If the LHS of the FCMP is coming from a UIToFP instruction, then we don't want
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Scalar / InstructionCombining.cpp
1 //===- InstructionCombining.cpp - Combine multiple instructions -----------===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
6 // License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // InstructionCombining - Combine instructions to form fewer, simple
11 // instructions.  This pass does not modify the CFG.  This pass is where
12 // algebraic simplification happens.
13 //
14 // This pass combines things like:
15 //    %Y = add i32 %X, 1
16 //    %Z = add i32 %Y, 1
17 // into:
18 //    %Z = add i32 %X, 2
19 //
20 // This is a simple worklist driven algorithm.
21 //
22 // This pass guarantees that the following canonicalizations are performed on
23 // the program:
24 //    1. If a binary operator has a constant operand, it is moved to the RHS
25 //    2. Bitwise operators with constant operands are always grouped so that
26 //       shifts are performed first, then or's, then and's, then xor's.
27 //    3. Compare instructions are converted from <,>,<=,>= to ==,!= if possible
28 //    4. All cmp instructions on boolean values are replaced with logical ops
29 //    5. add X, X is represented as (X*2) => (X << 1)
30 //    6. Multiplies with a power-of-two constant argument are transformed into
31 //       shifts.
32 //   ... etc.
33 //
34 //===----------------------------------------------------------------------===//
35
36 #define DEBUG_TYPE "instcombine"
37 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
38 #include "llvm/IntrinsicInst.h"
39 #include "llvm/Pass.h"
40 #include "llvm/DerivedTypes.h"
41 #include "llvm/GlobalVariable.h"
42 #include "llvm/Analysis/ConstantFolding.h"
43 #include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
44 #include "llvm/Target/TargetData.h"
45 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
46 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
47 #include "llvm/Support/CallSite.h"
48 #include "llvm/Support/ConstantRange.h"
49 #include "llvm/Support/Debug.h"
50 #include "llvm/Support/GetElementPtrTypeIterator.h"
51 #include "llvm/Support/InstVisitor.h"
52 #include "llvm/Support/MathExtras.h"
53 #include "llvm/Support/PatternMatch.h"
54 #include "llvm/Support/Compiler.h"
55 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
56 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
57 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
58 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
59 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
60 #include <algorithm>
61 #include <climits>
62 #include <sstream>
63 using namespace llvm;
64 using namespace llvm::PatternMatch;
65
66 STATISTIC(NumCombined , "Number of insts combined");
67 STATISTIC(NumConstProp, "Number of constant folds");
68 STATISTIC(NumDeadInst , "Number of dead inst eliminated");
69 STATISTIC(NumDeadStore, "Number of dead stores eliminated");
70 STATISTIC(NumSunkInst , "Number of instructions sunk");
71
72 namespace {
73   class VISIBILITY_HIDDEN InstCombiner
74     : public FunctionPass,
75       public InstVisitor<InstCombiner, Instruction*> {
76     // Worklist of all of the instructions that need to be simplified.
77     SmallVector<Instruction*, 256> Worklist;
78     DenseMap<Instruction*, unsigned> WorklistMap;
79     TargetData *TD;
80     bool MustPreserveLCSSA;
81   public:
82     static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
83     InstCombiner() : FunctionPass(&ID) {}
84
85     /// AddToWorkList - Add the specified instruction to the worklist if it
86     /// isn't already in it.
87     void AddToWorkList(Instruction *I) {
88       if (WorklistMap.insert(std::make_pair(I, Worklist.size())).second)
89         Worklist.push_back(I);
90     }
91     
92     // RemoveFromWorkList - remove I from the worklist if it exists.
93     void RemoveFromWorkList(Instruction *I) {
94       DenseMap<Instruction*, unsigned>::iterator It = WorklistMap.find(I);
95       if (It == WorklistMap.end()) return; // Not in worklist.
96       
97       // Don't bother moving everything down, just null out the slot.
98       Worklist[It->second] = 0;
99       
100       WorklistMap.erase(It);
101     }
102     
103     Instruction *RemoveOneFromWorkList() {
104       Instruction *I = Worklist.back();
105       Worklist.pop_back();
106       WorklistMap.erase(I);
107       return I;
108     }
109
110     
111     /// AddUsersToWorkList - When an instruction is simplified, add all users of
112     /// the instruction to the work lists because they might get more simplified
113     /// now.
114     ///
115     void AddUsersToWorkList(Value &I) {
116       for (Value::use_iterator UI = I.use_begin(), UE = I.use_end();
117            UI != UE; ++UI)
118         AddToWorkList(cast<Instruction>(*UI));
119     }
120
121     /// AddUsesToWorkList - When an instruction is simplified, add operands to
122     /// the work lists because they might get more simplified now.
123     ///
124     void AddUsesToWorkList(Instruction &I) {
125       for (User::op_iterator i = I.op_begin(), e = I.op_end(); i != e; ++i)
126         if (Instruction *Op = dyn_cast<Instruction>(*i))
127           AddToWorkList(Op);
128     }
129     
130     /// AddSoonDeadInstToWorklist - The specified instruction is about to become
131     /// dead.  Add all of its operands to the worklist, turning them into
132     /// undef's to reduce the number of uses of those instructions.
133     ///
134     /// Return the specified operand before it is turned into an undef.
135     ///
136     Value *AddSoonDeadInstToWorklist(Instruction &I, unsigned op) {
137       Value *R = I.getOperand(op);
138       
139       for (User::op_iterator i = I.op_begin(), e = I.op_end(); i != e; ++i)
140         if (Instruction *Op = dyn_cast<Instruction>(*i)) {
141           AddToWorkList(Op);
142           // Set the operand to undef to drop the use.
143           *i = UndefValue::get(Op->getType());
144         }
145       
146       return R;
147     }
148
149   public:
150     virtual bool runOnFunction(Function &F);
151     
152     bool DoOneIteration(Function &F, unsigned ItNum);
153
154     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
155       AU.addRequired<TargetData>();
156       AU.addPreservedID(LCSSAID);
157       AU.setPreservesCFG();
158     }
159
160     TargetData &getTargetData() const { return *TD; }
161
162     // Visitation implementation - Implement instruction combining for different
163     // instruction types.  The semantics are as follows:
164     // Return Value:
165     //    null        - No change was made
166     //     I          - Change was made, I is still valid, I may be dead though
167     //   otherwise    - Change was made, replace I with returned instruction
168     //
169     Instruction *visitAdd(BinaryOperator &I);
170     Instruction *visitSub(BinaryOperator &I);
171     Instruction *visitMul(BinaryOperator &I);
172     Instruction *visitURem(BinaryOperator &I);
173     Instruction *visitSRem(BinaryOperator &I);
174     Instruction *visitFRem(BinaryOperator &I);
175     bool SimplifyDivRemOfSelect(BinaryOperator &I);
176     Instruction *commonRemTransforms(BinaryOperator &I);
177     Instruction *commonIRemTransforms(BinaryOperator &I);
178     Instruction *commonDivTransforms(BinaryOperator &I);
179     Instruction *commonIDivTransforms(BinaryOperator &I);
180     Instruction *visitUDiv(BinaryOperator &I);
181     Instruction *visitSDiv(BinaryOperator &I);
182     Instruction *visitFDiv(BinaryOperator &I);
183     Instruction *visitAnd(BinaryOperator &I);
184     Instruction *visitOr (BinaryOperator &I);
185     Instruction *visitXor(BinaryOperator &I);
186     Instruction *visitShl(BinaryOperator &I);
187     Instruction *visitAShr(BinaryOperator &I);
188     Instruction *visitLShr(BinaryOperator &I);
189     Instruction *commonShiftTransforms(BinaryOperator &I);
190     Instruction *FoldFCmp_IntToFP_Cst(FCmpInst &I, Instruction *LHSI,
191                                       Constant *RHSC);
192     Instruction *visitFCmpInst(FCmpInst &I);
193     Instruction *visitICmpInst(ICmpInst &I);
194     Instruction *visitICmpInstWithCastAndCast(ICmpInst &ICI);
195     Instruction *visitICmpInstWithInstAndIntCst(ICmpInst &ICI,
196                                                 Instruction *LHS,
197                                                 ConstantInt *RHS);
198     Instruction *FoldICmpDivCst(ICmpInst &ICI, BinaryOperator *DivI,
199                                 ConstantInt *DivRHS);
200
201     Instruction *FoldGEPICmp(User *GEPLHS, Value *RHS,
202                              ICmpInst::Predicate Cond, Instruction &I);
203     Instruction *FoldShiftByConstant(Value *Op0, ConstantInt *Op1,
204                                      BinaryOperator &I);
205     Instruction *commonCastTransforms(CastInst &CI);
206     Instruction *commonIntCastTransforms(CastInst &CI);
207     Instruction *commonPointerCastTransforms(CastInst &CI);
208     Instruction *visitTrunc(TruncInst &CI);
209     Instruction *visitZExt(ZExtInst &CI);
210     Instruction *visitSExt(SExtInst &CI);
211     Instruction *visitFPTrunc(FPTruncInst &CI);
212     Instruction *visitFPExt(CastInst &CI);
213     Instruction *visitFPToUI(FPToUIInst &FI);
214     Instruction *visitFPToSI(FPToSIInst &FI);
215     Instruction *visitUIToFP(CastInst &CI);
216     Instruction *visitSIToFP(CastInst &CI);
217     Instruction *visitPtrToInt(CastInst &CI);
218     Instruction *visitIntToPtr(IntToPtrInst &CI);
219     Instruction *visitBitCast(BitCastInst &CI);
220     Instruction *FoldSelectOpOp(SelectInst &SI, Instruction *TI,
221                                 Instruction *FI);
222     Instruction *visitSelectInst(SelectInst &SI);
223     Instruction *visitSelectInstWithICmp(SelectInst &SI, ICmpInst *ICI);
224     Instruction *visitCallInst(CallInst &CI);
225     Instruction *visitInvokeInst(InvokeInst &II);
226     Instruction *visitPHINode(PHINode &PN);
227     Instruction *visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP);
228     Instruction *visitAllocationInst(AllocationInst &AI);
229     Instruction *visitFreeInst(FreeInst &FI);
230     Instruction *visitLoadInst(LoadInst &LI);
231     Instruction *visitStoreInst(StoreInst &SI);
232     Instruction *visitBranchInst(BranchInst &BI);
233     Instruction *visitSwitchInst(SwitchInst &SI);
234     Instruction *visitInsertElementInst(InsertElementInst &IE);
235     Instruction *visitExtractElementInst(ExtractElementInst &EI);
236     Instruction *visitShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst &SVI);
237     Instruction *visitExtractValueInst(ExtractValueInst &EV);
238
239     // visitInstruction - Specify what to return for unhandled instructions...
240     Instruction *visitInstruction(Instruction &I) { return 0; }
241
242   private:
243     Instruction *visitCallSite(CallSite CS);
244     bool transformConstExprCastCall(CallSite CS);
245     Instruction *transformCallThroughTrampoline(CallSite CS);
246     Instruction *transformZExtICmp(ICmpInst *ICI, Instruction &CI,
247                                    bool DoXform = true);
248     bool WillNotOverflowSignedAdd(Value *LHS, Value *RHS);
249
250   public:
251     // InsertNewInstBefore - insert an instruction New before instruction Old
252     // in the program.  Add the new instruction to the worklist.
253     //
254     Instruction *InsertNewInstBefore(Instruction *New, Instruction &Old) {
255       assert(New && New->getParent() == 0 &&
256              "New instruction already inserted into a basic block!");
257       BasicBlock *BB = Old.getParent();
258       BB->getInstList().insert(&Old, New);  // Insert inst
259       AddToWorkList(New);
260       return New;
261     }
262
263     /// InsertCastBefore - Insert a cast of V to TY before the instruction POS.
264     /// This also adds the cast to the worklist.  Finally, this returns the
265     /// cast.
266     Value *InsertCastBefore(Instruction::CastOps opc, Value *V, const Type *Ty,
267                             Instruction &Pos) {
268       if (V->getType() == Ty) return V;
269
270       if (Constant *CV = dyn_cast<Constant>(V))
271         return ConstantExpr::getCast(opc, CV, Ty);
272       
273       Instruction *C = CastInst::Create(opc, V, Ty, V->getName(), &Pos);
274       AddToWorkList(C);
275       return C;
276     }
277         
278     Value *InsertBitCastBefore(Value *V, const Type *Ty, Instruction &Pos) {
279       return InsertCastBefore(Instruction::BitCast, V, Ty, Pos);
280     }
281
282
283     // ReplaceInstUsesWith - This method is to be used when an instruction is
284     // found to be dead, replacable with another preexisting expression.  Here
285     // we add all uses of I to the worklist, replace all uses of I with the new
286     // value, then return I, so that the inst combiner will know that I was
287     // modified.
288     //
289     Instruction *ReplaceInstUsesWith(Instruction &I, Value *V) {
290       AddUsersToWorkList(I);         // Add all modified instrs to worklist
291       if (&I != V) {
292         I.replaceAllUsesWith(V);
293         return &I;
294       } else {
295         // If we are replacing the instruction with itself, this must be in a
296         // segment of unreachable code, so just clobber the instruction.
297         I.replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I.getType()));
298         return &I;
299       }
300     }
301
302     // UpdateValueUsesWith - This method is to be used when an value is
303     // found to be replacable with another preexisting expression or was
304     // updated.  Here we add all uses of I to the worklist, replace all uses of
305     // I with the new value (unless the instruction was just updated), then
306     // return true, so that the inst combiner will know that I was modified.
307     //
308     bool UpdateValueUsesWith(Value *Old, Value *New) {
309       AddUsersToWorkList(*Old);         // Add all modified instrs to worklist
310       if (Old != New)
311         Old->replaceAllUsesWith(New);
312       if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Old))
313         AddToWorkList(I);
314       if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(New))
315         AddToWorkList(I);
316       return true;
317     }
318     
319     // EraseInstFromFunction - When dealing with an instruction that has side
320     // effects or produces a void value, we can't rely on DCE to delete the
321     // instruction.  Instead, visit methods should return the value returned by
322     // this function.
323     Instruction *EraseInstFromFunction(Instruction &I) {
324       assert(I.use_empty() && "Cannot erase instruction that is used!");
325       AddUsesToWorkList(I);
326       RemoveFromWorkList(&I);
327       I.eraseFromParent();
328       return 0;  // Don't do anything with FI
329     }
330         
331     void ComputeMaskedBits(Value *V, const APInt &Mask, APInt &KnownZero,
332                            APInt &KnownOne, unsigned Depth = 0) const {
333       return llvm::ComputeMaskedBits(V, Mask, KnownZero, KnownOne, TD, Depth);
334     }
335     
336     bool MaskedValueIsZero(Value *V, const APInt &Mask, 
337                            unsigned Depth = 0) const {
338       return llvm::MaskedValueIsZero(V, Mask, TD, Depth);
339     }
340     unsigned ComputeNumSignBits(Value *Op, unsigned Depth = 0) const {
341       return llvm::ComputeNumSignBits(Op, TD, Depth);
342     }
343
344   private:
345     /// InsertOperandCastBefore - This inserts a cast of V to DestTy before the
346     /// InsertBefore instruction.  This is specialized a bit to avoid inserting
347     /// casts that are known to not do anything...
348     ///
349     Value *InsertOperandCastBefore(Instruction::CastOps opcode,
350                                    Value *V, const Type *DestTy,
351                                    Instruction *InsertBefore);
352
353     /// SimplifyCommutative - This performs a few simplifications for 
354     /// commutative operators.
355     bool SimplifyCommutative(BinaryOperator &I);
356
357     /// SimplifyCompare - This reorders the operands of a CmpInst to get them in
358     /// most-complex to least-complex order.
359     bool SimplifyCompare(CmpInst &I);
360
361     /// SimplifyDemandedBits - Attempts to replace V with a simpler value based
362     /// on the demanded bits.
363     bool SimplifyDemandedBits(Value *V, APInt DemandedMask, 
364                               APInt& KnownZero, APInt& KnownOne,
365                               unsigned Depth = 0);
366
367     Value *SimplifyDemandedVectorElts(Value *V, uint64_t DemandedElts,
368                                       uint64_t &UndefElts, unsigned Depth = 0);
369       
370     // FoldOpIntoPhi - Given a binary operator or cast instruction which has a
371     // PHI node as operand #0, see if we can fold the instruction into the PHI
372     // (which is only possible if all operands to the PHI are constants).
373     Instruction *FoldOpIntoPhi(Instruction &I);
374
375     // FoldPHIArgOpIntoPHI - If all operands to a PHI node are the same "unary"
376     // operator and they all are only used by the PHI, PHI together their
377     // inputs, and do the operation once, to the result of the PHI.
378     Instruction *FoldPHIArgOpIntoPHI(PHINode &PN);
379     Instruction *FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PHINode &PN);
380     
381     
382     Instruction *OptAndOp(Instruction *Op, ConstantInt *OpRHS,
383                           ConstantInt *AndRHS, BinaryOperator &TheAnd);
384     
385     Value *FoldLogicalPlusAnd(Value *LHS, Value *RHS, ConstantInt *Mask,
386                               bool isSub, Instruction &I);
387     Instruction *InsertRangeTest(Value *V, Constant *Lo, Constant *Hi,
388                                  bool isSigned, bool Inside, Instruction &IB);
389     Instruction *PromoteCastOfAllocation(BitCastInst &CI, AllocationInst &AI);
390     Instruction *MatchBSwap(BinaryOperator &I);
391     bool SimplifyStoreAtEndOfBlock(StoreInst &SI);
392     Instruction *SimplifyMemTransfer(MemIntrinsic *MI);
393     Instruction *SimplifyMemSet(MemSetInst *MI);
394
395
396     Value *EvaluateInDifferentType(Value *V, const Type *Ty, bool isSigned);
397
398     bool CanEvaluateInDifferentType(Value *V, const IntegerType *Ty,
399                                     unsigned CastOpc,
400                                     int &NumCastsRemoved);
401     unsigned GetOrEnforceKnownAlignment(Value *V,
402                                         unsigned PrefAlign = 0);
403
404   };
405 }
406
407 char InstCombiner::ID = 0;
408 static RegisterPass<InstCombiner>
409 X("instcombine", "Combine redundant instructions");
410
411 // getComplexity:  Assign a complexity or rank value to LLVM Values...
412 //   0 -> undef, 1 -> Const, 2 -> Other, 3 -> Arg, 3 -> Unary, 4 -> OtherInst
413 static unsigned getComplexity(Value *V) {
414   if (isa<Instruction>(V)) {
415     if (BinaryOperator::isNeg(V) || BinaryOperator::isNot(V))
416       return 3;
417     return 4;
418   }
419   if (isa<Argument>(V)) return 3;
420   return isa<Constant>(V) ? (isa<UndefValue>(V) ? 0 : 1) : 2;
421 }
422
423 // isOnlyUse - Return true if this instruction will be deleted if we stop using
424 // it.
425 static bool isOnlyUse(Value *V) {
426   return V->hasOneUse() || isa<Constant>(V);
427 }
428
429 // getPromotedType - Return the specified type promoted as it would be to pass
430 // though a va_arg area...
431 static const Type *getPromotedType(const Type *Ty) {
432   if (const IntegerType* ITy = dyn_cast<IntegerType>(Ty)) {
433     if (ITy->getBitWidth() < 32)
434       return Type::Int32Ty;
435   }
436   return Ty;
437 }
438
439 /// getBitCastOperand - If the specified operand is a CastInst, a constant
440 /// expression bitcast, or a GetElementPtrInst with all zero indices, return the
441 /// operand value, otherwise return null.
442 static Value *getBitCastOperand(Value *V) {
443   if (BitCastInst *I = dyn_cast<BitCastInst>(V))
444     // BitCastInst?
445     return I->getOperand(0);
446   else if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(V)) {
447     // GetElementPtrInst?
448     if (GEP->hasAllZeroIndices())
449       return GEP->getOperand(0);
450   } else if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V)) {
451     if (CE->getOpcode() == Instruction::BitCast)
452       // BitCast ConstantExp?
453       return CE->getOperand(0);
454     else if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr) {
455       // GetElementPtr ConstantExp?
456       for (User::op_iterator I = CE->op_begin() + 1, E = CE->op_end();
457            I != E; ++I) {
458         ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I);
459         if (!CI || !CI->isZero())
460           // Any non-zero indices? Not cast-like.
461           return 0;
462       }
463       // All-zero indices? This is just like casting.
464       return CE->getOperand(0);
465     }
466   }
467   return 0;
468 }
469
470 /// This function is a wrapper around CastInst::isEliminableCastPair. It
471 /// simply extracts arguments and returns what that function returns.
472 static Instruction::CastOps 
473 isEliminableCastPair(
474   const CastInst *CI, ///< The first cast instruction
475   unsigned opcode,       ///< The opcode of the second cast instruction
476   const Type *DstTy,     ///< The target type for the second cast instruction
477   TargetData *TD         ///< The target data for pointer size
478 ) {
479   
480   const Type *SrcTy = CI->getOperand(0)->getType();   // A from above
481   const Type *MidTy = CI->getType();                  // B from above
482
483   // Get the opcodes of the two Cast instructions
484   Instruction::CastOps firstOp = Instruction::CastOps(CI->getOpcode());
485   Instruction::CastOps secondOp = Instruction::CastOps(opcode);
486
487   return Instruction::CastOps(
488       CastInst::isEliminableCastPair(firstOp, secondOp, SrcTy, MidTy,
489                                      DstTy, TD->getIntPtrType()));
490 }
491
492 /// ValueRequiresCast - Return true if the cast from "V to Ty" actually results
493 /// in any code being generated.  It does not require codegen if V is simple
494 /// enough or if the cast can be folded into other casts.
495 static bool ValueRequiresCast(Instruction::CastOps opcode, const Value *V, 
496                               const Type *Ty, TargetData *TD) {
497   if (V->getType() == Ty || isa<Constant>(V)) return false;
498   
499   // If this is another cast that can be eliminated, it isn't codegen either.
500   if (const CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(V))
501     if (isEliminableCastPair(CI, opcode, Ty, TD)) 
502       return false;
503   return true;
504 }
505
506 /// InsertOperandCastBefore - This inserts a cast of V to DestTy before the
507 /// InsertBefore instruction.  This is specialized a bit to avoid inserting
508 /// casts that are known to not do anything...
509 ///
510 Value *InstCombiner::InsertOperandCastBefore(Instruction::CastOps opcode,
511                                              Value *V, const Type *DestTy,
512                                              Instruction *InsertBefore) {
513   if (V->getType() == DestTy) return V;
514   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
515     return ConstantExpr::getCast(opcode, C, DestTy);
516   
517   return InsertCastBefore(opcode, V, DestTy, *InsertBefore);
518 }
519
520 // SimplifyCommutative - This performs a few simplifications for commutative
521 // operators:
522 //
523 //  1. Order operands such that they are listed from right (least complex) to
524 //     left (most complex).  This puts constants before unary operators before
525 //     binary operators.
526 //
527 //  2. Transform: (op (op V, C1), C2) ==> (op V, (op C1, C2))
528 //  3. Transform: (op (op V1, C1), (op V2, C2)) ==> (op (op V1, V2), (op C1,C2))
529 //
530 bool InstCombiner::SimplifyCommutative(BinaryOperator &I) {
531   bool Changed = false;
532   if (getComplexity(I.getOperand(0)) < getComplexity(I.getOperand(1)))
533     Changed = !I.swapOperands();
534
535   if (!I.isAssociative()) return Changed;
536   Instruction::BinaryOps Opcode = I.getOpcode();
537   if (BinaryOperator *Op = dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(0)))
538     if (Op->getOpcode() == Opcode && isa<Constant>(Op->getOperand(1))) {
539       if (isa<Constant>(I.getOperand(1))) {
540         Constant *Folded = ConstantExpr::get(I.getOpcode(),
541                                              cast<Constant>(I.getOperand(1)),
542                                              cast<Constant>(Op->getOperand(1)));
543         I.setOperand(0, Op->getOperand(0));
544         I.setOperand(1, Folded);
545         return true;
546       } else if (BinaryOperator *Op1=dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(1)))
547         if (Op1->getOpcode() == Opcode && isa<Constant>(Op1->getOperand(1)) &&
548             isOnlyUse(Op) && isOnlyUse(Op1)) {
549           Constant *C1 = cast<Constant>(Op->getOperand(1));
550           Constant *C2 = cast<Constant>(Op1->getOperand(1));
551
552           // Fold (op (op V1, C1), (op V2, C2)) ==> (op (op V1, V2), (op C1,C2))
553           Constant *Folded = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), C1, C2);
554           Instruction *New = BinaryOperator::Create(Opcode, Op->getOperand(0),
555                                                     Op1->getOperand(0),
556                                                     Op1->getName(), &I);
557           AddToWorkList(New);
558           I.setOperand(0, New);
559           I.setOperand(1, Folded);
560           return true;
561         }
562     }
563   return Changed;
564 }
565
566 /// SimplifyCompare - For a CmpInst this function just orders the operands
567 /// so that theyare listed from right (least complex) to left (most complex).
568 /// This puts constants before unary operators before binary operators.
569 bool InstCombiner::SimplifyCompare(CmpInst &I) {
570   if (getComplexity(I.getOperand(0)) >= getComplexity(I.getOperand(1)))
571     return false;
572   I.swapOperands();
573   // Compare instructions are not associative so there's nothing else we can do.
574   return true;
575 }
576
577 // dyn_castNegVal - Given a 'sub' instruction, return the RHS of the instruction
578 // if the LHS is a constant zero (which is the 'negate' form).
579 //
580 static inline Value *dyn_castNegVal(Value *V) {
581   if (BinaryOperator::isNeg(V))
582     return BinaryOperator::getNegArgument(V);
583
584   // Constants can be considered to be negated values if they can be folded.
585   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(V))
586     return ConstantExpr::getNeg(C);
587
588   if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(V))
589     if (C->getType()->getElementType()->isInteger())
590       return ConstantExpr::getNeg(C);
591
592   return 0;
593 }
594
595 static inline Value *dyn_castNotVal(Value *V) {
596   if (BinaryOperator::isNot(V))
597     return BinaryOperator::getNotArgument(V);
598
599   // Constants can be considered to be not'ed values...
600   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(V))
601     return ConstantInt::get(~C->getValue());
602   return 0;
603 }
604
605 // dyn_castFoldableMul - If this value is a multiply that can be folded into
606 // other computations (because it has a constant operand), return the
607 // non-constant operand of the multiply, and set CST to point to the multiplier.
608 // Otherwise, return null.
609 //
610 static inline Value *dyn_castFoldableMul(Value *V, ConstantInt *&CST) {
611   if (V->hasOneUse() && V->getType()->isInteger())
612     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V)) {
613       if (I->getOpcode() == Instruction::Mul)
614         if ((CST = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))))
615           return I->getOperand(0);
616       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl)
617         if ((CST = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1)))) {
618           // The multiplier is really 1 << CST.
619           uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(V->getType())->getBitWidth();
620           uint32_t CSTVal = CST->getLimitedValue(BitWidth);
621           CST = ConstantInt::get(APInt(BitWidth, 1).shl(CSTVal));
622           return I->getOperand(0);
623         }
624     }
625   return 0;
626 }
627
628 /// dyn_castGetElementPtr - If this is a getelementptr instruction or constant
629 /// expression, return it.
630 static User *dyn_castGetElementPtr(Value *V) {
631   if (isa<GetElementPtrInst>(V)) return cast<User>(V);
632   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
633     if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr)
634       return cast<User>(V);
635   return false;
636 }
637
638 /// getOpcode - If this is an Instruction or a ConstantExpr, return the
639 /// opcode value. Otherwise return UserOp1.
640 static unsigned getOpcode(const Value *V) {
641   if (const Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
642     return I->getOpcode();
643   if (const ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
644     return CE->getOpcode();
645   // Use UserOp1 to mean there's no opcode.
646   return Instruction::UserOp1;
647 }
648
649 /// AddOne - Add one to a ConstantInt
650 static ConstantInt *AddOne(ConstantInt *C) {
651   APInt Val(C->getValue());
652   return ConstantInt::get(++Val);
653 }
654 /// SubOne - Subtract one from a ConstantInt
655 static ConstantInt *SubOne(ConstantInt *C) {
656   APInt Val(C->getValue());
657   return ConstantInt::get(--Val);
658 }
659 /// Add - Add two ConstantInts together
660 static ConstantInt *Add(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
661   return ConstantInt::get(C1->getValue() + C2->getValue());
662 }
663 /// And - Bitwise AND two ConstantInts together
664 static ConstantInt *And(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
665   return ConstantInt::get(C1->getValue() & C2->getValue());
666 }
667 /// Subtract - Subtract one ConstantInt from another
668 static ConstantInt *Subtract(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
669   return ConstantInt::get(C1->getValue() - C2->getValue());
670 }
671 /// Multiply - Multiply two ConstantInts together
672 static ConstantInt *Multiply(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
673   return ConstantInt::get(C1->getValue() * C2->getValue());
674 }
675 /// MultiplyOverflows - True if the multiply can not be expressed in an int
676 /// this size.
677 static bool MultiplyOverflows(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2, bool sign) {
678   uint32_t W = C1->getBitWidth();
679   APInt LHSExt = C1->getValue(), RHSExt = C2->getValue();
680   if (sign) {
681     LHSExt.sext(W * 2);
682     RHSExt.sext(W * 2);
683   } else {
684     LHSExt.zext(W * 2);
685     RHSExt.zext(W * 2);
686   }
687
688   APInt MulExt = LHSExt * RHSExt;
689
690   if (sign) {
691     APInt Min = APInt::getSignedMinValue(W).sext(W * 2);
692     APInt Max = APInt::getSignedMaxValue(W).sext(W * 2);
693     return MulExt.slt(Min) || MulExt.sgt(Max);
694   } else 
695     return MulExt.ugt(APInt::getLowBitsSet(W * 2, W));
696 }
697
698
699 /// ShrinkDemandedConstant - Check to see if the specified operand of the 
700 /// specified instruction is a constant integer.  If so, check to see if there
701 /// are any bits set in the constant that are not demanded.  If so, shrink the
702 /// constant and return true.
703 static bool ShrinkDemandedConstant(Instruction *I, unsigned OpNo, 
704                                    APInt Demanded) {
705   assert(I && "No instruction?");
706   assert(OpNo < I->getNumOperands() && "Operand index too large");
707
708   // If the operand is not a constant integer, nothing to do.
709   ConstantInt *OpC = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(OpNo));
710   if (!OpC) return false;
711
712   // If there are no bits set that aren't demanded, nothing to do.
713   Demanded.zextOrTrunc(OpC->getValue().getBitWidth());
714   if ((~Demanded & OpC->getValue()) == 0)
715     return false;
716
717   // This instruction is producing bits that are not demanded. Shrink the RHS.
718   Demanded &= OpC->getValue();
719   I->setOperand(OpNo, ConstantInt::get(Demanded));
720   return true;
721 }
722
723 // ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits - Given a signed integer type and a 
724 // set of known zero and one bits, compute the maximum and minimum values that
725 // could have the specified known zero and known one bits, returning them in
726 // min/max.
727 static void ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits(const Type *Ty,
728                                                    const APInt& KnownZero,
729                                                    const APInt& KnownOne,
730                                                    APInt& Min, APInt& Max) {
731   uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(Ty)->getBitWidth();
732   assert(KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
733          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
734          Min.getBitWidth() == BitWidth && Max.getBitWidth() == BitWidth &&
735          "Ty, KnownZero, KnownOne and Min, Max must have equal bitwidth.");
736   APInt UnknownBits = ~(KnownZero|KnownOne);
737
738   // The minimum value is when all unknown bits are zeros, EXCEPT for the sign
739   // bit if it is unknown.
740   Min = KnownOne;
741   Max = KnownOne|UnknownBits;
742   
743   if (UnknownBits[BitWidth-1]) { // Sign bit is unknown
744     Min.set(BitWidth-1);
745     Max.clear(BitWidth-1);
746   }
747 }
748
749 // ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits - Given an unsigned integer type and
750 // a set of known zero and one bits, compute the maximum and minimum values that
751 // could have the specified known zero and known one bits, returning them in
752 // min/max.
753 static void ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits(const Type *Ty,
754                                                      const APInt &KnownZero,
755                                                      const APInt &KnownOne,
756                                                      APInt &Min, APInt &Max) {
757   uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(Ty)->getBitWidth(); BitWidth = BitWidth;
758   assert(KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
759          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
760          Min.getBitWidth() == BitWidth && Max.getBitWidth() &&
761          "Ty, KnownZero, KnownOne and Min, Max must have equal bitwidth.");
762   APInt UnknownBits = ~(KnownZero|KnownOne);
763   
764   // The minimum value is when the unknown bits are all zeros.
765   Min = KnownOne;
766   // The maximum value is when the unknown bits are all ones.
767   Max = KnownOne|UnknownBits;
768 }
769
770 /// SimplifyDemandedBits - This function attempts to replace V with a simpler
771 /// value based on the demanded bits. When this function is called, it is known
772 /// that only the bits set in DemandedMask of the result of V are ever used
773 /// downstream. Consequently, depending on the mask and V, it may be possible
774 /// to replace V with a constant or one of its operands. In such cases, this
775 /// function does the replacement and returns true. In all other cases, it
776 /// returns false after analyzing the expression and setting KnownOne and known
777 /// to be one in the expression. KnownZero contains all the bits that are known
778 /// to be zero in the expression. These are provided to potentially allow the
779 /// caller (which might recursively be SimplifyDemandedBits itself) to simplify
780 /// the expression. KnownOne and KnownZero always follow the invariant that 
781 /// KnownOne & KnownZero == 0. That is, a bit can't be both 1 and 0. Note that
782 /// the bits in KnownOne and KnownZero may only be accurate for those bits set
783 /// in DemandedMask. Note also that the bitwidth of V, DemandedMask, KnownZero
784 /// and KnownOne must all be the same.
785 bool InstCombiner::SimplifyDemandedBits(Value *V, APInt DemandedMask,
786                                         APInt& KnownZero, APInt& KnownOne,
787                                         unsigned Depth) {
788   assert(V != 0 && "Null pointer of Value???");
789   assert(Depth <= 6 && "Limit Search Depth");
790   uint32_t BitWidth = DemandedMask.getBitWidth();
791   const IntegerType *VTy = cast<IntegerType>(V->getType());
792   assert(VTy->getBitWidth() == BitWidth && 
793          KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
794          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
795          "Value *V, DemandedMask, KnownZero and KnownOne \
796           must have same BitWidth");
797   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V)) {
798     // We know all of the bits for a constant!
799     KnownOne = CI->getValue() & DemandedMask;
800     KnownZero = ~KnownOne & DemandedMask;
801     return false;
802   }
803   
804   KnownZero.clear(); 
805   KnownOne.clear();
806   if (!V->hasOneUse()) {    // Other users may use these bits.
807     if (Depth != 0) {       // Not at the root.
808       // Just compute the KnownZero/KnownOne bits to simplify things downstream.
809       ComputeMaskedBits(V, DemandedMask, KnownZero, KnownOne, Depth);
810       return false;
811     }
812     // If this is the root being simplified, allow it to have multiple uses,
813     // just set the DemandedMask to all bits.
814     DemandedMask = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
815   } else if (DemandedMask == 0) {   // Not demanding any bits from V.
816     if (V != UndefValue::get(VTy))
817       return UpdateValueUsesWith(V, UndefValue::get(VTy));
818     return false;
819   } else if (Depth == 6) {        // Limit search depth.
820     return false;
821   }
822   
823   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
824   if (!I) return false;        // Only analyze instructions.
825
826   APInt LHSKnownZero(BitWidth, 0), LHSKnownOne(BitWidth, 0);
827   APInt &RHSKnownZero = KnownZero, &RHSKnownOne = KnownOne;
828   switch (I->getOpcode()) {
829   default:
830     ComputeMaskedBits(V, DemandedMask, RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth);
831     break;
832   case Instruction::And:
833     // If either the LHS or the RHS are Zero, the result is zero.
834     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask,
835                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
836       return true;
837     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
838            "Bits known to be one AND zero?"); 
839
840     // If something is known zero on the RHS, the bits aren't demanded on the
841     // LHS.
842     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask & ~RHSKnownZero,
843                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
844       return true;
845     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
846            "Bits known to be one AND zero?"); 
847
848     // If all of the demanded bits are known 1 on one side, return the other.
849     // These bits cannot contribute to the result of the 'and'.
850     if ((DemandedMask & ~LHSKnownZero & RHSKnownOne) == 
851         (DemandedMask & ~LHSKnownZero))
852       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
853     if ((DemandedMask & ~RHSKnownZero & LHSKnownOne) == 
854         (DemandedMask & ~RHSKnownZero))
855       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
856     
857     // If all of the demanded bits in the inputs are known zeros, return zero.
858     if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|LHSKnownZero)) == DemandedMask)
859       return UpdateValueUsesWith(I, Constant::getNullValue(VTy));
860       
861     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
862     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask & ~LHSKnownZero))
863       return UpdateValueUsesWith(I, I);
864       
865     // Output known-1 bits are only known if set in both the LHS & RHS.
866     RHSKnownOne &= LHSKnownOne;
867     // Output known-0 are known to be clear if zero in either the LHS | RHS.
868     RHSKnownZero |= LHSKnownZero;
869     break;
870   case Instruction::Or:
871     // If either the LHS or the RHS are One, the result is One.
872     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask, 
873                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
874       return true;
875     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
876            "Bits known to be one AND zero?"); 
877     // If something is known one on the RHS, the bits aren't demanded on the
878     // LHS.
879     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask & ~RHSKnownOne, 
880                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
881       return true;
882     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
883            "Bits known to be one AND zero?"); 
884     
885     // If all of the demanded bits are known zero on one side, return the other.
886     // These bits cannot contribute to the result of the 'or'.
887     if ((DemandedMask & ~LHSKnownOne & RHSKnownZero) == 
888         (DemandedMask & ~LHSKnownOne))
889       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
890     if ((DemandedMask & ~RHSKnownOne & LHSKnownZero) == 
891         (DemandedMask & ~RHSKnownOne))
892       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
893
894     // If all of the potentially set bits on one side are known to be set on
895     // the other side, just use the 'other' side.
896     if ((DemandedMask & (~RHSKnownZero) & LHSKnownOne) == 
897         (DemandedMask & (~RHSKnownZero)))
898       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
899     if ((DemandedMask & (~LHSKnownZero) & RHSKnownOne) == 
900         (DemandedMask & (~LHSKnownZero)))
901       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
902         
903     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
904     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
905       return UpdateValueUsesWith(I, I);
906           
907     // Output known-0 bits are only known if clear in both the LHS & RHS.
908     RHSKnownZero &= LHSKnownZero;
909     // Output known-1 are known to be set if set in either the LHS | RHS.
910     RHSKnownOne |= LHSKnownOne;
911     break;
912   case Instruction::Xor: {
913     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask,
914                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
915       return true;
916     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
917            "Bits known to be one AND zero?"); 
918     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask, 
919                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
920       return true;
921     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
922            "Bits known to be one AND zero?"); 
923     
924     // If all of the demanded bits are known zero on one side, return the other.
925     // These bits cannot contribute to the result of the 'xor'.
926     if ((DemandedMask & RHSKnownZero) == DemandedMask)
927       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
928     if ((DemandedMask & LHSKnownZero) == DemandedMask)
929       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
930     
931     // Output known-0 bits are known if clear or set in both the LHS & RHS.
932     APInt KnownZeroOut = (RHSKnownZero & LHSKnownZero) | 
933                          (RHSKnownOne & LHSKnownOne);
934     // Output known-1 are known to be set if set in only one of the LHS, RHS.
935     APInt KnownOneOut = (RHSKnownZero & LHSKnownOne) | 
936                         (RHSKnownOne & LHSKnownZero);
937     
938     // If all of the demanded bits are known to be zero on one side or the
939     // other, turn this into an *inclusive* or.
940     //    e.g. (A & C1)^(B & C2) -> (A & C1)|(B & C2) iff C1&C2 == 0
941     if ((DemandedMask & ~RHSKnownZero & ~LHSKnownZero) == 0) {
942       Instruction *Or =
943         BinaryOperator::CreateOr(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
944                                  I->getName());
945       InsertNewInstBefore(Or, *I);
946       return UpdateValueUsesWith(I, Or);
947     }
948     
949     // If all of the demanded bits on one side are known, and all of the set
950     // bits on that side are also known to be set on the other side, turn this
951     // into an AND, as we know the bits will be cleared.
952     //    e.g. (X | C1) ^ C2 --> (X | C1) & ~C2 iff (C1&C2) == C2
953     if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|RHSKnownOne)) == DemandedMask) { 
954       // all known
955       if ((RHSKnownOne & LHSKnownOne) == RHSKnownOne) {
956         Constant *AndC = ConstantInt::get(~RHSKnownOne & DemandedMask);
957         Instruction *And = 
958           BinaryOperator::CreateAnd(I->getOperand(0), AndC, "tmp");
959         InsertNewInstBefore(And, *I);
960         return UpdateValueUsesWith(I, And);
961       }
962     }
963     
964     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
965     // FIXME: for XOR, we prefer to force bits to 1 if they will make a -1.
966     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
967       return UpdateValueUsesWith(I, I);
968     
969     RHSKnownZero = KnownZeroOut;
970     RHSKnownOne  = KnownOneOut;
971     break;
972   }
973   case Instruction::Select:
974     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(2), DemandedMask,
975                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
976       return true;
977     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask, 
978                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
979       return true;
980     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
981            "Bits known to be one AND zero?"); 
982     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
983            "Bits known to be one AND zero?"); 
984     
985     // If the operands are constants, see if we can simplify them.
986     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
987       return UpdateValueUsesWith(I, I);
988     if (ShrinkDemandedConstant(I, 2, DemandedMask))
989       return UpdateValueUsesWith(I, I);
990     
991     // Only known if known in both the LHS and RHS.
992     RHSKnownOne &= LHSKnownOne;
993     RHSKnownZero &= LHSKnownZero;
994     break;
995   case Instruction::Trunc: {
996     uint32_t truncBf = 
997       cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType())->getBitWidth();
998     DemandedMask.zext(truncBf);
999     RHSKnownZero.zext(truncBf);
1000     RHSKnownOne.zext(truncBf);
1001     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask, 
1002                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1003       return true;
1004     DemandedMask.trunc(BitWidth);
1005     RHSKnownZero.trunc(BitWidth);
1006     RHSKnownOne.trunc(BitWidth);
1007     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1008            "Bits known to be one AND zero?"); 
1009     break;
1010   }
1011   case Instruction::BitCast:
1012     if (!I->getOperand(0)->getType()->isInteger())
1013       return false;
1014       
1015     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask,
1016                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1017       return true;
1018     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1019            "Bits known to be one AND zero?"); 
1020     break;
1021   case Instruction::ZExt: {
1022     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
1023     const IntegerType *SrcTy = cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType());
1024     uint32_t SrcBitWidth = SrcTy->getBitWidth();
1025     
1026     DemandedMask.trunc(SrcBitWidth);
1027     RHSKnownZero.trunc(SrcBitWidth);
1028     RHSKnownOne.trunc(SrcBitWidth);
1029     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask,
1030                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1031       return true;
1032     DemandedMask.zext(BitWidth);
1033     RHSKnownZero.zext(BitWidth);
1034     RHSKnownOne.zext(BitWidth);
1035     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1036            "Bits known to be one AND zero?"); 
1037     // The top bits are known to be zero.
1038     RHSKnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth);
1039     break;
1040   }
1041   case Instruction::SExt: {
1042     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
1043     const IntegerType *SrcTy = cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType());
1044     uint32_t SrcBitWidth = SrcTy->getBitWidth();
1045     
1046     APInt InputDemandedBits = DemandedMask & 
1047                               APInt::getLowBitsSet(BitWidth, SrcBitWidth);
1048
1049     APInt NewBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth));
1050     // If any of the sign extended bits are demanded, we know that the sign
1051     // bit is demanded.
1052     if ((NewBits & DemandedMask) != 0)
1053       InputDemandedBits.set(SrcBitWidth-1);
1054       
1055     InputDemandedBits.trunc(SrcBitWidth);
1056     RHSKnownZero.trunc(SrcBitWidth);
1057     RHSKnownOne.trunc(SrcBitWidth);
1058     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), InputDemandedBits,
1059                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1060       return true;
1061     InputDemandedBits.zext(BitWidth);
1062     RHSKnownZero.zext(BitWidth);
1063     RHSKnownOne.zext(BitWidth);
1064     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1065            "Bits known to be one AND zero?"); 
1066       
1067     // If the sign bit of the input is known set or clear, then we know the
1068     // top bits of the result.
1069
1070     // If the input sign bit is known zero, or if the NewBits are not demanded
1071     // convert this into a zero extension.
1072     if (RHSKnownZero[SrcBitWidth-1] || (NewBits & ~DemandedMask) == NewBits)
1073     {
1074       // Convert to ZExt cast
1075       CastInst *NewCast = new ZExtInst(I->getOperand(0), VTy, I->getName(), I);
1076       return UpdateValueUsesWith(I, NewCast);
1077     } else if (RHSKnownOne[SrcBitWidth-1]) {    // Input sign bit known set
1078       RHSKnownOne |= NewBits;
1079     }
1080     break;
1081   }
1082   case Instruction::Add: {
1083     // Figure out what the input bits are.  If the top bits of the and result
1084     // are not demanded, then the add doesn't demand them from its input
1085     // either.
1086     uint32_t NLZ = DemandedMask.countLeadingZeros();
1087       
1088     // If there is a constant on the RHS, there are a variety of xformations
1089     // we can do.
1090     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1091       // If null, this should be simplified elsewhere.  Some of the xforms here
1092       // won't work if the RHS is zero.
1093       if (RHS->isZero())
1094         break;
1095       
1096       // If the top bit of the output is demanded, demand everything from the
1097       // input.  Otherwise, we demand all the input bits except NLZ top bits.
1098       APInt InDemandedBits(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - NLZ));
1099
1100       // Find information about known zero/one bits in the input.
1101       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), InDemandedBits, 
1102                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1103         return true;
1104
1105       // If the RHS of the add has bits set that can't affect the input, reduce
1106       // the constant.
1107       if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, InDemandedBits))
1108         return UpdateValueUsesWith(I, I);
1109       
1110       // Avoid excess work.
1111       if (LHSKnownZero == 0 && LHSKnownOne == 0)
1112         break;
1113       
1114       // Turn it into OR if input bits are zero.
1115       if ((LHSKnownZero & RHS->getValue()) == RHS->getValue()) {
1116         Instruction *Or =
1117           BinaryOperator::CreateOr(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
1118                                    I->getName());
1119         InsertNewInstBefore(Or, *I);
1120         return UpdateValueUsesWith(I, Or);
1121       }
1122       
1123       // We can say something about the output known-zero and known-one bits,
1124       // depending on potential carries from the input constant and the
1125       // unknowns.  For example if the LHS is known to have at most the 0x0F0F0
1126       // bits set and the RHS constant is 0x01001, then we know we have a known
1127       // one mask of 0x00001 and a known zero mask of 0xE0F0E.
1128       
1129       // To compute this, we first compute the potential carry bits.  These are
1130       // the bits which may be modified.  I'm not aware of a better way to do
1131       // this scan.
1132       const APInt& RHSVal = RHS->getValue();
1133       APInt CarryBits((~LHSKnownZero + RHSVal) ^ (~LHSKnownZero ^ RHSVal));
1134       
1135       // Now that we know which bits have carries, compute the known-1/0 sets.
1136       
1137       // Bits are known one if they are known zero in one operand and one in the
1138       // other, and there is no input carry.
1139       RHSKnownOne = ((LHSKnownZero & RHSVal) | 
1140                      (LHSKnownOne & ~RHSVal)) & ~CarryBits;
1141       
1142       // Bits are known zero if they are known zero in both operands and there
1143       // is no input carry.
1144       RHSKnownZero = LHSKnownZero & ~RHSVal & ~CarryBits;
1145     } else {
1146       // If the high-bits of this ADD are not demanded, then it does not demand
1147       // the high bits of its LHS or RHS.
1148       if (DemandedMask[BitWidth-1] == 0) {
1149         // Right fill the mask of bits for this ADD to demand the most
1150         // significant bit and all those below it.
1151         APInt DemandedFromOps(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth-NLZ));
1152         if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedFromOps,
1153                                  LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1154           return true;
1155         if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedFromOps,
1156                                  LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1157           return true;
1158       }
1159     }
1160     break;
1161   }
1162   case Instruction::Sub:
1163     // If the high-bits of this SUB are not demanded, then it does not demand
1164     // the high bits of its LHS or RHS.
1165     if (DemandedMask[BitWidth-1] == 0) {
1166       // Right fill the mask of bits for this SUB to demand the most
1167       // significant bit and all those below it.
1168       uint32_t NLZ = DemandedMask.countLeadingZeros();
1169       APInt DemandedFromOps(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth-NLZ));
1170       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedFromOps,
1171                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1172         return true;
1173       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedFromOps,
1174                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1175         return true;
1176     }
1177     // Otherwise just hand the sub off to ComputeMaskedBits to fill in
1178     // the known zeros and ones.
1179     ComputeMaskedBits(V, DemandedMask, RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth);
1180     break;
1181   case Instruction::Shl:
1182     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1183       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1184       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.lshr(ShiftAmt));
1185       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMaskIn, 
1186                                RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1187         return true;
1188       assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1189              "Bits known to be one AND zero?"); 
1190       RHSKnownZero <<= ShiftAmt;
1191       RHSKnownOne  <<= ShiftAmt;
1192       // low bits known zero.
1193       if (ShiftAmt)
1194         RHSKnownZero |= APInt::getLowBitsSet(BitWidth, ShiftAmt);
1195     }
1196     break;
1197   case Instruction::LShr:
1198     // For a logical shift right
1199     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1200       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1201       
1202       // Unsigned shift right.
1203       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.shl(ShiftAmt));
1204       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMaskIn,
1205                                RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1206         return true;
1207       assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1208              "Bits known to be one AND zero?"); 
1209       RHSKnownZero = APIntOps::lshr(RHSKnownZero, ShiftAmt);
1210       RHSKnownOne  = APIntOps::lshr(RHSKnownOne, ShiftAmt);
1211       if (ShiftAmt) {
1212         // Compute the new bits that are at the top now.
1213         APInt HighBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt));
1214         RHSKnownZero |= HighBits;  // high bits known zero.
1215       }
1216     }
1217     break;
1218   case Instruction::AShr:
1219     // If this is an arithmetic shift right and only the low-bit is set, we can
1220     // always convert this into a logical shr, even if the shift amount is
1221     // variable.  The low bit of the shift cannot be an input sign bit unless
1222     // the shift amount is >= the size of the datatype, which is undefined.
1223     if (DemandedMask == 1) {
1224       // Perform the logical shift right.
1225       Value *NewVal = BinaryOperator::CreateLShr(
1226                         I->getOperand(0), I->getOperand(1), I->getName());
1227       InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(NewVal), *I);
1228       return UpdateValueUsesWith(I, NewVal);
1229     }    
1230
1231     // If the sign bit is the only bit demanded by this ashr, then there is no
1232     // need to do it, the shift doesn't change the high bit.
1233     if (DemandedMask.isSignBit())
1234       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
1235     
1236     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1237       uint32_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1238       
1239       // Signed shift right.
1240       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.shl(ShiftAmt));
1241       // If any of the "high bits" are demanded, we should set the sign bit as
1242       // demanded.
1243       if (DemandedMask.countLeadingZeros() <= ShiftAmt)
1244         DemandedMaskIn.set(BitWidth-1);
1245       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0),
1246                                DemandedMaskIn,
1247                                RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1248         return true;
1249       assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1250              "Bits known to be one AND zero?"); 
1251       // Compute the new bits that are at the top now.
1252       APInt HighBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt));
1253       RHSKnownZero = APIntOps::lshr(RHSKnownZero, ShiftAmt);
1254       RHSKnownOne  = APIntOps::lshr(RHSKnownOne, ShiftAmt);
1255         
1256       // Handle the sign bits.
1257       APInt SignBit(APInt::getSignBit(BitWidth));
1258       // Adjust to where it is now in the mask.
1259       SignBit = APIntOps::lshr(SignBit, ShiftAmt);  
1260         
1261       // If the input sign bit is known to be zero, or if none of the top bits
1262       // are demanded, turn this into an unsigned shift right.
1263       if (BitWidth <= ShiftAmt || RHSKnownZero[BitWidth-ShiftAmt-1] || 
1264           (HighBits & ~DemandedMask) == HighBits) {
1265         // Perform the logical shift right.
1266         Value *NewVal = BinaryOperator::CreateLShr(
1267                           I->getOperand(0), SA, I->getName());
1268         InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(NewVal), *I);
1269         return UpdateValueUsesWith(I, NewVal);
1270       } else if ((RHSKnownOne & SignBit) != 0) { // New bits are known one.
1271         RHSKnownOne |= HighBits;
1272       }
1273     }
1274     break;
1275   case Instruction::SRem:
1276     if (ConstantInt *Rem = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1277       APInt RA = Rem->getValue().abs();
1278       if (RA.isPowerOf2()) {
1279         if (DemandedMask.ule(RA))    // srem won't affect demanded bits
1280           return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
1281
1282         APInt LowBits = RA - 1;
1283         APInt Mask2 = LowBits | APInt::getSignBit(BitWidth);
1284         if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), Mask2,
1285                                  LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1286           return true;
1287
1288         if (LHSKnownZero[BitWidth-1] || ((LHSKnownZero & LowBits) == LowBits))
1289           LHSKnownZero |= ~LowBits;
1290
1291         KnownZero |= LHSKnownZero & DemandedMask;
1292
1293         assert((KnownZero & KnownOne) == 0&&"Bits known to be one AND zero?"); 
1294       }
1295     }
1296     break;
1297   case Instruction::URem: {
1298     APInt KnownZero2(BitWidth, 0), KnownOne2(BitWidth, 0);
1299     APInt AllOnes = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
1300     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), AllOnes,
1301                              KnownZero2, KnownOne2, Depth+1))
1302       return true;
1303
1304     uint32_t Leaders = KnownZero2.countLeadingOnes();
1305     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), AllOnes,
1306                              KnownZero2, KnownOne2, Depth+1))
1307       return true;
1308
1309     Leaders = std::max(Leaders,
1310                        KnownZero2.countLeadingOnes());
1311     KnownZero = APInt::getHighBitsSet(BitWidth, Leaders) & DemandedMask;
1312     break;
1313   }
1314   case Instruction::Call:
1315     if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I)) {
1316       switch (II->getIntrinsicID()) {
1317       default: break;
1318       case Intrinsic::bswap: {
1319         // If the only bits demanded come from one byte of the bswap result,
1320         // just shift the input byte into position to eliminate the bswap.
1321         unsigned NLZ = DemandedMask.countLeadingZeros();
1322         unsigned NTZ = DemandedMask.countTrailingZeros();
1323           
1324         // Round NTZ down to the next byte.  If we have 11 trailing zeros, then
1325         // we need all the bits down to bit 8.  Likewise, round NLZ.  If we
1326         // have 14 leading zeros, round to 8.
1327         NLZ &= ~7;
1328         NTZ &= ~7;
1329         // If we need exactly one byte, we can do this transformation.
1330         if (BitWidth-NLZ-NTZ == 8) {
1331           unsigned ResultBit = NTZ;
1332           unsigned InputBit = BitWidth-NTZ-8;
1333           
1334           // Replace this with either a left or right shift to get the byte into
1335           // the right place.
1336           Instruction *NewVal;
1337           if (InputBit > ResultBit)
1338             NewVal = BinaryOperator::CreateLShr(I->getOperand(1),
1339                     ConstantInt::get(I->getType(), InputBit-ResultBit));
1340           else
1341             NewVal = BinaryOperator::CreateShl(I->getOperand(1),
1342                     ConstantInt::get(I->getType(), ResultBit-InputBit));
1343           NewVal->takeName(I);
1344           InsertNewInstBefore(NewVal, *I);
1345           return UpdateValueUsesWith(I, NewVal);
1346         }
1347           
1348         // TODO: Could compute known zero/one bits based on the input.
1349         break;
1350       }
1351       }
1352     }
1353     ComputeMaskedBits(V, DemandedMask, RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth);
1354     break;
1355   }
1356   
1357   // If the client is only demanding bits that we know, return the known
1358   // constant.
1359   if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|RHSKnownOne)) == DemandedMask)
1360     return UpdateValueUsesWith(I, ConstantInt::get(RHSKnownOne));
1361   return false;
1362 }
1363
1364
1365 /// SimplifyDemandedVectorElts - The specified value producecs a vector with
1366 /// 64 or fewer elements.  DemandedElts contains the set of elements that are
1367 /// actually used by the caller.  This method analyzes which elements of the
1368 /// operand are undef and returns that information in UndefElts.
1369 ///
1370 /// If the information about demanded elements can be used to simplify the
1371 /// operation, the operation is simplified, then the resultant value is
1372 /// returned.  This returns null if no change was made.
1373 Value *InstCombiner::SimplifyDemandedVectorElts(Value *V, uint64_t DemandedElts,
1374                                                 uint64_t &UndefElts,
1375                                                 unsigned Depth) {
1376   unsigned VWidth = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
1377   assert(VWidth <= 64 && "Vector too wide to analyze!");
1378   uint64_t EltMask = ~0ULL >> (64-VWidth);
1379   assert((DemandedElts & ~EltMask) == 0 && "Invalid DemandedElts!");
1380
1381   if (isa<UndefValue>(V)) {
1382     // If the entire vector is undefined, just return this info.
1383     UndefElts = EltMask;
1384     return 0;
1385   } else if (DemandedElts == 0) { // If nothing is demanded, provide undef.
1386     UndefElts = EltMask;
1387     return UndefValue::get(V->getType());
1388   }
1389   
1390   UndefElts = 0;
1391   if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(V)) {
1392     const Type *EltTy = cast<VectorType>(V->getType())->getElementType();
1393     Constant *Undef = UndefValue::get(EltTy);
1394
1395     std::vector<Constant*> Elts;
1396     for (unsigned i = 0; i != VWidth; ++i)
1397       if (!(DemandedElts & (1ULL << i))) {   // If not demanded, set to undef.
1398         Elts.push_back(Undef);
1399         UndefElts |= (1ULL << i);
1400       } else if (isa<UndefValue>(CP->getOperand(i))) {   // Already undef.
1401         Elts.push_back(Undef);
1402         UndefElts |= (1ULL << i);
1403       } else {                               // Otherwise, defined.
1404         Elts.push_back(CP->getOperand(i));
1405       }
1406         
1407     // If we changed the constant, return it.
1408     Constant *NewCP = ConstantVector::get(Elts);
1409     return NewCP != CP ? NewCP : 0;
1410   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) {
1411     // Simplify the CAZ to a ConstantVector where the non-demanded elements are
1412     // set to undef.
1413     
1414     // Check if this is identity. If so, return 0 since we are not simplifying
1415     // anything.
1416     if (DemandedElts == ((1ULL << VWidth) -1))
1417       return 0;
1418     
1419     const Type *EltTy = cast<VectorType>(V->getType())->getElementType();
1420     Constant *Zero = Constant::getNullValue(EltTy);
1421     Constant *Undef = UndefValue::get(EltTy);
1422     std::vector<Constant*> Elts;
1423     for (unsigned i = 0; i != VWidth; ++i)
1424       Elts.push_back((DemandedElts & (1ULL << i)) ? Zero : Undef);
1425     UndefElts = DemandedElts ^ EltMask;
1426     return ConstantVector::get(Elts);
1427   }
1428   
1429   // Limit search depth.
1430   if (Depth == 10)
1431     return false;
1432
1433   // If multiple users are using the root value, procede with
1434   // simplification conservatively assuming that all elements
1435   // are needed.
1436   if (!V->hasOneUse()) {
1437     // Quit if we find multiple users of a non-root value though.
1438     // They'll be handled when it's their turn to be visited by
1439     // the main instcombine process.
1440     if (Depth != 0)
1441       // TODO: Just compute the UndefElts information recursively.
1442       return false;
1443
1444     // Conservatively assume that all elements are needed.
1445     DemandedElts = EltMask;
1446   }
1447   
1448   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
1449   if (!I) return false;        // Only analyze instructions.
1450   
1451   bool MadeChange = false;
1452   uint64_t UndefElts2;
1453   Value *TmpV;
1454   switch (I->getOpcode()) {
1455   default: break;
1456     
1457   case Instruction::InsertElement: {
1458     // If this is a variable index, we don't know which element it overwrites.
1459     // demand exactly the same input as we produce.
1460     ConstantInt *Idx = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(2));
1461     if (Idx == 0) {
1462       // Note that we can't propagate undef elt info, because we don't know
1463       // which elt is getting updated.
1464       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), DemandedElts,
1465                                         UndefElts2, Depth+1);
1466       if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1467       break;
1468     }
1469     
1470     // If this is inserting an element that isn't demanded, remove this
1471     // insertelement.
1472     unsigned IdxNo = Idx->getZExtValue();
1473     if (IdxNo >= VWidth || (DemandedElts & (1ULL << IdxNo)) == 0)
1474       return AddSoonDeadInstToWorklist(*I, 0);
1475     
1476     // Otherwise, the element inserted overwrites whatever was there, so the
1477     // input demanded set is simpler than the output set.
1478     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0),
1479                                       DemandedElts & ~(1ULL << IdxNo),
1480                                       UndefElts, Depth+1);
1481     if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1482
1483     // The inserted element is defined.
1484     UndefElts &= ~(1ULL << IdxNo);
1485     break;
1486   }
1487   case Instruction::ShuffleVector: {
1488     ShuffleVectorInst *Shuffle = cast<ShuffleVectorInst>(I);
1489     uint64_t LeftDemanded = 0, RightDemanded = 0;
1490     for (unsigned i = 0; i < VWidth; i++) {
1491       if (DemandedElts & (1ULL << i)) {
1492         unsigned MaskVal = Shuffle->getMaskValue(i);
1493         if (MaskVal != -1u) {
1494           assert(MaskVal < VWidth * 2 &&
1495                  "shufflevector mask index out of range!");
1496           if (MaskVal < VWidth)
1497             LeftDemanded |= 1ULL << MaskVal;
1498           else
1499             RightDemanded |= 1ULL << (MaskVal - VWidth);
1500         }
1501       }
1502     }
1503
1504     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), LeftDemanded,
1505                                       UndefElts2, Depth+1);
1506     if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1507
1508     uint64_t UndefElts3;
1509     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(1), RightDemanded,
1510                                       UndefElts3, Depth+1);
1511     if (TmpV) { I->setOperand(1, TmpV); MadeChange = true; }
1512
1513     bool NewUndefElts = false;
1514     for (unsigned i = 0; i < VWidth; i++) {
1515       unsigned MaskVal = Shuffle->getMaskValue(i);
1516       if (MaskVal == -1u) {
1517         uint64_t NewBit = 1ULL << i;
1518         UndefElts |= NewBit;
1519       } else if (MaskVal < VWidth) {
1520         uint64_t NewBit = ((UndefElts2 >> MaskVal) & 1) << i;
1521         NewUndefElts |= NewBit;
1522         UndefElts |= NewBit;
1523       } else {
1524         uint64_t NewBit = ((UndefElts3 >> (MaskVal - VWidth)) & 1) << i;
1525         NewUndefElts |= NewBit;
1526         UndefElts |= NewBit;
1527       }
1528     }
1529
1530     if (NewUndefElts) {
1531       // Add additional discovered undefs.
1532       std::vector<Constant*> Elts;
1533       for (unsigned i = 0; i < VWidth; ++i) {
1534         if (UndefElts & (1ULL << i))
1535           Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
1536         else
1537           Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty,
1538                                           Shuffle->getMaskValue(i)));
1539       }
1540       I->setOperand(2, ConstantVector::get(Elts));
1541       MadeChange = true;
1542     }
1543     break;
1544   }
1545   case Instruction::BitCast: {
1546     // Vector->vector casts only.
1547     const VectorType *VTy = dyn_cast<VectorType>(I->getOperand(0)->getType());
1548     if (!VTy) break;
1549     unsigned InVWidth = VTy->getNumElements();
1550     uint64_t InputDemandedElts = 0;
1551     unsigned Ratio;
1552
1553     if (VWidth == InVWidth) {
1554       // If we are converting from <4 x i32> -> <4 x f32>, we demand the same
1555       // elements as are demanded of us.
1556       Ratio = 1;
1557       InputDemandedElts = DemandedElts;
1558     } else if (VWidth > InVWidth) {
1559       // Untested so far.
1560       break;
1561       
1562       // If there are more elements in the result than there are in the source,
1563       // then an input element is live if any of the corresponding output
1564       // elements are live.
1565       Ratio = VWidth/InVWidth;
1566       for (unsigned OutIdx = 0; OutIdx != VWidth; ++OutIdx) {
1567         if (DemandedElts & (1ULL << OutIdx))
1568           InputDemandedElts |= 1ULL << (OutIdx/Ratio);
1569       }
1570     } else {
1571       // Untested so far.
1572       break;
1573       
1574       // If there are more elements in the source than there are in the result,
1575       // then an input element is live if the corresponding output element is
1576       // live.
1577       Ratio = InVWidth/VWidth;
1578       for (unsigned InIdx = 0; InIdx != InVWidth; ++InIdx)
1579         if (DemandedElts & (1ULL << InIdx/Ratio))
1580           InputDemandedElts |= 1ULL << InIdx;
1581     }
1582     
1583     // div/rem demand all inputs, because they don't want divide by zero.
1584     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), InputDemandedElts,
1585                                       UndefElts2, Depth+1);
1586     if (TmpV) {
1587       I->setOperand(0, TmpV);
1588       MadeChange = true;
1589     }
1590     
1591     UndefElts = UndefElts2;
1592     if (VWidth > InVWidth) {
1593       assert(0 && "Unimp");
1594       // If there are more elements in the result than there are in the source,
1595       // then an output element is undef if the corresponding input element is
1596       // undef.
1597       for (unsigned OutIdx = 0; OutIdx != VWidth; ++OutIdx)
1598         if (UndefElts2 & (1ULL << (OutIdx/Ratio)))
1599           UndefElts |= 1ULL << OutIdx;
1600     } else if (VWidth < InVWidth) {
1601       assert(0 && "Unimp");
1602       // If there are more elements in the source than there are in the result,
1603       // then a result element is undef if all of the corresponding input
1604       // elements are undef.
1605       UndefElts = ~0ULL >> (64-VWidth);  // Start out all undef.
1606       for (unsigned InIdx = 0; InIdx != InVWidth; ++InIdx)
1607         if ((UndefElts2 & (1ULL << InIdx)) == 0)    // Not undef?
1608           UndefElts &= ~(1ULL << (InIdx/Ratio));    // Clear undef bit.
1609     }
1610     break;
1611   }
1612   case Instruction::And:
1613   case Instruction::Or:
1614   case Instruction::Xor:
1615   case Instruction::Add:
1616   case Instruction::Sub:
1617   case Instruction::Mul:
1618     // div/rem demand all inputs, because they don't want divide by zero.
1619     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), DemandedElts,
1620                                       UndefElts, Depth+1);
1621     if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1622     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(1), DemandedElts,
1623                                       UndefElts2, Depth+1);
1624     if (TmpV) { I->setOperand(1, TmpV); MadeChange = true; }
1625       
1626     // Output elements are undefined if both are undefined.  Consider things
1627     // like undef&0.  The result is known zero, not undef.
1628     UndefElts &= UndefElts2;
1629     break;
1630     
1631   case Instruction::Call: {
1632     IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I);
1633     if (!II) break;
1634     switch (II->getIntrinsicID()) {
1635     default: break;
1636       
1637     // Binary vector operations that work column-wise.  A dest element is a
1638     // function of the corresponding input elements from the two inputs.
1639     case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1640     case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1641     case Intrinsic::x86_sse_min_ss:
1642     case Intrinsic::x86_sse_max_ss:
1643     case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1644     case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1645     case Intrinsic::x86_sse2_min_sd:
1646     case Intrinsic::x86_sse2_max_sd:
1647       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(1), DemandedElts,
1648                                         UndefElts, Depth+1);
1649       if (TmpV) { II->setOperand(1, TmpV); MadeChange = true; }
1650       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(2), DemandedElts,
1651                                         UndefElts2, Depth+1);
1652       if (TmpV) { II->setOperand(2, TmpV); MadeChange = true; }
1653
1654       // If only the low elt is demanded and this is a scalarizable intrinsic,
1655       // scalarize it now.
1656       if (DemandedElts == 1) {
1657         switch (II->getIntrinsicID()) {
1658         default: break;
1659         case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1660         case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1661         case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1662         case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1663           // TODO: Lower MIN/MAX/ABS/etc
1664           Value *LHS = II->getOperand(1);
1665           Value *RHS = II->getOperand(2);
1666           // Extract the element as scalars.
1667           LHS = InsertNewInstBefore(new ExtractElementInst(LHS, 0U,"tmp"), *II);
1668           RHS = InsertNewInstBefore(new ExtractElementInst(RHS, 0U,"tmp"), *II);
1669           
1670           switch (II->getIntrinsicID()) {
1671           default: assert(0 && "Case stmts out of sync!");
1672           case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1673           case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1674             TmpV = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateSub(LHS, RHS,
1675                                                         II->getName()), *II);
1676             break;
1677           case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1678           case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1679             TmpV = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateMul(LHS, RHS,
1680                                                          II->getName()), *II);
1681             break;
1682           }
1683           
1684           Instruction *New =
1685             InsertElementInst::Create(UndefValue::get(II->getType()), TmpV, 0U,
1686                                       II->getName());
1687           InsertNewInstBefore(New, *II);
1688           AddSoonDeadInstToWorklist(*II, 0);
1689           return New;
1690         }            
1691       }
1692         
1693       // Output elements are undefined if both are undefined.  Consider things
1694       // like undef&0.  The result is known zero, not undef.
1695       UndefElts &= UndefElts2;
1696       break;
1697     }
1698     break;
1699   }
1700   }
1701   return MadeChange ? I : 0;
1702 }
1703
1704
1705 /// AssociativeOpt - Perform an optimization on an associative operator.  This
1706 /// function is designed to check a chain of associative operators for a
1707 /// potential to apply a certain optimization.  Since the optimization may be
1708 /// applicable if the expression was reassociated, this checks the chain, then
1709 /// reassociates the expression as necessary to expose the optimization
1710 /// opportunity.  This makes use of a special Functor, which must define
1711 /// 'shouldApply' and 'apply' methods.
1712 ///
1713 template<typename Functor>
1714 static Instruction *AssociativeOpt(BinaryOperator &Root, const Functor &F) {
1715   unsigned Opcode = Root.getOpcode();
1716   Value *LHS = Root.getOperand(0);
1717
1718   // Quick check, see if the immediate LHS matches...
1719   if (F.shouldApply(LHS))
1720     return F.apply(Root);
1721
1722   // Otherwise, if the LHS is not of the same opcode as the root, return.
1723   Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS);
1724   while (LHSI && LHSI->getOpcode() == Opcode && LHSI->hasOneUse()) {
1725     // Should we apply this transform to the RHS?
1726     bool ShouldApply = F.shouldApply(LHSI->getOperand(1));
1727
1728     // If not to the RHS, check to see if we should apply to the LHS...
1729     if (!ShouldApply && F.shouldApply(LHSI->getOperand(0))) {
1730       cast<BinaryOperator>(LHSI)->swapOperands();   // Make the LHS the RHS
1731       ShouldApply = true;
1732     }
1733
1734     // If the functor wants to apply the optimization to the RHS of LHSI,
1735     // reassociate the expression from ((? op A) op B) to (? op (A op B))
1736     if (ShouldApply) {
1737       // Now all of the instructions are in the current basic block, go ahead
1738       // and perform the reassociation.
1739       Instruction *TmpLHSI = cast<Instruction>(Root.getOperand(0));
1740
1741       // First move the selected RHS to the LHS of the root...
1742       Root.setOperand(0, LHSI->getOperand(1));
1743
1744       // Make what used to be the LHS of the root be the user of the root...
1745       Value *ExtraOperand = TmpLHSI->getOperand(1);
1746       if (&Root == TmpLHSI) {
1747         Root.replaceAllUsesWith(Constant::getNullValue(TmpLHSI->getType()));
1748         return 0;
1749       }
1750       Root.replaceAllUsesWith(TmpLHSI);          // Users now use TmpLHSI
1751       TmpLHSI->setOperand(1, &Root);             // TmpLHSI now uses the root
1752       BasicBlock::iterator ARI = &Root; ++ARI;
1753       TmpLHSI->moveBefore(ARI);                  // Move TmpLHSI to after Root
1754       ARI = Root;
1755
1756       // Now propagate the ExtraOperand down the chain of instructions until we
1757       // get to LHSI.
1758       while (TmpLHSI != LHSI) {
1759         Instruction *NextLHSI = cast<Instruction>(TmpLHSI->getOperand(0));
1760         // Move the instruction to immediately before the chain we are
1761         // constructing to avoid breaking dominance properties.
1762         NextLHSI->moveBefore(ARI);
1763         ARI = NextLHSI;
1764
1765         Value *NextOp = NextLHSI->getOperand(1);
1766         NextLHSI->setOperand(1, ExtraOperand);
1767         TmpLHSI = NextLHSI;
1768         ExtraOperand = NextOp;
1769       }
1770
1771       // Now that the instructions are reassociated, have the functor perform
1772       // the transformation...
1773       return F.apply(Root);
1774     }
1775
1776     LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHSI->getOperand(0));
1777   }
1778   return 0;
1779 }
1780
1781 namespace {
1782
1783 // AddRHS - Implements: X + X --> X << 1
1784 struct AddRHS {
1785   Value *RHS;
1786   AddRHS(Value *rhs) : RHS(rhs) {}
1787   bool shouldApply(Value *LHS) const { return LHS == RHS; }
1788   Instruction *apply(BinaryOperator &Add) const {
1789     return BinaryOperator::CreateShl(Add.getOperand(0),
1790                                      ConstantInt::get(Add.getType(), 1));
1791   }
1792 };
1793
1794 // AddMaskingAnd - Implements (A & C1)+(B & C2) --> (A & C1)|(B & C2)
1795 //                 iff C1&C2 == 0
1796 struct AddMaskingAnd {
1797   Constant *C2;
1798   AddMaskingAnd(Constant *c) : C2(c) {}
1799   bool shouldApply(Value *LHS) const {
1800     ConstantInt *C1;
1801     return match(LHS, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(C1))) &&
1802            ConstantExpr::getAnd(C1, C2)->isNullValue();
1803   }
1804   Instruction *apply(BinaryOperator &Add) const {
1805     return BinaryOperator::CreateOr(Add.getOperand(0), Add.getOperand(1));
1806   }
1807 };
1808
1809 }
1810
1811 static Value *FoldOperationIntoSelectOperand(Instruction &I, Value *SO,
1812                                              InstCombiner *IC) {
1813   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(&I)) {
1814     if (Constant *SOC = dyn_cast<Constant>(SO))
1815       return ConstantExpr::getCast(CI->getOpcode(), SOC, I.getType());
1816
1817     return IC->InsertNewInstBefore(CastInst::Create(
1818           CI->getOpcode(), SO, I.getType(), SO->getName() + ".cast"), I);
1819   }
1820
1821   // Figure out if the constant is the left or the right argument.
1822   bool ConstIsRHS = isa<Constant>(I.getOperand(1));
1823   Constant *ConstOperand = cast<Constant>(I.getOperand(ConstIsRHS));
1824
1825   if (Constant *SOC = dyn_cast<Constant>(SO)) {
1826     if (ConstIsRHS)
1827       return ConstantExpr::get(I.getOpcode(), SOC, ConstOperand);
1828     return ConstantExpr::get(I.getOpcode(), ConstOperand, SOC);
1829   }
1830
1831   Value *Op0 = SO, *Op1 = ConstOperand;
1832   if (!ConstIsRHS)
1833     std::swap(Op0, Op1);
1834   Instruction *New;
1835   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(&I))
1836     New = BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), Op0, Op1,SO->getName()+".op");
1837   else if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
1838     New = CmpInst::Create(CI->getOpcode(), CI->getPredicate(), Op0, Op1, 
1839                           SO->getName()+".cmp");
1840   else {
1841     assert(0 && "Unknown binary instruction type!");
1842     abort();
1843   }
1844   return IC->InsertNewInstBefore(New, I);
1845 }
1846
1847 // FoldOpIntoSelect - Given an instruction with a select as one operand and a
1848 // constant as the other operand, try to fold the binary operator into the
1849 // select arguments.  This also works for Cast instructions, which obviously do
1850 // not have a second operand.
1851 static Instruction *FoldOpIntoSelect(Instruction &Op, SelectInst *SI,
1852                                      InstCombiner *IC) {
1853   // Don't modify shared select instructions
1854   if (!SI->hasOneUse()) return 0;
1855   Value *TV = SI->getOperand(1);
1856   Value *FV = SI->getOperand(2);
1857
1858   if (isa<Constant>(TV) || isa<Constant>(FV)) {
1859     // Bool selects with constant operands can be folded to logical ops.
1860     if (SI->getType() == Type::Int1Ty) return 0;
1861
1862     Value *SelectTrueVal = FoldOperationIntoSelectOperand(Op, TV, IC);
1863     Value *SelectFalseVal = FoldOperationIntoSelectOperand(Op, FV, IC);
1864
1865     return SelectInst::Create(SI->getCondition(), SelectTrueVal,
1866                               SelectFalseVal);
1867   }
1868   return 0;
1869 }
1870
1871
1872 /// FoldOpIntoPhi - Given a binary operator or cast instruction which has a PHI
1873 /// node as operand #0, see if we can fold the instruction into the PHI (which
1874 /// is only possible if all operands to the PHI are constants).
1875 Instruction *InstCombiner::FoldOpIntoPhi(Instruction &I) {
1876   PHINode *PN = cast<PHINode>(I.getOperand(0));
1877   unsigned NumPHIValues = PN->getNumIncomingValues();
1878   if (!PN->hasOneUse() || NumPHIValues == 0) return 0;
1879
1880   // Check to see if all of the operands of the PHI are constants.  If there is
1881   // one non-constant value, remember the BB it is.  If there is more than one
1882   // or if *it* is a PHI, bail out.
1883   BasicBlock *NonConstBB = 0;
1884   for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i)
1885     if (!isa<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
1886       if (NonConstBB) return 0;  // More than one non-const value.
1887       if (isa<PHINode>(PN->getIncomingValue(i))) return 0;  // Itself a phi.
1888       NonConstBB = PN->getIncomingBlock(i);
1889       
1890       // If the incoming non-constant value is in I's block, we have an infinite
1891       // loop.
1892       if (NonConstBB == I.getParent())
1893         return 0;
1894     }
1895   
1896   // If there is exactly one non-constant value, we can insert a copy of the
1897   // operation in that block.  However, if this is a critical edge, we would be
1898   // inserting the computation one some other paths (e.g. inside a loop).  Only
1899   // do this if the pred block is unconditionally branching into the phi block.
1900   if (NonConstBB) {
1901     BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(NonConstBB->getTerminator());
1902     if (!BI || !BI->isUnconditional()) return 0;
1903   }
1904
1905   // Okay, we can do the transformation: create the new PHI node.
1906   PHINode *NewPN = PHINode::Create(I.getType(), "");
1907   NewPN->reserveOperandSpace(PN->getNumOperands()/2);
1908   InsertNewInstBefore(NewPN, *PN);
1909   NewPN->takeName(PN);
1910
1911   // Next, add all of the operands to the PHI.
1912   if (I.getNumOperands() == 2) {
1913     Constant *C = cast<Constant>(I.getOperand(1));
1914     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
1915       Value *InV = 0;
1916       if (Constant *InC = dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
1917         if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
1918           InV = ConstantExpr::getCompare(CI->getPredicate(), InC, C);
1919         else
1920           InV = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), InC, C);
1921       } else {
1922         assert(PN->getIncomingBlock(i) == NonConstBB);
1923         if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(&I)) 
1924           InV = BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(),
1925                                        PN->getIncomingValue(i), C, "phitmp",
1926                                        NonConstBB->getTerminator());
1927         else if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
1928           InV = CmpInst::Create(CI->getOpcode(), 
1929                                 CI->getPredicate(),
1930                                 PN->getIncomingValue(i), C, "phitmp",
1931                                 NonConstBB->getTerminator());
1932         else
1933           assert(0 && "Unknown binop!");
1934         
1935         AddToWorkList(cast<Instruction>(InV));
1936       }
1937       NewPN->addIncoming(InV, PN->getIncomingBlock(i));
1938     }
1939   } else { 
1940     CastInst *CI = cast<CastInst>(&I);
1941     const Type *RetTy = CI->getType();
1942     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
1943       Value *InV;
1944       if (Constant *InC = dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
1945         InV = ConstantExpr::getCast(CI->getOpcode(), InC, RetTy);
1946       } else {
1947         assert(PN->getIncomingBlock(i) == NonConstBB);
1948         InV = CastInst::Create(CI->getOpcode(), PN->getIncomingValue(i), 
1949                                I.getType(), "phitmp", 
1950                                NonConstBB->getTerminator());
1951         AddToWorkList(cast<Instruction>(InV));
1952       }
1953       NewPN->addIncoming(InV, PN->getIncomingBlock(i));
1954     }
1955   }
1956   return ReplaceInstUsesWith(I, NewPN);
1957 }
1958
1959
1960 /// WillNotOverflowSignedAdd - Return true if we can prove that:
1961 ///    (sext (add LHS, RHS))  === (add (sext LHS), (sext RHS))
1962 /// This basically requires proving that the add in the original type would not
1963 /// overflow to change the sign bit or have a carry out.
1964 bool InstCombiner::WillNotOverflowSignedAdd(Value *LHS, Value *RHS) {
1965   // There are different heuristics we can use for this.  Here are some simple
1966   // ones.
1967   
1968   // Add has the property that adding any two 2's complement numbers can only 
1969   // have one carry bit which can change a sign.  As such, if LHS and RHS each
1970   // have at least two sign bits, we know that the addition of the two values will
1971   // sign extend fine.
1972   if (ComputeNumSignBits(LHS) > 1 && ComputeNumSignBits(RHS) > 1)
1973     return true;
1974   
1975   
1976   // If one of the operands only has one non-zero bit, and if the other operand
1977   // has a known-zero bit in a more significant place than it (not including the
1978   // sign bit) the ripple may go up to and fill the zero, but won't change the
1979   // sign.  For example, (X & ~4) + 1.
1980   
1981   // TODO: Implement.
1982   
1983   return false;
1984 }
1985
1986
1987 Instruction *InstCombiner::visitAdd(BinaryOperator &I) {
1988   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
1989   Value *LHS = I.getOperand(0), *RHS = I.getOperand(1);
1990
1991   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(RHS)) {
1992     // X + undef -> undef
1993     if (isa<UndefValue>(RHS))
1994       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
1995
1996     // X + 0 --> X
1997     if (!I.getType()->isFPOrFPVector()) { // NOTE: -0 + +0 = +0.
1998       if (RHSC->isNullValue())
1999         return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
2000     } else if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHSC)) {
2001       if (CFP->isExactlyValue(ConstantFP::getNegativeZero
2002                               (I.getType())->getValueAPF()))
2003         return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
2004     }
2005
2006     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(RHSC)) {
2007       // X + (signbit) --> X ^ signbit
2008       const APInt& Val = CI->getValue();
2009       uint32_t BitWidth = Val.getBitWidth();
2010       if (Val == APInt::getSignBit(BitWidth))
2011         return BinaryOperator::CreateXor(LHS, RHS);
2012       
2013       // See if SimplifyDemandedBits can simplify this.  This handles stuff like
2014       // (X & 254)+1 -> (X&254)|1
2015       if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
2016         APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
2017         if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
2018                                  KnownZero, KnownOne))
2019           return &I;
2020       }
2021
2022       // zext(i1) - 1  ->  select i1, 0, -1
2023       if (ZExtInst *ZI = dyn_cast<ZExtInst>(LHS))
2024         if (CI->isAllOnesValue() &&
2025             ZI->getOperand(0)->getType() == Type::Int1Ty)
2026           return SelectInst::Create(ZI->getOperand(0),
2027                                     Constant::getNullValue(I.getType()),
2028                                     ConstantInt::getAllOnesValue(I.getType()));
2029     }
2030
2031     if (isa<PHINode>(LHS))
2032       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2033         return NV;
2034     
2035     ConstantInt *XorRHS = 0;
2036     Value *XorLHS = 0;
2037     if (isa<ConstantInt>(RHSC) &&
2038         match(LHS, m_Xor(m_Value(XorLHS), m_ConstantInt(XorRHS)))) {
2039       uint32_t TySizeBits = I.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2040       const APInt& RHSVal = cast<ConstantInt>(RHSC)->getValue();
2041       
2042       uint32_t Size = TySizeBits / 2;
2043       APInt C0080Val(APInt(TySizeBits, 1ULL).shl(Size - 1));
2044       APInt CFF80Val(-C0080Val);
2045       do {
2046         if (TySizeBits > Size) {
2047           // If we have ADD(XOR(AND(X, 0xFF), 0x80), 0xF..F80), it's a sext.
2048           // If we have ADD(XOR(AND(X, 0xFF), 0xF..F80), 0x80), it's a sext.
2049           if ((RHSVal == CFF80Val && XorRHS->getValue() == C0080Val) ||
2050               (RHSVal == C0080Val && XorRHS->getValue() == CFF80Val)) {
2051             // This is a sign extend if the top bits are known zero.
2052             if (!MaskedValueIsZero(XorLHS, 
2053                    APInt::getHighBitsSet(TySizeBits, TySizeBits - Size)))
2054               Size = 0;  // Not a sign ext, but can't be any others either.
2055             break;
2056           }
2057         }
2058         Size >>= 1;
2059         C0080Val = APIntOps::lshr(C0080Val, Size);
2060         CFF80Val = APIntOps::ashr(CFF80Val, Size);
2061       } while (Size >= 1);
2062       
2063       // FIXME: This shouldn't be necessary. When the backends can handle types
2064       // with funny bit widths then this switch statement should be removed. It
2065       // is just here to get the size of the "middle" type back up to something
2066       // that the back ends can handle.
2067       const Type *MiddleType = 0;
2068       switch (Size) {
2069         default: break;
2070         case 32: MiddleType = Type::Int32Ty; break;
2071         case 16: MiddleType = Type::Int16Ty; break;
2072         case  8: MiddleType = Type::Int8Ty; break;
2073       }
2074       if (MiddleType) {
2075         Instruction *NewTrunc = new TruncInst(XorLHS, MiddleType, "sext");
2076         InsertNewInstBefore(NewTrunc, I);
2077         return new SExtInst(NewTrunc, I.getType(), I.getName());
2078       }
2079     }
2080   }
2081
2082   if (I.getType() == Type::Int1Ty)
2083     return BinaryOperator::CreateXor(LHS, RHS);
2084
2085   // X + X --> X << 1
2086   if (I.getType()->isInteger()) {
2087     if (Instruction *Result = AssociativeOpt(I, AddRHS(RHS))) return Result;
2088
2089     if (Instruction *RHSI = dyn_cast<Instruction>(RHS)) {
2090       if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Sub)
2091         if (LHS == RHSI->getOperand(1))                   // A + (B - A) --> B
2092           return ReplaceInstUsesWith(I, RHSI->getOperand(0));
2093     }
2094     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS)) {
2095       if (LHSI->getOpcode() == Instruction::Sub)
2096         if (RHS == LHSI->getOperand(1))                   // (B - A) + A --> B
2097           return ReplaceInstUsesWith(I, LHSI->getOperand(0));
2098     }
2099   }
2100
2101   // -A + B  -->  B - A
2102   // -A + -B  -->  -(A + B)
2103   if (Value *LHSV = dyn_castNegVal(LHS)) {
2104     if (LHS->getType()->isIntOrIntVector()) {
2105       if (Value *RHSV = dyn_castNegVal(RHS)) {
2106         Instruction *NewAdd = BinaryOperator::CreateAdd(LHSV, RHSV, "sum");
2107         InsertNewInstBefore(NewAdd, I);
2108         return BinaryOperator::CreateNeg(NewAdd);
2109       }
2110     }
2111     
2112     return BinaryOperator::CreateSub(RHS, LHSV);
2113   }
2114
2115   // A + -B  -->  A - B
2116   if (!isa<Constant>(RHS))
2117     if (Value *V = dyn_castNegVal(RHS))
2118       return BinaryOperator::CreateSub(LHS, V);
2119
2120
2121   ConstantInt *C2;
2122   if (Value *X = dyn_castFoldableMul(LHS, C2)) {
2123     if (X == RHS)   // X*C + X --> X * (C+1)
2124       return BinaryOperator::CreateMul(RHS, AddOne(C2));
2125
2126     // X*C1 + X*C2 --> X * (C1+C2)
2127     ConstantInt *C1;
2128     if (X == dyn_castFoldableMul(RHS, C1))
2129       return BinaryOperator::CreateMul(X, Add(C1, C2));
2130   }
2131
2132   // X + X*C --> X * (C+1)
2133   if (dyn_castFoldableMul(RHS, C2) == LHS)
2134     return BinaryOperator::CreateMul(LHS, AddOne(C2));
2135
2136   // X + ~X --> -1   since   ~X = -X-1
2137   if (dyn_castNotVal(LHS) == RHS || dyn_castNotVal(RHS) == LHS)
2138     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
2139   
2140
2141   // (A & C1)+(B & C2) --> (A & C1)|(B & C2) iff C1&C2 == 0
2142   if (match(RHS, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(C2))))
2143     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, AddMaskingAnd(C2)))
2144       return R;
2145   
2146   // A+B --> A|B iff A and B have no bits set in common.
2147   if (const IntegerType *IT = dyn_cast<IntegerType>(I.getType())) {
2148     APInt Mask = APInt::getAllOnesValue(IT->getBitWidth());
2149     APInt LHSKnownOne(IT->getBitWidth(), 0);
2150     APInt LHSKnownZero(IT->getBitWidth(), 0);
2151     ComputeMaskedBits(LHS, Mask, LHSKnownZero, LHSKnownOne);
2152     if (LHSKnownZero != 0) {
2153       APInt RHSKnownOne(IT->getBitWidth(), 0);
2154       APInt RHSKnownZero(IT->getBitWidth(), 0);
2155       ComputeMaskedBits(RHS, Mask, RHSKnownZero, RHSKnownOne);
2156       
2157       // No bits in common -> bitwise or.
2158       if ((LHSKnownZero|RHSKnownZero).isAllOnesValue())
2159         return BinaryOperator::CreateOr(LHS, RHS);
2160     }
2161   }
2162
2163   // W*X + Y*Z --> W * (X+Z)  iff W == Y
2164   if (I.getType()->isIntOrIntVector()) {
2165     Value *W, *X, *Y, *Z;
2166     if (match(LHS, m_Mul(m_Value(W), m_Value(X))) &&
2167         match(RHS, m_Mul(m_Value(Y), m_Value(Z)))) {
2168       if (W != Y) {
2169         if (W == Z) {
2170           std::swap(Y, Z);
2171         } else if (Y == X) {
2172           std::swap(W, X);
2173         } else if (X == Z) {
2174           std::swap(Y, Z);
2175           std::swap(W, X);
2176         }
2177       }
2178
2179       if (W == Y) {
2180         Value *NewAdd = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAdd(X, Z,
2181                                                             LHS->getName()), I);
2182         return BinaryOperator::CreateMul(W, NewAdd);
2183       }
2184     }
2185   }
2186
2187   if (ConstantInt *CRHS = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
2188     Value *X = 0;
2189     if (match(LHS, m_Not(m_Value(X))))    // ~X + C --> (C-1) - X
2190       return BinaryOperator::CreateSub(SubOne(CRHS), X);
2191
2192     // (X & FF00) + xx00  -> (X+xx00) & FF00
2193     if (LHS->hasOneUse() && match(LHS, m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(C2)))) {
2194       Constant *Anded = And(CRHS, C2);
2195       if (Anded == CRHS) {
2196         // See if all bits from the first bit set in the Add RHS up are included
2197         // in the mask.  First, get the rightmost bit.
2198         const APInt& AddRHSV = CRHS->getValue();
2199
2200         // Form a mask of all bits from the lowest bit added through the top.
2201         APInt AddRHSHighBits(~((AddRHSV & -AddRHSV)-1));
2202
2203         // See if the and mask includes all of these bits.
2204         APInt AddRHSHighBitsAnd(AddRHSHighBits & C2->getValue());
2205
2206         if (AddRHSHighBits == AddRHSHighBitsAnd) {
2207           // Okay, the xform is safe.  Insert the new add pronto.
2208           Value *NewAdd = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAdd(X, CRHS,
2209                                                             LHS->getName()), I);
2210           return BinaryOperator::CreateAnd(NewAdd, C2);
2211         }
2212       }
2213     }
2214
2215     // Try to fold constant add into select arguments.
2216     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(LHS))
2217       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2218         return R;
2219   }
2220
2221   // add (cast *A to intptrtype) B -> 
2222   //   cast (GEP (cast *A to sbyte*) B)  -->  intptrtype
2223   {
2224     CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(LHS);
2225     Value *Other = RHS;
2226     if (!CI) {
2227       CI = dyn_cast<CastInst>(RHS);
2228       Other = LHS;
2229     }
2230     if (CI && CI->getType()->isSized() && 
2231         (CI->getType()->getPrimitiveSizeInBits() == 
2232          TD->getIntPtrType()->getPrimitiveSizeInBits()) 
2233         && isa<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType())) {
2234       unsigned AS =
2235         cast<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType())->getAddressSpace();
2236       Value *I2 = InsertBitCastBefore(CI->getOperand(0),
2237                                       PointerType::get(Type::Int8Ty, AS), I);
2238       I2 = InsertNewInstBefore(GetElementPtrInst::Create(I2, Other, "ctg2"), I);
2239       return new PtrToIntInst(I2, CI->getType());
2240     }
2241   }
2242   
2243   // add (select X 0 (sub n A)) A  -->  select X A n
2244   {
2245     SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(LHS);
2246     Value *Other = RHS;
2247     if (!SI) {
2248       SI = dyn_cast<SelectInst>(RHS);
2249       Other = LHS;
2250     }
2251     if (SI && SI->hasOneUse()) {
2252       Value *TV = SI->getTrueValue();
2253       Value *FV = SI->getFalseValue();
2254       Value *A, *N;
2255
2256       // Can we fold the add into the argument of the select?
2257       // We check both true and false select arguments for a matching subtract.
2258       if (match(FV, m_Zero()) && match(TV, m_Sub(m_Value(N), m_Value(A))) &&
2259           A == Other)  // Fold the add into the true select value.
2260         return SelectInst::Create(SI->getCondition(), N, A);
2261       if (match(TV, m_Zero()) && match(FV, m_Sub(m_Value(N), m_Value(A))) && 
2262           A == Other)  // Fold the add into the false select value.
2263         return SelectInst::Create(SI->getCondition(), A, N);
2264     }
2265   }
2266   
2267   // Check for X+0.0.  Simplify it to X if we know X is not -0.0.
2268   if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHS))
2269     if (CFP->getValueAPF().isPosZero() && CannotBeNegativeZero(LHS))
2270       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
2271
2272   // Check for (add (sext x), y), see if we can merge this into an
2273   // integer add followed by a sext.
2274   if (SExtInst *LHSConv = dyn_cast<SExtInst>(LHS)) {
2275     // (add (sext x), cst) --> (sext (add x, cst'))
2276     if (ConstantInt *RHSC = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
2277       Constant *CI = 
2278         ConstantExpr::getTrunc(RHSC, LHSConv->getOperand(0)->getType());
2279       if (LHSConv->hasOneUse() &&
2280           ConstantExpr::getSExt(CI, I.getType()) == RHSC &&
2281           WillNotOverflowSignedAdd(LHSConv->getOperand(0), CI)) {
2282         // Insert the new, smaller add.
2283         Instruction *NewAdd = BinaryOperator::CreateAdd(LHSConv->getOperand(0), 
2284                                                         CI, "addconv");
2285         InsertNewInstBefore(NewAdd, I);
2286         return new SExtInst(NewAdd, I.getType());
2287       }
2288     }
2289     
2290     // (add (sext x), (sext y)) --> (sext (add int x, y))
2291     if (SExtInst *RHSConv = dyn_cast<SExtInst>(RHS)) {
2292       // Only do this if x/y have the same type, if at last one of them has a
2293       // single use (so we don't increase the number of sexts), and if the
2294       // integer add will not overflow.
2295       if (LHSConv->getOperand(0)->getType()==RHSConv->getOperand(0)->getType()&&
2296           (LHSConv->hasOneUse() || RHSConv->hasOneUse()) &&
2297           WillNotOverflowSignedAdd(LHSConv->getOperand(0),
2298                                    RHSConv->getOperand(0))) {
2299         // Insert the new integer add.
2300         Instruction *NewAdd = BinaryOperator::CreateAdd(LHSConv->getOperand(0), 
2301                                                         RHSConv->getOperand(0),
2302                                                         "addconv");
2303         InsertNewInstBefore(NewAdd, I);
2304         return new SExtInst(NewAdd, I.getType());
2305       }
2306     }
2307   }
2308   
2309   // Check for (add double (sitofp x), y), see if we can merge this into an
2310   // integer add followed by a promotion.
2311   if (SIToFPInst *LHSConv = dyn_cast<SIToFPInst>(LHS)) {
2312     // (add double (sitofp x), fpcst) --> (sitofp (add int x, intcst))
2313     // ... if the constant fits in the integer value.  This is useful for things
2314     // like (double)(x & 1234) + 4.0 -> (double)((X & 1234)+4) which no longer
2315     // requires a constant pool load, and generally allows the add to be better
2316     // instcombined.
2317     if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHS)) {
2318       Constant *CI = 
2319       ConstantExpr::getFPToSI(CFP, LHSConv->getOperand(0)->getType());
2320       if (LHSConv->hasOneUse() &&
2321           ConstantExpr::getSIToFP(CI, I.getType()) == CFP &&
2322           WillNotOverflowSignedAdd(LHSConv->getOperand(0), CI)) {
2323         // Insert the new integer add.
2324         Instruction *NewAdd = BinaryOperator::CreateAdd(LHSConv->getOperand(0), 
2325                                                         CI, "addconv");
2326         InsertNewInstBefore(NewAdd, I);
2327         return new SIToFPInst(NewAdd, I.getType());
2328       }
2329     }
2330     
2331     // (add double (sitofp x), (sitofp y)) --> (sitofp (add int x, y))
2332     if (SIToFPInst *RHSConv = dyn_cast<SIToFPInst>(RHS)) {
2333       // Only do this if x/y have the same type, if at last one of them has a
2334       // single use (so we don't increase the number of int->fp conversions),
2335       // and if the integer add will not overflow.
2336       if (LHSConv->getOperand(0)->getType()==RHSConv->getOperand(0)->getType()&&
2337           (LHSConv->hasOneUse() || RHSConv->hasOneUse()) &&
2338           WillNotOverflowSignedAdd(LHSConv->getOperand(0),
2339                                    RHSConv->getOperand(0))) {
2340         // Insert the new integer add.
2341         Instruction *NewAdd = BinaryOperator::CreateAdd(LHSConv->getOperand(0), 
2342                                                         RHSConv->getOperand(0),
2343                                                         "addconv");
2344         InsertNewInstBefore(NewAdd, I);
2345         return new SIToFPInst(NewAdd, I.getType());
2346       }
2347     }
2348   }
2349   
2350   return Changed ? &I : 0;
2351 }
2352
2353 Instruction *InstCombiner::visitSub(BinaryOperator &I) {
2354   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2355
2356   if (Op0 == Op1 &&                        // sub X, X  -> 0
2357       !I.getType()->isFPOrFPVector())
2358     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2359
2360   // If this is a 'B = x-(-A)', change to B = x+A...
2361   if (Value *V = dyn_castNegVal(Op1))
2362     return BinaryOperator::CreateAdd(Op0, V);
2363
2364   if (isa<UndefValue>(Op0))
2365     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);    // undef - X -> undef
2366   if (isa<UndefValue>(Op1))
2367     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);    // X - undef -> undef
2368
2369   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Op0)) {
2370     // Replace (-1 - A) with (~A)...
2371     if (C->isAllOnesValue())
2372       return BinaryOperator::CreateNot(Op1);
2373
2374     // C - ~X == X + (1+C)
2375     Value *X = 0;
2376     if (match(Op1, m_Not(m_Value(X))))
2377       return BinaryOperator::CreateAdd(X, AddOne(C));
2378
2379     // -(X >>u 31) -> (X >>s 31)
2380     // -(X >>s 31) -> (X >>u 31)
2381     if (C->isZero()) {
2382       if (BinaryOperator *SI = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
2383         if (SI->getOpcode() == Instruction::LShr) {
2384           if (ConstantInt *CU = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1))) {
2385             // Check to see if we are shifting out everything but the sign bit.
2386             if (CU->getLimitedValue(SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) ==
2387                 SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1) {
2388               // Ok, the transformation is safe.  Insert AShr.
2389               return BinaryOperator::Create(Instruction::AShr, 
2390                                           SI->getOperand(0), CU, SI->getName());
2391             }
2392           }
2393         }
2394         else if (SI->getOpcode() == Instruction::AShr) {
2395           if (ConstantInt *CU = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1))) {
2396             // Check to see if we are shifting out everything but the sign bit.
2397             if (CU->getLimitedValue(SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) ==
2398                 SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1) {
2399               // Ok, the transformation is safe.  Insert LShr. 
2400               return BinaryOperator::CreateLShr(
2401                                           SI->getOperand(0), CU, SI->getName());
2402             }
2403           }
2404         }
2405       }
2406     }
2407
2408     // Try to fold constant sub into select arguments.
2409     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
2410       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2411         return R;
2412
2413     if (isa<PHINode>(Op0))
2414       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2415         return NV;
2416   }
2417
2418   if (I.getType() == Type::Int1Ty)
2419     return BinaryOperator::CreateXor(Op0, Op1);
2420
2421   if (BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
2422     if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Add &&
2423         !Op0->getType()->isFPOrFPVector()) {
2424       if (Op1I->getOperand(0) == Op0)              // X-(X+Y) == -Y
2425         return BinaryOperator::CreateNeg(Op1I->getOperand(1), I.getName());
2426       else if (Op1I->getOperand(1) == Op0)         // X-(Y+X) == -Y
2427         return BinaryOperator::CreateNeg(Op1I->getOperand(0), I.getName());
2428       else if (ConstantInt *CI1 = dyn_cast<ConstantInt>(I.getOperand(0))) {
2429         if (ConstantInt *CI2 = dyn_cast<ConstantInt>(Op1I->getOperand(1)))
2430           // C1-(X+C2) --> (C1-C2)-X
2431           return BinaryOperator::CreateSub(Subtract(CI1, CI2), 
2432                                            Op1I->getOperand(0));
2433       }
2434     }
2435
2436     if (Op1I->hasOneUse()) {
2437       // Replace (x - (y - z)) with (x + (z - y)) if the (y - z) subexpression
2438       // is not used by anyone else...
2439       //
2440       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Sub &&
2441           !Op1I->getType()->isFPOrFPVector()) {
2442         // Swap the two operands of the subexpr...
2443         Value *IIOp0 = Op1I->getOperand(0), *IIOp1 = Op1I->getOperand(1);
2444         Op1I->setOperand(0, IIOp1);
2445         Op1I->setOperand(1, IIOp0);
2446
2447         // Create the new top level add instruction...
2448         return BinaryOperator::CreateAdd(Op0, Op1);
2449       }
2450
2451       // Replace (A - (A & B)) with (A & ~B) if this is the only use of (A&B)...
2452       //
2453       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::And &&
2454           (Op1I->getOperand(0) == Op0 || Op1I->getOperand(1) == Op0)) {
2455         Value *OtherOp = Op1I->getOperand(Op1I->getOperand(0) == Op0);
2456
2457         Value *NewNot =
2458           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(OtherOp, "B.not"), I);
2459         return BinaryOperator::CreateAnd(Op0, NewNot);
2460       }
2461
2462       // 0 - (X sdiv C)  -> (X sdiv -C)
2463       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::SDiv)
2464         if (ConstantInt *CSI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
2465           if (CSI->isZero())
2466             if (Constant *DivRHS = dyn_cast<Constant>(Op1I->getOperand(1)))
2467               return BinaryOperator::CreateSDiv(Op1I->getOperand(0),
2468                                                ConstantExpr::getNeg(DivRHS));
2469
2470       // X - X*C --> X * (1-C)
2471       ConstantInt *C2 = 0;
2472       if (dyn_castFoldableMul(Op1I, C2) == Op0) {
2473         Constant *CP1 = Subtract(ConstantInt::get(I.getType(), 1), C2);
2474         return BinaryOperator::CreateMul(Op0, CP1);
2475       }
2476
2477       // X - ((X / Y) * Y) --> X % Y
2478       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Mul)
2479         if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Op1I->getOperand(0)))
2480           if (Op0 == I->getOperand(0) &&
2481               Op1I->getOperand(1) == I->getOperand(1)) {
2482             if (I->getOpcode() == Instruction::SDiv)
2483               return BinaryOperator::CreateSRem(Op0, Op1I->getOperand(1));
2484             if (I->getOpcode() == Instruction::UDiv)
2485               return BinaryOperator::CreateURem(Op0, Op1I->getOperand(1));
2486           }
2487     }
2488   }
2489
2490   if (!Op0->getType()->isFPOrFPVector())
2491     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
2492       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add) {
2493         if (Op0I->getOperand(0) == Op1)             // (Y+X)-Y == X
2494           return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(1));
2495         else if (Op0I->getOperand(1) == Op1)        // (X+Y)-Y == X
2496           return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(0));
2497       } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Sub) {
2498         if (Op0I->getOperand(0) == Op1)             // (X-Y)-X == -Y
2499           return BinaryOperator::CreateNeg(Op0I->getOperand(1), I.getName());
2500       }
2501     }
2502
2503   ConstantInt *C1;
2504   if (Value *X = dyn_castFoldableMul(Op0, C1)) {
2505     if (X == Op1)  // X*C - X --> X * (C-1)
2506       return BinaryOperator::CreateMul(Op1, SubOne(C1));
2507
2508     ConstantInt *C2;   // X*C1 - X*C2 -> X * (C1-C2)
2509     if (X == dyn_castFoldableMul(Op1, C2))
2510       return BinaryOperator::CreateMul(X, Subtract(C1, C2));
2511   }
2512   return 0;
2513 }
2514
2515 /// isSignBitCheck - Given an exploded icmp instruction, return true if the
2516 /// comparison only checks the sign bit.  If it only checks the sign bit, set
2517 /// TrueIfSigned if the result of the comparison is true when the input value is
2518 /// signed.
2519 static bool isSignBitCheck(ICmpInst::Predicate pred, ConstantInt *RHS,
2520                            bool &TrueIfSigned) {
2521   switch (pred) {
2522   case ICmpInst::ICMP_SLT:   // True if LHS s< 0
2523     TrueIfSigned = true;
2524     return RHS->isZero();
2525   case ICmpInst::ICMP_SLE:   // True if LHS s<= RHS and RHS == -1
2526     TrueIfSigned = true;
2527     return RHS->isAllOnesValue();
2528   case ICmpInst::ICMP_SGT:   // True if LHS s> -1
2529     TrueIfSigned = false;
2530     return RHS->isAllOnesValue();
2531   case ICmpInst::ICMP_UGT:
2532     // True if LHS u> RHS and RHS == high-bit-mask - 1
2533     TrueIfSigned = true;
2534     return RHS->getValue() ==
2535       APInt::getSignedMaxValue(RHS->getType()->getPrimitiveSizeInBits());
2536   case ICmpInst::ICMP_UGE: 
2537     // True if LHS u>= RHS and RHS == high-bit-mask (2^7, 2^15, 2^31, etc)
2538     TrueIfSigned = true;
2539     return RHS->getValue().isSignBit();
2540   default:
2541     return false;
2542   }
2543 }
2544
2545 Instruction *InstCombiner::visitMul(BinaryOperator &I) {
2546   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
2547   Value *Op0 = I.getOperand(0);
2548
2549   if (isa<UndefValue>(I.getOperand(1)))              // undef * X -> 0
2550     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2551
2552   // Simplify mul instructions with a constant RHS...
2553   if (Constant *Op1 = dyn_cast<Constant>(I.getOperand(1))) {
2554     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2555
2556       // ((X << C1)*C2) == (X * (C2 << C1))
2557       if (BinaryOperator *SI = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
2558         if (SI->getOpcode() == Instruction::Shl)
2559           if (Constant *ShOp = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
2560             return BinaryOperator::CreateMul(SI->getOperand(0),
2561                                              ConstantExpr::getShl(CI, ShOp));
2562
2563       if (CI->isZero())
2564         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X * 0  == 0
2565       if (CI->equalsInt(1))                  // X * 1  == X
2566         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2567       if (CI->isAllOnesValue())              // X * -1 == 0 - X
2568         return BinaryOperator::CreateNeg(Op0, I.getName());
2569
2570       const APInt& Val = cast<ConstantInt>(CI)->getValue();
2571       if (Val.isPowerOf2()) {          // Replace X*(2^C) with X << C
2572         return BinaryOperator::CreateShl(Op0,
2573                  ConstantInt::get(Op0->getType(), Val.logBase2()));
2574       }
2575     } else if (ConstantFP *Op1F = dyn_cast<ConstantFP>(Op1)) {
2576       if (Op1F->isNullValue())
2577         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
2578
2579       // "In IEEE floating point, x*1 is not equivalent to x for nans.  However,
2580       // ANSI says we can drop signals, so we can do this anyway." (from GCC)
2581       if (Op1F->isExactlyValue(1.0))
2582         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // Eliminate 'mul double %X, 1.0'
2583     } else if (isa<VectorType>(Op1->getType())) {
2584       if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1))
2585         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
2586       
2587       // As above, vector X*splat(1.0) -> X in all defined cases.
2588       if (ConstantVector *Op1V = dyn_cast<ConstantVector>(Op1))
2589         if (ConstantFP *F = dyn_cast_or_null<ConstantFP>(Op1V->getSplatValue()))
2590           if (F->isExactlyValue(1.0))
2591             return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2592     }
2593     
2594     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
2595       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add && Op0I->hasOneUse() &&
2596           isa<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1)) && isa<ConstantInt>(Op1)) {
2597         // Canonicalize (X+C1)*C2 -> X*C2+C1*C2.
2598         Instruction *Add = BinaryOperator::CreateMul(Op0I->getOperand(0),
2599                                                      Op1, "tmp");
2600         InsertNewInstBefore(Add, I);
2601         Value *C1C2 = ConstantExpr::getMul(Op1, 
2602                                            cast<Constant>(Op0I->getOperand(1)));
2603         return BinaryOperator::CreateAdd(Add, C1C2);
2604         
2605       }
2606
2607     // Try to fold constant mul into select arguments.
2608     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
2609       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2610         return R;
2611
2612     if (isa<PHINode>(Op0))
2613       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2614         return NV;
2615   }
2616
2617   if (Value *Op0v = dyn_castNegVal(Op0))     // -X * -Y = X*Y
2618     if (Value *Op1v = dyn_castNegVal(I.getOperand(1)))
2619       return BinaryOperator::CreateMul(Op0v, Op1v);
2620
2621   if (I.getType() == Type::Int1Ty)
2622     return BinaryOperator::CreateAnd(Op0, I.getOperand(1));
2623
2624   // If one of the operands of the multiply is a cast from a boolean value, then
2625   // we know the bool is either zero or one, so this is a 'masking' multiply.
2626   // See if we can simplify things based on how the boolean was originally
2627   // formed.
2628   CastInst *BoolCast = 0;
2629   if (ZExtInst *CI = dyn_cast<ZExtInst>(Op0))
2630     if (CI->getOperand(0)->getType() == Type::Int1Ty)
2631       BoolCast = CI;
2632   if (!BoolCast)
2633     if (ZExtInst *CI = dyn_cast<ZExtInst>(I.getOperand(1)))
2634       if (CI->getOperand(0)->getType() == Type::Int1Ty)
2635         BoolCast = CI;
2636   if (BoolCast) {
2637     if (ICmpInst *SCI = dyn_cast<ICmpInst>(BoolCast->getOperand(0))) {
2638       Value *SCIOp0 = SCI->getOperand(0), *SCIOp1 = SCI->getOperand(1);
2639       const Type *SCOpTy = SCIOp0->getType();
2640       bool TIS = false;
2641       
2642       // If the icmp is true iff the sign bit of X is set, then convert this
2643       // multiply into a shift/and combination.
2644       if (isa<ConstantInt>(SCIOp1) &&
2645           isSignBitCheck(SCI->getPredicate(), cast<ConstantInt>(SCIOp1), TIS) &&
2646           TIS) {
2647         // Shift the X value right to turn it into "all signbits".
2648         Constant *Amt = ConstantInt::get(SCIOp0->getType(),
2649                                           SCOpTy->getPrimitiveSizeInBits()-1);
2650         Value *V =
2651           InsertNewInstBefore(
2652             BinaryOperator::Create(Instruction::AShr, SCIOp0, Amt,
2653                                             BoolCast->getOperand(0)->getName()+
2654                                             ".mask"), I);
2655
2656         // If the multiply type is not the same as the source type, sign extend
2657         // or truncate to the multiply type.
2658         if (I.getType() != V->getType()) {
2659           uint32_t SrcBits = V->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2660           uint32_t DstBits = I.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2661           Instruction::CastOps opcode = 
2662             (SrcBits == DstBits ? Instruction::BitCast : 
2663              (SrcBits < DstBits ? Instruction::SExt : Instruction::Trunc));
2664           V = InsertCastBefore(opcode, V, I.getType(), I);
2665         }
2666
2667         Value *OtherOp = Op0 == BoolCast ? I.getOperand(1) : Op0;
2668         return BinaryOperator::CreateAnd(V, OtherOp);
2669       }
2670     }
2671   }
2672
2673   return Changed ? &I : 0;
2674 }
2675
2676 /// SimplifyDivRemOfSelect - Try to fold a divide or remainder of a select
2677 /// instruction.
2678 bool InstCombiner::SimplifyDivRemOfSelect(BinaryOperator &I) {
2679   SelectInst *SI = cast<SelectInst>(I.getOperand(1));
2680   
2681   // div/rem X, (Cond ? 0 : Y) -> div/rem X, Y
2682   int NonNullOperand = -1;
2683   if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
2684     if (ST->isNullValue())
2685       NonNullOperand = 2;
2686   // div/rem X, (Cond ? Y : 0) -> div/rem X, Y
2687   if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(2)))
2688     if (ST->isNullValue())
2689       NonNullOperand = 1;
2690   
2691   if (NonNullOperand == -1)
2692     return false;
2693   
2694   Value *SelectCond = SI->getOperand(0);
2695   
2696   // Change the div/rem to use 'Y' instead of the select.
2697   I.setOperand(1, SI->getOperand(NonNullOperand));
2698   
2699   // Okay, we know we replace the operand of the div/rem with 'Y' with no
2700   // problem.  However, the select, or the condition of the select may have
2701   // multiple uses.  Based on our knowledge that the operand must be non-zero,
2702   // propagate the known value for the select into other uses of it, and
2703   // propagate a known value of the condition into its other users.
2704   
2705   // If the select and condition only have a single use, don't bother with this,
2706   // early exit.
2707   if (SI->use_empty() && SelectCond->hasOneUse())
2708     return true;
2709   
2710   // Scan the current block backward, looking for other uses of SI.
2711   BasicBlock::iterator BBI = &I, BBFront = I.getParent()->begin();
2712   
2713   while (BBI != BBFront) {
2714     --BBI;
2715     // If we found a call to a function, we can't assume it will return, so
2716     // information from below it cannot be propagated above it.
2717     if (isa<CallInst>(BBI) && !isa<IntrinsicInst>(BBI))
2718       break;
2719     
2720     // Replace uses of the select or its condition with the known values.
2721     for (Instruction::op_iterator I = BBI->op_begin(), E = BBI->op_end();
2722          I != E; ++I) {
2723       if (*I == SI) {
2724         *I = SI->getOperand(NonNullOperand);
2725         AddToWorkList(BBI);
2726       } else if (*I == SelectCond) {
2727         *I = NonNullOperand == 1 ? ConstantInt::getTrue() :
2728                                    ConstantInt::getFalse();
2729         AddToWorkList(BBI);
2730       }
2731     }
2732     
2733     // If we past the instruction, quit looking for it.
2734     if (&*BBI == SI)
2735       SI = 0;
2736     if (&*BBI == SelectCond)
2737       SelectCond = 0;
2738     
2739     // If we ran out of things to eliminate, break out of the loop.
2740     if (SelectCond == 0 && SI == 0)
2741       break;
2742     
2743   }
2744   return true;
2745 }
2746
2747
2748 /// This function implements the transforms on div instructions that work
2749 /// regardless of the kind of div instruction it is (udiv, sdiv, or fdiv). It is
2750 /// used by the visitors to those instructions.
2751 /// @brief Transforms common to all three div instructions
2752 Instruction *InstCombiner::commonDivTransforms(BinaryOperator &I) {
2753   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2754
2755   // undef / X -> 0        for integer.
2756   // undef / X -> undef    for FP (the undef could be a snan).
2757   if (isa<UndefValue>(Op0)) {
2758     if (Op0->getType()->isFPOrFPVector())
2759       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2760     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2761   }
2762
2763   // X / undef -> undef
2764   if (isa<UndefValue>(Op1))
2765     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
2766
2767   return 0;
2768 }
2769
2770 /// This function implements the transforms common to both integer division
2771 /// instructions (udiv and sdiv). It is called by the visitors to those integer
2772 /// division instructions.
2773 /// @brief Common integer divide transforms
2774 Instruction *InstCombiner::commonIDivTransforms(BinaryOperator &I) {
2775   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2776
2777   // (sdiv X, X) --> 1     (udiv X, X) --> 1
2778   if (Op0 == Op1) {
2779     if (const VectorType *Ty = dyn_cast<VectorType>(I.getType())) {
2780       ConstantInt *CI = ConstantInt::get(Ty->getElementType(), 1);
2781       std::vector<Constant*> Elts(Ty->getNumElements(), CI);
2782       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantVector::get(Elts));
2783     }
2784
2785     ConstantInt *CI = ConstantInt::get(I.getType(), 1);
2786     return ReplaceInstUsesWith(I, CI);
2787   }
2788   
2789   if (Instruction *Common = commonDivTransforms(I))
2790     return Common;
2791   
2792   // Handle cases involving: [su]div X, (select Cond, Y, Z)
2793   // This does not apply for fdiv.
2794   if (isa<SelectInst>(Op1) && SimplifyDivRemOfSelect(I))
2795     return &I;
2796
2797   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2798     // div X, 1 == X
2799     if (RHS->equalsInt(1))
2800       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2801
2802     // (X / C1) / C2  -> X / (C1*C2)
2803     if (Instruction *LHS = dyn_cast<Instruction>(Op0))
2804       if (Instruction::BinaryOps(LHS->getOpcode()) == I.getOpcode())
2805         if (ConstantInt *LHSRHS = dyn_cast<ConstantInt>(LHS->getOperand(1))) {
2806           if (MultiplyOverflows(RHS, LHSRHS, I.getOpcode()==Instruction::SDiv))
2807             return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2808           else 
2809             return BinaryOperator::Create(I.getOpcode(), LHS->getOperand(0),
2810                                           Multiply(RHS, LHSRHS));
2811         }
2812
2813     if (!RHS->isZero()) { // avoid X udiv 0
2814       if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
2815         if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2816           return R;
2817       if (isa<PHINode>(Op0))
2818         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2819           return NV;
2820     }
2821   }
2822
2823   // 0 / X == 0, we don't need to preserve faults!
2824   if (ConstantInt *LHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
2825     if (LHS->equalsInt(0))
2826       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2827
2828   // It can't be division by zero, hence it must be division by one.
2829   if (I.getType() == Type::Int1Ty)
2830     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2831
2832   return 0;
2833 }
2834
2835 Instruction *InstCombiner::visitUDiv(BinaryOperator &I) {
2836   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2837
2838   // Handle the integer div common cases
2839   if (Instruction *Common = commonIDivTransforms(I))
2840     return Common;
2841
2842   // X udiv C^2 -> X >> C
2843   // Check to see if this is an unsigned division with an exact power of 2,
2844   // if so, convert to a right shift.
2845   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2846     if (C->getValue().isPowerOf2())  // 0 not included in isPowerOf2
2847       return BinaryOperator::CreateLShr(Op0, 
2848                ConstantInt::get(Op0->getType(), C->getValue().logBase2()));
2849   }
2850
2851   // X udiv (C1 << N), where C1 is "1<<C2"  -->  X >> (N+C2)
2852   if (BinaryOperator *RHSI = dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(1))) {
2853     if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Shl &&
2854         isa<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))) {
2855       const APInt& C1 = cast<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))->getValue();
2856       if (C1.isPowerOf2()) {
2857         Value *N = RHSI->getOperand(1);
2858         const Type *NTy = N->getType();
2859         if (uint32_t C2 = C1.logBase2()) {
2860           Constant *C2V = ConstantInt::get(NTy, C2);
2861           N = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAdd(N, C2V, "tmp"), I);
2862         }
2863         return BinaryOperator::CreateLShr(Op0, N);
2864       }
2865     }
2866   }
2867   
2868   // udiv X, (Select Cond, C1, C2) --> Select Cond, (shr X, C1), (shr X, C2)
2869   // where C1&C2 are powers of two.
2870   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) 
2871     if (ConstantInt *STO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1)))
2872       if (ConstantInt *SFO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(2)))  {
2873         const APInt &TVA = STO->getValue(), &FVA = SFO->getValue();
2874         if (TVA.isPowerOf2() && FVA.isPowerOf2()) {
2875           // Compute the shift amounts
2876           uint32_t TSA = TVA.logBase2(), FSA = FVA.logBase2();
2877           // Construct the "on true" case of the select
2878           Constant *TC = ConstantInt::get(Op0->getType(), TSA);
2879           Instruction *TSI = BinaryOperator::CreateLShr(
2880                                                  Op0, TC, SI->getName()+".t");
2881           TSI = InsertNewInstBefore(TSI, I);
2882   
2883           // Construct the "on false" case of the select
2884           Constant *FC = ConstantInt::get(Op0->getType(), FSA); 
2885           Instruction *FSI = BinaryOperator::CreateLShr(
2886                                                  Op0, FC, SI->getName()+".f");
2887           FSI = InsertNewInstBefore(FSI, I);
2888
2889           // construct the select instruction and return it.
2890           return SelectInst::Create(SI->getOperand(0), TSI, FSI, SI->getName());
2891         }
2892       }
2893   return 0;
2894 }
2895
2896 Instruction *InstCombiner::visitSDiv(BinaryOperator &I) {
2897   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2898
2899   // Handle the integer div common cases
2900   if (Instruction *Common = commonIDivTransforms(I))
2901     return Common;
2902
2903   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2904     // sdiv X, -1 == -X
2905     if (RHS->isAllOnesValue())
2906       return BinaryOperator::CreateNeg(Op0);
2907
2908     // -X/C -> X/-C
2909     if (Value *LHSNeg = dyn_castNegVal(Op0))
2910       return BinaryOperator::CreateSDiv(LHSNeg, ConstantExpr::getNeg(RHS));
2911   }
2912
2913   // If the sign bits of both operands are zero (i.e. we can prove they are
2914   // unsigned inputs), turn this into a udiv.
2915   if (I.getType()->isInteger()) {
2916     APInt Mask(APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits()));
2917     if (MaskedValueIsZero(Op1, Mask) && MaskedValueIsZero(Op0, Mask)) {
2918       // X sdiv Y -> X udiv Y, iff X and Y don't have sign bit set
2919       return BinaryOperator::CreateUDiv(Op0, Op1, I.getName());
2920     }
2921   }      
2922   
2923   return 0;
2924 }
2925
2926 Instruction *InstCombiner::visitFDiv(BinaryOperator &I) {
2927   return commonDivTransforms(I);
2928 }
2929
2930 /// This function implements the transforms on rem instructions that work
2931 /// regardless of the kind of rem instruction it is (urem, srem, or frem). It 
2932 /// is used by the visitors to those instructions.
2933 /// @brief Transforms common to all three rem instructions
2934 Instruction *InstCombiner::commonRemTransforms(BinaryOperator &I) {
2935   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2936
2937   // 0 % X == 0 for integer, we don't need to preserve faults!
2938   if (Constant *LHS = dyn_cast<Constant>(Op0))
2939     if (LHS->isNullValue())
2940       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2941
2942   if (isa<UndefValue>(Op0)) {             // undef % X -> 0
2943     if (I.getType()->isFPOrFPVector())
2944       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // X % undef -> undef (could be SNaN)
2945     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2946   }
2947   if (isa<UndefValue>(Op1))
2948     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X % undef -> undef
2949
2950   // Handle cases involving: rem X, (select Cond, Y, Z)
2951   if (isa<SelectInst>(Op1) && SimplifyDivRemOfSelect(I))
2952     return &I;
2953
2954   return 0;
2955 }
2956
2957 /// This function implements the transforms common to both integer remainder
2958 /// instructions (urem and srem). It is called by the visitors to those integer
2959 /// remainder instructions.
2960 /// @brief Common integer remainder transforms
2961 Instruction *InstCombiner::commonIRemTransforms(BinaryOperator &I) {
2962   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2963
2964   if (Instruction *common = commonRemTransforms(I))
2965     return common;
2966
2967   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2968     // X % 0 == undef, we don't need to preserve faults!
2969     if (RHS->equalsInt(0))
2970       return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(I.getType()));
2971     
2972     if (RHS->equalsInt(1))  // X % 1 == 0
2973       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2974
2975     if (Instruction *Op0I = dyn_cast<Instruction>(Op0)) {
2976       if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0I)) {
2977         if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2978           return R;
2979       } else if (isa<PHINode>(Op0I)) {
2980         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2981           return NV;
2982       }
2983
2984       // See if we can fold away this rem instruction.
2985       uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(I.getType())->getBitWidth();
2986       APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
2987       if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
2988                                KnownZero, KnownOne))
2989         return &I;
2990     }
2991   }
2992
2993   return 0;
2994 }
2995
2996 Instruction *InstCombiner::visitURem(BinaryOperator &I) {
2997   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2998
2999   if (Instruction *common = commonIRemTransforms(I))
3000     return common;
3001   
3002   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3003     // X urem C^2 -> X and C
3004     // Check to see if this is an unsigned remainder with an exact power of 2,
3005     // if so, convert to a bitwise and.
3006     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(RHS))
3007       if (C->getValue().isPowerOf2())
3008         return BinaryOperator::CreateAnd(Op0, SubOne(C));
3009   }
3010
3011   if (Instruction *RHSI = dyn_cast<Instruction>(I.getOperand(1))) {
3012     // Turn A % (C << N), where C is 2^k, into A & ((C << N)-1)  
3013     if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Shl &&
3014         isa<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))) {
3015       if (cast<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))->getValue().isPowerOf2()) {
3016         Constant *N1 = ConstantInt::getAllOnesValue(I.getType());
3017         Value *Add = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAdd(RHSI, N1,
3018                                                                    "tmp"), I);
3019         return BinaryOperator::CreateAnd(Op0, Add);
3020       }
3021     }
3022   }
3023
3024   // urem X, (select Cond, 2^C1, 2^C2) --> select Cond, (and X, C1), (and X, C2)
3025   // where C1&C2 are powers of two.
3026   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) {
3027     if (ConstantInt *STO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1)))
3028       if (ConstantInt *SFO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(2))) {
3029         // STO == 0 and SFO == 0 handled above.
3030         if ((STO->getValue().isPowerOf2()) && 
3031             (SFO->getValue().isPowerOf2())) {
3032           Value *TrueAnd = InsertNewInstBefore(
3033             BinaryOperator::CreateAnd(Op0, SubOne(STO), SI->getName()+".t"), I);
3034           Value *FalseAnd = InsertNewInstBefore(
3035             BinaryOperator::CreateAnd(Op0, SubOne(SFO), SI->getName()+".f"), I);
3036           return SelectInst::Create(SI->getOperand(0), TrueAnd, FalseAnd);
3037         }
3038       }
3039   }
3040   
3041   return 0;
3042 }
3043
3044 Instruction *InstCombiner::visitSRem(BinaryOperator &I) {
3045   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3046
3047   // Handle the integer rem common cases
3048   if (Instruction *common = commonIRemTransforms(I))
3049     return common;
3050   
3051   if (Value *RHSNeg = dyn_castNegVal(Op1))
3052     if (!isa<Constant>(RHSNeg) ||
3053         (isa<ConstantInt>(RHSNeg) &&
3054          cast<ConstantInt>(RHSNeg)->getValue().isStrictlyPositive())) {
3055       // X % -Y -> X % Y
3056       AddUsesToWorkList(I);
3057       I.setOperand(1, RHSNeg);
3058       return &I;
3059     }
3060
3061   // If the sign bits of both operands are zero (i.e. we can prove they are
3062   // unsigned inputs), turn this into a urem.
3063   if (I.getType()->isInteger()) {
3064     APInt Mask(APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits()));
3065     if (MaskedValueIsZero(Op1, Mask) && MaskedValueIsZero(Op0, Mask)) {
3066       // X srem Y -> X urem Y, iff X and Y don't have sign bit set
3067       return BinaryOperator::CreateURem(Op0, Op1, I.getName());
3068     }
3069   }
3070
3071   return 0;
3072 }
3073
3074 Instruction *InstCombiner::visitFRem(BinaryOperator &I) {
3075   return commonRemTransforms(I);
3076 }
3077
3078 // isOneBitSet - Return true if there is exactly one bit set in the specified
3079 // constant.
3080 static bool isOneBitSet(const ConstantInt *CI) {
3081   return CI->getValue().isPowerOf2();
3082 }
3083
3084 // isHighOnes - Return true if the constant is of the form 1+0+.
3085 // This is the same as lowones(~X).
3086 static bool isHighOnes(const ConstantInt *CI) {
3087   return (~CI->getValue() + 1).isPowerOf2();
3088 }
3089
3090 /// getICmpCode - Encode a icmp predicate into a three bit mask.  These bits
3091 /// are carefully arranged to allow folding of expressions such as:
3092 ///
3093 ///      (A < B) | (A > B) --> (A != B)
3094 ///
3095 /// Note that this is only valid if the first and second predicates have the
3096 /// same sign. Is illegal to do: (A u< B) | (A s> B) 
3097 ///
3098 /// Three bits are used to represent the condition, as follows:
3099 ///   0  A > B
3100 ///   1  A == B
3101 ///   2  A < B
3102 ///
3103 /// <=>  Value  Definition
3104 /// 000     0   Always false
3105 /// 001     1   A >  B
3106 /// 010     2   A == B
3107 /// 011     3   A >= B
3108 /// 100     4   A <  B
3109 /// 101     5   A != B
3110 /// 110     6   A <= B
3111 /// 111     7   Always true
3112 ///  
3113 static unsigned getICmpCode(const ICmpInst *ICI) {
3114   switch (ICI->getPredicate()) {
3115     // False -> 0
3116   case ICmpInst::ICMP_UGT: return 1;  // 001
3117   case ICmpInst::ICMP_SGT: return 1;  // 001
3118   case ICmpInst::ICMP_EQ:  return 2;  // 010
3119   case ICmpInst::ICMP_UGE: return 3;  // 011
3120   case ICmpInst::ICMP_SGE: return 3;  // 011
3121   case ICmpInst::ICMP_ULT: return 4;  // 100
3122   case ICmpInst::ICMP_SLT: return 4;  // 100
3123   case ICmpInst::ICMP_NE:  return 5;  // 101
3124   case ICmpInst::ICMP_ULE: return 6;  // 110
3125   case ICmpInst::ICMP_SLE: return 6;  // 110
3126     // True -> 7
3127   default:
3128     assert(0 && "Invalid ICmp predicate!");
3129     return 0;
3130   }
3131 }
3132
3133 /// getFCmpCode - Similar to getICmpCode but for FCmpInst. This encodes a fcmp
3134 /// predicate into a three bit mask. It also returns whether it is an ordered
3135 /// predicate by reference.
3136 static unsigned getFCmpCode(FCmpInst::Predicate CC, bool &isOrdered) {
3137   isOrdered = false;
3138   switch (CC) {
3139   case FCmpInst::FCMP_ORD: isOrdered = true; return 0;  // 000
3140   case FCmpInst::FCMP_UNO:                   return 0;  // 000
3141   case FCmpInst::FCMP_OGT: isOrdered = true; return 1;  // 001
3142   case FCmpInst::FCMP_UGT:                   return 1;  // 001
3143   case FCmpInst::FCMP_OEQ: isOrdered = true; return 2;  // 010
3144   case FCmpInst::FCMP_UEQ:                   return 2;  // 010
3145   case FCmpInst::FCMP_OGE: isOrdered = true; return 3;  // 011
3146   case FCmpInst::FCMP_UGE:                   return 3;  // 011
3147   case FCmpInst::FCMP_OLT: isOrdered = true; return 4;  // 100
3148   case FCmpInst::FCMP_ULT:                   return 4;  // 100
3149   case FCmpInst::FCMP_ONE: isOrdered = true; return 5;  // 101
3150   case FCmpInst::FCMP_UNE:                   return 5;  // 101
3151   case FCmpInst::FCMP_OLE: isOrdered = true; return 6;  // 110
3152   case FCmpInst::FCMP_ULE:                   return 6;  // 110
3153     // True -> 7
3154   default:
3155     // Not expecting FCMP_FALSE and FCMP_TRUE;
3156     assert(0 && "Unexpected FCmp predicate!");
3157     return 0;
3158   }
3159 }
3160
3161 /// getICmpValue - This is the complement of getICmpCode, which turns an
3162 /// opcode and two operands into either a constant true or false, or a brand 
3163 /// new ICmp instruction. The sign is passed in to determine which kind
3164 /// of predicate to use in the new icmp instruction.
3165 static Value *getICmpValue(bool sign, unsigned code, Value *LHS, Value *RHS) {
3166   switch (code) {
3167   default: assert(0 && "Illegal ICmp code!");
3168   case  0: return ConstantInt::getFalse();
3169   case  1: 
3170     if (sign)
3171       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, LHS, RHS);
3172     else
3173       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, LHS, RHS);
3174   case  2: return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ,  LHS, RHS);
3175   case  3: 
3176     if (sign)
3177       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, LHS, RHS);
3178     else
3179       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, LHS, RHS);
3180   case  4: 
3181     if (sign)
3182       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, LHS, RHS);
3183     else
3184       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, LHS, RHS);
3185   case  5: return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE,  LHS, RHS);
3186   case  6: 
3187     if (sign)
3188       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLE, LHS, RHS);
3189     else
3190       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULE, LHS, RHS);
3191   case  7: return ConstantInt::getTrue();
3192   }
3193 }
3194
3195 /// getFCmpValue - This is the complement of getFCmpCode, which turns an
3196 /// opcode and two operands into either a FCmp instruction. isordered is passed
3197 /// in to determine which kind of predicate to use in the new fcmp instruction.
3198 static Value *getFCmpValue(bool isordered, unsigned code,
3199                            Value *LHS, Value *RHS) {
3200   switch (code) {
3201   default: assert(0 && "Illegal FCmp code!");
3202   case  0:
3203     if (isordered)
3204       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_ORD, LHS, RHS);
3205     else
3206       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UNO, LHS, RHS);
3207   case  1: 
3208     if (isordered)
3209       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_OGT, LHS, RHS);
3210     else
3211       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UGT, LHS, RHS);
3212   case  2: 
3213     if (isordered)
3214       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_OEQ, LHS, RHS);
3215     else
3216       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UEQ, LHS, RHS);
3217   case  3: 
3218     if (isordered)
3219       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_OGE, LHS, RHS);
3220     else
3221       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UGE, LHS, RHS);
3222   case  4: 
3223     if (isordered)
3224       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_OLT, LHS, RHS);
3225     else
3226       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_ULT, LHS, RHS);
3227   case  5: 
3228     if (isordered)
3229       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_ONE, LHS, RHS);
3230     else
3231       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UNE, LHS, RHS);
3232   case  6: 
3233     if (isordered)
3234       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_OLE, LHS, RHS);
3235     else
3236       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_ULE, LHS, RHS);
3237   case  7: return ConstantInt::getTrue();
3238   }
3239 }
3240
3241
3242 static bool PredicatesFoldable(ICmpInst::Predicate p1, ICmpInst::Predicate p2) {
3243   return (ICmpInst::isSignedPredicate(p1) == ICmpInst::isSignedPredicate(p2)) ||
3244     (ICmpInst::isSignedPredicate(p1) && 
3245      (p2 == ICmpInst::ICMP_EQ || p2 == ICmpInst::ICMP_NE)) ||
3246     (ICmpInst::isSignedPredicate(p2) && 
3247      (p1 == ICmpInst::ICMP_EQ || p1 == ICmpInst::ICMP_NE));
3248 }
3249
3250 namespace { 
3251 // FoldICmpLogical - Implements (icmp1 A, B) & (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
3252 struct FoldICmpLogical {
3253   InstCombiner &IC;
3254   Value *LHS, *RHS;
3255   ICmpInst::Predicate pred;
3256   FoldICmpLogical(InstCombiner &ic, ICmpInst *ICI)
3257     : IC(ic), LHS(ICI->getOperand(0)), RHS(ICI->getOperand(1)),
3258       pred(ICI->getPredicate()) {}
3259   bool shouldApply(Value *V) const {
3260     if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(V))
3261       if (PredicatesFoldable(pred, ICI->getPredicate()))
3262         return ((ICI->getOperand(0) == LHS && ICI->getOperand(1) == RHS) ||
3263                 (ICI->getOperand(0) == RHS && ICI->getOperand(1) == LHS));
3264     return false;
3265   }
3266   Instruction *apply(Instruction &Log) const {
3267     ICmpInst *ICI = cast<ICmpInst>(Log.getOperand(0));
3268     if (ICI->getOperand(0) != LHS) {
3269       assert(ICI->getOperand(1) == LHS);
3270       ICI->swapOperands();  // Swap the LHS and RHS of the ICmp
3271     }
3272
3273     ICmpInst *RHSICI = cast<ICmpInst>(Log.getOperand(1));
3274     unsigned LHSCode = getICmpCode(ICI);
3275     unsigned RHSCode = getICmpCode(RHSICI);
3276     unsigned Code;
3277     switch (Log.getOpcode()) {
3278     case Instruction::And: Code = LHSCode & RHSCode; break;
3279     case Instruction::Or:  Code = LHSCode | RHSCode; break;
3280     case Instruction::Xor: Code = LHSCode ^ RHSCode; break;
3281     default: assert(0 && "Illegal logical opcode!"); return 0;
3282     }
3283
3284     bool isSigned = ICmpInst::isSignedPredicate(RHSICI->getPredicate()) || 
3285                     ICmpInst::isSignedPredicate(ICI->getPredicate());
3286       
3287     Value *RV = getICmpValue(isSigned, Code, LHS, RHS);
3288     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(RV))
3289       return I;
3290     // Otherwise, it's a constant boolean value...
3291     return IC.ReplaceInstUsesWith(Log, RV);
3292   }
3293 };
3294 } // end anonymous namespace
3295
3296 // OptAndOp - This handles expressions of the form ((val OP C1) & C2).  Where
3297 // the Op parameter is 'OP', OpRHS is 'C1', and AndRHS is 'C2'.  Op is
3298 // guaranteed to be a binary operator.
3299 Instruction *InstCombiner::OptAndOp(Instruction *Op,
3300                                     ConstantInt *OpRHS,
3301                                     ConstantInt *AndRHS,
3302                                     BinaryOperator &TheAnd) {
3303   Value *X = Op->getOperand(0);
3304   Constant *Together = 0;
3305   if (!Op->isShift())
3306     Together = And(AndRHS, OpRHS);
3307
3308   switch (Op->getOpcode()) {
3309   case Instruction::Xor:
3310     if (Op->hasOneUse()) {
3311       // (X ^ C1) & C2 --> (X & C2) ^ (C1&C2)
3312       Instruction *And = BinaryOperator::CreateAnd(X, AndRHS);
3313       InsertNewInstBefore(And, TheAnd);
3314       And->takeName(Op);
3315       return BinaryOperator::CreateXor(And, Together);
3316     }
3317     break;
3318   case Instruction::Or:
3319     if (Together == AndRHS) // (X | C) & C --> C
3320       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, AndRHS);
3321
3322     if (Op->hasOneUse() && Together != OpRHS) {
3323       // (X | C1) & C2 --> (X | (C1&C2)) & C2
3324       Instruction *Or = BinaryOperator::CreateOr(X, Together);
3325       InsertNewInstBefore(Or, TheAnd);
3326       Or->takeName(Op);
3327       return BinaryOperator::CreateAnd(Or, AndRHS);
3328     }
3329     break;
3330   case Instruction::Add:
3331     if (Op->hasOneUse()) {
3332       // Adding a one to a single bit bit-field should be turned into an XOR
3333       // of the bit.  First thing to check is to see if this AND is with a
3334       // single bit constant.
3335       const APInt& AndRHSV = cast<ConstantInt>(AndRHS)->getValue();
3336
3337       // If there is only one bit set...
3338       if (isOneBitSet(cast<ConstantInt>(AndRHS))) {
3339         // Ok, at this point, we know that we are masking the result of the
3340         // ADD down to exactly one bit.  If the constant we are adding has
3341         // no bits set below this bit, then we can eliminate the ADD.
3342         const APInt& AddRHS = cast<ConstantInt>(OpRHS)->getValue();
3343
3344         // Check to see if any bits below the one bit set in AndRHSV are set.
3345         if ((AddRHS & (AndRHSV-1)) == 0) {
3346           // If not, the only thing that can effect the output of the AND is
3347           // the bit specified by AndRHSV.  If that bit is set, the effect of
3348           // the XOR is to toggle the bit.  If it is clear, then the ADD has
3349           // no effect.
3350           if ((AddRHS & AndRHSV) == 0) { // Bit is not set, noop
3351             TheAnd.setOperand(0, X);
3352             return &TheAnd;
3353           } else {
3354             // Pull the XOR out of the AND.
3355             Instruction *NewAnd = BinaryOperator::CreateAnd(X, AndRHS);
3356             InsertNewInstBefore(NewAnd, TheAnd);
3357             NewAnd->takeName(Op);
3358             return BinaryOperator::CreateXor(NewAnd, AndRHS);
3359           }
3360         }
3361       }
3362     }
3363     break;
3364
3365   case Instruction::Shl: {
3366     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
3367     // the anded constant includes them, clear them now!
3368     //
3369     uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
3370     uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
3371     APInt ShlMask(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth-OpRHSVal));
3372     ConstantInt *CI = ConstantInt::get(AndRHS->getValue() & ShlMask);
3373
3374     if (CI->getValue() == ShlMask) { 
3375     // Masking out bits that the shift already masks
3376       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, Op);   // No need for the and.
3377     } else if (CI != AndRHS) {                  // Reducing bits set in and.
3378       TheAnd.setOperand(1, CI);
3379       return &TheAnd;
3380     }
3381     break;
3382   }
3383   case Instruction::LShr:
3384   {
3385     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
3386     // the anded constant includes them, clear them now!  This only applies to
3387     // unsigned shifts, because a signed shr may bring in set bits!
3388     //
3389     uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
3390     uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
3391     APInt ShrMask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - OpRHSVal));
3392     ConstantInt *CI = ConstantInt::get(AndRHS->getValue() & ShrMask);
3393
3394     if (CI->getValue() == ShrMask) {   
3395     // Masking out bits that the shift already masks.
3396       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, Op);
3397     } else if (CI != AndRHS) {
3398       TheAnd.setOperand(1, CI);  // Reduce bits set in and cst.
3399       return &TheAnd;
3400     }
3401     break;
3402   }
3403   case Instruction::AShr:
3404     // Signed shr.
3405     // See if this is shifting in some sign extension, then masking it out
3406     // with an and.
3407     if (Op->hasOneUse()) {
3408       uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
3409       uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
3410       APInt ShrMask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - OpRHSVal));
3411       Constant *C = ConstantInt::get(AndRHS->getValue() & ShrMask);
3412       if (C == AndRHS) {          // Masking out bits shifted in.
3413         // (Val ashr C1) & C2 -> (Val lshr C1) & C2
3414         // Make the argument unsigned.
3415         Value *ShVal = Op->getOperand(0);
3416         ShVal = InsertNewInstBefore(
3417             BinaryOperator::CreateLShr(ShVal, OpRHS, 
3418                                    Op->getName()), TheAnd);
3419         return BinaryOperator::CreateAnd(ShVal, AndRHS, TheAnd.getName());
3420       }
3421     }
3422     break;
3423   }
3424   return 0;
3425 }
3426
3427
3428 /// InsertRangeTest - Emit a computation of: (V >= Lo && V < Hi) if Inside is
3429 /// true, otherwise (V < Lo || V >= Hi).  In pratice, we emit the more efficient
3430 /// (V-Lo) <u Hi-Lo.  This method expects that Lo <= Hi. isSigned indicates
3431 /// whether to treat the V, Lo and HI as signed or not. IB is the location to
3432 /// insert new instructions.
3433 Instruction *InstCombiner::InsertRangeTest(Value *V, Constant *Lo, Constant *Hi,
3434                                            bool isSigned, bool Inside, 
3435                                            Instruction &IB) {
3436   assert(cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getICmp((isSigned ? 
3437             ICmpInst::ICMP_SLE:ICmpInst::ICMP_ULE), Lo, Hi))->getZExtValue() &&
3438          "Lo is not <= Hi in range emission code!");
3439     
3440   if (Inside) {
3441     if (Lo == Hi)  // Trivially false.
3442       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, V, V);
3443
3444     // V >= Min && V < Hi --> V < Hi
3445     if (cast<ConstantInt>(Lo)->isMinValue(isSigned)) {
3446       ICmpInst::Predicate pred = (isSigned ? 
3447         ICmpInst::ICMP_SLT : ICmpInst::ICMP_ULT);
3448       return new ICmpInst(pred, V, Hi);
3449     }
3450
3451     // Emit V-Lo <u Hi-Lo
3452     Constant *NegLo = ConstantExpr::getNeg(Lo);
3453     Instruction *Add = BinaryOperator::CreateAdd(V, NegLo, V->getName()+".off");
3454     InsertNewInstBefore(Add, IB);
3455     Constant *UpperBound = ConstantExpr::getAdd(NegLo, Hi);
3456     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Add, UpperBound);
3457   }
3458
3459   if (Lo == Hi)  // Trivially true.
3460     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, V, V);
3461
3462   // V < Min || V >= Hi -> V > Hi-1
3463   Hi = SubOne(cast<ConstantInt>(Hi));
3464   if (cast<ConstantInt>(Lo)->isMinValue(isSigned)) {
3465     ICmpInst::Predicate pred = (isSigned ? 
3466         ICmpInst::ICMP_SGT : ICmpInst::ICMP_UGT);
3467     return new ICmpInst(pred, V, Hi);
3468   }
3469
3470   // Emit V-Lo >u Hi-1-Lo
3471   // Note that Hi has already had one subtracted from it, above.
3472   ConstantInt *NegLo = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(Lo));
3473   Instruction *Add = BinaryOperator::CreateAdd(V, NegLo, V->getName()+".off");
3474   InsertNewInstBefore(Add, IB);
3475   Constant *LowerBound = ConstantExpr::getAdd(NegLo, Hi);
3476   return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, Add, LowerBound);
3477 }
3478
3479 // isRunOfOnes - Returns true iff Val consists of one contiguous run of 1s with
3480 // any number of 0s on either side.  The 1s are allowed to wrap from LSB to
3481 // MSB, so 0x000FFF0, 0x0000FFFF, and 0xFF0000FF are all runs.  0x0F0F0000 is
3482 // not, since all 1s are not contiguous.
3483 static bool isRunOfOnes(ConstantInt *Val, uint32_t &MB, uint32_t &ME) {
3484   const APInt& V = Val->getValue();
3485   uint32_t BitWidth = Val->getType()->getBitWidth();
3486   if (!APIntOps::isShiftedMask(BitWidth, V)) return false;
3487
3488   // look for the first zero bit after the run of ones
3489   MB = BitWidth - ((V - 1) ^ V).countLeadingZeros();
3490   // look for the first non-zero bit
3491   ME = V.getActiveBits(); 
3492   return true;
3493 }
3494
3495 /// FoldLogicalPlusAnd - This is part of an expression (LHS +/- RHS) & Mask,
3496 /// where isSub determines whether the operator is a sub.  If we can fold one of
3497 /// the following xforms:
3498 /// 
3499 /// ((A & N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == Mask
3500 /// ((A | N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == 0
3501 /// ((A ^ N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == 0
3502 ///
3503 /// return (A +/- B).
3504 ///
3505 Value *InstCombiner::FoldLogicalPlusAnd(Value *LHS, Value *RHS,
3506                                         ConstantInt *Mask, bool isSub,
3507                                         Instruction &I) {
3508   Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS);
3509   if (!LHSI || LHSI->getNumOperands() != 2 ||
3510       !isa<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) return 0;
3511
3512   ConstantInt *N = cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
3513
3514   switch (LHSI->getOpcode()) {
3515   default: return 0;
3516   case Instruction::And:
3517     if (And(N, Mask) == Mask) {
3518       // If the AndRHS is a power of two minus one (0+1+), this is simple.
3519       if ((Mask->getValue().countLeadingZeros() + 
3520            Mask->getValue().countPopulation()) == 
3521           Mask->getValue().getBitWidth())
3522         break;
3523
3524       // Otherwise, if Mask is 0+1+0+, and if B is known to have the low 0+
3525       // part, we don't need any explicit masks to take them out of A.  If that
3526       // is all N is, ignore it.
3527       uint32_t MB = 0, ME = 0;
3528       if (isRunOfOnes(Mask, MB, ME)) {  // begin/end bit of run, inclusive
3529         uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(RHS->getType())->getBitWidth();
3530         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, MB-1));
3531         if (MaskedValueIsZero(RHS, Mask))
3532           break;
3533       }
3534     }
3535     return 0;
3536   case Instruction::Or:
3537   case Instruction::Xor:
3538     // If the AndRHS is a power of two minus one (0+1+), and N&Mask == 0
3539     if ((Mask->getValue().countLeadingZeros() + 
3540          Mask->getValue().countPopulation()) == Mask->getValue().getBitWidth()
3541         && And(N, Mask)->isZero())
3542       break;
3543     return 0;
3544   }
3545   
3546   Instruction *New;
3547   if (isSub)
3548     New = BinaryOperator::CreateSub(LHSI->getOperand(0), RHS, "fold");
3549   else
3550     New = BinaryOperator::CreateAdd(LHSI->getOperand(0), RHS, "fold");
3551   return InsertNewInstBefore(New, I);
3552 }
3553
3554 Instruction *InstCombiner::visitAnd(BinaryOperator &I) {
3555   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
3556   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3557
3558   if (isa<UndefValue>(Op1))                         // X & undef -> 0
3559     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3560
3561   // and X, X = X
3562   if (Op0 == Op1)
3563     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
3564
3565   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
3566   // purpose is to compute bits we don't care about.
3567   if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
3568     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(I.getType())->getBitWidth();
3569     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
3570     if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
3571                              KnownZero, KnownOne))
3572       return &I;
3573   } else {
3574     if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(Op1)) {
3575       if (CP->isAllOnesValue())            // X & <-1,-1> -> X
3576         return ReplaceInstUsesWith(I, I.getOperand(0));
3577     } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1)) {
3578       return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X & <0,0> -> <0,0>
3579     }
3580   }
3581   
3582   if (ConstantInt *AndRHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3583     const APInt& AndRHSMask = AndRHS->getValue();
3584     APInt NotAndRHS(~AndRHSMask);
3585
3586     // Optimize a variety of ((val OP C1) & C2) combinations...
3587     if (isa<BinaryOperator>(Op0)) {
3588       Instruction *Op0I = cast<Instruction>(Op0);
3589       Value *Op0LHS = Op0I->getOperand(0);
3590       Value *Op0RHS = Op0I->getOperand(1);
3591       switch (Op0I->getOpcode()) {
3592       case Instruction::Xor:
3593       case Instruction::Or:
3594         // If the mask is only needed on one incoming arm, push it up.
3595         if (Op0I->hasOneUse()) {
3596           if (MaskedValueIsZero(Op0LHS, NotAndRHS)) {
3597             // Not masking anything out for the LHS, move to RHS.
3598             Instruction *NewRHS = BinaryOperator::CreateAnd(Op0RHS, AndRHS,
3599                                                    Op0RHS->getName()+".masked");
3600             InsertNewInstBefore(NewRHS, I);
3601             return BinaryOperator::Create(
3602                        cast<BinaryOperator>(Op0I)->getOpcode(), Op0LHS, NewRHS);
3603           }
3604           if (!isa<Constant>(Op0RHS) &&
3605               MaskedValueIsZero(Op0RHS, NotAndRHS)) {
3606             // Not masking anything out for the RHS, move to LHS.
3607             Instruction *NewLHS = BinaryOperator::CreateAnd(Op0LHS, AndRHS,
3608                                                    Op0LHS->getName()+".masked");
3609             InsertNewInstBefore(NewLHS, I);
3610             return BinaryOperator::Create(
3611                        cast<BinaryOperator>(Op0I)->getOpcode(), NewLHS, Op0RHS);
3612           }
3613         }
3614
3615         break;
3616       case Instruction::Add:
3617         // ((A & N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == AndRHS.
3618         // ((A | N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3619         // ((A ^ N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3620         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0LHS, Op0RHS, AndRHS, false, I))
3621           return BinaryOperator::CreateAnd(V, AndRHS);
3622         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0RHS, Op0LHS, AndRHS, false, I))
3623           return BinaryOperator::CreateAnd(V, AndRHS);  // Add commutes
3624         break;
3625
3626       case Instruction::Sub:
3627         // ((A & N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == AndRHS.
3628         // ((A | N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3629         // ((A ^ N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3630         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0LHS, Op0RHS, AndRHS, true, I))
3631           return BinaryOperator::CreateAnd(V, AndRHS);
3632
3633         // (A - N) & AndRHS -> -N & AndRHS iff A&AndRHS==0 and AndRHS
3634         // has 1's for all bits that the subtraction with A might affect.
3635         if (Op0I->hasOneUse()) {
3636           uint32_t BitWidth = AndRHSMask.getBitWidth();
3637           uint32_t Zeros = AndRHSMask.countLeadingZeros();
3638           APInt Mask = APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - Zeros);
3639
3640           ConstantInt *A = dyn_cast<ConstantInt>(Op0LHS);
3641           if (!(A && A->isZero()) &&               // avoid infinite recursion.
3642               MaskedValueIsZero(Op0LHS, Mask)) {
3643             Instruction *NewNeg = BinaryOperator::CreateNeg(Op0RHS);
3644             InsertNewInstBefore(NewNeg, I);
3645             return BinaryOperator::CreateAnd(NewNeg, AndRHS);
3646           }
3647         }
3648         break;
3649
3650       case Instruction::Shl:
3651       case Instruction::LShr:
3652         // (1 << x) & 1 --> zext(x == 0)
3653         // (1 >> x) & 1 --> zext(x == 0)
3654         if (AndRHSMask == 1 && Op0LHS == AndRHS) {
3655           Instruction *NewICmp = new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0RHS,
3656                                            Constant::getNullValue(I.getType()));
3657           InsertNewInstBefore(NewICmp, I);
3658           return new ZExtInst(NewICmp, I.getType());
3659         }
3660         break;
3661       }
3662
3663       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1)))
3664         if (Instruction *Res = OptAndOp(Op0I, Op0CI, AndRHS, I))
3665           return Res;
3666     } else if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
3667       // If this is an integer truncation or change from signed-to-unsigned, and
3668       // if the source is an and/or with immediate, transform it.  This
3669       // frequently occurs for bitfield accesses.
3670       if (Instruction *CastOp = dyn_cast<Instruction>(CI->getOperand(0))) {
3671         if ((isa<TruncInst>(CI) || isa<BitCastInst>(CI)) &&
3672             CastOp->getNumOperands() == 2)
3673           if (ConstantInt *AndCI = dyn_cast<ConstantInt>(CastOp->getOperand(1))) {
3674             if (CastOp->getOpcode() == Instruction::And) {
3675               // Change: and (cast (and X, C1) to T), C2
3676               // into  : and (cast X to T), trunc_or_bitcast(C1)&C2
3677               // This will fold the two constants together, which may allow 
3678               // other simplifications.
3679               Instruction *NewCast = CastInst::CreateTruncOrBitCast(
3680                 CastOp->getOperand(0), I.getType(), 
3681                 CastOp->getName()+".shrunk");
3682               NewCast = InsertNewInstBefore(NewCast, I);
3683               // trunc_or_bitcast(C1)&C2
3684               Constant *C3 = ConstantExpr::getTruncOrBitCast(AndCI,I.getType());
3685               C3 = ConstantExpr::getAnd(C3, AndRHS);
3686               return BinaryOperator::CreateAnd(NewCast, C3);
3687             } else if (CastOp->getOpcode() == Instruction::Or) {
3688               // Change: and (cast (or X, C1) to T), C2
3689               // into  : trunc(C1)&C2 iff trunc(C1)&C2 == C2
3690               Constant *C3 = ConstantExpr::getTruncOrBitCast(AndCI,I.getType());
3691               if (ConstantExpr::getAnd(C3, AndRHS) == AndRHS)   // trunc(C1)&C2
3692                 return ReplaceInstUsesWith(I, AndRHS);
3693             }
3694           }
3695       }
3696     }
3697
3698     // Try to fold constant and into select arguments.
3699     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
3700       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
3701         return R;
3702     if (isa<PHINode>(Op0))
3703       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
3704         return NV;
3705   }
3706
3707   Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0);
3708   Value *Op1NotVal = dyn_castNotVal(Op1);
3709
3710   if (Op0NotVal == Op1 || Op1NotVal == Op0)  // A & ~A  == ~A & A == 0
3711     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3712
3713   // (~A & ~B) == (~(A | B)) - De Morgan's Law
3714   if (Op0NotVal && Op1NotVal && isOnlyUse(Op0) && isOnlyUse(Op1)) {
3715     Instruction *Or = BinaryOperator::CreateOr(Op0NotVal, Op1NotVal,
3716                                                I.getName()+".demorgan");
3717     InsertNewInstBefore(Or, I);
3718     return BinaryOperator::CreateNot(Or);
3719   }
3720   
3721   {
3722     Value *A = 0, *B = 0, *C = 0, *D = 0;
3723     if (match(Op0, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3724       if (A == Op1 || B == Op1)    // (A | ?) & A  --> A
3725         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
3726     
3727       // (A|B) & ~(A&B) -> A^B
3728       if (match(Op1, m_Not(m_And(m_Value(C), m_Value(D))))) {
3729         if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C))
3730           return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
3731       }
3732     }
3733     
3734     if (match(Op1, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3735       if (A == Op0 || B == Op0)    // A & (A | ?)  --> A
3736         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
3737
3738       // ~(A&B) & (A|B) -> A^B
3739       if (match(Op0, m_Not(m_And(m_Value(C), m_Value(D))))) {
3740         if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C))
3741           return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
3742       }
3743     }
3744     
3745     if (Op0->hasOneUse() &&
3746         match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3747       if (A == Op1) {                                // (A^B)&A -> A&(A^B)
3748         I.swapOperands();     // Simplify below
3749         std::swap(Op0, Op1);
3750       } else if (B == Op1) {                         // (A^B)&B -> B&(B^A)
3751         cast<BinaryOperator>(Op0)->swapOperands();
3752         I.swapOperands();     // Simplify below
3753         std::swap(Op0, Op1);
3754       }
3755     }
3756     if (Op1->hasOneUse() &&
3757         match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3758       if (B == Op0) {                                // B&(A^B) -> B&(B^A)
3759         cast<BinaryOperator>(Op1)->swapOperands();
3760         std::swap(A, B);
3761       }
3762       if (A == Op0) {                                // A&(A^B) -> A & ~B
3763         Instruction *NotB = BinaryOperator::CreateNot(B, "tmp");
3764         InsertNewInstBefore(NotB, I);
3765         return BinaryOperator::CreateAnd(A, NotB);
3766       }
3767     }
3768   }
3769   
3770   { // (icmp ult A, C) & (icmp ult B, C) --> (icmp ult (A|B), C)
3771     // where C is a power of 2
3772     Value *A, *B;
3773     ConstantInt *C1, *C2;
3774     ICmpInst::Predicate LHSCC = ICmpInst::BAD_ICMP_PREDICATE;
3775     ICmpInst::Predicate RHSCC = ICmpInst::BAD_ICMP_PREDICATE;
3776     if (match(&I, m_And(m_ICmp(LHSCC, m_Value(A), m_ConstantInt(C1)),
3777                         m_ICmp(RHSCC, m_Value(B), m_ConstantInt(C2)))))
3778       if (C1 == C2 && LHSCC == RHSCC && LHSCC == ICmpInst::ICMP_ULT &&
3779           C1->getValue().isPowerOf2()) {
3780         Instruction *NewOr = BinaryOperator::CreateOr(A, B);
3781         InsertNewInstBefore(NewOr, I);
3782         return new ICmpInst(LHSCC, NewOr, C1);
3783       }
3784   }
3785   
3786   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(Op1)) {
3787     // (icmp1 A, B) & (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
3788     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
3789       return R;
3790
3791     Value *LHSVal, *RHSVal;
3792     ConstantInt *LHSCst, *RHSCst;
3793     ICmpInst::Predicate LHSCC, RHSCC;
3794     if (match(Op0, m_ICmp(LHSCC, m_Value(LHSVal), m_ConstantInt(LHSCst))))
3795       if (match(RHS, m_ICmp(RHSCC, m_Value(RHSVal), m_ConstantInt(RHSCst))))
3796         if (LHSVal == RHSVal &&    // Found (X icmp C1) & (X icmp C2)
3797             // ICMP_[GL]E X, CST is folded to ICMP_[GL]T elsewhere.
3798             LHSCC != ICmpInst::ICMP_UGE && LHSCC != ICmpInst::ICMP_ULE &&
3799             RHSCC != ICmpInst::ICMP_UGE && RHSCC != ICmpInst::ICMP_ULE &&
3800             LHSCC != ICmpInst::ICMP_SGE && LHSCC != ICmpInst::ICMP_SLE &&
3801             RHSCC != ICmpInst::ICMP_SGE && RHSCC != ICmpInst::ICMP_SLE &&
3802             
3803             // Don't try to fold ICMP_SLT + ICMP_ULT.
3804             (ICmpInst::isEquality(LHSCC) || ICmpInst::isEquality(RHSCC) ||
3805              ICmpInst::isSignedPredicate(LHSCC) == 
3806                  ICmpInst::isSignedPredicate(RHSCC))) {
3807           // Ensure that the larger constant is on the RHS.
3808           ICmpInst::Predicate GT;
3809           if (ICmpInst::isSignedPredicate(LHSCC) ||
3810               (ICmpInst::isEquality(LHSCC) && 
3811                ICmpInst::isSignedPredicate(RHSCC)))
3812             GT = ICmpInst::ICMP_SGT;
3813           else
3814             GT = ICmpInst::ICMP_UGT;
3815           
3816           Constant *Cmp = ConstantExpr::getICmp(GT, LHSCst, RHSCst);
3817           ICmpInst *LHS = cast<ICmpInst>(Op0);
3818           if (cast<ConstantInt>(Cmp)->getZExtValue()) {
3819             std::swap(LHS, RHS);
3820             std::swap(LHSCst, RHSCst);
3821             std::swap(LHSCC, RHSCC);
3822           }
3823
3824           // At this point, we know we have have two icmp instructions
3825           // comparing a value against two constants and and'ing the result
3826           // together.  Because of the above check, we know that we only have
3827           // icmp eq, icmp ne, icmp [su]lt, and icmp [SU]gt here. We also know 
3828           // (from the FoldICmpLogical check above), that the two constants 
3829           // are not equal and that the larger constant is on the RHS
3830           assert(LHSCst != RHSCst && "Compares not folded above?");
3831
3832           switch (LHSCC) {
3833           default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3834           case ICmpInst::ICMP_EQ:
3835             switch (RHSCC) {
3836             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3837             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X == 13 & X == 15) -> false
3838             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X == 13 & X >  15) -> false
3839             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X == 13 & X >  15) -> false
3840               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
3841             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X == 13 & X != 15) -> X == 13
3842             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X == 13 & X <  15) -> X == 13
3843             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X == 13 & X <  15) -> X == 13
3844               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3845             }
3846           case ICmpInst::ICMP_NE:
3847             switch (RHSCC) {
3848             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3849             case ICmpInst::ICMP_ULT:
3850               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) // (X != 13 & X u< 14) -> X < 13
3851                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, LHSVal, LHSCst);
3852               break;                        // (X != 13 & X u< 15) -> no change
3853             case ICmpInst::ICMP_SLT:
3854               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) // (X != 13 & X s< 14) -> X < 13
3855                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, LHSVal, LHSCst);
3856               break;                        // (X != 13 & X s< 15) -> no change
3857             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X != 13 & X == 15) -> X == 15
3858             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X != 13 & X u> 15) -> X u> 15
3859             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X != 13 & X s> 15) -> X s> 15
3860               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3861             case ICmpInst::ICMP_NE:
3862               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)){// (X != 13 & X != 14) -> X-13 >u 1
3863                 Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(LHSCst);
3864                 Instruction *Add = BinaryOperator::CreateAdd(LHSVal, AddCST,
3865                                                       LHSVal->getName()+".off");
3866                 InsertNewInstBefore(Add, I);
3867                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, Add,
3868                                     ConstantInt::get(Add->getType(), 1));
3869               }
3870               break;                        // (X != 13 & X != 15) -> no change
3871             }
3872             break;
3873           case ICmpInst::ICMP_ULT:
3874             switch (RHSCC) {
3875             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3876             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u< 13 & X == 15) -> false
3877             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u< 13 & X u> 15) -> false
3878               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
3879             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u< 13 & X s> 15) -> no change
3880               break;
3881             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u< 13 & X != 15) -> X u< 13
3882             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u< 13 & X u< 15) -> X u< 13
3883               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3884             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u< 13 & X s< 15) -> no change
3885               break;
3886             }
3887             break;
3888           case ICmpInst::ICMP_SLT:
3889             switch (RHSCC) {
3890             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3891             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s< 13 & X == 15) -> false
3892             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s< 13 & X s> 15) -> false
3893               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
3894             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s< 13 & X u> 15) -> no change
3895               break;
3896             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s< 13 & X != 15) -> X < 13
3897             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s< 13 & X s< 15) -> X < 13
3898               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3899             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s< 13 & X u< 15) -> no change
3900               break;
3901             }
3902             break;
3903           case ICmpInst::ICMP_UGT:
3904             switch (RHSCC) {
3905             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3906             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u> 13 & X == 15) -> X == 15
3907             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u> 13 & X u> 15) -> X u> 15
3908               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3909             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u> 13 & X s> 15) -> no change
3910               break;
3911             case ICmpInst::ICMP_NE:
3912               if (RHSCst == AddOne(LHSCst)) // (X u> 13 & X != 14) -> X u> 14
3913                 return new ICmpInst(LHSCC, LHSVal, RHSCst);
3914               break;                        // (X u> 13 & X != 15) -> no change
3915             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u> 13 & X u< 15) ->(X-14) <u 1
3916               return InsertRangeTest(LHSVal, AddOne(LHSCst), RHSCst, false, 
3917                                      true, I);
3918             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u> 13 & X s< 15) -> no change
3919               break;
3920             }
3921             break;
3922           case ICmpInst::ICMP_SGT:
3923             switch (RHSCC) {
3924             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3925             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s> 13 & X == 15) -> X == 15
3926             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s> 13 & X s> 15) -> X s> 15
3927               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3928             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s> 13 & X u> 15) -> no change
3929               break;
3930             case ICmpInst::ICMP_NE:
3931               if (RHSCst == AddOne(LHSCst)) // (X s> 13 & X != 14) -> X s> 14
3932                 return new ICmpInst(LHSCC, LHSVal, RHSCst);
3933               break;                        // (X s> 13 & X != 15) -> no change
3934             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s> 13 & X s< 15) ->(X-14) s< 1
3935               return InsertRangeTest(LHSVal, AddOne(LHSCst), RHSCst, true, 
3936                                      true, I);
3937             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s> 13 & X u< 15) -> no change
3938               break;
3939             }
3940             break;
3941           }
3942         }
3943   }
3944
3945   // fold (and (cast A), (cast B)) -> (cast (and A, B))
3946   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0))
3947     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
3948       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) { // same cast kind ?
3949         const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
3950         if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isInteger() &&
3951             // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
3952             ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
3953                               I.getType(), TD) &&
3954             ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
3955                               I.getType(), TD)) {
3956           Instruction *NewOp = BinaryOperator::CreateAnd(Op0C->getOperand(0),
3957                                                          Op1C->getOperand(0),
3958                                                          I.getName());
3959           InsertNewInstBefore(NewOp, I);
3960           return CastInst::Create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
3961         }
3962       }
3963     
3964   // (X >> Z) & (Y >> Z)  -> (X&Y) >> Z  for all shifts.
3965   if (BinaryOperator *SI1 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
3966     if (BinaryOperator *SI0 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
3967       if (SI0->isShift() && SI0->getOpcode() == SI1->getOpcode() && 
3968           SI0->getOperand(1) == SI1->getOperand(1) &&
3969           (SI0->hasOneUse() || SI1->hasOneUse())) {
3970         Instruction *NewOp =
3971           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAnd(SI0->getOperand(0),
3972                                                         SI1->getOperand(0),
3973                                                         SI0->getName()), I);
3974         return BinaryOperator::Create(SI1->getOpcode(), NewOp, 
3975                                       SI1->getOperand(1));
3976       }
3977   }
3978
3979   // If and'ing two fcmp, try combine them into one.
3980   if (FCmpInst *LHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(0))) {
3981     if (FCmpInst *RHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(1))) {
3982       if (LHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ORD &&
3983           RHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ORD) {
3984         // (fcmp ord x, c) & (fcmp ord y, c)  -> (fcmp ord x, y)
3985         if (ConstantFP *LHSC = dyn_cast<ConstantFP>(LHS->getOperand(1)))
3986           if (ConstantFP *RHSC = dyn_cast<ConstantFP>(RHS->getOperand(1))) {
3987             // If either of the constants are nans, then the whole thing returns
3988             // false.
3989             if (LHSC->getValueAPF().isNaN() || RHSC->getValueAPF().isNaN())
3990               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
3991             return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_ORD, LHS->getOperand(0),
3992                                 RHS->getOperand(0));
3993           }
3994       } else {
3995         Value *Op0LHS, *Op0RHS, *Op1LHS, *Op1RHS;
3996         FCmpInst::Predicate Op0CC, Op1CC;
3997         if (match(Op0, m_FCmp(Op0CC, m_Value(Op0LHS), m_Value(Op0RHS))) &&
3998             match(Op1, m_FCmp(Op1CC, m_Value(Op1LHS), m_Value(Op1RHS)))) {
3999           if (Op0LHS == Op1RHS && Op0RHS == Op1LHS) {
4000             // Swap RHS operands to match LHS.
4001             Op1CC = FCmpInst::getSwappedPredicate(Op1CC);
4002             std::swap(Op1LHS, Op1RHS);
4003           }
4004           if (Op0LHS == Op1LHS && Op0RHS == Op1RHS) {
4005             // Simplify (fcmp cc0 x, y) & (fcmp cc1 x, y).
4006             if (Op0CC == Op1CC)
4007               return new FCmpInst((FCmpInst::Predicate)Op0CC, Op0LHS, Op0RHS);
4008             else if (Op0CC == FCmpInst::FCMP_FALSE ||
4009                      Op1CC == FCmpInst::FCMP_FALSE)
4010               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4011             else if (Op0CC == FCmpInst::FCMP_TRUE)
4012               return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
4013             else if (Op1CC == FCmpInst::FCMP_TRUE)
4014               return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
4015             bool Op0Ordered;
4016             bool Op1Ordered;
4017             unsigned Op0Pred = getFCmpCode(Op0CC, Op0Ordered);
4018             unsigned Op1Pred = getFCmpCode(Op1CC, Op1Ordered);
4019             if (Op1Pred == 0) {
4020               std::swap(Op0, Op1);
4021               std::swap(Op0Pred, Op1Pred);
4022               std::swap(Op0Ordered, Op1Ordered);
4023             }
4024             if (Op0Pred == 0) {
4025               // uno && ueq -> uno && (uno || eq) -> ueq
4026               // ord && olt -> ord && (ord && lt) -> olt
4027               if (Op0Ordered == Op1Ordered)
4028                 return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
4029               // uno && oeq -> uno && (ord && eq) -> false
4030               // uno && ord -> false
4031               if (!Op0Ordered)
4032                 return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4033               // ord && ueq -> ord && (uno || eq) -> oeq
4034               return cast<Instruction>(getFCmpValue(true, Op1Pred,
4035                                                     Op0LHS, Op0RHS));
4036             }
4037           }
4038         }
4039       }
4040     }
4041   }
4042
4043   return Changed ? &I : 0;
4044 }
4045
4046 /// CollectBSwapParts - Analyze the specified subexpression and see if it is
4047 /// capable of providing pieces of a bswap.  The subexpression provides pieces
4048 /// of a bswap if it is proven that each of the non-zero bytes in the output of
4049 /// the expression came from the corresponding "byte swapped" byte in some other
4050 /// value.  For example, if the current subexpression is "(shl i32 %X, 24)" then
4051 /// we know that the expression deposits the low byte of %X into the high byte
4052 /// of the bswap result and that all other bytes are zero.  This expression is
4053 /// accepted, the high byte of ByteValues is set to X to indicate a correct
4054 /// match.
4055 ///
4056 /// This function returns true if the match was unsuccessful and false if so.
4057 /// On entry to the function the "OverallLeftShift" is a signed integer value
4058 /// indicating the number of bytes that the subexpression is later shifted.  For
4059 /// example, if the expression is later right shifted by 16 bits, the
4060 /// OverallLeftShift value would be -2 on entry.  This is used to specify which
4061 /// byte of ByteValues is actually being set.
4062 ///
4063 /// Similarly, ByteMask is a bitmask where a bit is clear if its corresponding
4064 /// byte is masked to zero by a user.  For example, in (X & 255), X will be
4065 /// processed with a bytemask of 1.  Because bytemask is 32-bits, this limits
4066 /// this function to working on up to 32-byte (256 bit) values.  ByteMask is
4067 /// always in the local (OverallLeftShift) coordinate space.
4068 ///
4069 static bool CollectBSwapParts(Value *V, int OverallLeftShift, uint32_t ByteMask,
4070                               SmallVector<Value*, 8> &ByteValues) {
4071   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V)) {
4072     // If this is an or instruction, it may be an inner node of the bswap.
4073     if (I->getOpcode() == Instruction::Or) {
4074       return CollectBSwapParts(I->getOperand(0), OverallLeftShift, ByteMask,
4075                                ByteValues) ||
4076              CollectBSwapParts(I->getOperand(1), OverallLeftShift, ByteMask,
4077                                ByteValues);
4078     }
4079   
4080     // If this is a logical shift by a constant multiple of 8, recurse with
4081     // OverallLeftShift and ByteMask adjusted.
4082     if (I->isLogicalShift() && isa<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
4083       unsigned ShAmt = 
4084         cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))->getLimitedValue(~0U);
4085       // Ensure the shift amount is defined and of a byte value.
4086       if ((ShAmt & 7) || (ShAmt > 8*ByteValues.size()))
4087         return true;
4088
4089       unsigned ByteShift = ShAmt >> 3;
4090       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
4091         // X << 2 -> collect(X, +2)
4092         OverallLeftShift += ByteShift;
4093         ByteMask >>= ByteShift;
4094       } else {
4095         // X >>u 2 -> collect(X, -2)
4096         OverallLeftShift -= ByteShift;
4097         ByteMask <<= ByteShift;
4098         ByteMask &= (~0U >> (32-ByteValues.size()));
4099       }
4100
4101       if (OverallLeftShift >= (int)ByteValues.size()) return true;
4102       if (OverallLeftShift <= -(int)ByteValues.size()) return true;
4103
4104       return CollectBSwapParts(I->getOperand(0), OverallLeftShift, ByteMask, 
4105                                ByteValues);
4106     }
4107
4108     // If this is a logical 'and' with a mask that clears bytes, clear the
4109     // corresponding bytes in ByteMask.
4110     if (I->getOpcode() == Instruction::And &&
4111         isa<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
4112       // Scan every byte of the and mask, seeing if the byte is either 0 or 255.
4113       unsigned NumBytes = ByteValues.size();
4114       APInt Byte(I->getType()->getPrimitiveSizeInBits(), 255);
4115       const APInt &AndMask = cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))->getValue();
4116       
4117       for (unsigned i = 0; i != NumBytes; ++i, Byte <<= 8) {
4118         // If this byte is masked out by a later operation, we don't care what
4119         // the and mask is.
4120         if ((ByteMask & (1 << i)) == 0)
4121           continue;
4122         
4123         // If the AndMask is all zeros for this byte, clear the bit.
4124         APInt MaskB = AndMask & Byte;
4125         if (MaskB == 0) {
4126           ByteMask &= ~(1U << i);
4127           continue;
4128         }
4129         
4130         // If the AndMask is not all ones for this byte, it's not a bytezap.
4131         if (MaskB != Byte)
4132           return true;
4133
4134         // Otherwise, this byte is kept.
4135       }
4136
4137       return CollectBSwapParts(I->getOperand(0), OverallLeftShift, ByteMask, 
4138                                ByteValues);
4139     }
4140   }
4141   
4142   // Okay, we got to something that isn't a shift, 'or' or 'and'.  This must be
4143   // the input value to the bswap.  Some observations: 1) if more than one byte
4144   // is demanded from this input, then it could not be successfully assembled
4145   // into a byteswap.  At least one of the two bytes would not be aligned with
4146   // their ultimate destination.
4147   if (!isPowerOf2_32(ByteMask)) return true;
4148   unsigned InputByteNo = CountTrailingZeros_32(ByteMask);
4149   
4150   // 2) The input and ultimate destinations must line up: if byte 3 of an i32
4151   // is demanded, it needs to go into byte 0 of the result.  This means that the
4152   // byte needs to be shifted until it lands in the right byte bucket.  The
4153   // shift amount depends on the position: if the byte is coming from the high
4154   // part of the value (e.g. byte 3) then it must be shifted right.  If from the
4155   // low part, it must be shifted left.
4156   unsigned DestByteNo = InputByteNo + OverallLeftShift;
4157   if (InputByteNo < ByteValues.size()/2) {
4158     if (ByteValues.size()-1-DestByteNo != InputByteNo)
4159       return true;
4160   } else {
4161     if (ByteValues.size()-1-DestByteNo != InputByteNo)
4162       return true;
4163   }
4164   
4165   // If the destination byte value is already defined, the values are or'd
4166   // together, which isn't a bswap (unless it's an or of the same bits).
4167   if (ByteValues[DestByteNo] && ByteValues[DestByteNo] != V)
4168     return true;
4169   ByteValues[DestByteNo] = V;
4170   return false;
4171 }
4172
4173 /// MatchBSwap - Given an OR instruction, check to see if this is a bswap idiom.
4174 /// If so, insert the new bswap intrinsic and return it.
4175 Instruction *InstCombiner::MatchBSwap(BinaryOperator &I) {
4176   const IntegerType *ITy = dyn_cast<IntegerType>(I.getType());
4177   if (!ITy || ITy->getBitWidth() % 16 || 
4178       // ByteMask only allows up to 32-byte values.
4179       ITy->getBitWidth() > 32*8) 
4180     return 0;   // Can only bswap pairs of bytes.  Can't do vectors.
4181   
4182   /// ByteValues - For each byte of the result, we keep track of which value
4183   /// defines each byte.
4184   SmallVector<Value*, 8> ByteValues;
4185   ByteValues.resize(ITy->getBitWidth()/8);
4186     
4187   // Try to find all the pieces corresponding to the bswap.
4188   uint32_t ByteMask = ~0U >> (32-ByteValues.size());
4189   if (CollectBSwapParts(&I, 0, ByteMask, ByteValues))
4190     return 0;
4191   
4192   // Check to see if all of the bytes come from the same value.
4193   Value *V = ByteValues[0];
4194   if (V == 0) return 0;  // Didn't find a byte?  Must be zero.
4195   
4196   // Check to make sure that all of the bytes come from the same value.
4197   for (unsigned i = 1, e = ByteValues.size(); i != e; ++i)
4198     if (ByteValues[i] != V)
4199       return 0;
4200   const Type *Tys[] = { ITy };
4201   Module *M = I.getParent()->getParent()->getParent();
4202   Function *F = Intrinsic::getDeclaration(M, Intrinsic::bswap, Tys, 1);
4203   return CallInst::Create(F, V);
4204 }
4205
4206
4207 Instruction *InstCombiner::visitOr(BinaryOperator &I) {
4208   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
4209   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
4210
4211   if (isa<UndefValue>(Op1))                       // X | undef -> -1
4212     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4213
4214   // or X, X = X
4215   if (Op0 == Op1)
4216     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
4217
4218   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
4219   // purpose is to compute bits we don't care about.
4220   if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
4221     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(I.getType())->getBitWidth();
4222     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
4223     if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
4224                              KnownZero, KnownOne))
4225       return &I;
4226   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1)) {
4227     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // X | <0,0> -> X
4228   } else if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(Op1)) {
4229     if (CP->isAllOnesValue())            // X | <-1,-1> -> <-1,-1>
4230       return ReplaceInstUsesWith(I, I.getOperand(1));
4231   }
4232     
4233
4234   
4235   // or X, -1 == -1
4236   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
4237     ConstantInt *C1 = 0; Value *X = 0;
4238     // (X & C1) | C2 --> (X | C2) & (C1|C2)
4239     if (match(Op0, m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) && isOnlyUse(Op0)) {
4240       Instruction *Or = BinaryOperator::CreateOr(X, RHS);
4241       InsertNewInstBefore(Or, I);
4242       Or->takeName(Op0);
4243       return BinaryOperator::CreateAnd(Or, 
4244                ConstantInt::get(RHS->getValue() | C1->getValue()));
4245     }
4246
4247     // (X ^ C1) | C2 --> (X | C2) ^ (C1&~C2)
4248     if (match(Op0, m_Xor(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) && isOnlyUse(Op0)) {
4249       Instruction *Or = BinaryOperator::CreateOr(X, RHS);
4250       InsertNewInstBefore(Or, I);
4251       Or->takeName(Op0);
4252       return BinaryOperator::CreateXor(Or,
4253                  ConstantInt::get(C1->getValue() & ~RHS->getValue()));
4254     }
4255
4256     // Try to fold constant and into select arguments.
4257     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
4258       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
4259         return R;
4260     if (isa<PHINode>(Op0))
4261       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
4262         return NV;
4263   }
4264
4265   Value *A = 0, *B = 0;
4266   ConstantInt *C1 = 0, *C2 = 0;
4267
4268   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(B))))
4269     if (A == Op1 || B == Op1)    // (A & ?) | A  --> A
4270       return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
4271   if (match(Op1, m_And(m_Value(A), m_Value(B))))
4272     if (A == Op0 || B == Op0)    // A | (A & ?)  --> A
4273       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
4274
4275   // (A | B) | C  and  A | (B | C)                  -> bswap if possible.
4276   // (A >> B) | (C << D)  and  (A << B) | (B >> C)  -> bswap if possible.
4277   if (match(Op0, m_Or(m_Value(), m_Value())) ||
4278       match(Op1, m_Or(m_Value(), m_Value())) ||
4279       (match(Op0, m_Shift(m_Value(), m_Value())) &&
4280        match(Op1, m_Shift(m_Value(), m_Value())))) {
4281     if (Instruction *BSwap = MatchBSwap(I))
4282       return BSwap;
4283   }
4284   
4285   // (X^C)|Y -> (X|Y)^C iff Y&C == 0
4286   if (Op0->hasOneUse() && match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
4287       MaskedValueIsZero(Op1, C1->getValue())) {
4288     Instruction *NOr = BinaryOperator::CreateOr(A, Op1);
4289     InsertNewInstBefore(NOr, I);
4290     NOr->takeName(Op0);
4291     return BinaryOperator::CreateXor(NOr, C1);
4292   }
4293
4294   // Y|(X^C) -> (X|Y)^C iff Y&C == 0
4295   if (Op1->hasOneUse() && match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
4296       MaskedValueIsZero(Op0, C1->getValue())) {
4297     Instruction *NOr = BinaryOperator::CreateOr(A, Op0);
4298     InsertNewInstBefore(NOr, I);
4299     NOr->takeName(Op0);
4300     return BinaryOperator::CreateXor(NOr, C1);
4301   }
4302
4303   // (A & C)|(B & D)
4304   Value *C = 0, *D = 0;
4305   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(C))) &&
4306       match(Op1, m_And(m_Value(B), m_Value(D)))) {
4307     Value *V1 = 0, *V2 = 0, *V3 = 0;
4308     C1 = dyn_cast<ConstantInt>(C);
4309     C2 = dyn_cast<ConstantInt>(D);
4310     if (C1 && C2) {  // (A & C1)|(B & C2)
4311       // If we have: ((V + N) & C1) | (V & C2)
4312       // .. and C2 = ~C1 and C2 is 0+1+ and (N & C2) == 0
4313       // replace with V+N.
4314       if (C1->getValue() == ~C2->getValue()) {
4315         if ((C2->getValue() & (C2->getValue()+1)) == 0 && // C2 == 0+1+
4316             match(A, m_Add(m_Value(V1), m_Value(V2)))) {
4317           // Add commutes, try both ways.
4318           if (V1 == B && MaskedValueIsZero(V2, C2->getValue()))
4319             return ReplaceInstUsesWith(I, A);
4320           if (V2 == B && MaskedValueIsZero(V1, C2->getValue()))
4321             return ReplaceInstUsesWith(I, A);
4322         }
4323         // Or commutes, try both ways.
4324         if ((C1->getValue() & (C1->getValue()+1)) == 0 &&
4325             match(B, m_Add(m_Value(V1), m_Value(V2)))) {
4326           // Add commutes, try both ways.
4327           if (V1 == A && MaskedValueIsZero(V2, C1->getValue()))
4328             return ReplaceInstUsesWith(I, B);
4329           if (V2 == A && MaskedValueIsZero(V1, C1->getValue()))
4330             return ReplaceInstUsesWith(I, B);
4331         }
4332       }
4333       V1 = 0; V2 = 0; V3 = 0;
4334     }
4335     
4336     // Check to see if we have any common things being and'ed.  If so, find the
4337     // terms for V1 & (V2|V3).
4338     if (isOnlyUse(Op0) || isOnlyUse(Op1)) {
4339       if (A == B)      // (A & C)|(A & D) == A & (C|D)
4340         V1 = A, V2 = C, V3 = D;
4341       else if (A == D) // (A & C)|(B & A) == A & (B|C)
4342         V1 = A, V2 = B, V3 = C;
4343       else if (C == B) // (A & C)|(C & D) == C & (A|D)
4344         V1 = C, V2 = A, V3 = D;
4345       else if (C == D) // (A & C)|(B & C) == C & (A|B)
4346         V1 = C, V2 = A, V3 = B;
4347       
4348       if (V1) {
4349         Value *Or =
4350           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateOr(V2, V3, "tmp"), I);
4351         return BinaryOperator::CreateAnd(V1, Or);
4352       }
4353     }
4354
4355     // (A & (C0?-1:0)) | (B & ~(C0?-1:0)) ->  C0 ? A : B, and commuted variants
4356     if (match(A, m_Select(m_Value(), m_ConstantInt(-1), m_ConstantInt(0)))) {
4357       if (match(D, m_Not(m_Value(A))))
4358         return SelectInst::Create(cast<User>(A)->getOperand(0), C, B);
4359       if (match(B, m_Not(m_Value(A))))
4360         return SelectInst::Create(cast<User>(A)->getOperand(0), C, D);
4361     }
4362     if (match(B, m_Select(m_Value(), m_ConstantInt(-1), m_ConstantInt(0)))) {
4363       if (match(C, m_Not(m_Value(B))))
4364         return SelectInst::Create(cast<User>(B)->getOperand(0), A, D);
4365       if (match(A, m_Not(m_Value(B))))
4366         return SelectInst::Create(cast<User>(B)->getOperand(0), C, D);
4367     }
4368     if (match(C, m_Select(m_Value(), m_ConstantInt(-1), m_ConstantInt(0)))) {
4369       if (match(D, m_Not(m_Value(C))))
4370         return SelectInst::Create(cast<User>(C)->getOperand(0), A, B);
4371       if (match(B, m_Not(m_Value(C))))
4372         return SelectInst::Create(cast<User>(C)->getOperand(0), A, D);
4373     }
4374     if (match(D, m_Select(m_Value(), m_ConstantInt(-1), m_ConstantInt(0)))) {
4375       if (match(C, m_Not(m_Value(D))))
4376         return SelectInst::Create(cast<User>(D)->getOperand(0), A, B);
4377       if (match(A, m_Not(m_Value(D))))
4378         return SelectInst::Create(cast<User>(D)->getOperand(0), C, B);
4379     }
4380     if (match(A, m_Select(m_Value(), m_ConstantInt(0), m_ConstantInt(-1)))) {
4381       if (match(D, m_Not(m_Value(A))))
4382         return SelectInst::Create(cast<User>(A)->getOperand(0), B, C);
4383       if (match(B, m_Not(m_Value(A))))
4384         return SelectInst::Create(cast<User>(A)->getOperand(0), D, C);
4385     }
4386     if (match(B, m_Select(m_Value(), m_ConstantInt(0), m_ConstantInt(-1)))) {
4387       if (match(C, m_Not(m_Value(B))))
4388         return SelectInst::Create(cast<User>(B)->getOperand(0), D, A);
4389       if (match(A, m_Not(m_Value(B))))
4390         return SelectInst::Create(cast<User>(B)->getOperand(0), D, C);
4391     }
4392     if (match(C, m_Select(m_Value(), m_ConstantInt(0), m_ConstantInt(-1)))) {
4393       if (match(D, m_Not(m_Value(C))))
4394         return SelectInst::Create(cast<User>(C)->getOperand(0), B, A);
4395       if (match(B, m_Not(m_Value(C))))
4396         return SelectInst::Create(cast<User>(C)->getOperand(0), D, A);
4397     }
4398     if (match(D, m_Select(m_Value(), m_ConstantInt(0), m_ConstantInt(-1)))) {
4399       if (match(C, m_Not(m_Value(D))))
4400         return SelectInst::Create(cast<User>(D)->getOperand(0), B, A);
4401       if (match(A, m_Not(m_Value(D))))
4402         return SelectInst::Create(cast<User>(D)->getOperand(0), B, C);
4403     }
4404   }
4405   
4406   // (X >> Z) | (Y >> Z)  -> (X|Y) >> Z  for all shifts.
4407   if (BinaryOperator *SI1 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
4408     if (BinaryOperator *SI0 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
4409       if (SI0->isShift() && SI0->getOpcode() == SI1->getOpcode() && 
4410           SI0->getOperand(1) == SI1->getOperand(1) &&
4411           (SI0->hasOneUse() || SI1->hasOneUse())) {
4412         Instruction *NewOp =
4413         InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateOr(SI0->getOperand(0),
4414                                                      SI1->getOperand(0),
4415                                                      SI0->getName()), I);
4416         return BinaryOperator::Create(SI1->getOpcode(), NewOp, 
4417                                       SI1->getOperand(1));
4418       }
4419   }
4420
4421   if (match(Op0, m_Not(m_Value(A)))) {   // ~A | Op1
4422     if (A == Op1)   // ~A | A == -1
4423       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4424   } else {
4425     A = 0;
4426   }
4427   // Note, A is still live here!
4428   if (match(Op1, m_Not(m_Value(B)))) {   // Op0 | ~B
4429     if (Op0 == B)
4430       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4431
4432     // (~A | ~B) == (~(A & B)) - De Morgan's Law
4433     if (A && isOnlyUse(Op0) && isOnlyUse(Op1)) {
4434       Value *And = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAnd(A, B,
4435                                               I.getName()+".demorgan"), I);
4436       return BinaryOperator::CreateNot(And);
4437     }
4438   }
4439
4440   // (icmp1 A, B) | (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
4441   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(1))) {
4442     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
4443       return R;
4444
4445     Value *LHSVal, *RHSVal;
4446     ConstantInt *LHSCst, *RHSCst;
4447     ICmpInst::Predicate LHSCC, RHSCC;
4448     if (match(Op0, m_ICmp(LHSCC, m_Value(LHSVal), m_ConstantInt(LHSCst))))
4449       if (match(RHS, m_ICmp(RHSCC, m_Value(RHSVal), m_ConstantInt(RHSCst))))
4450         if (LHSVal == RHSVal &&    // Found (X icmp C1) | (X icmp C2)
4451             // icmp [us][gl]e x, cst is folded to icmp [us][gl]t elsewhere.
4452             LHSCC != ICmpInst::ICMP_UGE && LHSCC != ICmpInst::ICMP_ULE &&
4453             RHSCC != ICmpInst::ICMP_UGE && RHSCC != ICmpInst::ICMP_ULE &&
4454             LHSCC != ICmpInst::ICMP_SGE && LHSCC != ICmpInst::ICMP_SLE &&
4455             RHSCC != ICmpInst::ICMP_SGE && RHSCC != ICmpInst::ICMP_SLE &&
4456             // We can't fold (ugt x, C) | (sgt x, C2).
4457             PredicatesFoldable(LHSCC, RHSCC)) {
4458           // Ensure that the larger constant is on the RHS.
4459           ICmpInst *LHS = cast<ICmpInst>(Op0);
4460           bool NeedsSwap;
4461           if (ICmpInst::isEquality(LHSCC) ? ICmpInst::isSignedPredicate(RHSCC)
4462                                           : ICmpInst::isSignedPredicate(LHSCC))
4463             NeedsSwap = LHSCst->getValue().sgt(RHSCst->getValue());
4464           else
4465             NeedsSwap = LHSCst->getValue().ugt(RHSCst->getValue());
4466             
4467           if (NeedsSwap) {
4468             std::swap(LHS, RHS);
4469             std::swap(LHSCst, RHSCst);
4470             std::swap(LHSCC, RHSCC);
4471           }
4472
4473           // At this point, we know we have have two icmp instructions
4474           // comparing a value against two constants and or'ing the result
4475           // together.  Because of the above check, we know that we only have
4476           // ICMP_EQ, ICMP_NE, ICMP_LT, and ICMP_GT here. We also know (from the
4477           // FoldICmpLogical check above), that the two constants are not
4478           // equal.
4479           assert(LHSCst != RHSCst && "Compares not folded above?");
4480
4481           switch (LHSCC) {
4482           default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4483           case ICmpInst::ICMP_EQ:
4484             switch (RHSCC) {
4485             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4486             case ICmpInst::ICMP_EQ:
4487               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) {// (X == 13 | X == 14) -> X-13 <u 2
4488                 Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(LHSCst);
4489                 Instruction *Add = BinaryOperator::CreateAdd(LHSVal, AddCST,
4490                                                       LHSVal->getName()+".off");
4491                 InsertNewInstBefore(Add, I);
4492                 AddCST = Subtract(AddOne(RHSCst), LHSCst);
4493                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Add, AddCST);
4494               }
4495               break;                         // (X == 13 | X == 15) -> no change
4496             case ICmpInst::ICMP_UGT:         // (X == 13 | X u> 14) -> no change
4497             case ICmpInst::ICMP_SGT:         // (X == 13 | X s> 14) -> no change
4498               break;
4499             case ICmpInst::ICMP_NE:          // (X == 13 | X != 15) -> X != 15
4500             case ICmpInst::ICMP_ULT:         // (X == 13 | X u< 15) -> X u< 15
4501             case ICmpInst::ICMP_SLT:         // (X == 13 | X s< 15) -> X s< 15
4502               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4503             }
4504             break;
4505           case ICmpInst::ICMP_NE:
4506             switch (RHSCC) {
4507             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4508             case ICmpInst::ICMP_EQ:          // (X != 13 | X == 15) -> X != 13
4509             case ICmpInst::ICMP_UGT:         // (X != 13 | X u> 15) -> X != 13
4510             case ICmpInst::ICMP_SGT:         // (X != 13 | X s> 15) -> X != 13
4511               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4512             case ICmpInst::ICMP_NE:          // (X != 13 | X != 15) -> true
4513             case ICmpInst::ICMP_ULT:         // (X != 13 | X u< 15) -> true
4514             case ICmpInst::ICMP_SLT:         // (X != 13 | X s< 15) -> true
4515               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4516             }
4517             break;
4518           case ICmpInst::ICMP_ULT:
4519             switch (RHSCC) {
4520             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4521             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u< 13 | X == 14) -> no change
4522               break;
4523             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u< 13 | X u> 15) ->(X-13) u> 2
4524               // If RHSCst is [us]MAXINT, it is always false.  Not handling
4525               // this can cause overflow.
4526               if (RHSCst->isMaxValue(false))
4527                 return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4528               return InsertRangeTest(LHSVal, LHSCst, AddOne(RHSCst), false, 
4529                                      false, I);
4530             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u< 13 | X s> 15) -> no change
4531               break;
4532             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u< 13 | X != 15) -> X != 15
4533             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u< 13 | X u< 15) -> X u< 15
4534               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4535             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u< 13 | X s< 15) -> no change
4536               break;
4537             }
4538             break;
4539           case ICmpInst::ICMP_SLT:
4540             switch (RHSCC) {
4541             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4542             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s< 13 | X == 14) -> no change
4543               break;
4544             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s< 13 | X s> 15) ->(X-13) s> 2
4545               // If RHSCst is [us]MAXINT, it is always false.  Not handling
4546               // this can cause overflow.
4547               if (RHSCst->isMaxValue(true))
4548                 return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4549               return InsertRangeTest(LHSVal, LHSCst, AddOne(RHSCst), true, 
4550                                      false, I);
4551             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s< 13 | X u> 15) -> no change
4552               break;
4553             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s< 13 | X != 15) -> X != 15
4554             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s< 13 | X s< 15) -> X s< 15
4555               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4556             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s< 13 | X u< 15) -> no change
4557               break;
4558             }
4559             break;
4560           case ICmpInst::ICMP_UGT:
4561             switch (RHSCC) {
4562             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4563             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u> 13 | X == 15) -> X u> 13
4564             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u> 13 | X u> 15) -> X u> 13
4565               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4566             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u> 13 | X s> 15) -> no change
4567               break;
4568             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u> 13 | X != 15) -> true
4569             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u> 13 | X u< 15) -> true
4570               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4571             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u> 13 | X s< 15) -> no change
4572               break;
4573             }
4574             break;
4575           case ICmpInst::ICMP_SGT:
4576             switch (RHSCC) {
4577             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4578             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s> 13 | X == 15) -> X > 13
4579             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s> 13 | X s> 15) -> X > 13
4580               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4581             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s> 13 | X u> 15) -> no change
4582               break;
4583             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s> 13 | X != 15) -> true
4584             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s> 13 | X s< 15) -> true
4585               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4586             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s> 13 | X u< 15) -> no change
4587               break;
4588             }
4589             break;
4590           }
4591         }
4592   }
4593     
4594   // fold (or (cast A), (cast B)) -> (cast (or A, B))
4595   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
4596     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
4597       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) {// same cast kind ?
4598         if (!isa<ICmpInst>(Op0C->getOperand(0)) ||
4599             !isa<ICmpInst>(Op1C->getOperand(0))) {
4600           const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
4601           if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isInteger() &&
4602               // Only do this if the casts both really cause code to be
4603               // generated.
4604               ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
4605                                 I.getType(), TD) &&
4606               ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
4607                                 I.getType(), TD)) {
4608             Instruction *NewOp = BinaryOperator::CreateOr(Op0C->getOperand(0),
4609                                                           Op1C->getOperand(0),
4610                                                           I.getName());
4611             InsertNewInstBefore(NewOp, I);
4612             return CastInst::Create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
4613           }
4614         }
4615       }
4616   }
4617   
4618     
4619   // (fcmp uno x, c) | (fcmp uno y, c)  -> (fcmp uno x, y)
4620   if (FCmpInst *LHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(0))) {
4621     if (FCmpInst *RHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(1))) {
4622       if (LHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_UNO &&
4623           RHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_UNO && 
4624           LHS->getOperand(0)->getType() == RHS->getOperand(0)->getType()) {
4625         if (ConstantFP *LHSC = dyn_cast<ConstantFP>(LHS->getOperand(1)))
4626           if (ConstantFP *RHSC = dyn_cast<ConstantFP>(RHS->getOperand(1))) {
4627             // If either of the constants are nans, then the whole thing returns
4628             // true.
4629             if (LHSC->getValueAPF().isNaN() || RHSC->getValueAPF().isNaN())
4630               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4631             
4632             // Otherwise, no need to compare the two constants, compare the
4633             // rest.
4634             return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UNO, LHS->getOperand(0),
4635                                 RHS->getOperand(0));
4636           }
4637       } else {
4638         Value *Op0LHS, *Op0RHS, *Op1LHS, *Op1RHS;
4639         FCmpInst::Predicate Op0CC, Op1CC;
4640         if (match(Op0, m_FCmp(Op0CC, m_Value(Op0LHS), m_Value(Op0RHS))) &&
4641             match(Op1, m_FCmp(Op1CC, m_Value(Op1LHS), m_Value(Op1RHS)))) {
4642           if (Op0LHS == Op1RHS && Op0RHS == Op1LHS) {
4643             // Swap RHS operands to match LHS.
4644             Op1CC = FCmpInst::getSwappedPredicate(Op1CC);
4645             std::swap(Op1LHS, Op1RHS);
4646           }
4647           if (Op0LHS == Op1LHS && Op0RHS == Op1RHS) {
4648             // Simplify (fcmp cc0 x, y) | (fcmp cc1 x, y).
4649             if (Op0CC == Op1CC)
4650               return new FCmpInst((FCmpInst::Predicate)Op0CC, Op0LHS, Op0RHS);
4651             else if (Op0CC == FCmpInst::FCMP_TRUE ||
4652                      Op1CC == FCmpInst::FCMP_TRUE)
4653               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4654             else if (Op0CC == FCmpInst::FCMP_FALSE)
4655               return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
4656             else if (Op1CC == FCmpInst::FCMP_FALSE)
4657               return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
4658             bool Op0Ordered;
4659             bool Op1Ordered;
4660             unsigned Op0Pred = getFCmpCode(Op0CC, Op0Ordered);
4661             unsigned Op1Pred = getFCmpCode(Op1CC, Op1Ordered);
4662             if (Op0Ordered == Op1Ordered) {
4663               // If both are ordered or unordered, return a new fcmp with
4664               // or'ed predicates.
4665               Value *RV = getFCmpValue(Op0Ordered, Op0Pred|Op1Pred,
4666                                        Op0LHS, Op0RHS);
4667               if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(RV))
4668                 return I;
4669               // Otherwise, it's a constant boolean value...
4670               return ReplaceInstUsesWith(I, RV);
4671             }
4672           }
4673         }
4674       }
4675     }
4676   }
4677
4678   return Changed ? &I : 0;
4679 }
4680
4681 namespace {
4682
4683 // XorSelf - Implements: X ^ X --> 0
4684 struct XorSelf {
4685   Value *RHS;
4686   XorSelf(Value *rhs) : RHS(rhs) {}
4687   bool shouldApply(Value *LHS) const { return LHS == RHS; }
4688   Instruction *apply(BinaryOperator &Xor) const {
4689     return &Xor;
4690   }
4691 };
4692
4693 }
4694
4695 Instruction *InstCombiner::visitXor(BinaryOperator &I) {
4696   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
4697   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
4698
4699   if (isa<UndefValue>(Op1)) {
4700     if (isa<UndefValue>(Op0))
4701       // Handle undef ^ undef -> 0 special case. This is a common
4702       // idiom (misuse).
4703       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
4704     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X ^ undef -> undef
4705   }
4706
4707   // xor X, X = 0, even if X is nested in a sequence of Xor's.
4708   if (Instruction *Result = AssociativeOpt(I, XorSelf(Op1))) {
4709     assert(Result == &I && "AssociativeOpt didn't work?"); Result=Result;
4710     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
4711   }
4712   
4713   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
4714   // purpose is to compute bits we don't care about.
4715   if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
4716     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(I.getType())->getBitWidth();
4717     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
4718     if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
4719                              KnownZero, KnownOne))
4720       return &I;
4721   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1)) {
4722     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // X ^ <0,0> -> X
4723   }
4724
4725   // Is this a ~ operation?
4726   if (Value *NotOp = dyn_castNotVal(&I)) {
4727     // ~(~X & Y) --> (X | ~Y) - De Morgan's Law
4728     // ~(~X | Y) === (X & ~Y) - De Morgan's Law
4729     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(NotOp)) {
4730       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And || 
4731           Op0I->getOpcode() == Instruction::Or) {
4732         if (dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(1))) Op0I->swapOperands();
4733         if (Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(0))) {
4734           Instruction *NotY =
4735             BinaryOperator::CreateNot(Op0I->getOperand(1),
4736                                       Op0I->getOperand(1)->getName()+".not");
4737           InsertNewInstBefore(NotY, I);
4738           if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And)
4739             return BinaryOperator::CreateOr(Op0NotVal, NotY);
4740           else
4741             return BinaryOperator::CreateAnd(Op0NotVal, NotY);
4742         }
4743       }
4744     }
4745   }
4746   
4747   
4748   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
4749     // xor (cmp A, B), true = not (cmp A, B) = !cmp A, B
4750     if (RHS == ConstantInt::getTrue() && Op0->hasOneUse()) {
4751       if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Op0))
4752         return new ICmpInst(ICI->getInversePredicate(),
4753                             ICI->getOperand(0), ICI->getOperand(1));
4754
4755       if (FCmpInst *FCI = dyn_cast<FCmpInst>(Op0))
4756         return new FCmpInst(FCI->getInversePredicate(),
4757                             FCI->getOperand(0), FCI->getOperand(1));
4758     }
4759
4760     // fold (xor(zext(cmp)), 1) and (xor(sext(cmp)), -1) to ext(!cmp).
4761     if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
4762       if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(Op0C->getOperand(0))) {
4763         if (CI->hasOneUse() && Op0C->hasOneUse()) {
4764           Instruction::CastOps Opcode = Op0C->getOpcode();
4765           if (Opcode == Instruction::ZExt || Opcode == Instruction::SExt) {
4766             if (RHS == ConstantExpr::getCast(Opcode, ConstantInt::getTrue(),
4767                                              Op0C->getDestTy())) {
4768               Instruction *NewCI = InsertNewInstBefore(CmpInst::Create(
4769                                      CI->getOpcode(), CI->getInversePredicate(),
4770                                      CI->getOperand(0), CI->getOperand(1)), I);
4771               NewCI->takeName(CI);
4772               return CastInst::Create(Opcode, NewCI, Op0C->getType());
4773             }
4774           }
4775         }
4776       }
4777     }
4778
4779     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
4780       // ~(c-X) == X-c-1 == X+(-c-1)
4781       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Sub && RHS->isAllOnesValue())
4782         if (Constant *Op0I0C = dyn_cast<Constant>(Op0I->getOperand(0))) {
4783           Constant *NegOp0I0C = ConstantExpr::getNeg(Op0I0C);
4784           Constant *ConstantRHS = ConstantExpr::getSub(NegOp0I0C,
4785                                               ConstantInt::get(I.getType(), 1));
4786           return BinaryOperator::CreateAdd(Op0I->getOperand(1), ConstantRHS);
4787         }
4788           
4789       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1))) {
4790         if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add) {
4791           // ~(X-c) --> (-c-1)-X
4792           if (RHS->isAllOnesValue()) {
4793             Constant *NegOp0CI = ConstantExpr::getNeg(Op0CI);
4794             return BinaryOperator::CreateSub(
4795                            ConstantExpr::getSub(NegOp0CI,
4796                                              ConstantInt::get(I.getType(), 1)),
4797                                           Op0I->getOperand(0));
4798           } else if (RHS->getValue().isSignBit()) {
4799             // (X + C) ^ signbit -> (X + C + signbit)
4800             Constant *C = ConstantInt::get(RHS->getValue() + Op0CI->getValue());
4801             return BinaryOperator::CreateAdd(Op0I->getOperand(0), C);
4802
4803           }
4804         } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Or) {
4805           // (X|C1)^C2 -> X^(C1|C2) iff X&~C1 == 0
4806           if (MaskedValueIsZero(Op0I->getOperand(0), Op0CI->getValue())) {
4807             Constant *NewRHS = ConstantExpr::getOr(Op0CI, RHS);
4808             // Anything in both C1 and C2 is known to be zero, remove it from
4809             // NewRHS.
4810             Constant *CommonBits = And(Op0CI, RHS);
4811             NewRHS = ConstantExpr::getAnd(NewRHS, 
4812                                           ConstantExpr::getNot(CommonBits));
4813             AddToWorkList(Op0I);
4814             I.setOperand(0, Op0I->getOperand(0));
4815             I.setOperand(1, NewRHS);
4816             return &I;
4817           }
4818         }
4819       }
4820     }
4821
4822     // Try to fold constant and into select arguments.
4823     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
4824       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
4825         return R;
4826     if (isa<PHINode>(Op0))
4827       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
4828         return NV;
4829   }
4830
4831   if (Value *X = dyn_castNotVal(Op0))   // ~A ^ A == -1
4832     if (X == Op1)
4833       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4834
4835   if (Value *X = dyn_castNotVal(Op1))   // A ^ ~A == -1
4836     if (X == Op0)
4837       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4838
4839   
4840   BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1);
4841   if (Op1I) {
4842     Value *A, *B;
4843     if (match(Op1I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4844       if (A == Op0) {              // B^(B|A) == (A|B)^B
4845         Op1I->swapOperands();
4846         I.swapOperands();
4847         std::swap(Op0, Op1);
4848       } else if (B == Op0) {       // B^(A|B) == (A|B)^B
4849         I.swapOperands();     // Simplified below.
4850         std::swap(Op0, Op1);
4851       }
4852     } else if (match(Op1I, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4853       if (Op0 == A)                                          // A^(A^B) == B
4854         return ReplaceInstUsesWith(I, B);
4855       else if (Op0 == B)                                     // A^(B^A) == B
4856         return ReplaceInstUsesWith(I, A);
4857     } else if (match(Op1I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && Op1I->hasOneUse()){
4858       if (A == Op0) {                                      // A^(A&B) -> A^(B&A)
4859         Op1I->swapOperands();
4860         std::swap(A, B);
4861       }
4862       if (B == Op0) {                                      // A^(B&A) -> (B&A)^A
4863         I.swapOperands();     // Simplified below.
4864         std::swap(Op0, Op1);
4865       }
4866     }
4867   }
4868   
4869   BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0);
4870   if (Op0I) {
4871     Value *A, *B;
4872     if (match(Op0I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) && Op0I->hasOneUse()) {
4873       if (A == Op1)                                  // (B|A)^B == (A|B)^B
4874         std::swap(A, B);
4875       if (B == Op1) {                                // (A|B)^B == A & ~B
4876         Instruction *NotB =
4877           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(Op1, "tmp"), I);
4878         return BinaryOperator::CreateAnd(A, NotB);
4879       }
4880     } else if (match(Op0I, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4881       if (Op1 == A)                                          // (A^B)^A == B
4882         return ReplaceInstUsesWith(I, B);
4883       else if (Op1 == B)                                     // (B^A)^A == B
4884         return ReplaceInstUsesWith(I, A);
4885     } else if (match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && Op0I->hasOneUse()){
4886       if (A == Op1)                                        // (A&B)^A -> (B&A)^A
4887         std::swap(A, B);
4888       if (B == Op1 &&                                      // (B&A)^A == ~B & A
4889           !isa<ConstantInt>(Op1)) {  // Canonical form is (B&C)^C
4890         Instruction *N =
4891           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(A, "tmp"), I);
4892         return BinaryOperator::CreateAnd(N, Op1);
4893       }
4894     }
4895   }
4896   
4897   // (X >> Z) ^ (Y >> Z)  -> (X^Y) >> Z  for all shifts.
4898   if (Op0I && Op1I && Op0I->isShift() && 
4899       Op0I->getOpcode() == Op1I->getOpcode() && 
4900       Op0I->getOperand(1) == Op1I->getOperand(1) &&
4901       (Op1I->hasOneUse() || Op1I->hasOneUse())) {
4902     Instruction *NewOp =
4903       InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateXor(Op0I->getOperand(0),
4904                                                     Op1I->getOperand(0),
4905                                                     Op0I->getName()), I);
4906     return BinaryOperator::Create(Op1I->getOpcode(), NewOp, 
4907                                   Op1I->getOperand(1));
4908   }
4909     
4910   if (Op0I && Op1I) {
4911     Value *A, *B, *C, *D;
4912     // (A & B)^(A | B) -> A ^ B
4913     if (match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
4914         match(Op1I, m_Or(m_Value(C), m_Value(D)))) {
4915       if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C)) 
4916         return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
4917     }
4918     // (A | B)^(A & B) -> A ^ B
4919     if (match(Op0I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) &&
4920         match(Op1I, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
4921       if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C)) 
4922         return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
4923     }
4924     
4925     // (A & B)^(C & D)
4926     if ((Op0I->hasOneUse() || Op1I->hasOneUse()) &&
4927         match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
4928         match(Op1I, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
4929       // (X & Y)^(X & Y) -> (Y^Z) & X
4930       Value *X = 0, *Y = 0, *Z = 0;
4931       if (A == C)
4932         X = A, Y = B, Z = D;
4933       else if (A == D)
4934         X = A, Y = B, Z = C;
4935       else if (B == C)
4936         X = B, Y = A, Z = D;
4937       else if (B == D)
4938         X = B, Y = A, Z = C;
4939       
4940       if (X) {
4941         Instruction *NewOp =
4942         InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateXor(Y, Z, Op0->getName()), I);
4943         return BinaryOperator::CreateAnd(NewOp, X);
4944       }
4945     }
4946   }
4947     
4948   // (icmp1 A, B) ^ (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
4949   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(1)))
4950     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
4951       return R;
4952
4953   // fold (xor (cast A), (cast B)) -> (cast (xor A, B))
4954   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
4955     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
4956       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) { // same cast kind?
4957         const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
4958         if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isInteger() &&
4959             // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
4960             ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
4961                               I.getType(), TD) &&
4962             ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
4963                               I.getType(), TD)) {
4964           Instruction *NewOp = BinaryOperator::CreateXor(Op0C->getOperand(0),
4965                                                          Op1C->getOperand(0),
4966                                                          I.getName());
4967           InsertNewInstBefore(NewOp, I);
4968           return CastInst::Create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
4969         }
4970       }
4971   }
4972
4973   return Changed ? &I : 0;
4974 }
4975
4976 /// AddWithOverflow - Compute Result = In1+In2, returning true if the result
4977 /// overflowed for this type.
4978 static bool AddWithOverflow(ConstantInt *&Result, ConstantInt *In1,
4979                             ConstantInt *In2, bool IsSigned = false) {
4980   Result = cast<ConstantInt>(Add(In1, In2));
4981
4982   if (IsSigned)
4983     if (In2->getValue().isNegative())
4984       return Result->getValue().sgt(In1->getValue());
4985     else
4986       return Result->getValue().slt(In1->getValue());
4987   else
4988     return Result->getValue().ult(In1->getValue());
4989 }
4990
4991 /// SubWithOverflow - Compute Result = In1-In2, returning true if the result
4992 /// overflowed for this type.
4993 static bool SubWithOverflow(ConstantInt *&Result, ConstantInt *In1,
4994                             ConstantInt *In2, bool IsSigned = false) {
4995   Result = cast<ConstantInt>(Subtract(In1, In2));
4996
4997   if (IsSigned)
4998     if (In2->getValue().isNegative())
4999       return Result->getValue().slt(In1->getValue());
5000     else
5001       return Result->getValue().sgt(In1->getValue());
5002   else
5003     return Result->getValue().ugt(In1->getValue());
5004 }
5005
5006 /// EmitGEPOffset - Given a getelementptr instruction/constantexpr, emit the
5007 /// code necessary to compute the offset from the base pointer (without adding
5008 /// in the base pointer).  Return the result as a signed integer of intptr size.
5009 static Value *EmitGEPOffset(User *GEP, Instruction &I, InstCombiner &IC) {
5010   TargetData &TD = IC.getTargetData();
5011   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
5012   const Type *IntPtrTy = TD.getIntPtrType();
5013   Value *Result = Constant::getNullValue(IntPtrTy);
5014
5015   // Build a mask for high order bits.
5016   unsigned IntPtrWidth = TD.getPointerSizeInBits();
5017   uint64_t PtrSizeMask = ~0ULL >> (64-IntPtrWidth);
5018
5019   for (User::op_iterator i = GEP->op_begin() + 1, e = GEP->op_end(); i != e;
5020        ++i, ++GTI) {
5021     Value *Op = *i;
5022     uint64_t Size = TD.getABITypeSize(GTI.getIndexedType()) & PtrSizeMask;
5023     if (ConstantInt *OpC = dyn_cast<ConstantInt>(Op)) {
5024       if (OpC->isZero()) continue;
5025       
5026       // Handle a struct index, which adds its field offset to the pointer.
5027       if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
5028         Size = TD.getStructLayout(STy)->getElementOffset(OpC->getZExtValue());
5029         
5030         if (ConstantInt *RC = dyn_cast<ConstantInt>(Result))
5031           Result = ConstantInt::get(RC->getValue() + APInt(IntPtrWidth, Size));
5032         else
5033           Result = IC.InsertNewInstBefore(
5034                    BinaryOperator::CreateAdd(Result,
5035                                              ConstantInt::get(IntPtrTy, Size),
5036                                              GEP->getName()+".offs"), I);
5037         continue;
5038       }
5039       
5040       Constant *Scale = ConstantInt::get(IntPtrTy, Size);
5041       Constant *OC = ConstantExpr::getIntegerCast(OpC, IntPtrTy, true /*SExt*/);
5042       Scale = ConstantExpr::getMul(OC, Scale);
5043       if (Constant *RC = dyn_cast<Constant>(Result))
5044         Result = ConstantExpr::getAdd(RC, Scale);
5045       else {
5046         // Emit an add instruction.
5047         Result = IC.InsertNewInstBefore(
5048            BinaryOperator::CreateAdd(Result, Scale,
5049                                      GEP->getName()+".offs"), I);
5050       }
5051       continue;
5052     }
5053     // Convert to correct type.
5054     if (Op->getType() != IntPtrTy) {
5055       if (Constant *OpC = dyn_cast<Constant>(Op))
5056         Op = ConstantExpr::getSExt(OpC, IntPtrTy);
5057       else
5058         Op = IC.InsertNewInstBefore(new SExtInst(Op, IntPtrTy,
5059                                                  Op->getName()+".c"), I);
5060     }
5061     if (Size != 1) {
5062       Constant *Scale = ConstantInt::get(IntPtrTy, Size);
5063       if (Constant *OpC = dyn_cast<Constant>(Op))
5064         Op = ConstantExpr::getMul(OpC, Scale);
5065       else    // We'll let instcombine(mul) convert this to a shl if possible.
5066         Op = IC.InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateMul(Op, Scale,
5067                                                   GEP->getName()+".idx"), I);
5068     }
5069
5070     // Emit an add instruction.
5071     if (isa<Constant>(Op) && isa<Constant>(Result))
5072       Result = ConstantExpr::getAdd(cast<Constant>(Op),
5073                                     cast<Constant>(Result));
5074     else
5075       Result = IC.InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAdd(Op, Result,
5076                                                   GEP->getName()+".offs"), I);
5077   }
5078   return Result;
5079 }
5080
5081
5082 /// EvaluateGEPOffsetExpression - Return an value that can be used to compare of
5083 /// the *offset* implied by GEP to zero.  For example, if we have &A[i], we want
5084 /// to return 'i' for "icmp ne i, 0".  Note that, in general, indices can be
5085 /// complex, and scales are involved.  The above expression would also be legal
5086 /// to codegen as "icmp ne (i*4), 0" (assuming A is a pointer to i32).  This
5087 /// later form is less amenable to optimization though, and we are allowed to
5088 /// generate the first by knowing that pointer arithmetic doesn't overflow.
5089 ///
5090 /// If we can't emit an optimized form for this expression, this returns null.
5091 /// 
5092 static Value *EvaluateGEPOffsetExpression(User *GEP, Instruction &I,
5093                                           InstCombiner &IC) {
5094   TargetData &TD = IC.getTargetData();
5095   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
5096
5097   // Check to see if this gep only has a single variable index.  If so, and if
5098   // any constant indices are a multiple of its scale, then we can compute this
5099   // in terms of the scale of the variable index.  For example, if the GEP
5100   // implies an offset of "12 + i*4", then we can codegen this as "3 + i",
5101   // because the expression will cross zero at the same point.
5102   unsigned i, e = GEP->getNumOperands();
5103   int64_t Offset = 0;
5104   for (i = 1; i != e; ++i, ++GTI) {
5105     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP->getOperand(i))) {
5106       // Compute the aggregate offset of constant indices.
5107       if (CI->isZero()) continue;
5108
5109       // Handle a struct index, which adds its field offset to the pointer.
5110       if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
5111         Offset += TD.getStructLayout(STy)->getElementOffset(CI->getZExtValue());
5112       } else {
5113         uint64_t Size = TD.getABITypeSize(GTI.getIndexedType());
5114         Offset += Size*CI->getSExtValue();
5115       }
5116     } else {
5117       // Found our variable index.
5118       break;
5119     }
5120   }
5121   
5122   // If there are no variable indices, we must have a constant offset, just
5123   // evaluate it the general way.
5124   if (i == e) return 0;
5125   
5126   Value *VariableIdx = GEP->getOperand(i);
5127   // Determine the scale factor of the variable element.  For example, this is
5128   // 4 if the variable index is into an array of i32.
5129   uint64_t VariableScale = TD.getABITypeSize(GTI.getIndexedType());
5130   
5131   // Verify that there are no other variable indices.  If so, emit the hard way.
5132   for (++i, ++GTI; i != e; ++i, ++GTI) {
5133     ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP->getOperand(i));
5134     if (!CI) return 0;
5135    
5136     // Compute the aggregate offset of constant indices.
5137     if (CI->isZero()) continue;
5138     
5139     // Handle a struct index, which adds its field offset to the pointer.
5140     if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
5141       Offset += TD.getStructLayout(STy)->getElementOffset(CI->getZExtValue());
5142     } else {
5143       uint64_t Size = TD.getABITypeSize(GTI.getIndexedType());
5144       Offset += Size*CI->getSExtValue();
5145     }
5146   }
5147   
5148   // Okay, we know we have a single variable index, which must be a
5149   // pointer/array/vector index.  If there is no offset, life is simple, return
5150   // the index.
5151   unsigned IntPtrWidth = TD.getPointerSizeInBits();
5152   if (Offset == 0) {
5153     // Cast to intptrty in case a truncation occurs.  If an extension is needed,
5154     // we don't need to bother extending: the extension won't affect where the
5155     // computation crosses zero.
5156     if (VariableIdx->getType()->getPrimitiveSizeInBits() > IntPtrWidth)
5157       VariableIdx = new TruncInst(VariableIdx, TD.getIntPtrType(),
5158                                   VariableIdx->getNameStart(), &I);
5159     return VariableIdx;
5160   }
5161   
5162   // Otherwise, there is an index.  The computation we will do will be modulo
5163   // the pointer size, so get it.
5164   uint64_t PtrSizeMask = ~0ULL >> (64-IntPtrWidth);
5165   
5166   Offset &= PtrSizeMask;
5167   VariableScale &= PtrSizeMask;
5168
5169   // To do this transformation, any constant index must be a multiple of the
5170   // variable scale factor.  For example, we can evaluate "12 + 4*i" as "3 + i",
5171   // but we can't evaluate "10 + 3*i" in terms of i.  Check that the offset is a
5172   // multiple of the variable scale.
5173   int64_t NewOffs = Offset / (int64_t)VariableScale;
5174   if (Offset != NewOffs*(int64_t)VariableScale)
5175     return 0;
5176
5177   // Okay, we can do this evaluation.  Start by converting the index to intptr.
5178   const Type *IntPtrTy = TD.getIntPtrType();
5179   if (VariableIdx->getType() != IntPtrTy)
5180     VariableIdx = CastInst::CreateIntegerCast(VariableIdx, IntPtrTy,
5181                                               true /*SExt*/, 
5182                                               VariableIdx->getNameStart(), &I);
5183   Constant *OffsetVal = ConstantInt::get(IntPtrTy, NewOffs);
5184   return BinaryOperator::CreateAdd(VariableIdx, OffsetVal, "offset", &I);
5185 }
5186
5187
5188 /// FoldGEPICmp - Fold comparisons between a GEP instruction and something
5189 /// else.  At this point we know that the GEP is on the LHS of the comparison.
5190 Instruction *InstCombiner::FoldGEPICmp(User *GEPLHS, Value *RHS,
5191                                        ICmpInst::Predicate Cond,
5192                                        Instruction &I) {
5193   assert(dyn_castGetElementPtr(GEPLHS) && "LHS is not a getelementptr!");
5194
5195   // Look through bitcasts.
5196   if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(RHS))
5197     RHS = BCI->getOperand(0);
5198
5199   Value *PtrBase = GEPLHS->getOperand(0);
5200   if (PtrBase == RHS) {
5201     // ((gep Ptr, OFFSET) cmp Ptr)   ---> (OFFSET cmp 0).
5202     // This transformation (ignoring the base and scales) is valid because we
5203     // know pointers can't overflow.  See if we can output an optimized form.
5204     Value *Offset = EvaluateGEPOffsetExpression(GEPLHS, I, *this);
5205     
5206     // If not, synthesize the offset the hard way.
5207     if (Offset == 0)
5208       Offset = EmitGEPOffset(GEPLHS, I, *this);
5209     return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), Offset,
5210                         Constant::getNullValue(Offset->getType()));
5211   } else if (User *GEPRHS = dyn_castGetElementPtr(RHS)) {
5212     // If the base pointers are different, but the indices are the same, just
5213     // compare the base pointer.
5214     if (PtrBase != GEPRHS->getOperand(0)) {
5215       bool IndicesTheSame = GEPLHS->getNumOperands()==GEPRHS->getNumOperands();
5216       IndicesTheSame &= GEPLHS->getOperand(0)->getType() ==
5217                         GEPRHS->getOperand(0)->getType();
5218       if (IndicesTheSame)
5219         for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
5220           if (GEPLHS->getOperand(i) != GEPRHS->getOperand(i)) {
5221             IndicesTheSame = false;
5222             break;
5223           }
5224
5225       // If all indices are the same, just compare the base pointers.
5226       if (IndicesTheSame)
5227         return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), 
5228                             GEPLHS->getOperand(0), GEPRHS->getOperand(0));
5229
5230       // Otherwise, the base pointers are different and the indices are
5231       // different, bail out.
5232       return 0;
5233     }
5234
5235     // If one of the GEPs has all zero indices, recurse.
5236     bool AllZeros = true;
5237     for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
5238       if (!isa<Constant>(GEPLHS->getOperand(i)) ||
5239           !cast<Constant>(GEPLHS->getOperand(i))->isNullValue()) {
5240         AllZeros = false;
5241         break;
5242       }
5243     if (AllZeros)
5244       return FoldGEPICmp(GEPRHS, GEPLHS->getOperand(0),
5245                           ICmpInst::getSwappedPredicate(Cond), I);
5246
5247     // If the other GEP has all zero indices, recurse.
5248     AllZeros = true;
5249     for (unsigned i = 1, e = GEPRHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
5250       if (!isa<Constant>(GEPRHS->getOperand(i)) ||
5251           !cast<Constant>(GEPRHS->getOperand(i))->isNullValue()) {
5252         AllZeros = false;
5253         break;
5254       }
5255     if (AllZeros)
5256       return FoldGEPICmp(GEPLHS, GEPRHS->getOperand(0), Cond, I);
5257
5258     if (GEPLHS->getNumOperands() == GEPRHS->getNumOperands()) {
5259       // If the GEPs only differ by one index, compare it.
5260       unsigned NumDifferences = 0;  // Keep track of # differences.
5261       unsigned DiffOperand = 0;     // The operand that differs.
5262       for (unsigned i = 1, e = GEPRHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
5263         if (GEPLHS->getOperand(i) != GEPRHS->getOperand(i)) {
5264           if (GEPLHS->getOperand(i)->getType()->getPrimitiveSizeInBits() !=
5265                    GEPRHS->getOperand(i)->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
5266             // Irreconcilable differences.
5267             NumDifferences = 2;
5268             break;
5269           } else {
5270             if (NumDifferences++) break;
5271             DiffOperand = i;
5272           }
5273         }
5274
5275       if (NumDifferences == 0)   // SAME GEP?
5276         return ReplaceInstUsesWith(I, // No comparison is needed here.
5277                                    ConstantInt::get(Type::Int1Ty,
5278                                              ICmpInst::isTrueWhenEqual(Cond)));
5279
5280       else if (NumDifferences == 1) {
5281         Value *LHSV = GEPLHS->getOperand(DiffOperand);
5282         Value *RHSV = GEPRHS->getOperand(DiffOperand);
5283         // Make sure we do a signed comparison here.
5284         return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), LHSV, RHSV);
5285       }
5286     }
5287
5288     // Only lower this if the icmp is the only user of the GEP or if we expect
5289     // the result to fold to a constant!
5290     if ((isa<ConstantExpr>(GEPLHS) || GEPLHS->hasOneUse()) &&
5291         (isa<ConstantExpr>(GEPRHS) || GEPRHS->hasOneUse())) {
5292       // ((gep Ptr, OFFSET1) cmp (gep Ptr, OFFSET2)  --->  (OFFSET1 cmp OFFSET2)
5293       Value *L = EmitGEPOffset(GEPLHS, I, *this);
5294       Value *R = EmitGEPOffset(GEPRHS, I, *this);
5295       return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), L, R);
5296     }
5297   }
5298   return 0;
5299 }
5300
5301 /// FoldFCmp_IntToFP_Cst - Fold fcmp ([us]itofp x, cst) if possible.
5302 ///
5303 Instruction *InstCombiner::FoldFCmp_IntToFP_Cst(FCmpInst &I,
5304                                                 Instruction *LHSI,
5305                                                 Constant *RHSC) {
5306   if (!isa<ConstantFP>(RHSC)) return 0;
5307   const APFloat &RHS = cast<ConstantFP>(RHSC)->getValueAPF();
5308   
5309   // Get the width of the mantissa.  We don't want to hack on conversions that
5310   // might lose information from the integer, e.g. "i64 -> float"
5311   int MantissaWidth = LHSI->getType()->getFPMantissaWidth();
5312   if (MantissaWidth == -1) return 0;  // Unknown.
5313   
5314   // Check to see that the input is converted from an integer type that is small
5315   // enough that preserves all bits.  TODO: check here for "known" sign bits.
5316   // This would allow us to handle (fptosi (x >>s 62) to float) if x is i64 f.e.
5317   unsigned InputSize = LHSI->getOperand(0)->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
5318   
5319   // If this is a uitofp instruction, we need an extra bit to hold the sign.
5320   bool LHSUnsigned = isa<UIToFPInst>(LHSI);
5321   if (LHSUnsigned)
5322     ++InputSize;
5323   
5324   // If the conversion would lose info, don't hack on this.
5325   if ((int)InputSize > MantissaWidth)
5326     return 0;
5327   
5328   // Otherwise, we can potentially simplify the comparison.  We know that it
5329   // will always come through as an integer value and we know the constant is
5330   // not a NAN (it would have been previously simplified).
5331   assert(!RHS.isNaN() && "NaN comparison not already folded!");
5332   
5333   ICmpInst::Predicate Pred;
5334   switch (I.getPredicate()) {
5335   default: assert(0 && "Unexpected predicate!");
5336   case FCmpInst::FCMP_UEQ:
5337   case FCmpInst::FCMP_OEQ:
5338     Pred = ICmpInst::ICMP_EQ;
5339     break;
5340   case FCmpInst::FCMP_UGT:
5341   case FCmpInst::FCMP_OGT:
5342     Pred = LHSUnsigned ? ICmpInst::ICMP_UGT : ICmpInst::ICMP_SGT;
5343     break;
5344   case FCmpInst::FCMP_UGE:
5345   case FCmpInst::FCMP_OGE:
5346     Pred = LHSUnsigned ? ICmpInst::ICMP_UGE : ICmpInst::ICMP_SGE;
5347     break;
5348   case FCmpInst::FCMP_ULT:
5349   case FCmpInst::FCMP_OLT:
5350     Pred = LHSUnsigned ? ICmpInst::ICMP_ULT : ICmpInst::ICMP_SLT;
5351     break;
5352   case FCmpInst::FCMP_ULE:
5353   case FCmpInst::FCMP_OLE:
5354     Pred = LHSUnsigned ? ICmpInst::ICMP_ULE : ICmpInst::ICMP_SLE;
5355     break;
5356   case FCmpInst::FCMP_UNE:
5357   case FCmpInst::FCMP_ONE:
5358     Pred = ICmpInst::ICMP_NE;
5359     break;
5360   case FCmpInst::FCMP_ORD:
5361     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
5362   case FCmpInst::FCMP_UNO:
5363     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 0));
5364   }
5365   
5366   const IntegerType *IntTy = cast<IntegerType>(LHSI->getOperand(0)->getType());
5367   
5368   // Now we know that the APFloat is a normal number, zero or inf.
5369   
5370   // See if the FP constant is too large for the integer.  For example,
5371   // comparing an i8 to 300.0.
5372   unsigned IntWidth = IntTy->getPrimitiveSizeInBits();
5373   
5374   if (!LHSUnsigned) {
5375     // If the RHS value is > SignedMax, fold the comparison.  This handles +INF
5376     // and large values.
5377     APFloat SMax(RHS.getSemantics(), APFloat::fcZero, false);
5378     SMax.convertFromAPInt(APInt::getSignedMaxValue(IntWidth), true,
5379                           APFloat::rmNearestTiesToEven);
5380     if (SMax.compare(RHS) == APFloat::cmpLessThan) {  // smax < 13123.0
5381       if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE  || Pred == ICmpInst::ICMP_SLT ||
5382           Pred == ICmpInst::ICMP_SLE)
5383         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
5384       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 0));
5385     }
5386   } else {
5387     // If the RHS value is > UnsignedMax, fold the comparison. This handles
5388     // +INF and large values.
5389     APFloat UMax(RHS.getSemantics(), APFloat::fcZero, false);
5390     UMax.convertFromAPInt(APInt::getMaxValue(IntWidth), false,
5391                           APFloat::rmNearestTiesToEven);
5392     if (UMax.compare(RHS) == APFloat::cmpLessThan) {  // umax < 13123.0
5393       if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE  || Pred == ICmpInst::ICMP_ULT ||
5394           Pred == ICmpInst::ICMP_ULE)
5395         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
5396       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 0));
5397     }
5398   }
5399   
5400   if (!LHSUnsigned) {
5401     // See if the RHS value is < SignedMin.
5402     APFloat SMin(RHS.getSemantics(), APFloat::fcZero, false);
5403     SMin.convertFromAPInt(APInt::getSignedMinValue(IntWidth), true,
5404                           APFloat::rmNearestTiesToEven);
5405     if (SMin.compare(RHS) == APFloat::cmpGreaterThan) { // smin > 12312.0
5406       if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE || Pred == ICmpInst::ICMP_SGT ||
5407           Pred == ICmpInst::ICMP_SGE)
5408         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
5409       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 0));
5410     }
5411   }
5412
5413   // Okay, now we know that the FP constant fits in the range [SMIN, SMAX] or
5414   // [0, UMAX], but it may still be fractional.  See if it is fractional by
5415   // casting the FP value to the integer value and back, checking for equality.
5416   // Don't do this for zero, because -0.0 is not fractional.
5417   Constant *RHSInt = ConstantExpr::getFPToSI(RHSC, IntTy);
5418   if (!RHS.isZero() &&
5419       ConstantExpr::getSIToFP(RHSInt, RHSC->getType()) != RHSC) {
5420     // If we had a comparison against a fractional value, we have to adjust the
5421     // compare predicate and sometimes the value.  RHSC is rounded towards zero
5422     // at this point.
5423     switch (Pred) {
5424     default: assert(0 && "Unexpected integer comparison!");
5425     case ICmpInst::ICMP_NE:  // (float)int != 4.4   --> true
5426       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
5427     case ICmpInst::ICMP_EQ:  // (float)int == 4.4   --> false
5428       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 0));
5429     case ICmpInst::ICMP_ULE:
5430       // (float)int <= 4.4   --> int <= 4
5431       // (float)int <= -4.4  --> false
5432       if (RHS.isNegative())
5433         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 0));
5434       break;
5435     case ICmpInst::ICMP_SLE:
5436       // (float)int <= 4.4   --> int <= 4
5437       // (float)int <= -4.4  --> int < -4
5438       if (RHS.isNegative())
5439         Pred = ICmpInst::ICMP_SLT;
5440       break;
5441     case ICmpInst::ICMP_ULT:
5442       // (float)int < -4.4   --> false
5443       // (float)int < 4.4    --> int <= 4
5444       if (RHS.isNegative())
5445         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 0));
5446       Pred = ICmpInst::ICMP_ULE;
5447       break;
5448     case ICmpInst::ICMP_SLT:
5449       // (float)int < -4.4   --> int < -4
5450       // (float)int < 4.4    --> int <= 4
5451       if (!RHS.isNegative())
5452         Pred = ICmpInst::ICMP_SLE;
5453       break;
5454     case ICmpInst::ICMP_UGT:
5455       // (float)int > 4.4    --> int > 4
5456       // (float)int > -4.4   --> true
5457       if (RHS.isNegative())
5458         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
5459       break;
5460     case ICmpInst::ICMP_SGT:
5461       // (float)int > 4.4    --> int > 4
5462       // (float)int > -4.4   --> int >= -4
5463       if (RHS.isNegative())
5464         Pred = ICmpInst::ICMP_SGE;
5465       break;
5466     case ICmpInst::ICMP_UGE:
5467       // (float)int >= -4.4   --> true
5468       // (float)int >= 4.4    --> int > 4
5469       if (!RHS.isNegative())
5470         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
5471       Pred = ICmpInst::ICMP_UGT;
5472       break;
5473     case ICmpInst::ICMP_SGE:
5474       // (float)int >= -4.4   --> int >= -4
5475       // (float)int >= 4.4    --> int > 4
5476       if (!RHS.isNegative())
5477         Pred = ICmpInst::ICMP_SGT;
5478       break;
5479     }
5480   }
5481
5482   // Lower this FP comparison into an appropriate integer version of the
5483   // comparison.
5484   return new ICmpInst(Pred, LHSI->getOperand(0), RHSInt);
5485 }
5486
5487 Instruction *InstCombiner::visitFCmpInst(FCmpInst &I) {
5488   bool Changed = SimplifyCompare(I);
5489   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
5490
5491   // Fold trivial predicates.
5492   if (I.getPredicate() == FCmpInst::FCMP_FALSE)
5493     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(Type::Int1Ty));
5494   if (I.getPredicate() == FCmpInst::FCMP_TRUE)
5495     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
5496   
5497   // Simplify 'fcmp pred X, X'
5498   if (Op0 == Op1) {
5499     switch (I.getPredicate()) {
5500     default: assert(0 && "Unknown predicate!");
5501     case FCmpInst::FCMP_UEQ:    // True if unordered or equal
5502     case FCmpInst::FCMP_UGE:    // True if unordered, greater than, or equal
5503     case FCmpInst::FCMP_ULE:    // True if unordered, less than, or equal
5504       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
5505     case FCmpInst::FCMP_OGT:    // True if ordered and greater than
5506     case FCmpInst::FCMP_OLT:    // True if ordered and less than
5507     case FCmpInst::FCMP_ONE:    // True if ordered and operands are unequal
5508       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 0));
5509       
5510     case FCmpInst::FCMP_UNO:    // True if unordered: isnan(X) | isnan(Y)
5511     case FCmpInst::FCMP_ULT:    // True if unordered or less than
5512     case FCmpInst::FCMP_UGT:    // True if unordered or greater than
5513     case FCmpInst::FCMP_UNE:    // True if unordered or not equal
5514       // Canonicalize these to be 'fcmp uno %X, 0.0'.
5515       I.setPredicate(FCmpInst::FCMP_UNO);
5516       I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
5517       return &I;
5518       
5519     case FCmpInst::FCMP_ORD:    // True if ordered (no nans)
5520     case FCmpInst::FCMP_OEQ:    // True if ordered and equal
5521     case FCmpInst::FCMP_OGE:    // True if ordered and greater than or equal
5522     case FCmpInst::FCMP_OLE:    // True if ordered and less than or equal
5523       // Canonicalize these to be 'fcmp ord %X, 0.0'.
5524       I.setPredicate(FCmpInst::FCMP_ORD);
5525       I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
5526       return &I;
5527     }
5528   }
5529     
5530   if (isa<UndefValue>(Op1))                  // fcmp pred X, undef -> undef
5531     return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(Type::Int1Ty));
5532
5533   // Handle fcmp with constant RHS
5534   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
5535     // If the constant is a nan, see if we can fold the comparison based on it.
5536     if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHSC)) {
5537       if (CFP->getValueAPF().isNaN()) {
5538         if (FCmpInst::isOrdered(I.getPredicate()))   // True if ordered and...
5539           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 0));
5540         assert(FCmpInst::isUnordered(I.getPredicate()) &&
5541                "Comparison must be either ordered or unordered!");
5542         // True if unordered.
5543         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
5544       }
5545     }
5546     
5547     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
5548       switch (LHSI->getOpcode()) {
5549       case Instruction::PHI:
5550         // Only fold fcmp into the PHI if the phi and fcmp are in the same
5551         // block.  If in the same block, we're encouraging jump threading.  If
5552         // not, we are just pessimizing the code by making an i1 phi.
5553         if (LHSI->getParent() == I.getParent())
5554           if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
5555             return NV;
5556         break;
5557       case Instruction::SIToFP:
5558       case Instruction::UIToFP:
5559         if (Instruction *NV = FoldFCmp_IntToFP_Cst(I, LHSI, RHSC))
5560           return NV;
5561         break;
5562       case Instruction::Select:
5563         // If either operand of the select is a constant, we can fold the
5564         // comparison into the select arms, which will cause one to be
5565         // constant folded and the select turned into a bitwise or.
5566         Value *Op1 = 0, *Op2 = 0;
5567         if (LHSI->hasOneUse()) {
5568           if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(1))) {
5569             // Fold the known value into the constant operand.
5570             Op1 = ConstantExpr::getCompare(I.getPredicate(), C, RHSC);
5571             // Insert a new FCmp of the other select operand.
5572             Op2 = InsertNewInstBefore(new FCmpInst(I.getPredicate(),
5573                                                       LHSI->getOperand(2), RHSC,
5574                                                       I.getName()), I);
5575           } else if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(2))) {
5576             // Fold the known value into the constant operand.
5577             Op2 = ConstantExpr::getCompare(I.getPredicate(), C, RHSC);
5578             // Insert a new FCmp of the other select operand.
5579             Op1 = InsertNewInstBefore(new FCmpInst(I.getPredicate(),
5580                                                       LHSI->getOperand(1), RHSC,
5581                                                       I.getName()), I);
5582           }
5583         }
5584
5585         if (Op1)
5586           return SelectInst::Create(LHSI->getOperand(0), Op1, Op2);
5587         break;
5588       }
5589   }
5590
5591   return Changed ? &I : 0;
5592 }
5593
5594 Instruction *InstCombiner::visitICmpInst(ICmpInst &I) {
5595   bool Changed = SimplifyCompare(I);
5596   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
5597   const Type *Ty = Op0->getType();
5598
5599   // icmp X, X
5600   if (Op0 == Op1)
5601     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
5602                                                    I.isTrueWhenEqual()));
5603
5604   if (isa<UndefValue>(Op1))                  // X icmp undef -> undef
5605     return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(Type::Int1Ty));
5606   
5607   // icmp <global/alloca*/null>, <global/alloca*/null> - Global/Stack value
5608   // addresses never equal each other!  We already know that Op0 != Op1.
5609   if ((isa<GlobalValue>(Op0) || isa<AllocaInst>(Op0) ||
5610        isa<ConstantPointerNull>(Op0)) &&
5611       (isa<GlobalValue>(Op1) || isa<AllocaInst>(Op1) ||
5612        isa<ConstantPointerNull>(Op1)))
5613     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
5614                                                    !I.isTrueWhenEqual()));
5615
5616   // icmp's with boolean values can always be turned into bitwise operations
5617   if (Ty == Type::Int1Ty) {
5618     switch (I.getPredicate()) {
5619     default: assert(0 && "Invalid icmp instruction!");
5620     case ICmpInst::ICMP_EQ: {               // icmp eq i1 A, B -> ~(A^B)
5621       Instruction *Xor = BinaryOperator::CreateXor(Op0, Op1, I.getName()+"tmp");
5622       InsertNewInstBefore(Xor, I);
5623       return BinaryOperator::CreateNot(Xor);
5624     }
5625     case ICmpInst::ICMP_NE:                  // icmp eq i1 A, B -> A^B
5626       return BinaryOperator::CreateXor(Op0, Op1);
5627
5628     case ICmpInst::ICMP_UGT:
5629       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp ugt -> icmp ult
5630       // FALL THROUGH
5631     case ICmpInst::ICMP_ULT:{               // icmp ult i1 A, B -> ~A & B
5632       Instruction *Not = BinaryOperator::CreateNot(Op0, I.getName()+"tmp");
5633       InsertNewInstBefore(Not, I);
5634       return BinaryOperator::CreateAnd(Not, Op1);
5635     }
5636     case ICmpInst::ICMP_SGT:
5637       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp sgt -> icmp slt
5638       // FALL THROUGH
5639     case ICmpInst::ICMP_SLT: {               // icmp slt i1 A, B -> A & ~B
5640       Instruction *Not = BinaryOperator::CreateNot(Op1, I.getName()+"tmp");
5641       InsertNewInstBefore(Not, I);
5642       return BinaryOperator::CreateAnd(Not, Op0);
5643     }
5644     case ICmpInst::ICMP_UGE:
5645       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp uge -> icmp ule
5646       // FALL THROUGH
5647     case ICmpInst::ICMP_ULE: {               //  icmp ule i1 A, B -> ~A | B
5648       Instruction *Not = BinaryOperator::CreateNot(Op0, I.getName()+"tmp");
5649       InsertNewInstBefore(Not, I);
5650       return BinaryOperator::CreateOr(Not, Op1);
5651     }
5652     case ICmpInst::ICMP_SGE:
5653       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp sge -> icmp sle
5654       // FALL THROUGH
5655     case ICmpInst::ICMP_SLE: {               //  icmp sle i1 A, B -> A | ~B
5656       Instruction *Not = BinaryOperator::CreateNot(Op1, I.getName()+"tmp");
5657       InsertNewInstBefore(Not, I);
5658       return BinaryOperator::CreateOr(Not, Op0);
5659     }
5660     }
5661   }
5662
5663   // See if we are doing a comparison with a constant.
5664   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
5665     Value *A, *B;
5666     
5667     // (icmp ne/eq (sub A B) 0) -> (icmp ne/eq A, B)
5668     if (I.isEquality() && CI->isNullValue() &&
5669         match(Op0, m_Sub(m_Value(A), m_Value(B)))) {
5670       // (icmp cond A B) if cond is equality
5671       return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, B);
5672     }
5673     
5674     // If we have an icmp le or icmp ge instruction, turn it into the
5675     // appropriate icmp lt or icmp gt instruction.  This allows us to rely on
5676     // them being folded in the code below.
5677     switch (I.getPredicate()) {
5678     default: break;
5679     case ICmpInst::ICMP_ULE:
5680       if (CI->isMaxValue(false))                 // A <=u MAX -> TRUE
5681         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5682       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Op0, AddOne(CI));
5683     case ICmpInst::ICMP_SLE:
5684       if (CI->isMaxValue(true))                  // A <=s MAX -> TRUE
5685         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5686       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, Op0, AddOne(CI));
5687     case ICmpInst::ICMP_UGE:
5688       if (CI->isMinValue(false))                 // A >=u MIN -> TRUE
5689         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5690       return new ICmpInst( ICmpInst::ICMP_UGT, Op0, SubOne(CI));
5691     case ICmpInst::ICMP_SGE:
5692       if (CI->isMinValue(true))                  // A >=s MIN -> TRUE
5693         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5694       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, Op0, SubOne(CI));
5695     }
5696     
5697     // See if we can fold the comparison based on range information we can get
5698     // by checking whether bits are known to be zero or one in the input.
5699     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(Ty)->getBitWidth();
5700     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
5701     
5702     // If this comparison is a normal comparison, it demands all
5703     // bits, if it is a sign bit comparison, it only demands the sign bit.
5704     bool UnusedBit;
5705     bool isSignBit = isSignBitCheck(I.getPredicate(), CI, UnusedBit);
5706     
5707     if (SimplifyDemandedBits(Op0, 
5708                              isSignBit ? APInt::getSignBit(BitWidth)
5709                                        : APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
5710                              KnownZero, KnownOne, 0))
5711       return &I;
5712         
5713     // Given the known and unknown bits, compute a range that the LHS could be
5714     // in.  Compute the Min, Max and RHS values based on the known bits. For the
5715     // EQ and NE we use unsigned values.
5716     APInt Min(BitWidth, 0), Max(BitWidth, 0);
5717     if (ICmpInst::isSignedPredicate(I.getPredicate()))
5718       ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits(Ty, KnownZero, KnownOne, Min, Max);
5719     else
5720       ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits(Ty, KnownZero, KnownOne,Min,Max);
5721     
5722     // If Min and Max are known to be the same, then SimplifyDemandedBits
5723     // figured out that the LHS is a constant.  Just constant fold this now so
5724     // that code below can assume that Min != Max.
5725     if (Min == Max)
5726       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantExpr::getICmp(I.getPredicate(),
5727                                                           ConstantInt::get(Min),
5728                                                           CI));
5729     
5730     // Based on the range information we know about the LHS, see if we can
5731     // simplify this comparison.  For example, (x&4) < 8  is always true.
5732     const APInt &RHSVal = CI->getValue();
5733     switch (I.getPredicate()) {  // LE/GE have been folded already.
5734     default: assert(0 && "Unknown icmp opcode!");
5735     case ICmpInst::ICMP_EQ:
5736       if (Max.ult(RHSVal) || Min.ugt(RHSVal))
5737         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5738       break;
5739     case ICmpInst::ICMP_NE:
5740       if (Max.ult(RHSVal) || Min.ugt(RHSVal))
5741         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5742       break;
5743     case ICmpInst::ICMP_ULT:
5744       if (Max.ult(RHSVal))                    // A <u C -> true iff max(A) < C
5745         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5746       if (Min.uge(RHSVal))                    // A <u C -> false iff min(A) >= C
5747         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5748       if (RHSVal == Max)                      // A <u MAX -> A != MAX
5749         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
5750       if (RHSVal == Min+1)                    // A <u MIN+1 -> A == MIN
5751         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, SubOne(CI));
5752         
5753       // (x <u 2147483648) -> (x >s -1)  -> true if sign bit clear
5754       if (CI->isMinValue(true))
5755         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, Op0,
5756                             ConstantInt::getAllOnesValue(Op0->getType()));
5757       break;
5758     case ICmpInst::ICMP_UGT:
5759       if (Min.ugt(RHSVal))                    // A >u C -> true iff min(A) > C
5760         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5761       if (Max.ule(RHSVal))                    // A >u C -> false iff max(A) <= C
5762         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5763         
5764       if (RHSVal == Min)                      // A >u MIN -> A != MIN
5765         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
5766       if (RHSVal == Max-1)                    // A >u MAX-1 -> A == MAX
5767         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, AddOne(CI));
5768       
5769       // (x >u 2147483647) -> (x <s 0)  -> true if sign bit set
5770       if (CI->isMaxValue(true))
5771         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, Op0,
5772                             ConstantInt::getNullValue(Op0->getType()));
5773       break;
5774     case ICmpInst::ICMP_SLT:
5775       if (Max.slt(RHSVal))                    // A <s C -> true iff max(A) < C
5776         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5777       if (Min.sge(RHSVal))                    // A <s C -> false iff min(A) >= C
5778         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5779       if (RHSVal == Max)                      // A <s MAX -> A != MAX
5780         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
5781       if (RHSVal == Min+1)                    // A <s MIN+1 -> A == MIN
5782         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, SubOne(CI));
5783       break;
5784     case ICmpInst::ICMP_SGT: 
5785       if (Min.sgt(RHSVal))                    // A >s C -> true iff min(A) > C
5786         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5787       if (Max.sle(RHSVal))                    // A >s C -> false iff max(A) <= C
5788         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5789         
5790       if (RHSVal == Min)                      // A >s MIN -> A != MIN
5791         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
5792       if (RHSVal == Max-1)                    // A >s MAX-1 -> A == MAX
5793         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, AddOne(CI));
5794       break;
5795     }
5796   }
5797
5798   // Test if the ICmpInst instruction is used exclusively by a select as
5799   // part of a minimum or maximum operation. If so, refrain from doing
5800   // any other folding. This helps out other analyses which understand
5801   // non-obfuscated minimum and maximum idioms, such as ScalarEvolution
5802   // and CodeGen. And in this case, at least one of the comparison
5803   // operands has at least one user besides the compare (the select),
5804   // which would often largely negate the benefit of folding anyway.
5805   if (I.hasOneUse())
5806     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(*I.use_begin()))
5807       if ((SI->getOperand(1) == Op0 && SI->getOperand(2) == Op1) ||
5808           (SI->getOperand(2) == Op0 && SI->getOperand(1) == Op1))
5809         return 0;
5810
5811   // See if we are doing a comparison between a constant and an instruction that
5812   // can be folded into the comparison.
5813   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
5814     // Since the RHS is a ConstantInt (CI), if the left hand side is an 
5815     // instruction, see if that instruction also has constants so that the 
5816     // instruction can be folded into the icmp 
5817     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
5818       if (Instruction *Res = visitICmpInstWithInstAndIntCst(I, LHSI, CI))
5819         return Res;
5820   }
5821
5822   // Handle icmp with constant (but not simple integer constant) RHS
5823   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
5824     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
5825       switch (LHSI->getOpcode()) {
5826       case Instruction::GetElementPtr:
5827         if (RHSC->isNullValue()) {
5828           // icmp pred GEP (P, int 0, int 0, int 0), null -> icmp pred P, null
5829           bool isAllZeros = true;
5830           for (unsigned i = 1, e = LHSI->getNumOperands(); i != e; ++i)
5831             if (!isa<Constant>(LHSI->getOperand(i)) ||
5832                 !cast<Constant>(LHSI->getOperand(i))->isNullValue()) {
5833               isAllZeros = false;
5834               break;
5835             }
5836           if (isAllZeros)
5837             return new ICmpInst(I.getPredicate(), LHSI->getOperand(0),
5838                     Constant::getNullValue(LHSI->getOperand(0)->getType()));
5839         }
5840         break;
5841
5842       case Instruction::PHI:
5843         // Only fold icmp into the PHI if the phi and fcmp are in the same
5844         // block.  If in the same block, we're encouraging jump threading.  If
5845         // not, we are just pessimizing the code by making an i1 phi.
5846         if (LHSI->getParent() == I.getParent())
5847           if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
5848             return NV;
5849         break;
5850       case Instruction::Select: {
5851         // If either operand of the select is a constant, we can fold the
5852         // comparison into the select arms, which will cause one to be
5853         // constant folded and the select turned into a bitwise or.
5854         Value *Op1 = 0, *Op2 = 0;
5855         if (LHSI->hasOneUse()) {
5856           if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(1))) {
5857             // Fold the known value into the constant operand.
5858             Op1 = ConstantExpr::getICmp(I.getPredicate(), C, RHSC);
5859             // Insert a new ICmp of the other select operand.
5860             Op2 = InsertNewInstBefore(new ICmpInst(I.getPredicate(),
5861                                                    LHSI->getOperand(2), RHSC,
5862                                                    I.getName()), I);
5863           } else if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(2))) {
5864             // Fold the known value into the constant operand.
5865             Op2 = ConstantExpr::getICmp(I.getPredicate(), C, RHSC);
5866             // Insert a new ICmp of the other select operand.
5867             Op1 = InsertNewInstBefore(new ICmpInst(I.getPredicate(),
5868                                                    LHSI->getOperand(1), RHSC,
5869                                                    I.getName()), I);
5870           }
5871         }
5872
5873         if (Op1)
5874           return SelectInst::Create(LHSI->getOperand(0), Op1, Op2);
5875         break;
5876       }
5877       case Instruction::Malloc:
5878         // If we have (malloc != null), and if the malloc has a single use, we
5879         // can assume it is successful and remove the malloc.
5880         if (LHSI->hasOneUse() && isa<ConstantPointerNull>(RHSC)) {
5881           AddToWorkList(LHSI);
5882           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty,
5883                                                          !I.isTrueWhenEqual()));
5884         }
5885         break;
5886       }
5887   }
5888
5889   // If we can optimize a 'icmp GEP, P' or 'icmp P, GEP', do so now.
5890   if (User *GEP = dyn_castGetElementPtr(Op0))
5891     if (Instruction *NI = FoldGEPICmp(GEP, Op1, I.getPredicate(), I))
5892       return NI;
5893   if (User *GEP = dyn_castGetElementPtr(Op1))
5894     if (Instruction *NI = FoldGEPICmp(GEP, Op0,
5895                            ICmpInst::getSwappedPredicate(I.getPredicate()), I))
5896       return NI;
5897
5898   // Test to see if the operands of the icmp are casted versions of other
5899   // values.  If the ptr->ptr cast can be stripped off both arguments, we do so
5900   // now.
5901   if (BitCastInst *CI = dyn_cast<BitCastInst>(Op0)) {
5902     if (isa<PointerType>(Op0->getType()) && 
5903         (isa<Constant>(Op1) || isa<BitCastInst>(Op1))) { 
5904       // We keep moving the cast from the left operand over to the right
5905       // operand, where it can often be eliminated completely.
5906       Op0 = CI->getOperand(0);
5907
5908       // If operand #1 is a bitcast instruction, it must also be a ptr->ptr cast
5909       // so eliminate it as well.
5910       if (BitCastInst *CI2 = dyn_cast<BitCastInst>(Op1))
5911         Op1 = CI2->getOperand(0);
5912
5913       // If Op1 is a constant, we can fold the cast into the constant.
5914       if (Op0->getType() != Op1->getType()) {
5915         if (Constant *Op1C = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
5916           Op1 = ConstantExpr::getBitCast(Op1C, Op0->getType());
5917         } else {
5918           // Otherwise, cast the RHS right before the icmp
5919           Op1 = InsertBitCastBefore(Op1, Op0->getType(), I);
5920         }
5921       }
5922       return new ICmpInst(I.getPredicate(), Op0, Op1);
5923     }
5924   }
5925   
5926   if (isa<CastInst>(Op0)) {
5927     // Handle the special case of: icmp (cast bool to X), <cst>
5928     // This comes up when you have code like
5929     //   int X = A < B;
5930     //   if (X) ...
5931     // For generality, we handle any zero-extension of any operand comparison
5932     // with a constant or another cast from the same type.
5933     if (isa<ConstantInt>(Op1) || isa<CastInst>(Op1))
5934       if (Instruction *R = visitICmpInstWithCastAndCast(I))
5935         return R;
5936   }
5937   
5938   // See if it's the same type of instruction on the left and right.
5939   if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
5940     if (BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
5941       if (Op0I->getOpcode() == Op1I->getOpcode() && Op0I->hasOneUse() &&
5942           Op1I->hasOneUse() && Op0I->getOperand(1) == Op1I->getOperand(1) &&
5943           I.isEquality()) {
5944         switch (Op0I->getOpcode()) {
5945         default: break;
5946         case Instruction::Add:
5947         case Instruction::Sub:
5948         case Instruction::Xor:
5949           // a+x icmp eq/ne b+x --> a icmp b
5950           return new ICmpInst(I.getPredicate(), Op0I->getOperand(0),
5951                               Op1I->getOperand(0));
5952           break;
5953         case Instruction::Mul:
5954           if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1))) {
5955             // a * Cst icmp eq/ne b * Cst --> a & Mask icmp b & Mask
5956             // Mask = -1 >> count-trailing-zeros(Cst).
5957             if (!CI->isZero() && !CI->isOne()) {
5958               const APInt &AP = CI->getValue();
5959               ConstantInt *Mask = ConstantInt::get(
5960                                       APInt::getLowBitsSet(AP.getBitWidth(),
5961                                                            AP.getBitWidth() -
5962                                                       AP.countTrailingZeros()));
5963               Instruction *And1 = BinaryOperator::CreateAnd(Op0I->getOperand(0),
5964                                                             Mask);
5965               Instruction *And2 = BinaryOperator::CreateAnd(Op1I->getOperand(0),
5966                                                             Mask);
5967               InsertNewInstBefore(And1, I);
5968               InsertNewInstBefore(And2, I);
5969               return new ICmpInst(I.getPredicate(), And1, And2);
5970             }
5971           }
5972           break;
5973         }
5974       }
5975     }
5976   }
5977   
5978   // ~x < ~y --> y < x
5979   { Value *A, *B;
5980     if (match(Op0, m_Not(m_Value(A))) &&
5981         match(Op1, m_Not(m_Value(B))))
5982       return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, A);
5983   }
5984   
5985   if (I.isEquality()) {
5986     Value *A, *B, *C, *D;
5987     
5988     // -x == -y --> x == y
5989     if (match(Op0, m_Neg(m_Value(A))) &&
5990         match(Op1, m_Neg(m_Value(B))))
5991       return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, B);
5992     
5993     if (match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
5994       if (A == Op1 || B == Op1) {    // (A^B) == A  ->  B == 0
5995         Value *OtherVal = A == Op1 ? B : A;
5996         return new ICmpInst(I.getPredicate(), OtherVal,
5997                             Constant::getNullValue(A->getType()));
5998       }
5999
6000       if (match(Op1, m_Xor(m_Value(C), m_Value(D)))) {
6001         // A^c1 == C^c2 --> A == C^(c1^c2)
6002         if (ConstantInt *C1 = dyn_cast<ConstantInt>(B))
6003           if (ConstantInt *C2 = dyn_cast<ConstantInt>(D))
6004             if (Op1->hasOneUse()) {
6005               Constant *NC = ConstantInt::get(C1->getValue() ^ C2->getValue());
6006               Instruction *Xor = BinaryOperator::CreateXor(C, NC, "tmp");
6007               return new ICmpInst(I.getPredicate(), A,
6008                                   InsertNewInstBefore(Xor, I));
6009             }
6010         
6011         // A^B == A^D -> B == D
6012         if (A == C) return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, D);
6013         if (A == D) return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, C);
6014         if (B == C) return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, D);
6015         if (B == D) return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, C);
6016       }
6017     }
6018     
6019     if (match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B))) &&
6020         (A == Op0 || B == Op0)) {
6021       // A == (A^B)  ->  B == 0
6022       Value *OtherVal = A == Op0 ? B : A;
6023       return new ICmpInst(I.getPredicate(), OtherVal,
6024                           Constant::getNullValue(A->getType()));
6025     }
6026     if (match(Op0, m_Sub(m_Value(A), m_Value(B))) && A == Op1) {
6027       // (A-B) == A  ->  B == 0
6028       return new ICmpInst(I.getPredicate(), B,
6029                           Constant::getNullValue(B->getType()));
6030     }
6031     if (match(Op1, m_Sub(m_Value(A), m_Value(B))) && A == Op0) {
6032       // A == (A-B)  ->  B == 0
6033       return new ICmpInst(I.getPredicate(), B,
6034                           Constant::getNullValue(B->getType()));
6035     }
6036     
6037     // (X&Z) == (Y&Z) -> (X^Y) & Z == 0
6038     if (Op0->hasOneUse() && Op1->hasOneUse() &&
6039         match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && 
6040         match(Op1, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
6041       Value *X = 0, *Y = 0, *Z = 0;
6042       
6043       if (A == C) {
6044         X = B; Y = D; Z = A;
6045       } else if (A == D) {
6046         X = B; Y = C; Z = A;
6047       } else if (B == C) {
6048         X = A; Y = D; Z = B;
6049       } else if (B == D) {
6050         X = A; Y = C; Z = B;
6051       }
6052       
6053       if (X) {   // Build (X^Y) & Z
6054         Op1 = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateXor(X, Y, "tmp"), I);
6055         Op1 = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAnd(Op1, Z, "tmp"), I);
6056         I.setOperand(0, Op1);
6057         I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op1->getType()));
6058         return &I;
6059       }
6060     }
6061   }
6062   return Changed ? &I : 0;
6063 }
6064
6065
6066 /// FoldICmpDivCst - Fold "icmp pred, ([su]div X, DivRHS), CmpRHS" where DivRHS
6067 /// and CmpRHS are both known to be integer constants.
6068 Instruction *InstCombiner::FoldICmpDivCst(ICmpInst &ICI, BinaryOperator *DivI,
6069                                           ConstantInt *DivRHS) {
6070   ConstantInt *CmpRHS = cast<ConstantInt>(ICI.getOperand(1));
6071   const APInt &CmpRHSV = CmpRHS->getValue();
6072   
6073   // FIXME: If the operand types don't match the type of the divide 
6074   // then don't attempt this transform. The code below doesn't have the
6075   // logic to deal with a signed divide and an unsigned compare (and
6076   // vice versa). This is because (x /s C1) <s C2  produces different 
6077   // results than (x /s C1) <u C2 or (x /u C1) <s C2 or even
6078   // (x /u C1) <u C2.  Simply casting the operands and result won't 
6079   // work. :(  The if statement below tests that condition and bails 
6080   // if it finds it. 
6081   bool DivIsSigned = DivI->getOpcode() == Instruction::SDiv;
6082   if (!ICI.isEquality() && DivIsSigned != ICI.isSignedPredicate())
6083     return 0;
6084   if (DivRHS->isZero())
6085     return 0; // The ProdOV computation fails on divide by zero.
6086   if (DivIsSigned && DivRHS->isAllOnesValue())
6087     return 0; // The overflow computation also screws up here
6088   if (DivRHS->isOne())
6089     return 0; // Not worth bothering, and eliminates some funny cases
6090               // with INT_MIN.
6091
6092   // Compute Prod = CI * DivRHS. We are essentially solving an equation
6093   // of form X/C1=C2. We solve for X by multiplying C1 (DivRHS) and 
6094   // C2 (CI). By solving for X we can turn this into a range check 
6095   // instead of computing a divide. 
6096   ConstantInt *Prod = Multiply(CmpRHS, DivRHS);
6097
6098   // Determine if the product overflows by seeing if the product is
6099   // not equal to the divide. Make sure we do the same kind of divide
6100   // as in the LHS instruction that we're folding. 
6101   bool ProdOV = (DivIsSigned ? ConstantExpr::getSDiv(Prod, DivRHS) :
6102                  ConstantExpr::getUDiv(Prod, DivRHS)) != CmpRHS;
6103
6104   // Get the ICmp opcode
6105   ICmpInst::Predicate Pred = ICI.getPredicate();
6106
6107   // Figure out the interval that is being checked.  For example, a comparison
6108   // like "X /u 5 == 0" is really checking that X is in the interval [0, 5). 
6109   // Compute this interval based on the constants involved and the signedness of
6110   // the compare/divide.  This computes a half-open interval, keeping track of
6111   // whether either value in the interval overflows.  After analysis each
6112   // overflow variable is set to 0 if it's corresponding bound variable is valid
6113   // -1 if overflowed off the bottom end, or +1 if overflowed off the top end.
6114   int LoOverflow = 0, HiOverflow = 0;
6115   ConstantInt *LoBound = 0, *HiBound = 0;
6116   
6117   if (!DivIsSigned) {  // udiv
6118     // e.g. X/5 op 3  --> [15, 20)
6119     LoBound = Prod;
6120     HiOverflow = LoOverflow = ProdOV;
6121     if (!HiOverflow)
6122       HiOverflow = AddWithOverflow(HiBound, LoBound, DivRHS, false);
6123   } else if (DivRHS->getValue().isStrictlyPositive()) { // Divisor is > 0.
6124     if (CmpRHSV == 0) {       // (X / pos) op 0
6125       // Can't overflow.  e.g.  X/2 op 0 --> [-1, 2)
6126       LoBound = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(SubOne(DivRHS)));
6127       HiBound = DivRHS;
6128     } else if (CmpRHSV.isStrictlyPositive()) {   // (X / pos) op pos
6129       LoBound = Prod;     // e.g.   X/5 op 3 --> [15, 20)
6130       HiOverflow = LoOverflow = ProdOV;
6131       if (!HiOverflow)
6132         HiOverflow = AddWithOverflow(HiBound, Prod, DivRHS, true);
6133     } else {                       // (X / pos) op neg
6134       // e.g. X/5 op -3  --> [-15-4, -15+1) --> [-19, -14)
6135       HiBound = AddOne(Prod);
6136       LoOverflow = HiOverflow = ProdOV ? -1 : 0;
6137       if (!LoOverflow) {
6138         ConstantInt* DivNeg = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(DivRHS));
6139         LoOverflow = AddWithOverflow(LoBound, HiBound, DivNeg,
6140                                      true) ? -1 : 0;
6141        }
6142     }
6143   } else if (DivRHS->getValue().isNegative()) { // Divisor is < 0.
6144     if (CmpRHSV == 0) {       // (X / neg) op 0
6145       // e.g. X/-5 op 0  --> [-4, 5)
6146       LoBound = AddOne(DivRHS);
6147       HiBound = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(DivRHS));
6148       if (HiBound == DivRHS) {     // -INTMIN = INTMIN
6149         HiOverflow = 1;            // [INTMIN+1, overflow)
6150         HiBound = 0;               // e.g. X/INTMIN = 0 --> X > INTMIN
6151       }
6152     } else if (CmpRHSV.isStrictlyPositive()) {   // (X / neg) op pos
6153       // e.g. X/-5 op 3  --> [-19, -14)
6154       HiBound = AddOne(Prod);
6155       HiOverflow = LoOverflow = ProdOV ? -1 : 0;
6156       if (!LoOverflow)
6157         LoOverflow = AddWithOverflow(LoBound, HiBound, DivRHS, true) ? -1 : 0;
6158     } else {                       // (X / neg) op neg
6159       LoBound = Prod;       // e.g. X/-5 op -3  --> [15, 20)
6160       LoOverflow = HiOverflow = ProdOV;
6161       if (!HiOverflow)
6162         HiOverflow = SubWithOverflow(HiBound, Prod, DivRHS, true);
6163     }
6164     
6165     // Dividing by a negative swaps the condition.  LT <-> GT
6166     Pred = ICmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
6167   }
6168
6169   Value *X = DivI->getOperand(0);
6170   switch (Pred) {
6171   default: assert(0 && "Unhandled icmp opcode!");
6172   case ICmpInst::ICMP_EQ:
6173     if (LoOverflow && HiOverflow)
6174       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
6175     else if (HiOverflow)
6176       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SGE : 
6177                           ICmpInst::ICMP_UGE, X, LoBound);
6178     else if (LoOverflow)
6179       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SLT : 
6180                           ICmpInst::ICMP_ULT, X, HiBound);
6181     else
6182       return InsertRangeTest(X, LoBound, HiBound, DivIsSigned, true, ICI);
6183   case ICmpInst::ICMP_NE:
6184     if (LoOverflow && HiOverflow)
6185       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
6186     else if (HiOverflow)
6187       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SLT : 
6188                           ICmpInst::ICMP_ULT, X, LoBound);
6189     else if (LoOverflow)
6190       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SGE : 
6191                           ICmpInst::ICMP_UGE, X, HiBound);
6192     else
6193       return InsertRangeTest(X, LoBound, HiBound, DivIsSigned, false, ICI);
6194   case ICmpInst::ICMP_ULT:
6195   case ICmpInst::ICMP_SLT:
6196     if (LoOverflow == +1)   // Low bound is greater than input range.
6197       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
6198     if (LoOverflow == -1)   // Low bound is less than input range.
6199       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
6200     return new ICmpInst(Pred, X, LoBound);
6201   case ICmpInst::ICMP_UGT:
6202   case ICmpInst::ICMP_SGT:
6203     if (HiOverflow == +1)       // High bound greater than input range.
6204       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
6205     else if (HiOverflow == -1)  // High bound less than input range.
6206       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
6207     if (Pred == ICmpInst::ICMP_UGT)
6208       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, X, HiBound);
6209     else
6210       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, X, HiBound);
6211   }
6212 }
6213
6214
6215 /// visitICmpInstWithInstAndIntCst - Handle "icmp (instr, intcst)".
6216 ///
6217 Instruction *InstCombiner::visitICmpInstWithInstAndIntCst(ICmpInst &ICI,
6218                                                           Instruction *LHSI,
6219                                                           ConstantInt *RHS) {
6220   const APInt &RHSV = RHS->getValue();
6221   
6222   switch (LHSI->getOpcode()) {
6223   case Instruction::Xor:         // (icmp pred (xor X, XorCST), CI)
6224     if (ConstantInt *XorCST = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) {
6225       // If this is a comparison that tests the signbit (X < 0) or (x > -1),
6226       // fold the xor.
6227       if ((ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && RHSV == 0) ||
6228           (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT && RHSV.isAllOnesValue())) {
6229         Value *CompareVal = LHSI->getOperand(0);
6230         
6231         // If the sign bit of the XorCST is not set, there is no change to
6232         // the operation, just stop using the Xor.
6233         if (!XorCST->getValue().isNegative()) {
6234           ICI.setOperand(0, CompareVal);
6235           AddToWorkList(LHSI);
6236           return &ICI;
6237         }
6238         
6239         // Was the old condition true if the operand is positive?
6240         bool isTrueIfPositive = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT;
6241         
6242         // If so, the new one isn't.
6243         isTrueIfPositive ^= true;
6244         
6245         if (isTrueIfPositive)
6246           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, CompareVal, SubOne(RHS));
6247         else
6248           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, CompareVal, AddOne(RHS));
6249       }
6250     }
6251     break;
6252   case Instruction::And:         // (icmp pred (and X, AndCST), RHS)
6253     if (LHSI->hasOneUse() && isa<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1)) &&
6254         LHSI->getOperand(0)->hasOneUse()) {
6255       ConstantInt *AndCST = cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
6256       
6257       // If the LHS is an AND of a truncating cast, we can widen the
6258       // and/compare to be the input width without changing the value
6259       // produced, eliminating a cast.
6260       if (TruncInst *Cast = dyn_cast<TruncInst>(LHSI->getOperand(0))) {
6261         // We can do this transformation if either the AND constant does not
6262         // have its sign bit set or if it is an equality comparison. 
6263         // Extending a relational comparison when we're checking the sign
6264         // bit would not work.
6265         if (Cast->hasOneUse() &&
6266             (ICI.isEquality() ||
6267              (AndCST->getValue().isNonNegative() && RHSV.isNonNegative()))) {
6268           uint32_t BitWidth = 
6269             cast<IntegerType>(Cast->getOperand(0)->getType())->getBitWidth();
6270           APInt NewCST = AndCST->getValue();
6271           NewCST.zext(BitWidth);
6272           APInt NewCI = RHSV;
6273           NewCI.zext(BitWidth);
6274           Instruction *NewAnd = 
6275             BinaryOperator::CreateAnd(Cast->getOperand(0),
6276                                       ConstantInt::get(NewCST),LHSI->getName());
6277           InsertNewInstBefore(NewAnd, ICI);
6278           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NewAnd,
6279                               ConstantInt::get(NewCI));
6280         }
6281       }
6282       
6283       // If this is: (X >> C1) & C2 != C3 (where any shift and any compare
6284       // could exist), turn it into (X & (C2 << C1)) != (C3 << C1).  This
6285       // happens a LOT in code produced by the C front-end, for bitfield
6286       // access.
6287       BinaryOperator *Shift = dyn_cast<BinaryOperator>(LHSI->getOperand(0));
6288       if (Shift && !Shift->isShift())
6289         Shift = 0;
6290       
6291       ConstantInt *ShAmt;
6292       ShAmt = Shift ? dyn_cast<ConstantInt>(Shift->getOperand(1)) : 0;
6293       const Type *Ty = Shift ? Shift->getType() : 0;  // Type of the shift.
6294       const Type *AndTy = AndCST->getType();          // Type of the and.
6295       
6296       // We can fold this as long as we can't shift unknown bits
6297       // into the mask.  This can only happen with signed shift
6298       // rights, as they sign-extend.
6299       if (ShAmt) {
6300         bool CanFold = Shift->isLogicalShift();
6301         if (!CanFold) {
6302           // To test for the bad case of the signed shr, see if any
6303           // of the bits shifted in could be tested after the mask.
6304           uint32_t TyBits = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
6305           int ShAmtVal = TyBits - ShAmt->getLimitedValue(TyBits);
6306           
6307           uint32_t BitWidth = AndTy->getPrimitiveSizeInBits();
6308           if ((APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth-ShAmtVal) & 
6309                AndCST->getValue()) == 0)
6310             CanFold = true;
6311         }
6312         
6313         if (CanFold) {
6314           Constant *NewCst;
6315           if (Shift->getOpcode() == Instruction::Shl)
6316             NewCst = ConstantExpr::getLShr(RHS, ShAmt);
6317           else
6318             NewCst = ConstantExpr::getShl(RHS, ShAmt);
6319           
6320           // Check to see if we are shifting out any of the bits being
6321           // compared.
6322           if (ConstantExpr::get(Shift->getOpcode(), NewCst, ShAmt) != RHS) {
6323             // If we shifted bits out, the fold is not going to work out.
6324             // As a special case, check to see if this means that the
6325             // result is always true or false now.
6326             if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
6327               return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
6328             if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
6329               return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
6330           } else {
6331             ICI.setOperand(1, NewCst);
6332             Constant *NewAndCST;
6333             if (Shift->getOpcode() == Instruction::Shl)
6334               NewAndCST = ConstantExpr::getLShr(AndCST, ShAmt);
6335             else
6336               NewAndCST = ConstantExpr::getShl(AndCST, ShAmt);
6337             LHSI->setOperand(1, NewAndCST);
6338             LHSI->setOperand(0, Shift->getOperand(0));
6339             AddToWorkList(Shift); // Shift is dead.
6340             AddUsesToWorkList(ICI);
6341             return &ICI;
6342           }
6343         }
6344       }
6345       
6346       // Turn ((X >> Y) & C) == 0  into  (X & (C << Y)) == 0.  The later is
6347       // preferable because it allows the C<<Y expression to be hoisted out
6348       // of a loop if Y is invariant and X is not.
6349       if (Shift && Shift->hasOneUse() && RHSV == 0 &&
6350           ICI.isEquality() && !Shift->isArithmeticShift() &&
6351           isa<Instruction>(Shift->getOperand(0))) {
6352         // Compute C << Y.
6353         Value *NS;
6354         if (Shift->getOpcode() == Instruction::LShr) {
6355           NS = BinaryOperator::CreateShl(AndCST, 
6356                                          Shift->getOperand(1), "tmp");
6357         } else {
6358           // Insert a logical shift.
6359           NS = BinaryOperator::CreateLShr(AndCST,
6360                                           Shift->getOperand(1), "tmp");
6361         }
6362         InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(NS), ICI);
6363         
6364         // Compute X & (C << Y).
6365         Instruction *NewAnd = 
6366           BinaryOperator::CreateAnd(Shift->getOperand(0), NS, LHSI->getName());
6367         InsertNewInstBefore(NewAnd, ICI);
6368         
6369         ICI.setOperand(0, NewAnd);
6370         return &ICI;
6371       }
6372     }
6373     break;
6374     
6375   case Instruction::Shl: {       // (icmp pred (shl X, ShAmt), CI)
6376     ConstantInt *ShAmt = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
6377     if (!ShAmt) break;
6378     
6379     uint32_t TypeBits = RHSV.getBitWidth();
6380     
6381     // Check that the shift amount is in range.  If not, don't perform
6382     // undefined shifts.  When the shift is visited it will be
6383     // simplified.
6384     if (ShAmt->uge(TypeBits))
6385       break;
6386     
6387     if (ICI.isEquality()) {
6388       // If we are comparing against bits always shifted out, the
6389       // comparison cannot succeed.
6390       Constant *Comp =
6391         ConstantExpr::getShl(ConstantExpr::getLShr(RHS, ShAmt), ShAmt);
6392       if (Comp != RHS) {// Comparing against a bit that we know is zero.
6393         bool IsICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
6394         Constant *Cst = ConstantInt::get(Type::Int1Ty, IsICMP_NE);
6395         return ReplaceInstUsesWith(ICI, Cst);
6396       }
6397       
6398       if (LHSI->hasOneUse()) {
6399         // Otherwise strength reduce the shift into an and.
6400         uint32_t ShAmtVal = (uint32_t)ShAmt->getLimitedValue(TypeBits);
6401         Constant *Mask =
6402           ConstantInt::get(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits-ShAmtVal));
6403         
6404         Instruction *AndI =
6405           BinaryOperator::CreateAnd(LHSI->getOperand(0),
6406                                     Mask, LHSI->getName()+".mask");
6407         Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, ICI);
6408         return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), And,
6409                             ConstantInt::get(RHSV.lshr(ShAmtVal)));
6410       }
6411     }
6412     
6413     // Otherwise, if this is a comparison of the sign bit, simplify to and/test.
6414     bool TrueIfSigned = false;
6415     if (LHSI->hasOneUse() &&
6416         isSignBitCheck(ICI.getPredicate(), RHS, TrueIfSigned)) {
6417       // (X << 31) <s 0  --> (X&1) != 0
6418       Constant *Mask = ConstantInt::get(APInt(TypeBits, 1) <<
6419                                            (TypeBits-ShAmt->getZExtValue()-1));
6420       Instruction *AndI =
6421         BinaryOperator::CreateAnd(LHSI->getOperand(0),
6422                                   Mask, LHSI->getName()+".mask");
6423       Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, ICI);
6424       
6425       return new ICmpInst(TrueIfSigned ? ICmpInst::ICMP_NE : ICmpInst::ICMP_EQ,
6426                           And, Constant::getNullValue(And->getType()));
6427     }
6428     break;
6429   }
6430     
6431   case Instruction::LShr:         // (icmp pred (shr X, ShAmt), CI)
6432   case Instruction::AShr: {
6433     // Only handle equality comparisons of shift-by-constant.
6434     ConstantInt *ShAmt = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
6435     if (!ShAmt || !ICI.isEquality()) break;
6436
6437     // Check that the shift amount is in range.  If not, don't perform
6438     // undefined shifts.  When the shift is visited it will be
6439     // simplified.
6440     uint32_t TypeBits = RHSV.getBitWidth();
6441     if (ShAmt->uge(TypeBits))
6442       break;
6443     
6444     uint32_t ShAmtVal = (uint32_t)ShAmt->getLimitedValue(TypeBits);
6445       
6446     // If we are comparing against bits always shifted out, the
6447     // comparison cannot succeed.
6448     APInt Comp = RHSV << ShAmtVal;
6449     if (LHSI->getOpcode() == Instruction::LShr)
6450       Comp = Comp.lshr(ShAmtVal);
6451     else
6452       Comp = Comp.ashr(ShAmtVal);
6453     
6454     if (Comp != RHSV) { // Comparing against a bit that we know is zero.
6455       bool IsICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
6456       Constant *Cst = ConstantInt::get(Type::Int1Ty, IsICMP_NE);
6457       return ReplaceInstUsesWith(ICI, Cst);
6458     }
6459     
6460     // Otherwise, check to see if the bits shifted out are known to be zero.
6461     // If so, we can compare against the unshifted value:
6462     //  (X & 4) >> 1 == 2  --> (X & 4) == 4.
6463     if (LHSI->hasOneUse() &&
6464         MaskedValueIsZero(LHSI->getOperand(0), 
6465                           APInt::getLowBitsSet(Comp.getBitWidth(), ShAmtVal))) {
6466       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSI->getOperand(0),
6467                           ConstantExpr::getShl(RHS, ShAmt));
6468     }
6469       
6470     if (LHSI->hasOneUse()) {
6471       // Otherwise strength reduce the shift into an and.
6472       APInt Val(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShAmtVal));
6473       Constant *Mask = ConstantInt::get(Val);
6474       
6475       Instruction *AndI =
6476         BinaryOperator::CreateAnd(LHSI->getOperand(0),
6477                                   Mask, LHSI->getName()+".mask");
6478       Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, ICI);
6479       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), And,
6480                           ConstantExpr::getShl(RHS, ShAmt));
6481     }
6482     break;
6483   }
6484     
6485   case Instruction::SDiv:
6486   case Instruction::UDiv:
6487     // Fold: icmp pred ([us]div X, C1), C2 -> range test
6488     // Fold this div into the comparison, producing a range check. 
6489     // Determine, based on the divide type, what the range is being 
6490     // checked.  If there is an overflow on the low or high side, remember 
6491     // it, otherwise compute the range [low, hi) bounding the new value.
6492     // See: InsertRangeTest above for the kinds of replacements possible.
6493     if (ConstantInt *DivRHS = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1)))
6494       if (Instruction *R = FoldICmpDivCst(ICI, cast<BinaryOperator>(LHSI),
6495                                           DivRHS))
6496         return R;
6497     break;
6498
6499   case Instruction::Add:
6500     // Fold: icmp pred (add, X, C1), C2
6501
6502     if (!ICI.isEquality()) {
6503       ConstantInt *LHSC = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
6504       if (!LHSC) break;
6505       const APInt &LHSV = LHSC->getValue();
6506
6507       ConstantRange CR = ICI.makeConstantRange(ICI.getPredicate(), RHSV)
6508                             .subtract(LHSV);
6509
6510       if (ICI.isSignedPredicate()) {
6511         if (CR.getLower().isSignBit()) {
6512           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, LHSI->getOperand(0),
6513                               ConstantInt::get(CR.getUpper()));
6514         } else if (CR.getUpper().isSignBit()) {
6515           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, LHSI->getOperand(0),
6516                               ConstantInt::get(CR.getLower()));
6517         }
6518       } else {
6519         if (CR.getLower().isMinValue()) {
6520           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, LHSI->getOperand(0),
6521                               ConstantInt::get(CR.getUpper()));
6522         } else if (CR.getUpper().isMinValue()) {
6523           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, LHSI->getOperand(0),
6524                               ConstantInt::get(CR.getLower()));
6525         }
6526       }
6527     }
6528     break;
6529   }
6530   
6531   // Simplify icmp_eq and icmp_ne instructions with integer constant RHS.
6532   if (ICI.isEquality()) {
6533     bool isICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
6534     
6535     // If the first operand is (add|sub|and|or|xor|rem) with a constant, and 
6536     // the second operand is a constant, simplify a bit.
6537     if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(LHSI)) {
6538       switch (BO->getOpcode()) {
6539       case Instruction::SRem:
6540         // If we have a signed (X % (2^c)) == 0, turn it into an unsigned one.
6541         if (RHSV == 0 && isa<ConstantInt>(BO->getOperand(1)) &&BO->hasOneUse()){
6542           const APInt &V = cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))->getValue();
6543           if (V.sgt(APInt(V.getBitWidth(), 1)) && V.isPowerOf2()) {
6544             Instruction *NewRem =
6545               BinaryOperator::CreateURem(BO->getOperand(0), BO->getOperand(1),
6546                                          BO->getName());
6547             InsertNewInstBefore(NewRem, ICI);
6548             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NewRem, 
6549                                 Constant::getNullValue(BO->getType()));
6550           }
6551         }
6552         break;
6553       case Instruction::Add:
6554         // Replace ((add A, B) != C) with (A != C-B) if B & C are constants.
6555         if (ConstantInt *BOp1C = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
6556           if (BO->hasOneUse())
6557             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0),
6558                                 Subtract(RHS, BOp1C));
6559         } else if (RHSV == 0) {
6560           // Replace ((add A, B) != 0) with (A != -B) if A or B is
6561           // efficiently invertible, or if the add has just this one use.
6562           Value *BOp0 = BO->getOperand(0), *BOp1 = BO->getOperand(1);
6563           
6564           if (Value *NegVal = dyn_castNegVal(BOp1))
6565             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BOp0, NegVal);
6566           else if (Value *NegVal = dyn_castNegVal(BOp0))
6567             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NegVal, BOp1);
6568           else if (BO->hasOneUse()) {
6569             Instruction *Neg = BinaryOperator::CreateNeg(BOp1);
6570             InsertNewInstBefore(Neg, ICI);
6571             Neg->takeName(BO);
6572             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BOp0, Neg);
6573           }
6574         }
6575         break;
6576       case Instruction::Xor:
6577         // For the xor case, we can xor two constants together, eliminating
6578         // the explicit xor.
6579         if (Constant *BOC = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1)))
6580           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0), 
6581                               ConstantExpr::getXor(RHS, BOC));
6582         
6583         // FALLTHROUGH
6584       case Instruction::Sub:
6585         // Replace (([sub|xor] A, B) != 0) with (A != B)
6586         if (RHSV == 0)
6587           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0),
6588                               BO->getOperand(1));
6589         break;
6590         
6591       case Instruction::Or:
6592         // If bits are being or'd in that are not present in the constant we
6593         // are comparing against, then the comparison could never succeed!
6594         if (Constant *BOC = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1))) {
6595           Constant *NotCI = ConstantExpr::getNot(RHS);
6596           if (!ConstantExpr::getAnd(BOC, NotCI)->isNullValue())
6597             return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
6598                                                              isICMP_NE));
6599         }
6600         break;
6601         
6602       case Instruction::And:
6603         if (ConstantInt *BOC = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
6604           // If bits are being compared against that are and'd out, then the
6605           // comparison can never succeed!
6606           if ((RHSV & ~BOC->getValue()) != 0)
6607             return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::get(Type::Int1Ty,
6608                                                              isICMP_NE));
6609           
6610           // If we have ((X & C) == C), turn it into ((X & C) != 0).
6611           if (RHS == BOC && RHSV.isPowerOf2())
6612             return new ICmpInst(isICMP_NE ? ICmpInst::ICMP_EQ :
6613                                 ICmpInst::ICMP_NE, LHSI,
6614                                 Constant::getNullValue(RHS->getType()));
6615           
6616           // Replace (and X, (1 << size(X)-1) != 0) with x s< 0
6617           if (BOC->getValue().isSignBit()) {
6618             Value *X = BO->getOperand(0);
6619             Constant *Zero = Constant::getNullValue(X->getType());
6620             ICmpInst::Predicate pred = isICMP_NE ? 
6621               ICmpInst::ICMP_SLT : ICmpInst::ICMP_SGE;
6622             return new ICmpInst(pred, X, Zero);
6623           }
6624           
6625           // ((X & ~7) == 0) --> X < 8
6626           if (RHSV == 0 && isHighOnes(BOC)) {
6627             Value *X = BO->getOperand(0);
6628             Constant *NegX = ConstantExpr::getNeg(BOC);
6629             ICmpInst::Predicate pred = isICMP_NE ? 
6630               ICmpInst::ICMP_UGE : ICmpInst::ICMP_ULT;
6631             return new ICmpInst(pred, X, NegX);
6632           }
6633         }
6634       default: break;
6635       }
6636     } else if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(LHSI)) {
6637       // Handle icmp {eq|ne} <intrinsic>, intcst.
6638       if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::bswap) {
6639         AddToWorkList(II);
6640         ICI.setOperand(0, II->getOperand(1));
6641         ICI.setOperand(1, ConstantInt::get(RHSV.byteSwap()));
6642         return &ICI;
6643       }
6644     }
6645   } else {  // Not a ICMP_EQ/ICMP_NE
6646             // If the LHS is a cast from an integral value of the same size, 
6647             // then since we know the RHS is a constant, try to simlify.
6648     if (CastInst *Cast = dyn_cast<CastInst>(LHSI)) {
6649       Value *CastOp = Cast->getOperand(0);
6650       const Type *SrcTy = CastOp->getType();
6651       uint32_t SrcTySize = SrcTy->getPrimitiveSizeInBits();
6652       if (SrcTy->isInteger() && 
6653           SrcTySize == Cast->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
6654         // If this is an unsigned comparison, try to make the comparison use
6655         // smaller constant values.
6656         if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_ULT && RHSV.isSignBit()) {
6657           // X u< 128 => X s> -1
6658           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, CastOp, 
6659                            ConstantInt::get(APInt::getAllOnesValue(SrcTySize)));
6660         } else if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_UGT &&
6661                    RHSV == APInt::getSignedMaxValue(SrcTySize)) {
6662           // X u> 127 => X s< 0
6663           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, CastOp, 
6664                               Constant::getNullValue(SrcTy));
6665         }
6666       }
6667     }
6668   }
6669   return 0;
6670 }
6671
6672 /// visitICmpInstWithCastAndCast - Handle icmp (cast x to y), (cast/cst).
6673 /// We only handle extending casts so far.
6674 ///
6675 Instruction *InstCombiner::visitICmpInstWithCastAndCast(ICmpInst &ICI) {
6676   const CastInst *LHSCI = cast<CastInst>(ICI.getOperand(0));
6677   Value *LHSCIOp        = LHSCI->getOperand(0);
6678   const Type *SrcTy     = LHSCIOp->getType();
6679   const Type *DestTy    = LHSCI->getType();
6680   Value *RHSCIOp;
6681
6682   // Turn icmp (ptrtoint x), (ptrtoint/c) into a compare of the input if the 
6683   // integer type is the same size as the pointer type.
6684   if (LHSCI->getOpcode() == Instruction::PtrToInt &&
6685       getTargetData().getPointerSizeInBits() == 
6686          cast<IntegerType>(DestTy)->getBitWidth()) {
6687     Value *RHSOp = 0;
6688     if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(ICI.getOperand(1))) {
6689       RHSOp = ConstantExpr::getIntToPtr(RHSC, SrcTy);
6690     } else if (PtrToIntInst *RHSC = dyn_cast<PtrToIntInst>(ICI.getOperand(1))) {
6691       RHSOp = RHSC->getOperand(0);
6692       // If the pointer types don't match, insert a bitcast.
6693       if (LHSCIOp->getType() != RHSOp->getType())
6694         RHSOp = InsertBitCastBefore(RHSOp, LHSCIOp->getType(), ICI);
6695     }
6696
6697     if (RHSOp)
6698       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, RHSOp);
6699   }
6700   
6701   // The code below only handles extension cast instructions, so far.
6702   // Enforce this.
6703   if (LHSCI->getOpcode() != Instruction::ZExt &&
6704       LHSCI->getOpcode() != Instruction::SExt)
6705     return 0;
6706
6707   bool isSignedExt = LHSCI->getOpcode() == Instruction::SExt;
6708   bool isSignedCmp = ICI.isSignedPredicate();
6709
6710   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(ICI.getOperand(1))) {
6711     // Not an extension from the same type?
6712     RHSCIOp = CI->getOperand(0);
6713     if (RHSCIOp->getType() != LHSCIOp->getType()) 
6714       return 0;
6715     
6716     // If the signedness of the two casts doesn't agree (i.e. one is a sext
6717     // and the other is a zext), then we can't handle this.
6718     if (CI->getOpcode() != LHSCI->getOpcode())
6719       return 0;
6720
6721     // Deal with equality cases early.
6722     if (ICI.isEquality())
6723       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, RHSCIOp);
6724
6725     // A signed comparison of sign extended values simplifies into a
6726     // signed comparison.
6727     if (isSignedCmp && isSignedExt)
6728       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, RHSCIOp);
6729
6730     // The other three cases all fold into an unsigned comparison.
6731     return new ICmpInst(ICI.getUnsignedPredicate(), LHSCIOp, RHSCIOp);
6732   }
6733
6734   // If we aren't dealing with a constant on the RHS, exit early
6735   ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(ICI.getOperand(1));
6736   if (!CI)
6737     return 0;
6738
6739   // Compute the constant that would happen if we truncated to SrcTy then
6740   // reextended to DestTy.
6741   Constant *Res1 = ConstantExpr::getTrunc(CI, SrcTy);
6742   Constant *Res2 = ConstantExpr::getCast(LHSCI->getOpcode(), Res1, DestTy);
6743
6744   // If the re-extended constant didn't change...
6745   if (Res2 == CI) {
6746     // Make sure that sign of the Cmp and the sign of the Cast are the same.
6747     // For example, we might have:
6748     //    %A = sext short %X to uint
6749     //    %B = icmp ugt uint %A, 1330
6750     // It is incorrect to transform this into 
6751     //    %B = icmp ugt short %X, 1330 
6752     // because %A may have negative value. 
6753     //
6754     // However, we allow this when the compare is EQ/NE, because they are
6755     // signless.
6756     if (isSignedExt == isSignedCmp || ICI.isEquality())
6757       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, Res1);
6758     return 0;
6759   }
6760
6761   // The re-extended constant changed so the constant cannot be represented 
6762   // in the shorter type. Consequently, we cannot emit a simple comparison.
6763
6764   // First, handle some easy cases. We know the result cannot be equal at this
6765   // point so handle the ICI.isEquality() cases
6766   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
6767     return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
6768   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
6769     return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
6770
6771   // Evaluate the comparison for LT (we invert for GT below). LE and GE cases
6772   // should have been folded away previously and not enter in here.
6773   Value *Result;
6774   if (isSignedCmp) {
6775     // We're performing a signed comparison.
6776     if (cast<ConstantInt>(CI)->getValue().isNegative())
6777       Result = ConstantInt::getFalse();          // X < (small) --> false
6778     else
6779       Result = ConstantInt::getTrue();           // X < (large) --> true
6780   } else {
6781     // We're performing an unsigned comparison.
6782     if (isSignedExt) {
6783       // We're performing an unsigned comp with a sign extended value.
6784       // This is true if the input is >= 0. [aka >s -1]
6785       Constant *NegOne = ConstantInt::getAllOnesValue(SrcTy);
6786       Result = InsertNewInstBefore(new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, LHSCIOp,
6787                                    NegOne, ICI.getName()), ICI);
6788     } else {
6789       // Unsigned extend & unsigned compare -> always true.
6790       Result = ConstantInt::getTrue();
6791     }
6792   }
6793
6794   // Finally, return the value computed.
6795   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_ULT ||
6796       ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT)
6797     return ReplaceInstUsesWith(ICI, Result);
6798
6799   assert((ICI.getPredicate()==ICmpInst::ICMP_UGT || 
6800           ICI.getPredicate()==ICmpInst::ICMP_SGT) &&
6801          "ICmp should be folded!");
6802   if (Constant *CI = dyn_cast<Constant>(Result))
6803     return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantExpr::getNot(CI));
6804   return BinaryOperator::CreateNot(Result);
6805 }
6806
6807 Instruction *InstCombiner::visitShl(BinaryOperator &I) {
6808   return commonShiftTransforms(I);
6809 }
6810
6811 Instruction *InstCombiner::visitLShr(BinaryOperator &I) {
6812   return commonShiftTransforms(I);
6813 }
6814
6815 Instruction *InstCombiner::visitAShr(BinaryOperator &I) {
6816   if (Instruction *R = commonShiftTransforms(I))
6817     return R;
6818   
6819   Value *Op0 = I.getOperand(0);
6820   
6821   // ashr int -1, X = -1   (for any arithmetic shift rights of ~0)
6822   if (ConstantInt *CSI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
6823     if (CSI->isAllOnesValue())
6824       return ReplaceInstUsesWith(I, CSI);
6825   
6826   // See if we can turn a signed shr into an unsigned shr.
6827   if (!isa<VectorType>(I.getType()) &&
6828       MaskedValueIsZero(Op0,
6829                       APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits())))
6830     return BinaryOperator::CreateLShr(Op0, I.getOperand(1));
6831   
6832   return 0;
6833 }
6834
6835 Instruction *InstCombiner::commonShiftTransforms(BinaryOperator &I) {
6836   assert(I.getOperand(1)->getType() == I.getOperand(0)->getType());
6837   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
6838
6839   // shl X, 0 == X and shr X, 0 == X
6840   // shl 0, X == 0 and shr 0, X == 0
6841   if (Op1 == Constant::getNullValue(Op1->getType()) ||
6842       Op0 == Constant::getNullValue(Op0->getType()))
6843     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
6844   
6845   if (isa<UndefValue>(Op0)) {            
6846     if (I.getOpcode() == Instruction::AShr) // undef >>s X -> undef
6847       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
6848     else                                    // undef << X -> 0, undef >>u X -> 0
6849       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
6850   }
6851   if (isa<UndefValue>(Op1)) {
6852     if (I.getOpcode() == Instruction::AShr)  // X >>s undef -> X
6853       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);          
6854     else                                     // X << undef, X >>u undef -> 0
6855       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
6856   }
6857
6858   // Try to fold constant and into select arguments.
6859   if (isa<Constant>(Op0))
6860     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
6861       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
6862         return R;
6863
6864   if (ConstantInt *CUI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1))
6865     if (Instruction *Res = FoldShiftByConstant(Op0, CUI, I))
6866       return Res;
6867   return 0;
6868 }
6869
6870 Instruction *InstCombiner::FoldShiftByConstant(Value *Op0, ConstantInt *Op1,
6871                                                BinaryOperator &I) {
6872   bool isLeftShift    = I.getOpcode() == Instruction::Shl;
6873
6874   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
6875   // purpose is to compute bits we don't care about.
6876   uint32_t TypeBits = Op0->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
6877   APInt KnownZero(TypeBits, 0), KnownOne(TypeBits, 0);
6878   if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(TypeBits),
6879                            KnownZero, KnownOne))
6880     return &I;
6881   
6882   // shl uint X, 32 = 0 and shr ubyte Y, 9 = 0, ... just don't eliminate shr
6883   // of a signed value.
6884   //
6885   if (Op1->uge(TypeBits)) {
6886     if (I.getOpcode() != Instruction::AShr)
6887       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
6888     else {
6889       I.setOperand(1, ConstantInt::get(I.getType(), TypeBits-1));
6890       return &I;
6891     }
6892   }
6893   
6894   // ((X*C1) << C2) == (X * (C1 << C2))
6895   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
6896     if (BO->getOpcode() == Instruction::Mul && isLeftShift)
6897       if (Constant *BOOp = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1)))
6898         return BinaryOperator::CreateMul(BO->getOperand(0),
6899                                          ConstantExpr::getShl(BOOp, Op1));
6900   
6901   // Try to fold constant and into select arguments.
6902   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
6903     if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
6904       return R;
6905   if (isa<PHINode>(Op0))
6906     if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
6907       return NV;
6908   
6909   // Fold shift2(trunc(shift1(x,c1)), c2) -> trunc(shift2(shift1(x,c1),c2))
6910   if (TruncInst *TI = dyn_cast<TruncInst>(Op0)) {
6911     Instruction *TrOp = dyn_cast<Instruction>(TI->getOperand(0));
6912     // If 'shift2' is an ashr, we would have to get the sign bit into a funny
6913     // place.  Don't try to do this transformation in this case.  Also, we
6914     // require that the input operand is a shift-by-constant so that we have
6915     // confidence that the shifts will get folded together.  We could do this
6916     // xform in more cases, but it is unlikely to be profitable.
6917     if (TrOp && I.isLogicalShift() && TrOp->isShift() && 
6918         isa<ConstantInt>(TrOp->getOperand(1))) {
6919       // Okay, we'll do this xform.  Make the shift of shift.
6920       Constant *ShAmt = ConstantExpr::getZExt(Op1, TrOp->getType());
6921       Instruction *NSh = BinaryOperator::Create(I.getOpcode(), TrOp, ShAmt,
6922                                                 I.getName());
6923       InsertNewInstBefore(NSh, I); // (shift2 (shift1 & 0x00FF), c2)
6924
6925       // For logical shifts, the truncation has the effect of making the high
6926       // part of the register be zeros.  Emulate this by inserting an AND to
6927       // clear the top bits as needed.  This 'and' will usually be zapped by
6928       // other xforms later if dead.
6929       unsigned SrcSize = TrOp->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
6930       unsigned DstSize = TI->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
6931       APInt MaskV(APInt::getLowBitsSet(SrcSize, DstSize));
6932       
6933       // The mask we constructed says what the trunc would do if occurring
6934       // between the shifts.  We want to know the effect *after* the second
6935       // shift.  We know that it is a logical shift by a constant, so adjust the
6936       // mask as appropriate.
6937       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl)
6938         MaskV <<= Op1->getZExtValue();
6939       else {
6940         assert(I.getOpcode() == Instruction::LShr && "Unknown logical shift");
6941         MaskV = MaskV.lshr(Op1->getZExtValue());
6942       }
6943
6944       Instruction *And = BinaryOperator::CreateAnd(NSh, ConstantInt::get(MaskV),
6945                                                    TI->getName());
6946       InsertNewInstBefore(And, I); // shift1 & 0x00FF
6947
6948       // Return the value truncated to the interesting size.
6949       return new TruncInst(And, I.getType());
6950     }
6951   }
6952   
6953   if (Op0->hasOneUse()) {
6954     if (BinaryOperator *Op0BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
6955       // Turn ((X >> C) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
6956       Value *V1, *V2;
6957       ConstantInt *CC;
6958       switch (Op0BO->getOpcode()) {
6959         default: break;
6960         case Instruction::Add:
6961         case Instruction::And:
6962         case Instruction::Or:
6963         case Instruction::Xor: {
6964           // These operators commute.
6965           // Turn (Y + (X >> C)) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
6966           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(1)->hasOneUse() &&
6967               match(Op0BO->getOperand(1),
6968                     m_Shr(m_Value(V1), m_ConstantInt(CC))) && CC == Op1) {
6969             Instruction *YS = BinaryOperator::CreateShl(
6970                                             Op0BO->getOperand(0), Op1,
6971                                             Op0BO->getName());
6972             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
6973             Instruction *X = 
6974               BinaryOperator::Create(Op0BO->getOpcode(), YS, V1,
6975                                      Op0BO->getOperand(1)->getName());
6976             InsertNewInstBefore(X, I);  // (X + (Y << C))
6977             uint32_t Op1Val = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
6978             return BinaryOperator::CreateAnd(X, ConstantInt::get(
6979                        APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits-Op1Val)));
6980           }
6981           
6982           // Turn (Y + ((X >> C) & CC)) << C  ->  ((X & (CC << C)) + (Y << C))
6983           Value *Op0BOOp1 = Op0BO->getOperand(1);
6984           if (isLeftShift && Op0BOOp1->hasOneUse() &&
6985               match(Op0BOOp1, 
6986                     m_And(m_Shr(m_Value(V1), m_Value(V2)),m_ConstantInt(CC))) &&
6987               cast<BinaryOperator>(Op0BOOp1)->getOperand(0)->hasOneUse() &&
6988               V2 == Op1) {
6989             Instruction *YS = BinaryOperator::CreateShl(
6990                                                      Op0BO->getOperand(0), Op1,
6991                                                      Op0BO->getName());
6992             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
6993             Instruction *XM =
6994               BinaryOperator::CreateAnd(V1, ConstantExpr::getShl(CC, Op1),
6995                                         V1->getName()+".mask");
6996             InsertNewInstBefore(XM, I); // X & (CC << C)
6997             
6998             return BinaryOperator::Create(Op0BO->getOpcode(), YS, XM);
6999           }
7000         }
7001           
7002         // FALL THROUGH.
7003         case Instruction::Sub: {
7004           // Turn ((X >> C) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
7005           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(0)->hasOneUse() &&
7006               match(Op0BO->getOperand(0),
7007                     m_Shr(m_Value(V1), m_ConstantInt(CC))) && CC == Op1) {
7008             Instruction *YS = BinaryOperator::CreateShl(
7009                                                      Op0BO->getOperand(1), Op1,
7010                                                      Op0BO->getName());
7011             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
7012             Instruction *X =
7013               BinaryOperator::Create(Op0BO->getOpcode(), V1, YS,
7014                                      Op0BO->getOperand(0)->getName());
7015             InsertNewInstBefore(X, I);  // (X + (Y << C))
7016             uint32_t Op1Val = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
7017             return BinaryOperator::CreateAnd(X, ConstantInt::get(
7018                        APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits-Op1Val)));
7019           }
7020           
7021           // Turn (((X >> C)&CC) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (CC << C)
7022           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(0)->hasOneUse() &&
7023               match(Op0BO->getOperand(0),
7024                     m_And(m_Shr(m_Value(V1), m_Value(V2)),
7025                           m_ConstantInt(CC))) && V2 == Op1 &&
7026               cast<BinaryOperator>(Op0BO->getOperand(0))
7027                   ->getOperand(0)->hasOneUse()) {
7028             Instruction *YS = BinaryOperator::CreateShl(
7029                                                      Op0BO->getOperand(1), Op1,
7030                                                      Op0BO->getName());
7031             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
7032             Instruction *XM =
7033               BinaryOperator::CreateAnd(V1, ConstantExpr::getShl(CC, Op1),
7034                                         V1->getName()+".mask");
7035             InsertNewInstBefore(XM, I); // X & (CC << C)
7036             
7037             return BinaryOperator::Create(Op0BO->getOpcode(), XM, YS);
7038           }
7039           
7040           break;
7041         }
7042       }
7043       
7044       
7045       // If the operand is an bitwise operator with a constant RHS, and the
7046       // shift is the only use, we can pull it out of the shift.
7047       if (ConstantInt *Op0C = dyn_cast<ConstantInt>(Op0BO->getOperand(1))) {
7048         bool isValid = true;     // Valid only for And, Or, Xor
7049         bool highBitSet = false; // Transform if high bit of constant set?
7050         
7051         switch (Op0BO->getOpcode()) {
7052           default: isValid = false; break;   // Do not perform transform!
7053           case Instruction::Add:
7054             isValid = isLeftShift;
7055             break;
7056           case Instruction::Or:
7057           case Instruction::Xor:
7058             highBitSet = false;
7059             break;
7060           case Instruction::And:
7061             highBitSet = true;
7062             break;
7063         }
7064         
7065         // If this is a signed shift right, and the high bit is modified
7066         // by the logical operation, do not perform the transformation.
7067         // The highBitSet boolean indicates the value of the high bit of
7068         // the constant which would cause it to be modified for this
7069         // operation.
7070         //
7071         if (isValid && I.getOpcode() == Instruction::AShr)
7072           isValid = Op0C->getValue()[TypeBits-1] == highBitSet;
7073         
7074         if (isValid) {
7075           Constant *NewRHS = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), Op0C, Op1);
7076           
7077           Instruction *NewShift =
7078             BinaryOperator::Create(I.getOpcode(), Op0BO->getOperand(0), Op1);
7079           InsertNewInstBefore(NewShift, I);
7080           NewShift->takeName(Op0BO);
7081           
7082           return BinaryOperator::Create(Op0BO->getOpcode(), NewShift,
7083                                         NewRHS);
7084         }
7085       }
7086     }
7087   }
7088   
7089   // Find out if this is a shift of a shift by a constant.
7090   BinaryOperator *ShiftOp = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0);
7091   if (ShiftOp && !ShiftOp->isShift())
7092     ShiftOp = 0;
7093   
7094   if (ShiftOp && isa<ConstantInt>(ShiftOp->getOperand(1))) {
7095     ConstantInt *ShiftAmt1C = cast<ConstantInt>(ShiftOp->getOperand(1));
7096     uint32_t ShiftAmt1 = ShiftAmt1C->getLimitedValue(TypeBits);
7097     uint32_t ShiftAmt2 = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
7098     assert(ShiftAmt2 != 0 && "Should have been simplified earlier");
7099     if (ShiftAmt1 == 0) return 0;  // Will be simplified in the future.
7100     Value *X = ShiftOp->getOperand(0);
7101     
7102     uint32_t AmtSum = ShiftAmt1+ShiftAmt2;   // Fold into one big shift.
7103     if (AmtSum > TypeBits)
7104       AmtSum = TypeBits;
7105     
7106     const IntegerType *Ty = cast<IntegerType>(I.getType());
7107     
7108     // Check for (X << c1) << c2  and  (X >> c1) >> c2
7109     if (I.getOpcode() == ShiftOp->getOpcode()) {
7110       return BinaryOperator::Create(I.getOpcode(), X,
7111                                     ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
7112     } else if (ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr &&
7113                I.getOpcode() == Instruction::AShr) {
7114       // ((X >>u C1) >>s C2) -> (X >>u (C1+C2))  since C1 != 0.
7115       return BinaryOperator::CreateLShr(X, ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
7116     } else if (ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr &&
7117                I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
7118       // ((X >>s C1) >>u C2) -> ((X >>s (C1+C2)) & mask) since C1 != 0.
7119       Instruction *Shift =
7120         BinaryOperator::CreateAShr(X, ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
7121       InsertNewInstBefore(Shift, I);
7122
7123       APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
7124       return BinaryOperator::CreateAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
7125     }
7126     
7127     // Okay, if we get here, one shift must be left, and the other shift must be
7128     // right.  See if the amounts are equal.
7129     if (ShiftAmt1 == ShiftAmt2) {
7130       // If we have ((X >>? C) << C), turn this into X & (-1 << C).
7131       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
7132         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt1));
7133         return BinaryOperator::CreateAnd(X, ConstantInt::get(Mask));
7134       }
7135       // If we have ((X << C) >>u C), turn this into X & (-1 >>u C).
7136       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
7137         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt1));
7138         return BinaryOperator::CreateAnd(X, ConstantInt::get(Mask));
7139       }
7140       // We can simplify ((X << C) >>s C) into a trunc + sext.
7141       // NOTE: we could do this for any C, but that would make 'unusual' integer
7142       // types.  For now, just stick to ones well-supported by the code
7143       // generators.
7144       const Type *SExtType = 0;
7145       switch (Ty->getBitWidth() - ShiftAmt1) {
7146       case 1  :
7147       case 8  :
7148       case 16 :
7149       case 32 :
7150       case 64 :
7151       case 128:
7152         SExtType = IntegerType::get(Ty->getBitWidth() - ShiftAmt1);
7153         break;
7154       default: break;
7155       }
7156       if (SExtType) {
7157         Instruction *NewTrunc = new TruncInst(X, SExtType, "sext");
7158         InsertNewInstBefore(NewTrunc, I);
7159         return new SExtInst(NewTrunc, Ty);
7160       }
7161       // Otherwise, we can't handle it yet.
7162     } else if (ShiftAmt1 < ShiftAmt2) {
7163       uint32_t ShiftDiff = ShiftAmt2-ShiftAmt1;
7164       
7165       // (X >>? C1) << C2 --> X << (C2-C1) & (-1 << C2)
7166       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
7167         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr ||
7168                ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr);
7169         Instruction *Shift =
7170           BinaryOperator::CreateShl(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
7171         InsertNewInstBefore(Shift, I);
7172         
7173         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
7174         return BinaryOperator::CreateAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
7175       }
7176       
7177       // (X << C1) >>u C2  --> X >>u (C2-C1) & (-1 >> C2)
7178       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
7179         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::Shl);
7180         Instruction *Shift =
7181           BinaryOperator::CreateLShr(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
7182         InsertNewInstBefore(Shift, I);
7183         
7184         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
7185         return BinaryOperator::CreateAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
7186       }
7187       
7188       // We can't handle (X << C1) >>s C2, it shifts arbitrary bits in.
7189     } else {
7190       assert(ShiftAmt2 < ShiftAmt1);
7191       uint32_t ShiftDiff = ShiftAmt1-ShiftAmt2;
7192
7193       // (X >>? C1) << C2 --> X >>? (C1-C2) & (-1 << C2)
7194       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
7195         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr ||
7196                ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr);
7197         Instruction *Shift =
7198           BinaryOperator::Create(ShiftOp->getOpcode(), X,
7199                                  ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
7200         InsertNewInstBefore(Shift, I);
7201         
7202         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
7203         return BinaryOperator::CreateAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
7204       }
7205       
7206       // (X << C1) >>u C2  --> X << (C1-C2) & (-1 >> C2)
7207       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
7208         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::Shl);
7209         Instruction *Shift =
7210           BinaryOperator::CreateShl(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
7211         InsertNewInstBefore(Shift, I);
7212         
7213         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
7214         return BinaryOperator::CreateAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
7215       }
7216       
7217       // We can't handle (X << C1) >>a C2, it shifts arbitrary bits in.
7218     }
7219   }
7220   return 0;
7221 }
7222
7223
7224 /// DecomposeSimpleLinearExpr - Analyze 'Val', seeing if it is a simple linear
7225 /// expression.  If so, decompose it, returning some value X, such that Val is
7226 /// X*Scale+Offset.
7227 ///
7228 static Value *DecomposeSimpleLinearExpr(Value *Val, unsigned &Scale,
7229                                         int &Offset) {
7230   assert(Val->getType() == Type::Int32Ty && "Unexpected allocation size type!");
7231   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Val)) {
7232     Offset = CI->getZExtValue();
7233     Scale  = 0;
7234     return ConstantInt::get(Type::Int32Ty, 0);
7235   } else if (BinaryOperator *I = dyn_cast<BinaryOperator>(Val)) {
7236     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
7237       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
7238         // This is a value scaled by '1 << the shift amt'.
7239         Scale = 1U << RHS->getZExtValue();
7240         Offset = 0;
7241         return I->getOperand(0);
7242       } else if (I->getOpcode() == Instruction::Mul) {
7243         // This value is scaled by 'RHS'.
7244         Scale = RHS->getZExtValue();
7245         Offset = 0;
7246         return I->getOperand(0);
7247       } else if (I->getOpcode() == Instruction::Add) {
7248         // We have X+C.  Check to see if we really have (X*C2)+C1, 
7249         // where C1 is divisible by C2.
7250         unsigned SubScale;
7251         Value *SubVal = 
7252           DecomposeSimpleLinearExpr(I->getOperand(0), SubScale, Offset);
7253         Offset += RHS->getZExtValue();
7254         Scale = SubScale;
7255         return SubVal;
7256       }
7257     }
7258   }
7259
7260   // Otherwise, we can't look past this.
7261   Scale = 1;
7262   Offset = 0;
7263   return Val;
7264 }
7265
7266
7267 /// PromoteCastOfAllocation - If we find a cast of an allocation instruction,
7268 /// try to eliminate the cast by moving the type information into the alloc.
7269 Instruction *InstCombiner::PromoteCastOfAllocation(BitCastInst &CI,
7270                                                    AllocationInst &AI) {
7271   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(CI.getType());
7272   
7273   // Remove any uses of AI that are dead.
7274   assert(!CI.use_empty() && "Dead instructions should be removed earlier!");
7275   
7276   for (Value::use_iterator UI = AI.use_begin(), E = AI.use_end(); UI != E; ) {
7277     Instruction *User = cast<Instruction>(*UI++);
7278     if (isInstructionTriviallyDead(User)) {
7279       while (UI != E && *UI == User)
7280         ++UI; // If this instruction uses AI more than once, don't break UI.
7281       
7282       ++NumDeadInst;
7283       DOUT << "IC: DCE: " << *User;
7284       EraseInstFromFunction(*User);
7285     }
7286   }
7287   
7288   // Get the type really allocated and the type casted to.
7289   const Type *AllocElTy = AI.getAllocatedType();
7290   const Type *CastElTy = PTy->getElementType();
7291   if (!AllocElTy->isSized() || !CastElTy->isSized()) return 0;
7292
7293   unsigned AllocElTyAlign = TD->getABITypeAlignment(AllocElTy);
7294   unsigned CastElTyAlign = TD->getABITypeAlignment(CastElTy);
7295   if (CastElTyAlign < AllocElTyAlign) return 0;
7296
7297   // If the allocation has multiple uses, only promote it if we are strictly
7298   // increasing the alignment of the resultant allocation.  If we keep it the
7299   // same, we open the door to infinite loops of various kinds.
7300   if (!AI.hasOneUse() && CastElTyAlign == AllocElTyAlign) return 0;
7301
7302   uint64_t AllocElTySize = TD->getABITypeSize(AllocElTy);
7303   uint64_t CastElTySize = TD->getABITypeSize(CastElTy);
7304   if (CastElTySize == 0 || AllocElTySize == 0) return 0;
7305
7306   // See if we can satisfy the modulus by pulling a scale out of the array
7307   // size argument.
7308   unsigned ArraySizeScale;
7309   int ArrayOffset;
7310   Value *NumElements = // See if the array size is a decomposable linear expr.
7311     DecomposeSimpleLinearExpr(AI.getOperand(0), ArraySizeScale, ArrayOffset);
7312  
7313   // If we can now satisfy the modulus, by using a non-1 scale, we really can
7314   // do the xform.
7315   if ((AllocElTySize*ArraySizeScale) % CastElTySize != 0 ||
7316       (AllocElTySize*ArrayOffset   ) % CastElTySize != 0) return 0;
7317
7318   unsigned Scale = (AllocElTySize*ArraySizeScale)/CastElTySize;
7319   Value *Amt = 0;
7320   if (Scale == 1) {
7321     Amt = NumElements;
7322   } else {
7323     // If the allocation size is constant, form a constant mul expression
7324     Amt = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Scale);
7325     if (isa<ConstantInt>(NumElements))
7326       Amt = Multiply(cast<ConstantInt>(NumElements), cast<ConstantInt>(Amt));
7327     // otherwise multiply the amount and the number of elements
7328     else if (Scale != 1) {
7329       Instruction *Tmp = BinaryOperator::CreateMul(Amt, NumElements, "tmp");
7330       Amt = InsertNewInstBefore(Tmp, AI);
7331     }
7332   }
7333   
7334   if (int Offset = (AllocElTySize*ArrayOffset)/CastElTySize) {
7335     Value *Off = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Offset, true);
7336     Instruction *Tmp = BinaryOperator::CreateAdd(Amt, Off, "tmp");
7337     Amt = InsertNewInstBefore(Tmp, AI);
7338   }
7339   
7340   AllocationInst *New;
7341   if (isa<MallocInst>(AI))
7342     New = new MallocInst(CastElTy, Amt, AI.getAlignment());
7343   else
7344     New = new AllocaInst(CastElTy, Amt, AI.getAlignment());
7345   InsertNewInstBefore(New, AI);
7346   New->takeName(&AI);
7347   
7348   // If the allocation has multiple uses, insert a cast and change all things
7349   // that used it to use the new cast.  This will also hack on CI, but it will
7350   // die soon.
7351   if (!AI.hasOneUse()) {
7352     AddUsesToWorkList(AI);
7353     // New is the allocation instruction, pointer typed. AI is the original
7354     // allocation instruction, also pointer typed. Thus, cast to use is BitCast.
7355     CastInst *NewCast = new BitCastInst(New, AI.getType(), "tmpcast");
7356     InsertNewInstBefore(NewCast, AI);
7357     AI.replaceAllUsesWith(NewCast);
7358   }
7359   return ReplaceInstUsesWith(CI, New);
7360 }
7361
7362 /// CanEvaluateInDifferentType - Return true if we can take the specified value
7363 /// and return it as type Ty without inserting any new casts and without
7364 /// changing the computed value.  This is used by code that tries to decide
7365 /// whether promoting or shrinking integer operations to wider or smaller types
7366 /// will allow us to eliminate a truncate or extend.
7367 ///
7368 /// This is a truncation operation if Ty is smaller than V->getType(), or an
7369 /// extension operation if Ty is larger.
7370 ///
7371 /// If CastOpc is a truncation, then Ty will be a type smaller than V.  We
7372 /// should return true if trunc(V) can be computed by computing V in the smaller
7373 /// type.  If V is an instruction, then trunc(inst(x,y)) can be computed as
7374 /// inst(trunc(x),trunc(y)), which only makes sense if x and y can be
7375 /// efficiently truncated.
7376 ///
7377 /// If CastOpc is a sext or zext, we are asking if the low bits of the value can
7378 /// bit computed in a larger type, which is then and'd or sext_in_reg'd to get
7379 /// the final result.
7380 bool InstCombiner::CanEvaluateInDifferentType(Value *V, const IntegerType *Ty,
7381                                               unsigned CastOpc,
7382                                               int &NumCastsRemoved) {
7383   // We can always evaluate constants in another type.
7384   if (isa<ConstantInt>(V))
7385     return true;
7386   
7387   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
7388   if (!I) return false;
7389   
7390   const IntegerType *OrigTy = cast<IntegerType>(V->getType());
7391   
7392   // If this is an extension or truncate, we can often eliminate it.
7393   if (isa<TruncInst>(I) || isa<ZExtInst>(I) || isa<SExtInst>(I)) {
7394     // If this is a cast from the destination type, we can trivially eliminate
7395     // it, and this will remove a cast overall.
7396     if (I->getOperand(0)->getType() == Ty) {
7397       // If the first operand is itself a cast, and is eliminable, do not count
7398       // this as an eliminable cast.  We would prefer to eliminate those two
7399       // casts first.
7400       if (!isa<CastInst>(I->getOperand(0)) && I->hasOneUse())
7401         ++NumCastsRemoved;
7402       return true;
7403     }
7404   }
7405
7406   // We can't extend or shrink something that has multiple uses: doing so would
7407   // require duplicating the instruction in general, which isn't profitable.
7408   if (!I->hasOneUse()) return false;
7409
7410   switch (I->getOpcode()) {
7411   case Instruction::Add:
7412   case Instruction::Sub:
7413   case Instruction::Mul:
7414   case Instruction::And:
7415   case Instruction::Or:
7416   case Instruction::Xor:
7417     // These operators can all arbitrarily be extended or truncated.
7418     return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
7419                                       NumCastsRemoved) &&
7420            CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, CastOpc,
7421                                       NumCastsRemoved);
7422
7423   case Instruction::Shl:
7424     // If we are truncating the result of this SHL, and if it's a shift of a
7425     // constant amount, we can always perform a SHL in a smaller type.
7426     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
7427       uint32_t BitWidth = Ty->getBitWidth();
7428       if (BitWidth < OrigTy->getBitWidth() && 
7429           CI->getLimitedValue(BitWidth) < BitWidth)
7430         return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
7431                                           NumCastsRemoved);
7432     }
7433     break;
7434   case Instruction::LShr:
7435     // If this is a truncate of a logical shr, we can truncate it to a smaller
7436     // lshr iff we know that the bits we would otherwise be shifting in are
7437     // already zeros.
7438     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
7439       uint32_t OrigBitWidth = OrigTy->getBitWidth();
7440       uint32_t BitWidth = Ty->getBitWidth();
7441       if (BitWidth < OrigBitWidth &&
7442           MaskedValueIsZero(I->getOperand(0),
7443             APInt::getHighBitsSet(OrigBitWidth, OrigBitWidth-BitWidth)) &&
7444           CI->getLimitedValue(BitWidth) < BitWidth) {
7445         return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
7446                                           NumCastsRemoved);
7447       }
7448     }
7449     break;
7450   case Instruction::ZExt:
7451   case Instruction::SExt:
7452   case Instruction::Trunc:
7453     // If this is the same kind of case as our original (e.g. zext+zext), we
7454     // can safely replace it.  Note that replacing it does not reduce the number
7455     // of casts in the input.
7456     if (I->getOpcode() == CastOpc)
7457       return true;
7458     break;
7459   case Instruction::Select: {
7460     SelectInst *SI = cast<SelectInst>(I);
7461     return CanEvaluateInDifferentType(SI->getTrueValue(), Ty, CastOpc,
7462                                       NumCastsRemoved) &&
7463            CanEvaluateInDifferentType(SI->getFalseValue(), Ty, CastOpc,
7464                                       NumCastsRemoved);
7465   }
7466   case Instruction::PHI: {
7467     // We can change a phi if we can change all operands.
7468     PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
7469     for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
7470       if (!CanEvaluateInDifferentType(PN->getIncomingValue(i), Ty, CastOpc,
7471                                       NumCastsRemoved))
7472         return false;
7473     return true;
7474   }
7475   default:
7476     // TODO: Can handle more cases here.
7477     break;
7478   }
7479   
7480   return false;
7481 }
7482
7483 /// EvaluateInDifferentType - Given an expression that 
7484 /// CanEvaluateInDifferentType returns true for, actually insert the code to
7485 /// evaluate the expression.
7486 Value *InstCombiner::EvaluateInDifferentType(Value *V, const Type *Ty, 
7487                                              bool isSigned) {
7488   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
7489     return ConstantExpr::getIntegerCast(C, Ty, isSigned /*Sext or ZExt*/);
7490
7491   // Otherwise, it must be an instruction.
7492   Instruction *I = cast<Instruction>(V);
7493   Instruction *Res = 0;
7494   switch (I->getOpcode()) {
7495   case Instruction::Add:
7496   case Instruction::Sub:
7497   case Instruction::Mul:
7498   case Instruction::And:
7499   case Instruction::Or:
7500   case Instruction::Xor:
7501   case Instruction::AShr:
7502   case Instruction::LShr:
7503   case Instruction::Shl: {
7504     Value *LHS = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, isSigned);
7505     Value *RHS = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, isSigned);
7506     Res = BinaryOperator::Create((Instruction::BinaryOps)I->getOpcode(),
7507                                  LHS, RHS);
7508     break;
7509   }    
7510   case Instruction::Trunc:
7511   case Instruction::ZExt:
7512   case Instruction::SExt:
7513     // If the source type of the cast is the type we're trying for then we can
7514     // just return the source.  There's no need to insert it because it is not
7515     // new.
7516     if (I->getOperand(0)->getType() == Ty)
7517       return I->getOperand(0);
7518     
7519     // Otherwise, must be the same type of cast, so just reinsert a new one.
7520     Res = CastInst::Create(cast<CastInst>(I)->getOpcode(), I->getOperand(0),
7521                            Ty);
7522     break;
7523   case Instruction::Select: {
7524     Value *True = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, isSigned);
7525     Value *False = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(2), Ty, isSigned);
7526     Res = SelectInst::Create(I->getOperand(0), True, False);
7527     break;
7528   }
7529   case Instruction::PHI: {
7530     PHINode *OPN = cast<PHINode>(I);
7531     PHINode *NPN = PHINode::Create(Ty);
7532     for (unsigned i = 0, e = OPN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
7533       Value *V =EvaluateInDifferentType(OPN->getIncomingValue(i), Ty, isSigned);
7534       NPN->addIncoming(V, OPN->getIncomingBlock(i));
7535     }
7536     Res = NPN;
7537     break;
7538   }
7539   default: 
7540     // TODO: Can handle more cases here.
7541     assert(0 && "Unreachable!");
7542     break;
7543   }
7544   
7545   Res->takeName(I);
7546   return InsertNewInstBefore(Res, *I);
7547 }
7548
7549 /// @brief Implement the transforms common to all CastInst visitors.
7550 Instruction *InstCombiner::commonCastTransforms(CastInst &CI) {
7551   Value *Src = CI.getOperand(0);
7552
7553   // Many cases of "cast of a cast" are eliminable. If it's eliminable we just
7554   // eliminate it now.
7555   if (CastInst *CSrc = dyn_cast<CastInst>(Src)) {   // A->B->C cast
7556     if (Instruction::CastOps opc = 
7557         isEliminableCastPair(CSrc, CI.getOpcode(), CI.getType(), TD)) {
7558       // The first cast (CSrc) is eliminable so we need to fix up or replace
7559       // the second cast (CI). CSrc will then have a good chance of being dead.
7560       return CastInst::Create(opc, CSrc->getOperand(0), CI.getType());
7561     }
7562   }
7563
7564   // If we are casting a select then fold the cast into the select
7565   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Src))
7566     if (Instruction *NV = FoldOpIntoSelect(CI, SI, this))
7567       return NV;
7568
7569   // If we are casting a PHI then fold the cast into the PHI
7570   if (isa<PHINode>(Src))
7571     if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(CI))
7572       return NV;
7573   
7574   return 0;
7575 }
7576
7577 /// @brief Implement the transforms for cast of pointer (bitcast/ptrtoint)
7578 Instruction *InstCombiner::commonPointerCastTransforms(CastInst &CI) {
7579   Value *Src = CI.getOperand(0);
7580   
7581   if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Src)) {
7582     // If casting the result of a getelementptr instruction with no offset, turn
7583     // this into a cast of the original pointer!
7584     if (GEP->hasAllZeroIndices()) {
7585       // Changing the cast operand is usually not a good idea but it is safe
7586       // here because the pointer operand is being replaced with another 
7587       // pointer operand so the opcode doesn't need to change.
7588       AddToWorkList(GEP);
7589       CI.setOperand(0, GEP->getOperand(0));
7590       return &CI;
7591     }
7592     
7593     // If the GEP has a single use, and the base pointer is a bitcast, and the
7594     // GEP computes a constant offset, see if we can convert these three
7595     // instructions into fewer.  This typically happens with unions and other
7596     // non-type-safe code.
7597     if (GEP->hasOneUse() && isa<BitCastInst>(GEP->getOperand(0))) {
7598       if (GEP->hasAllConstantIndices()) {
7599         // We are guaranteed to get a constant from EmitGEPOffset.
7600         ConstantInt *OffsetV = cast<ConstantInt>(EmitGEPOffset(GEP, CI, *this));
7601         int64_t Offset = OffsetV->getSExtValue();
7602         
7603         // Get the base pointer input of the bitcast, and the type it points to.
7604         Value *OrigBase = cast<BitCastInst>(GEP->getOperand(0))->getOperand(0);
7605         const Type *GEPIdxTy =
7606           cast<PointerType>(OrigBase->getType())->getElementType();
7607         if (GEPIdxTy->isSized()) {
7608           SmallVector<Value*, 8> NewIndices;
7609           
7610           // Start with the index over the outer type.  Note that the type size
7611           // might be zero (even if the offset isn't zero) if the indexed type
7612           // is something like [0 x {int, int}]
7613           const Type *IntPtrTy = TD->getIntPtrType();
7614           int64_t FirstIdx = 0;
7615           if (int64_t TySize = TD->getABITypeSize(GEPIdxTy)) {
7616             FirstIdx = Offset/TySize;
7617             Offset %= TySize;
7618           
7619             // Handle silly modulus not returning values values [0..TySize).
7620             if (Offset < 0) {
7621               --FirstIdx;
7622               Offset += TySize;
7623               assert(Offset >= 0);
7624             }
7625             assert((uint64_t)Offset < (uint64_t)TySize &&"Out of range offset");
7626           }
7627           
7628           NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy, FirstIdx));
7629
7630           // Index into the types.  If we fail, set OrigBase to null.
7631           while (Offset) {
7632             if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(GEPIdxTy)) {
7633               const StructLayout *SL = TD->getStructLayout(STy);
7634               if (Offset < (int64_t)SL->getSizeInBytes()) {
7635                 unsigned Elt = SL->getElementContainingOffset(Offset);
7636                 NewIndices.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Elt));
7637               
7638                 Offset -= SL->getElementOffset(Elt);
7639                 GEPIdxTy = STy->getElementType(Elt);
7640               } else {
7641                 // Otherwise, we can't index into this, bail out.
7642                 Offset = 0;
7643                 OrigBase = 0;
7644               }
7645             } else if (isa<ArrayType>(GEPIdxTy) || isa<VectorType>(GEPIdxTy)) {
7646               const SequentialType *STy = cast<SequentialType>(GEPIdxTy);
7647               if (uint64_t EltSize = TD->getABITypeSize(STy->getElementType())){
7648                 NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy,Offset/EltSize));
7649                 Offset %= EltSize;
7650               } else {
7651                 NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy, 0));
7652               }
7653               GEPIdxTy = STy->getElementType();
7654             } else {
7655               // Otherwise, we can't index into this, bail out.
7656               Offset = 0;
7657               OrigBase = 0;
7658             }
7659           }
7660           if (OrigBase) {
7661             // If we were able to index down into an element, create the GEP
7662             // and bitcast the result.  This eliminates one bitcast, potentially
7663             // two.
7664             Instruction *NGEP = GetElementPtrInst::Create(OrigBase, 
7665                                                           NewIndices.begin(),
7666                                                           NewIndices.end(), "");
7667             InsertNewInstBefore(NGEP, CI);
7668             NGEP->takeName(GEP);
7669             
7670             if (isa<BitCastInst>(CI))
7671               return new BitCastInst(NGEP, CI.getType());
7672             assert(isa<PtrToIntInst>(CI));
7673             return new PtrToIntInst(NGEP, CI.getType());
7674           }
7675         }
7676       }      
7677     }
7678   }
7679     
7680   return commonCastTransforms(CI);
7681 }
7682
7683
7684
7685 /// Only the TRUNC, ZEXT, SEXT, and BITCAST can both operand and result as
7686 /// integer types. This function implements the common transforms for all those
7687 /// cases.
7688 /// @brief Implement the transforms common to CastInst with integer operands
7689 Instruction *InstCombiner::commonIntCastTransforms(CastInst &CI) {
7690   if (Instruction *Result = commonCastTransforms(CI))
7691     return Result;
7692
7693   Value *Src = CI.getOperand(0);
7694   const Type *SrcTy = Src->getType();
7695   const Type *DestTy = CI.getType();
7696   uint32_t SrcBitSize = SrcTy->getPrimitiveSizeInBits();
7697   uint32_t DestBitSize = DestTy->getPrimitiveSizeInBits();
7698
7699   // See if we can simplify any instructions used by the LHS whose sole 
7700   // purpose is to compute bits we don't care about.
7701   APInt KnownZero(DestBitSize, 0), KnownOne(DestBitSize, 0);
7702   if (SimplifyDemandedBits(&CI, APInt::getAllOnesValue(DestBitSize),
7703                            KnownZero, KnownOne))
7704     return &CI;
7705
7706   // If the source isn't an instruction or has more than one use then we
7707   // can't do anything more. 
7708   Instruction *SrcI = dyn_cast<Instruction>(Src);
7709   if (!SrcI || !Src->hasOneUse())
7710     return 0;
7711
7712   // Attempt to propagate the cast into the instruction for int->int casts.
7713   int NumCastsRemoved = 0;
7714   if (!isa<BitCastInst>(CI) &&
7715       CanEvaluateInDifferentType(SrcI, cast<IntegerType>(DestTy),
7716                                  CI.getOpcode(), NumCastsRemoved)) {
7717     // If this cast is a truncate, evaluting in a different type always
7718     // eliminates the cast, so it is always a win.  If this is a zero-extension,
7719     // we need to do an AND to maintain the clear top-part of the computation,
7720     // so we require that the input have eliminated at least one cast.  If this
7721     // is a sign extension, we insert two new casts (to do the extension) so we
7722     // require that two casts have been eliminated.
7723     bool DoXForm;
7724     switch (CI.getOpcode()) {
7725     default:
7726       // All the others use floating point so we shouldn't actually 
7727       // get here because of the check above.
7728       assert(0 && "Unknown cast type");
7729     case Instruction::Trunc:
7730       DoXForm = true;
7731       break;
7732     case Instruction::ZExt:
7733       DoXForm = NumCastsRemoved >= 1;
7734       break;
7735     case Instruction::SExt:
7736       DoXForm = NumCastsRemoved >= 2;
7737       break;
7738     }
7739     
7740     if (DoXForm) {
7741       Value *Res = EvaluateInDifferentType(SrcI, DestTy, 
7742                                            CI.getOpcode() == Instruction::SExt);
7743       assert(Res->getType() == DestTy);
7744       switch (CI.getOpcode()) {
7745       default: assert(0 && "Unknown cast type!");
7746       case Instruction::Trunc:
7747       case Instruction::BitCast:
7748         // Just replace this cast with the result.
7749         return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
7750       case Instruction::ZExt: {
7751         // We need to emit an AND to clear the high bits.
7752         assert(SrcBitSize < DestBitSize && "Not a zext?");
7753         Constant *C = ConstantInt::get(APInt::getLowBitsSet(DestBitSize,
7754                                                             SrcBitSize));
7755         return BinaryOperator::CreateAnd(Res, C);
7756       }
7757       case Instruction::SExt:
7758         // We need to emit a cast to truncate, then a cast to sext.
7759         return CastInst::Create(Instruction::SExt,
7760             InsertCastBefore(Instruction::Trunc, Res, Src->getType(), 
7761                              CI), DestTy);
7762       }
7763     }
7764   }
7765   
7766   Value *Op0 = SrcI->getNumOperands() > 0 ? SrcI->getOperand(0) : 0;
7767   Value *Op1 = SrcI->getNumOperands() > 1 ? SrcI->getOperand(1) : 0;
7768
7769   switch (SrcI->getOpcode()) {
7770   case Instruction::Add:
7771   case Instruction::Mul:
7772   case Instruction::And:
7773   case Instruction::Or:
7774   case Instruction::Xor:
7775     // If we are discarding information, rewrite.
7776     if (DestBitSize <= SrcBitSize && DestBitSize != 1) {
7777       // Don't insert two casts if they cannot be eliminated.  We allow 
7778       // two casts to be inserted if the sizes are the same.  This could 
7779       // only be converting signedness, which is a noop.
7780       if (DestBitSize == SrcBitSize || 
7781           !ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op1, DestTy,TD) ||
7782           !ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op0, DestTy, TD)) {
7783         Instruction::CastOps opcode = CI.getOpcode();
7784         Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op0, DestTy, SrcI);
7785         Value *Op1c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op1, DestTy, SrcI);
7786         return BinaryOperator::Create(
7787             cast<BinaryOperator>(SrcI)->getOpcode(), Op0c, Op1c);
7788       }
7789     }
7790
7791     // cast (xor bool X, true) to int  --> xor (cast bool X to int), 1
7792     if (isa<ZExtInst>(CI) && SrcBitSize == 1 && 
7793         SrcI->getOpcode() == Instruction::Xor &&
7794         Op1 == ConstantInt::getTrue() &&
7795         (!Op0->hasOneUse() || !isa<CmpInst>(Op0))) {
7796       Value *New = InsertOperandCastBefore(Instruction::ZExt, Op0, DestTy, &CI);
7797       return BinaryOperator::CreateXor(New, ConstantInt::get(CI.getType(), 1));
7798     }
7799     break;
7800   case Instruction::SDiv:
7801   case Instruction::UDiv:
7802   case Instruction::SRem:
7803   case Instruction::URem:
7804     // If we are just changing the sign, rewrite.
7805     if (DestBitSize == SrcBitSize) {
7806       // Don't insert two casts if they cannot be eliminated.  We allow 
7807       // two casts to be inserted if the sizes are the same.  This could 
7808       // only be converting signedness, which is a noop.
7809       if (!ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op1, DestTy, TD) || 
7810           !ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op0, DestTy, TD)) {
7811         Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast, 
7812                                               Op0, DestTy, SrcI);
7813         Value *Op1c = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast, 
7814                                               Op1, DestTy, SrcI);
7815         return BinaryOperator::Create(
7816           cast<BinaryOperator>(SrcI)->getOpcode(), Op0c, Op1c);
7817       }
7818     }
7819     break;
7820
7821   case Instruction::Shl:
7822     // Allow changing the sign of the source operand.  Do not allow 
7823     // changing the size of the shift, UNLESS the shift amount is a 
7824     // constant.  We must not change variable sized shifts to a smaller 
7825     // size, because it is undefined to shift more bits out than exist 
7826     // in the value.
7827     if (DestBitSize == SrcBitSize ||
7828         (DestBitSize < SrcBitSize && isa<Constant>(Op1))) {
7829       Instruction::CastOps opcode = (DestBitSize == SrcBitSize ?
7830           Instruction::BitCast : Instruction::Trunc);
7831       Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op0, DestTy, SrcI);
7832       Value *Op1c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op1, DestTy, SrcI);
7833       return BinaryOperator::CreateShl(Op0c, Op1c);
7834     }
7835     break;
7836   case Instruction::AShr:
7837     // If this is a signed shr, and if all bits shifted in are about to be
7838     // truncated off, turn it into an unsigned shr to allow greater
7839     // simplifications.
7840     if (DestBitSize < SrcBitSize &&
7841         isa<ConstantInt>(Op1)) {
7842       uint32_t ShiftAmt = cast<ConstantInt>(Op1)->getLimitedValue(SrcBitSize);
7843       if (SrcBitSize > ShiftAmt && SrcBitSize-ShiftAmt >= DestBitSize) {
7844         // Insert the new logical shift right.
7845         return BinaryOperator::CreateLShr(Op0, Op1);
7846       }
7847     }
7848     break;
7849   }
7850   return 0;
7851 }
7852
7853 Instruction *InstCombiner::visitTrunc(TruncInst &CI) {
7854   if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
7855     return Result;
7856   
7857   Value *Src = CI.getOperand(0);
7858   const Type *Ty = CI.getType();
7859   uint32_t DestBitWidth = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
7860   uint32_t SrcBitWidth = cast<IntegerType>(Src->getType())->getBitWidth();
7861   
7862   if (Instruction *SrcI = dyn_cast<Instruction>(Src)) {
7863     switch (SrcI->getOpcode()) {
7864     default: break;
7865     case Instruction::LShr:
7866       // We can shrink lshr to something smaller if we know the bits shifted in
7867       // are already zeros.
7868       if (ConstantInt *ShAmtV = dyn_cast<ConstantInt>(SrcI->getOperand(1))) {
7869         uint32_t ShAmt = ShAmtV->getLimitedValue(SrcBitWidth);
7870         
7871         // Get a mask for the bits shifting in.
7872         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(SrcBitWidth, ShAmt).shl(DestBitWidth));
7873         Value* SrcIOp0 = SrcI->getOperand(0);
7874         if (SrcI->hasOneUse() && MaskedValueIsZero(SrcIOp0, Mask)) {
7875           if (ShAmt >= DestBitWidth)        // All zeros.
7876             return ReplaceInstUsesWith(CI, Constant::getNullValue(Ty));
7877
7878           // Okay, we can shrink this.  Truncate the input, then return a new
7879           // shift.
7880           Value *V1 = InsertCastBefore(Instruction::Trunc, SrcIOp0, Ty, CI);
7881           Value *V2 = InsertCastBefore(Instruction::Trunc, SrcI->getOperand(1),
7882                                        Ty, CI);
7883           return BinaryOperator::CreateLShr(V1, V2);
7884         }
7885       } else {     // This is a variable shr.
7886         
7887         // Turn 'trunc (lshr X, Y) to bool' into '(X & (1 << Y)) != 0'.  This is
7888         // more LLVM instructions, but allows '1 << Y' to be hoisted if
7889         // loop-invariant and CSE'd.
7890         if (CI.getType() == Type::Int1Ty && SrcI->hasOneUse()) {
7891           Value *One = ConstantInt::get(SrcI->getType(), 1);
7892
7893           Value *V = InsertNewInstBefore(
7894               BinaryOperator::CreateShl(One, SrcI->getOperand(1),
7895                                      "tmp"), CI);
7896           V = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAnd(V,
7897                                                             SrcI->getOperand(0),
7898                                                             "tmp"), CI);
7899           Value *Zero = Constant::getNullValue(V->getType());
7900           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, V, Zero);
7901         }
7902       }
7903       break;
7904     }
7905   }
7906   
7907   return 0;
7908 }
7909
7910 /// transformZExtICmp - Transform (zext icmp) to bitwise / integer operations
7911 /// in order to eliminate the icmp.
7912 Instruction *InstCombiner::transformZExtICmp(ICmpInst *ICI, Instruction &CI,
7913                                              bool DoXform) {
7914   // If we are just checking for a icmp eq of a single bit and zext'ing it
7915   // to an integer, then shift the bit to the appropriate place and then
7916   // cast to integer to avoid the comparison.
7917   if (ConstantInt *Op1C = dyn_cast<ConstantInt>(ICI->getOperand(1))) {
7918     const APInt &Op1CV = Op1C->getValue();
7919       
7920     // zext (x <s  0) to i32 --> x>>u31      true if signbit set.
7921     // zext (x >s -1) to i32 --> (x>>u31)^1  true if signbit clear.
7922     if ((ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && Op1CV == 0) ||
7923         (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT &&Op1CV.isAllOnesValue())) {
7924       if (!DoXform) return ICI;
7925
7926       Value *In = ICI->getOperand(0);
7927       Value *Sh = ConstantInt::get(In->getType(),
7928                                    In->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1);
7929       In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateLShr(In, Sh,
7930                                                         In->getName()+".lobit"),
7931                                CI);
7932       if (In->getType() != CI.getType())
7933         In = CastInst::CreateIntegerCast(In, CI.getType(),
7934                                          false/*ZExt*/, "tmp", &CI);
7935
7936       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT) {
7937         Constant *One = ConstantInt::get(In->getType(), 1);
7938         In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateXor(In, One,
7939                                                          In->getName()+".not"),
7940                                  CI);
7941       }
7942
7943       return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
7944     }
7945       
7946       
7947       
7948     // zext (X == 0) to i32 --> X^1      iff X has only the low bit set.
7949     // zext (X == 0) to i32 --> (X>>1)^1 iff X has only the 2nd bit set.
7950     // zext (X == 1) to i32 --> X        iff X has only the low bit set.
7951     // zext (X == 2) to i32 --> X>>1     iff X has only the 2nd bit set.
7952     // zext (X != 0) to i32 --> X        iff X has only the low bit set.
7953     // zext (X != 0) to i32 --> X>>1     iff X has only the 2nd bit set.
7954     // zext (X != 1) to i32 --> X^1      iff X has only the low bit set.
7955     // zext (X != 2) to i32 --> (X>>1)^1 iff X has only the 2nd bit set.
7956     if ((Op1CV == 0 || Op1CV.isPowerOf2()) && 
7957         // This only works for EQ and NE
7958         ICI->isEquality()) {
7959       // If Op1C some other power of two, convert:
7960       uint32_t BitWidth = Op1C->getType()->getBitWidth();
7961       APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
7962       APInt TypeMask(APInt::getAllOnesValue(BitWidth));
7963       ComputeMaskedBits(ICI->getOperand(0), TypeMask, KnownZero, KnownOne);
7964         
7965       APInt KnownZeroMask(~KnownZero);
7966       if (KnownZeroMask.isPowerOf2()) { // Exactly 1 possible 1?
7967         if (!DoXform) return ICI;
7968
7969         bool isNE = ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
7970         if (Op1CV != 0 && (Op1CV != KnownZeroMask)) {
7971           // (X&4) == 2 --> false
7972           // (X&4) != 2 --> true
7973           Constant *Res = ConstantInt::get(Type::Int1Ty, isNE);
7974           Res = ConstantExpr::getZExt(Res, CI.getType());
7975           return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
7976         }
7977           
7978         uint32_t ShiftAmt = KnownZeroMask.logBase2();
7979         Value *In = ICI->getOperand(0);
7980         if (ShiftAmt) {
7981           // Perform a logical shr by shiftamt.
7982           // Insert the shift to put the result in the low bit.
7983           In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateLShr(In,
7984                                   ConstantInt::get(In->getType(), ShiftAmt),
7985                                                    In->getName()+".lobit"), CI);
7986         }
7987           
7988         if ((Op1CV != 0) == isNE) { // Toggle the low bit.
7989           Constant *One = ConstantInt::get(In->getType(), 1);
7990           In = BinaryOperator::CreateXor(In, One, "tmp");
7991           InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(In), CI);
7992         }
7993           
7994         if (CI.getType() == In->getType())
7995           return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
7996         else
7997           return CastInst::CreateIntegerCast(In, CI.getType(), false/*ZExt*/);
7998       }
7999     }
8000   }
8001
8002   return 0;
8003 }
8004
8005 Instruction *InstCombiner::visitZExt(ZExtInst &CI) {
8006   // If one of the common conversion will work ..
8007   if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
8008     return Result;
8009
8010   Value *Src = CI.getOperand(0);
8011
8012   // If this is a cast of a cast
8013   if (CastInst *CSrc = dyn_cast<CastInst>(Src)) {   // A->B->C cast
8014     // If this is a TRUNC followed by a ZEXT then we are dealing with integral
8015     // types and if the sizes are just right we can convert this into a logical
8016     // 'and' which will be much cheaper than the pair of casts.
8017     if (isa<TruncInst>(CSrc)) {
8018       // Get the sizes of the types involved
8019       Value *A = CSrc->getOperand(0);
8020       uint32_t SrcSize = A->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8021       uint32_t MidSize = CSrc->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8022       uint32_t DstSize = CI.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8023       // If we're actually extending zero bits and the trunc is a no-op
8024       if (MidSize < DstSize && SrcSize == DstSize) {
8025         // Replace both of the casts with an And of the type mask.
8026         APInt AndValue(APInt::getLowBitsSet(SrcSize, MidSize));
8027         Constant *AndConst = ConstantInt::get(AndValue);
8028         Instruction *And = 
8029           BinaryOperator::CreateAnd(CSrc->getOperand(0), AndConst);
8030         // Unfortunately, if the type changed, we need to cast it back.
8031         if (And->getType() != CI.getType()) {
8032           And->setName(CSrc->getName()+".mask");
8033           InsertNewInstBefore(And, CI);
8034           And = CastInst::CreateIntegerCast(And, CI.getType(), false/*ZExt*/);
8035         }
8036         return And;
8037       }
8038     }
8039   }
8040
8041   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Src))
8042     return transformZExtICmp(ICI, CI);
8043
8044   BinaryOperator *SrcI = dyn_cast<BinaryOperator>(Src);
8045   if (SrcI && SrcI->getOpcode() == Instruction::Or) {
8046     // zext (or icmp, icmp) --> or (zext icmp), (zext icmp) if at least one
8047     // of the (zext icmp) will be transformed.
8048     ICmpInst *LHS = dyn_cast<ICmpInst>(SrcI->getOperand(0));
8049     ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(SrcI->getOperand(1));
8050     if (LHS && RHS && LHS->hasOneUse() && RHS->hasOneUse() &&
8051         (transformZExtICmp(LHS, CI, false) ||
8052          transformZExtICmp(RHS, CI, false))) {
8053       Value *LCast = InsertCastBefore(Instruction::ZExt, LHS, CI.getType(), CI);
8054       Value *RCast = InsertCastBefore(Instruction::ZExt, RHS, CI.getType(), CI);
8055       return BinaryOperator::Create(Instruction::Or, LCast, RCast);
8056     }
8057   }
8058
8059   return 0;
8060 }
8061
8062 Instruction *InstCombiner::visitSExt(SExtInst &CI) {
8063   if (Instruction *I = commonIntCastTransforms(CI))
8064     return I;
8065   
8066   Value *Src = CI.getOperand(0);
8067   
8068   // Canonicalize sign-extend from i1 to a select.
8069   if (Src->getType() == Type::Int1Ty)
8070     return SelectInst::Create(Src,
8071                               ConstantInt::getAllOnesValue(CI.getType()),
8072                               Constant::getNullValue(CI.getType()));
8073
8074   // See if the value being truncated is already sign extended.  If so, just
8075   // eliminate the trunc/sext pair.
8076   if (getOpcode(Src) == Instruction::Trunc) {
8077     Value *Op = cast<User>(Src)->getOperand(0);
8078     unsigned OpBits   = cast<IntegerType>(Op->getType())->getBitWidth();
8079     unsigned MidBits  = cast<IntegerType>(Src->getType())->getBitWidth();
8080     unsigned DestBits = cast<IntegerType>(CI.getType())->getBitWidth();
8081     unsigned NumSignBits = ComputeNumSignBits(Op);
8082
8083     if (OpBits == DestBits) {
8084       // Op is i32, Mid is i8, and Dest is i32.  If Op has more than 24 sign
8085       // bits, it is already ready.
8086       if (NumSignBits > DestBits-MidBits)
8087         return ReplaceInstUsesWith(CI, Op);
8088     } else if (OpBits < DestBits) {
8089       // Op is i32, Mid is i8, and Dest is i64.  If Op has more than 24 sign
8090       // bits, just sext from i32.
8091       if (NumSignBits > OpBits-MidBits)
8092         return new SExtInst(Op, CI.getType(), "tmp");
8093     } else {
8094       // Op is i64, Mid is i8, and Dest is i32.  If Op has more than 56 sign
8095       // bits, just truncate to i32.
8096       if (NumSignBits > OpBits-MidBits)
8097         return new TruncInst(Op, CI.getType(), "tmp");
8098     }
8099   }
8100
8101   // If the input is a shl/ashr pair of a same constant, then this is a sign
8102   // extension from a smaller value.  If we could trust arbitrary bitwidth
8103   // integers, we could turn this into a truncate to the smaller bit and then
8104   // use a sext for the whole extension.  Since we don't, look deeper and check
8105   // for a truncate.  If the source and dest are the same type, eliminate the
8106   // trunc and extend and just do shifts.  For example, turn:
8107   //   %a = trunc i32 %i to i8
8108   //   %b = shl i8 %a, 6
8109   //   %c = ashr i8 %b, 6
8110   //   %d = sext i8 %c to i32
8111   // into:
8112   //   %a = shl i32 %i, 30
8113   //   %d = ashr i32 %a, 30
8114   Value *A = 0;
8115   ConstantInt *BA = 0, *CA = 0;
8116   if (match(Src, m_AShr(m_Shl(m_Value(A), m_ConstantInt(BA)),
8117                         m_ConstantInt(CA))) &&
8118       BA == CA && isa<TruncInst>(A)) {
8119     Value *I = cast<TruncInst>(A)->getOperand(0);
8120     if (I->getType() == CI.getType()) {
8121       unsigned MidSize = Src->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8122       unsigned SrcDstSize = CI.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8123       unsigned ShAmt = CA->getZExtValue()+SrcDstSize-MidSize;
8124       Constant *ShAmtV = ConstantInt::get(CI.getType(), ShAmt);
8125       I = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateShl(I, ShAmtV,
8126                                                         CI.getName()), CI);
8127       return BinaryOperator::CreateAShr(I, ShAmtV);
8128     }
8129   }
8130   
8131   return 0;
8132 }
8133
8134 /// FitsInFPType - Return a Constant* for the specified FP constant if it fits
8135 /// in the specified FP type without changing its value.
8136 static Constant *FitsInFPType(ConstantFP *CFP, const fltSemantics &Sem) {
8137   bool losesInfo;
8138   APFloat F = CFP->getValueAPF();
8139   (void)F.convert(Sem, APFloat::rmNearestTiesToEven, &losesInfo);
8140   if (!losesInfo)
8141     return ConstantFP::get(F);
8142   return 0;
8143 }
8144
8145 /// LookThroughFPExtensions - If this is an fp extension instruction, look
8146 /// through it until we get the source value.
8147 static Value *LookThroughFPExtensions(Value *V) {
8148   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
8149     if (I->getOpcode() == Instruction::FPExt)
8150       return LookThroughFPExtensions(I->getOperand(0));
8151   
8152   // If this value is a constant, return the constant in the smallest FP type
8153   // that can accurately represent it.  This allows us to turn
8154   // (float)((double)X+2.0) into x+2.0f.
8155   if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(V)) {
8156     if (CFP->getType() == Type::PPC_FP128Ty)
8157       return V;  // No constant folding of this.
8158     // See if the value can be truncated to float and then reextended.
8159     if (Value *V = FitsInFPType(CFP, APFloat::IEEEsingle))
8160       return V;
8161     if (CFP->getType() == Type::DoubleTy)
8162       return V;  // Won't shrink.
8163     if (Value *V = FitsInFPType(CFP, APFloat::IEEEdouble))
8164       return V;
8165     // Don't try to shrink to various long double types.
8166   }
8167   
8168   return V;
8169 }
8170
8171 Instruction *InstCombiner::visitFPTrunc(FPTruncInst &CI) {
8172   if (Instruction *I = commonCastTransforms(CI))
8173     return I;
8174   
8175   // If we have fptrunc(add (fpextend x), (fpextend y)), where x and y are
8176   // smaller than the destination type, we can eliminate the truncate by doing
8177   // the add as the smaller type.  This applies to add/sub/mul/div as well as
8178   // many builtins (sqrt, etc).
8179   BinaryOperator *OpI = dyn_cast<BinaryOperator>(CI.getOperand(0));
8180   if (OpI && OpI->hasOneUse()) {
8181     switch (OpI->getOpcode()) {
8182     default: break;
8183     case Instruction::Add:
8184     case Instruction::Sub:
8185     case Instruction::Mul:
8186     case Instruction::FDiv:
8187     case Instruction::FRem:
8188       const Type *SrcTy = OpI->getType();
8189       Value *LHSTrunc = LookThroughFPExtensions(OpI->getOperand(0));
8190       Value *RHSTrunc = LookThroughFPExtensions(OpI->getOperand(1));
8191       if (LHSTrunc->getType() != SrcTy && 
8192           RHSTrunc->getType() != SrcTy) {
8193         unsigned DstSize = CI.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8194         // If the source types were both smaller than the destination type of
8195         // the cast, do this xform.
8196         if (LHSTrunc->getType()->getPrimitiveSizeInBits() <= DstSize &&
8197             RHSTrunc->getType()->getPrimitiveSizeInBits() <= DstSize) {
8198           LHSTrunc = InsertCastBefore(Instruction::FPExt, LHSTrunc,
8199                                       CI.getType(), CI);
8200           RHSTrunc = InsertCastBefore(Instruction::FPExt, RHSTrunc,
8201                                       CI.getType(), CI);
8202           return BinaryOperator::Create(OpI->getOpcode(), LHSTrunc, RHSTrunc);
8203         }
8204       }
8205       break;  
8206     }
8207   }
8208   return 0;
8209 }
8210
8211 Instruction *InstCombiner::visitFPExt(CastInst &CI) {
8212   return commonCastTransforms(CI);
8213 }
8214
8215 Instruction *InstCombiner::visitFPToUI(FPToUIInst &FI) {
8216   Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(FI.getOperand(0));
8217   if (OpI == 0)
8218     return commonCastTransforms(FI);
8219
8220   // fptoui(uitofp(X)) --> X
8221   // fptoui(sitofp(X)) --> X
8222   // This is safe if the intermediate type has enough bits in its mantissa to
8223   // accurately represent all values of X.  For example, do not do this with
8224   // i64->float->i64.  This is also safe for sitofp case, because any negative
8225   // 'X' value would cause an undefined result for the fptoui. 
8226   if ((isa<UIToFPInst>(OpI) || isa<SIToFPInst>(OpI)) &&
8227       OpI->getOperand(0)->getType() == FI.getType() &&
8228       (int)FI.getType()->getPrimitiveSizeInBits() < /*extra bit for sign */
8229                     OpI->getType()->getFPMantissaWidth())
8230     return ReplaceInstUsesWith(FI, OpI->getOperand(0));
8231
8232   return commonCastTransforms(FI);
8233 }
8234
8235 Instruction *InstCombiner::visitFPToSI(FPToSIInst &FI) {
8236   Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(FI.getOperand(0));
8237   if (OpI == 0)
8238     return commonCastTransforms(FI);
8239   
8240   // fptosi(sitofp(X)) --> X
8241   // fptosi(uitofp(X)) --> X
8242   // This is safe if the intermediate type has enough bits in its mantissa to
8243   // accurately represent all values of X.  For example, do not do this with
8244   // i64->float->i64.  This is also safe for sitofp case, because any negative
8245   // 'X' value would cause an undefined result for the fptoui. 
8246   if ((isa<UIToFPInst>(OpI) || isa<SIToFPInst>(OpI)) &&
8247       OpI->getOperand(0)->getType() == FI.getType() &&
8248       (int)FI.getType()->getPrimitiveSizeInBits() <= 
8249                     OpI->getType()->getFPMantissaWidth())
8250     return ReplaceInstUsesWith(FI, OpI->getOperand(0));
8251   
8252   return commonCastTransforms(FI);
8253 }
8254
8255 Instruction *InstCombiner::visitUIToFP(CastInst &CI) {
8256   return commonCastTransforms(CI);
8257 }
8258
8259 Instruction *InstCombiner::visitSIToFP(CastInst &CI) {
8260   return commonCastTransforms(CI);
8261 }
8262
8263 Instruction *InstCombiner::visitPtrToInt(CastInst &CI) {
8264   return commonPointerCastTransforms(CI);
8265 }
8266
8267 Instruction *InstCombiner::visitIntToPtr(IntToPtrInst &CI) {
8268   if (Instruction *I = commonCastTransforms(CI))
8269     return I;
8270   
8271   const Type *DestPointee = cast<PointerType>(CI.getType())->getElementType();
8272   if (!DestPointee->isSized()) return 0;
8273
8274   // If this is inttoptr(add (ptrtoint x), cst), try to turn this into a GEP.
8275   ConstantInt *Cst;
8276   Value *X;
8277   if (match(CI.getOperand(0), m_Add(m_Cast<PtrToIntInst>(m_Value(X)),
8278                                     m_ConstantInt(Cst)))) {
8279     // If the source and destination operands have the same type, see if this
8280     // is a single-index GEP.
8281     if (X->getType() == CI.getType()) {
8282       // Get the size of the pointee type.
8283       uint64_t Size = TD->getABITypeSize(DestPointee);
8284
8285       // Convert the constant to intptr type.
8286       APInt Offset = Cst->getValue();
8287       Offset.sextOrTrunc(TD->getPointerSizeInBits());
8288
8289       // If Offset is evenly divisible by Size, we can do this xform.
8290       if (Size && !APIntOps::srem(Offset, APInt(Offset.getBitWidth(), Size))){
8291         Offset = APIntOps::sdiv(Offset, APInt(Offset.getBitWidth(), Size));
8292         return GetElementPtrInst::Create(X, ConstantInt::get(Offset));
8293       }
8294     }
8295     // TODO: Could handle other cases, e.g. where add is indexing into field of
8296     // struct etc.
8297   } else if (CI.getOperand(0)->hasOneUse() &&
8298              match(CI.getOperand(0), m_Add(m_Value(X), m_ConstantInt(Cst)))) {
8299     // Otherwise, if this is inttoptr(add x, cst), try to turn this into an
8300     // "inttoptr+GEP" instead of "add+intptr".
8301     
8302     // Get the size of the pointee type.
8303     uint64_t Size = TD->getABITypeSize(DestPointee);
8304     
8305     // Convert the constant to intptr type.
8306     APInt Offset = Cst->getValue();
8307     Offset.sextOrTrunc(TD->getPointerSizeInBits());
8308     
8309     // If Offset is evenly divisible by Size, we can do this xform.
8310     if (Size && !APIntOps::srem(Offset, APInt(Offset.getBitWidth(), Size))){
8311       Offset = APIntOps::sdiv(Offset, APInt(Offset.getBitWidth(), Size));
8312       
8313       Instruction *P = InsertNewInstBefore(new IntToPtrInst(X, CI.getType(),
8314                                                             "tmp"), CI);
8315       return GetElementPtrInst::Create(P, ConstantInt::get(Offset), "tmp");
8316     }
8317   }
8318   return 0;
8319 }
8320
8321 Instruction *InstCombiner::visitBitCast(BitCastInst &CI) {
8322   // If the operands are integer typed then apply the integer transforms,
8323   // otherwise just apply the common ones.
8324   Value *Src = CI.getOperand(0);
8325   const Type *SrcTy = Src->getType();
8326   const Type *DestTy = CI.getType();
8327
8328   if (SrcTy->isInteger() && DestTy->isInteger()) {
8329     if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
8330       return Result;
8331   } else if (isa<PointerType>(SrcTy)) {
8332     if (Instruction *I = commonPointerCastTransforms(CI))
8333       return I;
8334   } else {
8335     if (Instruction *Result = commonCastTransforms(CI))
8336       return Result;
8337   }
8338
8339
8340   // Get rid of casts from one type to the same type. These are useless and can
8341   // be replaced by the operand.
8342   if (DestTy == Src->getType())
8343     return ReplaceInstUsesWith(CI, Src);
8344
8345   if (const PointerType *DstPTy = dyn_cast<PointerType>(DestTy)) {
8346     const PointerType *SrcPTy = cast<PointerType>(SrcTy);
8347     const Type *DstElTy = DstPTy->getElementType();
8348     const Type *SrcElTy = SrcPTy->getElementType();
8349     
8350     // If the address spaces don't match, don't eliminate the bitcast, which is
8351     // required for changing types.
8352     if (SrcPTy->getAddressSpace() != DstPTy->getAddressSpace())
8353       return 0;
8354     
8355     // If we are casting a malloc or alloca to a pointer to a type of the same
8356     // size, rewrite the allocation instruction to allocate the "right" type.
8357     if (AllocationInst *AI = dyn_cast<AllocationInst>(Src))
8358       if (Instruction *V = PromoteCastOfAllocation(CI, *AI))
8359         return V;
8360     
8361     // If the source and destination are pointers, and this cast is equivalent
8362     // to a getelementptr X, 0, 0, 0...  turn it into the appropriate gep.
8363     // This can enhance SROA and other transforms that want type-safe pointers.
8364     Constant *ZeroUInt = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
8365     unsigned NumZeros = 0;
8366     while (SrcElTy != DstElTy && 
8367            isa<CompositeType>(SrcElTy) && !isa<PointerType>(SrcElTy) &&
8368            SrcElTy->getNumContainedTypes() /* not "{}" */) {
8369       SrcElTy = cast<CompositeType>(SrcElTy)->getTypeAtIndex(ZeroUInt);
8370       ++NumZeros;
8371     }
8372
8373     // If we found a path from the src to dest, create the getelementptr now.
8374     if (SrcElTy == DstElTy) {
8375       SmallVector<Value*, 8> Idxs(NumZeros+1, ZeroUInt);
8376       return GetElementPtrInst::Create(Src, Idxs.begin(), Idxs.end(), "", 
8377                                        ((Instruction*) NULL));
8378     }
8379   }
8380
8381   if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(Src)) {
8382     if (SVI->hasOneUse()) {
8383       // Okay, we have (bitconvert (shuffle ..)).  Check to see if this is
8384       // a bitconvert to a vector with the same # elts.
8385       if (isa<VectorType>(DestTy) && 
8386           cast<VectorType>(DestTy)->getNumElements() == 
8387                 SVI->getType()->getNumElements()) {
8388         CastInst *Tmp;
8389         // If either of the operands is a cast from CI.getType(), then
8390         // evaluating the shuffle in the casted destination's type will allow
8391         // us to eliminate at least one cast.
8392         if (((Tmp = dyn_cast<CastInst>(SVI->getOperand(0))) && 
8393              Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy) ||
8394             ((Tmp = dyn_cast<CastInst>(SVI->getOperand(1))) && 
8395              Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy)) {
8396           Value *LHS = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast,
8397                                                SVI->getOperand(0), DestTy, &CI);
8398           Value *RHS = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast,
8399                                                SVI->getOperand(1), DestTy, &CI);
8400           // Return a new shuffle vector.  Use the same element ID's, as we
8401           // know the vector types match #elts.
8402           return new ShuffleVectorInst(LHS, RHS, SVI->getOperand(2));
8403         }
8404       }
8405     }
8406   }
8407   return 0;
8408 }
8409
8410 /// GetSelectFoldableOperands - We want to turn code that looks like this:
8411 ///   %C = or %A, %B
8412 ///   %D = select %cond, %C, %A
8413 /// into:
8414 ///   %C = select %cond, %B, 0
8415 ///   %D = or %A, %C
8416 ///
8417 /// Assuming that the specified instruction is an operand to the select, return
8418 /// a bitmask indicating which operands of this instruction are foldable if they
8419 /// equal the other incoming value of the select.
8420 ///
8421 static unsigned GetSelectFoldableOperands(Instruction *I) {
8422   switch (I->getOpcode()) {
8423   case Instruction::Add:
8424   case Instruction::Mul:
8425   case Instruction::And:
8426   case Instruction::Or:
8427   case Instruction::Xor:
8428     return 3;              // Can fold through either operand.
8429   case Instruction::Sub:   // Can only fold on the amount subtracted.
8430   case Instruction::Shl:   // Can only fold on the shift amount.
8431   case Instruction::LShr:
8432   case Instruction::AShr:
8433     return 1;
8434   default:
8435     return 0;              // Cannot fold
8436   }
8437 }
8438
8439 /// GetSelectFoldableConstant - For the same transformation as the previous
8440 /// function, return the identity constant that goes into the select.
8441 static Constant *GetSelectFoldableConstant(Instruction *I) {
8442   switch (I->getOpcode()) {
8443   default: assert(0 && "This cannot happen!"); abort();
8444   case Instruction::Add:
8445   case Instruction::Sub:
8446   case Instruction::Or:
8447   case Instruction::Xor:
8448   case Instruction::Shl:
8449   case Instruction::LShr:
8450   case Instruction::AShr:
8451     return Constant::getNullValue(I->getType());
8452   case Instruction::And:
8453     return Constant::getAllOnesValue(I->getType());
8454   case Instruction::Mul:
8455     return ConstantInt::get(I->getType(), 1);
8456   }
8457 }
8458
8459 /// FoldSelectOpOp - Here we have (select c, TI, FI), and we know that TI and FI
8460 /// have the same opcode and only one use each.  Try to simplify this.
8461 Instruction *InstCombiner::FoldSelectOpOp(SelectInst &SI, Instruction *TI,
8462                                           Instruction *FI) {
8463   if (TI->getNumOperands() == 1) {
8464     // If this is a non-volatile load or a cast from the same type,
8465     // merge.
8466     if (TI->isCast()) {
8467       if (TI->getOperand(0)->getType() != FI->getOperand(0)->getType())
8468         return 0;
8469     } else {
8470       return 0;  // unknown unary op.
8471     }
8472
8473     // Fold this by inserting a select from the input values.
8474     SelectInst *NewSI = SelectInst::Create(SI.getCondition(), TI->getOperand(0),
8475                                            FI->getOperand(0), SI.getName()+".v");
8476     InsertNewInstBefore(NewSI, SI);
8477     return CastInst::Create(Instruction::CastOps(TI->getOpcode()), NewSI, 
8478                             TI->getType());
8479   }
8480
8481   // Only handle binary operators here.
8482   if (!isa<BinaryOperator>(TI))
8483     return 0;
8484
8485   // Figure out if the operations have any operands in common.
8486   Value *MatchOp, *OtherOpT, *OtherOpF;
8487   bool MatchIsOpZero;
8488   if (TI->getOperand(0) == FI->getOperand(0)) {
8489     MatchOp  = TI->getOperand(0);
8490     OtherOpT = TI->getOperand(1);
8491     OtherOpF = FI->getOperand(1);
8492     MatchIsOpZero = true;
8493   } else if (TI->getOperand(1) == FI->getOperand(1)) {
8494     MatchOp  = TI->getOperand(1);
8495     OtherOpT = TI->getOperand(0);
8496     OtherOpF = FI->getOperand(0);
8497     MatchIsOpZero = false;
8498   } else if (!TI->isCommutative()) {
8499     return 0;
8500   } else if (TI->getOperand(0) == FI->getOperand(1)) {
8501     MatchOp  = TI->getOperand(0);
8502     OtherOpT = TI->getOperand(1);
8503     OtherOpF = FI->getOperand(0);
8504     MatchIsOpZero = true;
8505   } else if (TI->getOperand(1) == FI->getOperand(0)) {
8506     MatchOp  = TI->getOperand(1);
8507     OtherOpT = TI->getOperand(0);
8508     OtherOpF = FI->getOperand(1);
8509     MatchIsOpZero = true;
8510   } else {
8511     return 0;
8512   }
8513
8514   // If we reach here, they do have operations in common.
8515   SelectInst *NewSI = SelectInst::Create(SI.getCondition(), OtherOpT,
8516                                          OtherOpF, SI.getName()+".v");
8517   InsertNewInstBefore(NewSI, SI);
8518
8519   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(TI)) {
8520     if (MatchIsOpZero)
8521       return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), MatchOp, NewSI);
8522     else
8523       return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), NewSI, MatchOp);
8524   }
8525   assert(0 && "Shouldn't get here");
8526   return 0;
8527 }
8528
8529 /// visitSelectInstWithICmp - Visit a SelectInst that has an
8530 /// ICmpInst as its first operand.
8531 ///
8532 Instruction *InstCombiner::visitSelectInstWithICmp(SelectInst &SI,
8533                                                    ICmpInst *ICI) {
8534   bool Changed = false;
8535   ICmpInst::Predicate Pred = ICI->getPredicate();
8536   Value *CmpLHS = ICI->getOperand(0);
8537   Value *CmpRHS = ICI->getOperand(1);
8538   Value *TrueVal = SI.getTrueValue();
8539   Value *FalseVal = SI.getFalseValue();
8540
8541   // Check cases where the comparison is with a constant that
8542   // can be adjusted to fit the min/max idiom. We may edit ICI in
8543   // place here, so make sure the select is the only user.
8544   if (ICI->hasOneUse())
8545     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(CmpRHS)) {
8546       switch (Pred) {
8547       default: break;
8548       case ICmpInst::ICMP_ULT:
8549       case ICmpInst::ICMP_SLT: {
8550         // X < MIN ? T : F  -->  F
8551         if (CI->isMinValue(Pred == ICmpInst::ICMP_SLT))
8552           return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8553         // X < C ? X : C-1  -->  X > C-1 ? C-1 : X
8554         Constant *AdjustedRHS = SubOne(CI);
8555         if ((CmpLHS == TrueVal && AdjustedRHS == FalseVal) ||
8556             (CmpLHS == FalseVal && AdjustedRHS == TrueVal)) {
8557           Pred = ICmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
8558           CmpRHS = AdjustedRHS;
8559           std::swap(FalseVal, TrueVal);
8560           ICI->setPredicate(Pred);
8561           ICI->setOperand(1, CmpRHS);
8562           SI.setOperand(1, TrueVal);
8563           SI.setOperand(2, FalseVal);
8564           Changed = true;
8565         }
8566         break;
8567       }
8568       case ICmpInst::ICMP_UGT:
8569       case ICmpInst::ICMP_SGT: {
8570         // X > MAX ? T : F  -->  F
8571         if (CI->isMaxValue(Pred == ICmpInst::ICMP_SGT))
8572           return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8573         // X > C ? X : C+1  -->  X < C+1 ? C+1 : X
8574         Constant *AdjustedRHS = AddOne(CI);
8575         if ((CmpLHS == TrueVal && AdjustedRHS == FalseVal) ||
8576             (CmpLHS == FalseVal && AdjustedRHS == TrueVal)) {
8577           Pred = ICmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
8578           CmpRHS = AdjustedRHS;
8579           std::swap(FalseVal, TrueVal);
8580           ICI->setPredicate(Pred);
8581           ICI->setOperand(1, CmpRHS);
8582           SI.setOperand(1, TrueVal);
8583           SI.setOperand(2, FalseVal);
8584           Changed = true;
8585         }
8586         break;
8587       }
8588       }
8589
8590       // (x <s 0) ? -1 : 0 -> ashr x, 31   -> all ones if signed
8591       // (x >s -1) ? -1 : 0 -> ashr x, 31  -> all ones if not signed
8592       CmpInst::Predicate Pred = ICI->getPredicate();
8593       if (match(TrueVal, m_ConstantInt(0)) &&
8594           match(FalseVal, m_ConstantInt(-1)))
8595         Pred = CmpInst::getInversePredicate(Pred);
8596       else if (!match(TrueVal, m_ConstantInt(-1)) ||
8597                !match(FalseVal, m_ConstantInt(0)))
8598         Pred = CmpInst::BAD_ICMP_PREDICATE;
8599       if (Pred != CmpInst::BAD_ICMP_PREDICATE) {
8600         // If we are just checking for a icmp eq of a single bit and zext'ing it
8601         // to an integer, then shift the bit to the appropriate place and then
8602         // cast to integer to avoid the comparison.
8603         const APInt &Op1CV = CI->getValue();
8604     
8605         // sext (x <s  0) to i32 --> x>>s31      true if signbit set.
8606         // sext (x >s -1) to i32 --> (x>>s31)^-1  true if signbit clear.
8607         if ((Pred == ICmpInst::ICMP_SLT && Op1CV == 0) ||
8608             (Pred == ICmpInst::ICMP_SGT &&Op1CV.isAllOnesValue())) {
8609           Value *In = ICI->getOperand(0);
8610           Value *Sh = ConstantInt::get(In->getType(),
8611                                        In->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1);
8612           In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAShr(In, Sh,
8613                                                           In->getName()+".lobit"),
8614                                    *ICI);
8615           if (In->getType() != SI.getType())
8616             In = CastInst::CreateIntegerCast(In, SI.getType(),
8617                                              true/*SExt*/, "tmp", ICI);
8618     
8619           if (Pred == ICmpInst::ICMP_SGT)
8620             In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(In,
8621                                        In->getName()+".not"), *ICI);
8622     
8623           return ReplaceInstUsesWith(SI, In);
8624         }
8625       }
8626     }
8627
8628   if (CmpLHS == TrueVal && CmpRHS == FalseVal) {
8629     // Transform (X == Y) ? X : Y  -> Y
8630     if (Pred == ICmpInst::ICMP_EQ)
8631       return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8632     // Transform (X != Y) ? X : Y  -> X
8633     if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE)
8634       return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8635     /// NOTE: if we wanted to, this is where to detect integer MIN/MAX
8636
8637   } else if (CmpLHS == FalseVal && CmpRHS == TrueVal) {
8638     // Transform (X == Y) ? Y : X  -> X
8639     if (Pred == ICmpInst::ICMP_EQ)
8640       return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8641     // Transform (X != Y) ? Y : X  -> Y
8642     if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE)
8643       return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8644     /// NOTE: if we wanted to, this is where to detect integer MIN/MAX
8645   }
8646
8647   /// NOTE: if we wanted to, this is where to detect integer ABS
8648
8649   return Changed ? &SI : 0;
8650 }
8651
8652 Instruction *InstCombiner::visitSelectInst(SelectInst &SI) {
8653   Value *CondVal = SI.getCondition();
8654   Value *TrueVal = SI.getTrueValue();
8655   Value *FalseVal = SI.getFalseValue();
8656
8657   // select true, X, Y  -> X
8658   // select false, X, Y -> Y
8659   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(CondVal))
8660     return ReplaceInstUsesWith(SI, C->getZExtValue() ? TrueVal : FalseVal);
8661
8662   // select C, X, X -> X
8663   if (TrueVal == FalseVal)
8664     return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8665
8666   if (isa<UndefValue>(TrueVal))   // select C, undef, X -> X
8667     return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8668   if (isa<UndefValue>(FalseVal))   // select C, X, undef -> X
8669     return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8670   if (isa<UndefValue>(CondVal)) {  // select undef, X, Y -> X or Y
8671     if (isa<Constant>(TrueVal))
8672       return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8673     else
8674       return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8675   }
8676
8677   if (SI.getType() == Type::Int1Ty) {
8678     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal)) {
8679       if (C->getZExtValue()) {
8680         // Change: A = select B, true, C --> A = or B, C
8681         return BinaryOperator::CreateOr(CondVal, FalseVal);
8682       } else {
8683         // Change: A = select B, false, C --> A = and !B, C
8684         Value *NotCond =
8685           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(CondVal,
8686                                              "not."+CondVal->getName()), SI);
8687         return BinaryOperator::CreateAnd(NotCond, FalseVal);
8688       }
8689     } else if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal)) {
8690       if (C->getZExtValue() == false) {
8691         // Change: A = select B, C, false --> A = and B, C
8692         return BinaryOperator::CreateAnd(CondVal, TrueVal);
8693       } else {
8694         // Change: A = select B, C, true --> A = or !B, C
8695         Value *NotCond =
8696           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(CondVal,
8697                                              "not."+CondVal->getName()), SI);
8698         return BinaryOperator::CreateOr(NotCond, TrueVal);
8699       }
8700     }
8701     
8702     // select a, b, a  -> a&b
8703     // select a, a, b  -> a|b
8704     if (CondVal == TrueVal)
8705       return BinaryOperator::CreateOr(CondVal, FalseVal);
8706     else if (CondVal == FalseVal)
8707       return BinaryOperator::CreateAnd(CondVal, TrueVal);
8708   }
8709
8710   // Selecting between two integer constants?
8711   if (ConstantInt *TrueValC = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal))
8712     if (ConstantInt *FalseValC = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal)) {
8713       // select C, 1, 0 -> zext C to int
8714       if (FalseValC->isZero() && TrueValC->getValue() == 1) {
8715         return CastInst::Create(Instruction::ZExt, CondVal, SI.getType());
8716       } else if (TrueValC->isZero() && FalseValC->getValue() == 1) {
8717         // select C, 0, 1 -> zext !C to int
8718         Value *NotCond =
8719           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(CondVal,
8720                                                "not."+CondVal->getName()), SI);
8721         return CastInst::Create(Instruction::ZExt, NotCond, SI.getType());
8722       }
8723       
8724       // FIXME: Turn select 0/-1 and -1/0 into sext from condition!
8725
8726       if (ICmpInst *IC = dyn_cast<ICmpInst>(SI.getCondition())) {
8727
8728         // (x <s 0) ? -1 : 0 -> ashr x, 31
8729         if (TrueValC->isAllOnesValue() && FalseValC->isZero())
8730           if (ConstantInt *CmpCst = dyn_cast<ConstantInt>(IC->getOperand(1))) {
8731             if (IC->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && CmpCst->isZero()) {
8732               // The comparison constant and the result are not neccessarily the
8733               // same width. Make an all-ones value by inserting a AShr.
8734               Value *X = IC->getOperand(0);
8735               uint32_t Bits = X->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8736               Constant *ShAmt = ConstantInt::get(X->getType(), Bits-1);
8737               Instruction *SRA = BinaryOperator::Create(Instruction::AShr, X,
8738                                                         ShAmt, "ones");
8739               InsertNewInstBefore(SRA, SI);
8740               
8741               // Finally, convert to the type of the select RHS.  We figure out
8742               // if this requires a SExt, Trunc or BitCast based on the sizes.
8743               Instruction::CastOps opc = Instruction::BitCast;
8744               uint32_t SRASize = SRA->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8745               uint32_t SISize  = SI.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8746               if (SRASize < SISize)
8747                 opc = Instruction::SExt;
8748               else if (SRASize > SISize)
8749                 opc = Instruction::Trunc;
8750               return CastInst::Create(opc, SRA, SI.getType());
8751             }
8752           }
8753
8754
8755         // If one of the constants is zero (we know they can't both be) and we
8756         // have an icmp instruction with zero, and we have an 'and' with the
8757         // non-constant value, eliminate this whole mess.  This corresponds to
8758         // cases like this: ((X & 27) ? 27 : 0)
8759         if (TrueValC->isZero() || FalseValC->isZero())
8760           if (IC->isEquality() && isa<ConstantInt>(IC->getOperand(1)) &&
8761               cast<Constant>(IC->getOperand(1))->isNullValue())
8762             if (Instruction *ICA = dyn_cast<Instruction>(IC->getOperand(0)))
8763               if (ICA->getOpcode() == Instruction::And &&
8764                   isa<ConstantInt>(ICA->getOperand(1)) &&
8765                   (ICA->getOperand(1) == TrueValC ||
8766                    ICA->getOperand(1) == FalseValC) &&
8767                   isOneBitSet(cast<ConstantInt>(ICA->getOperand(1)))) {
8768                 // Okay, now we know that everything is set up, we just don't
8769                 // know whether we have a icmp_ne or icmp_eq and whether the 
8770                 // true or false val is the zero.
8771                 bool ShouldNotVal = !TrueValC->isZero();
8772                 ShouldNotVal ^= IC->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
8773                 Value *V = ICA;
8774                 if (ShouldNotVal)
8775                   V = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::Create(
8776                                   Instruction::Xor, V, ICA->getOperand(1)), SI);
8777                 return ReplaceInstUsesWith(SI, V);
8778               }
8779       }
8780     }
8781
8782   // See if we are selecting two values based on a comparison of the two values.
8783   if (FCmpInst *FCI = dyn_cast<FCmpInst>(CondVal)) {
8784     if (FCI->getOperand(0) == TrueVal && FCI->getOperand(1) == FalseVal) {
8785       // Transform (X == Y) ? X : Y  -> Y
8786       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_OEQ) {
8787         // This is not safe in general for floating point:  
8788         // consider X== -0, Y== +0.
8789         // It becomes safe if either operand is a nonzero constant.
8790         ConstantFP *CFPt, *CFPf;
8791         if (((CFPt = dyn_cast<ConstantFP>(TrueVal)) &&
8792               !CFPt->getValueAPF().isZero()) ||
8793             ((CFPf = dyn_cast<ConstantFP>(FalseVal)) &&
8794              !CFPf->getValueAPF().isZero()))
8795         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8796       }
8797       // Transform (X != Y) ? X : Y  -> X
8798       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ONE)
8799         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8800       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX
8801
8802     } else if (FCI->getOperand(0) == FalseVal && FCI->getOperand(1) == TrueVal){
8803       // Transform (X == Y) ? Y : X  -> X
8804       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_OEQ) {
8805         // This is not safe in general for floating point:  
8806         // consider X== -0, Y== +0.
8807         // It becomes safe if either operand is a nonzero constant.
8808         ConstantFP *CFPt, *CFPf;
8809         if (((CFPt = dyn_cast<ConstantFP>(TrueVal)) &&
8810               !CFPt->getValueAPF().isZero()) ||
8811             ((CFPf = dyn_cast<ConstantFP>(FalseVal)) &&
8812              !CFPf->getValueAPF().isZero()))
8813           return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8814       }
8815       // Transform (X != Y) ? Y : X  -> Y
8816       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ONE)
8817         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8818       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX
8819     }
8820     // NOTE: if we wanted to, this is where to detect ABS
8821   }
8822
8823   // See if we are selecting two values based on a comparison of the two values.
8824   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(CondVal))
8825     if (Instruction *Result = visitSelectInstWithICmp(SI, ICI))
8826       return Result;
8827
8828   if (Instruction *TI = dyn_cast<Instruction>(TrueVal))
8829     if (Instruction *FI = dyn_cast<Instruction>(FalseVal))
8830       if (TI->hasOneUse() && FI->hasOneUse()) {
8831         Instruction *AddOp = 0, *SubOp = 0;
8832
8833         // Turn (select C, (op X, Y), (op X, Z)) -> (op X, (select C, Y, Z))
8834         if (TI->getOpcode() == FI->getOpcode())
8835           if (Instruction *IV = FoldSelectOpOp(SI, TI, FI))
8836             return IV;
8837
8838         // Turn select C, (X+Y), (X-Y) --> (X+(select C, Y, (-Y))).  This is
8839         // even legal for FP.
8840         if (TI->getOpcode() == Instruction::Sub &&
8841             FI->getOpcode() == Instruction::Add) {
8842           AddOp = FI; SubOp = TI;
8843         } else if (FI->getOpcode() == Instruction::Sub &&
8844                    TI->getOpcode() == Instruction::Add) {
8845           AddOp = TI; SubOp = FI;
8846         }
8847
8848         if (AddOp) {
8849           Value *OtherAddOp = 0;
8850           if (SubOp->getOperand(0) == AddOp->getOperand(0)) {
8851             OtherAddOp = AddOp->getOperand(1);
8852           } else if (SubOp->getOperand(0) == AddOp->getOperand(1)) {
8853             OtherAddOp = AddOp->getOperand(0);
8854           }
8855
8856           if (OtherAddOp) {
8857             // So at this point we know we have (Y -> OtherAddOp):
8858             //        select C, (add X, Y), (sub X, Z)
8859             Value *NegVal;  // Compute -Z
8860             if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SubOp->getOperand(1))) {
8861               NegVal = ConstantExpr::getNeg(C);
8862             } else {
8863               NegVal = InsertNewInstBefore(
8864                     BinaryOperator::CreateNeg(SubOp->getOperand(1), "tmp"), SI);
8865             }
8866
8867             Value *NewTrueOp = OtherAddOp;
8868             Value *NewFalseOp = NegVal;
8869             if (AddOp != TI)
8870               std::swap(NewTrueOp, NewFalseOp);
8871             Instruction *NewSel =
8872               SelectInst::Create(CondVal, NewTrueOp,
8873                                  NewFalseOp, SI.getName() + ".p");
8874
8875             NewSel = InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
8876             return BinaryOperator::CreateAdd(SubOp->getOperand(0), NewSel);
8877           }
8878         }
8879       }
8880
8881   // See if we can fold the select into one of our operands.
8882   if (SI.getType()->isInteger()) {
8883     // See the comment above GetSelectFoldableOperands for a description of the
8884     // transformation we are doing here.
8885     if (Instruction *TVI = dyn_cast<Instruction>(TrueVal))
8886       if (TVI->hasOneUse() && TVI->getNumOperands() == 2 &&
8887           !isa<Constant>(FalseVal))
8888         if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(TVI)) {
8889           unsigned OpToFold = 0;
8890           if ((SFO & 1) && FalseVal == TVI->getOperand(0)) {
8891             OpToFold = 1;
8892           } else  if ((SFO & 2) && FalseVal == TVI->getOperand(1)) {
8893             OpToFold = 2;
8894           }
8895
8896           if (OpToFold) {
8897             Constant *C = GetSelectFoldableConstant(TVI);
8898             Instruction *NewSel =
8899               SelectInst::Create(SI.getCondition(),
8900                                  TVI->getOperand(2-OpToFold), C);
8901             InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
8902             NewSel->takeName(TVI);
8903             if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(TVI))
8904               return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), FalseVal, NewSel);
8905             else {
8906               assert(0 && "Unknown instruction!!");
8907             }
8908           }
8909         }
8910
8911     if (Instruction *FVI = dyn_cast<Instruction>(FalseVal))
8912       if (FVI->hasOneUse() && FVI->getNumOperands() == 2 &&
8913           !isa<Constant>(TrueVal))
8914         if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(FVI)) {
8915           unsigned OpToFold = 0;
8916           if ((SFO & 1) && TrueVal == FVI->getOperand(0)) {
8917             OpToFold = 1;
8918           } else  if ((SFO & 2) && TrueVal == FVI->getOperand(1)) {
8919             OpToFold = 2;
8920           }
8921
8922           if (OpToFold) {
8923             Constant *C = GetSelectFoldableConstant(FVI);
8924             Instruction *NewSel =
8925               SelectInst::Create(SI.getCondition(), C,
8926                                  FVI->getOperand(2-OpToFold));
8927             InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
8928             NewSel->takeName(FVI);
8929             if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(FVI))
8930               return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), TrueVal, NewSel);
8931             else
8932               assert(0 && "Unknown instruction!!");
8933           }
8934         }
8935   }
8936
8937   if (BinaryOperator::isNot(CondVal)) {
8938     SI.setOperand(0, BinaryOperator::getNotArgument(CondVal));
8939     SI.setOperand(1, FalseVal);
8940     SI.setOperand(2, TrueVal);
8941     return &SI;
8942   }
8943
8944   return 0;
8945 }
8946
8947 /// EnforceKnownAlignment - If the specified pointer points to an object that
8948 /// we control, modify the object's alignment to PrefAlign. This isn't
8949 /// often possible though. If alignment is important, a more reliable approach
8950 /// is to simply align all global variables and allocation instructions to
8951 /// their preferred alignment from the beginning.
8952 ///
8953 static unsigned EnforceKnownAlignment(Value *V,
8954                                       unsigned Align, unsigned PrefAlign) {
8955
8956   User *U = dyn_cast<User>(V);
8957   if (!U) return Align;
8958
8959   switch (getOpcode(U)) {
8960   default: break;
8961   case Instruction::BitCast:
8962     return EnforceKnownAlignment(U->getOperand(0), Align, PrefAlign);
8963   case Instruction::GetElementPtr: {
8964     // If all indexes are zero, it is just the alignment of the base pointer.
8965     bool AllZeroOperands = true;
8966     for (User::op_iterator i = U->op_begin() + 1, e = U->op_end(); i != e; ++i)
8967       if (!isa<Constant>(*i) ||
8968           !cast<Constant>(*i)->isNullValue()) {
8969         AllZeroOperands = false;
8970         break;
8971       }
8972
8973     if (AllZeroOperands) {
8974       // Treat this like a bitcast.
8975       return EnforceKnownAlignment(U->getOperand(0), Align, PrefAlign);
8976     }
8977     break;
8978   }
8979   }
8980
8981   if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(V)) {
8982     // If there is a large requested alignment and we can, bump up the alignment
8983     // of the global.
8984     if (!GV->isDeclaration()) {
8985       GV->setAlignment(PrefAlign);
8986       Align = PrefAlign;
8987     }
8988   } else if (AllocationInst *AI = dyn_cast<AllocationInst>(V)) {
8989     // If there is a requested alignment and if this is an alloca, round up.  We
8990     // don't do this for malloc, because some systems can't respect the request.
8991     if (isa<AllocaInst>(AI)) {
8992       AI->setAlignment(PrefAlign);
8993       Align = PrefAlign;
8994     }
8995   }
8996
8997   return Align;
8998 }
8999
9000 /// GetOrEnforceKnownAlignment - If the specified pointer has an alignment that
9001 /// we can determine, return it, otherwise return 0.  If PrefAlign is specified,
9002 /// and it is more than the alignment of the ultimate object, see if we can
9003 /// increase the alignment of the ultimate object, making this check succeed.
9004 unsigned InstCombiner::GetOrEnforceKnownAlignment(Value *V,
9005                                                   unsigned PrefAlign) {
9006   unsigned BitWidth = TD ? TD->getTypeSizeInBits(V->getType()) :
9007                       sizeof(PrefAlign) * CHAR_BIT;
9008   APInt Mask = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
9009   APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
9010   ComputeMaskedBits(V, Mask, KnownZero, KnownOne);
9011   unsigned TrailZ = KnownZero.countTrailingOnes();
9012   unsigned Align = 1u << std::min(BitWidth - 1, TrailZ);
9013
9014   if (PrefAlign > Align)
9015     Align = EnforceKnownAlignment(V, Align, PrefAlign);
9016   
9017     // We don't need to make any adjustment.
9018   return Align;
9019 }
9020
9021 Instruction *InstCombiner::SimplifyMemTransfer(MemIntrinsic *MI) {
9022   unsigned DstAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(MI->getOperand(1));
9023   unsigned SrcAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(MI->getOperand(2));
9024   unsigned MinAlign = std::min(DstAlign, SrcAlign);
9025   unsigned CopyAlign = MI->getAlignment()->getZExtValue();
9026
9027   if (CopyAlign < MinAlign) {
9028     MI->setAlignment(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, MinAlign));
9029     return MI;
9030   }
9031   
9032   // If MemCpyInst length is 1/2/4/8 bytes then replace memcpy with
9033   // load/store.
9034   ConstantInt *MemOpLength = dyn_cast<ConstantInt>(MI->getOperand(3));
9035   if (MemOpLength == 0) return 0;
9036   
9037   // Source and destination pointer types are always "i8*" for intrinsic.  See
9038   // if the size is something we can handle with a single primitive load/store.
9039   // A single load+store correctly handles overlapping memory in the memmove
9040   // case.
9041   unsigned Size = MemOpLength->getZExtValue();
9042   if (Size == 0) return MI;  // Delete this mem transfer.
9043   
9044   if (Size > 8 || (Size&(Size-1)))
9045     return 0;  // If not 1/2/4/8 bytes, exit.
9046   
9047   // Use an integer load+store unless we can find something better.
9048   Type *NewPtrTy = PointerType::getUnqual(IntegerType::get(Size<<3));
9049   
9050   // Memcpy forces the use of i8* for the source and destination.  That means
9051   // that if you're using memcpy to move one double around, you'll get a cast
9052   // from double* to i8*.  We'd much rather use a double load+store rather than
9053   // an i64 load+store, here because this improves the odds that the source or
9054   // dest address will be promotable.  See if we can find a better type than the
9055   // integer datatype.
9056   if (Value *Op = getBitCastOperand(MI->getOperand(1))) {
9057     const Type *SrcETy = cast<PointerType>(Op->getType())->getElementType();
9058     if (SrcETy->isSized() && TD->getTypeStoreSize(SrcETy) == Size) {
9059       // The SrcETy might be something like {{{double}}} or [1 x double].  Rip
9060       // down through these levels if so.
9061       while (!SrcETy->isSingleValueType()) {
9062         if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(SrcETy)) {
9063           if (STy->getNumElements() == 1)
9064             SrcETy = STy->getElementType(0);
9065           else
9066             break;
9067         } else if (const ArrayType *ATy = dyn_cast<ArrayType>(SrcETy)) {
9068           if (ATy->getNumElements() == 1)
9069             SrcETy = ATy->getElementType();
9070           else
9071             break;
9072         } else
9073           break;
9074       }
9075       
9076       if (SrcETy->isSingleValueType())
9077         NewPtrTy = PointerType::getUnqual(SrcETy);
9078     }
9079   }
9080   
9081   
9082   // If the memcpy/memmove provides better alignment info than we can
9083   // infer, use it.
9084   SrcAlign = std::max(SrcAlign, CopyAlign);
9085   DstAlign = std::max(DstAlign, CopyAlign);
9086   
9087   Value *Src = InsertBitCastBefore(MI->getOperand(2), NewPtrTy, *MI);
9088   Value *Dest = InsertBitCastBefore(MI->getOperand(1), NewPtrTy, *MI);
9089   Instruction *L = new LoadInst(Src, "tmp", false, SrcAlign);
9090   InsertNewInstBefore(L, *MI);
9091   InsertNewInstBefore(new StoreInst(L, Dest, false, DstAlign), *MI);
9092
9093   // Set the size of the copy to 0, it will be deleted on the next iteration.
9094   MI->setOperand(3, Constant::getNullValue(MemOpLength->getType()));
9095   return MI;
9096 }
9097
9098 Instruction *InstCombiner::SimplifyMemSet(MemSetInst *MI) {
9099   unsigned Alignment = GetOrEnforceKnownAlignment(MI->getDest());
9100   if (MI->getAlignment()->getZExtValue() < Alignment) {
9101     MI->setAlignment(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Alignment));
9102     return MI;
9103   }
9104   
9105   // Extract the length and alignment and fill if they are constant.
9106   ConstantInt *LenC = dyn_cast<ConstantInt>(MI->getLength());
9107   ConstantInt *FillC = dyn_cast<ConstantInt>(MI->getValue());
9108   if (!LenC || !FillC || FillC->getType() != Type::Int8Ty)
9109     return 0;
9110   uint64_t Len = LenC->getZExtValue();
9111   Alignment = MI->getAlignment()->getZExtValue();
9112   
9113   // If the length is zero, this is a no-op
9114   if (Len == 0) return MI; // memset(d,c,0,a) -> noop
9115   
9116   // memset(s,c,n) -> store s, c (for n=1,2,4,8)
9117   if (Len <= 8 && isPowerOf2_32((uint32_t)Len)) {
9118     const Type *ITy = IntegerType::get(Len*8);  // n=1 -> i8.
9119     
9120     Value *Dest = MI->getDest();
9121     Dest = InsertBitCastBefore(Dest, PointerType::getUnqual(ITy), *MI);
9122
9123     // Alignment 0 is identity for alignment 1 for memset, but not store.
9124     if (Alignment == 0) Alignment = 1;
9125     
9126     // Extract the fill value and store.
9127     uint64_t Fill = FillC->getZExtValue()*0x0101010101010101ULL;
9128     InsertNewInstBefore(new StoreInst(ConstantInt::get(ITy, Fill), Dest, false,
9129                                       Alignment), *MI);
9130     
9131     // Set the size of the copy to 0, it will be deleted on the next iteration.
9132     MI->setLength(Constant::getNullValue(LenC->getType()));
9133     return MI;
9134   }
9135
9136   return 0;
9137 }
9138
9139
9140 /// visitCallInst - CallInst simplification.  This mostly only handles folding 
9141 /// of intrinsic instructions.  For normal calls, it allows visitCallSite to do
9142 /// the heavy lifting.
9143 ///
9144 Instruction *InstCombiner::visitCallInst(CallInst &CI) {
9145   IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(&CI);
9146   if (!II) return visitCallSite(&CI);
9147   
9148   // Intrinsics cannot occur in an invoke, so handle them here instead of in
9149   // visitCallSite.
9150   if (MemIntrinsic *MI = dyn_cast<MemIntrinsic>(II)) {
9151     bool Changed = false;
9152
9153     // memmove/cpy/set of zero bytes is a noop.
9154     if (Constant *NumBytes = dyn_cast<Constant>(MI->getLength())) {
9155       if (NumBytes->isNullValue()) return EraseInstFromFunction(CI);
9156
9157       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(NumBytes))
9158         if (CI->getZExtValue() == 1) {
9159           // Replace the instruction with just byte operations.  We would
9160           // transform other cases to loads/stores, but we don't know if
9161           // alignment is sufficient.
9162         }
9163     }
9164
9165     // If we have a memmove and the source operation is a constant global,
9166     // then the source and dest pointers can't alias, so we can change this
9167     // into a call to memcpy.
9168     if (MemMoveInst *MMI = dyn_cast<MemMoveInst>(MI)) {
9169       if (GlobalVariable *GVSrc = dyn_cast<GlobalVariable>(MMI->getSource()))
9170         if (GVSrc->isConstant()) {
9171           Module *M = CI.getParent()->getParent()->getParent();
9172           Intrinsic::ID MemCpyID;
9173           if (CI.getOperand(3)->getType() == Type::Int32Ty)
9174             MemCpyID = Intrinsic::memcpy_i32;
9175           else
9176             MemCpyID = Intrinsic::memcpy_i64;
9177           CI.setOperand(0, Intrinsic::getDeclaration(M, MemCpyID));
9178           Changed = true;
9179         }
9180
9181       // memmove(x,x,size) -> noop.
9182       if (MMI->getSource() == MMI->getDest())
9183         return EraseInstFromFunction(CI);
9184     }
9185
9186     // If we can determine a pointer alignment that is bigger than currently
9187     // set, update the alignment.
9188     if (isa<MemCpyInst>(MI) || isa<MemMoveInst>(MI)) {
9189       if (Instruction *I = SimplifyMemTransfer(MI))
9190         return I;
9191     } else if (MemSetInst *MSI = dyn_cast<MemSetInst>(MI)) {
9192       if (Instruction *I = SimplifyMemSet(MSI))
9193         return I;
9194     }
9195           
9196     if (Changed) return II;
9197   }
9198   
9199   switch (II->getIntrinsicID()) {
9200   default: break;
9201   case Intrinsic::bswap:
9202     // bswap(bswap(x)) -> x
9203     if (IntrinsicInst *Operand = dyn_cast<IntrinsicInst>(II->getOperand(1)))
9204       if (Operand->getIntrinsicID() == Intrinsic::bswap)
9205         return ReplaceInstUsesWith(CI, Operand->getOperand(1));
9206     break;
9207   case Intrinsic::ppc_altivec_lvx:
9208   case Intrinsic::ppc_altivec_lvxl:
9209   case Intrinsic::x86_sse_loadu_ps:
9210   case Intrinsic::x86_sse2_loadu_pd:
9211   case Intrinsic::x86_sse2_loadu_dq:
9212     // Turn PPC lvx     -> load if the pointer is known aligned.
9213     // Turn X86 loadups -> load if the pointer is known aligned.
9214     if (GetOrEnforceKnownAlignment(II->getOperand(1), 16) >= 16) {
9215       Value *Ptr = InsertBitCastBefore(II->getOperand(1),
9216                                        PointerType::getUnqual(II->getType()),
9217                                        CI);
9218       return new LoadInst(Ptr);
9219     }
9220     break;
9221   case Intrinsic::ppc_altivec_stvx:
9222   case Intrinsic::ppc_altivec_stvxl:
9223     // Turn stvx -> store if the pointer is known aligned.
9224     if (GetOrEnforceKnownAlignment(II->getOperand(2), 16) >= 16) {
9225       const Type *OpPtrTy = 
9226         PointerType::getUnqual(II->getOperand(1)->getType());
9227       Value *Ptr = InsertBitCastBefore(II->getOperand(2), OpPtrTy, CI);
9228       return new StoreInst(II->getOperand(1), Ptr);
9229     }
9230     break;
9231   case Intrinsic::x86_sse_storeu_ps:
9232   case Intrinsic::x86_sse2_storeu_pd:
9233   case Intrinsic::x86_sse2_storeu_dq:
9234     // Turn X86 storeu -> store if the pointer is known aligned.
9235     if (GetOrEnforceKnownAlignment(II->getOperand(1), 16) >= 16) {
9236       const Type *OpPtrTy = 
9237         PointerType::getUnqual(II->getOperand(2)->getType());
9238       Value *Ptr = InsertBitCastBefore(II->getOperand(1), OpPtrTy, CI);
9239       return new StoreInst(II->getOperand(2), Ptr);
9240     }
9241     break;
9242     
9243   case Intrinsic::x86_sse_cvttss2si: {
9244     // These intrinsics only demands the 0th element of its input vector.  If
9245     // we can simplify the input based on that, do so now.
9246     uint64_t UndefElts;
9247     if (Value *V = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(1), 1, 
9248                                               UndefElts)) {
9249       II->setOperand(1, V);
9250       return II;
9251     }
9252     break;
9253   }
9254     
9255   case Intrinsic::ppc_altivec_vperm:
9256     // Turn vperm(V1,V2,mask) -> shuffle(V1,V2,mask) if mask is a constant.
9257     if (ConstantVector *Mask = dyn_cast<ConstantVector>(II->getOperand(3))) {
9258       assert(Mask->getNumOperands() == 16 && "Bad type for intrinsic!");
9259       
9260       // Check that all of the elements are integer constants or undefs.
9261       bool AllEltsOk = true;
9262       for (unsigned i = 0; i != 16; ++i) {
9263         if (!isa<ConstantInt>(Mask->getOperand(i)) && 
9264             !isa<UndefValue>(Mask->getOperand(i))) {
9265           AllEltsOk = false;
9266           break;
9267         }
9268       }
9269       
9270       if (AllEltsOk) {
9271         // Cast the input vectors to byte vectors.
9272         Value *Op0 =InsertBitCastBefore(II->getOperand(1),Mask->getType(),CI);
9273         Value *Op1 =InsertBitCastBefore(II->getOperand(2),Mask->getType(),CI);
9274         Value *Result = UndefValue::get(Op0->getType());
9275         
9276         // Only extract each element once.
9277         Value *ExtractedElts[32];
9278         memset(ExtractedElts, 0, sizeof(ExtractedElts));
9279         
9280         for (unsigned i = 0; i != 16; ++i) {
9281           if (isa<UndefValue>(Mask->getOperand(i)))
9282             continue;
9283           unsigned Idx=cast<ConstantInt>(Mask->getOperand(i))->getZExtValue();
9284           Idx &= 31;  // Match the hardware behavior.
9285           
9286           if (ExtractedElts[Idx] == 0) {
9287             Instruction *Elt = 
9288               new ExtractElementInst(Idx < 16 ? Op0 : Op1, Idx&15, "tmp");
9289             InsertNewInstBefore(Elt, CI);
9290             ExtractedElts[Idx] = Elt;
9291           }
9292         
9293           // Insert this value into the result vector.
9294           Result = InsertElementInst::Create(Result, ExtractedElts[Idx],
9295                                              i, "tmp");
9296           InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(Result), CI);
9297         }
9298         return CastInst::Create(Instruction::BitCast, Result, CI.getType());
9299       }
9300     }
9301     break;
9302
9303   case Intrinsic::stackrestore: {
9304     // If the save is right next to the restore, remove the restore.  This can
9305     // happen when variable allocas are DCE'd.
9306     if (IntrinsicInst *SS = dyn_cast<IntrinsicInst>(II->getOperand(1))) {
9307       if (SS->getIntrinsicID() == Intrinsic::stacksave) {
9308         BasicBlock::iterator BI = SS;
9309         if (&*++BI == II)
9310           return EraseInstFromFunction(CI);
9311       }
9312     }
9313     
9314     // Scan down this block to see if there is another stack restore in the
9315     // same block without an intervening call/alloca.
9316     BasicBlock::iterator BI = II;
9317     TerminatorInst *TI = II->getParent()->getTerminator();
9318     bool CannotRemove = false;
9319     for (++BI; &*BI != TI; ++BI) {
9320       if (isa<AllocaInst>(BI)) {
9321         CannotRemove = true;
9322         break;
9323       }
9324       if (CallInst *BCI = dyn_cast<CallInst>(BI)) {
9325         if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(BCI)) {
9326           // If there is a stackrestore below this one, remove this one.
9327           if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::stackrestore)
9328             return EraseInstFromFunction(CI);
9329           // Otherwise, ignore the intrinsic.
9330         } else {
9331           // If we found a non-intrinsic call, we can't remove the stack
9332           // restore.
9333           CannotRemove = true;
9334           break;
9335         }
9336       }
9337     }
9338     
9339     // If the stack restore is in a return/unwind block and if there are no
9340     // allocas or calls between the restore and the return, nuke the restore.
9341     if (!CannotRemove && (isa<ReturnInst>(TI) || isa<UnwindInst>(TI)))
9342       return EraseInstFromFunction(CI);
9343     break;
9344   }
9345   }
9346
9347   return visitCallSite(II);
9348 }
9349
9350 // InvokeInst simplification
9351 //
9352 Instruction *InstCombiner::visitInvokeInst(InvokeInst &II) {
9353   return visitCallSite(&II);
9354 }
9355
9356 /// isSafeToEliminateVarargsCast - If this cast does not affect the value 
9357 /// passed through the varargs area, we can eliminate the use of the cast.
9358 static bool isSafeToEliminateVarargsCast(const CallSite CS,
9359                                          const CastInst * const CI,
9360                                          const TargetData * const TD,
9361                                          const int ix) {
9362   if (!CI->isLosslessCast())
9363     return false;
9364
9365   // The size of ByVal arguments is derived from the type, so we
9366   // can't change to a type with a different size.  If the size were
9367   // passed explicitly we could avoid this check.
9368   if (!CS.paramHasAttr(ix, Attribute::ByVal))
9369     return true;
9370
9371   const Type* SrcTy = 
9372             cast<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType())->getElementType();
9373   const Type* DstTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
9374   if (!SrcTy->isSized() || !DstTy->isSized())
9375     return false;
9376   if (TD->getABITypeSize(SrcTy) != TD->getABITypeSize(DstTy))
9377     return false;
9378   return true;
9379 }
9380
9381 // visitCallSite - Improvements for call and invoke instructions.
9382 //
9383 Instruction *InstCombiner::visitCallSite(CallSite CS) {
9384   bool Changed = false;
9385
9386   // If the callee is a constexpr cast of a function, attempt to move the cast
9387   // to the arguments of the call/invoke.
9388   if (transformConstExprCastCall(CS)) return 0;
9389
9390   Value *Callee = CS.getCalledValue();
9391
9392   if (Function *CalleeF = dyn_cast<Function>(Callee))
9393     if (CalleeF->getCallingConv() != CS.getCallingConv()) {
9394       Instruction *OldCall = CS.getInstruction();
9395       // If the call and callee calling conventions don't match, this call must
9396       // be unreachable, as the call is undefined.
9397       new StoreInst(ConstantInt::getTrue(),
9398                     UndefValue::get(PointerType::getUnqual(Type::Int1Ty)), 
9399                                     OldCall);
9400       if (!OldCall->use_empty())
9401         OldCall->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(OldCall->getType()));
9402       if (isa<CallInst>(OldCall))   // Not worth removing an invoke here.
9403         return EraseInstFromFunction(*OldCall);
9404       return 0;
9405     }
9406
9407   if (isa<ConstantPointerNull>(Callee) || isa<UndefValue>(Callee)) {
9408     // This instruction is not reachable, just remove it.  We insert a store to
9409     // undef so that we know that this code is not reachable, despite the fact
9410     // that we can't modify the CFG here.
9411     new StoreInst(ConstantInt::getTrue(),
9412                   UndefValue::get(PointerType::getUnqual(Type::Int1Ty)),
9413                   CS.getInstruction());
9414
9415     if (!CS.getInstruction()->use_empty())
9416       CS.getInstruction()->
9417         replaceAllUsesWith(UndefValue::get(CS.getInstruction()->getType()));
9418
9419     if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(CS.getInstruction())) {
9420       // Don't break the CFG, insert a dummy cond branch.
9421       BranchInst::Create(II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
9422                          ConstantInt::getTrue(), II);
9423     }
9424     return EraseInstFromFunction(*CS.getInstruction());
9425   }
9426
9427   if (BitCastInst *BC = dyn_cast<BitCastInst>(Callee))
9428     if (IntrinsicInst *In = dyn_cast<IntrinsicInst>(BC->getOperand(0)))
9429       if (In->getIntrinsicID() == Intrinsic::init_trampoline)
9430         return transformCallThroughTrampoline(CS);
9431
9432   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(Callee->getType());
9433   const FunctionType *FTy = cast<FunctionType>(PTy->getElementType());
9434   if (FTy->isVarArg()) {
9435     int ix = FTy->getNumParams() + (isa<InvokeInst>(Callee) ? 3 : 1);
9436     // See if we can optimize any arguments passed through the varargs area of
9437     // the call.
9438     for (CallSite::arg_iterator I = CS.arg_begin()+FTy->getNumParams(),
9439            E = CS.arg_end(); I != E; ++I, ++ix) {
9440       CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(*I);
9441       if (CI && isSafeToEliminateVarargsCast(CS, CI, TD, ix)) {
9442         *I = CI->getOperand(0);
9443         Changed = true;
9444       }
9445     }
9446   }
9447
9448   if (isa<InlineAsm>(Callee) && !CS.doesNotThrow()) {
9449     // Inline asm calls cannot throw - mark them 'nounwind'.
9450     CS.setDoesNotThrow();
9451     Changed = true;
9452   }
9453
9454   return Changed ? CS.getInstruction() : 0;
9455 }
9456
9457 // transformConstExprCastCall - If the callee is a constexpr cast of a function,
9458 // attempt to move the cast to the arguments of the call/invoke.
9459 //
9460 bool InstCombiner::transformConstExprCastCall(CallSite CS) {
9461   if (!isa<ConstantExpr>(CS.getCalledValue())) return false;
9462   ConstantExpr *CE = cast<ConstantExpr>(CS.getCalledValue());
9463   if (CE->getOpcode() != Instruction::BitCast || 
9464       !isa<Function>(CE->getOperand(0)))
9465     return false;
9466   Function *Callee = cast<Function>(CE->getOperand(0));
9467   Instruction *Caller = CS.getInstruction();
9468   const AttrListPtr &CallerPAL = CS.getAttributes();
9469
9470   // Okay, this is a cast from a function to a different type.  Unless doing so
9471   // would cause a type conversion of one of our arguments, change this call to
9472   // be a direct call with arguments casted to the appropriate types.
9473   //
9474   const FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
9475   const Type *OldRetTy = Caller->getType();
9476   const Type *NewRetTy = FT->getReturnType();
9477
9478   if (isa<StructType>(NewRetTy))
9479     return false; // TODO: Handle multiple return values.
9480
9481   // Check to see if we are changing the return type...
9482   if (OldRetTy != NewRetTy) {
9483     if (Callee->isDeclaration() &&
9484         // Conversion is ok if changing from one pointer type to another or from
9485         // a pointer to an integer of the same size.
9486         !((isa<PointerType>(OldRetTy) || OldRetTy == TD->getIntPtrType()) &&
9487           (isa<PointerType>(NewRetTy) || NewRetTy == TD->getIntPtrType())))
9488       return false;   // Cannot transform this return value.
9489
9490     if (!Caller->use_empty() &&
9491         // void -> non-void is handled specially
9492         NewRetTy != Type::VoidTy && !CastInst::isCastable(NewRetTy, OldRetTy))
9493       return false;   // Cannot transform this return value.
9494
9495     if (!CallerPAL.isEmpty() && !Caller->use_empty()) {
9496       Attributes RAttrs = CallerPAL.getRetAttributes();
9497       if (RAttrs & Attribute::typeIncompatible(NewRetTy))
9498         return false;   // Attribute not compatible with transformed value.
9499     }
9500
9501     // If the callsite is an invoke instruction, and the return value is used by
9502     // a PHI node in a successor, we cannot change the return type of the call
9503     // because there is no place to put the cast instruction (without breaking
9504     // the critical edge).  Bail out in this case.
9505     if (!Caller->use_empty())
9506       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller))
9507         for (Value::use_iterator UI = II->use_begin(), E = II->use_end();
9508              UI != E; ++UI)
9509           if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(*UI))
9510             if (PN->getParent() == II->getNormalDest() ||
9511                 PN->getParent() == II->getUnwindDest())
9512               return false;
9513   }
9514
9515   unsigned NumActualArgs = unsigned(CS.arg_end()-CS.arg_begin());
9516   unsigned NumCommonArgs = std::min(FT->getNumParams(), NumActualArgs);
9517
9518   CallSite::arg_iterator AI = CS.arg_begin();
9519   for (unsigned i = 0, e = NumCommonArgs; i != e; ++i, ++AI) {
9520     const Type *ParamTy = FT->getParamType(i);
9521     const Type *ActTy = (*AI)->getType();
9522
9523     if (!CastInst::isCastable(ActTy, ParamTy))
9524       return false;   // Cannot transform this parameter value.
9525
9526     if (CallerPAL.getParamAttributes(i + 1) 
9527         & Attribute::typeIncompatible(ParamTy))
9528       return false;   // Attribute not compatible with transformed value.
9529
9530     // Converting from one pointer type to another or between a pointer and an
9531     // integer of the same size is safe even if we do not have a body.
9532     bool isConvertible = ActTy == ParamTy ||
9533       ((isa<PointerType>(ParamTy) || ParamTy == TD->getIntPtrType()) &&
9534        (isa<PointerType>(ActTy) || ActTy == TD->getIntPtrType()));
9535     if (Callee->isDeclaration() && !isConvertible) return false;
9536   }
9537
9538   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs && !FT->isVarArg() &&
9539       Callee->isDeclaration())
9540     return false;   // Do not delete arguments unless we have a function body.
9541
9542   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs && FT->isVarArg() &&
9543       !CallerPAL.isEmpty())
9544     // In this case we have more arguments than the new function type, but we
9545     // won't be dropping them.  Check that these extra arguments have attributes
9546     // that are compatible with being a vararg call argument.
9547     for (unsigned i = CallerPAL.getNumSlots(); i; --i) {
9548       if (CallerPAL.getSlot(i - 1).Index <= FT->getNumParams())
9549         break;
9550       Attributes PAttrs = CallerPAL.getSlot(i - 1).Attrs;
9551       if (PAttrs & Attribute::VarArgsIncompatible)
9552         return false;
9553     }
9554
9555   // Okay, we decided that this is a safe thing to do: go ahead and start
9556   // inserting cast instructions as necessary...
9557   std::vector<Value*> Args;
9558   Args.reserve(NumActualArgs);
9559   SmallVector<AttributeWithIndex, 8> attrVec;
9560   attrVec.reserve(NumCommonArgs);
9561
9562   // Get any return attributes.
9563   Attributes RAttrs = CallerPAL.getRetAttributes();
9564
9565   // If the return value is not being used, the type may not be compatible
9566   // with the existing attributes.  Wipe out any problematic attributes.
9567   RAttrs &= ~Attribute::typeIncompatible(NewRetTy);
9568
9569   // Add the new return attributes.
9570   if (RAttrs)
9571     attrVec.push_back(AttributeWithIndex::get(0, RAttrs));
9572
9573   AI = CS.arg_begin();
9574   for (unsigned i = 0; i != NumCommonArgs; ++i, ++AI) {
9575     const Type *ParamTy = FT->getParamType(i);
9576     if ((*AI)->getType() == ParamTy) {
9577       Args.push_back(*AI);
9578     } else {
9579       Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(*AI,
9580           false, ParamTy, false);
9581       CastInst *NewCast = CastInst::Create(opcode, *AI, ParamTy, "tmp");
9582       Args.push_back(InsertNewInstBefore(NewCast, *Caller));
9583     }
9584
9585     // Add any parameter attributes.
9586     if (Attributes PAttrs = CallerPAL.getParamAttributes(i + 1))
9587       attrVec.push_back(AttributeWithIndex::get(i + 1, PAttrs));
9588   }
9589
9590   // If the function takes more arguments than the call was taking, add them
9591   // now...
9592   for (unsigned i = NumCommonArgs; i != FT->getNumParams(); ++i)
9593     Args.push_back(Constant::getNullValue(FT->getParamType(i)));
9594
9595   // If we are removing arguments to the function, emit an obnoxious warning...
9596   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs) {
9597     if (!FT->isVarArg()) {
9598       cerr << "WARNING: While resolving call to function '"
9599            << Callee->getName() << "' arguments were dropped!\n";
9600     } else {
9601       // Add all of the arguments in their promoted form to the arg list...
9602       for (unsigned i = FT->getNumParams(); i != NumActualArgs; ++i, ++AI) {
9603         const Type *PTy = getPromotedType((*AI)->getType());
9604         if (PTy != (*AI)->getType()) {
9605           // Must promote to pass through va_arg area!
9606           Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(*AI, false, 
9607                                                                 PTy, false);
9608           Instruction *Cast = CastInst::Create(opcode, *AI, PTy, "tmp");
9609           InsertNewInstBefore(Cast, *Caller);
9610           Args.push_back(Cast);
9611         } else {
9612           Args.push_back(*AI);
9613         }
9614
9615         // Add any parameter attributes.
9616         if (Attributes PAttrs = CallerPAL.getParamAttributes(i + 1))
9617           attrVec.push_back(AttributeWithIndex::get(i + 1, PAttrs));
9618       }
9619     }
9620   }
9621
9622   if (Attributes FnAttrs =  CallerPAL.getFnAttributes())
9623     attrVec.push_back(AttributeWithIndex::get(~0, FnAttrs));
9624
9625   if (NewRetTy == Type::VoidTy)
9626     Caller->setName("");   // Void type should not have a name.
9627
9628   const AttrListPtr &NewCallerPAL = AttrListPtr::get(attrVec.begin(),attrVec.end());
9629
9630   Instruction *NC;
9631   if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
9632     NC = InvokeInst::Create(Callee, II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
9633                             Args.begin(), Args.end(),
9634                             Caller->getName(), Caller);
9635     cast<InvokeInst>(NC)->setCallingConv(II->getCallingConv());
9636     cast<InvokeInst>(NC)->setAttributes(NewCallerPAL);
9637   } else {
9638     NC = CallInst::Create(Callee, Args.begin(), Args.end(),
9639                           Caller->getName(), Caller);
9640     CallInst *CI = cast<CallInst>(Caller);
9641     if (CI->isTailCall())
9642       cast<CallInst>(NC)->setTailCall();
9643     cast<CallInst>(NC)->setCallingConv(CI->getCallingConv());
9644     cast<CallInst>(NC)->setAttributes(NewCallerPAL);
9645   }
9646
9647   // Insert a cast of the return type as necessary.
9648   Value *NV = NC;
9649   if (OldRetTy != NV->getType() && !Caller->use_empty()) {
9650     if (NV->getType() != Type::VoidTy) {
9651       Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(NC, false, 
9652                                                             OldRetTy, false);
9653       NV = NC = CastInst::Create(opcode, NC, OldRetTy, "tmp");
9654
9655       // If this is an invoke instruction, we should insert it after the first
9656       // non-phi, instruction in the normal successor block.
9657       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
9658         BasicBlock::iterator I = II->getNormalDest()->getFirstNonPHI();
9659         InsertNewInstBefore(NC, *I);
9660       } else {
9661         // Otherwise, it's a call, just insert cast right after the call instr
9662         InsertNewInstBefore(NC, *Caller);
9663       }
9664       AddUsersToWorkList(*Caller);
9665     } else {
9666       NV = UndefValue::get(Caller->getType());
9667     }
9668   }
9669
9670   if (Caller->getType() != Type::VoidTy && !Caller->use_empty())
9671     Caller->replaceAllUsesWith(NV);
9672   Caller->eraseFromParent();
9673   RemoveFromWorkList(Caller);
9674   return true;
9675 }
9676
9677 // transformCallThroughTrampoline - Turn a call to a function created by the
9678 // init_trampoline intrinsic into a direct call to the underlying function.
9679 //
9680 Instruction *InstCombiner::transformCallThroughTrampoline(CallSite CS) {
9681   Value *Callee = CS.getCalledValue();
9682   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(Callee->getType());
9683   const FunctionType *FTy = cast<FunctionType>(PTy->getElementType());
9684   const AttrListPtr &Attrs = CS.getAttributes();
9685
9686   // If the call already has the 'nest' attribute somewhere then give up -
9687   // otherwise 'nest' would occur twice after splicing in the chain.
9688   if (Attrs.hasAttrSomewhere(Attribute::Nest))
9689     return 0;
9690
9691   IntrinsicInst *Tramp =
9692     cast<IntrinsicInst>(cast<BitCastInst>(Callee)->getOperand(0));
9693
9694   Function *NestF = cast<Function>(Tramp->getOperand(2)->stripPointerCasts());
9695   const PointerType *NestFPTy = cast<PointerType>(NestF->getType());
9696   const FunctionType *NestFTy = cast<FunctionType>(NestFPTy->getElementType());
9697
9698   const AttrListPtr &NestAttrs = NestF->getAttributes();
9699   if (!NestAttrs.isEmpty()) {
9700     unsigned NestIdx = 1;
9701     const Type *NestTy = 0;
9702     Attributes NestAttr = Attribute::None;
9703
9704     // Look for a parameter marked with the 'nest' attribute.
9705     for (FunctionType::param_iterator I = NestFTy->param_begin(),
9706          E = NestFTy->param_end(); I != E; ++NestIdx, ++I)
9707       if (NestAttrs.paramHasAttr(NestIdx, Attribute::Nest)) {
9708         // Record the parameter type and any other attributes.
9709         NestTy = *I;
9710         NestAttr = NestAttrs.getParamAttributes(NestIdx);
9711         break;
9712       }
9713
9714     if (NestTy) {
9715       Instruction *Caller = CS.getInstruction();
9716       std::vector<Value*> NewArgs;
9717       NewArgs.reserve(unsigned(CS.arg_end()-CS.arg_begin())+1);
9718
9719       SmallVector<AttributeWithIndex, 8> NewAttrs;
9720       NewAttrs.reserve(Attrs.getNumSlots() + 1);
9721
9722       // Insert the nest argument into the call argument list, which may
9723       // mean appending it.  Likewise for attributes.
9724
9725       // Add any result attributes.
9726       if (Attributes Attr = Attrs.getRetAttributes())
9727         NewAttrs.push_back(AttributeWithIndex::get(0, Attr));
9728
9729       {
9730         unsigned Idx = 1;
9731         CallSite::arg_iterator I = CS.arg_begin(), E = CS.arg_end();
9732         do {
9733           if (Idx == NestIdx) {
9734             // Add the chain argument and attributes.
9735             Value *NestVal = Tramp->getOperand(3);
9736             if (NestVal->getType() != NestTy)
9737               NestVal = new BitCastInst(NestVal, NestTy, "nest", Caller);
9738             NewArgs.push_back(NestVal);
9739             NewAttrs.push_back(AttributeWithIndex::get(NestIdx, NestAttr));
9740           }
9741
9742           if (I == E)
9743             break;
9744
9745           // Add the original argument and attributes.
9746           NewArgs.push_back(*I);
9747           if (Attributes Attr = Attrs.getParamAttributes(Idx))
9748             NewAttrs.push_back
9749               (AttributeWithIndex::get(Idx + (Idx >= NestIdx), Attr));
9750
9751           ++Idx, ++I;
9752         } while (1);
9753       }
9754
9755       // Add any function attributes.
9756       if (Attributes Attr = Attrs.getFnAttributes())
9757         NewAttrs.push_back(AttributeWithIndex::get(~0, Attr));
9758
9759       // The trampoline may have been bitcast to a bogus type (FTy).
9760       // Handle this by synthesizing a new function type, equal to FTy
9761       // with the chain parameter inserted.
9762
9763       std::vector<const Type*> NewTypes;
9764       NewTypes.reserve(FTy->getNumParams()+1);
9765
9766       // Insert the chain's type into the list of parameter types, which may
9767       // mean appending it.
9768       {
9769         unsigned Idx = 1;
9770         FunctionType::param_iterator I = FTy->param_begin(),
9771           E = FTy->param_end();
9772
9773         do {
9774           if (Idx == NestIdx)
9775             // Add the chain's type.
9776             NewTypes.push_back(NestTy);
9777
9778           if (I == E)
9779             break;
9780
9781           // Add the original type.
9782           NewTypes.push_back(*I);
9783
9784           ++Idx, ++I;
9785         } while (1);
9786       }
9787
9788       // Replace the trampoline call with a direct call.  Let the generic
9789       // code sort out any function type mismatches.
9790       FunctionType *NewFTy =
9791         FunctionType::get(FTy->getReturnType(), NewTypes, FTy->isVarArg());
9792       Constant *NewCallee = NestF->getType() == PointerType::getUnqual(NewFTy) ?
9793         NestF : ConstantExpr::getBitCast(NestF, PointerType::getUnqual(NewFTy));
9794       const AttrListPtr &NewPAL = AttrListPtr::get(NewAttrs.begin(),NewAttrs.end());
9795
9796       Instruction *NewCaller;
9797       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
9798         NewCaller = InvokeInst::Create(NewCallee,
9799                                        II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
9800                                        NewArgs.begin(), NewArgs.end(),
9801                                        Caller->getName(), Caller);
9802         cast<InvokeInst>(NewCaller)->setCallingConv(II->getCallingConv());
9803         cast<InvokeInst>(NewCaller)->setAttributes(NewPAL);
9804       } else {
9805         NewCaller = CallInst::Create(NewCallee, NewArgs.begin(), NewArgs.end(),
9806                                      Caller->getName(), Caller);
9807         if (cast<CallInst>(Caller)->isTailCall())
9808           cast<CallInst>(NewCaller)->setTailCall();
9809         cast<CallInst>(NewCaller)->
9810           setCallingConv(cast<CallInst>(Caller)->getCallingConv());
9811         cast<CallInst>(NewCaller)->setAttributes(NewPAL);
9812       }
9813       if (Caller->getType() != Type::VoidTy && !Caller->use_empty())
9814         Caller->replaceAllUsesWith(NewCaller);
9815       Caller->eraseFromParent();
9816       RemoveFromWorkList(Caller);
9817       return 0;
9818     }
9819   }
9820
9821   // Replace the trampoline call with a direct call.  Since there is no 'nest'
9822   // parameter, there is no need to adjust the argument list.  Let the generic
9823   // code sort out any function type mismatches.
9824   Constant *NewCallee =
9825     NestF->getType() == PTy ? NestF : ConstantExpr::getBitCast(NestF, PTy);
9826   CS.setCalledFunction(NewCallee);
9827   return CS.getInstruction();
9828 }
9829
9830 /// FoldPHIArgBinOpIntoPHI - If we have something like phi [add (a,b), add(c,d)]
9831 /// and if a/b/c/d and the add's all have a single use, turn this into two phi's
9832 /// and a single binop.
9833 Instruction *InstCombiner::FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PHINode &PN) {
9834   Instruction *FirstInst = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(0));
9835   assert(isa<BinaryOperator>(FirstInst) || isa<GetElementPtrInst>(FirstInst) ||
9836          isa<CmpInst>(FirstInst));
9837   unsigned Opc = FirstInst->getOpcode();
9838   Value *LHSVal = FirstInst->getOperand(0);
9839   Value *RHSVal = FirstInst->getOperand(1);
9840     
9841   const Type *LHSType = LHSVal->getType();
9842   const Type *RHSType = RHSVal->getType();
9843   
9844   // Scan to see if all operands are the same opcode, all have one use, and all
9845   // kill their operands (i.e. the operands have one use).
9846   for (unsigned i = 0; i != PN.getNumIncomingValues(); ++i) {
9847     Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i));
9848     if (!I || I->getOpcode() != Opc || !I->hasOneUse() ||
9849         // Verify type of the LHS matches so we don't fold cmp's of different
9850         // types or GEP's with different index types.
9851         I->getOperand(0)->getType() != LHSType ||
9852         I->getOperand(1)->getType() != RHSType)
9853       return 0;
9854
9855     // If they are CmpInst instructions, check their predicates
9856     if (Opc == Instruction::ICmp || Opc == Instruction::FCmp)
9857       if (cast<CmpInst>(I)->getPredicate() !=
9858           cast<CmpInst>(FirstInst)->getPredicate())
9859         return 0;
9860     
9861     // Keep track of which operand needs a phi node.
9862     if (I->getOperand(0) != LHSVal) LHSVal = 0;
9863     if (I->getOperand(1) != RHSVal) RHSVal = 0;
9864   }
9865   
9866   // Otherwise, this is safe to transform, determine if it is profitable.
9867
9868   // If this is a GEP, and if the index (not the pointer) needs a PHI, bail out.
9869   // Indexes are often folded into load/store instructions, so we don't want to
9870   // hide them behind a phi.
9871   if (isa<GetElementPtrInst>(FirstInst) && RHSVal == 0)
9872     return 0;
9873   
9874   Value *InLHS = FirstInst->getOperand(0);
9875   Value *InRHS = FirstInst->getOperand(1);
9876   PHINode *NewLHS = 0, *NewRHS = 0;
9877   if (LHSVal == 0) {
9878     NewLHS = PHINode::Create(LHSType,
9879                              FirstInst->getOperand(0)->getName() + ".pn");
9880     NewLHS->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
9881     NewLHS->addIncoming(InLHS, PN.getIncomingBlock(0));
9882     InsertNewInstBefore(NewLHS, PN);
9883     LHSVal = NewLHS;
9884   }
9885   
9886   if (RHSVal == 0) {
9887     NewRHS = PHINode::Create(RHSType,
9888                              FirstInst->getOperand(1)->getName() + ".pn");
9889     NewRHS->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
9890     NewRHS->addIncoming(InRHS, PN.getIncomingBlock(0));
9891     InsertNewInstBefore(NewRHS, PN);
9892     RHSVal = NewRHS;
9893   }
9894   
9895   // Add all operands to the new PHIs.
9896   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
9897     if (NewLHS) {
9898       Value *NewInLHS =cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(0);
9899       NewLHS->addIncoming(NewInLHS, PN.getIncomingBlock(i));
9900     }
9901     if (NewRHS) {
9902       Value *NewInRHS =cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(1);
9903       NewRHS->addIncoming(NewInRHS, PN.getIncomingBlock(i));
9904     }
9905   }
9906     
9907   if (BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(FirstInst))
9908     return BinaryOperator::Create(BinOp->getOpcode(), LHSVal, RHSVal);
9909   else if (CmpInst *CIOp = dyn_cast<CmpInst>(FirstInst))
9910     return CmpInst::Create(CIOp->getOpcode(), CIOp->getPredicate(), LHSVal, 
9911                            RHSVal);
9912   else {
9913     assert(isa<GetElementPtrInst>(FirstInst));
9914     return GetElementPtrInst::Create(LHSVal, RHSVal);
9915   }
9916 }
9917
9918 /// isSafeToSinkLoad - Return true if we know that it is safe sink the load out
9919 /// of the block that defines it.  This means that it must be obvious the value
9920 /// of the load is not changed from the point of the load to the end of the
9921 /// block it is in.
9922 ///
9923 /// Finally, it is safe, but not profitable, to sink a load targetting a
9924 /// non-address-taken alloca.  Doing so will cause us to not promote the alloca
9925 /// to a register.
9926 static bool isSafeToSinkLoad(LoadInst *L) {
9927   BasicBlock::iterator BBI = L, E = L->getParent()->end();
9928   
9929   for (++BBI; BBI != E; ++BBI)
9930     if (BBI->mayWriteToMemory())
9931       return false;
9932   
9933   // Check for non-address taken alloca.  If not address-taken already, it isn't
9934   // profitable to do this xform.
9935   if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(L->getOperand(0))) {
9936     bool isAddressTaken = false;
9937     for (Value::use_iterator UI = AI->use_begin(), E = AI->use_end();
9938          UI != E; ++UI) {
9939       if (isa<LoadInst>(UI)) continue;
9940       if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(*UI)) {
9941         // If storing TO the alloca, then the address isn't taken.
9942         if (SI->getOperand(1) == AI) continue;
9943       }
9944       isAddressTaken = true;
9945       break;
9946     }
9947     
9948     if (!isAddressTaken)
9949       return false;
9950   }
9951   
9952   return true;
9953 }
9954
9955
9956 // FoldPHIArgOpIntoPHI - If all operands to a PHI node are the same "unary"
9957 // operator and they all are only used by the PHI, PHI together their
9958 // inputs, and do the operation once, to the result of the PHI.
9959 Instruction *InstCombiner::FoldPHIArgOpIntoPHI(PHINode &PN) {
9960   Instruction *FirstInst = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(0));
9961
9962   // Scan the instruction, looking for input operations that can be folded away.
9963   // If all input operands to the phi are the same instruction (e.g. a cast from
9964   // the same type or "+42") we can pull the operation through the PHI, reducing
9965   // code size and simplifying code.
9966   Constant *ConstantOp = 0;
9967   const Type *CastSrcTy = 0;
9968   bool isVolatile = false;
9969   if (isa<CastInst>(FirstInst)) {
9970     CastSrcTy = FirstInst->getOperand(0)->getType();
9971   } else if (isa<BinaryOperator>(FirstInst) || isa<CmpInst>(FirstInst)) {
9972     // Can fold binop, compare or shift here if the RHS is a constant, 
9973     // otherwise call FoldPHIArgBinOpIntoPHI.
9974     ConstantOp = dyn_cast<Constant>(FirstInst->getOperand(1));
9975     if (ConstantOp == 0)
9976       return FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PN);
9977   } else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(FirstInst)) {
9978     isVolatile = LI->isVolatile();
9979     // We can't sink the load if the loaded value could be modified between the
9980     // load and the PHI.
9981     if (LI->getParent() != PN.getIncomingBlock(0) ||
9982         !isSafeToSinkLoad(LI))
9983       return 0;
9984     
9985     // If the PHI is of volatile loads and the load block has multiple
9986     // successors, sinking it would remove a load of the volatile value from
9987     // the path through the other successor.
9988     if (isVolatile &&
9989         LI->getParent()->getTerminator()->getNumSuccessors() != 1)
9990       return 0;
9991     
9992   } else if (isa<GetElementPtrInst>(FirstInst)) {
9993     if (FirstInst->getNumOperands() == 2)
9994       return FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PN);
9995     // Can't handle general GEPs yet.
9996     return 0;
9997   } else {
9998     return 0;  // Cannot fold this operation.
9999   }
10000
10001   // Check to see if all arguments are the same operation.
10002   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
10003     if (!isa<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))) return 0;
10004     Instruction *I = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i));
10005     if (!I->hasOneUse() || !I->isSameOperationAs(FirstInst))
10006       return 0;
10007     if (CastSrcTy) {
10008       if (I->getOperand(0)->getType() != CastSrcTy)
10009         return 0;  // Cast operation must match.
10010     } else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
10011       // We can't sink the load if the loaded value could be modified between 
10012       // the load and the PHI.
10013       if (LI->isVolatile() != isVolatile ||
10014           LI->getParent() != PN.getIncomingBlock(i) ||
10015           !isSafeToSinkLoad(LI))
10016         return 0;
10017       
10018       // If the PHI is of volatile loads and the load block has multiple
10019       // successors, sinking it would remove a load of the volatile value from
10020       // the path through the other successor.
10021       if (isVolatile &&
10022           LI->getParent()->getTerminator()->getNumSuccessors() != 1)
10023         return 0;
10024
10025       
10026     } else if (I->getOperand(1) != ConstantOp) {
10027       return 0;
10028     }
10029   }
10030
10031   // Okay, they are all the same operation.  Create a new PHI node of the
10032   // correct type, and PHI together all of the LHS's of the instructions.
10033   PHINode *NewPN = PHINode::Create(FirstInst->getOperand(0)->getType(),
10034                                    PN.getName()+".in");
10035   NewPN->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
10036
10037   Value *InVal = FirstInst->getOperand(0);
10038   NewPN->addIncoming(InVal, PN.getIncomingBlock(0));
10039
10040   // Add all operands to the new PHI.
10041   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
10042     Value *NewInVal = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(0);
10043     if (NewInVal != InVal)
10044       InVal = 0;
10045     NewPN->addIncoming(NewInVal, PN.getIncomingBlock(i));
10046   }
10047
10048   Value *PhiVal;
10049   if (InVal) {
10050     // The new PHI unions all of the same values together.  This is really
10051     // common, so we handle it intelligently here for compile-time speed.
10052     PhiVal = InVal;
10053     delete NewPN;
10054   } else {
10055     InsertNewInstBefore(NewPN, PN);
10056     PhiVal = NewPN;
10057   }
10058
10059   // Insert and return the new operation.
10060   if (CastInst* FirstCI = dyn_cast<CastInst>(FirstInst))
10061     return CastInst::Create(FirstCI->getOpcode(), PhiVal, PN.getType());
10062   if (BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(FirstInst))
10063     return BinaryOperator::Create(BinOp->getOpcode(), PhiVal, ConstantOp);
10064   if (CmpInst *CIOp = dyn_cast<CmpInst>(FirstInst))
10065     return CmpInst::Create(CIOp->getOpcode(), CIOp->getPredicate(), 
10066                            PhiVal, ConstantOp);
10067   assert(isa<LoadInst>(FirstInst) && "Unknown operation");
10068   
10069   // If this was a volatile load that we are merging, make sure to loop through
10070   // and mark all the input loads as non-volatile.  If we don't do this, we will
10071   // insert a new volatile load and the old ones will not be deletable.
10072   if (isVolatile)
10073     for (unsigned i = 0, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
10074       cast<LoadInst>(PN.getIncomingValue(i))->setVolatile(false);
10075   
10076   return new LoadInst(PhiVal, "", isVolatile);
10077 }
10078
10079 /// DeadPHICycle - Return true if this PHI node is only used by a PHI node cycle
10080 /// that is dead.
10081 static bool DeadPHICycle(PHINode *PN,
10082                          SmallPtrSet<PHINode*, 16> &PotentiallyDeadPHIs) {
10083   if (PN->use_empty()) return true;
10084   if (!PN->hasOneUse()) return false;
10085
10086   // Remember this node, and if we find the cycle, return.
10087   if (!PotentiallyDeadPHIs.insert(PN))
10088     return true;
10089   
10090   // Don't scan crazily complex things.
10091   if (PotentiallyDeadPHIs.size() == 16)
10092     return false;
10093
10094   if (PHINode *PU = dyn_cast<PHINode>(PN->use_back()))
10095     return DeadPHICycle(PU, PotentiallyDeadPHIs);
10096
10097   return false;
10098 }
10099
10100 /// PHIsEqualValue - Return true if this phi node is always equal to
10101 /// NonPhiInVal.  This happens with mutually cyclic phi nodes like:
10102 ///   z = some value; x = phi (y, z); y = phi (x, z)
10103 static bool PHIsEqualValue(PHINode *PN, Value *NonPhiInVal, 
10104                            SmallPtrSet<PHINode*, 16> &ValueEqualPHIs) {
10105   // See if we already saw this PHI node.
10106   if (!ValueEqualPHIs.insert(PN))
10107     return true;
10108   
10109   // Don't scan crazily complex things.
10110   if (ValueEqualPHIs.size() == 16)
10111     return false;
10112  
10113   // Scan the operands to see if they are either phi nodes or are equal to
10114   // the value.
10115   for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
10116     Value *Op = PN->getIncomingValue(i);
10117     if (PHINode *OpPN = dyn_cast<PHINode>(Op)) {
10118       if (!PHIsEqualValue(OpPN, NonPhiInVal, ValueEqualPHIs))
10119         return false;
10120     } else if (Op != NonPhiInVal)
10121       return false;
10122   }
10123   
10124   return true;
10125 }
10126
10127
10128 // PHINode simplification
10129 //
10130 Instruction *InstCombiner::visitPHINode(PHINode &PN) {
10131   // If LCSSA is around, don't mess with Phi nodes
10132   if (MustPreserveLCSSA) return 0;
10133   
10134   if (Value *V = PN.hasConstantValue())
10135     return ReplaceInstUsesWith(PN, V);
10136
10137   // If all PHI operands are the same operation, pull them through the PHI,
10138   // reducing code size.
10139   if (isa<Instruction>(PN.getIncomingValue(0)) &&
10140       PN.getIncomingValue(0)->hasOneUse())
10141     if (Instruction *Result = FoldPHIArgOpIntoPHI(PN))
10142       return Result;
10143
10144   // If this is a trivial cycle in the PHI node graph, remove it.  Basically, if
10145   // this PHI only has a single use (a PHI), and if that PHI only has one use (a
10146   // PHI)... break the cycle.
10147   if (PN.hasOneUse()) {
10148     Instruction *PHIUser = cast<Instruction>(PN.use_back());
10149     if (PHINode *PU = dyn_cast<PHINode>(PHIUser)) {
10150       SmallPtrSet<PHINode*, 16> PotentiallyDeadPHIs;
10151       PotentiallyDeadPHIs.insert(&PN);
10152       if (DeadPHICycle(PU, PotentiallyDeadPHIs))
10153         return ReplaceInstUsesWith(PN, UndefValue::get(PN.getType()));
10154     }
10155    
10156     // If this phi has a single use, and if that use just computes a value for
10157     // the next iteration of a loop, delete the phi.  This occurs with unused
10158     // induction variables, e.g. "for (int j = 0; ; ++j);".  Detecting this
10159     // common case here is good because the only other things that catch this
10160     // are induction variable analysis (sometimes) and ADCE, which is only run
10161     // late.
10162     if (PHIUser->hasOneUse() &&
10163         (isa<BinaryOperator>(PHIUser) || isa<GetElementPtrInst>(PHIUser)) &&
10164         PHIUser->use_back() == &PN) {
10165       return ReplaceInstUsesWith(PN, UndefValue::get(PN.getType()));
10166     }
10167   }
10168
10169   // We sometimes end up with phi cycles that non-obviously end up being the
10170   // same value, for example:
10171   //   z = some value; x = phi (y, z); y = phi (x, z)
10172   // where the phi nodes don't necessarily need to be in the same block.  Do a
10173   // quick check to see if the PHI node only contains a single non-phi value, if
10174   // so, scan to see if the phi cycle is actually equal to that value.
10175   {
10176     unsigned InValNo = 0, NumOperandVals = PN.getNumIncomingValues();
10177     // Scan for the first non-phi operand.
10178     while (InValNo != NumOperandVals && 
10179            isa<PHINode>(PN.getIncomingValue(InValNo)))
10180       ++InValNo;
10181
10182     if (InValNo != NumOperandVals) {
10183       Value *NonPhiInVal = PN.getOperand(InValNo);
10184       
10185       // Scan the rest of the operands to see if there are any conflicts, if so
10186       // there is no need to recursively scan other phis.
10187       for (++InValNo; InValNo != NumOperandVals; ++InValNo) {
10188         Value *OpVal = PN.getIncomingValue(InValNo);
10189         if (OpVal != NonPhiInVal && !isa<PHINode>(OpVal))
10190           break;
10191       }
10192       
10193       // If we scanned over all operands, then we have one unique value plus
10194       // phi values.  Scan PHI nodes to see if they all merge in each other or
10195       // the value.
10196       if (InValNo == NumOperandVals) {
10197         SmallPtrSet<PHINode*, 16> ValueEqualPHIs;
10198         if (PHIsEqualValue(&PN, NonPhiInVal, ValueEqualPHIs))
10199           return ReplaceInstUsesWith(PN, NonPhiInVal);
10200       }
10201     }
10202   }
10203   return 0;
10204 }
10205
10206 static Value *InsertCastToIntPtrTy(Value *V, const Type *DTy,
10207                                    Instruction *InsertPoint,
10208                                    InstCombiner *IC) {
10209   unsigned PtrSize = DTy->getPrimitiveSizeInBits();
10210   unsigned VTySize = V->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
10211   // We must cast correctly to the pointer type. Ensure that we
10212   // sign extend the integer value if it is smaller as this is
10213   // used for address computation.
10214   Instruction::CastOps opcode = 
10215      (VTySize < PtrSize ? Instruction::SExt :
10216       (VTySize == PtrSize ? Instruction::BitCast : Instruction::Trunc));
10217   return IC->InsertCastBefore(opcode, V, DTy, *InsertPoint);
10218 }
10219
10220
10221 Instruction *InstCombiner::visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP) {
10222   Value *PtrOp = GEP.getOperand(0);
10223   // Is it 'getelementptr %P, i32 0'  or 'getelementptr %P'
10224   // If so, eliminate the noop.
10225   if (GEP.getNumOperands() == 1)
10226     return ReplaceInstUsesWith(GEP, PtrOp);
10227
10228   if (isa<UndefValue>(GEP.getOperand(0)))
10229     return ReplaceInstUsesWith(GEP, UndefValue::get(GEP.getType()));
10230
10231   bool HasZeroPointerIndex = false;
10232   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(GEP.getOperand(1)))
10233     HasZeroPointerIndex = C->isNullValue();
10234
10235   if (GEP.getNumOperands() == 2 && HasZeroPointerIndex)
10236     return ReplaceInstUsesWith(GEP, PtrOp);
10237
10238   // Eliminate unneeded casts for indices.
10239   bool MadeChange = false;
10240   
10241   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
10242   for (User::op_iterator i = GEP.op_begin() + 1, e = GEP.op_end();
10243        i != e; ++i, ++GTI) {
10244     if (isa<SequentialType>(*GTI)) {
10245       if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(*i)) {
10246         if (CI->getOpcode() == Instruction::ZExt ||
10247             CI->getOpcode() == Instruction::SExt) {
10248           const Type *SrcTy = CI->getOperand(0)->getType();
10249           // We can eliminate a cast from i32 to i64 iff the target 
10250           // is a 32-bit pointer target.
10251           if (SrcTy->getPrimitiveSizeInBits() >= TD->getPointerSizeInBits()) {
10252             MadeChange = true;
10253             *i = CI->getOperand(0);
10254           }
10255         }
10256       }
10257       // If we are using a wider index than needed for this platform, shrink it
10258       // to what we need.  If narrower, sign-extend it to what we need.
10259       // If the incoming value needs a cast instruction,
10260       // insert it.  This explicit cast can make subsequent optimizations more
10261       // obvious.
10262       Value *Op = *i;
10263       if (TD->getTypeSizeInBits(Op->getType()) > TD->getPointerSizeInBits()) {
10264         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op)) {
10265           *i = ConstantExpr::getTrunc(C, TD->getIntPtrType());
10266           MadeChange = true;
10267         } else {
10268           Op = InsertCastBefore(Instruction::Trunc, Op, TD->getIntPtrType(),
10269                                 GEP);
10270           *i = Op;
10271           MadeChange = true;
10272         }
10273       } else if (TD->getTypeSizeInBits(Op->getType()) < TD->getPointerSizeInBits()) {
10274         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op)) {
10275           *i = ConstantExpr::getSExt(C, TD->getIntPtrType());
10276           MadeChange = true;
10277         } else {
10278           Op = InsertCastBefore(Instruction::SExt, Op, TD->getIntPtrType(),
10279                                 GEP);
10280           *i = Op;
10281           MadeChange = true;
10282         }
10283       }
10284     }
10285   }
10286   if (MadeChange) return &GEP;
10287
10288   // If this GEP instruction doesn't move the pointer, and if the input operand
10289   // is a bitcast of another pointer, just replace the GEP with a bitcast of the
10290   // real input to the dest type.
10291   if (GEP.hasAllZeroIndices()) {
10292     if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(GEP.getOperand(0))) {
10293       // If the bitcast is of an allocation, and the allocation will be
10294       // converted to match the type of the cast, don't touch this.
10295       if (isa<AllocationInst>(BCI->getOperand(0))) {
10296         // See if the bitcast simplifies, if so, don't nuke this GEP yet.
10297         if (Instruction *I = visitBitCast(*BCI)) {
10298           if (I != BCI) {
10299             I->takeName(BCI);
10300             BCI->getParent()->getInstList().insert(BCI, I);
10301             ReplaceInstUsesWith(*BCI, I);
10302           }
10303           return &GEP;
10304         }
10305       }
10306       return new BitCastInst(BCI->getOperand(0), GEP.getType());
10307     }
10308   }
10309   
10310   // Combine Indices - If the source pointer to this getelementptr instruction
10311   // is a getelementptr instruction, combine the indices of the two
10312   // getelementptr instructions into a single instruction.
10313   //
10314   SmallVector<Value*, 8> SrcGEPOperands;
10315   if (User *Src = dyn_castGetElementPtr(PtrOp))
10316     SrcGEPOperands.append(Src->op_begin(), Src->op_end());
10317
10318   if (!SrcGEPOperands.empty()) {
10319     // Note that if our source is a gep chain itself that we wait for that
10320     // chain to be resolved before we perform this transformation.  This
10321     // avoids us creating a TON of code in some cases.
10322     //
10323     if (isa<GetElementPtrInst>(SrcGEPOperands[0]) &&
10324         cast<Instruction>(SrcGEPOperands[0])->getNumOperands() == 2)
10325       return 0;   // Wait until our source is folded to completion.
10326
10327     SmallVector<Value*, 8> Indices;
10328
10329     // Find out whether the last index in the source GEP is a sequential idx.
10330     bool EndsWithSequential = false;
10331     for (gep_type_iterator I = gep_type_begin(*cast<User>(PtrOp)),
10332            E = gep_type_end(*cast<User>(PtrOp)); I != E; ++I)
10333       EndsWithSequential = !isa<StructType>(*I);
10334
10335     // Can we combine the two pointer arithmetics offsets?
10336     if (EndsWithSequential) {
10337       // Replace: gep (gep %P, long B), long A, ...
10338       // With:    T = long A+B; gep %P, T, ...
10339       //
10340       Value *Sum, *SO1 = SrcGEPOperands.back(), *GO1 = GEP.getOperand(1);
10341       if (SO1 == Constant::getNullValue(SO1->getType())) {
10342         Sum = GO1;
10343       } else if (GO1 == Constant::getNullValue(GO1->getType())) {
10344         Sum = SO1;
10345       } else {
10346         // If they aren't the same type, convert both to an integer of the
10347         // target's pointer size.
10348         if (SO1->getType() != GO1->getType()) {
10349           if (Constant *SO1C = dyn_cast<Constant>(SO1)) {
10350             SO1 = ConstantExpr::getIntegerCast(SO1C, GO1->getType(), true);
10351           } else if (Constant *GO1C = dyn_cast<Constant>(GO1)) {
10352             GO1 = ConstantExpr::getIntegerCast(GO1C, SO1->getType(), true);
10353           } else {
10354             unsigned PS = TD->getPointerSizeInBits();
10355             if (TD->getTypeSizeInBits(SO1->getType()) == PS) {
10356               // Convert GO1 to SO1's type.
10357               GO1 = InsertCastToIntPtrTy(GO1, SO1->getType(), &GEP, this);
10358
10359             } else if (TD->getTypeSizeInBits(GO1->getType()) == PS) {
10360               // Convert SO1 to GO1's type.
10361               SO1 = InsertCastToIntPtrTy(SO1, GO1->getType(), &GEP, this);
10362             } else {
10363               const Type *PT = TD->getIntPtrType();
10364               SO1 = InsertCastToIntPtrTy(SO1, PT, &GEP, this);
10365               GO1 = InsertCastToIntPtrTy(GO1, PT, &GEP, this);
10366             }
10367           }
10368         }
10369         if (isa<Constant>(SO1) && isa<Constant>(GO1))
10370           Sum = ConstantExpr::getAdd(cast<Constant>(SO1), cast<Constant>(GO1));
10371         else {
10372           Sum = BinaryOperator::CreateAdd(SO1, GO1, PtrOp->getName()+".sum");
10373           InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(Sum), GEP);
10374         }
10375       }
10376
10377       // Recycle the GEP we already have if possible.
10378       if (SrcGEPOperands.size() == 2) {
10379         GEP.setOperand(0, SrcGEPOperands[0]);
10380         GEP.setOperand(1, Sum);
10381         return &GEP;
10382       } else {
10383         Indices.insert(Indices.end(), SrcGEPOperands.begin()+1,
10384                        SrcGEPOperands.end()-1);
10385         Indices.push_back(Sum);
10386         Indices.insert(Indices.end(), GEP.op_begin()+2, GEP.op_end());
10387       }
10388     } else if (isa<Constant>(*GEP.idx_begin()) &&
10389                cast<Constant>(*GEP.idx_begin())->isNullValue() &&
10390                SrcGEPOperands.size() != 1) {
10391       // Otherwise we can do the fold if the first index of the GEP is a zero
10392       Indices.insert(Indices.end(), SrcGEPOperands.begin()+1,
10393                      SrcGEPOperands.end());
10394       Indices.insert(Indices.end(), GEP.idx_begin()+1, GEP.idx_end());
10395     }
10396
10397     if (!Indices.empty())
10398       return GetElementPtrInst::Create(SrcGEPOperands[0], Indices.begin(),
10399                                        Indices.end(), GEP.getName());
10400
10401   } else if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(PtrOp)) {
10402     // GEP of global variable.  If all of the indices for this GEP are
10403     // constants, we can promote this to a constexpr instead of an instruction.
10404
10405     // Scan for nonconstants...
10406     SmallVector<Constant*, 8> Indices;
10407     User::op_iterator I = GEP.idx_begin(), E = GEP.idx_end();
10408     for (; I != E && isa<Constant>(*I); ++I)
10409       Indices.push_back(cast<Constant>(*I));
10410
10411     if (I == E) {  // If they are all constants...
10412       Constant *CE = ConstantExpr::getGetElementPtr(GV,
10413                                                     &Indices[0],Indices.size());
10414
10415       // Replace all uses of the GEP with the new constexpr...
10416       return ReplaceInstUsesWith(GEP, CE);
10417     }
10418   } else if (Value *X = getBitCastOperand(PtrOp)) {  // Is the operand a cast?
10419     if (!isa<PointerType>(X->getType())) {
10420       // Not interesting.  Source pointer must be a cast from pointer.
10421     } else if (HasZeroPointerIndex) {
10422       // transform: GEP (bitcast [10 x i8]* X to [0 x i8]*), i32 0, ...
10423       // into     : GEP [10 x i8]* X, i32 0, ...
10424       //
10425       // This occurs when the program declares an array extern like "int X[];"
10426       //
10427       const PointerType *CPTy = cast<PointerType>(PtrOp->getType());
10428       const PointerType *XTy = cast<PointerType>(X->getType());
10429       if (const ArrayType *XATy =
10430           dyn_cast<ArrayType>(XTy->getElementType()))
10431         if (const ArrayType *CATy =
10432             dyn_cast<ArrayType>(CPTy->getElementType()))
10433           if (CATy->getElementType() == XATy->getElementType()) {
10434             // At this point, we know that the cast source type is a pointer
10435             // to an array of the same type as the destination pointer
10436             // array.  Because the array type is never stepped over (there
10437             // is a leading zero) we can fold the cast into this GEP.
10438             GEP.setOperand(0, X);
10439             return &GEP;
10440           }
10441     } else if (GEP.getNumOperands() == 2) {
10442       // Transform things like:
10443       // %t = getelementptr i32* bitcast ([2 x i32]* %str to i32*), i32 %V
10444       // into:  %t1 = getelementptr [2 x i32]* %str, i32 0, i32 %V; bitcast
10445       const Type *SrcElTy = cast<PointerType>(X->getType())->getElementType();
10446       const Type *ResElTy=cast<PointerType>(PtrOp->getType())->getElementType();
10447       if (isa<ArrayType>(SrcElTy) &&
10448           TD->getABITypeSize(cast<ArrayType>(SrcElTy)->getElementType()) ==
10449           TD->getABITypeSize(ResElTy)) {
10450         Value *Idx[2];
10451         Idx[0] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
10452         Idx[1] = GEP.getOperand(1);
10453         Value *V = InsertNewInstBefore(
10454                GetElementPtrInst::Create(X, Idx, Idx + 2, GEP.getName()), GEP);
10455         // V and GEP are both pointer types --> BitCast
10456         return new BitCastInst(V, GEP.getType());
10457       }
10458       
10459       // Transform things like:
10460       // getelementptr i8* bitcast ([100 x double]* X to i8*), i32 %tmp
10461       //   (where tmp = 8*tmp2) into:
10462       // getelementptr [100 x double]* %arr, i32 0, i32 %tmp2; bitcast
10463       
10464       if (isa<ArrayType>(SrcElTy) && ResElTy == Type::Int8Ty) {
10465         uint64_t ArrayEltSize =
10466             TD->getABITypeSize(cast<ArrayType>(SrcElTy)->getElementType());
10467         
10468         // Check to see if "tmp" is a scale by a multiple of ArrayEltSize.  We
10469         // allow either a mul, shift, or constant here.
10470         Value *NewIdx = 0;
10471         ConstantInt *Scale = 0;
10472         if (ArrayEltSize == 1) {
10473           NewIdx = GEP.getOperand(1);
10474           Scale = ConstantInt::get(NewIdx->getType(), 1);
10475         } else if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP.getOperand(1))) {
10476           NewIdx = ConstantInt::get(CI->getType(), 1);
10477           Scale = CI;
10478         } else if (Instruction *Inst =dyn_cast<Instruction>(GEP.getOperand(1))){
10479           if (Inst->getOpcode() == Instruction::Shl &&
10480               isa<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
10481             ConstantInt *ShAmt = cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1));
10482             uint32_t ShAmtVal = ShAmt->getLimitedValue(64);
10483             Scale = ConstantInt::get(Inst->getType(), 1ULL << ShAmtVal);
10484             NewIdx = Inst->getOperand(0);
10485           } else if (Inst->getOpcode() == Instruction::Mul &&
10486                      isa<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
10487             Scale = cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1));
10488             NewIdx = Inst->getOperand(0);
10489           }
10490         }
10491         
10492         // If the index will be to exactly the right offset with the scale taken
10493         // out, perform the transformation. Note, we don't know whether Scale is
10494         // signed or not. We'll use unsigned version of division/modulo
10495         // operation after making sure Scale doesn't have the sign bit set.
10496         if (Scale && Scale->getSExtValue() >= 0LL &&
10497             Scale->getZExtValue() % ArrayEltSize == 0) {
10498           Scale = ConstantInt::get(Scale->getType(),
10499                                    Scale->getZExtValue() / ArrayEltSize);
10500           if (Scale->getZExtValue() != 1) {
10501             Constant *C = ConstantExpr::getIntegerCast(Scale, NewIdx->getType(),
10502                                                        false /*ZExt*/);
10503             Instruction *Sc = BinaryOperator::CreateMul(NewIdx, C, "idxscale");
10504             NewIdx = InsertNewInstBefore(Sc, GEP);
10505           }
10506
10507           // Insert the new GEP instruction.
10508           Value *Idx[2];
10509           Idx[0] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
10510           Idx[1] = NewIdx;
10511           Instruction *NewGEP =
10512             GetElementPtrInst::Create(X, Idx, Idx + 2, GEP.getName());
10513           NewGEP = InsertNewInstBefore(NewGEP, GEP);
10514           // The NewGEP must be pointer typed, so must the old one -> BitCast
10515           return new BitCastInst(NewGEP, GEP.getType());
10516         }
10517       }
10518     }
10519   }
10520
10521   return 0;
10522 }
10523
10524 Instruction *InstCombiner::visitAllocationInst(AllocationInst &AI) {
10525   // Convert: malloc Ty, C - where C is a constant != 1 into: malloc [C x Ty], 1
10526   if (AI.isArrayAllocation()) {  // Check C != 1
10527     if (const ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(AI.getArraySize())) {
10528       const Type *NewTy = 
10529         ArrayType::get(AI.getAllocatedType(), C->getZExtValue());
10530       AllocationInst *New = 0;
10531
10532       // Create and insert the replacement instruction...
10533       if (isa<MallocInst>(AI))
10534         New = new MallocInst(NewTy, 0, AI.getAlignment(), AI.getName());
10535       else {
10536         assert(isa<AllocaInst>(AI) && "Unknown type of allocation inst!");
10537         New = new AllocaInst(NewTy, 0, AI.getAlignment(), AI.getName());
10538       }
10539
10540       InsertNewInstBefore(New, AI);
10541
10542       // Scan to the end of the allocation instructions, to skip over a block of
10543       // allocas if possible...
10544       //
10545       BasicBlock::iterator It = New;
10546       while (isa<AllocationInst>(*It)) ++It;
10547
10548       // Now that I is pointing to the first non-allocation-inst in the block,
10549       // insert our getelementptr instruction...
10550       //
10551       Value *NullIdx = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
10552       Value *Idx[2];
10553       Idx[0] = NullIdx;
10554       Idx[1] = NullIdx;
10555       Value *V = GetElementPtrInst::Create(New, Idx, Idx + 2,
10556                                            New->getName()+".sub", It);
10557
10558       // Now make everything use the getelementptr instead of the original
10559       // allocation.
10560       return ReplaceInstUsesWith(AI, V);
10561     } else if (isa<UndefValue>(AI.getArraySize())) {
10562       return ReplaceInstUsesWith(AI, Constant::getNullValue(AI.getType()));
10563     }
10564   }
10565
10566   // If alloca'ing a zero byte object, replace the alloca with a null pointer.
10567   // Note that we only do this for alloca's, because malloc should allocate and
10568   // return a unique pointer, even for a zero byte allocation.
10569   if (isa<AllocaInst>(AI) && AI.getAllocatedType()->isSized() &&
10570       TD->getABITypeSize(AI.getAllocatedType()) == 0)
10571     return ReplaceInstUsesWith(AI, Constant::getNullValue(AI.getType()));
10572
10573   return 0;
10574 }
10575
10576 Instruction *InstCombiner::visitFreeInst(FreeInst &FI) {
10577   Value *Op = FI.getOperand(0);
10578
10579   // free undef -> unreachable.
10580   if (isa<UndefValue>(Op)) {
10581     // Insert a new store to null because we cannot modify the CFG here.
10582     new StoreInst(ConstantInt::getTrue(),
10583                   UndefValue::get(PointerType::getUnqual(Type::Int1Ty)), &FI);
10584     return EraseInstFromFunction(FI);
10585   }
10586   
10587   // If we have 'free null' delete the instruction.  This can happen in stl code
10588   // when lots of inlining happens.
10589   if (isa<ConstantPointerNull>(Op))
10590     return EraseInstFromFunction(FI);
10591   
10592   // Change free <ty>* (cast <ty2>* X to <ty>*) into free <ty2>* X
10593   if (BitCastInst *CI = dyn_cast<BitCastInst>(Op)) {
10594     FI.setOperand(0, CI->getOperand(0));
10595     return &FI;
10596   }
10597   
10598   // Change free (gep X, 0,0,0,0) into free(X)
10599   if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Op)) {
10600     if (GEPI->hasAllZeroIndices()) {
10601       AddToWorkList(GEPI);
10602       FI.setOperand(0, GEPI->getOperand(0));
10603       return &FI;
10604     }
10605   }
10606   
10607   // Change free(malloc) into nothing, if the malloc has a single use.
10608   if (MallocInst *MI = dyn_cast<MallocInst>(Op))
10609     if (MI->hasOneUse()) {
10610       EraseInstFromFunction(FI);
10611       return EraseInstFromFunction(*MI);
10612     }
10613
10614   return 0;
10615 }
10616
10617
10618 /// InstCombineLoadCast - Fold 'load (cast P)' -> cast (load P)' when possible.
10619 static Instruction *InstCombineLoadCast(InstCombiner &IC, LoadInst &LI,
10620                                         const TargetData *TD) {
10621   User *CI = cast<User>(LI.getOperand(0));
10622   Value *CastOp = CI->getOperand(0);
10623
10624   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(CI)) {
10625     // Instead of loading constant c string, use corresponding integer value
10626     // directly if string length is small enough.
10627     std::string Str;
10628     if (GetConstantStringInfo(CE->getOperand(0), Str) && !Str.empty()) {
10629       unsigned len = Str.length();
10630       const Type *Ty = cast<PointerType>(CE->getType())->getElementType();
10631       unsigned numBits = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
10632       // Replace LI with immediate integer store.
10633       if ((numBits >> 3) == len + 1) {
10634         APInt StrVal(numBits, 0);
10635         APInt SingleChar(numBits, 0);
10636         if (TD->isLittleEndian()) {
10637           for (signed i = len-1; i >= 0; i--) {
10638             SingleChar = (uint64_t) Str[i];
10639             StrVal = (StrVal << 8) | SingleChar;
10640           }
10641         } else {
10642           for (unsigned i = 0; i < len; i++) {
10643             SingleChar = (uint64_t) Str[i];
10644             StrVal = (StrVal << 8) | SingleChar;
10645           }
10646           // Append NULL at the end.
10647           SingleChar = 0;
10648           StrVal = (StrVal << 8) | SingleChar;
10649         }
10650         Value *NL = ConstantInt::get(StrVal);
10651         return IC.ReplaceInstUsesWith(LI, NL);
10652       }
10653     }
10654   }
10655
10656   const Type *DestPTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
10657   if (const PointerType *SrcTy = dyn_cast<PointerType>(CastOp->getType())) {
10658     const Type *SrcPTy = SrcTy->getElementType();
10659
10660     if (DestPTy->isInteger() || isa<PointerType>(DestPTy) || 
10661          isa<VectorType>(DestPTy)) {
10662       // If the source is an array, the code below will not succeed.  Check to
10663       // see if a trivial 'gep P, 0, 0' will help matters.  Only do this for
10664       // constants.
10665       if (const ArrayType *ASrcTy = dyn_cast<ArrayType>(SrcPTy))
10666         if (Constant *CSrc = dyn_cast<Constant>(CastOp))
10667           if (ASrcTy->getNumElements() != 0) {
10668             Value *Idxs[2];
10669             Idxs[0] = Idxs[1] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
10670             CastOp = ConstantExpr::getGetElementPtr(CSrc, Idxs, 2);
10671             SrcTy = cast<PointerType>(CastOp->getType());
10672             SrcPTy = SrcTy->getElementType();
10673           }
10674
10675       if ((SrcPTy->isInteger() || isa<PointerType>(SrcPTy) || 
10676             isa<VectorType>(SrcPTy)) &&
10677           // Do not allow turning this into a load of an integer, which is then
10678           // casted to a pointer, this pessimizes pointer analysis a lot.
10679           (isa<PointerType>(SrcPTy) == isa<PointerType>(LI.getType())) &&
10680           IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(SrcPTy) ==
10681                IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(DestPTy)) {
10682
10683         // Okay, we are casting from one integer or pointer type to another of
10684         // the same size.  Instead of casting the pointer before the load, cast
10685         // the result of the loaded value.
10686         Value *NewLoad = IC.InsertNewInstBefore(new LoadInst(CastOp,
10687                                                              CI->getName(),
10688                                                          LI.isVolatile()),LI);
10689         // Now cast the result of the load.
10690         return new BitCastInst(NewLoad, LI.getType());
10691       }
10692     }
10693   }
10694   return 0;
10695 }
10696
10697 /// isSafeToLoadUnconditionally - Return true if we know that executing a load
10698 /// from this value cannot trap.  If it is not obviously safe to load from the
10699 /// specified pointer, we do a quick local scan of the basic block containing
10700 /// ScanFrom, to determine if the address is already accessed.
10701 static bool isSafeToLoadUnconditionally(Value *V, Instruction *ScanFrom) {
10702   // If it is an alloca it is always safe to load from.
10703   if (isa<AllocaInst>(V)) return true;
10704
10705   // If it is a global variable it is mostly safe to load from.
10706   if (const GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(V))
10707     // Don't try to evaluate aliases.  External weak GV can be null.
10708     return !isa<GlobalAlias>(GV) && !GV->hasExternalWeakLinkage();
10709
10710   // Otherwise, be a little bit agressive by scanning the local block where we
10711   // want to check to see if the pointer is already being loaded or stored
10712   // from/to.  If so, the previous load or store would have already trapped,
10713   // so there is no harm doing an extra load (also, CSE will later eliminate
10714   // the load entirely).
10715   BasicBlock::iterator BBI = ScanFrom, E = ScanFrom->getParent()->begin();
10716
10717   while (BBI != E) {
10718     --BBI;
10719
10720     // If we see a free or a call (which might do a free) the pointer could be
10721     // marked invalid.
10722     if (isa<FreeInst>(BBI) || isa<CallInst>(BBI))
10723       return false;
10724     
10725     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(BBI)) {
10726       if (LI->getOperand(0) == V) return true;
10727     } else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(BBI)) {
10728       if (SI->getOperand(1) == V) return true;
10729     }
10730
10731   }
10732   return false;
10733 }
10734
10735 /// equivalentAddressValues - Test if A and B will obviously have the same
10736 /// value. This includes recognizing that %t0 and %t1 will have the same
10737 /// value in code like this:
10738 ///   %t0 = getelementptr @a, 0, 3
10739 ///   store i32 0, i32* %t0
10740 ///   %t1 = getelementptr @a, 0, 3
10741 ///   %t2 = load i32* %t1
10742 ///
10743 static bool equivalentAddressValues(Value *A, Value *B) {
10744   // Test if the values are trivially equivalent.
10745   if (A == B) return true;
10746
10747   // Test if the values come form identical arithmetic instructions.
10748   if (isa<BinaryOperator>(A) ||
10749       isa<CastInst>(A) ||
10750       isa<PHINode>(A) ||
10751       isa<GetElementPtrInst>(A))
10752     if (Instruction *BI = dyn_cast<Instruction>(B))
10753       if (cast<Instruction>(A)->isIdenticalTo(BI))
10754         return true;
10755
10756   // Otherwise they may not be equivalent.
10757   return false;
10758 }
10759
10760 Instruction *InstCombiner::visitLoadInst(LoadInst &LI) {
10761   Value *Op = LI.getOperand(0);
10762
10763   // Attempt to improve the alignment.
10764   unsigned KnownAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(Op);
10765   if (KnownAlign >
10766       (LI.getAlignment() == 0 ? TD->getABITypeAlignment(LI.getType()) :
10767                                 LI.getAlignment()))
10768     LI.setAlignment(KnownAlign);
10769
10770   // load (cast X) --> cast (load X) iff safe
10771   if (isa<CastInst>(Op))
10772     if (Instruction *Res = InstCombineLoadCast(*this, LI, TD))
10773       return Res;
10774
10775   // None of the following transforms are legal for volatile loads.
10776   if (LI.isVolatile()) return 0;
10777   
10778   // Do really simple store-to-load forwarding and load CSE, to catch cases
10779   // where there are several consequtive memory accesses to the same location,
10780   // separated by a few arithmetic operations.
10781   BasicBlock::iterator BBI = &LI;
10782   for (unsigned ScanInsts = 6; BBI != LI.getParent()->begin() && ScanInsts;
10783        --ScanInsts) {
10784     --BBI;
10785     
10786     if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(BBI)) {
10787       if (equivalentAddressValues(SI->getOperand(1), LI.getOperand(0)))
10788         return ReplaceInstUsesWith(LI, SI->getOperand(0));
10789     } else if (LoadInst *LIB = dyn_cast<LoadInst>(BBI)) {
10790       if (equivalentAddressValues(LIB->getOperand(0), LI.getOperand(0)))
10791         return ReplaceInstUsesWith(LI, LIB);
10792     }
10793
10794     // Don't skip over things that can modify memory.
10795     if (BBI->mayWriteToMemory())
10796       break;
10797   }
10798
10799   if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Op)) {
10800     const Value *GEPI0 = GEPI->getOperand(0);
10801     // TODO: Consider a target hook for valid address spaces for this xform.
10802     if (isa<ConstantPointerNull>(GEPI0) &&
10803         cast<PointerType>(GEPI0->getType())->getAddressSpace() == 0) {
10804       // Insert a new store to null instruction before the load to indicate
10805       // that this code is not reachable.  We do this instead of inserting
10806       // an unreachable instruction directly because we cannot modify the
10807       // CFG.
10808       new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
10809                     Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
10810       return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
10811     }
10812   } 
10813
10814   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op)) {
10815     // load null/undef -> undef
10816     // TODO: Consider a target hook for valid address spaces for this xform.
10817     if (isa<UndefValue>(C) || (C->isNullValue() && 
10818         cast<PointerType>(Op->getType())->getAddressSpace() == 0)) {
10819       // Insert a new store to null instruction before the load to indicate that
10820       // this code is not reachable.  We do this instead of inserting an
10821       // unreachable instruction directly because we cannot modify the CFG.
10822       new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
10823                     Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
10824       return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
10825     }
10826
10827     // Instcombine load (constant global) into the value loaded.
10828     if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(Op))
10829       if (GV->isConstant() && !GV->isDeclaration())
10830         return ReplaceInstUsesWith(LI, GV->getInitializer());
10831
10832     // Instcombine load (constantexpr_GEP global, 0, ...) into the value loaded.
10833     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Op)) {
10834       if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr) {
10835         if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(CE->getOperand(0)))
10836           if (GV->isConstant() && !GV->isDeclaration())
10837             if (Constant *V = 
10838                ConstantFoldLoadThroughGEPConstantExpr(GV->getInitializer(), CE))
10839               return ReplaceInstUsesWith(LI, V);
10840         if (CE->getOperand(0)->isNullValue()) {
10841           // Insert a new store to null instruction before the load to indicate
10842           // that this code is not reachable.  We do this instead of inserting
10843           // an unreachable instruction directly because we cannot modify the
10844           // CFG.
10845           new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
10846                         Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
10847           return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
10848         }
10849
10850       } else if (CE->isCast()) {
10851         if (Instruction *Res = InstCombineLoadCast(*this, LI, TD))
10852           return Res;
10853       }
10854     }
10855   }
10856     
10857   // If this load comes from anywhere in a constant global, and if the global
10858   // is all undef or zero, we know what it loads.
10859   if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(Op->getUnderlyingObject())){
10860     if (GV->isConstant() && GV->hasInitializer()) {
10861       if (GV->getInitializer()->isNullValue())
10862         return ReplaceInstUsesWith(LI, Constant::getNullValue(LI.getType()));
10863       else if (isa<UndefValue>(GV->getInitializer()))
10864         return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
10865     }
10866   }
10867
10868   if (Op->hasOneUse()) {
10869     // Change select and PHI nodes to select values instead of addresses: this
10870     // helps alias analysis out a lot, allows many others simplifications, and
10871     // exposes redundancy in the code.
10872     //
10873     // Note that we cannot do the transformation unless we know that the
10874     // introduced loads cannot trap!  Something like this is valid as long as
10875     // the condition is always false: load (select bool %C, int* null, int* %G),
10876     // but it would not be valid if we transformed it to load from null
10877     // unconditionally.
10878     //
10879     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op)) {
10880       // load (select (Cond, &V1, &V2))  --> select(Cond, load &V1, load &V2).
10881       if (isSafeToLoadUnconditionally(SI->getOperand(1), SI) &&
10882           isSafeToLoadUnconditionally(SI->getOperand(2), SI)) {
10883         Value *V1 = InsertNewInstBefore(new LoadInst(SI->getOperand(1),
10884                                      SI->getOperand(1)->getName()+".val"), LI);
10885         Value *V2 = InsertNewInstBefore(new LoadInst(SI->getOperand(2),
10886                                      SI->getOperand(2)->getName()+".val"), LI);
10887         return SelectInst::Create(SI->getCondition(), V1, V2);
10888       }
10889
10890       // load (select (cond, null, P)) -> load P
10891       if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
10892         if (C->isNullValue()) {
10893           LI.setOperand(0, SI->getOperand(2));
10894           return &LI;
10895         }
10896
10897       // load (select (cond, P, null)) -> load P
10898       if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(2)))
10899         if (C->isNullValue()) {
10900           LI.setOperand(0, SI->getOperand(1));
10901           return &LI;
10902         }
10903     }
10904   }
10905   return 0;
10906 }
10907
10908 /// InstCombineStoreToCast - Fold store V, (cast P) -> store (cast V), P
10909 /// when possible.
10910 static Instruction *InstCombineStoreToCast(InstCombiner &IC, StoreInst &SI) {
10911   User *CI = cast<User>(SI.getOperand(1));
10912   Value *CastOp = CI->getOperand(0);
10913
10914   const Type *DestPTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
10915   if (const PointerType *SrcTy = dyn_cast<PointerType>(CastOp->getType())) {
10916     const Type *SrcPTy = SrcTy->getElementType();
10917
10918     if (DestPTy->isInteger() || isa<PointerType>(DestPTy)) {
10919       // If the source is an array, the code below will not succeed.  Check to
10920       // see if a trivial 'gep P, 0, 0' will help matters.  Only do this for
10921       // constants.
10922       if (const ArrayType *ASrcTy = dyn_cast<ArrayType>(SrcPTy))
10923         if (Constant *CSrc = dyn_cast<Constant>(CastOp))
10924           if (ASrcTy->getNumElements() != 0) {
10925             Value* Idxs[2];
10926             Idxs[0] = Idxs[1] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
10927             CastOp = ConstantExpr::getGetElementPtr(CSrc, Idxs, 2);
10928             SrcTy = cast<PointerType>(CastOp->getType());
10929             SrcPTy = SrcTy->getElementType();
10930           }
10931
10932       if ((SrcPTy->isInteger() || isa<PointerType>(SrcPTy)) &&
10933           IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(SrcPTy) ==
10934                IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(DestPTy)) {
10935
10936         // Okay, we are casting from one integer or pointer type to another of
10937         // the same size.  Instead of casting the pointer before 
10938         // the store, cast the value to be stored.
10939         Value *NewCast;
10940         Value *SIOp0 = SI.getOperand(0);
10941         Instruction::CastOps opcode = Instruction::BitCast;
10942         const Type* CastSrcTy = SIOp0->getType();
10943         const Type* CastDstTy = SrcPTy;
10944         if (isa<PointerType>(CastDstTy)) {
10945           if (CastSrcTy->isInteger())
10946             opcode = Instruction::IntToPtr;
10947         } else if (isa<IntegerType>(CastDstTy)) {
10948           if (isa<PointerType>(SIOp0->getType()))
10949             opcode = Instruction::PtrToInt;
10950         }
10951         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SIOp0))
10952           NewCast = ConstantExpr::getCast(opcode, C, CastDstTy);
10953         else
10954           NewCast = IC.InsertNewInstBefore(
10955             CastInst::Create(opcode, SIOp0, CastDstTy, SIOp0->getName()+".c"), 
10956             SI);
10957         return new StoreInst(NewCast, CastOp);
10958       }
10959     }
10960   }
10961   return 0;
10962 }
10963
10964 Instruction *InstCombiner::visitStoreInst(StoreInst &SI) {
10965   Value *Val = SI.getOperand(0);
10966   Value *Ptr = SI.getOperand(1);
10967
10968   if (isa<UndefValue>(Ptr)) {     // store X, undef -> noop (even if volatile)
10969     EraseInstFromFunction(SI);
10970     ++NumCombined;
10971     return 0;
10972   }
10973   
10974   // If the RHS is an alloca with a single use, zapify the store, making the
10975   // alloca dead.
10976   if (Ptr->hasOneUse() && !SI.isVolatile()) {
10977     if (isa<AllocaInst>(Ptr)) {
10978       EraseInstFromFunction(SI);
10979       ++NumCombined;
10980       return 0;
10981     }
10982     
10983     if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Ptr))
10984       if (isa<AllocaInst>(GEP->getOperand(0)) &&
10985           GEP->getOperand(0)->hasOneUse()) {
10986         EraseInstFromFunction(SI);
10987         ++NumCombined;
10988         return 0;
10989       }
10990   }
10991
10992   // Attempt to improve the alignment.
10993   unsigned KnownAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(Ptr);
10994   if (KnownAlign >
10995       (SI.getAlignment() == 0 ? TD->getABITypeAlignment(Val->getType()) :
10996                                 SI.getAlignment()))
10997     SI.setAlignment(KnownAlign);
10998
10999   // Do really simple DSE, to catch cases where there are several consequtive
11000   // stores to the same location, separated by a few arithmetic operations. This
11001   // situation often occurs with bitfield accesses.
11002   BasicBlock::iterator BBI = &SI;
11003   for (unsigned ScanInsts = 6; BBI != SI.getParent()->begin() && ScanInsts;
11004        --ScanInsts) {
11005     --BBI;
11006     
11007     if (StoreInst *PrevSI = dyn_cast<StoreInst>(BBI)) {
11008       // Prev store isn't volatile, and stores to the same location?
11009       if (!PrevSI->isVolatile() && equivalentAddressValues(PrevSI->getOperand(1),
11010           SI.getOperand(1))) {
11011         ++NumDeadStore;
11012         ++BBI;
11013         EraseInstFromFunction(*PrevSI);
11014         continue;
11015       }
11016       break;
11017     }
11018     
11019     // If this is a load, we have to stop.  However, if the loaded value is from
11020     // the pointer we're loading and is producing the pointer we're storing,
11021     // then *this* store is dead (X = load P; store X -> P).
11022     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(BBI)) {
11023       if (LI == Val && equivalentAddressValues(LI->getOperand(0), Ptr) &&
11024           !SI.isVolatile()) {
11025         EraseInstFromFunction(SI);
11026         ++NumCombined;
11027         return 0;
11028       }
11029       // Otherwise, this is a load from some other location.  Stores before it
11030       // may not be dead.
11031       break;
11032     }
11033     
11034     // Don't skip over loads or things that can modify memory.
11035     if (BBI->mayWriteToMemory() || BBI->mayReadFromMemory())
11036       break;
11037   }
11038   
11039   
11040   if (SI.isVolatile()) return 0;  // Don't hack volatile stores.
11041
11042   // store X, null    -> turns into 'unreachable' in SimplifyCFG
11043   if (isa<ConstantPointerNull>(Ptr)) {
11044     if (!isa<UndefValue>(Val)) {
11045       SI.setOperand(0, UndefValue::get(Val->getType()));
11046       if (Instruction *U = dyn_cast<Instruction>(Val))
11047         AddToWorkList(U);  // Dropped a use.
11048       ++NumCombined;
11049     }
11050     return 0;  // Do not modify these!
11051   }
11052
11053   // store undef, Ptr -> noop
11054   if (isa<UndefValue>(Val)) {
11055     EraseInstFromFunction(SI);
11056     ++NumCombined;
11057     return 0;
11058   }
11059
11060   // If the pointer destination is a cast, see if we can fold the cast into the
11061   // source instead.
11062   if (isa<CastInst>(Ptr))
11063     if (Instruction *Res = InstCombineStoreToCast(*this, SI))
11064       return Res;
11065   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Ptr))
11066     if (CE->isCast())
11067       if (Instruction *Res = InstCombineStoreToCast(*this, SI))
11068         return Res;
11069
11070   
11071   // If this store is the last instruction in the basic block, and if the block
11072   // ends with an unconditional branch, try to move it to the successor block.
11073   BBI = &SI; ++BBI;
11074   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BBI))
11075     if (BI->isUnconditional())
11076       if (SimplifyStoreAtEndOfBlock(SI))
11077         return 0;  // xform done!
11078   
11079   return 0;
11080 }
11081
11082 /// SimplifyStoreAtEndOfBlock - Turn things like:
11083 ///   if () { *P = v1; } else { *P = v2 }
11084 /// into a phi node with a store in the successor.
11085 ///
11086 /// Simplify things like:
11087 ///   *P = v1; if () { *P = v2; }
11088 /// into a phi node with a store in the successor.
11089 ///
11090 bool InstCombiner::SimplifyStoreAtEndOfBlock(StoreInst &SI) {
11091   BasicBlock *StoreBB = SI.getParent();
11092   
11093   // Check to see if the successor block has exactly two incoming edges.  If
11094   // so, see if the other predecessor contains a store to the same location.
11095   // if so, insert a PHI node (if needed) and move the stores down.
11096   BasicBlock *DestBB = StoreBB->getTerminator()->getSuccessor(0);
11097   
11098   // Determine whether Dest has exactly two predecessors and, if so, compute
11099   // the other predecessor.
11100   pred_iterator PI = pred_begin(DestBB);
11101   BasicBlock *OtherBB = 0;
11102   if (*PI != StoreBB)
11103     OtherBB = *PI;
11104   ++PI;
11105   if (PI == pred_end(DestBB))
11106     return false;
11107   
11108   if (*PI != StoreBB) {
11109     if (OtherBB)
11110       return false;
11111     OtherBB = *PI;
11112   }
11113   if (++PI != pred_end(DestBB))
11114     return false;
11115
11116   // Bail out if all the relevant blocks aren't distinct (this can happen,
11117   // for example, if SI is in an infinite loop)
11118   if (StoreBB == DestBB || OtherBB == DestBB)
11119     return false;
11120
11121   // Verify that the other block ends in a branch and is not otherwise empty.
11122   BasicBlock::iterator BBI = OtherBB->getTerminator();
11123   BranchInst *OtherBr = dyn_cast<BranchInst>(BBI);
11124   if (!OtherBr || BBI == OtherBB->begin())
11125     return false;
11126   
11127   // If the other block ends in an unconditional branch, check for the 'if then
11128   // else' case.  there is an instruction before the branch.
11129   StoreInst *OtherStore = 0;
11130   if (OtherBr->isUnconditional()) {
11131     // If this isn't a store, or isn't a store to the same location, bail out.
11132     --BBI;
11133     OtherStore = dyn_cast<StoreInst>(BBI);
11134     if (!OtherStore || OtherStore->getOperand(1) != SI.getOperand(1))
11135       return false;
11136   } else {
11137     // Otherwise, the other block ended with a conditional branch. If one of the
11138     // destinations is StoreBB, then we have the if/then case.
11139     if (OtherBr->getSuccessor(0) != StoreBB && 
11140         OtherBr->getSuccessor(1) != StoreBB)
11141       return false;
11142     
11143     // Okay, we know that OtherBr now goes to Dest and StoreBB, so this is an
11144     // if/then triangle.  See if there is a store to the same ptr as SI that
11145     // lives in OtherBB.
11146     for (;; --BBI) {
11147       // Check to see if we find the matching store.
11148       if ((OtherStore = dyn_cast<StoreInst>(BBI))) {
11149         if (OtherStore->getOperand(1) != SI.getOperand(1))
11150           return false;
11151         break;
11152       }
11153       // If we find something that may be using or overwriting the stored
11154       // value, or if we run out of instructions, we can't do the xform.
11155       if (BBI->mayReadFromMemory() || BBI->mayWriteToMemory() ||
11156           BBI == OtherBB->begin())
11157         return false;
11158     }
11159     
11160     // In order to eliminate the store in OtherBr, we have to
11161     // make sure nothing reads or overwrites the stored value in
11162     // StoreBB.
11163     for (BasicBlock::iterator I = StoreBB->begin(); &*I != &SI; ++I) {
11164       // FIXME: This should really be AA driven.
11165       if (I->mayReadFromMemory() || I->mayWriteToMemory())
11166         return false;
11167     }
11168   }
11169   
11170   // Insert a PHI node now if we need it.
11171   Value *MergedVal = OtherStore->getOperand(0);
11172   if (MergedVal != SI.getOperand(0)) {
11173     PHINode *PN = PHINode::Create(MergedVal->getType(), "storemerge");
11174     PN->reserveOperandSpace(2);
11175     PN->addIncoming(SI.getOperand(0), SI.getParent());
11176     PN->addIncoming(OtherStore->getOperand(0), OtherBB);
11177     MergedVal = InsertNewInstBefore(PN, DestBB->front());
11178   }
11179   
11180   // Advance to a place where it is safe to insert the new store and
11181   // insert it.
11182   BBI = DestBB->getFirstNonPHI();
11183   InsertNewInstBefore(new StoreInst(MergedVal, SI.getOperand(1),
11184                                     OtherStore->isVolatile()), *BBI);
11185   
11186   // Nuke the old stores.
11187   EraseInstFromFunction(SI);
11188   EraseInstFromFunction(*OtherStore);
11189   ++NumCombined;
11190   return true;
11191 }
11192
11193
11194 Instruction *InstCombiner::visitBranchInst(BranchInst &BI) {
11195   // Change br (not X), label True, label False to: br X, label False, True
11196   Value *X = 0;
11197   BasicBlock *TrueDest;
11198   BasicBlock *FalseDest;
11199   if (match(&BI, m_Br(m_Not(m_Value(X)), TrueDest, FalseDest)) &&
11200       !isa<Constant>(X)) {
11201     // Swap Destinations and condition...
11202     BI.setCondition(X);
11203     BI.setSuccessor(0, FalseDest);
11204     BI.setSuccessor(1, TrueDest);
11205     return &BI;
11206   }
11207
11208   // Cannonicalize fcmp_one -> fcmp_oeq
11209   FCmpInst::Predicate FPred; Value *Y;
11210   if (match(&BI, m_Br(m_FCmp(FPred, m_Value(X), m_Value(Y)), 
11211                              TrueDest, FalseDest)))
11212     if ((FPred == FCmpInst::FCMP_ONE || FPred == FCmpInst::FCMP_OLE ||
11213          FPred == FCmpInst::FCMP_OGE) && BI.getCondition()->hasOneUse()) {
11214       FCmpInst *I = cast<FCmpInst>(BI.getCondition());
11215       FCmpInst::Predicate NewPred = FCmpInst::getInversePredicate(FPred);
11216       Instruction *NewSCC = new FCmpInst(NewPred, X, Y, "", I);
11217       NewSCC->takeName(I);
11218       // Swap Destinations and condition...
11219       BI.setCondition(NewSCC);
11220       BI.setSuccessor(0, FalseDest);
11221       BI.setSuccessor(1, TrueDest);
11222       RemoveFromWorkList(I);
11223       I->eraseFromParent();
11224       AddToWorkList(NewSCC);
11225       return &BI;
11226     }
11227
11228   // Cannonicalize icmp_ne -> icmp_eq
11229   ICmpInst::Predicate IPred;
11230   if (match(&BI, m_Br(m_ICmp(IPred, m_Value(X), m_Value(Y)),
11231                       TrueDest, FalseDest)))
11232     if ((IPred == ICmpInst::ICMP_NE  || IPred == ICmpInst::ICMP_ULE ||
11233          IPred == ICmpInst::ICMP_SLE || IPred == ICmpInst::ICMP_UGE ||
11234          IPred == ICmpInst::ICMP_SGE) && BI.getCondition()->hasOneUse()) {
11235       ICmpInst *I = cast<ICmpInst>(BI.getCondition());
11236       ICmpInst::Predicate NewPred = ICmpInst::getInversePredicate(IPred);
11237       Instruction *NewSCC = new ICmpInst(NewPred, X, Y, "", I);
11238       NewSCC->takeName(I);
11239       // Swap Destinations and condition...
11240       BI.setCondition(NewSCC);
11241       BI.setSuccessor(0, FalseDest);
11242       BI.setSuccessor(1, TrueDest);
11243       RemoveFromWorkList(I);
11244       I->eraseFromParent();;
11245       AddToWorkList(NewSCC);
11246       return &BI;
11247     }
11248
11249   return 0;
11250 }
11251
11252 Instruction *InstCombiner::visitSwitchInst(SwitchInst &SI) {
11253   Value *Cond = SI.getCondition();
11254   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Cond)) {
11255     if (I->getOpcode() == Instruction::Add)
11256       if (ConstantInt *AddRHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
11257         // change 'switch (X+4) case 1:' into 'switch (X) case -3'
11258         for (unsigned i = 2, e = SI.getNumOperands(); i != e; i += 2)
11259           SI.setOperand(i,ConstantExpr::getSub(cast<Constant>(SI.getOperand(i)),
11260                                                 AddRHS));
11261         SI.setOperand(0, I->getOperand(0));
11262         AddToWorkList(I);
11263         return &SI;
11264       }
11265   }
11266   return 0;
11267 }
11268
11269 Instruction *InstCombiner::visitExtractValueInst(ExtractValueInst &EV) {
11270   Value *Agg = EV.getAggregateOperand();
11271
11272   if (!EV.hasIndices())
11273     return ReplaceInstUsesWith(EV, Agg);
11274
11275   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Agg)) {
11276     if (isa<UndefValue>(C))
11277       return ReplaceInstUsesWith(EV, UndefValue::get(EV.getType()));
11278       
11279     if (isa<ConstantAggregateZero>(C))
11280       return ReplaceInstUsesWith(EV, Constant::getNullValue(EV.getType()));
11281
11282     if (isa<ConstantArray>(C) || isa<ConstantStruct>(C)) {
11283       // Extract the element indexed by the first index out of the constant
11284       Value *V = C->getOperand(*EV.idx_begin());
11285       if (EV.getNumIndices() > 1)
11286         // Extract the remaining indices out of the constant indexed by the
11287         // first index
11288         return ExtractValueInst::Create(V, EV.idx_begin() + 1, EV.idx_end());
11289       else
11290         return ReplaceInstUsesWith(EV, V);
11291     }
11292     return 0; // Can't handle other constants
11293   } 
11294   if (InsertValueInst *IV = dyn_cast<InsertValueInst>(Agg)) {
11295     // We're extracting from an insertvalue instruction, compare the indices
11296     const unsigned *exti, *exte, *insi, *inse;
11297     for (exti = EV.idx_begin(), insi = IV->idx_begin(),
11298          exte = EV.idx_end(), inse = IV->idx_end();
11299          exti != exte && insi != inse;
11300          ++exti, ++insi) {
11301       if (*insi != *exti)
11302         // The insert and extract both reference distinctly different elements.
11303         // This means the extract is not influenced by the insert, and we can
11304         // replace the aggregate operand of the extract with the aggregate
11305         // operand of the insert. i.e., replace
11306         // %I = insertvalue { i32, { i32 } } %A, { i32 } { i32 42 }, 1
11307         // %E = extractvalue { i32, { i32 } } %I, 0
11308         // with
11309         // %E = extractvalue { i32, { i32 } } %A, 0
11310         return ExtractValueInst::Create(IV->getAggregateOperand(),
11311                                         EV.idx_begin(), EV.idx_end());
11312     }
11313     if (exti == exte && insi == inse)
11314       // Both iterators are at the end: Index lists are identical. Replace
11315       // %B = insertvalue { i32, { i32 } } %A, i32 42, 1, 0
11316       // %C = extractvalue { i32, { i32 } } %B, 1, 0
11317       // with "i32 42"
11318       return ReplaceInstUsesWith(EV, IV->getInsertedValueOperand());
11319     if (exti == exte) {
11320       // The extract list is a prefix of the insert list. i.e. replace
11321       // %I = insertvalue { i32, { i32 } } %A, i32 42, 1, 0
11322       // %E = extractvalue { i32, { i32 } } %I, 1
11323       // with
11324       // %X = extractvalue { i32, { i32 } } %A, 1
11325       // %E = insertvalue { i32 } %X, i32 42, 0
11326       // by switching the order of the insert and extract (though the
11327       // insertvalue should be left in, since it may have other uses).
11328       Value *NewEV = InsertNewInstBefore(
11329         ExtractValueInst::Create(IV->getAggregateOperand(),
11330                                  EV.idx_begin(), EV.idx_end()),
11331         EV);
11332       return InsertValueInst::Create(NewEV, IV->getInsertedValueOperand(),
11333                                      insi, inse);
11334     }
11335     if (insi == inse)
11336       // The insert list is a prefix of the extract list
11337       // We can simply remove the common indices from the extract and make it
11338       // operate on the inserted value instead of the insertvalue result.
11339       // i.e., replace
11340       // %I = insertvalue { i32, { i32 } } %A, { i32 } { i32 42 }, 1
11341       // %E = extractvalue { i32, { i32 } } %I, 1, 0
11342       // with
11343       // %E extractvalue { i32 } { i32 42 }, 0
11344       return ExtractValueInst::Create(IV->getInsertedValueOperand(), 
11345                                       exti, exte);
11346   }
11347   // Can't simplify extracts from other values. Note that nested extracts are
11348   // already simplified implicitely by the above (extract ( extract (insert) )
11349   // will be translated into extract ( insert ( extract ) ) first and then just
11350   // the value inserted, if appropriate).
11351   return 0;
11352 }
11353
11354 /// CheapToScalarize - Return true if the value is cheaper to scalarize than it
11355 /// is to leave as a vector operation.
11356 static bool CheapToScalarize(Value *V, bool isConstant) {
11357   if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) 
11358     return true;
11359   if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(V)) {
11360     if (isConstant) return true;
11361     // If all elts are the same, we can extract.
11362     Constant *Op0 = C->getOperand(0);
11363     for (unsigned i = 1; i < C->getNumOperands(); ++i)
11364       if (C->getOperand(i) != Op0)
11365         return false;
11366     return true;
11367   }
11368   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
11369   if (!I) return false;
11370   
11371   // Insert element gets simplified to the inserted element or is deleted if
11372   // this is constant idx extract element and its a constant idx insertelt.
11373   if (I->getOpcode() == Instruction::InsertElement && isConstant &&
11374       isa<ConstantInt>(I->getOperand(2)))
11375     return true;
11376   if (I->getOpcode() == Instruction::Load && I->hasOneUse())
11377     return true;
11378   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(I))
11379     if (BO->hasOneUse() &&
11380         (CheapToScalarize(BO->getOperand(0), isConstant) ||
11381          CheapToScalarize(BO->getOperand(1), isConstant)))
11382       return true;
11383   if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(I))
11384     if (CI->hasOneUse() &&
11385         (CheapToScalarize(CI->getOperand(0), isConstant) ||
11386          CheapToScalarize(CI->getOperand(1), isConstant)))
11387       return true;
11388   
11389   return false;
11390 }
11391
11392 /// Read and decode a shufflevector mask.
11393 ///
11394 /// It turns undef elements into values that are larger than the number of
11395 /// elements in the input.
11396 static std::vector<unsigned> getShuffleMask(const ShuffleVectorInst *SVI) {
11397   unsigned NElts = SVI->getType()->getNumElements();
11398   if (isa<ConstantAggregateZero>(SVI->getOperand(2)))
11399     return std::vector<unsigned>(NElts, 0);
11400   if (isa<UndefValue>(SVI->getOperand(2)))
11401     return std::vector<unsigned>(NElts, 2*NElts);
11402
11403   std::vector<unsigned> Result;
11404   const ConstantVector *CP = cast<ConstantVector>(SVI->getOperand(2));
11405   for (User::const_op_iterator i = CP->op_begin(), e = CP->op_end(); i!=e; ++i)
11406     if (isa<UndefValue>(*i))
11407       Result.push_back(NElts*2);  // undef -> 8
11408     else
11409       Result.push_back(cast<ConstantInt>(*i)->getZExtValue());
11410   return Result;
11411 }
11412
11413 /// FindScalarElement - Given a vector and an element number, see if the scalar
11414 /// value is already around as a register, for example if it were inserted then
11415 /// extracted from the vector.
11416 static Value *FindScalarElement(Value *V, unsigned EltNo) {
11417   assert(isa<VectorType>(V->getType()) && "Not looking at a vector?");
11418   const VectorType *PTy = cast<VectorType>(V->getType());
11419   unsigned Width = PTy->getNumElements();
11420   if (EltNo >= Width)  // Out of range access.
11421     return UndefValue::get(PTy->getElementType());
11422   
11423   if (isa<UndefValue>(V))
11424     return UndefValue::get(PTy->getElementType());
11425   else if (isa<ConstantAggregateZero>(V))
11426     return Constant::getNullValue(PTy->getElementType());
11427   else if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(V))
11428     return CP->getOperand(EltNo);
11429   else if (InsertElementInst *III = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
11430     // If this is an insert to a variable element, we don't know what it is.
11431     if (!isa<ConstantInt>(III->getOperand(2))) 
11432       return 0;
11433     unsigned IIElt = cast<ConstantInt>(III->getOperand(2))->getZExtValue();
11434     
11435     // If this is an insert to the element we are looking for, return the
11436     // inserted value.
11437     if (EltNo == IIElt) 
11438       return III->getOperand(1);
11439     
11440     // Otherwise, the insertelement doesn't modify the value, recurse on its
11441     // vector input.
11442     return FindScalarElement(III->getOperand(0), EltNo);
11443   } else if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(V)) {
11444     unsigned InEl = getShuffleMask(SVI)[EltNo];
11445     if (InEl < Width)
11446       return FindScalarElement(SVI->getOperand(0), InEl);
11447     else if (InEl < Width*2)
11448       return FindScalarElement(SVI->getOperand(1), InEl - Width);
11449     else
11450       return UndefValue::get(PTy->getElementType());
11451   }
11452   
11453   // Otherwise, we don't know.
11454   return 0;
11455 }
11456
11457 Instruction *InstCombiner::visitExtractElementInst(ExtractElementInst &EI) {
11458   // If vector val is undef, replace extract with scalar undef.
11459   if (isa<UndefValue>(EI.getOperand(0)))
11460     return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
11461
11462   // If vector val is constant 0, replace extract with scalar 0.
11463   if (isa<ConstantAggregateZero>(EI.getOperand(0)))
11464     return ReplaceInstUsesWith(EI, Constant::getNullValue(EI.getType()));
11465   
11466   if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(EI.getOperand(0))) {
11467     // If vector val is constant with all elements the same, replace EI with
11468     // that element. When the elements are not identical, we cannot replace yet
11469     // (we do that below, but only when the index is constant).
11470     Constant *op0 = C->getOperand(0);
11471     for (unsigned i = 1; i < C->getNumOperands(); ++i)
11472       if (C->getOperand(i) != op0) {
11473         op0 = 0; 
11474         break;
11475       }
11476     if (op0)
11477       return ReplaceInstUsesWith(EI, op0);
11478   }
11479   
11480   // If extracting a specified index from the vector, see if we can recursively
11481   // find a previously computed scalar that was inserted into the vector.
11482   if (ConstantInt *IdxC = dyn_cast<ConstantInt>(EI.getOperand(1))) {
11483     unsigned IndexVal = IdxC->getZExtValue();
11484     unsigned VectorWidth = 
11485       cast<VectorType>(EI.getOperand(0)->getType())->getNumElements();
11486       
11487     // If this is extracting an invalid index, turn this into undef, to avoid
11488     // crashing the code below.
11489     if (IndexVal >= VectorWidth)
11490       return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
11491     
11492     // This instruction only demands the single element from the input vector.
11493     // If the input vector has a single use, simplify it based on this use
11494     // property.
11495     if (EI.getOperand(0)->hasOneUse() && VectorWidth != 1) {
11496       uint64_t UndefElts;
11497       if (Value *V = SimplifyDemandedVectorElts(EI.getOperand(0),
11498                                                 1 << IndexVal,
11499                                                 UndefElts)) {
11500         EI.setOperand(0, V);
11501         return &EI;
11502       }
11503     }
11504     
11505     if (Value *Elt = FindScalarElement(EI.getOperand(0), IndexVal))
11506       return ReplaceInstUsesWith(EI, Elt);
11507     
11508     // If the this extractelement is directly using a bitcast from a vector of
11509     // the same number of elements, see if we can find the source element from
11510     // it.  In this case, we will end up needing to bitcast the scalars.
11511     if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(EI.getOperand(0))) {
11512       if (const VectorType *VT = 
11513               dyn_cast<VectorType>(BCI->getOperand(0)->getType()))
11514         if (VT->getNumElements() == VectorWidth)
11515           if (Value *Elt = FindScalarElement(BCI->getOperand(0), IndexVal))
11516             return new BitCastInst(Elt, EI.getType());
11517     }
11518   }
11519   
11520   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(EI.getOperand(0))) {
11521     if (I->hasOneUse()) {
11522       // Push extractelement into predecessor operation if legal and
11523       // profitable to do so
11524       if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(I)) {
11525         bool isConstantElt = isa<ConstantInt>(EI.getOperand(1));
11526         if (CheapToScalarize(BO, isConstantElt)) {
11527           ExtractElementInst *newEI0 = 
11528             new ExtractElementInst(BO->getOperand(0), EI.getOperand(1),
11529                                    EI.getName()+".lhs");
11530           ExtractElementInst *newEI1 =
11531             new ExtractElementInst(BO->getOperand(1), EI.getOperand(1),
11532                                    EI.getName()+".rhs");
11533           InsertNewInstBefore(newEI0, EI);
11534           InsertNewInstBefore(newEI1, EI);
11535           return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), newEI0, newEI1);
11536         }
11537       } else if (isa<LoadInst>(I)) {
11538         unsigned AS = 
11539           cast<PointerType>(I->getOperand(0)->getType())->getAddressSpace();
11540         Value *Ptr = InsertBitCastBefore(I->getOperand(0),
11541                                          PointerType::get(EI.getType(), AS),EI);
11542         GetElementPtrInst *GEP =
11543           GetElementPtrInst::Create(Ptr, EI.getOperand(1), I->getName()+".gep");
11544         InsertNewInstBefore(GEP, EI);
11545         return new LoadInst(GEP);
11546       }
11547     }
11548     if (InsertElementInst *IE = dyn_cast<InsertElementInst>(I)) {
11549       // Extracting the inserted element?
11550       if (IE->getOperand(2) == EI.getOperand(1))
11551         return ReplaceInstUsesWith(EI, IE->getOperand(1));
11552       // If the inserted and extracted elements are constants, they must not
11553       // be the same value, extract from the pre-inserted value instead.
11554       if (isa<Constant>(IE->getOperand(2)) &&
11555           isa<Constant>(EI.getOperand(1))) {
11556         AddUsesToWorkList(EI);
11557         EI.setOperand(0, IE->getOperand(0));
11558         return &EI;
11559       }
11560     } else if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(I)) {
11561       // If this is extracting an element from a shufflevector, figure out where
11562       // it came from and extract from the appropriate input element instead.
11563       if (ConstantInt *Elt = dyn_cast<ConstantInt>(EI.getOperand(1))) {
11564         unsigned SrcIdx = getShuffleMask(SVI)[Elt->getZExtValue()];
11565         Value *Src;
11566         if (SrcIdx < SVI->getType()->getNumElements())
11567           Src = SVI->getOperand(0);
11568         else if (SrcIdx < SVI->getType()->getNumElements()*2) {
11569           SrcIdx -= SVI->getType()->getNumElements();
11570           Src = SVI->getOperand(1);
11571         } else {
11572           return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
11573         }
11574         return new ExtractElementInst(Src, SrcIdx);
11575       }
11576     }
11577   }
11578   return 0;
11579 }
11580
11581 /// CollectSingleShuffleElements - If V is a shuffle of values that ONLY returns
11582 /// elements from either LHS or RHS, return the shuffle mask and true. 
11583 /// Otherwise, return false.
11584 static bool CollectSingleShuffleElements(Value *V, Value *LHS, Value *RHS,
11585                                          std::vector<Constant*> &Mask) {
11586   assert(V->getType() == LHS->getType() && V->getType() == RHS->getType() &&
11587          "Invalid CollectSingleShuffleElements");
11588   unsigned NumElts = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
11589
11590   if (isa<UndefValue>(V)) {
11591     Mask.assign(NumElts, UndefValue::get(Type::Int32Ty));
11592     return true;
11593   } else if (V == LHS) {
11594     for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
11595       Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i));
11596     return true;
11597   } else if (V == RHS) {
11598     for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
11599       Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i+NumElts));
11600     return true;
11601   } else if (InsertElementInst *IEI = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
11602     // If this is an insert of an extract from some other vector, include it.
11603     Value *VecOp    = IEI->getOperand(0);
11604     Value *ScalarOp = IEI->getOperand(1);
11605     Value *IdxOp    = IEI->getOperand(2);
11606     
11607     if (!isa<ConstantInt>(IdxOp))
11608       return false;
11609     unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
11610     
11611     if (isa<UndefValue>(ScalarOp)) {  // inserting undef into vector.
11612       // Okay, we can handle this if the vector we are insertinting into is
11613       // transitively ok.
11614       if (CollectSingleShuffleElements(VecOp, LHS, RHS, Mask)) {
11615         // If so, update the mask to reflect the inserted undef.
11616         Mask[InsertedIdx] = UndefValue::get(Type::Int32Ty);
11617         return true;
11618       }      
11619     } else if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)){
11620       if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) &&
11621           EI->getOperand(0)->getType() == V->getType()) {
11622         unsigned ExtractedIdx =
11623           cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
11624         
11625         // This must be extracting from either LHS or RHS.
11626         if (EI->getOperand(0) == LHS || EI->getOperand(0) == RHS) {
11627           // Okay, we can handle this if the vector we are insertinting into is
11628           // transitively ok.
11629           if (CollectSingleShuffleElements(VecOp, LHS, RHS, Mask)) {
11630             // If so, update the mask to reflect the inserted value.
11631             if (EI->getOperand(0) == LHS) {
11632               Mask[InsertedIdx % NumElts] = 
11633                  ConstantInt::get(Type::Int32Ty, ExtractedIdx);
11634             } else {
11635               assert(EI->getOperand(0) == RHS);
11636               Mask[InsertedIdx % NumElts] = 
11637                 ConstantInt::get(Type::Int32Ty, ExtractedIdx+NumElts);
11638               
11639             }
11640             return true;
11641           }
11642         }
11643       }
11644     }
11645   }
11646   // TODO: Handle shufflevector here!
11647   
11648   return false;
11649 }
11650
11651 /// CollectShuffleElements - We are building a shuffle of V, using RHS as the
11652 /// RHS of the shuffle instruction, if it is not null.  Return a shuffle mask
11653 /// that computes V and the LHS value of the shuffle.
11654 static Value *CollectShuffleElements(Value *V, std::vector<Constant*> &Mask,
11655                                      Value *&RHS) {
11656   assert(isa<VectorType>(V->getType()) && 
11657          (RHS == 0 || V->getType() == RHS->getType()) &&
11658          "Invalid shuffle!");
11659   unsigned NumElts = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
11660
11661   if (isa<UndefValue>(V)) {
11662     Mask.assign(NumElts, UndefValue::get(Type::Int32Ty));
11663     return V;
11664   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) {
11665     Mask.assign(NumElts, ConstantInt::get(Type::Int32Ty, 0));
11666     return V;
11667   } else if (InsertElementInst *IEI = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
11668     // If this is an insert of an extract from some other vector, include it.
11669     Value *VecOp    = IEI->getOperand(0);
11670     Value *ScalarOp = IEI->getOperand(1);
11671     Value *IdxOp    = IEI->getOperand(2);
11672     
11673     if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)) {
11674       if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) && isa<ConstantInt>(IdxOp) &&
11675           EI->getOperand(0)->getType() == V->getType()) {
11676         unsigned ExtractedIdx =
11677           cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
11678         unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
11679         
11680         // Either the extracted from or inserted into vector must be RHSVec,
11681         // otherwise we'd end up with a shuffle of three inputs.
11682         if (EI->getOperand(0) == RHS || RHS == 0) {
11683           RHS = EI->getOperand(0);
11684           Value *V = CollectShuffleElements(VecOp, Mask, RHS);
11685           Mask[InsertedIdx % NumElts] = 
11686             ConstantInt::get(Type::Int32Ty, NumElts+ExtractedIdx);
11687           return V;
11688         }
11689         
11690         if (VecOp == RHS) {
11691           Value *V = CollectShuffleElements(EI->getOperand(0), Mask, RHS);
11692           // Everything but the extracted element is replaced with the RHS.
11693           for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i) {
11694             if (i != InsertedIdx)
11695               Mask[i] = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, NumElts+i);
11696           }
11697           return V;
11698         }
11699         
11700         // If this insertelement is a chain that comes from exactly these two
11701         // vectors, return the vector and the effective shuffle.
11702         if (CollectSingleShuffleElements(IEI, EI->getOperand(0), RHS, Mask))
11703           return EI->getOperand(0);
11704         
11705       }
11706     }
11707   }
11708   // TODO: Handle shufflevector here!
11709   
11710   // Otherwise, can't do anything fancy.  Return an identity vector.
11711   for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
11712     Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i));
11713   return V;
11714 }
11715
11716 Instruction *InstCombiner::visitInsertElementInst(InsertElementInst &IE) {
11717   Value *VecOp    = IE.getOperand(0);
11718   Value *ScalarOp = IE.getOperand(1);
11719   Value *IdxOp    = IE.getOperand(2);
11720   
11721   // Inserting an undef or into an undefined place, remove this.
11722   if (isa<UndefValue>(ScalarOp) || isa<UndefValue>(IdxOp))
11723     ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);
11724   
11725   // If the inserted element was extracted from some other vector, and if the 
11726   // indexes are constant, try to turn this into a shufflevector operation.
11727   if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)) {
11728     if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) && isa<ConstantInt>(IdxOp) &&
11729         EI->getOperand(0)->getType() == IE.getType()) {
11730       unsigned NumVectorElts = IE.getType()->getNumElements();
11731       unsigned ExtractedIdx =
11732         cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
11733       unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
11734       
11735       if (ExtractedIdx >= NumVectorElts) // Out of range extract.
11736         return ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);
11737       
11738       if (InsertedIdx >= NumVectorElts)  // Out of range insert.
11739         return ReplaceInstUsesWith(IE, UndefValue::get(IE.getType()));
11740       
11741       // If we are extracting a value from a vector, then inserting it right
11742       // back into the same place, just use the input vector.
11743       if (EI->getOperand(0) == VecOp && ExtractedIdx == InsertedIdx)
11744         return ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);      
11745       
11746       // We could theoretically do this for ANY input.  However, doing so could
11747       // turn chains of insertelement instructions into a chain of shufflevector
11748       // instructions, and right now we do not merge shufflevectors.  As such,
11749       // only do this in a situation where it is clear that there is benefit.
11750       if (isa<UndefValue>(VecOp) || isa<ConstantAggregateZero>(VecOp)) {
11751         // Turn this into shuffle(EIOp0, VecOp, Mask).  The result has all of
11752         // the values of VecOp, except then one read from EIOp0.
11753         // Build a new shuffle mask.
11754         std::vector<Constant*> Mask;
11755         if (isa<UndefValue>(VecOp))
11756           Mask.assign(NumVectorElts, UndefValue::get(Type::Int32Ty));
11757         else {
11758           assert(isa<ConstantAggregateZero>(VecOp) && "Unknown thing");
11759           Mask.assign(NumVectorElts, ConstantInt::get(Type::Int32Ty,
11760                                                        NumVectorElts));
11761         } 
11762         Mask[InsertedIdx] = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, ExtractedIdx);
11763         return new ShuffleVectorInst(EI->getOperand(0), VecOp,
11764                                      ConstantVector::get(Mask));
11765       }
11766       
11767       // If this insertelement isn't used by some other insertelement, turn it
11768       // (and any insertelements it points to), into one big shuffle.
11769       if (!IE.hasOneUse() || !isa<InsertElementInst>(IE.use_back())) {
11770         std::vector<Constant*> Mask;
11771         Value *RHS = 0;
11772         Value *LHS = CollectShuffleElements(&IE, Mask, RHS);
11773         if (RHS == 0) RHS = UndefValue::get(LHS->getType());
11774         // We now have a shuffle of LHS, RHS, Mask.
11775         return new ShuffleVectorInst(LHS, RHS, ConstantVector::get(Mask));
11776       }
11777     }
11778   }
11779
11780   return 0;
11781 }
11782
11783
11784 Instruction *InstCombiner::visitShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst &SVI) {
11785   Value *LHS = SVI.getOperand(0);
11786   Value *RHS = SVI.getOperand(1);
11787   std::vector<unsigned> Mask = getShuffleMask(&SVI);
11788
11789   bool MadeChange = false;
11790   
11791   // Undefined shuffle mask -> undefined value.
11792   if (isa<UndefValue>(SVI.getOperand(2)))
11793     return ReplaceInstUsesWith(SVI, UndefValue::get(SVI.getType()));
11794
11795   uint64_t UndefElts;
11796   unsigned VWidth = cast<VectorType>(SVI.getType())->getNumElements();
11797   uint64_t AllOnesEltMask = ~0ULL >> (64-VWidth);
11798   if (VWidth <= 64 &&
11799       SimplifyDemandedVectorElts(&SVI, AllOnesEltMask, UndefElts)) {
11800     LHS = SVI.getOperand(0);
11801     RHS = SVI.getOperand(1);
11802     MadeChange = true;
11803   }
11804   
11805   // Canonicalize shuffle(x    ,x,mask) -> shuffle(x, undef,mask')
11806   // Canonicalize shuffle(undef,x,mask) -> shuffle(x, undef,mask').
11807   if (LHS == RHS || isa<UndefValue>(LHS)) {
11808     if (isa<UndefValue>(LHS) && LHS == RHS) {
11809       // shuffle(undef,undef,mask) -> undef.
11810       return ReplaceInstUsesWith(SVI, LHS);
11811     }
11812     
11813     // Remap any references to RHS to use LHS.
11814     std::vector<Constant*> Elts;
11815     for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
11816       if (Mask[i] >= 2*e)
11817         Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
11818       else {
11819         if ((Mask[i] >= e && isa<UndefValue>(RHS)) ||
11820             (Mask[i] <  e && isa<UndefValue>(LHS))) {
11821           Mask[i] = 2*e;     // Turn into undef.
11822           Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
11823         } else {
11824           Mask[i] = Mask[i] % e;  // Force to LHS.
11825           Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Mask[i]));
11826         }
11827       }
11828     }
11829     SVI.setOperand(0, SVI.getOperand(1));
11830     SVI.setOperand(1, UndefValue::get(RHS->getType()));
11831     SVI.setOperand(2, ConstantVector::get(Elts));
11832     LHS = SVI.getOperand(0);
11833     RHS = SVI.getOperand(1);
11834     MadeChange = true;
11835   }
11836   
11837   // Analyze the shuffle, are the LHS or RHS and identity shuffles?
11838   bool isLHSID = true, isRHSID = true;
11839     
11840   for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
11841     if (Mask[i] >= e*2) continue;  // Ignore undef values.
11842     // Is this an identity shuffle of the LHS value?
11843     isLHSID &= (Mask[i] == i);
11844       
11845     // Is this an identity shuffle of the RHS value?
11846     isRHSID &= (Mask[i]-e == i);
11847   }
11848
11849   // Eliminate identity shuffles.
11850   if (isLHSID) return ReplaceInstUsesWith(SVI, LHS);
11851   if (isRHSID) return ReplaceInstUsesWith(SVI, RHS);
11852   
11853   // If the LHS is a shufflevector itself, see if we can combine it with this
11854   // one without producing an unusual shuffle.  Here we are really conservative:
11855   // we are absolutely afraid of producing a shuffle mask not in the input
11856   // program, because the code gen may not be smart enough to turn a merged
11857   // shuffle into two specific shuffles: it may produce worse code.  As such,
11858   // we only merge two shuffles if the result is one of the two input shuffle
11859   // masks.  In this case, merging the shuffles just removes one instruction,
11860   // which we know is safe.  This is good for things like turning:
11861   // (splat(splat)) -> splat.
11862   if (ShuffleVectorInst *LHSSVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(LHS)) {
11863     if (isa<UndefValue>(RHS)) {
11864       std::vector<unsigned> LHSMask = getShuffleMask(LHSSVI);
11865
11866       std::vector<unsigned> NewMask;
11867       for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i)
11868         if (Mask[i] >= 2*e)
11869           NewMask.push_back(2*e);
11870         else
11871           NewMask.push_back(LHSMask[Mask[i]]);
11872       
11873       // If the result mask is equal to the src shuffle or this shuffle mask, do
11874       // the replacement.
11875       if (NewMask == LHSMask || NewMask == Mask) {
11876         std::vector<Constant*> Elts;
11877         for (unsigned i = 0, e = NewMask.size(); i != e; ++i) {
11878           if (NewMask[i] >= e*2) {
11879             Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
11880           } else {
11881             Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, NewMask[i]));
11882           }
11883         }
11884         return new ShuffleVectorInst(LHSSVI->getOperand(0),
11885                                      LHSSVI->getOperand(1),
11886                                      ConstantVector::get(Elts));
11887       }
11888     }
11889   }
11890
11891   return MadeChange ? &SVI : 0;
11892 }
11893
11894
11895
11896
11897 /// TryToSinkInstruction - Try to move the specified instruction from its
11898 /// current block into the beginning of DestBlock, which can only happen if it's
11899 /// safe to move the instruction past all of the instructions between it and the
11900 /// end of its block.
11901 static bool TryToSinkInstruction(Instruction *I, BasicBlock *DestBlock) {
11902   assert(I->hasOneUse() && "Invariants didn't hold!");
11903
11904   // Cannot move control-flow-involving, volatile loads, vaarg, etc.
11905   if (isa<PHINode>(I) || I->mayWriteToMemory() || isa<TerminatorInst>(I))
11906     return false;
11907
11908   // Do not sink alloca instructions out of the entry block.
11909   if (isa<AllocaInst>(I) && I->getParent() ==
11910         &DestBlock->getParent()->getEntryBlock())
11911     return false;
11912
11913   // We can only sink load instructions if there is nothing between the load and
11914   // the end of block that could change the value.
11915   if (I->mayReadFromMemory()) {
11916     for (BasicBlock::iterator Scan = I, E = I->getParent()->end();
11917          Scan != E; ++Scan)
11918       if (Scan->mayWriteToMemory())
11919         return false;
11920   }
11921
11922   BasicBlock::iterator InsertPos = DestBlock->getFirstNonPHI();
11923
11924   I->moveBefore(InsertPos);
11925   ++NumSunkInst;
11926   return true;
11927 }
11928
11929
11930 /// AddReachableCodeToWorklist - Walk the function in depth-first order, adding
11931 /// all reachable code to the worklist.
11932 ///
11933 /// This has a couple of tricks to make the code faster and more powerful.  In
11934 /// particular, we constant fold and DCE instructions as we go, to avoid adding
11935 /// them to the worklist (this significantly speeds up instcombine on code where
11936 /// many instructions are dead or constant).  Additionally, if we find a branch
11937 /// whose condition is a known constant, we only visit the reachable successors.
11938 ///
11939 static void AddReachableCodeToWorklist(BasicBlock *BB, 
11940                                        SmallPtrSet<BasicBlock*, 64> &Visited,
11941                                        InstCombiner &IC,
11942                                        const TargetData *TD) {
11943   SmallVector<BasicBlock*, 256> Worklist;
11944   Worklist.push_back(BB);
11945
11946   while (!Worklist.empty()) {
11947     BB = Worklist.back();
11948     Worklist.pop_back();
11949     
11950     // We have now visited this block!  If we've already been here, ignore it.
11951     if (!Visited.insert(BB)) continue;
11952     
11953     for (BasicBlock::iterator BBI = BB->begin(), E = BB->end(); BBI != E; ) {
11954       Instruction *Inst = BBI++;
11955       
11956       // DCE instruction if trivially dead.
11957       if (isInstructionTriviallyDead(Inst)) {
11958         ++NumDeadInst;
11959         DOUT << "IC: DCE: " << *Inst;
11960         Inst->eraseFromParent();
11961         continue;
11962       }
11963       
11964       // ConstantProp instruction if trivially constant.
11965       if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(Inst, TD)) {
11966         DOUT << "IC: ConstFold to: " << *C << " from: " << *Inst;
11967         Inst->replaceAllUsesWith(C);
11968         ++NumConstProp;
11969         Inst->eraseFromParent();
11970         continue;
11971       }
11972      
11973       IC.AddToWorkList(Inst);
11974     }
11975
11976     // Recursively visit successors.  If this is a branch or switch on a
11977     // constant, only visit the reachable successor.
11978     TerminatorInst *TI = BB->getTerminator();
11979     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
11980       if (BI->isConditional() && isa<ConstantInt>(BI->getCondition())) {
11981         bool CondVal = cast<ConstantInt>(BI->getCondition())->getZExtValue();
11982         BasicBlock *ReachableBB = BI->getSuccessor(!CondVal);
11983         Worklist.push_back(ReachableBB);
11984         continue;
11985       }
11986     } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
11987       if (ConstantInt *Cond = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getCondition())) {
11988         // See if this is an explicit destination.
11989         for (unsigned i = 1, e = SI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
11990           if (SI->getCaseValue(i) == Cond) {
11991             BasicBlock *ReachableBB = SI->getSuccessor(i);
11992             Worklist.push_back(ReachableBB);
11993             continue;
11994           }
11995         
11996         // Otherwise it is the default destination.
11997         Worklist.push_back(SI->getSuccessor(0));
11998         continue;
11999       }
12000     }
12001     
12002     for (unsigned i = 0, e = TI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
12003       Worklist.push_back(TI->getSuccessor(i));
12004   }
12005 }
12006
12007 bool InstCombiner::DoOneIteration(Function &F, unsigned Iteration) {
12008   bool Changed = false;
12009   TD = &getAnalysis<TargetData>();
12010   
12011   DEBUG(DOUT << "\n\nINSTCOMBINE ITERATION #" << Iteration << " on "
12012              << F.getNameStr() << "\n");
12013
12014   {
12015     // Do a depth-first traversal of the function, populate the worklist with
12016     // the reachable instructions.  Ignore blocks that are not reachable.  Keep
12017     // track of which blocks we visit.
12018     SmallPtrSet<BasicBlock*, 64> Visited;
12019     AddReachableCodeToWorklist(F.begin(), Visited, *this, TD);
12020
12021     // Do a quick scan over the function.  If we find any blocks that are
12022     // unreachable, remove any instructions inside of them.  This prevents
12023     // the instcombine code from having to deal with some bad special cases.
12024     for (Function::iterator BB = F.begin(), E = F.end(); BB != E; ++BB)
12025       if (!Visited.count(BB)) {
12026         Instruction *Term = BB->getTerminator();
12027         while (Term != BB->begin()) {   // Remove instrs bottom-up
12028           BasicBlock::iterator I = Term; --I;
12029
12030           DOUT << "IC: DCE: " << *I;
12031           ++NumDeadInst;
12032
12033           if (!I->use_empty())
12034             I->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I->getType()));
12035           I->eraseFromParent();
12036         }
12037       }
12038   }
12039
12040   while (!Worklist.empty()) {
12041     Instruction *I = RemoveOneFromWorkList();
12042     if (I == 0) continue;  // skip null values.
12043
12044     // Check to see if we can DCE the instruction.
12045     if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
12046       // Add operands to the worklist.
12047       if (I->getNumOperands() < 4)
12048         AddUsesToWorkList(*I);
12049       ++NumDeadInst;
12050
12051       DOUT << "IC: DCE: " << *I;
12052
12053       I->eraseFromParent();
12054       RemoveFromWorkList(I);
12055       continue;
12056     }
12057
12058     // Instruction isn't dead, see if we can constant propagate it.
12059     if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(I, TD)) {
12060       DOUT << "IC: ConstFold to: " << *C << " from: " << *I;
12061
12062       // Add operands to the worklist.
12063       AddUsesToWorkList(*I);
12064       ReplaceInstUsesWith(*I, C);
12065
12066       ++NumConstProp;
12067       I->eraseFromParent();
12068       RemoveFromWorkList(I);
12069       continue;
12070     }
12071
12072     if (TD && I->getType()->getTypeID() == Type::VoidTyID) {
12073       // See if we can constant fold its operands.
12074       for (User::op_iterator i = I->op_begin(), e = I->op_end(); i != e; ++i) {
12075         if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(i)) {
12076           if (Constant *NewC = ConstantFoldConstantExpression(CE, TD))
12077             i->set(NewC);
12078         }
12079       }
12080     }
12081
12082     // See if we can trivially sink this instruction to a successor basic block.
12083     if (I->hasOneUse()) {
12084       BasicBlock *BB = I->getParent();
12085       BasicBlock *UserParent = cast<Instruction>(I->use_back())->getParent();
12086       if (UserParent != BB) {
12087         bool UserIsSuccessor = false;
12088         // See if the user is one of our successors.
12089         for (succ_iterator SI = succ_begin(BB), E = succ_end(BB); SI != E; ++SI)
12090           if (*SI == UserParent) {
12091             UserIsSuccessor = true;
12092             break;
12093           }
12094
12095         // If the user is one of our immediate successors, and if that successor
12096         // only has us as a predecessors (we'd have to split the critical edge
12097         // otherwise), we can keep going.
12098         if (UserIsSuccessor && !isa<PHINode>(I->use_back()) &&
12099             next(pred_begin(UserParent)) == pred_end(UserParent))
12100           // Okay, the CFG is simple enough, try to sink this instruction.
12101           Changed |= TryToSinkInstruction(I, UserParent);
12102       }
12103     }
12104
12105     // Now that we have an instruction, try combining it to simplify it...
12106 #ifndef NDEBUG
12107     std::string OrigI;
12108 #endif
12109     DEBUG(std::ostringstream SS; I->print(SS); OrigI = SS.str(););
12110     if (Instruction *Result = visit(*I)) {
12111       ++NumCombined;
12112       // Should we replace the old instruction with a new one?
12113       if (Result != I) {
12114         DOUT << "IC: Old = " << *I
12115              << "    New = " << *Result;
12116
12117         // Everything uses the new instruction now.
12118         I->replaceAllUsesWith(Result);
12119
12120         // Push the new instruction and any users onto the worklist.
12121         AddToWorkList(Result);
12122         AddUsersToWorkList(*Result);
12123
12124         // Move the name to the new instruction first.
12125         Result->takeName(I);
12126
12127         // Insert the new instruction into the basic block...
12128         BasicBlock *InstParent = I->getParent();
12129         BasicBlock::iterator InsertPos = I;
12130
12131         if (!isa<PHINode>(Result))        // If combining a PHI, don't insert
12132           while (isa<PHINode>(InsertPos)) // middle of a block of PHIs.
12133             ++InsertPos;
12134
12135         InstParent->getInstList().insert(InsertPos, Result);
12136
12137         // Make sure that we reprocess all operands now that we reduced their
12138         // use counts.
12139         AddUsesToWorkList(*I);
12140
12141         // Instructions can end up on the worklist more than once.  Make sure
12142         // we do not process an instruction that has been deleted.
12143         RemoveFromWorkList(I);
12144
12145         // Erase the old instruction.
12146         InstParent->getInstList().erase(I);
12147       } else {
12148 #ifndef NDEBUG
12149         DOUT << "IC: Mod = " << OrigI
12150              << "    New = " << *I;
12151 #endif
12152
12153         // If the instruction was modified, it's possible that it is now dead.
12154         // if so, remove it.
12155         if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
12156           // Make sure we process all operands now that we are reducing their
12157           // use counts.
12158           AddUsesToWorkList(*I);
12159
12160           // Instructions may end up in the worklist more than once.  Erase all
12161           // occurrences of this instruction.
12162           RemoveFromWorkList(I);
12163           I->eraseFromParent();
12164         } else {
12165           AddToWorkList(I);
12166           AddUsersToWorkList(*I);
12167         }
12168       }
12169       Changed = true;
12170     }
12171   }
12172
12173   assert(WorklistMap.empty() && "Worklist empty, but map not?");
12174     
12175   // Do an explicit clear, this shrinks the map if needed.
12176   WorklistMap.clear();
12177   return Changed;
12178 }
12179
12180
12181 bool InstCombiner::runOnFunction(Function &F) {
12182   MustPreserveLCSSA = mustPreserveAnalysisID(LCSSAID);
12183   
12184   bool EverMadeChange = false;
12185
12186   // Iterate while there is work to do.
12187   unsigned Iteration = 0;
12188   while (DoOneIteration(F, Iteration++))
12189     EverMadeChange = true;
12190   return EverMadeChange;
12191 }
12192
12193 FunctionPass *llvm::createInstructionCombiningPass() {
12194   return new InstCombiner();
12195 }
12196
12197