLCSSA = mustPreserveAnalysisID(LCSSAID);
13209   Context = &F.getContext();
13210   TD = getAnalysisIfAvailable<TargetData>();
13211
13212   
13213   /// Builder - This is an IRBuilder that automatically inserts new
13214   /// instructions into the worklist when they are created.
13215   IRBuilder<true, TargetFolder, InstCombineIRInserter> 
13216     TheBuilder(F.getContext(), TargetFolder(TD),
13217                InstCombineIRInserter(Worklist));
13218   Builder = &TheBuilder;
13219   
13220   bool EverMadeChange = false;
13221
13222   // Iterate while there is work to do.
13223   unsigned Iteration = 0;
13224   while (DoOneIteration(F, Iteration++))
13225     EverMadeChange = true;
13226   
13227   Builder = 0;
13228   return EverMadeChange;
13229 }
13230
13231 FunctionPass *llvm::createInstructionCombiningPass() {
13232   return new InstCombiner();
13233 }