Factor the trampoline transformation into a subroutine.
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Scalar / InstructionCombining.cpp
1 //===- InstructionCombining.cpp - Combine multiple instructions -----------===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file was developed by the LLVM research group and is distributed under
6 // the University of Illinois Open Source License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // InstructionCombining - Combine instructions to form fewer, simple
11 // instructions.  This pass does not modify the CFG This pass is where algebraic
12 // simplification happens.
13 //
14 // This pass combines things like:
15 //    %Y = add 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/ParameterAttributes.h"
43 #include "llvm/Analysis/ConstantFolding.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/Debug.h"
49 #include "llvm/Support/GetElementPtrTypeIterator.h"
50 #include "llvm/Support/InstVisitor.h"
51 #include "llvm/Support/MathExtras.h"
52 #include "llvm/Support/PatternMatch.h"
53 #include "llvm/Support/Compiler.h"
54 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
55 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
56 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
57 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
58 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
59 #include <algorithm>
60 #include <sstream>
61 using namespace llvm;
62 using namespace llvm::PatternMatch;
63
64 STATISTIC(NumCombined , "Number of insts combined");
65 STATISTIC(NumConstProp, "Number of constant folds");
66 STATISTIC(NumDeadInst , "Number of dead inst eliminated");
67 STATISTIC(NumDeadStore, "Number of dead stores eliminated");
68 STATISTIC(NumSunkInst , "Number of instructions sunk");
69
70 namespace {
71   class VISIBILITY_HIDDEN InstCombiner
72     : public FunctionPass,
73       public InstVisitor<InstCombiner, Instruction*> {
74     // Worklist of all of the instructions that need to be simplified.
75     std::vector<Instruction*> Worklist;
76     DenseMap<Instruction*, unsigned> WorklistMap;
77     TargetData *TD;
78     bool MustPreserveLCSSA;
79   public:
80     static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
81     InstCombiner() : FunctionPass((intptr_t)&ID) {}
82
83     /// AddToWorkList - Add the specified instruction to the worklist if it
84     /// isn't already in it.
85     void AddToWorkList(Instruction *I) {
86       if (WorklistMap.insert(std::make_pair(I, Worklist.size())))
87         Worklist.push_back(I);
88     }
89     
90     // RemoveFromWorkList - remove I from the worklist if it exists.
91     void RemoveFromWorkList(Instruction *I) {
92       DenseMap<Instruction*, unsigned>::iterator It = WorklistMap.find(I);
93       if (It == WorklistMap.end()) return; // Not in worklist.
94       
95       // Don't bother moving everything down, just null out the slot.
96       Worklist[It->second] = 0;
97       
98       WorklistMap.erase(It);
99     }
100     
101     Instruction *RemoveOneFromWorkList() {
102       Instruction *I = Worklist.back();
103       Worklist.pop_back();
104       WorklistMap.erase(I);
105       return I;
106     }
107
108     
109     /// AddUsersToWorkList - When an instruction is simplified, add all users of
110     /// the instruction to the work lists because they might get more simplified
111     /// now.
112     ///
113     void AddUsersToWorkList(Value &I) {
114       for (Value::use_iterator UI = I.use_begin(), UE = I.use_end();
115            UI != UE; ++UI)
116         AddToWorkList(cast<Instruction>(*UI));
117     }
118
119     /// AddUsesToWorkList - When an instruction is simplified, add operands to
120     /// the work lists because they might get more simplified now.
121     ///
122     void AddUsesToWorkList(Instruction &I) {
123       for (unsigned i = 0, e = I.getNumOperands(); i != e; ++i)
124         if (Instruction *Op = dyn_cast<Instruction>(I.getOperand(i)))
125           AddToWorkList(Op);
126     }
127     
128     /// AddSoonDeadInstToWorklist - The specified instruction is about to become
129     /// dead.  Add all of its operands to the worklist, turning them into
130     /// undef's to reduce the number of uses of those instructions.
131     ///
132     /// Return the specified operand before it is turned into an undef.
133     ///
134     Value *AddSoonDeadInstToWorklist(Instruction &I, unsigned op) {
135       Value *R = I.getOperand(op);
136       
137       for (unsigned i = 0, e = I.getNumOperands(); i != e; ++i)
138         if (Instruction *Op = dyn_cast<Instruction>(I.getOperand(i))) {
139           AddToWorkList(Op);
140           // Set the operand to undef to drop the use.
141           I.setOperand(i, UndefValue::get(Op->getType()));
142         }
143       
144       return R;
145     }
146
147   public:
148     virtual bool runOnFunction(Function &F);
149     
150     bool DoOneIteration(Function &F, unsigned ItNum);
151
152     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
153       AU.addRequired<TargetData>();
154       AU.addPreservedID(LCSSAID);
155       AU.setPreservesCFG();
156     }
157
158     TargetData &getTargetData() const { return *TD; }
159
160     // Visitation implementation - Implement instruction combining for different
161     // instruction types.  The semantics are as follows:
162     // Return Value:
163     //    null        - No change was made
164     //     I          - Change was made, I is still valid, I may be dead though
165     //   otherwise    - Change was made, replace I with returned instruction
166     //
167     Instruction *visitAdd(BinaryOperator &I);
168     Instruction *visitSub(BinaryOperator &I);
169     Instruction *visitMul(BinaryOperator &I);
170     Instruction *visitURem(BinaryOperator &I);
171     Instruction *visitSRem(BinaryOperator &I);
172     Instruction *visitFRem(BinaryOperator &I);
173     Instruction *commonRemTransforms(BinaryOperator &I);
174     Instruction *commonIRemTransforms(BinaryOperator &I);
175     Instruction *commonDivTransforms(BinaryOperator &I);
176     Instruction *commonIDivTransforms(BinaryOperator &I);
177     Instruction *visitUDiv(BinaryOperator &I);
178     Instruction *visitSDiv(BinaryOperator &I);
179     Instruction *visitFDiv(BinaryOperator &I);
180     Instruction *visitAnd(BinaryOperator &I);
181     Instruction *visitOr (BinaryOperator &I);
182     Instruction *visitXor(BinaryOperator &I);
183     Instruction *visitShl(BinaryOperator &I);
184     Instruction *visitAShr(BinaryOperator &I);
185     Instruction *visitLShr(BinaryOperator &I);
186     Instruction *commonShiftTransforms(BinaryOperator &I);
187     Instruction *visitFCmpInst(FCmpInst &I);
188     Instruction *visitICmpInst(ICmpInst &I);
189     Instruction *visitICmpInstWithCastAndCast(ICmpInst &ICI);
190     Instruction *visitICmpInstWithInstAndIntCst(ICmpInst &ICI,
191                                                 Instruction *LHS,
192                                                 ConstantInt *RHS);
193     Instruction *FoldICmpDivCst(ICmpInst &ICI, BinaryOperator *DivI,
194                                 ConstantInt *DivRHS);
195
196     Instruction *FoldGEPICmp(User *GEPLHS, Value *RHS,
197                              ICmpInst::Predicate Cond, Instruction &I);
198     Instruction *FoldShiftByConstant(Value *Op0, ConstantInt *Op1,
199                                      BinaryOperator &I);
200     Instruction *commonCastTransforms(CastInst &CI);
201     Instruction *commonIntCastTransforms(CastInst &CI);
202     Instruction *commonPointerCastTransforms(CastInst &CI);
203     Instruction *visitTrunc(TruncInst &CI);
204     Instruction *visitZExt(ZExtInst &CI);
205     Instruction *visitSExt(SExtInst &CI);
206     Instruction *visitFPTrunc(CastInst &CI);
207     Instruction *visitFPExt(CastInst &CI);
208     Instruction *visitFPToUI(CastInst &CI);
209     Instruction *visitFPToSI(CastInst &CI);
210     Instruction *visitUIToFP(CastInst &CI);
211     Instruction *visitSIToFP(CastInst &CI);
212     Instruction *visitPtrToInt(CastInst &CI);
213     Instruction *visitIntToPtr(CastInst &CI);
214     Instruction *visitBitCast(BitCastInst &CI);
215     Instruction *FoldSelectOpOp(SelectInst &SI, Instruction *TI,
216                                 Instruction *FI);
217     Instruction *visitSelectInst(SelectInst &CI);
218     Instruction *visitCallInst(CallInst &CI);
219     Instruction *visitInvokeInst(InvokeInst &II);
220     Instruction *visitPHINode(PHINode &PN);
221     Instruction *visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP);
222     Instruction *visitAllocationInst(AllocationInst &AI);
223     Instruction *visitFreeInst(FreeInst &FI);
224     Instruction *visitLoadInst(LoadInst &LI);
225     Instruction *visitStoreInst(StoreInst &SI);
226     Instruction *visitBranchInst(BranchInst &BI);
227     Instruction *visitSwitchInst(SwitchInst &SI);
228     Instruction *visitInsertElementInst(InsertElementInst &IE);
229     Instruction *visitExtractElementInst(ExtractElementInst &EI);
230     Instruction *visitShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst &SVI);
231
232     // visitInstruction - Specify what to return for unhandled instructions...
233     Instruction *visitInstruction(Instruction &I) { return 0; }
234
235   private:
236     Instruction *visitCallSite(CallSite CS);
237     bool transformConstExprCastCall(CallSite CS);
238     Instruction *transformCallThroughTrampoline(CallSite CS);
239
240   public:
241     // InsertNewInstBefore - insert an instruction New before instruction Old
242     // in the program.  Add the new instruction to the worklist.
243     //
244     Instruction *InsertNewInstBefore(Instruction *New, Instruction &Old) {
245       assert(New && New->getParent() == 0 &&
246              "New instruction already inserted into a basic block!");
247       BasicBlock *BB = Old.getParent();
248       BB->getInstList().insert(&Old, New);  // Insert inst
249       AddToWorkList(New);
250       return New;
251     }
252
253     /// InsertCastBefore - Insert a cast of V to TY before the instruction POS.
254     /// This also adds the cast to the worklist.  Finally, this returns the
255     /// cast.
256     Value *InsertCastBefore(Instruction::CastOps opc, Value *V, const Type *Ty,
257                             Instruction &Pos) {
258       if (V->getType() == Ty) return V;
259
260       if (Constant *CV = dyn_cast<Constant>(V))
261         return ConstantExpr::getCast(opc, CV, Ty);
262       
263       Instruction *C = CastInst::create(opc, V, Ty, V->getName(), &Pos);
264       AddToWorkList(C);
265       return C;
266     }
267
268     // ReplaceInstUsesWith - This method is to be used when an instruction is
269     // found to be dead, replacable with another preexisting expression.  Here
270     // we add all uses of I to the worklist, replace all uses of I with the new
271     // value, then return I, so that the inst combiner will know that I was
272     // modified.
273     //
274     Instruction *ReplaceInstUsesWith(Instruction &I, Value *V) {
275       AddUsersToWorkList(I);         // Add all modified instrs to worklist
276       if (&I != V) {
277         I.replaceAllUsesWith(V);
278         return &I;
279       } else {
280         // If we are replacing the instruction with itself, this must be in a
281         // segment of unreachable code, so just clobber the instruction.
282         I.replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I.getType()));
283         return &I;
284       }
285     }
286
287     // UpdateValueUsesWith - This method is to be used when an value is
288     // found to be replacable with another preexisting expression or was
289     // updated.  Here we add all uses of I to the worklist, replace all uses of
290     // I with the new value (unless the instruction was just updated), then
291     // return true, so that the inst combiner will know that I was modified.
292     //
293     bool UpdateValueUsesWith(Value *Old, Value *New) {
294       AddUsersToWorkList(*Old);         // Add all modified instrs to worklist
295       if (Old != New)
296         Old->replaceAllUsesWith(New);
297       if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Old))
298         AddToWorkList(I);
299       if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(New))
300         AddToWorkList(I);
301       return true;
302     }
303     
304     // EraseInstFromFunction - When dealing with an instruction that has side
305     // effects or produces a void value, we can't rely on DCE to delete the
306     // instruction.  Instead, visit methods should return the value returned by
307     // this function.
308     Instruction *EraseInstFromFunction(Instruction &I) {
309       assert(I.use_empty() && "Cannot erase instruction that is used!");
310       AddUsesToWorkList(I);
311       RemoveFromWorkList(&I);
312       I.eraseFromParent();
313       return 0;  // Don't do anything with FI
314     }
315
316   private:
317     /// InsertOperandCastBefore - This inserts a cast of V to DestTy before the
318     /// InsertBefore instruction.  This is specialized a bit to avoid inserting
319     /// casts that are known to not do anything...
320     ///
321     Value *InsertOperandCastBefore(Instruction::CastOps opcode,
322                                    Value *V, const Type *DestTy,
323                                    Instruction *InsertBefore);
324
325     /// SimplifyCommutative - This performs a few simplifications for 
326     /// commutative operators.
327     bool SimplifyCommutative(BinaryOperator &I);
328
329     /// SimplifyCompare - This reorders the operands of a CmpInst to get them in
330     /// most-complex to least-complex order.
331     bool SimplifyCompare(CmpInst &I);
332
333     /// SimplifyDemandedBits - Attempts to replace V with a simpler value based
334     /// on the demanded bits.
335     bool SimplifyDemandedBits(Value *V, APInt DemandedMask, 
336                               APInt& KnownZero, APInt& KnownOne,
337                               unsigned Depth = 0);
338
339     Value *SimplifyDemandedVectorElts(Value *V, uint64_t DemandedElts,
340                                       uint64_t &UndefElts, unsigned Depth = 0);
341       
342     // FoldOpIntoPhi - Given a binary operator or cast instruction which has a
343     // PHI node as operand #0, see if we can fold the instruction into the PHI
344     // (which is only possible if all operands to the PHI are constants).
345     Instruction *FoldOpIntoPhi(Instruction &I);
346
347     // FoldPHIArgOpIntoPHI - If all operands to a PHI node are the same "unary"
348     // operator and they all are only used by the PHI, PHI together their
349     // inputs, and do the operation once, to the result of the PHI.
350     Instruction *FoldPHIArgOpIntoPHI(PHINode &PN);
351     Instruction *FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PHINode &PN);
352     
353     
354     Instruction *OptAndOp(Instruction *Op, ConstantInt *OpRHS,
355                           ConstantInt *AndRHS, BinaryOperator &TheAnd);
356     
357     Value *FoldLogicalPlusAnd(Value *LHS, Value *RHS, ConstantInt *Mask,
358                               bool isSub, Instruction &I);
359     Instruction *InsertRangeTest(Value *V, Constant *Lo, Constant *Hi,
360                                  bool isSigned, bool Inside, Instruction &IB);
361     Instruction *PromoteCastOfAllocation(BitCastInst &CI, AllocationInst &AI);
362     Instruction *MatchBSwap(BinaryOperator &I);
363     bool SimplifyStoreAtEndOfBlock(StoreInst &SI);
364
365     Value *EvaluateInDifferentType(Value *V, const Type *Ty, bool isSigned);
366   };
367
368   char InstCombiner::ID = 0;
369   RegisterPass<InstCombiner> X("instcombine", "Combine redundant instructions");
370 }
371
372 // getComplexity:  Assign a complexity or rank value to LLVM Values...
373 //   0 -> undef, 1 -> Const, 2 -> Other, 3 -> Arg, 3 -> Unary, 4 -> OtherInst
374 static unsigned getComplexity(Value *V) {
375   if (isa<Instruction>(V)) {
376     if (BinaryOperator::isNeg(V) || BinaryOperator::isNot(V))
377       return 3;
378     return 4;
379   }
380   if (isa<Argument>(V)) return 3;
381   return isa<Constant>(V) ? (isa<UndefValue>(V) ? 0 : 1) : 2;
382 }
383
384 // isOnlyUse - Return true if this instruction will be deleted if we stop using
385 // it.
386 static bool isOnlyUse(Value *V) {
387   return V->hasOneUse() || isa<Constant>(V);
388 }
389
390 // getPromotedType - Return the specified type promoted as it would be to pass
391 // though a va_arg area...
392 static const Type *getPromotedType(const Type *Ty) {
393   if (const IntegerType* ITy = dyn_cast<IntegerType>(Ty)) {
394     if (ITy->getBitWidth() < 32)
395       return Type::Int32Ty;
396   }
397   return Ty;
398 }
399
400 /// getBitCastOperand - If the specified operand is a CastInst or a constant 
401 /// expression bitcast,  return the operand value, otherwise return null.
402 static Value *getBitCastOperand(Value *V) {
403   if (BitCastInst *I = dyn_cast<BitCastInst>(V))
404     return I->getOperand(0);
405   else if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
406     if (CE->getOpcode() == Instruction::BitCast)
407       return CE->getOperand(0);
408   return 0;
409 }
410
411 /// This function is a wrapper around CastInst::isEliminableCastPair. It
412 /// simply extracts arguments and returns what that function returns.
413 static Instruction::CastOps 
414 isEliminableCastPair(
415   const CastInst *CI, ///< The first cast instruction
416   unsigned opcode,       ///< The opcode of the second cast instruction
417   const Type *DstTy,     ///< The target type for the second cast instruction
418   TargetData *TD         ///< The target data for pointer size
419 ) {
420   
421   const Type *SrcTy = CI->getOperand(0)->getType();   // A from above
422   const Type *MidTy = CI->getType();                  // B from above
423
424   // Get the opcodes of the two Cast instructions
425   Instruction::CastOps firstOp = Instruction::CastOps(CI->getOpcode());
426   Instruction::CastOps secondOp = Instruction::CastOps(opcode);
427
428   return Instruction::CastOps(
429       CastInst::isEliminableCastPair(firstOp, secondOp, SrcTy, MidTy,
430                                      DstTy, TD->getIntPtrType()));
431 }
432
433 /// ValueRequiresCast - Return true if the cast from "V to Ty" actually results
434 /// in any code being generated.  It does not require codegen if V is simple
435 /// enough or if the cast can be folded into other casts.
436 static bool ValueRequiresCast(Instruction::CastOps opcode, const Value *V, 
437                               const Type *Ty, TargetData *TD) {
438   if (V->getType() == Ty || isa<Constant>(V)) return false;
439   
440   // If this is another cast that can be eliminated, it isn't codegen either.
441   if (const CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(V))
442     if (isEliminableCastPair(CI, opcode, Ty, TD)) 
443       return false;
444   return true;
445 }
446
447 /// InsertOperandCastBefore - This inserts a cast of V to DestTy before the
448 /// InsertBefore instruction.  This is specialized a bit to avoid inserting
449 /// casts that are known to not do anything...
450 ///
451 Value *InstCombiner::InsertOperandCastBefore(Instruction::CastOps opcode,
452                                              Value *V, const Type *DestTy,
453                                              Instruction *InsertBefore) {
454   if (V->getType() == DestTy) return V;
455   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
456     return ConstantExpr::getCast(opcode, C, DestTy);
457   
458   return InsertCastBefore(opcode, V, DestTy, *InsertBefore);
459 }
460
461 // SimplifyCommutative - This performs a few simplifications for commutative
462 // operators:
463 //
464 //  1. Order operands such that they are listed from right (least complex) to
465 //     left (most complex).  This puts constants before unary operators before
466 //     binary operators.
467 //
468 //  2. Transform: (op (op V, C1), C2) ==> (op V, (op C1, C2))
469 //  3. Transform: (op (op V1, C1), (op V2, C2)) ==> (op (op V1, V2), (op C1,C2))
470 //
471 bool InstCombiner::SimplifyCommutative(BinaryOperator &I) {
472   bool Changed = false;
473   if (getComplexity(I.getOperand(0)) < getComplexity(I.getOperand(1)))
474     Changed = !I.swapOperands();
475
476   if (!I.isAssociative()) return Changed;
477   Instruction::BinaryOps Opcode = I.getOpcode();
478   if (BinaryOperator *Op = dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(0)))
479     if (Op->getOpcode() == Opcode && isa<Constant>(Op->getOperand(1))) {
480       if (isa<Constant>(I.getOperand(1))) {
481         Constant *Folded = ConstantExpr::get(I.getOpcode(),
482                                              cast<Constant>(I.getOperand(1)),
483                                              cast<Constant>(Op->getOperand(1)));
484         I.setOperand(0, Op->getOperand(0));
485         I.setOperand(1, Folded);
486         return true;
487       } else if (BinaryOperator *Op1=dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(1)))
488         if (Op1->getOpcode() == Opcode && isa<Constant>(Op1->getOperand(1)) &&
489             isOnlyUse(Op) && isOnlyUse(Op1)) {
490           Constant *C1 = cast<Constant>(Op->getOperand(1));
491           Constant *C2 = cast<Constant>(Op1->getOperand(1));
492
493           // Fold (op (op V1, C1), (op V2, C2)) ==> (op (op V1, V2), (op C1,C2))
494           Constant *Folded = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), C1, C2);
495           Instruction *New = BinaryOperator::create(Opcode, Op->getOperand(0),
496                                                     Op1->getOperand(0),
497                                                     Op1->getName(), &I);
498           AddToWorkList(New);
499           I.setOperand(0, New);
500           I.setOperand(1, Folded);
501           return true;
502         }
503     }
504   return Changed;
505 }
506
507 /// SimplifyCompare - For a CmpInst this function just orders the operands
508 /// so that theyare listed from right (least complex) to left (most complex).
509 /// This puts constants before unary operators before binary operators.
510 bool InstCombiner::SimplifyCompare(CmpInst &I) {
511   if (getComplexity(I.getOperand(0)) >= getComplexity(I.getOperand(1)))
512     return false;
513   I.swapOperands();
514   // Compare instructions are not associative so there's nothing else we can do.
515   return true;
516 }
517
518 // dyn_castNegVal - Given a 'sub' instruction, return the RHS of the instruction
519 // if the LHS is a constant zero (which is the 'negate' form).
520 //
521 static inline Value *dyn_castNegVal(Value *V) {
522   if (BinaryOperator::isNeg(V))
523     return BinaryOperator::getNegArgument(V);
524
525   // Constants can be considered to be negated values if they can be folded.
526   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(V))
527     return ConstantExpr::getNeg(C);
528   return 0;
529 }
530
531 static inline Value *dyn_castNotVal(Value *V) {
532   if (BinaryOperator::isNot(V))
533     return BinaryOperator::getNotArgument(V);
534
535   // Constants can be considered to be not'ed values...
536   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(V))
537     return ConstantInt::get(~C->getValue());
538   return 0;
539 }
540
541 // dyn_castFoldableMul - If this value is a multiply that can be folded into
542 // other computations (because it has a constant operand), return the
543 // non-constant operand of the multiply, and set CST to point to the multiplier.
544 // Otherwise, return null.
545 //
546 static inline Value *dyn_castFoldableMul(Value *V, ConstantInt *&CST) {
547   if (V->hasOneUse() && V->getType()->isInteger())
548     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V)) {
549       if (I->getOpcode() == Instruction::Mul)
550         if ((CST = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))))
551           return I->getOperand(0);
552       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl)
553         if ((CST = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1)))) {
554           // The multiplier is really 1 << CST.
555           uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(V->getType())->getBitWidth();
556           uint32_t CSTVal = CST->getLimitedValue(BitWidth);
557           CST = ConstantInt::get(APInt(BitWidth, 1).shl(CSTVal));
558           return I->getOperand(0);
559         }
560     }
561   return 0;
562 }
563
564 /// dyn_castGetElementPtr - If this is a getelementptr instruction or constant
565 /// expression, return it.
566 static User *dyn_castGetElementPtr(Value *V) {
567   if (isa<GetElementPtrInst>(V)) return cast<User>(V);
568   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
569     if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr)
570       return cast<User>(V);
571   return false;
572 }
573
574 /// AddOne - Add one to a ConstantInt
575 static ConstantInt *AddOne(ConstantInt *C) {
576   APInt Val(C->getValue());
577   return ConstantInt::get(++Val);
578 }
579 /// SubOne - Subtract one from a ConstantInt
580 static ConstantInt *SubOne(ConstantInt *C) {
581   APInt Val(C->getValue());
582   return ConstantInt::get(--Val);
583 }
584 /// Add - Add two ConstantInts together
585 static ConstantInt *Add(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
586   return ConstantInt::get(C1->getValue() + C2->getValue());
587 }
588 /// And - Bitwise AND two ConstantInts together
589 static ConstantInt *And(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
590   return ConstantInt::get(C1->getValue() & C2->getValue());
591 }
592 /// Subtract - Subtract one ConstantInt from another
593 static ConstantInt *Subtract(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
594   return ConstantInt::get(C1->getValue() - C2->getValue());
595 }
596 /// Multiply - Multiply two ConstantInts together
597 static ConstantInt *Multiply(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
598   return ConstantInt::get(C1->getValue() * C2->getValue());
599 }
600
601 /// ComputeMaskedBits - Determine which of the bits specified in Mask are
602 /// known to be either zero or one and return them in the KnownZero/KnownOne
603 /// bit sets.  This code only analyzes bits in Mask, in order to short-circuit
604 /// processing.
605 /// NOTE: we cannot consider 'undef' to be "IsZero" here.  The problem is that
606 /// we cannot optimize based on the assumption that it is zero without changing
607 /// it to be an explicit zero.  If we don't change it to zero, other code could
608 /// optimized based on the contradictory assumption that it is non-zero.
609 /// Because instcombine aggressively folds operations with undef args anyway,
610 /// this won't lose us code quality.
611 static void ComputeMaskedBits(Value *V, const APInt &Mask, APInt& KnownZero, 
612                               APInt& KnownOne, unsigned Depth = 0) {
613   assert(V && "No Value?");
614   assert(Depth <= 6 && "Limit Search Depth");
615   uint32_t BitWidth = Mask.getBitWidth();
616   assert(cast<IntegerType>(V->getType())->getBitWidth() == BitWidth &&
617          KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
618          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
619          "V, Mask, KnownOne and KnownZero should have same BitWidth");
620   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V)) {
621     // We know all of the bits for a constant!
622     KnownOne = CI->getValue() & Mask;
623     KnownZero = ~KnownOne & Mask;
624     return;
625   }
626
627   if (Depth == 6 || Mask == 0)
628     return;  // Limit search depth.
629
630   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
631   if (!I) return;
632
633   KnownZero.clear(); KnownOne.clear();   // Don't know anything.
634   APInt KnownZero2(KnownZero), KnownOne2(KnownOne);
635   
636   switch (I->getOpcode()) {
637   case Instruction::And: {
638     // If either the LHS or the RHS are Zero, the result is zero.
639     ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
640     APInt Mask2(Mask & ~KnownZero);
641     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask2, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
642     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
643     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
644     
645     // Output known-1 bits are only known if set in both the LHS & RHS.
646     KnownOne &= KnownOne2;
647     // Output known-0 are known to be clear if zero in either the LHS | RHS.
648     KnownZero |= KnownZero2;
649     return;
650   }
651   case Instruction::Or: {
652     ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
653     APInt Mask2(Mask & ~KnownOne);
654     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask2, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
655     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
656     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
657     
658     // Output known-0 bits are only known if clear in both the LHS & RHS.
659     KnownZero &= KnownZero2;
660     // Output known-1 are known to be set if set in either the LHS | RHS.
661     KnownOne |= KnownOne2;
662     return;
663   }
664   case Instruction::Xor: {
665     ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
666     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
667     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
668     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
669     
670     // Output known-0 bits are known if clear or set in both the LHS & RHS.
671     APInt KnownZeroOut = (KnownZero & KnownZero2) | (KnownOne & KnownOne2);
672     // Output known-1 are known to be set if set in only one of the LHS, RHS.
673     KnownOne = (KnownZero & KnownOne2) | (KnownOne & KnownZero2);
674     KnownZero = KnownZeroOut;
675     return;
676   }
677   case Instruction::Select:
678     ComputeMaskedBits(I->getOperand(2), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
679     ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), Mask, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
680     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
681     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
682
683     // Only known if known in both the LHS and RHS.
684     KnownOne &= KnownOne2;
685     KnownZero &= KnownZero2;
686     return;
687   case Instruction::FPTrunc:
688   case Instruction::FPExt:
689   case Instruction::FPToUI:
690   case Instruction::FPToSI:
691   case Instruction::SIToFP:
692   case Instruction::PtrToInt:
693   case Instruction::UIToFP:
694   case Instruction::IntToPtr:
695     return; // Can't work with floating point or pointers
696   case Instruction::Trunc: {
697     // All these have integer operands
698     uint32_t SrcBitWidth = 
699       cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType())->getBitWidth();
700     APInt MaskIn(Mask);
701     MaskIn.zext(SrcBitWidth);
702     KnownZero.zext(SrcBitWidth);
703     KnownOne.zext(SrcBitWidth);
704     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), MaskIn, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
705     KnownZero.trunc(BitWidth);
706     KnownOne.trunc(BitWidth);
707     return;
708   }
709   case Instruction::BitCast: {
710     const Type *SrcTy = I->getOperand(0)->getType();
711     if (SrcTy->isInteger()) {
712       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
713       return;
714     }
715     break;
716   }
717   case Instruction::ZExt:  {
718     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
719     const IntegerType *SrcTy = cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType());
720     uint32_t SrcBitWidth = SrcTy->getBitWidth();
721       
722     APInt MaskIn(Mask);
723     MaskIn.trunc(SrcBitWidth);
724     KnownZero.trunc(SrcBitWidth);
725     KnownOne.trunc(SrcBitWidth);
726     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), MaskIn, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
727     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
728     // The top bits are known to be zero.
729     KnownZero.zext(BitWidth);
730     KnownOne.zext(BitWidth);
731     KnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth);
732     return;
733   }
734   case Instruction::SExt: {
735     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
736     const IntegerType *SrcTy = cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType());
737     uint32_t SrcBitWidth = SrcTy->getBitWidth();
738       
739     APInt MaskIn(Mask); 
740     MaskIn.trunc(SrcBitWidth);
741     KnownZero.trunc(SrcBitWidth);
742     KnownOne.trunc(SrcBitWidth);
743     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), MaskIn, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
744     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
745     KnownZero.zext(BitWidth);
746     KnownOne.zext(BitWidth);
747
748     // If the sign bit of the input is known set or clear, then we know the
749     // top bits of the result.
750     if (KnownZero[SrcBitWidth-1])             // Input sign bit known zero
751       KnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth);
752     else if (KnownOne[SrcBitWidth-1])           // Input sign bit known set
753       KnownOne |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth);
754     return;
755   }
756   case Instruction::Shl:
757     // (shl X, C1) & C2 == 0   iff   (X & C2 >>u C1) == 0
758     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
759       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
760       APInt Mask2(Mask.lshr(ShiftAmt));
761       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask2, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
762       assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
763       KnownZero <<= ShiftAmt;
764       KnownOne  <<= ShiftAmt;
765       KnownZero |= APInt::getLowBitsSet(BitWidth, ShiftAmt); // low bits known 0
766       return;
767     }
768     break;
769   case Instruction::LShr:
770     // (ushr X, C1) & C2 == 0   iff  (-1 >> C1) & C2 == 0
771     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
772       // Compute the new bits that are at the top now.
773       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
774       
775       // Unsigned shift right.
776       APInt Mask2(Mask.shl(ShiftAmt));
777       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask2, KnownZero,KnownOne,Depth+1);
778       assert((KnownZero & KnownOne) == 0&&"Bits known to be one AND zero?"); 
779       KnownZero = APIntOps::lshr(KnownZero, ShiftAmt);
780       KnownOne  = APIntOps::lshr(KnownOne, ShiftAmt);
781       // high bits known zero.
782       KnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt);
783       return;
784     }
785     break;
786   case Instruction::AShr:
787     // (ashr X, C1) & C2 == 0   iff  (-1 >> C1) & C2 == 0
788     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
789       // Compute the new bits that are at the top now.
790       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
791       
792       // Signed shift right.
793       APInt Mask2(Mask.shl(ShiftAmt));
794       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask2, KnownZero,KnownOne,Depth+1);
795       assert((KnownZero & KnownOne) == 0&&"Bits known to be one AND zero?"); 
796       KnownZero = APIntOps::lshr(KnownZero, ShiftAmt);
797       KnownOne  = APIntOps::lshr(KnownOne, ShiftAmt);
798         
799       APInt HighBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt));
800       if (KnownZero[BitWidth-ShiftAmt-1])    // New bits are known zero.
801         KnownZero |= HighBits;
802       else if (KnownOne[BitWidth-ShiftAmt-1])  // New bits are known one.
803         KnownOne |= HighBits;
804       return;
805     }
806     break;
807   }
808 }
809
810 /// MaskedValueIsZero - Return true if 'V & Mask' is known to be zero.  We use
811 /// this predicate to simplify operations downstream.  Mask is known to be zero
812 /// for bits that V cannot have.
813 static bool MaskedValueIsZero(Value *V, const APInt& Mask, unsigned Depth = 0) {
814   APInt KnownZero(Mask.getBitWidth(), 0), KnownOne(Mask.getBitWidth(), 0);
815   ComputeMaskedBits(V, Mask, KnownZero, KnownOne, Depth);
816   assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
817   return (KnownZero & Mask) == Mask;
818 }
819
820 /// ShrinkDemandedConstant - Check to see if the specified operand of the 
821 /// specified instruction is a constant integer.  If so, check to see if there
822 /// are any bits set in the constant that are not demanded.  If so, shrink the
823 /// constant and return true.
824 static bool ShrinkDemandedConstant(Instruction *I, unsigned OpNo, 
825                                    APInt Demanded) {
826   assert(I && "No instruction?");
827   assert(OpNo < I->getNumOperands() && "Operand index too large");
828
829   // If the operand is not a constant integer, nothing to do.
830   ConstantInt *OpC = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(OpNo));
831   if (!OpC) return false;
832
833   // If there are no bits set that aren't demanded, nothing to do.
834   Demanded.zextOrTrunc(OpC->getValue().getBitWidth());
835   if ((~Demanded & OpC->getValue()) == 0)
836     return false;
837
838   // This instruction is producing bits that are not demanded. Shrink the RHS.
839   Demanded &= OpC->getValue();
840   I->setOperand(OpNo, ConstantInt::get(Demanded));
841   return true;
842 }
843
844 // ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits - Given a signed integer type and a 
845 // set of known zero and one bits, compute the maximum and minimum values that
846 // could have the specified known zero and known one bits, returning them in
847 // min/max.
848 static void ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits(const Type *Ty,
849                                                    const APInt& KnownZero,
850                                                    const APInt& KnownOne,
851                                                    APInt& Min, APInt& Max) {
852   uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(Ty)->getBitWidth();
853   assert(KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
854          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
855          Min.getBitWidth() == BitWidth && Max.getBitWidth() == BitWidth &&
856          "Ty, KnownZero, KnownOne and Min, Max must have equal bitwidth.");
857   APInt UnknownBits = ~(KnownZero|KnownOne);
858
859   // The minimum value is when all unknown bits are zeros, EXCEPT for the sign
860   // bit if it is unknown.
861   Min = KnownOne;
862   Max = KnownOne|UnknownBits;
863   
864   if (UnknownBits[BitWidth-1]) { // Sign bit is unknown
865     Min.set(BitWidth-1);
866     Max.clear(BitWidth-1);
867   }
868 }
869
870 // ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits - Given an unsigned integer type and
871 // a set of known zero and one bits, compute the maximum and minimum values that
872 // could have the specified known zero and known one bits, returning them in
873 // min/max.
874 static void ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits(const Type *Ty,
875                                                      const APInt &KnownZero,
876                                                      const APInt &KnownOne,
877                                                      APInt &Min, APInt &Max) {
878   uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(Ty)->getBitWidth(); BitWidth = BitWidth;
879   assert(KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
880          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
881          Min.getBitWidth() == BitWidth && Max.getBitWidth() &&
882          "Ty, KnownZero, KnownOne and Min, Max must have equal bitwidth.");
883   APInt UnknownBits = ~(KnownZero|KnownOne);
884   
885   // The minimum value is when the unknown bits are all zeros.
886   Min = KnownOne;
887   // The maximum value is when the unknown bits are all ones.
888   Max = KnownOne|UnknownBits;
889 }
890
891 /// SimplifyDemandedBits - This function attempts to replace V with a simpler
892 /// value based on the demanded bits. When this function is called, it is known
893 /// that only the bits set in DemandedMask of the result of V are ever used
894 /// downstream. Consequently, depending on the mask and V, it may be possible
895 /// to replace V with a constant or one of its operands. In such cases, this
896 /// function does the replacement and returns true. In all other cases, it
897 /// returns false after analyzing the expression and setting KnownOne and known
898 /// to be one in the expression. KnownZero contains all the bits that are known
899 /// to be zero in the expression. These are provided to potentially allow the
900 /// caller (which might recursively be SimplifyDemandedBits itself) to simplify
901 /// the expression. KnownOne and KnownZero always follow the invariant that 
902 /// KnownOne & KnownZero == 0. That is, a bit can't be both 1 and 0. Note that
903 /// the bits in KnownOne and KnownZero may only be accurate for those bits set
904 /// in DemandedMask. Note also that the bitwidth of V, DemandedMask, KnownZero
905 /// and KnownOne must all be the same.
906 bool InstCombiner::SimplifyDemandedBits(Value *V, APInt DemandedMask,
907                                         APInt& KnownZero, APInt& KnownOne,
908                                         unsigned Depth) {
909   assert(V != 0 && "Null pointer of Value???");
910   assert(Depth <= 6 && "Limit Search Depth");
911   uint32_t BitWidth = DemandedMask.getBitWidth();
912   const IntegerType *VTy = cast<IntegerType>(V->getType());
913   assert(VTy->getBitWidth() == BitWidth && 
914          KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
915          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
916          "Value *V, DemandedMask, KnownZero and KnownOne \
917           must have same BitWidth");
918   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V)) {
919     // We know all of the bits for a constant!
920     KnownOne = CI->getValue() & DemandedMask;
921     KnownZero = ~KnownOne & DemandedMask;
922     return false;
923   }
924   
925   KnownZero.clear(); 
926   KnownOne.clear();
927   if (!V->hasOneUse()) {    // Other users may use these bits.
928     if (Depth != 0) {       // Not at the root.
929       // Just compute the KnownZero/KnownOne bits to simplify things downstream.
930       ComputeMaskedBits(V, DemandedMask, KnownZero, KnownOne, Depth);
931       return false;
932     }
933     // If this is the root being simplified, allow it to have multiple uses,
934     // just set the DemandedMask to all bits.
935     DemandedMask = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
936   } else if (DemandedMask == 0) {   // Not demanding any bits from V.
937     if (V != UndefValue::get(VTy))
938       return UpdateValueUsesWith(V, UndefValue::get(VTy));
939     return false;
940   } else if (Depth == 6) {        // Limit search depth.
941     return false;
942   }
943   
944   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
945   if (!I) return false;        // Only analyze instructions.
946
947   APInt LHSKnownZero(BitWidth, 0), LHSKnownOne(BitWidth, 0);
948   APInt &RHSKnownZero = KnownZero, &RHSKnownOne = KnownOne;
949   switch (I->getOpcode()) {
950   default: break;
951   case Instruction::And:
952     // If either the LHS or the RHS are Zero, the result is zero.
953     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask,
954                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
955       return true;
956     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
957            "Bits known to be one AND zero?"); 
958
959     // If something is known zero on the RHS, the bits aren't demanded on the
960     // LHS.
961     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask & ~RHSKnownZero,
962                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
963       return true;
964     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
965            "Bits known to be one AND zero?"); 
966
967     // If all of the demanded bits are known 1 on one side, return the other.
968     // These bits cannot contribute to the result of the 'and'.
969     if ((DemandedMask & ~LHSKnownZero & RHSKnownOne) == 
970         (DemandedMask & ~LHSKnownZero))
971       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
972     if ((DemandedMask & ~RHSKnownZero & LHSKnownOne) == 
973         (DemandedMask & ~RHSKnownZero))
974       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
975     
976     // If all of the demanded bits in the inputs are known zeros, return zero.
977     if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|LHSKnownZero)) == DemandedMask)
978       return UpdateValueUsesWith(I, Constant::getNullValue(VTy));
979       
980     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
981     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask & ~LHSKnownZero))
982       return UpdateValueUsesWith(I, I);
983       
984     // Output known-1 bits are only known if set in both the LHS & RHS.
985     RHSKnownOne &= LHSKnownOne;
986     // Output known-0 are known to be clear if zero in either the LHS | RHS.
987     RHSKnownZero |= LHSKnownZero;
988     break;
989   case Instruction::Or:
990     // If either the LHS or the RHS are One, the result is One.
991     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask, 
992                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
993       return true;
994     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
995            "Bits known to be one AND zero?"); 
996     // If something is known one on the RHS, the bits aren't demanded on the
997     // LHS.
998     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask & ~RHSKnownOne, 
999                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1000       return true;
1001     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
1002            "Bits known to be one AND zero?"); 
1003     
1004     // If all of the demanded bits are known zero on one side, return the other.
1005     // These bits cannot contribute to the result of the 'or'.
1006     if ((DemandedMask & ~LHSKnownOne & RHSKnownZero) == 
1007         (DemandedMask & ~LHSKnownOne))
1008       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
1009     if ((DemandedMask & ~RHSKnownOne & LHSKnownZero) == 
1010         (DemandedMask & ~RHSKnownOne))
1011       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
1012
1013     // If all of the potentially set bits on one side are known to be set on
1014     // the other side, just use the 'other' side.
1015     if ((DemandedMask & (~RHSKnownZero) & LHSKnownOne) == 
1016         (DemandedMask & (~RHSKnownZero)))
1017       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
1018     if ((DemandedMask & (~LHSKnownZero) & RHSKnownOne) == 
1019         (DemandedMask & (~LHSKnownZero)))
1020       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
1021         
1022     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
1023     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
1024       return UpdateValueUsesWith(I, I);
1025           
1026     // Output known-0 bits are only known if clear in both the LHS & RHS.
1027     RHSKnownZero &= LHSKnownZero;
1028     // Output known-1 are known to be set if set in either the LHS | RHS.
1029     RHSKnownOne |= LHSKnownOne;
1030     break;
1031   case Instruction::Xor: {
1032     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask,
1033                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1034       return true;
1035     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1036            "Bits known to be one AND zero?"); 
1037     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask, 
1038                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1039       return true;
1040     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
1041            "Bits known to be one AND zero?"); 
1042     
1043     // If all of the demanded bits are known zero on one side, return the other.
1044     // These bits cannot contribute to the result of the 'xor'.
1045     if ((DemandedMask & RHSKnownZero) == DemandedMask)
1046       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
1047     if ((DemandedMask & LHSKnownZero) == DemandedMask)
1048       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
1049     
1050     // Output known-0 bits are known if clear or set in both the LHS & RHS.
1051     APInt KnownZeroOut = (RHSKnownZero & LHSKnownZero) | 
1052                          (RHSKnownOne & LHSKnownOne);
1053     // Output known-1 are known to be set if set in only one of the LHS, RHS.
1054     APInt KnownOneOut = (RHSKnownZero & LHSKnownOne) | 
1055                         (RHSKnownOne & LHSKnownZero);
1056     
1057     // If all of the demanded bits are known to be zero on one side or the
1058     // other, turn this into an *inclusive* or.
1059     //    e.g. (A & C1)^(B & C2) -> (A & C1)|(B & C2) iff C1&C2 == 0
1060     if ((DemandedMask & ~RHSKnownZero & ~LHSKnownZero) == 0) {
1061       Instruction *Or =
1062         BinaryOperator::createOr(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
1063                                  I->getName());
1064       InsertNewInstBefore(Or, *I);
1065       return UpdateValueUsesWith(I, Or);
1066     }
1067     
1068     // If all of the demanded bits on one side are known, and all of the set
1069     // bits on that side are also known to be set on the other side, turn this
1070     // into an AND, as we know the bits will be cleared.
1071     //    e.g. (X | C1) ^ C2 --> (X | C1) & ~C2 iff (C1&C2) == C2
1072     if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|RHSKnownOne)) == DemandedMask) { 
1073       // all known
1074       if ((RHSKnownOne & LHSKnownOne) == RHSKnownOne) {
1075         Constant *AndC = ConstantInt::get(~RHSKnownOne & DemandedMask);
1076         Instruction *And = 
1077           BinaryOperator::createAnd(I->getOperand(0), AndC, "tmp");
1078         InsertNewInstBefore(And, *I);
1079         return UpdateValueUsesWith(I, And);
1080       }
1081     }
1082     
1083     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
1084     // FIXME: for XOR, we prefer to force bits to 1 if they will make a -1.
1085     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
1086       return UpdateValueUsesWith(I, I);
1087     
1088     RHSKnownZero = KnownZeroOut;
1089     RHSKnownOne  = KnownOneOut;
1090     break;
1091   }
1092   case Instruction::Select:
1093     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(2), DemandedMask,
1094                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1095       return true;
1096     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask, 
1097                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1098       return true;
1099     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1100            "Bits known to be one AND zero?"); 
1101     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
1102            "Bits known to be one AND zero?"); 
1103     
1104     // If the operands are constants, see if we can simplify them.
1105     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
1106       return UpdateValueUsesWith(I, I);
1107     if (ShrinkDemandedConstant(I, 2, DemandedMask))
1108       return UpdateValueUsesWith(I, I);
1109     
1110     // Only known if known in both the LHS and RHS.
1111     RHSKnownOne &= LHSKnownOne;
1112     RHSKnownZero &= LHSKnownZero;
1113     break;
1114   case Instruction::Trunc: {
1115     uint32_t truncBf = 
1116       cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType())->getBitWidth();
1117     DemandedMask.zext(truncBf);
1118     RHSKnownZero.zext(truncBf);
1119     RHSKnownOne.zext(truncBf);
1120     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask, 
1121                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1122       return true;
1123     DemandedMask.trunc(BitWidth);
1124     RHSKnownZero.trunc(BitWidth);
1125     RHSKnownOne.trunc(BitWidth);
1126     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1127            "Bits known to be one AND zero?"); 
1128     break;
1129   }
1130   case Instruction::BitCast:
1131     if (!I->getOperand(0)->getType()->isInteger())
1132       return false;
1133       
1134     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask,
1135                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1136       return true;
1137     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1138            "Bits known to be one AND zero?"); 
1139     break;
1140   case Instruction::ZExt: {
1141     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
1142     const IntegerType *SrcTy = cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType());
1143     uint32_t SrcBitWidth = SrcTy->getBitWidth();
1144     
1145     DemandedMask.trunc(SrcBitWidth);
1146     RHSKnownZero.trunc(SrcBitWidth);
1147     RHSKnownOne.trunc(SrcBitWidth);
1148     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask,
1149                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1150       return true;
1151     DemandedMask.zext(BitWidth);
1152     RHSKnownZero.zext(BitWidth);
1153     RHSKnownOne.zext(BitWidth);
1154     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1155            "Bits known to be one AND zero?"); 
1156     // The top bits are known to be zero.
1157     RHSKnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth);
1158     break;
1159   }
1160   case Instruction::SExt: {
1161     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
1162     const IntegerType *SrcTy = cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType());
1163     uint32_t SrcBitWidth = SrcTy->getBitWidth();
1164     
1165     APInt InputDemandedBits = DemandedMask & 
1166                               APInt::getLowBitsSet(BitWidth, SrcBitWidth);
1167
1168     APInt NewBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth));
1169     // If any of the sign extended bits are demanded, we know that the sign
1170     // bit is demanded.
1171     if ((NewBits & DemandedMask) != 0)
1172       InputDemandedBits.set(SrcBitWidth-1);
1173       
1174     InputDemandedBits.trunc(SrcBitWidth);
1175     RHSKnownZero.trunc(SrcBitWidth);
1176     RHSKnownOne.trunc(SrcBitWidth);
1177     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), InputDemandedBits,
1178                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1179       return true;
1180     InputDemandedBits.zext(BitWidth);
1181     RHSKnownZero.zext(BitWidth);
1182     RHSKnownOne.zext(BitWidth);
1183     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1184            "Bits known to be one AND zero?"); 
1185       
1186     // If the sign bit of the input is known set or clear, then we know the
1187     // top bits of the result.
1188
1189     // If the input sign bit is known zero, or if the NewBits are not demanded
1190     // convert this into a zero extension.
1191     if (RHSKnownZero[SrcBitWidth-1] || (NewBits & ~DemandedMask) == NewBits)
1192     {
1193       // Convert to ZExt cast
1194       CastInst *NewCast = new ZExtInst(I->getOperand(0), VTy, I->getName(), I);
1195       return UpdateValueUsesWith(I, NewCast);
1196     } else if (RHSKnownOne[SrcBitWidth-1]) {    // Input sign bit known set
1197       RHSKnownOne |= NewBits;
1198     }
1199     break;
1200   }
1201   case Instruction::Add: {
1202     // Figure out what the input bits are.  If the top bits of the and result
1203     // are not demanded, then the add doesn't demand them from its input
1204     // either.
1205     uint32_t NLZ = DemandedMask.countLeadingZeros();
1206       
1207     // If there is a constant on the RHS, there are a variety of xformations
1208     // we can do.
1209     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1210       // If null, this should be simplified elsewhere.  Some of the xforms here
1211       // won't work if the RHS is zero.
1212       if (RHS->isZero())
1213         break;
1214       
1215       // If the top bit of the output is demanded, demand everything from the
1216       // input.  Otherwise, we demand all the input bits except NLZ top bits.
1217       APInt InDemandedBits(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - NLZ));
1218
1219       // Find information about known zero/one bits in the input.
1220       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), InDemandedBits, 
1221                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1222         return true;
1223
1224       // If the RHS of the add has bits set that can't affect the input, reduce
1225       // the constant.
1226       if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, InDemandedBits))
1227         return UpdateValueUsesWith(I, I);
1228       
1229       // Avoid excess work.
1230       if (LHSKnownZero == 0 && LHSKnownOne == 0)
1231         break;
1232       
1233       // Turn it into OR if input bits are zero.
1234       if ((LHSKnownZero & RHS->getValue()) == RHS->getValue()) {
1235         Instruction *Or =
1236           BinaryOperator::createOr(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
1237                                    I->getName());
1238         InsertNewInstBefore(Or, *I);
1239         return UpdateValueUsesWith(I, Or);
1240       }
1241       
1242       // We can say something about the output known-zero and known-one bits,
1243       // depending on potential carries from the input constant and the
1244       // unknowns.  For example if the LHS is known to have at most the 0x0F0F0
1245       // bits set and the RHS constant is 0x01001, then we know we have a known
1246       // one mask of 0x00001 and a known zero mask of 0xE0F0E.
1247       
1248       // To compute this, we first compute the potential carry bits.  These are
1249       // the bits which may be modified.  I'm not aware of a better way to do
1250       // this scan.
1251       const APInt& RHSVal = RHS->getValue();
1252       APInt CarryBits((~LHSKnownZero + RHSVal) ^ (~LHSKnownZero ^ RHSVal));
1253       
1254       // Now that we know which bits have carries, compute the known-1/0 sets.
1255       
1256       // Bits are known one if they are known zero in one operand and one in the
1257       // other, and there is no input carry.
1258       RHSKnownOne = ((LHSKnownZero & RHSVal) | 
1259                      (LHSKnownOne & ~RHSVal)) & ~CarryBits;
1260       
1261       // Bits are known zero if they are known zero in both operands and there
1262       // is no input carry.
1263       RHSKnownZero = LHSKnownZero & ~RHSVal & ~CarryBits;
1264     } else {
1265       // If the high-bits of this ADD are not demanded, then it does not demand
1266       // the high bits of its LHS or RHS.
1267       if (DemandedMask[BitWidth-1] == 0) {
1268         // Right fill the mask of bits for this ADD to demand the most
1269         // significant bit and all those below it.
1270         APInt DemandedFromOps(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth-NLZ));
1271         if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedFromOps,
1272                                  LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1273           return true;
1274         if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedFromOps,
1275                                  LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1276           return true;
1277       }
1278     }
1279     break;
1280   }
1281   case Instruction::Sub:
1282     // If the high-bits of this SUB are not demanded, then it does not demand
1283     // the high bits of its LHS or RHS.
1284     if (DemandedMask[BitWidth-1] == 0) {
1285       // Right fill the mask of bits for this SUB to demand the most
1286       // significant bit and all those below it.
1287       uint32_t NLZ = DemandedMask.countLeadingZeros();
1288       APInt DemandedFromOps(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth-NLZ));
1289       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedFromOps,
1290                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1291         return true;
1292       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedFromOps,
1293                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1294         return true;
1295     }
1296     break;
1297   case Instruction::Shl:
1298     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1299       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1300       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.lshr(ShiftAmt));
1301       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMaskIn, 
1302                                RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1303         return true;
1304       assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1305              "Bits known to be one AND zero?"); 
1306       RHSKnownZero <<= ShiftAmt;
1307       RHSKnownOne  <<= ShiftAmt;
1308       // low bits known zero.
1309       if (ShiftAmt)
1310         RHSKnownZero |= APInt::getLowBitsSet(BitWidth, ShiftAmt);
1311     }
1312     break;
1313   case Instruction::LShr:
1314     // For a logical shift right
1315     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1316       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1317       
1318       // Unsigned shift right.
1319       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.shl(ShiftAmt));
1320       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMaskIn,
1321                                RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1322         return true;
1323       assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1324              "Bits known to be one AND zero?"); 
1325       RHSKnownZero = APIntOps::lshr(RHSKnownZero, ShiftAmt);
1326       RHSKnownOne  = APIntOps::lshr(RHSKnownOne, ShiftAmt);
1327       if (ShiftAmt) {
1328         // Compute the new bits that are at the top now.
1329         APInt HighBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt));
1330         RHSKnownZero |= HighBits;  // high bits known zero.
1331       }
1332     }
1333     break;
1334   case Instruction::AShr:
1335     // If this is an arithmetic shift right and only the low-bit is set, we can
1336     // always convert this into a logical shr, even if the shift amount is
1337     // variable.  The low bit of the shift cannot be an input sign bit unless
1338     // the shift amount is >= the size of the datatype, which is undefined.
1339     if (DemandedMask == 1) {
1340       // Perform the logical shift right.
1341       Value *NewVal = BinaryOperator::createLShr(
1342                         I->getOperand(0), I->getOperand(1), I->getName());
1343       InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(NewVal), *I);
1344       return UpdateValueUsesWith(I, NewVal);
1345     }    
1346
1347     // If the sign bit is the only bit demanded by this ashr, then there is no
1348     // need to do it, the shift doesn't change the high bit.
1349     if (DemandedMask.isSignBit())
1350       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
1351     
1352     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1353       uint32_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1354       
1355       // Signed shift right.
1356       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.shl(ShiftAmt));
1357       // If any of the "high bits" are demanded, we should set the sign bit as
1358       // demanded.
1359       if (DemandedMask.countLeadingZeros() <= ShiftAmt)
1360         DemandedMaskIn.set(BitWidth-1);
1361       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0),
1362                                DemandedMaskIn,
1363                                RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1364         return true;
1365       assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1366              "Bits known to be one AND zero?"); 
1367       // Compute the new bits that are at the top now.
1368       APInt HighBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt));
1369       RHSKnownZero = APIntOps::lshr(RHSKnownZero, ShiftAmt);
1370       RHSKnownOne  = APIntOps::lshr(RHSKnownOne, ShiftAmt);
1371         
1372       // Handle the sign bits.
1373       APInt SignBit(APInt::getSignBit(BitWidth));
1374       // Adjust to where it is now in the mask.
1375       SignBit = APIntOps::lshr(SignBit, ShiftAmt);  
1376         
1377       // If the input sign bit is known to be zero, or if none of the top bits
1378       // are demanded, turn this into an unsigned shift right.
1379       if (RHSKnownZero[BitWidth-ShiftAmt-1] || 
1380           (HighBits & ~DemandedMask) == HighBits) {
1381         // Perform the logical shift right.
1382         Value *NewVal = BinaryOperator::createLShr(
1383                           I->getOperand(0), SA, I->getName());
1384         InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(NewVal), *I);
1385         return UpdateValueUsesWith(I, NewVal);
1386       } else if ((RHSKnownOne & SignBit) != 0) { // New bits are known one.
1387         RHSKnownOne |= HighBits;
1388       }
1389     }
1390     break;
1391   }
1392   
1393   // If the client is only demanding bits that we know, return the known
1394   // constant.
1395   if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|RHSKnownOne)) == DemandedMask)
1396     return UpdateValueUsesWith(I, ConstantInt::get(RHSKnownOne));
1397   return false;
1398 }
1399
1400
1401 /// SimplifyDemandedVectorElts - The specified value producecs a vector with
1402 /// 64 or fewer elements.  DemandedElts contains the set of elements that are
1403 /// actually used by the caller.  This method analyzes which elements of the
1404 /// operand are undef and returns that information in UndefElts.
1405 ///
1406 /// If the information about demanded elements can be used to simplify the
1407 /// operation, the operation is simplified, then the resultant value is
1408 /// returned.  This returns null if no change was made.
1409 Value *InstCombiner::SimplifyDemandedVectorElts(Value *V, uint64_t DemandedElts,
1410                                                 uint64_t &UndefElts,
1411                                                 unsigned Depth) {
1412   unsigned VWidth = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
1413   assert(VWidth <= 64 && "Vector too wide to analyze!");
1414   uint64_t EltMask = ~0ULL >> (64-VWidth);
1415   assert(DemandedElts != EltMask && (DemandedElts & ~EltMask) == 0 &&
1416          "Invalid DemandedElts!");
1417
1418   if (isa<UndefValue>(V)) {
1419     // If the entire vector is undefined, just return this info.
1420     UndefElts = EltMask;
1421     return 0;
1422   } else if (DemandedElts == 0) { // If nothing is demanded, provide undef.
1423     UndefElts = EltMask;
1424     return UndefValue::get(V->getType());
1425   }
1426   
1427   UndefElts = 0;
1428   if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(V)) {
1429     const Type *EltTy = cast<VectorType>(V->getType())->getElementType();
1430     Constant *Undef = UndefValue::get(EltTy);
1431
1432     std::vector<Constant*> Elts;
1433     for (unsigned i = 0; i != VWidth; ++i)
1434       if (!(DemandedElts & (1ULL << i))) {   // If not demanded, set to undef.
1435         Elts.push_back(Undef);
1436         UndefElts |= (1ULL << i);
1437       } else if (isa<UndefValue>(CP->getOperand(i))) {   // Already undef.
1438         Elts.push_back(Undef);
1439         UndefElts |= (1ULL << i);
1440       } else {                               // Otherwise, defined.
1441         Elts.push_back(CP->getOperand(i));
1442       }
1443         
1444     // If we changed the constant, return it.
1445     Constant *NewCP = ConstantVector::get(Elts);
1446     return NewCP != CP ? NewCP : 0;
1447   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) {
1448     // Simplify the CAZ to a ConstantVector where the non-demanded elements are
1449     // set to undef.
1450     const Type *EltTy = cast<VectorType>(V->getType())->getElementType();
1451     Constant *Zero = Constant::getNullValue(EltTy);
1452     Constant *Undef = UndefValue::get(EltTy);
1453     std::vector<Constant*> Elts;
1454     for (unsigned i = 0; i != VWidth; ++i)
1455       Elts.push_back((DemandedElts & (1ULL << i)) ? Zero : Undef);
1456     UndefElts = DemandedElts ^ EltMask;
1457     return ConstantVector::get(Elts);
1458   }
1459   
1460   if (!V->hasOneUse()) {    // Other users may use these bits.
1461     if (Depth != 0) {       // Not at the root.
1462       // TODO: Just compute the UndefElts information recursively.
1463       return false;
1464     }
1465     return false;
1466   } else if (Depth == 10) {        // Limit search depth.
1467     return false;
1468   }
1469   
1470   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
1471   if (!I) return false;        // Only analyze instructions.
1472   
1473   bool MadeChange = false;
1474   uint64_t UndefElts2;
1475   Value *TmpV;
1476   switch (I->getOpcode()) {
1477   default: break;
1478     
1479   case Instruction::InsertElement: {
1480     // If this is a variable index, we don't know which element it overwrites.
1481     // demand exactly the same input as we produce.
1482     ConstantInt *Idx = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(2));
1483     if (Idx == 0) {
1484       // Note that we can't propagate undef elt info, because we don't know
1485       // which elt is getting updated.
1486       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), DemandedElts,
1487                                         UndefElts2, Depth+1);
1488       if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1489       break;
1490     }
1491     
1492     // If this is inserting an element that isn't demanded, remove this
1493     // insertelement.
1494     unsigned IdxNo = Idx->getZExtValue();
1495     if (IdxNo >= VWidth || (DemandedElts & (1ULL << IdxNo)) == 0)
1496       return AddSoonDeadInstToWorklist(*I, 0);
1497     
1498     // Otherwise, the element inserted overwrites whatever was there, so the
1499     // input demanded set is simpler than the output set.
1500     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0),
1501                                       DemandedElts & ~(1ULL << IdxNo),
1502                                       UndefElts, Depth+1);
1503     if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1504
1505     // The inserted element is defined.
1506     UndefElts |= 1ULL << IdxNo;
1507     break;
1508   }
1509   case Instruction::BitCast: {
1510     // Vector->vector casts only.
1511     const VectorType *VTy = dyn_cast<VectorType>(I->getOperand(0)->getType());
1512     if (!VTy) break;
1513     unsigned InVWidth = VTy->getNumElements();
1514     uint64_t InputDemandedElts = 0;
1515     unsigned Ratio;
1516
1517     if (VWidth == InVWidth) {
1518       // If we are converting from <4 x i32> -> <4 x f32>, we demand the same
1519       // elements as are demanded of us.
1520       Ratio = 1;
1521       InputDemandedElts = DemandedElts;
1522     } else if (VWidth > InVWidth) {
1523       // Untested so far.
1524       break;
1525       
1526       // If there are more elements in the result than there are in the source,
1527       // then an input element is live if any of the corresponding output
1528       // elements are live.
1529       Ratio = VWidth/InVWidth;
1530       for (unsigned OutIdx = 0; OutIdx != VWidth; ++OutIdx) {
1531         if (DemandedElts & (1ULL << OutIdx))
1532           InputDemandedElts |= 1ULL << (OutIdx/Ratio);
1533       }
1534     } else {
1535       // Untested so far.
1536       break;
1537       
1538       // If there are more elements in the source than there are in the result,
1539       // then an input element is live if the corresponding output element is
1540       // live.
1541       Ratio = InVWidth/VWidth;
1542       for (unsigned InIdx = 0; InIdx != InVWidth; ++InIdx)
1543         if (DemandedElts & (1ULL << InIdx/Ratio))
1544           InputDemandedElts |= 1ULL << InIdx;
1545     }
1546     
1547     // div/rem demand all inputs, because they don't want divide by zero.
1548     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), InputDemandedElts,
1549                                       UndefElts2, Depth+1);
1550     if (TmpV) {
1551       I->setOperand(0, TmpV);
1552       MadeChange = true;
1553     }
1554     
1555     UndefElts = UndefElts2;
1556     if (VWidth > InVWidth) {
1557       assert(0 && "Unimp");
1558       // If there are more elements in the result than there are in the source,
1559       // then an output element is undef if the corresponding input element is
1560       // undef.
1561       for (unsigned OutIdx = 0; OutIdx != VWidth; ++OutIdx)
1562         if (UndefElts2 & (1ULL << (OutIdx/Ratio)))
1563           UndefElts |= 1ULL << OutIdx;
1564     } else if (VWidth < InVWidth) {
1565       assert(0 && "Unimp");
1566       // If there are more elements in the source than there are in the result,
1567       // then a result element is undef if all of the corresponding input
1568       // elements are undef.
1569       UndefElts = ~0ULL >> (64-VWidth);  // Start out all undef.
1570       for (unsigned InIdx = 0; InIdx != InVWidth; ++InIdx)
1571         if ((UndefElts2 & (1ULL << InIdx)) == 0)    // Not undef?
1572           UndefElts &= ~(1ULL << (InIdx/Ratio));    // Clear undef bit.
1573     }
1574     break;
1575   }
1576   case Instruction::And:
1577   case Instruction::Or:
1578   case Instruction::Xor:
1579   case Instruction::Add:
1580   case Instruction::Sub:
1581   case Instruction::Mul:
1582     // div/rem demand all inputs, because they don't want divide by zero.
1583     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), DemandedElts,
1584                                       UndefElts, Depth+1);
1585     if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1586     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(1), DemandedElts,
1587                                       UndefElts2, Depth+1);
1588     if (TmpV) { I->setOperand(1, TmpV); MadeChange = true; }
1589       
1590     // Output elements are undefined if both are undefined.  Consider things
1591     // like undef&0.  The result is known zero, not undef.
1592     UndefElts &= UndefElts2;
1593     break;
1594     
1595   case Instruction::Call: {
1596     IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I);
1597     if (!II) break;
1598     switch (II->getIntrinsicID()) {
1599     default: break;
1600       
1601     // Binary vector operations that work column-wise.  A dest element is a
1602     // function of the corresponding input elements from the two inputs.
1603     case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1604     case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1605     case Intrinsic::x86_sse_min_ss:
1606     case Intrinsic::x86_sse_max_ss:
1607     case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1608     case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1609     case Intrinsic::x86_sse2_min_sd:
1610     case Intrinsic::x86_sse2_max_sd:
1611       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(1), DemandedElts,
1612                                         UndefElts, Depth+1);
1613       if (TmpV) { II->setOperand(1, TmpV); MadeChange = true; }
1614       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(2), DemandedElts,
1615                                         UndefElts2, Depth+1);
1616       if (TmpV) { II->setOperand(2, TmpV); MadeChange = true; }
1617
1618       // If only the low elt is demanded and this is a scalarizable intrinsic,
1619       // scalarize it now.
1620       if (DemandedElts == 1) {
1621         switch (II->getIntrinsicID()) {
1622         default: break;
1623         case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1624         case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1625         case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1626         case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1627           // TODO: Lower MIN/MAX/ABS/etc
1628           Value *LHS = II->getOperand(1);
1629           Value *RHS = II->getOperand(2);
1630           // Extract the element as scalars.
1631           LHS = InsertNewInstBefore(new ExtractElementInst(LHS, 0U,"tmp"), *II);
1632           RHS = InsertNewInstBefore(new ExtractElementInst(RHS, 0U,"tmp"), *II);
1633           
1634           switch (II->getIntrinsicID()) {
1635           default: assert(0 && "Case stmts out of sync!");
1636           case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1637           case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1638             TmpV = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createSub(LHS, RHS,
1639                                                         II->getName()), *II);
1640             break;
1641           case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1642           case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1643             TmpV = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createMul(LHS, RHS,
1644                                                          II->getName()), *II);
1645             break;
1646           }
1647           
1648           Instruction *New =
1649             new InsertElementInst(UndefValue::get(II->getType()), TmpV, 0U,
1650                                   II->getName());
1651           InsertNewInstBefore(New, *II);
1652           AddSoonDeadInstToWorklist(*II, 0);
1653           return New;
1654         }            
1655       }
1656         
1657       // Output elements are undefined if both are undefined.  Consider things
1658       // like undef&0.  The result is known zero, not undef.
1659       UndefElts &= UndefElts2;
1660       break;
1661     }
1662     break;
1663   }
1664   }
1665   return MadeChange ? I : 0;
1666 }
1667
1668 /// @returns true if the specified compare predicate is
1669 /// true when both operands are equal...
1670 /// @brief Determine if the icmp Predicate is true when both operands are equal
1671 static bool isTrueWhenEqual(ICmpInst::Predicate pred) {
1672   return pred == ICmpInst::ICMP_EQ  || pred == ICmpInst::ICMP_UGE ||
1673          pred == ICmpInst::ICMP_SGE || pred == ICmpInst::ICMP_ULE ||
1674          pred == ICmpInst::ICMP_SLE;
1675 }
1676
1677 /// @returns true if the specified compare instruction is
1678 /// true when both operands are equal...
1679 /// @brief Determine if the ICmpInst returns true when both operands are equal
1680 static bool isTrueWhenEqual(ICmpInst &ICI) {
1681   return isTrueWhenEqual(ICI.getPredicate());
1682 }
1683
1684 /// AssociativeOpt - Perform an optimization on an associative operator.  This
1685 /// function is designed to check a chain of associative operators for a
1686 /// potential to apply a certain optimization.  Since the optimization may be
1687 /// applicable if the expression was reassociated, this checks the chain, then
1688 /// reassociates the expression as necessary to expose the optimization
1689 /// opportunity.  This makes use of a special Functor, which must define
1690 /// 'shouldApply' and 'apply' methods.
1691 ///
1692 template<typename Functor>
1693 Instruction *AssociativeOpt(BinaryOperator &Root, const Functor &F) {
1694   unsigned Opcode = Root.getOpcode();
1695   Value *LHS = Root.getOperand(0);
1696
1697   // Quick check, see if the immediate LHS matches...
1698   if (F.shouldApply(LHS))
1699     return F.apply(Root);
1700
1701   // Otherwise, if the LHS is not of the same opcode as the root, return.
1702   Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS);
1703   while (LHSI && LHSI->getOpcode() == Opcode && LHSI->hasOneUse()) {
1704     // Should we apply this transform to the RHS?
1705     bool ShouldApply = F.shouldApply(LHSI->getOperand(1));
1706
1707     // If not to the RHS, check to see if we should apply to the LHS...
1708     if (!ShouldApply && F.shouldApply(LHSI->getOperand(0))) {
1709       cast<BinaryOperator>(LHSI)->swapOperands();   // Make the LHS the RHS
1710       ShouldApply = true;
1711     }
1712
1713     // If the functor wants to apply the optimization to the RHS of LHSI,
1714     // reassociate the expression from ((? op A) op B) to (? op (A op B))
1715     if (ShouldApply) {
1716       BasicBlock *BB = Root.getParent();
1717
1718       // Now all of the instructions are in the current basic block, go ahead
1719       // and perform the reassociation.
1720       Instruction *TmpLHSI = cast<Instruction>(Root.getOperand(0));
1721
1722       // First move the selected RHS to the LHS of the root...
1723       Root.setOperand(0, LHSI->getOperand(1));
1724
1725       // Make what used to be the LHS of the root be the user of the root...
1726       Value *ExtraOperand = TmpLHSI->getOperand(1);
1727       if (&Root == TmpLHSI) {
1728         Root.replaceAllUsesWith(Constant::getNullValue(TmpLHSI->getType()));
1729         return 0;
1730       }
1731       Root.replaceAllUsesWith(TmpLHSI);          // Users now use TmpLHSI
1732       TmpLHSI->setOperand(1, &Root);             // TmpLHSI now uses the root
1733       TmpLHSI->getParent()->getInstList().remove(TmpLHSI);
1734       BasicBlock::iterator ARI = &Root; ++ARI;
1735       BB->getInstList().insert(ARI, TmpLHSI);    // Move TmpLHSI to after Root
1736       ARI = Root;
1737
1738       // Now propagate the ExtraOperand down the chain of instructions until we
1739       // get to LHSI.
1740       while (TmpLHSI != LHSI) {
1741         Instruction *NextLHSI = cast<Instruction>(TmpLHSI->getOperand(0));
1742         // Move the instruction to immediately before the chain we are
1743         // constructing to avoid breaking dominance properties.
1744         NextLHSI->getParent()->getInstList().remove(NextLHSI);
1745         BB->getInstList().insert(ARI, NextLHSI);
1746         ARI = NextLHSI;
1747
1748         Value *NextOp = NextLHSI->getOperand(1);
1749         NextLHSI->setOperand(1, ExtraOperand);
1750         TmpLHSI = NextLHSI;
1751         ExtraOperand = NextOp;
1752       }
1753
1754       // Now that the instructions are reassociated, have the functor perform
1755       // the transformation...
1756       return F.apply(Root);
1757     }
1758
1759     LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHSI->getOperand(0));
1760   }
1761   return 0;
1762 }
1763
1764
1765 // AddRHS - Implements: X + X --> X << 1
1766 struct AddRHS {
1767   Value *RHS;
1768   AddRHS(Value *rhs) : RHS(rhs) {}
1769   bool shouldApply(Value *LHS) const { return LHS == RHS; }
1770   Instruction *apply(BinaryOperator &Add) const {
1771     return BinaryOperator::createShl(Add.getOperand(0),
1772                                   ConstantInt::get(Add.getType(), 1));
1773   }
1774 };
1775
1776 // AddMaskingAnd - Implements (A & C1)+(B & C2) --> (A & C1)|(B & C2)
1777 //                 iff C1&C2 == 0
1778 struct AddMaskingAnd {
1779   Constant *C2;
1780   AddMaskingAnd(Constant *c) : C2(c) {}
1781   bool shouldApply(Value *LHS) const {
1782     ConstantInt *C1;
1783     return match(LHS, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(C1))) &&
1784            ConstantExpr::getAnd(C1, C2)->isNullValue();
1785   }
1786   Instruction *apply(BinaryOperator &Add) const {
1787     return BinaryOperator::createOr(Add.getOperand(0), Add.getOperand(1));
1788   }
1789 };
1790
1791 static Value *FoldOperationIntoSelectOperand(Instruction &I, Value *SO,
1792                                              InstCombiner *IC) {
1793   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(&I)) {
1794     if (Constant *SOC = dyn_cast<Constant>(SO))
1795       return ConstantExpr::getCast(CI->getOpcode(), SOC, I.getType());
1796
1797     return IC->InsertNewInstBefore(CastInst::create(
1798           CI->getOpcode(), SO, I.getType(), SO->getName() + ".cast"), I);
1799   }
1800
1801   // Figure out if the constant is the left or the right argument.
1802   bool ConstIsRHS = isa<Constant>(I.getOperand(1));
1803   Constant *ConstOperand = cast<Constant>(I.getOperand(ConstIsRHS));
1804
1805   if (Constant *SOC = dyn_cast<Constant>(SO)) {
1806     if (ConstIsRHS)
1807       return ConstantExpr::get(I.getOpcode(), SOC, ConstOperand);
1808     return ConstantExpr::get(I.getOpcode(), ConstOperand, SOC);
1809   }
1810
1811   Value *Op0 = SO, *Op1 = ConstOperand;
1812   if (!ConstIsRHS)
1813     std::swap(Op0, Op1);
1814   Instruction *New;
1815   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(&I))
1816     New = BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), Op0, Op1,SO->getName()+".op");
1817   else if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
1818     New = CmpInst::create(CI->getOpcode(), CI->getPredicate(), Op0, Op1, 
1819                           SO->getName()+".cmp");
1820   else {
1821     assert(0 && "Unknown binary instruction type!");
1822     abort();
1823   }
1824   return IC->InsertNewInstBefore(New, I);
1825 }
1826
1827 // FoldOpIntoSelect - Given an instruction with a select as one operand and a
1828 // constant as the other operand, try to fold the binary operator into the
1829 // select arguments.  This also works for Cast instructions, which obviously do
1830 // not have a second operand.
1831 static Instruction *FoldOpIntoSelect(Instruction &Op, SelectInst *SI,
1832                                      InstCombiner *IC) {
1833   // Don't modify shared select instructions
1834   if (!SI->hasOneUse()) return 0;
1835   Value *TV = SI->getOperand(1);
1836   Value *FV = SI->getOperand(2);
1837
1838   if (isa<Constant>(TV) || isa<Constant>(FV)) {
1839     // Bool selects with constant operands can be folded to logical ops.
1840     if (SI->getType() == Type::Int1Ty) return 0;
1841
1842     Value *SelectTrueVal = FoldOperationIntoSelectOperand(Op, TV, IC);
1843     Value *SelectFalseVal = FoldOperationIntoSelectOperand(Op, FV, IC);
1844
1845     return new SelectInst(SI->getCondition(), SelectTrueVal,
1846                           SelectFalseVal);
1847   }
1848   return 0;
1849 }
1850
1851
1852 /// FoldOpIntoPhi - Given a binary operator or cast instruction which has a PHI
1853 /// node as operand #0, see if we can fold the instruction into the PHI (which
1854 /// is only possible if all operands to the PHI are constants).
1855 Instruction *InstCombiner::FoldOpIntoPhi(Instruction &I) {
1856   PHINode *PN = cast<PHINode>(I.getOperand(0));
1857   unsigned NumPHIValues = PN->getNumIncomingValues();
1858   if (!PN->hasOneUse() || NumPHIValues == 0) return 0;
1859
1860   // Check to see if all of the operands of the PHI are constants.  If there is
1861   // one non-constant value, remember the BB it is.  If there is more than one
1862   // or if *it* is a PHI, bail out.
1863   BasicBlock *NonConstBB = 0;
1864   for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i)
1865     if (!isa<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
1866       if (NonConstBB) return 0;  // More than one non-const value.
1867       if (isa<PHINode>(PN->getIncomingValue(i))) return 0;  // Itself a phi.
1868       NonConstBB = PN->getIncomingBlock(i);
1869       
1870       // If the incoming non-constant value is in I's block, we have an infinite
1871       // loop.
1872       if (NonConstBB == I.getParent())
1873         return 0;
1874     }
1875   
1876   // If there is exactly one non-constant value, we can insert a copy of the
1877   // operation in that block.  However, if this is a critical edge, we would be
1878   // inserting the computation one some other paths (e.g. inside a loop).  Only
1879   // do this if the pred block is unconditionally branching into the phi block.
1880   if (NonConstBB) {
1881     BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(NonConstBB->getTerminator());
1882     if (!BI || !BI->isUnconditional()) return 0;
1883   }
1884
1885   // Okay, we can do the transformation: create the new PHI node.
1886   PHINode *NewPN = new PHINode(I.getType(), "");
1887   NewPN->reserveOperandSpace(PN->getNumOperands()/2);
1888   InsertNewInstBefore(NewPN, *PN);
1889   NewPN->takeName(PN);
1890
1891   // Next, add all of the operands to the PHI.
1892   if (I.getNumOperands() == 2) {
1893     Constant *C = cast<Constant>(I.getOperand(1));
1894     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
1895       Value *InV = 0;
1896       if (Constant *InC = dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
1897         if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
1898           InV = ConstantExpr::getCompare(CI->getPredicate(), InC, C);
1899         else
1900           InV = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), InC, C);
1901       } else {
1902         assert(PN->getIncomingBlock(i) == NonConstBB);
1903         if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(&I)) 
1904           InV = BinaryOperator::create(BO->getOpcode(),
1905                                        PN->getIncomingValue(i), C, "phitmp",
1906                                        NonConstBB->getTerminator());
1907         else if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
1908           InV = CmpInst::create(CI->getOpcode(), 
1909                                 CI->getPredicate(),
1910                                 PN->getIncomingValue(i), C, "phitmp",
1911                                 NonConstBB->getTerminator());
1912         else
1913           assert(0 && "Unknown binop!");
1914         
1915         AddToWorkList(cast<Instruction>(InV));
1916       }
1917       NewPN->addIncoming(InV, PN->getIncomingBlock(i));
1918     }
1919   } else { 
1920     CastInst *CI = cast<CastInst>(&I);
1921     const Type *RetTy = CI->getType();
1922     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
1923       Value *InV;
1924       if (Constant *InC = dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
1925         InV = ConstantExpr::getCast(CI->getOpcode(), InC, RetTy);
1926       } else {
1927         assert(PN->getIncomingBlock(i) == NonConstBB);
1928         InV = CastInst::create(CI->getOpcode(), PN->getIncomingValue(i), 
1929                                I.getType(), "phitmp", 
1930                                NonConstBB->getTerminator());
1931         AddToWorkList(cast<Instruction>(InV));
1932       }
1933       NewPN->addIncoming(InV, PN->getIncomingBlock(i));
1934     }
1935   }
1936   return ReplaceInstUsesWith(I, NewPN);
1937 }
1938
1939 Instruction *InstCombiner::visitAdd(BinaryOperator &I) {
1940   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
1941   Value *LHS = I.getOperand(0), *RHS = I.getOperand(1);
1942
1943   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(RHS)) {
1944     // X + undef -> undef
1945     if (isa<UndefValue>(RHS))
1946       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
1947
1948     // X + 0 --> X
1949     if (!I.getType()->isFPOrFPVector()) { // NOTE: -0 + +0 = +0.
1950       if (RHSC->isNullValue())
1951         return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
1952     } else if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHSC)) {
1953       if (CFP->isExactlyValue(ConstantFP::getNegativeZero
1954                               (I.getType())->getValueAPF()))
1955         return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
1956     }
1957
1958     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(RHSC)) {
1959       // X + (signbit) --> X ^ signbit
1960       const APInt& Val = CI->getValue();
1961       uint32_t BitWidth = Val.getBitWidth();
1962       if (Val == APInt::getSignBit(BitWidth))
1963         return BinaryOperator::createXor(LHS, RHS);
1964       
1965       // See if SimplifyDemandedBits can simplify this.  This handles stuff like
1966       // (X & 254)+1 -> (X&254)|1
1967       if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
1968         APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
1969         if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
1970                                  KnownZero, KnownOne))
1971           return &I;
1972       }
1973     }
1974
1975     if (isa<PHINode>(LHS))
1976       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
1977         return NV;
1978     
1979     ConstantInt *XorRHS = 0;
1980     Value *XorLHS = 0;
1981     if (isa<ConstantInt>(RHSC) &&
1982         match(LHS, m_Xor(m_Value(XorLHS), m_ConstantInt(XorRHS)))) {
1983       uint32_t TySizeBits = I.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
1984       const APInt& RHSVal = cast<ConstantInt>(RHSC)->getValue();
1985       
1986       uint32_t Size = TySizeBits / 2;
1987       APInt C0080Val(APInt(TySizeBits, 1ULL).shl(Size - 1));
1988       APInt CFF80Val(-C0080Val);
1989       do {
1990         if (TySizeBits > Size) {
1991           // If we have ADD(XOR(AND(X, 0xFF), 0x80), 0xF..F80), it's a sext.
1992           // If we have ADD(XOR(AND(X, 0xFF), 0xF..F80), 0x80), it's a sext.
1993           if ((RHSVal == CFF80Val && XorRHS->getValue() == C0080Val) ||
1994               (RHSVal == C0080Val && XorRHS->getValue() == CFF80Val)) {
1995             // This is a sign extend if the top bits are known zero.
1996             if (!MaskedValueIsZero(XorLHS, 
1997                    APInt::getHighBitsSet(TySizeBits, TySizeBits - Size)))
1998               Size = 0;  // Not a sign ext, but can't be any others either.
1999             break;
2000           }
2001         }
2002         Size >>= 1;
2003         C0080Val = APIntOps::lshr(C0080Val, Size);
2004         CFF80Val = APIntOps::ashr(CFF80Val, Size);
2005       } while (Size >= 1);
2006       
2007       // FIXME: This shouldn't be necessary. When the backends can handle types
2008       // with funny bit widths then this whole cascade of if statements should
2009       // be removed. It is just here to get the size of the "middle" type back
2010       // up to something that the back ends can handle.
2011       const Type *MiddleType = 0;
2012       switch (Size) {
2013         default: break;
2014         case 32: MiddleType = Type::Int32Ty; break;
2015         case 16: MiddleType = Type::Int16Ty; break;
2016         case  8: MiddleType = Type::Int8Ty; break;
2017       }
2018       if (MiddleType) {
2019         Instruction *NewTrunc = new TruncInst(XorLHS, MiddleType, "sext");
2020         InsertNewInstBefore(NewTrunc, I);
2021         return new SExtInst(NewTrunc, I.getType(), I.getName());
2022       }
2023     }
2024   }
2025
2026   // X + X --> X << 1
2027   if (I.getType()->isInteger() && I.getType() != Type::Int1Ty) {
2028     if (Instruction *Result = AssociativeOpt(I, AddRHS(RHS))) return Result;
2029
2030     if (Instruction *RHSI = dyn_cast<Instruction>(RHS)) {
2031       if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Sub)
2032         if (LHS == RHSI->getOperand(1))                   // A + (B - A) --> B
2033           return ReplaceInstUsesWith(I, RHSI->getOperand(0));
2034     }
2035     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS)) {
2036       if (LHSI->getOpcode() == Instruction::Sub)
2037         if (RHS == LHSI->getOperand(1))                   // (B - A) + A --> B
2038           return ReplaceInstUsesWith(I, LHSI->getOperand(0));
2039     }
2040   }
2041
2042   // -A + B  -->  B - A
2043   if (Value *V = dyn_castNegVal(LHS))
2044     return BinaryOperator::createSub(RHS, V);
2045
2046   // A + -B  -->  A - B
2047   if (!isa<Constant>(RHS))
2048     if (Value *V = dyn_castNegVal(RHS))
2049       return BinaryOperator::createSub(LHS, V);
2050
2051
2052   ConstantInt *C2;
2053   if (Value *X = dyn_castFoldableMul(LHS, C2)) {
2054     if (X == RHS)   // X*C + X --> X * (C+1)
2055       return BinaryOperator::createMul(RHS, AddOne(C2));
2056
2057     // X*C1 + X*C2 --> X * (C1+C2)
2058     ConstantInt *C1;
2059     if (X == dyn_castFoldableMul(RHS, C1))
2060       return BinaryOperator::createMul(X, Add(C1, C2));
2061   }
2062
2063   // X + X*C --> X * (C+1)
2064   if (dyn_castFoldableMul(RHS, C2) == LHS)
2065     return BinaryOperator::createMul(LHS, AddOne(C2));
2066
2067   // X + ~X --> -1   since   ~X = -X-1
2068   if (dyn_castNotVal(LHS) == RHS || dyn_castNotVal(RHS) == LHS)
2069     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
2070   
2071
2072   // (A & C1)+(B & C2) --> (A & C1)|(B & C2) iff C1&C2 == 0
2073   if (match(RHS, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(C2))))
2074     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, AddMaskingAnd(C2)))
2075       return R;
2076
2077   if (ConstantInt *CRHS = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
2078     Value *X = 0;
2079     if (match(LHS, m_Not(m_Value(X))))    // ~X + C --> (C-1) - X
2080       return BinaryOperator::createSub(SubOne(CRHS), X);
2081
2082     // (X & FF00) + xx00  -> (X+xx00) & FF00
2083     if (LHS->hasOneUse() && match(LHS, m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(C2)))) {
2084       Constant *Anded = And(CRHS, C2);
2085       if (Anded == CRHS) {
2086         // See if all bits from the first bit set in the Add RHS up are included
2087         // in the mask.  First, get the rightmost bit.
2088         const APInt& AddRHSV = CRHS->getValue();
2089
2090         // Form a mask of all bits from the lowest bit added through the top.
2091         APInt AddRHSHighBits(~((AddRHSV & -AddRHSV)-1));
2092
2093         // See if the and mask includes all of these bits.
2094         APInt AddRHSHighBitsAnd(AddRHSHighBits & C2->getValue());
2095
2096         if (AddRHSHighBits == AddRHSHighBitsAnd) {
2097           // Okay, the xform is safe.  Insert the new add pronto.
2098           Value *NewAdd = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAdd(X, CRHS,
2099                                                             LHS->getName()), I);
2100           return BinaryOperator::createAnd(NewAdd, C2);
2101         }
2102       }
2103     }
2104
2105     // Try to fold constant add into select arguments.
2106     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(LHS))
2107       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2108         return R;
2109   }
2110
2111   // add (cast *A to intptrtype) B -> 
2112   //   cast (GEP (cast *A to sbyte*) B) -> 
2113   //     intptrtype
2114   {
2115     CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(LHS);
2116     Value *Other = RHS;
2117     if (!CI) {
2118       CI = dyn_cast<CastInst>(RHS);
2119       Other = LHS;
2120     }
2121     if (CI && CI->getType()->isSized() && 
2122         (CI->getType()->getPrimitiveSizeInBits() == 
2123          TD->getIntPtrType()->getPrimitiveSizeInBits()) 
2124         && isa<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType())) {
2125       Value *I2 = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, CI->getOperand(0),
2126                                    PointerType::get(Type::Int8Ty), I);
2127       I2 = InsertNewInstBefore(new GetElementPtrInst(I2, Other, "ctg2"), I);
2128       return new PtrToIntInst(I2, CI->getType());
2129     }
2130   }
2131
2132   return Changed ? &I : 0;
2133 }
2134
2135 // isSignBit - Return true if the value represented by the constant only has the
2136 // highest order bit set.
2137 static bool isSignBit(ConstantInt *CI) {
2138   uint32_t NumBits = CI->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2139   return CI->getValue() == APInt::getSignBit(NumBits);
2140 }
2141
2142 Instruction *InstCombiner::visitSub(BinaryOperator &I) {
2143   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2144
2145   if (Op0 == Op1)         // sub X, X  -> 0
2146     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2147
2148   // If this is a 'B = x-(-A)', change to B = x+A...
2149   if (Value *V = dyn_castNegVal(Op1))
2150     return BinaryOperator::createAdd(Op0, V);
2151
2152   if (isa<UndefValue>(Op0))
2153     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);    // undef - X -> undef
2154   if (isa<UndefValue>(Op1))
2155     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);    // X - undef -> undef
2156
2157   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Op0)) {
2158     // Replace (-1 - A) with (~A)...
2159     if (C->isAllOnesValue())
2160       return BinaryOperator::createNot(Op1);
2161
2162     // C - ~X == X + (1+C)
2163     Value *X = 0;
2164     if (match(Op1, m_Not(m_Value(X))))
2165       return BinaryOperator::createAdd(X, AddOne(C));
2166
2167     // -(X >>u 31) -> (X >>s 31)
2168     // -(X >>s 31) -> (X >>u 31)
2169     if (C->isZero()) {
2170       if (BinaryOperator *SI = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1))
2171         if (SI->getOpcode() == Instruction::LShr) {
2172           if (ConstantInt *CU = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1))) {
2173             // Check to see if we are shifting out everything but the sign bit.
2174             if (CU->getLimitedValue(SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) ==
2175                 SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1) {
2176               // Ok, the transformation is safe.  Insert AShr.
2177               return BinaryOperator::create(Instruction::AShr, 
2178                                           SI->getOperand(0), CU, SI->getName());
2179             }
2180           }
2181         }
2182         else if (SI->getOpcode() == Instruction::AShr) {
2183           if (ConstantInt *CU = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1))) {
2184             // Check to see if we are shifting out everything but the sign bit.
2185             if (CU->getLimitedValue(SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) ==
2186                 SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1) {
2187               // Ok, the transformation is safe.  Insert LShr. 
2188               return BinaryOperator::createLShr(
2189                                           SI->getOperand(0), CU, SI->getName());
2190             }
2191           }
2192         } 
2193     }
2194
2195     // Try to fold constant sub into select arguments.
2196     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
2197       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2198         return R;
2199
2200     if (isa<PHINode>(Op0))
2201       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2202         return NV;
2203   }
2204
2205   if (BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
2206     if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Add &&
2207         !Op0->getType()->isFPOrFPVector()) {
2208       if (Op1I->getOperand(0) == Op0)              // X-(X+Y) == -Y
2209         return BinaryOperator::createNeg(Op1I->getOperand(1), I.getName());
2210       else if (Op1I->getOperand(1) == Op0)         // X-(Y+X) == -Y
2211         return BinaryOperator::createNeg(Op1I->getOperand(0), I.getName());
2212       else if (ConstantInt *CI1 = dyn_cast<ConstantInt>(I.getOperand(0))) {
2213         if (ConstantInt *CI2 = dyn_cast<ConstantInt>(Op1I->getOperand(1)))
2214           // C1-(X+C2) --> (C1-C2)-X
2215           return BinaryOperator::createSub(Subtract(CI1, CI2), 
2216                                            Op1I->getOperand(0));
2217       }
2218     }
2219
2220     if (Op1I->hasOneUse()) {
2221       // Replace (x - (y - z)) with (x + (z - y)) if the (y - z) subexpression
2222       // is not used by anyone else...
2223       //
2224       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Sub &&
2225           !Op1I->getType()->isFPOrFPVector()) {
2226         // Swap the two operands of the subexpr...
2227         Value *IIOp0 = Op1I->getOperand(0), *IIOp1 = Op1I->getOperand(1);
2228         Op1I->setOperand(0, IIOp1);
2229         Op1I->setOperand(1, IIOp0);
2230
2231         // Create the new top level add instruction...
2232         return BinaryOperator::createAdd(Op0, Op1);
2233       }
2234
2235       // Replace (A - (A & B)) with (A & ~B) if this is the only use of (A&B)...
2236       //
2237       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::And &&
2238           (Op1I->getOperand(0) == Op0 || Op1I->getOperand(1) == Op0)) {
2239         Value *OtherOp = Op1I->getOperand(Op1I->getOperand(0) == Op0);
2240
2241         Value *NewNot =
2242           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(OtherOp, "B.not"), I);
2243         return BinaryOperator::createAnd(Op0, NewNot);
2244       }
2245
2246       // 0 - (X sdiv C)  -> (X sdiv -C)
2247       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::SDiv)
2248         if (ConstantInt *CSI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
2249           if (CSI->isZero())
2250             if (Constant *DivRHS = dyn_cast<Constant>(Op1I->getOperand(1)))
2251               return BinaryOperator::createSDiv(Op1I->getOperand(0),
2252                                                ConstantExpr::getNeg(DivRHS));
2253
2254       // X - X*C --> X * (1-C)
2255       ConstantInt *C2 = 0;
2256       if (dyn_castFoldableMul(Op1I, C2) == Op0) {
2257         Constant *CP1 = Subtract(ConstantInt::get(I.getType(), 1), C2);
2258         return BinaryOperator::createMul(Op0, CP1);
2259       }
2260     }
2261   }
2262
2263   if (!Op0->getType()->isFPOrFPVector())
2264     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
2265       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add) {
2266         if (Op0I->getOperand(0) == Op1)             // (Y+X)-Y == X
2267           return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(1));
2268         else if (Op0I->getOperand(1) == Op1)        // (X+Y)-Y == X
2269           return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(0));
2270       } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Sub) {
2271         if (Op0I->getOperand(0) == Op1)             // (X-Y)-X == -Y
2272           return BinaryOperator::createNeg(Op0I->getOperand(1), I.getName());
2273       }
2274
2275   ConstantInt *C1;
2276   if (Value *X = dyn_castFoldableMul(Op0, C1)) {
2277     if (X == Op1)  // X*C - X --> X * (C-1)
2278       return BinaryOperator::createMul(Op1, SubOne(C1));
2279
2280     ConstantInt *C2;   // X*C1 - X*C2 -> X * (C1-C2)
2281     if (X == dyn_castFoldableMul(Op1, C2))
2282       return BinaryOperator::createMul(Op1, Subtract(C1, C2));
2283   }
2284   return 0;
2285 }
2286
2287 /// isSignBitCheck - Given an exploded icmp instruction, return true if the
2288 /// comparison only checks the sign bit.  If it only checks the sign bit, set
2289 /// TrueIfSigned if the result of the comparison is true when the input value is
2290 /// signed.
2291 static bool isSignBitCheck(ICmpInst::Predicate pred, ConstantInt *RHS,
2292                            bool &TrueIfSigned) {
2293   switch (pred) {
2294   case ICmpInst::ICMP_SLT:   // True if LHS s< 0
2295     TrueIfSigned = true;
2296     return RHS->isZero();
2297   case ICmpInst::ICMP_SLE:   // True if LHS s<= RHS and RHS == -1
2298     TrueIfSigned = true;
2299     return RHS->isAllOnesValue();
2300   case ICmpInst::ICMP_SGT:   // True if LHS s> -1
2301     TrueIfSigned = false;
2302     return RHS->isAllOnesValue();
2303   case ICmpInst::ICMP_UGT:
2304     // True if LHS u> RHS and RHS == high-bit-mask - 1
2305     TrueIfSigned = true;
2306     return RHS->getValue() ==
2307       APInt::getSignedMaxValue(RHS->getType()->getPrimitiveSizeInBits());
2308   case ICmpInst::ICMP_UGE: 
2309     // True if LHS u>= RHS and RHS == high-bit-mask (2^7, 2^15, 2^31, etc)
2310     TrueIfSigned = true;
2311     return RHS->getValue() == 
2312       APInt::getSignBit(RHS->getType()->getPrimitiveSizeInBits());
2313   default:
2314     return false;
2315   }
2316 }
2317
2318 Instruction *InstCombiner::visitMul(BinaryOperator &I) {
2319   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
2320   Value *Op0 = I.getOperand(0);
2321
2322   if (isa<UndefValue>(I.getOperand(1)))              // undef * X -> 0
2323     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2324
2325   // Simplify mul instructions with a constant RHS...
2326   if (Constant *Op1 = dyn_cast<Constant>(I.getOperand(1))) {
2327     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2328
2329       // ((X << C1)*C2) == (X * (C2 << C1))
2330       if (BinaryOperator *SI = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
2331         if (SI->getOpcode() == Instruction::Shl)
2332           if (Constant *ShOp = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
2333             return BinaryOperator::createMul(SI->getOperand(0),
2334                                              ConstantExpr::getShl(CI, ShOp));
2335
2336       if (CI->isZero())
2337         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X * 0  == 0
2338       if (CI->equalsInt(1))                  // X * 1  == X
2339         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2340       if (CI->isAllOnesValue())              // X * -1 == 0 - X
2341         return BinaryOperator::createNeg(Op0, I.getName());
2342
2343       const APInt& Val = cast<ConstantInt>(CI)->getValue();
2344       if (Val.isPowerOf2()) {          // Replace X*(2^C) with X << C
2345         return BinaryOperator::createShl(Op0,
2346                  ConstantInt::get(Op0->getType(), Val.logBase2()));
2347       }
2348     } else if (ConstantFP *Op1F = dyn_cast<ConstantFP>(Op1)) {
2349       if (Op1F->isNullValue())
2350         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
2351
2352       // "In IEEE floating point, x*1 is not equivalent to x for nans.  However,
2353       // ANSI says we can drop signals, so we can do this anyway." (from GCC)
2354       // We need a better interface for long double here.
2355       if (Op1->getType() == Type::FloatTy || Op1->getType() == Type::DoubleTy)
2356         if (Op1F->isExactlyValue(1.0))
2357           return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // Eliminate 'mul double %X, 1.0'
2358     }
2359     
2360     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
2361       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add && Op0I->hasOneUse() &&
2362           isa<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1))) {
2363         // Canonicalize (X+C1)*C2 -> X*C2+C1*C2.
2364         Instruction *Add = BinaryOperator::createMul(Op0I->getOperand(0),
2365                                                      Op1, "tmp");
2366         InsertNewInstBefore(Add, I);
2367         Value *C1C2 = ConstantExpr::getMul(Op1, 
2368                                            cast<Constant>(Op0I->getOperand(1)));
2369         return BinaryOperator::createAdd(Add, C1C2);
2370         
2371       }
2372
2373     // Try to fold constant mul into select arguments.
2374     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
2375       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2376         return R;
2377
2378     if (isa<PHINode>(Op0))
2379       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2380         return NV;
2381   }
2382
2383   if (Value *Op0v = dyn_castNegVal(Op0))     // -X * -Y = X*Y
2384     if (Value *Op1v = dyn_castNegVal(I.getOperand(1)))
2385       return BinaryOperator::createMul(Op0v, Op1v);
2386
2387   // If one of the operands of the multiply is a cast from a boolean value, then
2388   // we know the bool is either zero or one, so this is a 'masking' multiply.
2389   // See if we can simplify things based on how the boolean was originally
2390   // formed.
2391   CastInst *BoolCast = 0;
2392   if (ZExtInst *CI = dyn_cast<ZExtInst>(I.getOperand(0)))
2393     if (CI->getOperand(0)->getType() == Type::Int1Ty)
2394       BoolCast = CI;
2395   if (!BoolCast)
2396     if (ZExtInst *CI = dyn_cast<ZExtInst>(I.getOperand(1)))
2397       if (CI->getOperand(0)->getType() == Type::Int1Ty)
2398         BoolCast = CI;
2399   if (BoolCast) {
2400     if (ICmpInst *SCI = dyn_cast<ICmpInst>(BoolCast->getOperand(0))) {
2401       Value *SCIOp0 = SCI->getOperand(0), *SCIOp1 = SCI->getOperand(1);
2402       const Type *SCOpTy = SCIOp0->getType();
2403       bool TIS = false;
2404       
2405       // If the icmp is true iff the sign bit of X is set, then convert this
2406       // multiply into a shift/and combination.
2407       if (isa<ConstantInt>(SCIOp1) &&
2408           isSignBitCheck(SCI->getPredicate(), cast<ConstantInt>(SCIOp1), TIS) &&
2409           TIS) {
2410         // Shift the X value right to turn it into "all signbits".
2411         Constant *Amt = ConstantInt::get(SCIOp0->getType(),
2412                                           SCOpTy->getPrimitiveSizeInBits()-1);
2413         Value *V =
2414           InsertNewInstBefore(
2415             BinaryOperator::create(Instruction::AShr, SCIOp0, Amt,
2416                                             BoolCast->getOperand(0)->getName()+
2417                                             ".mask"), I);
2418
2419         // If the multiply type is not the same as the source type, sign extend
2420         // or truncate to the multiply type.
2421         if (I.getType() != V->getType()) {
2422           uint32_t SrcBits = V->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2423           uint32_t DstBits = I.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2424           Instruction::CastOps opcode = 
2425             (SrcBits == DstBits ? Instruction::BitCast : 
2426              (SrcBits < DstBits ? Instruction::SExt : Instruction::Trunc));
2427           V = InsertCastBefore(opcode, V, I.getType(), I);
2428         }
2429
2430         Value *OtherOp = Op0 == BoolCast ? I.getOperand(1) : Op0;
2431         return BinaryOperator::createAnd(V, OtherOp);
2432       }
2433     }
2434   }
2435
2436   return Changed ? &I : 0;
2437 }
2438
2439 /// This function implements the transforms on div instructions that work
2440 /// regardless of the kind of div instruction it is (udiv, sdiv, or fdiv). It is
2441 /// used by the visitors to those instructions.
2442 /// @brief Transforms common to all three div instructions
2443 Instruction *InstCombiner::commonDivTransforms(BinaryOperator &I) {
2444   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2445
2446   // undef / X -> 0
2447   if (isa<UndefValue>(Op0))
2448     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2449
2450   // X / undef -> undef
2451   if (isa<UndefValue>(Op1))
2452     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
2453
2454   // Handle cases involving: div X, (select Cond, Y, Z)
2455   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) {
2456     // div X, (Cond ? 0 : Y) -> div X, Y.  If the div and the select are in the
2457     // same basic block, then we replace the select with Y, and the condition 
2458     // of the select with false (if the cond value is in the same BB).  If the
2459     // select has uses other than the div, this allows them to be simplified
2460     // also. Note that div X, Y is just as good as div X, 0 (undef)
2461     if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
2462       if (ST->isNullValue()) {
2463         Instruction *CondI = dyn_cast<Instruction>(SI->getOperand(0));
2464         if (CondI && CondI->getParent() == I.getParent())
2465           UpdateValueUsesWith(CondI, ConstantInt::getFalse());
2466         else if (I.getParent() != SI->getParent() || SI->hasOneUse())
2467           I.setOperand(1, SI->getOperand(2));
2468         else
2469           UpdateValueUsesWith(SI, SI->getOperand(2));
2470         return &I;
2471       }
2472
2473     // Likewise for: div X, (Cond ? Y : 0) -> div X, Y
2474     if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(2)))
2475       if (ST->isNullValue()) {
2476         Instruction *CondI = dyn_cast<Instruction>(SI->getOperand(0));
2477         if (CondI && CondI->getParent() == I.getParent())
2478           UpdateValueUsesWith(CondI, ConstantInt::getTrue());
2479         else if (I.getParent() != SI->getParent() || SI->hasOneUse())
2480           I.setOperand(1, SI->getOperand(1));
2481         else
2482           UpdateValueUsesWith(SI, SI->getOperand(1));
2483         return &I;
2484       }
2485   }
2486
2487   return 0;
2488 }
2489
2490 /// This function implements the transforms common to both integer division
2491 /// instructions (udiv and sdiv). It is called by the visitors to those integer
2492 /// division instructions.
2493 /// @brief Common integer divide transforms
2494 Instruction *InstCombiner::commonIDivTransforms(BinaryOperator &I) {
2495   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2496
2497   if (Instruction *Common = commonDivTransforms(I))
2498     return Common;
2499
2500   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2501     // div X, 1 == X
2502     if (RHS->equalsInt(1))
2503       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2504
2505     // (X / C1) / C2  -> X / (C1*C2)
2506     if (Instruction *LHS = dyn_cast<Instruction>(Op0))
2507       if (Instruction::BinaryOps(LHS->getOpcode()) == I.getOpcode())
2508         if (ConstantInt *LHSRHS = dyn_cast<ConstantInt>(LHS->getOperand(1))) {
2509           return BinaryOperator::create(I.getOpcode(), LHS->getOperand(0),
2510                                         Multiply(RHS, LHSRHS));
2511         }
2512
2513     if (!RHS->isZero()) { // avoid X udiv 0
2514       if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
2515         if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2516           return R;
2517       if (isa<PHINode>(Op0))
2518         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2519           return NV;
2520     }
2521   }
2522
2523   // 0 / X == 0, we don't need to preserve faults!
2524   if (ConstantInt *LHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
2525     if (LHS->equalsInt(0))
2526       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2527
2528   return 0;
2529 }
2530
2531 Instruction *InstCombiner::visitUDiv(BinaryOperator &I) {
2532   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2533
2534   // Handle the integer div common cases
2535   if (Instruction *Common = commonIDivTransforms(I))
2536     return Common;
2537
2538   // X udiv C^2 -> X >> C
2539   // Check to see if this is an unsigned division with an exact power of 2,
2540   // if so, convert to a right shift.
2541   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2542     if (C->getValue().isPowerOf2())  // 0 not included in isPowerOf2
2543       return BinaryOperator::createLShr(Op0, 
2544                ConstantInt::get(Op0->getType(), C->getValue().logBase2()));
2545   }
2546
2547   // X udiv (C1 << N), where C1 is "1<<C2"  -->  X >> (N+C2)
2548   if (BinaryOperator *RHSI = dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(1))) {
2549     if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Shl &&
2550         isa<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))) {
2551       const APInt& C1 = cast<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))->getValue();
2552       if (C1.isPowerOf2()) {
2553         Value *N = RHSI->getOperand(1);
2554         const Type *NTy = N->getType();
2555         if (uint32_t C2 = C1.logBase2()) {
2556           Constant *C2V = ConstantInt::get(NTy, C2);
2557           N = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAdd(N, C2V, "tmp"), I);
2558         }
2559         return BinaryOperator::createLShr(Op0, N);
2560       }
2561     }
2562   }
2563   
2564   // udiv X, (Select Cond, C1, C2) --> Select Cond, (shr X, C1), (shr X, C2)
2565   // where C1&C2 are powers of two.
2566   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) 
2567     if (ConstantInt *STO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1)))
2568       if (ConstantInt *SFO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(2)))  {
2569         const APInt &TVA = STO->getValue(), &FVA = SFO->getValue();
2570         if (TVA.isPowerOf2() && FVA.isPowerOf2()) {
2571           // Compute the shift amounts
2572           uint32_t TSA = TVA.logBase2(), FSA = FVA.logBase2();
2573           // Construct the "on true" case of the select
2574           Constant *TC = ConstantInt::get(Op0->getType(), TSA);
2575           Instruction *TSI = BinaryOperator::createLShr(
2576                                                  Op0, TC, SI->getName()+".t");
2577           TSI = InsertNewInstBefore(TSI, I);
2578   
2579           // Construct the "on false" case of the select
2580           Constant *FC = ConstantInt::get(Op0->getType(), FSA); 
2581           Instruction *FSI = BinaryOperator::createLShr(
2582                                                  Op0, FC, SI->getName()+".f");
2583           FSI = InsertNewInstBefore(FSI, I);
2584
2585           // construct the select instruction and return it.
2586           return new SelectInst(SI->getOperand(0), TSI, FSI, SI->getName());
2587         }
2588       }
2589   return 0;
2590 }
2591
2592 Instruction *InstCombiner::visitSDiv(BinaryOperator &I) {
2593   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2594
2595   // Handle the integer div common cases
2596   if (Instruction *Common = commonIDivTransforms(I))
2597     return Common;
2598
2599   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2600     // sdiv X, -1 == -X
2601     if (RHS->isAllOnesValue())
2602       return BinaryOperator::createNeg(Op0);
2603
2604     // -X/C -> X/-C
2605     if (Value *LHSNeg = dyn_castNegVal(Op0))
2606       return BinaryOperator::createSDiv(LHSNeg, ConstantExpr::getNeg(RHS));
2607   }
2608
2609   // If the sign bits of both operands are zero (i.e. we can prove they are
2610   // unsigned inputs), turn this into a udiv.
2611   if (I.getType()->isInteger()) {
2612     APInt Mask(APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits()));
2613     if (MaskedValueIsZero(Op1, Mask) && MaskedValueIsZero(Op0, Mask)) {
2614       return BinaryOperator::createUDiv(Op0, Op1, I.getName());
2615     }
2616   }      
2617   
2618   return 0;
2619 }
2620
2621 Instruction *InstCombiner::visitFDiv(BinaryOperator &I) {
2622   return commonDivTransforms(I);
2623 }
2624
2625 /// GetFactor - If we can prove that the specified value is at least a multiple
2626 /// of some factor, return that factor.
2627 static Constant *GetFactor(Value *V) {
2628   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V))
2629     return CI;
2630   
2631   // Unless we can be tricky, we know this is a multiple of 1.
2632   Constant *Result = ConstantInt::get(V->getType(), 1);
2633   
2634   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
2635   if (!I) return Result;
2636   
2637   if (I->getOpcode() == Instruction::Mul) {
2638     // Handle multiplies by a constant, etc.
2639     return ConstantExpr::getMul(GetFactor(I->getOperand(0)),
2640                                 GetFactor(I->getOperand(1)));
2641   } else if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
2642     // (X<<C) -> X * (1 << C)
2643     if (Constant *ShRHS = dyn_cast<Constant>(I->getOperand(1))) {
2644       ShRHS = ConstantExpr::getShl(Result, ShRHS);
2645       return ConstantExpr::getMul(GetFactor(I->getOperand(0)), ShRHS);
2646     }
2647   } else if (I->getOpcode() == Instruction::And) {
2648     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
2649       // X & 0xFFF0 is known to be a multiple of 16.
2650       uint32_t Zeros = RHS->getValue().countTrailingZeros();
2651       if (Zeros != V->getType()->getPrimitiveSizeInBits())
2652         return ConstantExpr::getShl(Result, 
2653                                     ConstantInt::get(Result->getType(), Zeros));
2654     }
2655   } else if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(I)) {
2656     // Only handle int->int casts.
2657     if (!CI->isIntegerCast())
2658       return Result;
2659     Value *Op = CI->getOperand(0);
2660     return ConstantExpr::getCast(CI->getOpcode(), GetFactor(Op), V->getType());
2661   }    
2662   return Result;
2663 }
2664
2665 /// This function implements the transforms on rem instructions that work
2666 /// regardless of the kind of rem instruction it is (urem, srem, or frem). It 
2667 /// is used by the visitors to those instructions.
2668 /// @brief Transforms common to all three rem instructions
2669 Instruction *InstCombiner::commonRemTransforms(BinaryOperator &I) {
2670   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2671
2672   // 0 % X == 0, we don't need to preserve faults!
2673   if (Constant *LHS = dyn_cast<Constant>(Op0))
2674     if (LHS->isNullValue())
2675       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2676
2677   if (isa<UndefValue>(Op0))              // undef % X -> 0
2678     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2679   if (isa<UndefValue>(Op1))
2680     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X % undef -> undef
2681
2682   // Handle cases involving: rem X, (select Cond, Y, Z)
2683   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) {
2684     // rem X, (Cond ? 0 : Y) -> rem X, Y.  If the rem and the select are in
2685     // the same basic block, then we replace the select with Y, and the
2686     // condition of the select with false (if the cond value is in the same
2687     // BB).  If the select has uses other than the div, this allows them to be
2688     // simplified also.
2689     if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
2690       if (ST->isNullValue()) {
2691         Instruction *CondI = dyn_cast<Instruction>(SI->getOperand(0));
2692         if (CondI && CondI->getParent() == I.getParent())
2693           UpdateValueUsesWith(CondI, ConstantInt::getFalse());
2694         else if (I.getParent() != SI->getParent() || SI->hasOneUse())
2695           I.setOperand(1, SI->getOperand(2));
2696         else
2697           UpdateValueUsesWith(SI, SI->getOperand(2));
2698         return &I;
2699       }
2700     // Likewise for: rem X, (Cond ? Y : 0) -> rem X, Y
2701     if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(2)))
2702       if (ST->isNullValue()) {
2703         Instruction *CondI = dyn_cast<Instruction>(SI->getOperand(0));
2704         if (CondI && CondI->getParent() == I.getParent())
2705           UpdateValueUsesWith(CondI, ConstantInt::getTrue());
2706         else if (I.getParent() != SI->getParent() || SI->hasOneUse())
2707           I.setOperand(1, SI->getOperand(1));
2708         else
2709           UpdateValueUsesWith(SI, SI->getOperand(1));
2710         return &I;
2711       }
2712   }
2713
2714   return 0;
2715 }
2716
2717 /// This function implements the transforms common to both integer remainder
2718 /// instructions (urem and srem). It is called by the visitors to those integer
2719 /// remainder instructions.
2720 /// @brief Common integer remainder transforms
2721 Instruction *InstCombiner::commonIRemTransforms(BinaryOperator &I) {
2722   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2723
2724   if (Instruction *common = commonRemTransforms(I))
2725     return common;
2726
2727   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2728     // X % 0 == undef, we don't need to preserve faults!
2729     if (RHS->equalsInt(0))
2730       return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(I.getType()));
2731     
2732     if (RHS->equalsInt(1))  // X % 1 == 0
2733       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2734
2735     if (Instruction *Op0I = dyn_cast<Instruction>(Op0)) {
2736       if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0I)) {
2737         if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2738           return R;
2739       } else if (isa<PHINode>(Op0I)) {
2740         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2741           return NV;
2742       }
2743       // (X * C1) % C2 --> 0  iff  C1 % C2 == 0
2744       if (ConstantExpr::getSRem(GetFactor(Op0I), RHS)->isNullValue())
2745         return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2746     }
2747   }
2748
2749   return 0;
2750 }
2751
2752 Instruction *InstCombiner::visitURem(BinaryOperator &I) {
2753   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2754
2755   if (Instruction *common = commonIRemTransforms(I))
2756     return common;
2757   
2758   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2759     // X urem C^2 -> X and C
2760     // Check to see if this is an unsigned remainder with an exact power of 2,
2761     // if so, convert to a bitwise and.
2762     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(RHS))
2763       if (C->getValue().isPowerOf2())
2764         return BinaryOperator::createAnd(Op0, SubOne(C));
2765   }
2766
2767   if (Instruction *RHSI = dyn_cast<Instruction>(I.getOperand(1))) {
2768     // Turn A % (C << N), where C is 2^k, into A & ((C << N)-1)  
2769     if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Shl &&
2770         isa<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))) {
2771       if (cast<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))->getValue().isPowerOf2()) {
2772         Constant *N1 = ConstantInt::getAllOnesValue(I.getType());
2773         Value *Add = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAdd(RHSI, N1,
2774                                                                    "tmp"), I);
2775         return BinaryOperator::createAnd(Op0, Add);
2776       }
2777     }
2778   }
2779
2780   // urem X, (select Cond, 2^C1, 2^C2) --> select Cond, (and X, C1), (and X, C2)
2781   // where C1&C2 are powers of two.
2782   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) {
2783     if (ConstantInt *STO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1)))
2784       if (ConstantInt *SFO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(2))) {
2785         // STO == 0 and SFO == 0 handled above.
2786         if ((STO->getValue().isPowerOf2()) && 
2787             (SFO->getValue().isPowerOf2())) {
2788           Value *TrueAnd = InsertNewInstBefore(
2789             BinaryOperator::createAnd(Op0, SubOne(STO), SI->getName()+".t"), I);
2790           Value *FalseAnd = InsertNewInstBefore(
2791             BinaryOperator::createAnd(Op0, SubOne(SFO), SI->getName()+".f"), I);
2792           return new SelectInst(SI->getOperand(0), TrueAnd, FalseAnd);
2793         }
2794       }
2795   }
2796   
2797   return 0;
2798 }
2799
2800 Instruction *InstCombiner::visitSRem(BinaryOperator &I) {
2801   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2802
2803   if (Instruction *common = commonIRemTransforms(I))
2804     return common;
2805   
2806   if (Value *RHSNeg = dyn_castNegVal(Op1))
2807     if (!isa<ConstantInt>(RHSNeg) || 
2808         cast<ConstantInt>(RHSNeg)->getValue().isStrictlyPositive()) {
2809       // X % -Y -> X % Y
2810       AddUsesToWorkList(I);
2811       I.setOperand(1, RHSNeg);
2812       return &I;
2813     }
2814  
2815   // If the top bits of both operands are zero (i.e. we can prove they are
2816   // unsigned inputs), turn this into a urem.
2817   APInt Mask(APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits()));
2818   if (MaskedValueIsZero(Op1, Mask) && MaskedValueIsZero(Op0, Mask)) {
2819     // X srem Y -> X urem Y, iff X and Y don't have sign bit set
2820     return BinaryOperator::createURem(Op0, Op1, I.getName());
2821   }
2822
2823   return 0;
2824 }
2825
2826 Instruction *InstCombiner::visitFRem(BinaryOperator &I) {
2827   return commonRemTransforms(I);
2828 }
2829
2830 // isMaxValueMinusOne - return true if this is Max-1
2831 static bool isMaxValueMinusOne(const ConstantInt *C, bool isSigned) {
2832   uint32_t TypeBits = C->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2833   if (!isSigned)
2834     return C->getValue() == APInt::getAllOnesValue(TypeBits) - 1;
2835   return C->getValue() == APInt::getSignedMaxValue(TypeBits)-1;
2836 }
2837
2838 // isMinValuePlusOne - return true if this is Min+1
2839 static bool isMinValuePlusOne(const ConstantInt *C, bool isSigned) {
2840   if (!isSigned)
2841     return C->getValue() == 1; // unsigned
2842     
2843   // Calculate 1111111111000000000000
2844   uint32_t TypeBits = C->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2845   return C->getValue() == APInt::getSignedMinValue(TypeBits)+1;
2846 }
2847
2848 // isOneBitSet - Return true if there is exactly one bit set in the specified
2849 // constant.
2850 static bool isOneBitSet(const ConstantInt *CI) {
2851   return CI->getValue().isPowerOf2();
2852 }
2853
2854 // isHighOnes - Return true if the constant is of the form 1+0+.
2855 // This is the same as lowones(~X).
2856 static bool isHighOnes(const ConstantInt *CI) {
2857   return (~CI->getValue() + 1).isPowerOf2();
2858 }
2859
2860 /// getICmpCode - Encode a icmp predicate into a three bit mask.  These bits
2861 /// are carefully arranged to allow folding of expressions such as:
2862 ///
2863 ///      (A < B) | (A > B) --> (A != B)
2864 ///
2865 /// Note that this is only valid if the first and second predicates have the
2866 /// same sign. Is illegal to do: (A u< B) | (A s> B) 
2867 ///
2868 /// Three bits are used to represent the condition, as follows:
2869 ///   0  A > B
2870 ///   1  A == B
2871 ///   2  A < B
2872 ///
2873 /// <=>  Value  Definition
2874 /// 000     0   Always false
2875 /// 001     1   A >  B
2876 /// 010     2   A == B
2877 /// 011     3   A >= B
2878 /// 100     4   A <  B
2879 /// 101     5   A != B
2880 /// 110     6   A <= B
2881 /// 111     7   Always true
2882 ///  
2883 static unsigned getICmpCode(const ICmpInst *ICI) {
2884   switch (ICI->getPredicate()) {
2885     // False -> 0
2886   case ICmpInst::ICMP_UGT: return 1;  // 001
2887   case ICmpInst::ICMP_SGT: return 1;  // 001
2888   case ICmpInst::ICMP_EQ:  return 2;  // 010
2889   case ICmpInst::ICMP_UGE: return 3;  // 011
2890   case ICmpInst::ICMP_SGE: return 3;  // 011
2891   case ICmpInst::ICMP_ULT: return 4;  // 100
2892   case ICmpInst::ICMP_SLT: return 4;  // 100
2893   case ICmpInst::ICMP_NE:  return 5;  // 101
2894   case ICmpInst::ICMP_ULE: return 6;  // 110
2895   case ICmpInst::ICMP_SLE: return 6;  // 110
2896     // True -> 7
2897   default:
2898     assert(0 && "Invalid ICmp predicate!");
2899     return 0;
2900   }
2901 }
2902
2903 /// getICmpValue - This is the complement of getICmpCode, which turns an
2904 /// opcode and two operands into either a constant true or false, or a brand 
2905 /// new /// ICmp instruction. The sign is passed in to determine which kind
2906 /// of predicate to use in new icmp instructions.
2907 static Value *getICmpValue(bool sign, unsigned code, Value *LHS, Value *RHS) {
2908   switch (code) {
2909   default: assert(0 && "Illegal ICmp code!");
2910   case  0: return ConstantInt::getFalse();
2911   case  1: 
2912     if (sign)
2913       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, LHS, RHS);
2914     else
2915       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, LHS, RHS);
2916   case  2: return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ,  LHS, RHS);
2917   case  3: 
2918     if (sign)
2919       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, LHS, RHS);
2920     else
2921       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, LHS, RHS);
2922   case  4: 
2923     if (sign)
2924       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, LHS, RHS);
2925     else
2926       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, LHS, RHS);
2927   case  5: return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE,  LHS, RHS);
2928   case  6: 
2929     if (sign)
2930       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLE, LHS, RHS);
2931     else
2932       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULE, LHS, RHS);
2933   case  7: return ConstantInt::getTrue();
2934   }
2935 }
2936
2937 static bool PredicatesFoldable(ICmpInst::Predicate p1, ICmpInst::Predicate p2) {
2938   return (ICmpInst::isSignedPredicate(p1) == ICmpInst::isSignedPredicate(p2)) ||
2939     (ICmpInst::isSignedPredicate(p1) && 
2940      (p2 == ICmpInst::ICMP_EQ || p2 == ICmpInst::ICMP_NE)) ||
2941     (ICmpInst::isSignedPredicate(p2) && 
2942      (p1 == ICmpInst::ICMP_EQ || p1 == ICmpInst::ICMP_NE));
2943 }
2944
2945 namespace { 
2946 // FoldICmpLogical - Implements (icmp1 A, B) & (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
2947 struct FoldICmpLogical {
2948   InstCombiner &IC;
2949   Value *LHS, *RHS;
2950   ICmpInst::Predicate pred;
2951   FoldICmpLogical(InstCombiner &ic, ICmpInst *ICI)
2952     : IC(ic), LHS(ICI->getOperand(0)), RHS(ICI->getOperand(1)),
2953       pred(ICI->getPredicate()) {}
2954   bool shouldApply(Value *V) const {
2955     if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(V))
2956       if (PredicatesFoldable(pred, ICI->getPredicate()))
2957         return (ICI->getOperand(0) == LHS && ICI->getOperand(1) == RHS ||
2958                 ICI->getOperand(0) == RHS && ICI->getOperand(1) == LHS);
2959     return false;
2960   }
2961   Instruction *apply(Instruction &Log) const {
2962     ICmpInst *ICI = cast<ICmpInst>(Log.getOperand(0));
2963     if (ICI->getOperand(0) != LHS) {
2964       assert(ICI->getOperand(1) == LHS);
2965       ICI->swapOperands();  // Swap the LHS and RHS of the ICmp
2966     }
2967
2968     ICmpInst *RHSICI = cast<ICmpInst>(Log.getOperand(1));
2969     unsigned LHSCode = getICmpCode(ICI);
2970     unsigned RHSCode = getICmpCode(RHSICI);
2971     unsigned Code;
2972     switch (Log.getOpcode()) {
2973     case Instruction::And: Code = LHSCode & RHSCode; break;
2974     case Instruction::Or:  Code = LHSCode | RHSCode; break;
2975     case Instruction::Xor: Code = LHSCode ^ RHSCode; break;
2976     default: assert(0 && "Illegal logical opcode!"); return 0;
2977     }
2978
2979     bool isSigned = ICmpInst::isSignedPredicate(RHSICI->getPredicate()) || 
2980                     ICmpInst::isSignedPredicate(ICI->getPredicate());
2981       
2982     Value *RV = getICmpValue(isSigned, Code, LHS, RHS);
2983     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(RV))
2984       return I;
2985     // Otherwise, it's a constant boolean value...
2986     return IC.ReplaceInstUsesWith(Log, RV);
2987   }
2988 };
2989 } // end anonymous namespace
2990
2991 // OptAndOp - This handles expressions of the form ((val OP C1) & C2).  Where
2992 // the Op parameter is 'OP', OpRHS is 'C1', and AndRHS is 'C2'.  Op is
2993 // guaranteed to be a binary operator.
2994 Instruction *InstCombiner::OptAndOp(Instruction *Op,
2995                                     ConstantInt *OpRHS,
2996                                     ConstantInt *AndRHS,
2997                                     BinaryOperator &TheAnd) {
2998   Value *X = Op->getOperand(0);
2999   Constant *Together = 0;
3000   if (!Op->isShift())
3001     Together = And(AndRHS, OpRHS);
3002
3003   switch (Op->getOpcode()) {
3004   case Instruction::Xor:
3005     if (Op->hasOneUse()) {
3006       // (X ^ C1) & C2 --> (X & C2) ^ (C1&C2)
3007       Instruction *And = BinaryOperator::createAnd(X, AndRHS);
3008       InsertNewInstBefore(And, TheAnd);
3009       And->takeName(Op);
3010       return BinaryOperator::createXor(And, Together);
3011     }
3012     break;
3013   case Instruction::Or:
3014     if (Together == AndRHS) // (X | C) & C --> C
3015       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, AndRHS);
3016
3017     if (Op->hasOneUse() && Together != OpRHS) {
3018       // (X | C1) & C2 --> (X | (C1&C2)) & C2
3019       Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(X, Together);
3020       InsertNewInstBefore(Or, TheAnd);
3021       Or->takeName(Op);
3022       return BinaryOperator::createAnd(Or, AndRHS);
3023     }
3024     break;
3025   case Instruction::Add:
3026     if (Op->hasOneUse()) {
3027       // Adding a one to a single bit bit-field should be turned into an XOR
3028       // of the bit.  First thing to check is to see if this AND is with a
3029       // single bit constant.
3030       const APInt& AndRHSV = cast<ConstantInt>(AndRHS)->getValue();
3031
3032       // If there is only one bit set...
3033       if (isOneBitSet(cast<ConstantInt>(AndRHS))) {
3034         // Ok, at this point, we know that we are masking the result of the
3035         // ADD down to exactly one bit.  If the constant we are adding has
3036         // no bits set below this bit, then we can eliminate the ADD.
3037         const APInt& AddRHS = cast<ConstantInt>(OpRHS)->getValue();
3038
3039         // Check to see if any bits below the one bit set in AndRHSV are set.
3040         if ((AddRHS & (AndRHSV-1)) == 0) {
3041           // If not, the only thing that can effect the output of the AND is
3042           // the bit specified by AndRHSV.  If that bit is set, the effect of
3043           // the XOR is to toggle the bit.  If it is clear, then the ADD has
3044           // no effect.
3045           if ((AddRHS & AndRHSV) == 0) { // Bit is not set, noop
3046             TheAnd.setOperand(0, X);
3047             return &TheAnd;
3048           } else {
3049             // Pull the XOR out of the AND.
3050             Instruction *NewAnd = BinaryOperator::createAnd(X, AndRHS);
3051             InsertNewInstBefore(NewAnd, TheAnd);
3052             NewAnd->takeName(Op);
3053             return BinaryOperator::createXor(NewAnd, AndRHS);
3054           }
3055         }
3056       }
3057     }
3058     break;
3059
3060   case Instruction::Shl: {
3061     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
3062     // the anded constant includes them, clear them now!
3063     //
3064     uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
3065     uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
3066     APInt ShlMask(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth-OpRHSVal));
3067     ConstantInt *CI = ConstantInt::get(AndRHS->getValue() & ShlMask);
3068
3069     if (CI->getValue() == ShlMask) { 
3070     // Masking out bits that the shift already masks
3071       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, Op);   // No need for the and.
3072     } else if (CI != AndRHS) {                  // Reducing bits set in and.
3073       TheAnd.setOperand(1, CI);
3074       return &TheAnd;
3075     }
3076     break;
3077   }
3078   case Instruction::LShr:
3079   {
3080     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
3081     // the anded constant includes them, clear them now!  This only applies to
3082     // unsigned shifts, because a signed shr may bring in set bits!
3083     //
3084     uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
3085     uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
3086     APInt ShrMask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - OpRHSVal));
3087     ConstantInt *CI = ConstantInt::get(AndRHS->getValue() & ShrMask);
3088
3089     if (CI->getValue() == ShrMask) {   
3090     // Masking out bits that the shift already masks.
3091       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, Op);
3092     } else if (CI != AndRHS) {
3093       TheAnd.setOperand(1, CI);  // Reduce bits set in and cst.
3094       return &TheAnd;
3095     }
3096     break;
3097   }
3098   case Instruction::AShr:
3099     // Signed shr.
3100     // See if this is shifting in some sign extension, then masking it out
3101     // with an and.
3102     if (Op->hasOneUse()) {
3103       uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
3104       uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
3105       APInt ShrMask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - OpRHSVal));
3106       Constant *C = ConstantInt::get(AndRHS->getValue() & ShrMask);
3107       if (C == AndRHS) {          // Masking out bits shifted in.
3108         // (Val ashr C1) & C2 -> (Val lshr C1) & C2
3109         // Make the argument unsigned.
3110         Value *ShVal = Op->getOperand(0);
3111         ShVal = InsertNewInstBefore(
3112             BinaryOperator::createLShr(ShVal, OpRHS, 
3113                                    Op->getName()), TheAnd);
3114         return BinaryOperator::createAnd(ShVal, AndRHS, TheAnd.getName());
3115       }
3116     }
3117     break;
3118   }
3119   return 0;
3120 }
3121
3122
3123 /// InsertRangeTest - Emit a computation of: (V >= Lo && V < Hi) if Inside is
3124 /// true, otherwise (V < Lo || V >= Hi).  In pratice, we emit the more efficient
3125 /// (V-Lo) <u Hi-Lo.  This method expects that Lo <= Hi. isSigned indicates
3126 /// whether to treat the V, Lo and HI as signed or not. IB is the location to
3127 /// insert new instructions.
3128 Instruction *InstCombiner::InsertRangeTest(Value *V, Constant *Lo, Constant *Hi,
3129                                            bool isSigned, bool Inside, 
3130                                            Instruction &IB) {
3131   assert(cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getICmp((isSigned ? 
3132             ICmpInst::ICMP_SLE:ICmpInst::ICMP_ULE), Lo, Hi))->getZExtValue() &&
3133          "Lo is not <= Hi in range emission code!");
3134     
3135   if (Inside) {
3136     if (Lo == Hi)  // Trivially false.
3137       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, V, V);
3138
3139     // V >= Min && V < Hi --> V < Hi
3140     if (cast<ConstantInt>(Lo)->isMinValue(isSigned)) {
3141       ICmpInst::Predicate pred = (isSigned ? 
3142         ICmpInst::ICMP_SLT : ICmpInst::ICMP_ULT);
3143       return new ICmpInst(pred, V, Hi);
3144     }
3145
3146     // Emit V-Lo <u Hi-Lo
3147     Constant *NegLo = ConstantExpr::getNeg(Lo);
3148     Instruction *Add = BinaryOperator::createAdd(V, NegLo, V->getName()+".off");
3149     InsertNewInstBefore(Add, IB);
3150     Constant *UpperBound = ConstantExpr::getAdd(NegLo, Hi);
3151     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Add, UpperBound);
3152   }
3153
3154   if (Lo == Hi)  // Trivially true.
3155     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, V, V);
3156
3157   // V < Min || V >= Hi -> V > Hi-1
3158   Hi = SubOne(cast<ConstantInt>(Hi));
3159   if (cast<ConstantInt>(Lo)->isMinValue(isSigned)) {
3160     ICmpInst::Predicate pred = (isSigned ? 
3161         ICmpInst::ICMP_SGT : ICmpInst::ICMP_UGT);
3162     return new ICmpInst(pred, V, Hi);
3163   }
3164
3165   // Emit V-Lo >u Hi-1-Lo
3166   // Note that Hi has already had one subtracted from it, above.
3167   ConstantInt *NegLo = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(Lo));
3168   Instruction *Add = BinaryOperator::createAdd(V, NegLo, V->getName()+".off");
3169   InsertNewInstBefore(Add, IB);
3170   Constant *LowerBound = ConstantExpr::getAdd(NegLo, Hi);
3171   return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, Add, LowerBound);
3172 }
3173
3174 // isRunOfOnes - Returns true iff Val consists of one contiguous run of 1s with
3175 // any number of 0s on either side.  The 1s are allowed to wrap from LSB to
3176 // MSB, so 0x000FFF0, 0x0000FFFF, and 0xFF0000FF are all runs.  0x0F0F0000 is
3177 // not, since all 1s are not contiguous.
3178 static bool isRunOfOnes(ConstantInt *Val, uint32_t &MB, uint32_t &ME) {
3179   const APInt& V = Val->getValue();
3180   uint32_t BitWidth = Val->getType()->getBitWidth();
3181   if (!APIntOps::isShiftedMask(BitWidth, V)) return false;
3182
3183   // look for the first zero bit after the run of ones
3184   MB = BitWidth - ((V - 1) ^ V).countLeadingZeros();
3185   // look for the first non-zero bit
3186   ME = V.getActiveBits(); 
3187   return true;
3188 }
3189
3190 /// FoldLogicalPlusAnd - This is part of an expression (LHS +/- RHS) & Mask,
3191 /// where isSub determines whether the operator is a sub.  If we can fold one of
3192 /// the following xforms:
3193 /// 
3194 /// ((A & N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == Mask
3195 /// ((A | N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == 0
3196 /// ((A ^ N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == 0
3197 ///
3198 /// return (A +/- B).
3199 ///
3200 Value *InstCombiner::FoldLogicalPlusAnd(Value *LHS, Value *RHS,
3201                                         ConstantInt *Mask, bool isSub,
3202                                         Instruction &I) {
3203   Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS);
3204   if (!LHSI || LHSI->getNumOperands() != 2 ||
3205       !isa<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) return 0;
3206
3207   ConstantInt *N = cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
3208
3209   switch (LHSI->getOpcode()) {
3210   default: return 0;
3211   case Instruction::And:
3212     if (And(N, Mask) == Mask) {
3213       // If the AndRHS is a power of two minus one (0+1+), this is simple.
3214       if ((Mask->getValue().countLeadingZeros() + 
3215            Mask->getValue().countPopulation()) == 
3216           Mask->getValue().getBitWidth())
3217         break;
3218
3219       // Otherwise, if Mask is 0+1+0+, and if B is known to have the low 0+
3220       // part, we don't need any explicit masks to take them out of A.  If that
3221       // is all N is, ignore it.
3222       uint32_t MB = 0, ME = 0;
3223       if (isRunOfOnes(Mask, MB, ME)) {  // begin/end bit of run, inclusive
3224         uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(RHS->getType())->getBitWidth();
3225         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, MB-1));
3226         if (MaskedValueIsZero(RHS, Mask))
3227           break;
3228       }
3229     }
3230     return 0;
3231   case Instruction::Or:
3232   case Instruction::Xor:
3233     // If the AndRHS is a power of two minus one (0+1+), and N&Mask == 0
3234     if ((Mask->getValue().countLeadingZeros() + 
3235          Mask->getValue().countPopulation()) == Mask->getValue().getBitWidth()
3236         && And(N, Mask)->isZero())
3237       break;
3238     return 0;
3239   }
3240   
3241   Instruction *New;
3242   if (isSub)
3243     New = BinaryOperator::createSub(LHSI->getOperand(0), RHS, "fold");
3244   else
3245     New = BinaryOperator::createAdd(LHSI->getOperand(0), RHS, "fold");
3246   return InsertNewInstBefore(New, I);
3247 }
3248
3249 Instruction *InstCombiner::visitAnd(BinaryOperator &I) {
3250   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
3251   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3252
3253   if (isa<UndefValue>(Op1))                         // X & undef -> 0
3254     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3255
3256   // and X, X = X
3257   if (Op0 == Op1)
3258     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
3259
3260   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
3261   // purpose is to compute bits we don't care about.
3262   if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
3263     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(I.getType())->getBitWidth();
3264     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
3265     if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
3266                              KnownZero, KnownOne))
3267       return &I;
3268   } else {
3269     if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(Op1)) {
3270       if (CP->isAllOnesValue())            // X & <-1,-1> -> X
3271         return ReplaceInstUsesWith(I, I.getOperand(0));
3272     } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1)) {
3273       return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X & <0,0> -> <0,0>
3274     }
3275   }
3276   
3277   if (ConstantInt *AndRHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3278     const APInt& AndRHSMask = AndRHS->getValue();
3279     APInt NotAndRHS(~AndRHSMask);
3280
3281     // Optimize a variety of ((val OP C1) & C2) combinations...
3282     if (isa<BinaryOperator>(Op0)) {
3283       Instruction *Op0I = cast<Instruction>(Op0);
3284       Value *Op0LHS = Op0I->getOperand(0);
3285       Value *Op0RHS = Op0I->getOperand(1);
3286       switch (Op0I->getOpcode()) {
3287       case Instruction::Xor:
3288       case Instruction::Or:
3289         // If the mask is only needed on one incoming arm, push it up.
3290         if (Op0I->hasOneUse()) {
3291           if (MaskedValueIsZero(Op0LHS, NotAndRHS)) {
3292             // Not masking anything out for the LHS, move to RHS.
3293             Instruction *NewRHS = BinaryOperator::createAnd(Op0RHS, AndRHS,
3294                                                    Op0RHS->getName()+".masked");
3295             InsertNewInstBefore(NewRHS, I);
3296             return BinaryOperator::create(
3297                        cast<BinaryOperator>(Op0I)->getOpcode(), Op0LHS, NewRHS);
3298           }
3299           if (!isa<Constant>(Op0RHS) &&
3300               MaskedValueIsZero(Op0RHS, NotAndRHS)) {
3301             // Not masking anything out for the RHS, move to LHS.
3302             Instruction *NewLHS = BinaryOperator::createAnd(Op0LHS, AndRHS,
3303                                                    Op0LHS->getName()+".masked");
3304             InsertNewInstBefore(NewLHS, I);
3305             return BinaryOperator::create(
3306                        cast<BinaryOperator>(Op0I)->getOpcode(), NewLHS, Op0RHS);
3307           }
3308         }
3309
3310         break;
3311       case Instruction::Add:
3312         // ((A & N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == AndRHS.
3313         // ((A | N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3314         // ((A ^ N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3315         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0LHS, Op0RHS, AndRHS, false, I))
3316           return BinaryOperator::createAnd(V, AndRHS);
3317         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0RHS, Op0LHS, AndRHS, false, I))
3318           return BinaryOperator::createAnd(V, AndRHS);  // Add commutes
3319         break;
3320
3321       case Instruction::Sub:
3322         // ((A & N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == AndRHS.
3323         // ((A | N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3324         // ((A ^ N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3325         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0LHS, Op0RHS, AndRHS, true, I))
3326           return BinaryOperator::createAnd(V, AndRHS);
3327         break;
3328       }
3329
3330       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1)))
3331         if (Instruction *Res = OptAndOp(Op0I, Op0CI, AndRHS, I))
3332           return Res;
3333     } else if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
3334       // If this is an integer truncation or change from signed-to-unsigned, and
3335       // if the source is an and/or with immediate, transform it.  This
3336       // frequently occurs for bitfield accesses.
3337       if (Instruction *CastOp = dyn_cast<Instruction>(CI->getOperand(0))) {
3338         if ((isa<TruncInst>(CI) || isa<BitCastInst>(CI)) &&
3339             CastOp->getNumOperands() == 2)
3340           if (ConstantInt *AndCI = dyn_cast<ConstantInt>(CastOp->getOperand(1)))
3341             if (CastOp->getOpcode() == Instruction::And) {
3342               // Change: and (cast (and X, C1) to T), C2
3343               // into  : and (cast X to T), trunc_or_bitcast(C1)&C2
3344               // This will fold the two constants together, which may allow 
3345               // other simplifications.
3346               Instruction *NewCast = CastInst::createTruncOrBitCast(
3347                 CastOp->getOperand(0), I.getType(), 
3348                 CastOp->getName()+".shrunk");
3349               NewCast = InsertNewInstBefore(NewCast, I);
3350               // trunc_or_bitcast(C1)&C2
3351               Constant *C3 = ConstantExpr::getTruncOrBitCast(AndCI,I.getType());
3352               C3 = ConstantExpr::getAnd(C3, AndRHS);
3353               return BinaryOperator::createAnd(NewCast, C3);
3354             } else if (CastOp->getOpcode() == Instruction::Or) {
3355               // Change: and (cast (or X, C1) to T), C2
3356               // into  : trunc(C1)&C2 iff trunc(C1)&C2 == C2
3357               Constant *C3 = ConstantExpr::getTruncOrBitCast(AndCI,I.getType());
3358               if (ConstantExpr::getAnd(C3, AndRHS) == AndRHS)   // trunc(C1)&C2
3359                 return ReplaceInstUsesWith(I, AndRHS);
3360             }
3361       }
3362     }
3363
3364     // Try to fold constant and into select arguments.
3365     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
3366       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
3367         return R;
3368     if (isa<PHINode>(Op0))
3369       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
3370         return NV;
3371   }
3372
3373   Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0);
3374   Value *Op1NotVal = dyn_castNotVal(Op1);
3375
3376   if (Op0NotVal == Op1 || Op1NotVal == Op0)  // A & ~A  == ~A & A == 0
3377     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3378
3379   // (~A & ~B) == (~(A | B)) - De Morgan's Law
3380   if (Op0NotVal && Op1NotVal && isOnlyUse(Op0) && isOnlyUse(Op1)) {
3381     Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(Op0NotVal, Op1NotVal,
3382                                                I.getName()+".demorgan");
3383     InsertNewInstBefore(Or, I);
3384     return BinaryOperator::createNot(Or);
3385   }
3386   
3387   {
3388     Value *A = 0, *B = 0, *C = 0, *D = 0;
3389     if (match(Op0, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3390       if (A == Op1 || B == Op1)    // (A | ?) & A  --> A
3391         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
3392     
3393       // (A|B) & ~(A&B) -> A^B
3394       if (match(Op1, m_Not(m_And(m_Value(C), m_Value(D))))) {
3395         if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C))
3396           return BinaryOperator::createXor(A, B);
3397       }
3398     }
3399     
3400     if (match(Op1, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3401       if (A == Op0 || B == Op0)    // A & (A | ?)  --> A
3402         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
3403
3404       // ~(A&B) & (A|B) -> A^B
3405       if (match(Op0, m_Not(m_And(m_Value(C), m_Value(D))))) {
3406         if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C))
3407           return BinaryOperator::createXor(A, B);
3408       }
3409     }
3410     
3411     if (Op0->hasOneUse() &&
3412         match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3413       if (A == Op1) {                                // (A^B)&A -> A&(A^B)
3414         I.swapOperands();     // Simplify below
3415         std::swap(Op0, Op1);
3416       } else if (B == Op1) {                         // (A^B)&B -> B&(B^A)
3417         cast<BinaryOperator>(Op0)->swapOperands();
3418         I.swapOperands();     // Simplify below
3419         std::swap(Op0, Op1);
3420       }
3421     }
3422     if (Op1->hasOneUse() &&
3423         match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3424       if (B == Op0) {                                // B&(A^B) -> B&(B^A)
3425         cast<BinaryOperator>(Op1)->swapOperands();
3426         std::swap(A, B);
3427       }
3428       if (A == Op0) {                                // A&(A^B) -> A & ~B
3429         Instruction *NotB = BinaryOperator::createNot(B, "tmp");
3430         InsertNewInstBefore(NotB, I);
3431         return BinaryOperator::createAnd(A, NotB);
3432       }
3433     }
3434   }
3435   
3436   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(Op1)) {
3437     // (icmp1 A, B) & (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
3438     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
3439       return R;
3440
3441     Value *LHSVal, *RHSVal;
3442     ConstantInt *LHSCst, *RHSCst;
3443     ICmpInst::Predicate LHSCC, RHSCC;
3444     if (match(Op0, m_ICmp(LHSCC, m_Value(LHSVal), m_ConstantInt(LHSCst))))
3445       if (match(RHS, m_ICmp(RHSCC, m_Value(RHSVal), m_ConstantInt(RHSCst))))
3446         if (LHSVal == RHSVal &&    // Found (X icmp C1) & (X icmp C2)
3447             // ICMP_[GL]E X, CST is folded to ICMP_[GL]T elsewhere.
3448             LHSCC != ICmpInst::ICMP_UGE && LHSCC != ICmpInst::ICMP_ULE &&
3449             RHSCC != ICmpInst::ICMP_UGE && RHSCC != ICmpInst::ICMP_ULE &&
3450             LHSCC != ICmpInst::ICMP_SGE && LHSCC != ICmpInst::ICMP_SLE &&
3451             RHSCC != ICmpInst::ICMP_SGE && RHSCC != ICmpInst::ICMP_SLE) {
3452           // Ensure that the larger constant is on the RHS.
3453           ICmpInst::Predicate GT = ICmpInst::isSignedPredicate(LHSCC) ? 
3454             ICmpInst::ICMP_SGT : ICmpInst::ICMP_UGT;
3455           Constant *Cmp = ConstantExpr::getICmp(GT, LHSCst, RHSCst);
3456           ICmpInst *LHS = cast<ICmpInst>(Op0);
3457           if (cast<ConstantInt>(Cmp)->getZExtValue()) {
3458             std::swap(LHS, RHS);
3459             std::swap(LHSCst, RHSCst);
3460             std::swap(LHSCC, RHSCC);
3461           }
3462
3463           // At this point, we know we have have two icmp instructions
3464           // comparing a value against two constants and and'ing the result
3465           // together.  Because of the above check, we know that we only have
3466           // icmp eq, icmp ne, icmp [su]lt, and icmp [SU]gt here. We also know 
3467           // (from the FoldICmpLogical check above), that the two constants 
3468           // are not equal and that the larger constant is on the RHS
3469           assert(LHSCst != RHSCst && "Compares not folded above?");
3470
3471           switch (LHSCC) {
3472           default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3473           case ICmpInst::ICMP_EQ:
3474             switch (RHSCC) {
3475             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3476             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X == 13 & X == 15) -> false
3477             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X == 13 & X >  15) -> false
3478             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X == 13 & X >  15) -> false
3479               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
3480             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X == 13 & X != 15) -> X == 13
3481             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X == 13 & X <  15) -> X == 13
3482             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X == 13 & X <  15) -> X == 13
3483               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3484             }
3485           case ICmpInst::ICMP_NE:
3486             switch (RHSCC) {
3487             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3488             case ICmpInst::ICMP_ULT:
3489               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) // (X != 13 & X u< 14) -> X < 13
3490                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, LHSVal, LHSCst);
3491               break;                        // (X != 13 & X u< 15) -> no change
3492             case ICmpInst::ICMP_SLT:
3493               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) // (X != 13 & X s< 14) -> X < 13
3494                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, LHSVal, LHSCst);
3495               break;                        // (X != 13 & X s< 15) -> no change
3496             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X != 13 & X == 15) -> X == 15
3497             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X != 13 & X u> 15) -> X u> 15
3498             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X != 13 & X s> 15) -> X s> 15
3499               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3500             case ICmpInst::ICMP_NE:
3501               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)){// (X != 13 & X != 14) -> X-13 >u 1
3502                 Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(LHSCst);
3503                 Instruction *Add = BinaryOperator::createAdd(LHSVal, AddCST,
3504                                                       LHSVal->getName()+".off");
3505                 InsertNewInstBefore(Add, I);
3506                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, Add,
3507                                     ConstantInt::get(Add->getType(), 1));
3508               }
3509               break;                        // (X != 13 & X != 15) -> no change
3510             }
3511             break;
3512           case ICmpInst::ICMP_ULT:
3513             switch (RHSCC) {
3514             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3515             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u< 13 & X == 15) -> false
3516             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u< 13 & X u> 15) -> false
3517               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
3518             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u< 13 & X s> 15) -> no change
3519               break;
3520             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u< 13 & X != 15) -> X u< 13
3521             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u< 13 & X u< 15) -> X u< 13
3522               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3523             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u< 13 & X s< 15) -> no change
3524               break;
3525             }
3526             break;
3527           case ICmpInst::ICMP_SLT:
3528             switch (RHSCC) {
3529             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3530             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s< 13 & X == 15) -> false
3531             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s< 13 & X s> 15) -> false
3532               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
3533             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s< 13 & X u> 15) -> no change
3534               break;
3535             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s< 13 & X != 15) -> X < 13
3536             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s< 13 & X s< 15) -> X < 13
3537               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3538             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s< 13 & X u< 15) -> no change
3539               break;
3540             }
3541             break;
3542           case ICmpInst::ICMP_UGT:
3543             switch (RHSCC) {
3544             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3545             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u> 13 & X == 15) -> X > 13
3546               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3547             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u> 13 & X u> 15) -> X u> 15
3548               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3549             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u> 13 & X s> 15) -> no change
3550               break;
3551             case ICmpInst::ICMP_NE:
3552               if (RHSCst == AddOne(LHSCst)) // (X u> 13 & X != 14) -> X u> 14
3553                 return new ICmpInst(LHSCC, LHSVal, RHSCst);
3554               break;                        // (X u> 13 & X != 15) -> no change
3555             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u> 13 & X u< 15) ->(X-14) <u 1
3556               return InsertRangeTest(LHSVal, AddOne(LHSCst), RHSCst, false, 
3557                                      true, I);
3558             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u> 13 & X s< 15) -> no change
3559               break;
3560             }
3561             break;
3562           case ICmpInst::ICMP_SGT:
3563             switch (RHSCC) {
3564             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3565             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s> 13 & X == 15) -> X s> 13
3566               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3567             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s> 13 & X s> 15) -> X s> 15
3568               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3569             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s> 13 & X u> 15) -> no change
3570               break;
3571             case ICmpInst::ICMP_NE:
3572               if (RHSCst == AddOne(LHSCst)) // (X s> 13 & X != 14) -> X s> 14
3573                 return new ICmpInst(LHSCC, LHSVal, RHSCst);
3574               break;                        // (X s> 13 & X != 15) -> no change
3575             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s> 13 & X s< 15) ->(X-14) s< 1
3576               return InsertRangeTest(LHSVal, AddOne(LHSCst), RHSCst, true, 
3577                                      true, I);
3578             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s> 13 & X u< 15) -> no change
3579               break;
3580             }
3581             break;
3582           }
3583         }
3584   }
3585
3586   // fold (and (cast A), (cast B)) -> (cast (and A, B))
3587   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0))
3588     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
3589       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) { // same cast kind ?
3590         const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
3591         if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isInteger() &&
3592             // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
3593             ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
3594                               I.getType(), TD) &&
3595             ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
3596                               I.getType(), TD)) {
3597           Instruction *NewOp = BinaryOperator::createAnd(Op0C->getOperand(0),
3598                                                          Op1C->getOperand(0),
3599                                                          I.getName());
3600           InsertNewInstBefore(NewOp, I);
3601           return CastInst::create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
3602         }
3603       }
3604     
3605   // (X >> Z) & (Y >> Z)  -> (X&Y) >> Z  for all shifts.
3606   if (BinaryOperator *SI1 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
3607     if (BinaryOperator *SI0 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
3608       if (SI0->isShift() && SI0->getOpcode() == SI1->getOpcode() && 
3609           SI0->getOperand(1) == SI1->getOperand(1) &&
3610           (SI0->hasOneUse() || SI1->hasOneUse())) {
3611         Instruction *NewOp =
3612           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAnd(SI0->getOperand(0),
3613                                                         SI1->getOperand(0),
3614                                                         SI0->getName()), I);
3615         return BinaryOperator::create(SI1->getOpcode(), NewOp, 
3616                                       SI1->getOperand(1));
3617       }
3618   }
3619
3620   return Changed ? &I : 0;
3621 }
3622
3623 /// CollectBSwapParts - Look to see if the specified value defines a single byte
3624 /// in the result.  If it does, and if the specified byte hasn't been filled in
3625 /// yet, fill it in and return false.
3626 static bool CollectBSwapParts(Value *V, SmallVector<Value*, 8> &ByteValues) {
3627   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
3628   if (I == 0) return true;
3629
3630   // If this is an or instruction, it is an inner node of the bswap.
3631   if (I->getOpcode() == Instruction::Or)
3632     return CollectBSwapParts(I->getOperand(0), ByteValues) ||
3633            CollectBSwapParts(I->getOperand(1), ByteValues);
3634   
3635   uint32_t BitWidth = I->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
3636   // If this is a shift by a constant int, and it is "24", then its operand
3637   // defines a byte.  We only handle unsigned types here.
3638   if (I->isShift() && isa<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
3639     // Not shifting the entire input by N-1 bytes?
3640     if (cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))->getLimitedValue(BitWidth) !=
3641         8*(ByteValues.size()-1))
3642       return true;
3643     
3644     unsigned DestNo;
3645     if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
3646       // X << 24 defines the top byte with the lowest of the input bytes.
3647       DestNo = ByteValues.size()-1;
3648     } else {
3649       // X >>u 24 defines the low byte with the highest of the input bytes.
3650       DestNo = 0;
3651     }
3652     
3653     // If the destination byte value is already defined, the values are or'd
3654     // together, which isn't a bswap (unless it's an or of the same bits).
3655     if (ByteValues[DestNo] && ByteValues[DestNo] != I->getOperand(0))
3656       return true;
3657     ByteValues[DestNo] = I->getOperand(0);
3658     return false;
3659   }
3660   
3661   // Otherwise, we can only handle and(shift X, imm), imm).  Bail out of if we
3662   // don't have this.
3663   Value *Shift = 0, *ShiftLHS = 0;
3664   ConstantInt *AndAmt = 0, *ShiftAmt = 0;
3665   if (!match(I, m_And(m_Value(Shift), m_ConstantInt(AndAmt))) ||
3666       !match(Shift, m_Shift(m_Value(ShiftLHS), m_ConstantInt(ShiftAmt))))
3667     return true;
3668   Instruction *SI = cast<Instruction>(Shift);
3669
3670   // Make sure that the shift amount is by a multiple of 8 and isn't too big.
3671   if (ShiftAmt->getLimitedValue(BitWidth) & 7 ||
3672       ShiftAmt->getLimitedValue(BitWidth) > 8*ByteValues.size())
3673     return true;
3674   
3675   // Turn 0xFF -> 0, 0xFF00 -> 1, 0xFF0000 -> 2, etc.
3676   unsigned DestByte;
3677   if (AndAmt->getValue().getActiveBits() > 64)
3678     return true;
3679   uint64_t AndAmtVal = AndAmt->getZExtValue();
3680   for (DestByte = 0; DestByte != ByteValues.size(); ++DestByte)
3681     if (AndAmtVal == uint64_t(0xFF) << 8*DestByte)
3682       break;
3683   // Unknown mask for bswap.
3684   if (DestByte == ByteValues.size()) return true;
3685   
3686   unsigned ShiftBytes = ShiftAmt->getZExtValue()/8;
3687   unsigned SrcByte;
3688   if (SI->getOpcode() == Instruction::Shl)
3689     SrcByte = DestByte - ShiftBytes;
3690   else
3691     SrcByte = DestByte + ShiftBytes;
3692   
3693   // If the SrcByte isn't a bswapped value from the DestByte, reject it.
3694   if (SrcByte != ByteValues.size()-DestByte-1)
3695     return true;
3696   
3697   // If the destination byte value is already defined, the values are or'd
3698   // together, which isn't a bswap (unless it's an or of the same bits).
3699   if (ByteValues[DestByte] && ByteValues[DestByte] != SI->getOperand(0))
3700     return true;
3701   ByteValues[DestByte] = SI->getOperand(0);
3702   return false;
3703 }
3704
3705 /// MatchBSwap - Given an OR instruction, check to see if this is a bswap idiom.
3706 /// If so, insert the new bswap intrinsic and return it.
3707 Instruction *InstCombiner::MatchBSwap(BinaryOperator &I) {
3708   const IntegerType *ITy = dyn_cast<IntegerType>(I.getType());
3709   if (!ITy || ITy->getBitWidth() % 16) 
3710     return 0;   // Can only bswap pairs of bytes.  Can't do vectors.
3711   
3712   /// ByteValues - For each byte of the result, we keep track of which value
3713   /// defines each byte.
3714   SmallVector<Value*, 8> ByteValues;
3715   ByteValues.resize(ITy->getBitWidth()/8);
3716     
3717   // Try to find all the pieces corresponding to the bswap.
3718   if (CollectBSwapParts(I.getOperand(0), ByteValues) ||
3719       CollectBSwapParts(I.getOperand(1), ByteValues))
3720     return 0;
3721   
3722   // Check to see if all of the bytes come from the same value.
3723   Value *V = ByteValues[0];
3724   if (V == 0) return 0;  // Didn't find a byte?  Must be zero.
3725   
3726   // Check to make sure that all of the bytes come from the same value.
3727   for (unsigned i = 1, e = ByteValues.size(); i != e; ++i)
3728     if (ByteValues[i] != V)
3729       return 0;
3730   const Type *Tys[] = { ITy };
3731   Module *M = I.getParent()->getParent()->getParent();
3732   Function *F = Intrinsic::getDeclaration(M, Intrinsic::bswap, Tys, 1);
3733   return new CallInst(F, V);
3734 }
3735
3736
3737 Instruction *InstCombiner::visitOr(BinaryOperator &I) {
3738   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
3739   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3740
3741   if (isa<UndefValue>(Op1))                       // X | undef -> -1
3742     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
3743
3744   // or X, X = X
3745   if (Op0 == Op1)
3746     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
3747
3748   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
3749   // purpose is to compute bits we don't care about.
3750   if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
3751     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(I.getType())->getBitWidth();
3752     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
3753     if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
3754                              KnownZero, KnownOne))
3755       return &I;
3756   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1)) {
3757     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // X | <0,0> -> X
3758   } else if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(Op1)) {
3759     if (CP->isAllOnesValue())            // X | <-1,-1> -> <-1,-1>
3760       return ReplaceInstUsesWith(I, I.getOperand(1));
3761   }
3762     
3763
3764   
3765   // or X, -1 == -1
3766   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3767     ConstantInt *C1 = 0; Value *X = 0;
3768     // (X & C1) | C2 --> (X | C2) & (C1|C2)
3769     if (match(Op0, m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) && isOnlyUse(Op0)) {
3770       Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(X, RHS);
3771       InsertNewInstBefore(Or, I);
3772       Or->takeName(Op0);
3773       return BinaryOperator::createAnd(Or, 
3774                ConstantInt::get(RHS->getValue() | C1->getValue()));
3775     }
3776
3777     // (X ^ C1) | C2 --> (X | C2) ^ (C1&~C2)
3778     if (match(Op0, m_Xor(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) && isOnlyUse(Op0)) {
3779       Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(X, RHS);
3780       InsertNewInstBefore(Or, I);
3781       Or->takeName(Op0);
3782       return BinaryOperator::createXor(Or,
3783                  ConstantInt::get(C1->getValue() & ~RHS->getValue()));
3784     }
3785
3786     // Try to fold constant and into select arguments.
3787     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
3788       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
3789         return R;
3790     if (isa<PHINode>(Op0))
3791       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
3792         return NV;
3793   }
3794
3795   Value *A = 0, *B = 0;
3796   ConstantInt *C1 = 0, *C2 = 0;
3797
3798   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(B))))
3799     if (A == Op1 || B == Op1)    // (A & ?) | A  --> A
3800       return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
3801   if (match(Op1, m_And(m_Value(A), m_Value(B))))
3802     if (A == Op0 || B == Op0)    // A | (A & ?)  --> A
3803       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
3804
3805   // (A | B) | C  and  A | (B | C)                  -> bswap if possible.
3806   // (A >> B) | (C << D)  and  (A << B) | (B >> C)  -> bswap if possible.
3807   if (match(Op0, m_Or(m_Value(), m_Value())) ||
3808       match(Op1, m_Or(m_Value(), m_Value())) ||
3809       (match(Op0, m_Shift(m_Value(), m_Value())) &&
3810        match(Op1, m_Shift(m_Value(), m_Value())))) {
3811     if (Instruction *BSwap = MatchBSwap(I))
3812       return BSwap;
3813   }
3814   
3815   // (X^C)|Y -> (X|Y)^C iff Y&C == 0
3816   if (Op0->hasOneUse() && match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
3817       MaskedValueIsZero(Op1, C1->getValue())) {
3818     Instruction *NOr = BinaryOperator::createOr(A, Op1);
3819     InsertNewInstBefore(NOr, I);
3820     NOr->takeName(Op0);
3821     return BinaryOperator::createXor(NOr, C1);
3822   }
3823
3824   // Y|(X^C) -> (X|Y)^C iff Y&C == 0
3825   if (Op1->hasOneUse() && match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
3826       MaskedValueIsZero(Op0, C1->getValue())) {
3827     Instruction *NOr = BinaryOperator::createOr(A, Op0);
3828     InsertNewInstBefore(NOr, I);
3829     NOr->takeName(Op0);
3830     return BinaryOperator::createXor(NOr, C1);
3831   }
3832
3833   // (A & C)|(B & D)
3834   Value *C = 0, *D = 0;
3835   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(C))) &&
3836       match(Op1, m_And(m_Value(B), m_Value(D)))) {
3837     Value *V1 = 0, *V2 = 0, *V3 = 0;
3838     C1 = dyn_cast<ConstantInt>(C);
3839     C2 = dyn_cast<ConstantInt>(D);
3840     if (C1 && C2) {  // (A & C1)|(B & C2)
3841       // If we have: ((V + N) & C1) | (V & C2)
3842       // .. and C2 = ~C1 and C2 is 0+1+ and (N & C2) == 0
3843       // replace with V+N.
3844       if (C1->getValue() == ~C2->getValue()) {
3845         if ((C2->getValue() & (C2->getValue()+1)) == 0 && // C2 == 0+1+
3846             match(A, m_Add(m_Value(V1), m_Value(V2)))) {
3847           // Add commutes, try both ways.
3848           if (V1 == B && MaskedValueIsZero(V2, C2->getValue()))
3849             return ReplaceInstUsesWith(I, A);
3850           if (V2 == B && MaskedValueIsZero(V1, C2->getValue()))
3851             return ReplaceInstUsesWith(I, A);
3852         }
3853         // Or commutes, try both ways.
3854         if ((C1->getValue() & (C1->getValue()+1)) == 0 &&
3855             match(B, m_Add(m_Value(V1), m_Value(V2)))) {
3856           // Add commutes, try both ways.
3857           if (V1 == A && MaskedValueIsZero(V2, C1->getValue()))
3858             return ReplaceInstUsesWith(I, B);
3859           if (V2 == A && MaskedValueIsZero(V1, C1->getValue()))
3860             return ReplaceInstUsesWith(I, B);
3861         }
3862       }
3863       V1 = 0; V2 = 0; V3 = 0;
3864     }
3865     
3866     // Check to see if we have any common things being and'ed.  If so, find the
3867     // terms for V1 & (V2|V3).
3868     if (isOnlyUse(Op0) || isOnlyUse(Op1)) {
3869       if (A == B)      // (A & C)|(A & D) == A & (C|D)
3870         V1 = A, V2 = C, V3 = D;
3871       else if (A == D) // (A & C)|(B & A) == A & (B|C)
3872         V1 = A, V2 = B, V3 = C;
3873       else if (C == B) // (A & C)|(C & D) == C & (A|D)
3874         V1 = C, V2 = A, V3 = D;
3875       else if (C == D) // (A & C)|(B & C) == C & (A|B)
3876         V1 = C, V2 = A, V3 = B;
3877       
3878       if (V1) {
3879         Value *Or =
3880           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createOr(V2, V3, "tmp"), I);
3881         return BinaryOperator::createAnd(V1, Or);
3882       }
3883     }
3884   }
3885   
3886   // (X >> Z) | (Y >> Z)  -> (X|Y) >> Z  for all shifts.
3887   if (BinaryOperator *SI1 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
3888     if (BinaryOperator *SI0 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
3889       if (SI0->isShift() && SI0->getOpcode() == SI1->getOpcode() && 
3890           SI0->getOperand(1) == SI1->getOperand(1) &&
3891           (SI0->hasOneUse() || SI1->hasOneUse())) {
3892         Instruction *NewOp =
3893         InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createOr(SI0->getOperand(0),
3894                                                      SI1->getOperand(0),
3895                                                      SI0->getName()), I);
3896         return BinaryOperator::create(SI1->getOpcode(), NewOp, 
3897                                       SI1->getOperand(1));
3898       }
3899   }
3900
3901   if (match(Op0, m_Not(m_Value(A)))) {   // ~A | Op1
3902     if (A == Op1)   // ~A | A == -1
3903       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
3904   } else {
3905     A = 0;
3906   }
3907   // Note, A is still live here!
3908   if (match(Op1, m_Not(m_Value(B)))) {   // Op0 | ~B
3909     if (Op0 == B)
3910       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
3911
3912     // (~A | ~B) == (~(A & B)) - De Morgan's Law
3913     if (A && isOnlyUse(Op0) && isOnlyUse(Op1)) {
3914       Value *And = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAnd(A, B,
3915                                               I.getName()+".demorgan"), I);
3916       return BinaryOperator::createNot(And);
3917     }
3918   }
3919
3920   // (icmp1 A, B) | (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
3921   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(1))) {
3922     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
3923       return R;
3924
3925     Value *LHSVal, *RHSVal;
3926     ConstantInt *LHSCst, *RHSCst;
3927     ICmpInst::Predicate LHSCC, RHSCC;
3928     if (match(Op0, m_ICmp(LHSCC, m_Value(LHSVal), m_ConstantInt(LHSCst))))
3929       if (match(RHS, m_ICmp(RHSCC, m_Value(RHSVal), m_ConstantInt(RHSCst))))
3930         if (LHSVal == RHSVal &&    // Found (X icmp C1) | (X icmp C2)
3931             // icmp [us][gl]e x, cst is folded to icmp [us][gl]t elsewhere.
3932             LHSCC != ICmpInst::ICMP_UGE && LHSCC != ICmpInst::ICMP_ULE &&
3933             RHSCC != ICmpInst::ICMP_UGE && RHSCC != ICmpInst::ICMP_ULE &&
3934             LHSCC != ICmpInst::ICMP_SGE && LHSCC != ICmpInst::ICMP_SLE &&
3935             RHSCC != ICmpInst::ICMP_SGE && RHSCC != ICmpInst::ICMP_SLE &&
3936             // We can't fold (ugt x, C) | (sgt x, C2).
3937             PredicatesFoldable(LHSCC, RHSCC)) {
3938           // Ensure that the larger constant is on the RHS.
3939           ICmpInst *LHS = cast<ICmpInst>(Op0);
3940           bool NeedsSwap;
3941           if (ICmpInst::isSignedPredicate(LHSCC))
3942             NeedsSwap = LHSCst->getValue().sgt(RHSCst->getValue());
3943           else
3944             NeedsSwap = LHSCst->getValue().ugt(RHSCst->getValue());
3945             
3946           if (NeedsSwap) {
3947             std::swap(LHS, RHS);
3948             std::swap(LHSCst, RHSCst);
3949             std::swap(LHSCC, RHSCC);
3950           }
3951
3952           // At this point, we know we have have two icmp instructions
3953           // comparing a value against two constants and or'ing the result
3954           // together.  Because of the above check, we know that we only have
3955           // ICMP_EQ, ICMP_NE, ICMP_LT, and ICMP_GT here. We also know (from the
3956           // FoldICmpLogical check above), that the two constants are not
3957           // equal.
3958           assert(LHSCst != RHSCst && "Compares not folded above?");
3959
3960           switch (LHSCC) {
3961           default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3962           case ICmpInst::ICMP_EQ:
3963             switch (RHSCC) {
3964             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3965             case ICmpInst::ICMP_EQ:
3966               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) {// (X == 13 | X == 14) -> X-13 <u 2
3967                 Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(LHSCst);
3968                 Instruction *Add = BinaryOperator::createAdd(LHSVal, AddCST,
3969                                                       LHSVal->getName()+".off");
3970                 InsertNewInstBefore(Add, I);
3971                 AddCST = Subtract(AddOne(RHSCst), LHSCst);
3972                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Add, AddCST);
3973               }
3974               break;                         // (X == 13 | X == 15) -> no change
3975             case ICmpInst::ICMP_UGT:         // (X == 13 | X u> 14) -> no change
3976             case ICmpInst::ICMP_SGT:         // (X == 13 | X s> 14) -> no change
3977               break;
3978             case ICmpInst::ICMP_NE:          // (X == 13 | X != 15) -> X != 15
3979             case ICmpInst::ICMP_ULT:         // (X == 13 | X u< 15) -> X u< 15
3980             case ICmpInst::ICMP_SLT:         // (X == 13 | X s< 15) -> X s< 15
3981               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3982             }
3983             break;
3984           case ICmpInst::ICMP_NE:
3985             switch (RHSCC) {
3986             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3987             case ICmpInst::ICMP_EQ:          // (X != 13 | X == 15) -> X != 13
3988             case ICmpInst::ICMP_UGT:         // (X != 13 | X u> 15) -> X != 13
3989             case ICmpInst::ICMP_SGT:         // (X != 13 | X s> 15) -> X != 13
3990               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3991             case ICmpInst::ICMP_NE:          // (X != 13 | X != 15) -> true
3992             case ICmpInst::ICMP_ULT:         // (X != 13 | X u< 15) -> true
3993             case ICmpInst::ICMP_SLT:         // (X != 13 | X s< 15) -> true
3994               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
3995             }
3996             break;
3997           case ICmpInst::ICMP_ULT:
3998             switch (RHSCC) {
3999             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4000             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u< 13 | X == 14) -> no change
4001               break;
4002             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u< 13 | X u> 15) ->(X-13) u> 2
4003               return InsertRangeTest(LHSVal, LHSCst, AddOne(RHSCst), false, 
4004                                      false, I);
4005             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u< 13 | X s> 15) -> no change
4006               break;
4007             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u< 13 | X != 15) -> X != 15
4008             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u< 13 | X u< 15) -> X u< 15
4009               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4010             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u< 13 | X s< 15) -> no change
4011               break;
4012             }
4013             break;
4014           case ICmpInst::ICMP_SLT:
4015             switch (RHSCC) {
4016             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4017             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s< 13 | X == 14) -> no change
4018               break;
4019             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s< 13 | X s> 15) ->(X-13) s> 2
4020               return InsertRangeTest(LHSVal, LHSCst, AddOne(RHSCst), true, 
4021                                      false, I);
4022             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s< 13 | X u> 15) -> no change
4023               break;
4024             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s< 13 | X != 15) -> X != 15
4025             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s< 13 | X s< 15) -> X s< 15
4026               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4027             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s< 13 | X u< 15) -> no change
4028               break;
4029             }
4030             break;
4031           case ICmpInst::ICMP_UGT:
4032             switch (RHSCC) {
4033             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4034             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u> 13 | X == 15) -> X u> 13
4035             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u> 13 | X u> 15) -> X u> 13
4036               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4037             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u> 13 | X s> 15) -> no change
4038               break;
4039             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u> 13 | X != 15) -> true
4040             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u> 13 | X u< 15) -> true
4041               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4042             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u> 13 | X s< 15) -> no change
4043               break;
4044             }
4045             break;
4046           case ICmpInst::ICMP_SGT:
4047             switch (RHSCC) {
4048             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4049             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s> 13 | X == 15) -> X > 13
4050             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s> 13 | X s> 15) -> X > 13
4051               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4052             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s> 13 | X u> 15) -> no change
4053               break;
4054             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s> 13 | X != 15) -> true
4055             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s> 13 | X s< 15) -> true
4056               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4057             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s> 13 | X u< 15) -> no change
4058               break;
4059             }
4060             break;
4061           }
4062         }
4063   }
4064     
4065   // fold (or (cast A), (cast B)) -> (cast (or A, B))
4066   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0))
4067     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
4068       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) {// same cast kind ?
4069         const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
4070         if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isInteger() &&
4071             // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
4072             ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
4073                               I.getType(), TD) &&
4074             ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
4075                               I.getType(), TD)) {
4076           Instruction *NewOp = BinaryOperator::createOr(Op0C->getOperand(0),
4077                                                         Op1C->getOperand(0),
4078                                                         I.getName());
4079           InsertNewInstBefore(NewOp, I);
4080           return CastInst::create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
4081         }
4082       }
4083       
4084
4085   return Changed ? &I : 0;
4086 }
4087
4088 // XorSelf - Implements: X ^ X --> 0
4089 struct XorSelf {
4090   Value *RHS;
4091   XorSelf(Value *rhs) : RHS(rhs) {}
4092   bool shouldApply(Value *LHS) const { return LHS == RHS; }
4093   Instruction *apply(BinaryOperator &Xor) const {
4094     return &Xor;
4095   }
4096 };
4097
4098
4099 Instruction *InstCombiner::visitXor(BinaryOperator &I) {
4100   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
4101   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
4102
4103   if (isa<UndefValue>(Op1))
4104     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X ^ undef -> undef
4105
4106   // xor X, X = 0, even if X is nested in a sequence of Xor's.
4107   if (Instruction *Result = AssociativeOpt(I, XorSelf(Op1))) {
4108     assert(Result == &I && "AssociativeOpt didn't work?"); Result=Result;
4109     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
4110   }
4111   
4112   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
4113   // purpose is to compute bits we don't care about.
4114   if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
4115     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(I.getType())->getBitWidth();
4116     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
4117     if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
4118                              KnownZero, KnownOne))
4119       return &I;
4120   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1)) {
4121     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // X ^ <0,0> -> X
4122   }
4123
4124   // Is this a ~ operation?
4125   if (Value *NotOp = dyn_castNotVal(&I)) {
4126     // ~(~X & Y) --> (X | ~Y) - De Morgan's Law
4127     // ~(~X | Y) === (X & ~Y) - De Morgan's Law
4128     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(NotOp)) {
4129       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And || 
4130           Op0I->getOpcode() == Instruction::Or) {
4131         if (dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(1))) Op0I->swapOperands();
4132         if (Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(0))) {
4133           Instruction *NotY =
4134             BinaryOperator::createNot(Op0I->getOperand(1),
4135                                       Op0I->getOperand(1)->getName()+".not");
4136           InsertNewInstBefore(NotY, I);
4137           if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And)
4138             return BinaryOperator::createOr(Op0NotVal, NotY);
4139           else
4140             return BinaryOperator::createAnd(Op0NotVal, NotY);
4141         }
4142       }
4143     }
4144   }
4145   
4146   
4147   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
4148     // xor (cmp A, B), true = not (cmp A, B) = !cmp A, B
4149     if (RHS == ConstantInt::getTrue() && Op0->hasOneUse()) {
4150       if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Op0))
4151         return new ICmpInst(ICI->getInversePredicate(),
4152                             ICI->getOperand(0), ICI->getOperand(1));
4153
4154       if (FCmpInst *FCI = dyn_cast<FCmpInst>(Op0))
4155         return new FCmpInst(FCI->getInversePredicate(),
4156                             FCI->getOperand(0), FCI->getOperand(1));
4157     }
4158
4159     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
4160       // ~(c-X) == X-c-1 == X+(-c-1)
4161       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Sub && RHS->isAllOnesValue())
4162         if (Constant *Op0I0C = dyn_cast<Constant>(Op0I->getOperand(0))) {
4163           Constant *NegOp0I0C = ConstantExpr::getNeg(Op0I0C);
4164           Constant *ConstantRHS = ConstantExpr::getSub(NegOp0I0C,
4165                                               ConstantInt::get(I.getType(), 1));
4166           return BinaryOperator::createAdd(Op0I->getOperand(1), ConstantRHS);
4167         }
4168           
4169       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1)))
4170         if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add) {
4171           // ~(X-c) --> (-c-1)-X
4172           if (RHS->isAllOnesValue()) {
4173             Constant *NegOp0CI = ConstantExpr::getNeg(Op0CI);
4174             return BinaryOperator::createSub(
4175                            ConstantExpr::getSub(NegOp0CI,
4176                                              ConstantInt::get(I.getType(), 1)),
4177                                           Op0I->getOperand(0));
4178           } else if (RHS->getValue().isSignBit()) {
4179             // (X + C) ^ signbit -> (X + C + signbit)
4180             Constant *C = ConstantInt::get(RHS->getValue() + Op0CI->getValue());
4181             return BinaryOperator::createAdd(Op0I->getOperand(0), C);
4182
4183           }
4184         } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Or) {
4185           // (X|C1)^C2 -> X^(C1|C2) iff X&~C1 == 0
4186           if (MaskedValueIsZero(Op0I->getOperand(0), Op0CI->getValue())) {
4187             Constant *NewRHS = ConstantExpr::getOr(Op0CI, RHS);
4188             // Anything in both C1 and C2 is known to be zero, remove it from
4189             // NewRHS.
4190             Constant *CommonBits = And(Op0CI, RHS);
4191             NewRHS = ConstantExpr::getAnd(NewRHS, 
4192                                           ConstantExpr::getNot(CommonBits));
4193             AddToWorkList(Op0I);
4194             I.setOperand(0, Op0I->getOperand(0));
4195             I.setOperand(1, NewRHS);
4196             return &I;
4197           }
4198         }
4199     }
4200
4201     // Try to fold constant and into select arguments.
4202     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
4203       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
4204         return R;
4205     if (isa<PHINode>(Op0))
4206       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
4207         return NV;
4208   }
4209
4210   if (Value *X = dyn_castNotVal(Op0))   // ~A ^ A == -1
4211     if (X == Op1)
4212       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4213
4214   if (Value *X = dyn_castNotVal(Op1))   // A ^ ~A == -1
4215     if (X == Op0)
4216       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4217
4218   
4219   BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1);
4220   if (Op1I) {
4221     Value *A, *B;
4222     if (match(Op1I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4223       if (A == Op0) {              // B^(B|A) == (A|B)^B
4224         Op1I->swapOperands();
4225         I.swapOperands();
4226         std::swap(Op0, Op1);
4227       } else if (B == Op0) {       // B^(A|B) == (A|B)^B
4228         I.swapOperands();     // Simplified below.
4229         std::swap(Op0, Op1);
4230       }
4231     } else if (match(Op1I, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4232       if (Op0 == A)                                          // A^(A^B) == B
4233         return ReplaceInstUsesWith(I, B);
4234       else if (Op0 == B)                                     // A^(B^A) == B
4235         return ReplaceInstUsesWith(I, A);
4236     } else if (match(Op1I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && Op1I->hasOneUse()){
4237       if (A == Op0) {                                      // A^(A&B) -> A^(B&A)
4238         Op1I->swapOperands();
4239         std::swap(A, B);
4240       }
4241       if (B == Op0) {                                      // A^(B&A) -> (B&A)^A
4242         I.swapOperands();     // Simplified below.
4243         std::swap(Op0, Op1);
4244       }
4245     }
4246   }
4247   
4248   BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0);
4249   if (Op0I) {
4250     Value *A, *B;
4251     if (match(Op0I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) && Op0I->hasOneUse()) {
4252       if (A == Op1)                                  // (B|A)^B == (A|B)^B
4253         std::swap(A, B);
4254       if (B == Op1) {                                // (A|B)^B == A & ~B
4255         Instruction *NotB =
4256           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(Op1, "tmp"), I);
4257         return BinaryOperator::createAnd(A, NotB);
4258       }
4259     } else if (match(Op0I, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4260       if (Op1 == A)                                          // (A^B)^A == B
4261         return ReplaceInstUsesWith(I, B);
4262       else if (Op1 == B)                                     // (B^A)^A == B
4263         return ReplaceInstUsesWith(I, A);
4264     } else if (match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && Op0I->hasOneUse()){
4265       if (A == Op1)                                        // (A&B)^A -> (B&A)^A
4266         std::swap(A, B);
4267       if (B == Op1 &&                                      // (B&A)^A == ~B & A
4268           !isa<ConstantInt>(Op1)) {  // Canonical form is (B&C)^C
4269         Instruction *N =
4270           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(A, "tmp"), I);
4271         return BinaryOperator::createAnd(N, Op1);
4272       }
4273     }
4274   }
4275   
4276   // (X >> Z) ^ (Y >> Z)  -> (X^Y) >> Z  for all shifts.
4277   if (Op0I && Op1I && Op0I->isShift() && 
4278       Op0I->getOpcode() == Op1I->getOpcode() && 
4279       Op0I->getOperand(1) == Op1I->getOperand(1) &&
4280       (Op1I->hasOneUse() || Op1I->hasOneUse())) {
4281     Instruction *NewOp =
4282       InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createXor(Op0I->getOperand(0),
4283                                                     Op1I->getOperand(0),
4284                                                     Op0I->getName()), I);
4285     return BinaryOperator::create(Op1I->getOpcode(), NewOp, 
4286                                   Op1I->getOperand(1));
4287   }
4288     
4289   if (Op0I && Op1I) {
4290     Value *A, *B, *C, *D;
4291     // (A & B)^(A | B) -> A ^ B
4292     if (match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
4293         match(Op1I, m_Or(m_Value(C), m_Value(D)))) {
4294       if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C)) 
4295         return BinaryOperator::createXor(A, B);
4296     }
4297     // (A | B)^(A & B) -> A ^ B
4298     if (match(Op0I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) &&
4299         match(Op1I, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
4300       if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C)) 
4301         return BinaryOperator::createXor(A, B);
4302     }
4303     
4304     // (A & B)^(C & D)
4305     if ((Op0I->hasOneUse() || Op1I->hasOneUse()) &&
4306         match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
4307         match(Op1I, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
4308       // (X & Y)^(X & Y) -> (Y^Z) & X
4309       Value *X = 0, *Y = 0, *Z = 0;
4310       if (A == C)
4311         X = A, Y = B, Z = D;
4312       else if (A == D)
4313         X = A, Y = B, Z = C;
4314       else if (B == C)
4315         X = B, Y = A, Z = D;
4316       else if (B == D)
4317         X = B, Y = A, Z = C;
4318       
4319       if (X) {
4320         Instruction *NewOp =
4321         InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createXor(Y, Z, Op0->getName()), I);
4322         return BinaryOperator::createAnd(NewOp, X);
4323       }
4324     }
4325   }
4326     
4327   // (icmp1 A, B) ^ (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
4328   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(1)))
4329     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
4330       return R;
4331
4332   // fold (xor (cast A), (cast B)) -> (cast (xor A, B))
4333   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) 
4334     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
4335       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) { // same cast kind?
4336         const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
4337         if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isInteger() &&
4338             // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
4339             ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
4340                               I.getType(), TD) &&
4341             ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
4342                               I.getType(), TD)) {
4343           Instruction *NewOp = BinaryOperator::createXor(Op0C->getOperand(0),
4344                                                          Op1C->getOperand(0),
4345                                                          I.getName());
4346           InsertNewInstBefore(NewOp, I);
4347           return CastInst::create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
4348         }
4349       }
4350
4351   return Changed ? &I : 0;
4352 }
4353
4354 /// AddWithOverflow - Compute Result = In1+In2, returning true if the result
4355 /// overflowed for this type.
4356 static bool AddWithOverflow(ConstantInt *&Result, ConstantInt *In1,
4357                             ConstantInt *In2, bool IsSigned = false) {
4358   Result = cast<ConstantInt>(Add(In1, In2));
4359
4360   if (IsSigned)
4361     if (In2->getValue().isNegative())
4362       return Result->getValue().sgt(In1->getValue());
4363     else
4364       return Result->getValue().slt(In1->getValue());
4365   else
4366     return Result->getValue().ult(In1->getValue());
4367 }
4368
4369 /// EmitGEPOffset - Given a getelementptr instruction/constantexpr, emit the
4370 /// code necessary to compute the offset from the base pointer (without adding
4371 /// in the base pointer).  Return the result as a signed integer of intptr size.
4372 static Value *EmitGEPOffset(User *GEP, Instruction &I, InstCombiner &IC) {
4373   TargetData &TD = IC.getTargetData();
4374   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
4375   const Type *IntPtrTy = TD.getIntPtrType();
4376   Value *Result = Constant::getNullValue(IntPtrTy);
4377
4378   // Build a mask for high order bits.
4379   unsigned IntPtrWidth = TD.getPointerSize()*8;
4380   uint64_t PtrSizeMask = ~0ULL >> (64-IntPtrWidth);
4381
4382   for (unsigned i = 1, e = GEP->getNumOperands(); i != e; ++i, ++GTI) {
4383     Value *Op = GEP->getOperand(i);
4384     uint64_t Size = TD.getTypeSize(GTI.getIndexedType()) & PtrSizeMask;
4385     if (ConstantInt *OpC = dyn_cast<ConstantInt>(Op)) {
4386       if (OpC->isZero()) continue;
4387       
4388       // Handle a struct index, which adds its field offset to the pointer.
4389       if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
4390         Size = TD.getStructLayout(STy)->getElementOffset(OpC->getZExtValue());
4391         
4392         if (ConstantInt *RC = dyn_cast<ConstantInt>(Result))
4393           Result = ConstantInt::get(RC->getValue() + APInt(IntPtrWidth, Size));
4394         else
4395           Result = IC.InsertNewInstBefore(
4396                    BinaryOperator::createAdd(Result,
4397                                              ConstantInt::get(IntPtrTy, Size),
4398                                              GEP->getName()+".offs"), I);
4399         continue;
4400       }
4401       
4402       Constant *Scale = ConstantInt::get(IntPtrTy, Size);
4403       Constant *OC = ConstantExpr::getIntegerCast(OpC, IntPtrTy, true /*SExt*/);
4404       Scale = ConstantExpr::getMul(OC, Scale);
4405       if (Constant *RC = dyn_cast<Constant>(Result))
4406         Result = ConstantExpr::getAdd(RC, Scale);
4407       else {
4408         // Emit an add instruction.
4409         Result = IC.InsertNewInstBefore(
4410            BinaryOperator::createAdd(Result, Scale,
4411                                      GEP->getName()+".offs"), I);
4412       }
4413       continue;
4414     }
4415     // Convert to correct type.
4416     if (Op->getType() != IntPtrTy) {
4417       if (Constant *OpC = dyn_cast<Constant>(Op))
4418         Op = ConstantExpr::getSExt(OpC, IntPtrTy);
4419       else
4420         Op = IC.InsertNewInstBefore(new SExtInst(Op, IntPtrTy,
4421                                                  Op->getName()+".c"), I);
4422     }
4423     if (Size != 1) {
4424       Constant *Scale = ConstantInt::get(IntPtrTy, Size);
4425       if (Constant *OpC = dyn_cast<Constant>(Op))
4426         Op = ConstantExpr::getMul(OpC, Scale);
4427       else    // We'll let instcombine(mul) convert this to a shl if possible.
4428         Op = IC.InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createMul(Op, Scale,
4429                                                   GEP->getName()+".idx"), I);
4430     }
4431
4432     // Emit an add instruction.
4433     if (isa<Constant>(Op) && isa<Constant>(Result))
4434       Result = ConstantExpr::getAdd(cast<Constant>(Op),
4435                                     cast<Constant>(Result));
4436     else
4437       Result = IC.InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAdd(Op, Result,
4438                                                   GEP->getName()+".offs"), I);
4439   }
4440   return Result;
4441 }
4442
4443 /// FoldGEPICmp - Fold comparisons between a GEP instruction and something
4444 /// else.  At this point we know that the GEP is on the LHS of the comparison.
4445 Instruction *InstCombiner::FoldGEPICmp(User *GEPLHS, Value *RHS,
4446                                        ICmpInst::Predicate Cond,
4447                                        Instruction &I) {
4448   assert(dyn_castGetElementPtr(GEPLHS) && "LHS is not a getelementptr!");
4449
4450   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(RHS))
4451     if (isa<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType()))
4452       RHS = CI->getOperand(0);
4453
4454   Value *PtrBase = GEPLHS->getOperand(0);
4455   if (PtrBase == RHS) {
4456     // As an optimization, we don't actually have to compute the actual value of
4457     // OFFSET if this is a icmp_eq or icmp_ne comparison, just return whether 
4458     // each index is zero or not.
4459     if (Cond == ICmpInst::ICMP_EQ || Cond == ICmpInst::ICMP_NE) {
4460       Instruction *InVal = 0;
4461       gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEPLHS);
4462       for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i, ++GTI) {
4463         bool EmitIt = true;
4464         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(GEPLHS->getOperand(i))) {
4465           if (isa<UndefValue>(C))  // undef index -> undef.
4466             return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(I.getType()));
4467           if (C->isNullValue())
4468             EmitIt = false;
4469           else if (TD->getTypeSize(GTI.getIndexedType()) == 0) {
4470             EmitIt = false;  // This is indexing into a zero sized array?
4471           } else if (isa<ConstantInt>(C))
4472             return ReplaceInstUsesWith(I, // No comparison is needed here.
4473                                  ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
4474                                                   Cond == ICmpInst::ICMP_NE));
4475         }
4476
4477         if (EmitIt) {
4478           Instruction *Comp =
4479             new ICmpInst(Cond, GEPLHS->getOperand(i),
4480                     Constant::getNullValue(GEPLHS->getOperand(i)->getType()));
4481           if (InVal == 0)
4482             InVal = Comp;
4483           else {
4484             InVal = InsertNewInstBefore(InVal, I);
4485             InsertNewInstBefore(Comp, I);
4486             if (Cond == ICmpInst::ICMP_NE)   // True if any are unequal
4487               InVal = BinaryOperator::createOr(InVal, Comp);
4488             else                              // True if all are equal
4489               InVal = BinaryOperator::createAnd(InVal, Comp);
4490           }
4491         }
4492       }
4493
4494       if (InVal)
4495         return InVal;
4496       else
4497         // No comparison is needed here, all indexes = 0
4498         ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
4499                                                 Cond == ICmpInst::ICMP_EQ));
4500     }
4501
4502     // Only lower this if the icmp is the only user of the GEP or if we expect
4503     // the result to fold to a constant!
4504     if (isa<ConstantExpr>(GEPLHS) || GEPLHS->hasOneUse()) {
4505       // ((gep Ptr, OFFSET) cmp Ptr)   ---> (OFFSET cmp 0).
4506       Value *Offset = EmitGEPOffset(GEPLHS, I, *this);
4507       return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), Offset,
4508                           Constant::getNullValue(Offset->getType()));
4509     }
4510   } else if (User *GEPRHS = dyn_castGetElementPtr(RHS)) {
4511     // If the base pointers are different, but the indices are the same, just
4512     // compare the base pointer.
4513     if (PtrBase != GEPRHS->getOperand(0)) {
4514       bool IndicesTheSame = GEPLHS->getNumOperands()==GEPRHS->getNumOperands();
4515       IndicesTheSame &= GEPLHS->getOperand(0)->getType() ==
4516                         GEPRHS->getOperand(0)->getType();
4517       if (IndicesTheSame)
4518         for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
4519           if (GEPLHS->getOperand(i) != GEPRHS->getOperand(i)) {
4520             IndicesTheSame = false;
4521             break;
4522           }
4523
4524       // If all indices are the same, just compare the base pointers.
4525       if (IndicesTheSame)
4526         return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), 
4527                             GEPLHS->getOperand(0), GEPRHS->getOperand(0));
4528
4529       // Otherwise, the base pointers are different and the indices are
4530       // different, bail out.
4531       return 0;
4532     }
4533
4534     // If one of the GEPs has all zero indices, recurse.
4535     bool AllZeros = true;
4536     for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
4537       if (!isa<Constant>(GEPLHS->getOperand(i)) ||
4538           !cast<Constant>(GEPLHS->getOperand(i))->isNullValue()) {
4539         AllZeros = false;
4540         break;
4541       }
4542     if (AllZeros)
4543       return FoldGEPICmp(GEPRHS, GEPLHS->getOperand(0),
4544                           ICmpInst::getSwappedPredicate(Cond), I);
4545
4546     // If the other GEP has all zero indices, recurse.
4547     AllZeros = true;
4548     for (unsigned i = 1, e = GEPRHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
4549       if (!isa<Constant>(GEPRHS->getOperand(i)) ||
4550           !cast<Constant>(GEPRHS->getOperand(i))->isNullValue()) {
4551         AllZeros = false;
4552         break;
4553       }
4554     if (AllZeros)
4555       return FoldGEPICmp(GEPLHS, GEPRHS->getOperand(0), Cond, I);
4556
4557     if (GEPLHS->getNumOperands() == GEPRHS->getNumOperands()) {
4558       // If the GEPs only differ by one index, compare it.
4559       unsigned NumDifferences = 0;  // Keep track of # differences.
4560       unsigned DiffOperand = 0;     // The operand that differs.
4561       for (unsigned i = 1, e = GEPRHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
4562         if (GEPLHS->getOperand(i) != GEPRHS->getOperand(i)) {
4563           if (GEPLHS->getOperand(i)->getType()->getPrimitiveSizeInBits() !=
4564                    GEPRHS->getOperand(i)->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
4565             // Irreconcilable differences.
4566             NumDifferences = 2;
4567             break;
4568           } else {
4569             if (NumDifferences++) break;
4570             DiffOperand = i;
4571           }
4572         }
4573
4574       if (NumDifferences == 0)   // SAME GEP?
4575         return ReplaceInstUsesWith(I, // No comparison is needed here.
4576                                    ConstantInt::get(Type::Int1Ty,
4577                                                     isTrueWhenEqual(Cond)));
4578
4579       else if (NumDifferences == 1) {
4580         Value *LHSV = GEPLHS->getOperand(DiffOperand);
4581         Value *RHSV = GEPRHS->getOperand(DiffOperand);
4582         // Make sure we do a signed comparison here.
4583         return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), LHSV, RHSV);
4584       }
4585     }
4586
4587     // Only lower this if the icmp is the only user of the GEP or if we expect
4588     // the result to fold to a constant!
4589     if ((isa<ConstantExpr>(GEPLHS) || GEPLHS->hasOneUse()) &&
4590         (isa<ConstantExpr>(GEPRHS) || GEPRHS->hasOneUse())) {
4591       // ((gep Ptr, OFFSET1) cmp (gep Ptr, OFFSET2)  --->  (OFFSET1 cmp OFFSET2)
4592       Value *L = EmitGEPOffset(GEPLHS, I, *this);
4593       Value *R = EmitGEPOffset(GEPRHS, I, *this);
4594       return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), L, R);
4595     }
4596   }
4597   return 0;
4598 }
4599
4600 Instruction *InstCombiner::visitFCmpInst(FCmpInst &I) {
4601   bool Changed = SimplifyCompare(I);
4602   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
4603
4604   // Fold trivial predicates.
4605   if (I.getPredicate() == FCmpInst::FCMP_FALSE)
4606     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(Type::Int1Ty));
4607   if (I.getPredicate() == FCmpInst::FCMP_TRUE)
4608     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
4609   
4610   // Simplify 'fcmp pred X, X'
4611   if (Op0 == Op1) {
4612     switch (I.getPredicate()) {
4613     default: assert(0 && "Unknown predicate!");
4614     case FCmpInst::FCMP_UEQ:    // True if unordered or equal
4615     case FCmpInst::FCMP_UGE:    // True if unordered, greater than, or equal
4616     case FCmpInst::FCMP_ULE:    // True if unordered, less than, or equal
4617       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
4618     case FCmpInst::FCMP_OGT:    // True if ordered and greater than
4619     case FCmpInst::FCMP_OLT:    // True if ordered and less than
4620     case FCmpInst::FCMP_ONE:    // True if ordered and operands are unequal
4621       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 0));
4622       
4623     case FCmpInst::FCMP_UNO:    // True if unordered: isnan(X) | isnan(Y)
4624     case FCmpInst::FCMP_ULT:    // True if unordered or less than
4625     case FCmpInst::FCMP_UGT:    // True if unordered or greater than
4626     case FCmpInst::FCMP_UNE:    // True if unordered or not equal
4627       // Canonicalize these to be 'fcmp uno %X, 0.0'.
4628       I.setPredicate(FCmpInst::FCMP_UNO);
4629       I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
4630       return &I;
4631       
4632     case FCmpInst::FCMP_ORD:    // True if ordered (no nans)
4633     case FCmpInst::FCMP_OEQ:    // True if ordered and equal
4634     case FCmpInst::FCMP_OGE:    // True if ordered and greater than or equal
4635     case FCmpInst::FCMP_OLE:    // True if ordered and less than or equal
4636       // Canonicalize these to be 'fcmp ord %X, 0.0'.
4637       I.setPredicate(FCmpInst::FCMP_ORD);
4638       I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
4639       return &I;
4640     }
4641   }
4642     
4643   if (isa<UndefValue>(Op1))                  // fcmp pred X, undef -> undef
4644     return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(Type::Int1Ty));
4645
4646   // Handle fcmp with constant RHS
4647   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
4648     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
4649       switch (LHSI->getOpcode()) {
4650       case Instruction::PHI:
4651         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
4652           return NV;
4653         break;
4654       case Instruction::Select:
4655         // If either operand of the select is a constant, we can fold the
4656         // comparison into the select arms, which will cause one to be
4657         // constant folded and the select turned into a bitwise or.
4658         Value *Op1 = 0, *Op2 = 0;
4659         if (LHSI->hasOneUse()) {
4660           if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(1))) {
4661             // Fold the known value into the constant operand.
4662             Op1 = ConstantExpr::getCompare(I.getPredicate(), C, RHSC);
4663             // Insert a new FCmp of the other select operand.
4664             Op2 = InsertNewInstBefore(new FCmpInst(I.getPredicate(),
4665                                                       LHSI->getOperand(2), RHSC,
4666                                                       I.getName()), I);
4667           } else if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(2))) {
4668             // Fold the known value into the constant operand.
4669             Op2 = ConstantExpr::getCompare(I.getPredicate(), C, RHSC);
4670             // Insert a new FCmp of the other select operand.
4671             Op1 = InsertNewInstBefore(new FCmpInst(I.getPredicate(),
4672                                                       LHSI->getOperand(1), RHSC,
4673                                                       I.getName()), I);
4674           }
4675         }
4676
4677         if (Op1)
4678           return new SelectInst(LHSI->getOperand(0), Op1, Op2);
4679         break;
4680       }
4681   }
4682
4683   return Changed ? &I : 0;
4684 }
4685
4686 Instruction *InstCombiner::visitICmpInst(ICmpInst &I) {
4687   bool Changed = SimplifyCompare(I);
4688   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
4689   const Type *Ty = Op0->getType();
4690
4691   // icmp X, X
4692   if (Op0 == Op1)
4693     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
4694                                                    isTrueWhenEqual(I)));
4695
4696   if (isa<UndefValue>(Op1))                  // X icmp undef -> undef
4697     return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(Type::Int1Ty));
4698
4699   // icmp <global/alloca*/null>, <global/alloca*/null> - Global/Stack value
4700   // addresses never equal each other!  We already know that Op0 != Op1.
4701   if ((isa<GlobalValue>(Op0) || isa<AllocaInst>(Op0) ||
4702        isa<ConstantPointerNull>(Op0)) &&
4703       (isa<GlobalValue>(Op1) || isa<AllocaInst>(Op1) ||
4704        isa<ConstantPointerNull>(Op1)))
4705     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
4706                                                    !isTrueWhenEqual(I)));
4707
4708   // icmp's with boolean values can always be turned into bitwise operations
4709   if (Ty == Type::Int1Ty) {
4710     switch (I.getPredicate()) {
4711     default: assert(0 && "Invalid icmp instruction!");
4712     case ICmpInst::ICMP_EQ: {               // icmp eq bool %A, %B -> ~(A^B)
4713       Instruction *Xor = BinaryOperator::createXor(Op0, Op1, I.getName()+"tmp");
4714       InsertNewInstBefore(Xor, I);
4715       return BinaryOperator::createNot(Xor);
4716     }
4717     case ICmpInst::ICMP_NE:                  // icmp eq bool %A, %B -> A^B
4718       return BinaryOperator::createXor(Op0, Op1);
4719
4720     case ICmpInst::ICMP_UGT:
4721     case ICmpInst::ICMP_SGT:
4722       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp gt -> icmp lt
4723       // FALL THROUGH
4724     case ICmpInst::ICMP_ULT:
4725     case ICmpInst::ICMP_SLT: {               // icmp lt bool A, B -> ~X & Y
4726       Instruction *Not = BinaryOperator::createNot(Op0, I.getName()+"tmp");
4727       InsertNewInstBefore(Not, I);
4728       return BinaryOperator::createAnd(Not, Op1);
4729     }
4730     case ICmpInst::ICMP_UGE:
4731     case ICmpInst::ICMP_SGE:
4732       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp ge -> icmp le
4733       // FALL THROUGH
4734     case ICmpInst::ICMP_ULE:
4735     case ICmpInst::ICMP_SLE: {               //  icmp le bool %A, %B -> ~A | B
4736       Instruction *Not = BinaryOperator::createNot(Op0, I.getName()+"tmp");
4737       InsertNewInstBefore(Not, I);
4738       return BinaryOperator::createOr(Not, Op1);
4739     }
4740     }
4741   }
4742
4743   // See if we are doing a comparison between a constant and an instruction that
4744   // can be folded into the comparison.
4745   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
4746     switch (I.getPredicate()) {
4747     default: break;
4748     case ICmpInst::ICMP_ULT:                        // A <u MIN -> FALSE
4749       if (CI->isMinValue(false))
4750         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4751       if (CI->isMaxValue(false))                    // A <u MAX -> A != MAX
4752         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0,Op1);
4753       if (isMinValuePlusOne(CI,false))              // A <u MIN+1 -> A == MIN
4754         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, SubOne(CI));
4755       // (x <u 2147483648) -> (x >s -1)  -> true if sign bit clear
4756       if (CI->isMinValue(true))
4757         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, Op0,
4758                             ConstantInt::getAllOnesValue(Op0->getType()));
4759           
4760       break;
4761
4762     case ICmpInst::ICMP_SLT:
4763       if (CI->isMinValue(true))                    // A <s MIN -> FALSE
4764         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4765       if (CI->isMaxValue(true))                    // A <s MAX -> A != MAX
4766         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
4767       if (isMinValuePlusOne(CI,true))              // A <s MIN+1 -> A == MIN
4768         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, SubOne(CI));
4769       break;
4770
4771     case ICmpInst::ICMP_UGT:
4772       if (CI->isMaxValue(false))                  // A >u MAX -> FALSE
4773         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4774       if (CI->isMinValue(false))                  // A >u MIN -> A != MIN
4775         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
4776       if (isMaxValueMinusOne(CI, false))          // A >u MAX-1 -> A == MAX
4777         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, AddOne(CI));
4778         
4779       // (x >u 2147483647) -> (x <s 0)  -> true if sign bit set
4780       if (CI->isMaxValue(true))
4781         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, Op0,
4782                             ConstantInt::getNullValue(Op0->getType()));
4783       break;
4784
4785     case ICmpInst::ICMP_SGT:
4786       if (CI->isMaxValue(true))                   // A >s MAX -> FALSE
4787         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4788       if (CI->isMinValue(true))                   // A >s MIN -> A != MIN
4789         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
4790       if (isMaxValueMinusOne(CI, true))           // A >s MAX-1 -> A == MAX
4791         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, AddOne(CI));
4792       break;
4793
4794     case ICmpInst::ICMP_ULE:
4795       if (CI->isMaxValue(false))                 // A <=u MAX -> TRUE
4796         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4797       if (CI->isMinValue(false))                 // A <=u MIN -> A == MIN
4798         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, Op1);
4799       if (isMaxValueMinusOne(CI,false))          // A <=u MAX-1 -> A != MAX
4800         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, AddOne(CI));
4801       break;
4802
4803     case ICmpInst::ICMP_SLE:
4804       if (CI->isMaxValue(true))                  // A <=s MAX -> TRUE
4805         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4806       if (CI->isMinValue(true))                  // A <=s MIN -> A == MIN
4807         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, Op1);
4808       if (isMaxValueMinusOne(CI,true))           // A <=s MAX-1 -> A != MAX
4809         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, AddOne(CI));
4810       break;
4811
4812     case ICmpInst::ICMP_UGE:
4813       if (CI->isMinValue(false))                 // A >=u MIN -> TRUE
4814         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4815       if (CI->isMaxValue(false))                 // A >=u MAX -> A == MAX
4816         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, Op1);
4817       if (isMinValuePlusOne(CI,false))           // A >=u MIN-1 -> A != MIN
4818         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, SubOne(CI));
4819       break;
4820
4821     case ICmpInst::ICMP_SGE:
4822       if (CI->isMinValue(true))                  // A >=s MIN -> TRUE
4823         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4824       if (CI->isMaxValue(true))                  // A >=s MAX -> A == MAX
4825         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, Op1);
4826       if (isMinValuePlusOne(CI,true))            // A >=s MIN-1 -> A != MIN
4827         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, SubOne(CI));
4828       break;
4829     }
4830
4831     // If we still have a icmp le or icmp ge instruction, turn it into the
4832     // appropriate icmp lt or icmp gt instruction.  Since the border cases have
4833     // already been handled above, this requires little checking.
4834     //
4835     switch (I.getPredicate()) {
4836     default: break;
4837     case ICmpInst::ICMP_ULE: 
4838       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Op0, AddOne(CI));
4839     case ICmpInst::ICMP_SLE:
4840       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, Op0, AddOne(CI));
4841     case ICmpInst::ICMP_UGE:
4842       return new ICmpInst( ICmpInst::ICMP_UGT, Op0, SubOne(CI));
4843     case ICmpInst::ICMP_SGE:
4844       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, Op0, SubOne(CI));
4845     }
4846     
4847     // See if we can fold the comparison based on bits known to be zero or one
4848     // in the input.  If this comparison is a normal comparison, it demands all
4849     // bits, if it is a sign bit comparison, it only demands the sign bit.
4850     
4851     bool UnusedBit;
4852     bool isSignBit = isSignBitCheck(I.getPredicate(), CI, UnusedBit);
4853     
4854     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(Ty)->getBitWidth();
4855     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
4856     if (SimplifyDemandedBits(Op0, 
4857                              isSignBit ? APInt::getSignBit(BitWidth)
4858                                        : APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
4859                              KnownZero, KnownOne, 0))
4860       return &I;
4861         
4862     // Given the known and unknown bits, compute a range that the LHS could be
4863     // in.
4864     if ((KnownOne | KnownZero) != 0) {
4865       // Compute the Min, Max and RHS values based on the known bits. For the
4866       // EQ and NE we use unsigned values.
4867       APInt Min(BitWidth, 0), Max(BitWidth, 0);
4868       const APInt& RHSVal = CI->getValue();
4869       if (ICmpInst::isSignedPredicate(I.getPredicate())) {
4870         ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits(Ty, KnownZero, KnownOne, Min, 
4871                                                Max);
4872       } else {
4873         ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits(Ty, KnownZero, KnownOne, Min, 
4874                                                  Max);
4875       }
4876       switch (I.getPredicate()) {  // LE/GE have been folded already.
4877       default: assert(0 && "Unknown icmp opcode!");
4878       case ICmpInst::ICMP_EQ:
4879         if (Max.ult(RHSVal) || Min.ugt(RHSVal))
4880           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4881         break;
4882       case ICmpInst::ICMP_NE:
4883         if (Max.ult(RHSVal) || Min.ugt(RHSVal))
4884           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4885         break;
4886       case ICmpInst::ICMP_ULT:
4887         if (Max.ult(RHSVal))
4888           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4889         if (Min.uge(RHSVal))
4890           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4891         break;
4892       case ICmpInst::ICMP_UGT:
4893         if (Min.ugt(RHSVal))
4894           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4895         if (Max.ule(RHSVal))
4896           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4897         break;
4898       case ICmpInst::ICMP_SLT:
4899         if (Max.slt(RHSVal))
4900           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4901         if (Min.sgt(RHSVal))
4902           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4903         break;
4904       case ICmpInst::ICMP_SGT: 
4905         if (Min.sgt(RHSVal))
4906           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4907         if (Max.sle(RHSVal))
4908           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4909         break;
4910       }
4911     }
4912           
4913     // Since the RHS is a ConstantInt (CI), if the left hand side is an 
4914     // instruction, see if that instruction also has constants so that the 
4915     // instruction can be folded into the icmp 
4916     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
4917       if (Instruction *Res = visitICmpInstWithInstAndIntCst(I, LHSI, CI))
4918         return Res;
4919   }
4920
4921   // Handle icmp with constant (but not simple integer constant) RHS
4922   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
4923     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
4924       switch (LHSI->getOpcode()) {
4925       case Instruction::GetElementPtr:
4926         if (RHSC->isNullValue()) {
4927           // icmp pred GEP (P, int 0, int 0, int 0), null -> icmp pred P, null
4928           bool isAllZeros = true;
4929           for (unsigned i = 1, e = LHSI->getNumOperands(); i != e; ++i)
4930             if (!isa<Constant>(LHSI->getOperand(i)) ||
4931                 !cast<Constant>(LHSI->getOperand(i))->isNullValue()) {
4932               isAllZeros = false;
4933               break;
4934             }
4935           if (isAllZeros)
4936             return new ICmpInst(I.getPredicate(), LHSI->getOperand(0),
4937                     Constant::getNullValue(LHSI->getOperand(0)->getType()));
4938         }
4939         break;
4940
4941       case Instruction::PHI:
4942         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
4943           return NV;
4944         break;
4945       case Instruction::Select: {
4946         // If either operand of the select is a constant, we can fold the
4947         // comparison into the select arms, which will cause one to be
4948         // constant folded and the select turned into a bitwise or.
4949         Value *Op1 = 0, *Op2 = 0;
4950         if (LHSI->hasOneUse()) {
4951           if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(1))) {
4952             // Fold the known value into the constant operand.
4953             Op1 = ConstantExpr::getICmp(I.getPredicate(), C, RHSC);
4954             // Insert a new ICmp of the other select operand.
4955             Op2 = InsertNewInstBefore(new ICmpInst(I.getPredicate(),
4956                                                    LHSI->getOperand(2), RHSC,
4957                                                    I.getName()), I);
4958           } else if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(2))) {
4959             // Fold the known value into the constant operand.
4960             Op2 = ConstantExpr::getICmp(I.getPredicate(), C, RHSC);
4961             // Insert a new ICmp of the other select operand.
4962             Op1 = InsertNewInstBefore(new ICmpInst(I.getPredicate(),
4963                                                    LHSI->getOperand(1), RHSC,
4964                                                    I.getName()), I);
4965           }
4966         }
4967
4968         if (Op1)
4969           return new SelectInst(LHSI->getOperand(0), Op1, Op2);
4970         break;
4971       }
4972       case Instruction::Malloc:
4973         // If we have (malloc != null), and if the malloc has a single use, we
4974         // can assume it is successful and remove the malloc.
4975         if (LHSI->hasOneUse() && isa<ConstantPointerNull>(RHSC)) {
4976           AddToWorkList(LHSI);
4977           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty,
4978                                                          !isTrueWhenEqual(I)));
4979         }
4980         break;
4981       }
4982   }
4983
4984   // If we can optimize a 'icmp GEP, P' or 'icmp P, GEP', do so now.
4985   if (User *GEP = dyn_castGetElementPtr(Op0))
4986     if (Instruction *NI = FoldGEPICmp(GEP, Op1, I.getPredicate(), I))
4987       return NI;
4988   if (User *GEP = dyn_castGetElementPtr(Op1))
4989     if (Instruction *NI = FoldGEPICmp(GEP, Op0,
4990                            ICmpInst::getSwappedPredicate(I.getPredicate()), I))
4991       return NI;
4992
4993   // Test to see if the operands of the icmp are casted versions of other
4994   // values.  If the ptr->ptr cast can be stripped off both arguments, we do so
4995   // now.
4996   if (BitCastInst *CI = dyn_cast<BitCastInst>(Op0)) {
4997     if (isa<PointerType>(Op0->getType()) && 
4998         (isa<Constant>(Op1) || isa<BitCastInst>(Op1))) { 
4999       // We keep moving the cast from the left operand over to the right
5000       // operand, where it can often be eliminated completely.
5001       Op0 = CI->getOperand(0);
5002
5003       // If operand #1 is a bitcast instruction, it must also be a ptr->ptr cast
5004       // so eliminate it as well.
5005       if (BitCastInst *CI2 = dyn_cast<BitCastInst>(Op1))
5006         Op1 = CI2->getOperand(0);
5007
5008       // If Op1 is a constant, we can fold the cast into the constant.
5009       if (Op0->getType() != Op1->getType())
5010         if (Constant *Op1C = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
5011           Op1 = ConstantExpr::getBitCast(Op1C, Op0->getType());
5012         } else {
5013           // Otherwise, cast the RHS right before the icmp
5014           Op1 = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, Op1, Op0->getType(), I);
5015         }
5016       return new ICmpInst(I.getPredicate(), Op0, Op1);
5017     }
5018   }
5019   
5020   if (isa<CastInst>(Op0)) {
5021     // Handle the special case of: icmp (cast bool to X), <cst>
5022     // This comes up when you have code like
5023     //   int X = A < B;
5024     //   if (X) ...
5025     // For generality, we handle any zero-extension of any operand comparison
5026     // with a constant or another cast from the same type.
5027     if (isa<ConstantInt>(Op1) || isa<CastInst>(Op1))
5028       if (Instruction *R = visitICmpInstWithCastAndCast(I))
5029         return R;
5030   }
5031   
5032   if (I.isEquality()) {
5033     Value *A, *B, *C, *D;
5034     if (match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
5035       if (A == Op1 || B == Op1) {    // (A^B) == A  ->  B == 0
5036         Value *OtherVal = A == Op1 ? B : A;
5037         return new ICmpInst(I.getPredicate(), OtherVal,
5038                             Constant::getNullValue(A->getType()));
5039       }
5040
5041       if (match(Op1, m_Xor(m_Value(C), m_Value(D)))) {
5042         // A^c1 == C^c2 --> A == C^(c1^c2)
5043         if (ConstantInt *C1 = dyn_cast<ConstantInt>(B))
5044           if (ConstantInt *C2 = dyn_cast<ConstantInt>(D))
5045             if (Op1->hasOneUse()) {
5046               Constant *NC = ConstantInt::get(C1->getValue() ^ C2->getValue());
5047               Instruction *Xor = BinaryOperator::createXor(C, NC, "tmp");
5048               return new ICmpInst(I.getPredicate(), A,
5049                                   InsertNewInstBefore(Xor, I));
5050             }
5051         
5052         // A^B == A^D -> B == D
5053         if (A == C) return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, D);
5054         if (A == D) return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, C);
5055         if (B == C) return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, D);
5056         if (B == D) return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, C);
5057       }
5058     }
5059     
5060     if (match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B))) &&
5061         (A == Op0 || B == Op0)) {
5062       // A == (A^B)  ->  B == 0
5063       Value *OtherVal = A == Op0 ? B : A;
5064       return new ICmpInst(I.getPredicate(), OtherVal,
5065                           Constant::getNullValue(A->getType()));
5066     }
5067     if (match(Op0, m_Sub(m_Value(A), m_Value(B))) && A == Op1) {
5068       // (A-B) == A  ->  B == 0
5069       return new ICmpInst(I.getPredicate(), B,
5070                           Constant::getNullValue(B->getType()));
5071     }
5072     if (match(Op1, m_Sub(m_Value(A), m_Value(B))) && A == Op0) {
5073       // A == (A-B)  ->  B == 0
5074       return new ICmpInst(I.getPredicate(), B,
5075                           Constant::getNullValue(B->getType()));
5076     }
5077     
5078     // (X&Z) == (Y&Z) -> (X^Y) & Z == 0
5079     if (Op0->hasOneUse() && Op1->hasOneUse() &&
5080         match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && 
5081         match(Op1, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
5082       Value *X = 0, *Y = 0, *Z = 0;
5083       
5084       if (A == C) {
5085         X = B; Y = D; Z = A;
5086       } else if (A == D) {
5087         X = B; Y = C; Z = A;
5088       } else if (B == C) {
5089         X = A; Y = D; Z = B;
5090       } else if (B == D) {
5091         X = A; Y = C; Z = B;
5092       }
5093       
5094       if (X) {   // Build (X^Y) & Z
5095         Op1 = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createXor(X, Y, "tmp"), I);
5096         Op1 = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAnd(Op1, Z, "tmp"), I);
5097         I.setOperand(0, Op1);
5098         I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op1->getType()));
5099         return &I;
5100       }
5101     }
5102   }
5103   return Changed ? &I : 0;
5104 }
5105
5106
5107 /// FoldICmpDivCst - Fold "icmp pred, ([su]div X, DivRHS), CmpRHS" where DivRHS
5108 /// and CmpRHS are both known to be integer constants.
5109 Instruction *InstCombiner::FoldICmpDivCst(ICmpInst &ICI, BinaryOperator *DivI,
5110                                           ConstantInt *DivRHS) {
5111   ConstantInt *CmpRHS = cast<ConstantInt>(ICI.getOperand(1));
5112   const APInt &CmpRHSV = CmpRHS->getValue();
5113   
5114   // FIXME: If the operand types don't match the type of the divide 
5115   // then don't attempt this transform. The code below doesn't have the
5116   // logic to deal with a signed divide and an unsigned compare (and
5117   // vice versa). This is because (x /s C1) <s C2  produces different 
5118   // results than (x /s C1) <u C2 or (x /u C1) <s C2 or even
5119   // (x /u C1) <u C2.  Simply casting the operands and result won't 
5120   // work. :(  The if statement below tests that condition and bails 
5121   // if it finds it. 
5122   bool DivIsSigned = DivI->getOpcode() == Instruction::SDiv;
5123   if (!ICI.isEquality() && DivIsSigned != ICI.isSignedPredicate())
5124     return 0;
5125   if (DivRHS->isZero())
5126     return 0; // The ProdOV computation fails on divide by zero.
5127
5128   // Compute Prod = CI * DivRHS. We are essentially solving an equation
5129   // of form X/C1=C2. We solve for X by multiplying C1 (DivRHS) and 
5130   // C2 (CI). By solving for X we can turn this into a range check 
5131   // instead of computing a divide. 
5132   ConstantInt *Prod = Multiply(CmpRHS, DivRHS);
5133
5134   // Determine if the product overflows by seeing if the product is
5135   // not equal to the divide. Make sure we do the same kind of divide
5136   // as in the LHS instruction that we're folding. 
5137   bool ProdOV = (DivIsSigned ? ConstantExpr::getSDiv(Prod, DivRHS) :
5138                  ConstantExpr::getUDiv(Prod, DivRHS)) != CmpRHS;
5139
5140   // Get the ICmp opcode
5141   ICmpInst::Predicate Pred = ICI.getPredicate();
5142
5143   // Figure out the interval that is being checked.  For example, a comparison
5144   // like "X /u 5 == 0" is really checking that X is in the interval [0, 5). 
5145   // Compute this interval based on the constants involved and the signedness of
5146   // the compare/divide.  This computes a half-open interval, keeping track of
5147   // whether either value in the interval overflows.  After analysis each
5148   // overflow variable is set to 0 if it's corresponding bound variable is valid
5149   // -1 if overflowed off the bottom end, or +1 if overflowed off the top end.
5150   int LoOverflow = 0, HiOverflow = 0;
5151   ConstantInt *LoBound = 0, *HiBound = 0;
5152   
5153   
5154   if (!DivIsSigned) {  // udiv
5155     // e.g. X/5 op 3  --> [15, 20)
5156     LoBound = Prod;
5157     HiOverflow = LoOverflow = ProdOV;
5158     if (!HiOverflow)
5159       HiOverflow = AddWithOverflow(HiBound, LoBound, DivRHS, false);
5160   } else if (DivRHS->getValue().isPositive()) { // Divisor is > 0.
5161     if (CmpRHSV == 0) {       // (X / pos) op 0
5162       // Can't overflow.  e.g.  X/2 op 0 --> [-1, 2)
5163       LoBound = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(SubOne(DivRHS)));
5164       HiBound = DivRHS;
5165     } else if (CmpRHSV.isPositive()) {   // (X / pos) op pos
5166       LoBound = Prod;     // e.g.   X/5 op 3 --> [15, 20)
5167       HiOverflow = LoOverflow = ProdOV;
5168       if (!HiOverflow)
5169         HiOverflow = AddWithOverflow(HiBound, Prod, DivRHS, true);
5170     } else {                       // (X / pos) op neg
5171       // e.g. X/5 op -3  --> [-15-4, -15+1) --> [-19, -14)
5172       Constant *DivRHSH = ConstantExpr::getNeg(SubOne(DivRHS));
5173       LoOverflow = AddWithOverflow(LoBound, Prod,
5174                                    cast<ConstantInt>(DivRHSH), true) ? -1 : 0;
5175       HiBound = AddOne(Prod);
5176       HiOverflow = ProdOV ? -1 : 0;
5177     }
5178   } else {                         // Divisor is < 0.
5179     if (CmpRHSV == 0) {       // (X / neg) op 0
5180       // e.g. X/-5 op 0  --> [-4, 5)
5181       LoBound = AddOne(DivRHS);
5182       HiBound = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(DivRHS));
5183       if (HiBound == DivRHS) {     // -INTMIN = INTMIN
5184         HiOverflow = 1;            // [INTMIN+1, overflow)
5185         HiBound = 0;               // e.g. X/INTMIN = 0 --> X > INTMIN
5186       }
5187     } else if (CmpRHSV.isPositive()) {   // (X / neg) op pos
5188       // e.g. X/-5 op 3  --> [-19, -14)
5189       HiOverflow = LoOverflow = ProdOV ? -1 : 0;
5190       if (!LoOverflow)
5191         LoOverflow = AddWithOverflow(LoBound, Prod, AddOne(DivRHS), true) ?-1:0;
5192       HiBound = AddOne(Prod);
5193     } else {                       // (X / neg) op neg
5194       // e.g. X/-5 op -3  --> [15, 20)
5195       LoBound = Prod;
5196       LoOverflow = HiOverflow = ProdOV ? 1 : 0;
5197       HiBound = Subtract(Prod, DivRHS);
5198     }
5199     
5200     // Dividing by a negative swaps the condition.  LT <-> GT
5201     Pred = ICmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
5202   }
5203
5204   Value *X = DivI->getOperand(0);
5205   switch (Pred) {
5206   default: assert(0 && "Unhandled icmp opcode!");
5207   case ICmpInst::ICMP_EQ:
5208     if (LoOverflow && HiOverflow)
5209       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
5210     else if (HiOverflow)
5211       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SGE : 
5212                           ICmpInst::ICMP_UGE, X, LoBound);
5213     else if (LoOverflow)
5214       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SLT : 
5215                           ICmpInst::ICMP_ULT, X, HiBound);
5216     else
5217       return InsertRangeTest(X, LoBound, HiBound, DivIsSigned, true, ICI);
5218   case ICmpInst::ICMP_NE:
5219     if (LoOverflow && HiOverflow)
5220       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
5221     else if (HiOverflow)
5222       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SLT : 
5223                           ICmpInst::ICMP_ULT, X, LoBound);
5224     else if (LoOverflow)
5225       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SGE : 
5226                           ICmpInst::ICMP_UGE, X, HiBound);
5227     else
5228       return InsertRangeTest(X, LoBound, HiBound, DivIsSigned, false, ICI);
5229   case ICmpInst::ICMP_ULT:
5230   case ICmpInst::ICMP_SLT:
5231     if (LoOverflow == +1)   // Low bound is greater than input range.
5232       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
5233     if (LoOverflow == -1)   // Low bound is less than input range.
5234       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
5235     return new ICmpInst(Pred, X, LoBound);
5236   case ICmpInst::ICMP_UGT:
5237   case ICmpInst::ICMP_SGT:
5238     if (HiOverflow == +1)       // High bound greater than input range.
5239       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
5240     else if (HiOverflow == -1)  // High bound less than input range.
5241       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
5242     if (Pred == ICmpInst::ICMP_UGT)
5243       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, X, HiBound);
5244     else
5245       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, X, HiBound);
5246   }
5247 }
5248
5249
5250 /// visitICmpInstWithInstAndIntCst - Handle "icmp (instr, intcst)".
5251 ///
5252 Instruction *InstCombiner::visitICmpInstWithInstAndIntCst(ICmpInst &ICI,
5253                                                           Instruction *LHSI,
5254                                                           ConstantInt *RHS) {
5255   const APInt &RHSV = RHS->getValue();
5256   
5257   switch (LHSI->getOpcode()) {
5258   case Instruction::Xor:         // (icmp pred (xor X, XorCST), CI)
5259     if (ConstantInt *XorCST = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) {
5260       // If this is a comparison that tests the signbit (X < 0) or (x > -1),
5261       // fold the xor.
5262       if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && RHSV == 0 ||
5263           ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT && RHSV.isAllOnesValue()) {
5264         Value *CompareVal = LHSI->getOperand(0);
5265         
5266         // If the sign bit of the XorCST is not set, there is no change to
5267         // the operation, just stop using the Xor.
5268         if (!XorCST->getValue().isNegative()) {
5269           ICI.setOperand(0, CompareVal);
5270           AddToWorkList(LHSI);
5271           return &ICI;
5272         }
5273         
5274         // Was the old condition true if the operand is positive?
5275         bool isTrueIfPositive = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT;
5276         
5277         // If so, the new one isn't.
5278         isTrueIfPositive ^= true;
5279         
5280         if (isTrueIfPositive)
5281           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, CompareVal, SubOne(RHS));
5282         else
5283           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, CompareVal, AddOne(RHS));
5284       }
5285     }
5286     break;
5287   case Instruction::And:         // (icmp pred (and X, AndCST), RHS)
5288     if (LHSI->hasOneUse() && isa<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1)) &&
5289         LHSI->getOperand(0)->hasOneUse()) {
5290       ConstantInt *AndCST = cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
5291       
5292       // If the LHS is an AND of a truncating cast, we can widen the
5293       // and/compare to be the input width without changing the value
5294       // produced, eliminating a cast.
5295       if (TruncInst *Cast = dyn_cast<TruncInst>(LHSI->getOperand(0))) {
5296         // We can do this transformation if either the AND constant does not
5297         // have its sign bit set or if it is an equality comparison. 
5298         // Extending a relational comparison when we're checking the sign
5299         // bit would not work.
5300         if (Cast->hasOneUse() &&
5301             (ICI.isEquality() || AndCST->getValue().isPositive() && 
5302              RHSV.isPositive())) {
5303           uint32_t BitWidth = 
5304             cast<IntegerType>(Cast->getOperand(0)->getType())->getBitWidth();
5305           APInt NewCST = AndCST->getValue();
5306           NewCST.zext(BitWidth);
5307           APInt NewCI = RHSV;
5308           NewCI.zext(BitWidth);
5309           Instruction *NewAnd = 
5310             BinaryOperator::createAnd(Cast->getOperand(0),
5311                                       ConstantInt::get(NewCST),LHSI->getName());
5312           InsertNewInstBefore(NewAnd, ICI);
5313           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NewAnd,
5314                               ConstantInt::get(NewCI));
5315         }
5316       }
5317       
5318       // If this is: (X >> C1) & C2 != C3 (where any shift and any compare
5319       // could exist), turn it into (X & (C2 << C1)) != (C3 << C1).  This
5320       // happens a LOT in code produced by the C front-end, for bitfield
5321       // access.
5322       BinaryOperator *Shift = dyn_cast<BinaryOperator>(LHSI->getOperand(0));
5323       if (Shift && !Shift->isShift())
5324         Shift = 0;
5325       
5326       ConstantInt *ShAmt;
5327       ShAmt = Shift ? dyn_cast<ConstantInt>(Shift->getOperand(1)) : 0;
5328       const Type *Ty = Shift ? Shift->getType() : 0;  // Type of the shift.
5329       const Type *AndTy = AndCST->getType();          // Type of the and.
5330       
5331       // We can fold this as long as we can't shift unknown bits
5332       // into the mask.  This can only happen with signed shift
5333       // rights, as they sign-extend.
5334       if (ShAmt) {
5335         bool CanFold = Shift->isLogicalShift();
5336         if (!CanFold) {
5337           // To test for the bad case of the signed shr, see if any
5338           // of the bits shifted in could be tested after the mask.
5339           uint32_t TyBits = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
5340           int ShAmtVal = TyBits - ShAmt->getLimitedValue(TyBits);
5341           
5342           uint32_t BitWidth = AndTy->getPrimitiveSizeInBits();
5343           if ((APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth-ShAmtVal) & 
5344                AndCST->getValue()) == 0)
5345             CanFold = true;
5346         }
5347         
5348         if (CanFold) {
5349           Constant *NewCst;
5350           if (Shift->getOpcode() == Instruction::Shl)
5351             NewCst = ConstantExpr::getLShr(RHS, ShAmt);
5352           else
5353             NewCst = ConstantExpr::getShl(RHS, ShAmt);
5354           
5355           // Check to see if we are shifting out any of the bits being
5356           // compared.
5357           if (ConstantExpr::get(Shift->getOpcode(), NewCst, ShAmt) != RHS) {
5358             // If we shifted bits out, the fold is not going to work out.
5359             // As a special case, check to see if this means that the
5360             // result is always true or false now.
5361             if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
5362               return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
5363             if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
5364               return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
5365           } else {
5366             ICI.setOperand(1, NewCst);
5367             Constant *NewAndCST;
5368             if (Shift->getOpcode() == Instruction::Shl)
5369               NewAndCST = ConstantExpr::getLShr(AndCST, ShAmt);
5370             else
5371               NewAndCST = ConstantExpr::getShl(AndCST, ShAmt);
5372             LHSI->setOperand(1, NewAndCST);
5373             LHSI->setOperand(0, Shift->getOperand(0));
5374             AddToWorkList(Shift); // Shift is dead.
5375             AddUsesToWorkList(ICI);
5376             return &ICI;
5377           }
5378         }
5379       }
5380       
5381       // Turn ((X >> Y) & C) == 0  into  (X & (C << Y)) == 0.  The later is
5382       // preferable because it allows the C<<Y expression to be hoisted out
5383       // of a loop if Y is invariant and X is not.
5384       if (Shift && Shift->hasOneUse() && RHSV == 0 &&
5385           ICI.isEquality() && !Shift->isArithmeticShift() &&
5386           isa<Instruction>(Shift->getOperand(0))) {
5387         // Compute C << Y.
5388         Value *NS;
5389         if (Shift->getOpcode() == Instruction::LShr) {
5390           NS = BinaryOperator::createShl(AndCST, 
5391                                          Shift->getOperand(1), "tmp");
5392         } else {
5393           // Insert a logical shift.
5394           NS = BinaryOperator::createLShr(AndCST,
5395                                           Shift->getOperand(1), "tmp");
5396         }
5397         InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(NS), ICI);
5398         
5399         // Compute X & (C << Y).
5400         Instruction *NewAnd = 
5401           BinaryOperator::createAnd(Shift->getOperand(0), NS, LHSI->getName());
5402         InsertNewInstBefore(NewAnd, ICI);
5403         
5404         ICI.setOperand(0, NewAnd);
5405         return &ICI;
5406       }
5407     }
5408     break;
5409     
5410   case Instruction::Shl: {       // (icmp pred (shl X, ShAmt), CI)
5411     ConstantInt *ShAmt = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
5412     if (!ShAmt) break;
5413     
5414     uint32_t TypeBits = RHSV.getBitWidth();
5415     
5416     // Check that the shift amount is in range.  If not, don't perform
5417     // undefined shifts.  When the shift is visited it will be
5418     // simplified.
5419     if (ShAmt->uge(TypeBits))
5420       break;
5421     
5422     if (ICI.isEquality()) {
5423       // If we are comparing against bits always shifted out, the
5424       // comparison cannot succeed.
5425       Constant *Comp =
5426         ConstantExpr::getShl(ConstantExpr::getLShr(RHS, ShAmt), ShAmt);
5427       if (Comp != RHS) {// Comparing against a bit that we know is zero.
5428         bool IsICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
5429         Constant *Cst = ConstantInt::get(Type::Int1Ty, IsICMP_NE);
5430         return ReplaceInstUsesWith(ICI, Cst);
5431       }
5432       
5433       if (LHSI->hasOneUse()) {
5434         // Otherwise strength reduce the shift into an and.
5435         uint32_t ShAmtVal = (uint32_t)ShAmt->getLimitedValue(TypeBits);
5436         Constant *Mask =
5437           ConstantInt::get(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits-ShAmtVal));
5438         
5439         Instruction *AndI =
5440           BinaryOperator::createAnd(LHSI->getOperand(0),
5441                                     Mask, LHSI->getName()+".mask");
5442         Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, ICI);
5443         return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), And,
5444                             ConstantInt::get(RHSV.lshr(ShAmtVal)));
5445       }
5446     }
5447     
5448     // Otherwise, if this is a comparison of the sign bit, simplify to and/test.
5449     bool TrueIfSigned = false;
5450     if (LHSI->hasOneUse() &&
5451         isSignBitCheck(ICI.getPredicate(), RHS, TrueIfSigned)) {
5452       // (X << 31) <s 0  --> (X&1) != 0
5453       Constant *Mask = ConstantInt::get(APInt(TypeBits, 1) <<
5454                                            (TypeBits-ShAmt->getZExtValue()-1));
5455       Instruction *AndI =
5456         BinaryOperator::createAnd(LHSI->getOperand(0),
5457                                   Mask, LHSI->getName()+".mask");
5458       Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, ICI);
5459       
5460       return new ICmpInst(TrueIfSigned ? ICmpInst::ICMP_NE : ICmpInst::ICMP_EQ,
5461                           And, Constant::getNullValue(And->getType()));
5462     }
5463     break;
5464   }
5465     
5466   case Instruction::LShr:         // (icmp pred (shr X, ShAmt), CI)
5467   case Instruction::AShr: {
5468     ConstantInt *ShAmt = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
5469     if (!ShAmt) break;
5470
5471     if (ICI.isEquality()) {
5472       // Check that the shift amount is in range.  If not, don't perform
5473       // undefined shifts.  When the shift is visited it will be
5474       // simplified.
5475       uint32_t TypeBits = RHSV.getBitWidth();
5476       if (ShAmt->uge(TypeBits))
5477         break;
5478       uint32_t ShAmtVal = (uint32_t)ShAmt->getLimitedValue(TypeBits);
5479       
5480       // If we are comparing against bits always shifted out, the
5481       // comparison cannot succeed.
5482       APInt Comp = RHSV << ShAmtVal;
5483       if (LHSI->getOpcode() == Instruction::LShr)
5484         Comp = Comp.lshr(ShAmtVal);
5485       else
5486         Comp = Comp.ashr(ShAmtVal);
5487       
5488       if (Comp != RHSV) { // Comparing against a bit that we know is zero.
5489         bool IsICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
5490         Constant *Cst = ConstantInt::get(Type::Int1Ty, IsICMP_NE);
5491         return ReplaceInstUsesWith(ICI, Cst);
5492       }
5493       
5494       if (LHSI->hasOneUse() || RHSV == 0) {
5495         // Otherwise strength reduce the shift into an and.
5496         APInt Val(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShAmtVal));
5497         Constant *Mask = ConstantInt::get(Val);
5498         
5499         Instruction *AndI =
5500           BinaryOperator::createAnd(LHSI->getOperand(0),
5501                                     Mask, LHSI->getName()+".mask");
5502         Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, ICI);
5503         return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), And,
5504                             ConstantExpr::getShl(RHS, ShAmt));
5505       }
5506     }
5507     break;
5508   }
5509     
5510   case Instruction::SDiv:
5511   case Instruction::UDiv:
5512     // Fold: icmp pred ([us]div X, C1), C2 -> range test
5513     // Fold this div into the comparison, producing a range check. 
5514     // Determine, based on the divide type, what the range is being 
5515     // checked.  If there is an overflow on the low or high side, remember 
5516     // it, otherwise compute the range [low, hi) bounding the new value.
5517     // See: InsertRangeTest above for the kinds of replacements possible.
5518     if (ConstantInt *DivRHS = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1)))
5519       if (Instruction *R = FoldICmpDivCst(ICI, cast<BinaryOperator>(LHSI),
5520                                           DivRHS))
5521         return R;
5522     break;
5523   }
5524   
5525   // Simplify icmp_eq and icmp_ne instructions with integer constant RHS.
5526   if (ICI.isEquality()) {
5527     bool isICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
5528     
5529     // If the first operand is (add|sub|and|or|xor|rem) with a constant, and 
5530     // the second operand is a constant, simplify a bit.
5531     if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(LHSI)) {
5532       switch (BO->getOpcode()) {
5533       case Instruction::SRem:
5534         // If we have a signed (X % (2^c)) == 0, turn it into an unsigned one.
5535         if (RHSV == 0 && isa<ConstantInt>(BO->getOperand(1)) &&BO->hasOneUse()){
5536           const APInt &V = cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))->getValue();
5537           if (V.sgt(APInt(V.getBitWidth(), 1)) && V.isPowerOf2()) {
5538             Instruction *NewRem =
5539               BinaryOperator::createURem(BO->getOperand(0), BO->getOperand(1),
5540                                          BO->getName());
5541             InsertNewInstBefore(NewRem, ICI);
5542             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NewRem, 
5543                                 Constant::getNullValue(BO->getType()));
5544           }
5545         }
5546         break;
5547       case Instruction::Add:
5548         // Replace ((add A, B) != C) with (A != C-B) if B & C are constants.
5549         if (ConstantInt *BOp1C = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
5550           if (BO->hasOneUse())
5551             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0),
5552                                 Subtract(RHS, BOp1C));
5553         } else if (RHSV == 0) {
5554           // Replace ((add A, B) != 0) with (A != -B) if A or B is
5555           // efficiently invertible, or if the add has just this one use.
5556           Value *BOp0 = BO->getOperand(0), *BOp1 = BO->getOperand(1);
5557           
5558           if (Value *NegVal = dyn_castNegVal(BOp1))
5559             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BOp0, NegVal);
5560           else if (Value *NegVal = dyn_castNegVal(BOp0))
5561             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NegVal, BOp1);
5562           else if (BO->hasOneUse()) {
5563             Instruction *Neg = BinaryOperator::createNeg(BOp1);
5564             InsertNewInstBefore(Neg, ICI);
5565             Neg->takeName(BO);
5566             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BOp0, Neg);
5567           }
5568         }
5569         break;
5570       case Instruction::Xor:
5571         // For the xor case, we can xor two constants together, eliminating
5572         // the explicit xor.
5573         if (Constant *BOC = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1)))
5574           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0), 
5575                               ConstantExpr::getXor(RHS, BOC));
5576         
5577         // FALLTHROUGH
5578       case Instruction::Sub:
5579         // Replace (([sub|xor] A, B) != 0) with (A != B)
5580         if (RHSV == 0)
5581           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0),
5582                               BO->getOperand(1));
5583         break;
5584         
5585       case Instruction::Or:
5586         // If bits are being or'd in that are not present in the constant we
5587         // are comparing against, then the comparison could never succeed!
5588         if (Constant *BOC = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1))) {
5589           Constant *NotCI = ConstantExpr::getNot(RHS);
5590           if (!ConstantExpr::getAnd(BOC, NotCI)->isNullValue())
5591             return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
5592                                                              isICMP_NE));
5593         }
5594         break;
5595         
5596       case Instruction::And:
5597         if (ConstantInt *BOC = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
5598           // If bits are being compared against that are and'd out, then the
5599           // comparison can never succeed!
5600           if ((RHSV & ~BOC->getValue()) != 0)
5601             return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::get(Type::Int1Ty,
5602                                                              isICMP_NE));
5603           
5604           // If we have ((X & C) == C), turn it into ((X & C) != 0).
5605           if (RHS == BOC && RHSV.isPowerOf2())
5606             return new ICmpInst(isICMP_NE ? ICmpInst::ICMP_EQ :
5607                                 ICmpInst::ICMP_NE, LHSI,
5608                                 Constant::getNullValue(RHS->getType()));
5609           
5610           // Replace (and X, (1 << size(X)-1) != 0) with x s< 0
5611           if (isSignBit(BOC)) {
5612             Value *X = BO->getOperand(0);
5613             Constant *Zero = Constant::getNullValue(X->getType());
5614             ICmpInst::Predicate pred = isICMP_NE ? 
5615               ICmpInst::ICMP_SLT : ICmpInst::ICMP_SGE;
5616             return new ICmpInst(pred, X, Zero);
5617           }
5618           
5619           // ((X & ~7) == 0) --> X < 8
5620           if (RHSV == 0 && isHighOnes(BOC)) {
5621             Value *X = BO->getOperand(0);
5622             Constant *NegX = ConstantExpr::getNeg(BOC);
5623             ICmpInst::Predicate pred = isICMP_NE ? 
5624               ICmpInst::ICMP_UGE : ICmpInst::ICMP_ULT;
5625             return new ICmpInst(pred, X, NegX);
5626           }
5627         }
5628       default: break;
5629       }
5630     } else if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(LHSI)) {
5631       // Handle icmp {eq|ne} <intrinsic>, intcst.
5632       if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::bswap) {
5633         AddToWorkList(II);
5634         ICI.setOperand(0, II->getOperand(1));
5635         ICI.setOperand(1, ConstantInt::get(RHSV.byteSwap()));
5636         return &ICI;
5637       }
5638     }
5639   } else {  // Not a ICMP_EQ/ICMP_NE
5640             // If the LHS is a cast from an integral value of the same size, 
5641             // then since we know the RHS is a constant, try to simlify.
5642     if (CastInst *Cast = dyn_cast<CastInst>(LHSI)) {
5643       Value *CastOp = Cast->getOperand(0);
5644       const Type *SrcTy = CastOp->getType();
5645       uint32_t SrcTySize = SrcTy->getPrimitiveSizeInBits();
5646       if (SrcTy->isInteger() && 
5647           SrcTySize == Cast->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
5648         // If this is an unsigned comparison, try to make the comparison use
5649         // smaller constant values.
5650         if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_ULT && RHSV.isSignBit()) {
5651           // X u< 128 => X s> -1
5652           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, CastOp, 
5653                            ConstantInt::get(APInt::getAllOnesValue(SrcTySize)));
5654         } else if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_UGT &&
5655                    RHSV == APInt::getSignedMaxValue(SrcTySize)) {
5656           // X u> 127 => X s< 0
5657           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, CastOp, 
5658                               Constant::getNullValue(SrcTy));
5659         }
5660       }
5661     }
5662   }
5663   return 0;
5664 }
5665
5666 /// visitICmpInstWithCastAndCast - Handle icmp (cast x to y), (cast/cst).
5667 /// We only handle extending casts so far.
5668 ///
5669 Instruction *InstCombiner::visitICmpInstWithCastAndCast(ICmpInst &ICI) {
5670   const CastInst *LHSCI = cast<CastInst>(ICI.getOperand(0));
5671   Value *LHSCIOp        = LHSCI->getOperand(0);
5672   const Type *SrcTy     = LHSCIOp->getType();
5673   const Type *DestTy    = LHSCI->getType();
5674   Value *RHSCIOp;
5675
5676   // Turn icmp (ptrtoint x), (ptrtoint/c) into a compare of the input if the 
5677   // integer type is the same size as the pointer type.
5678   if (LHSCI->getOpcode() == Instruction::PtrToInt &&
5679       getTargetData().getPointerSizeInBits() == 
5680          cast<IntegerType>(DestTy)->getBitWidth()) {
5681     Value *RHSOp = 0;
5682     if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(ICI.getOperand(1))) {
5683       RHSOp = ConstantExpr::getIntToPtr(RHSC, SrcTy);
5684     } else if (PtrToIntInst *RHSC = dyn_cast<PtrToIntInst>(ICI.getOperand(1))) {
5685       RHSOp = RHSC->getOperand(0);
5686       // If the pointer types don't match, insert a bitcast.
5687       if (LHSCIOp->getType() != RHSOp->getType())
5688         RHSOp = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, RHSOp,
5689                                  LHSCIOp->getType(), ICI);
5690     }
5691
5692     if (RHSOp)
5693       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, RHSOp);
5694   }
5695   
5696   // The code below only handles extension cast instructions, so far.
5697   // Enforce this.
5698   if (LHSCI->getOpcode() != Instruction::ZExt &&
5699       LHSCI->getOpcode() != Instruction::SExt)
5700     return 0;
5701
5702   bool isSignedExt = LHSCI->getOpcode() == Instruction::SExt;
5703   bool isSignedCmp = ICI.isSignedPredicate();
5704
5705   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(ICI.getOperand(1))) {
5706     // Not an extension from the same type?
5707     RHSCIOp = CI->getOperand(0);
5708     if (RHSCIOp->getType() != LHSCIOp->getType()) 
5709       return 0;
5710     
5711     // If the signedness of the two compares doesn't agree (i.e. one is a sext
5712     // and the other is a zext), then we can't handle this.
5713     if (CI->getOpcode() != LHSCI->getOpcode())
5714       return 0;
5715
5716     // Likewise, if the signedness of the [sz]exts and the compare don't match, 
5717     // then we can't handle this.
5718     if (isSignedExt != isSignedCmp && !ICI.isEquality())
5719       return 0;
5720     
5721     // Okay, just insert a compare of the reduced operands now!
5722     return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, RHSCIOp);
5723   }
5724
5725   // If we aren't dealing with a constant on the RHS, exit early
5726   ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(ICI.getOperand(1));
5727   if (!CI)
5728     return 0;
5729
5730   // Compute the constant that would happen if we truncated to SrcTy then
5731   // reextended to DestTy.
5732   Constant *Res1 = ConstantExpr::getTrunc(CI, SrcTy);
5733   Constant *Res2 = ConstantExpr::getCast(LHSCI->getOpcode(), Res1, DestTy);
5734
5735   // If the re-extended constant didn't change...
5736   if (Res2 == CI) {
5737     // Make sure that sign of the Cmp and the sign of the Cast are the same.
5738     // For example, we might have:
5739     //    %A = sext short %X to uint
5740     //    %B = icmp ugt uint %A, 1330
5741     // It is incorrect to transform this into 
5742     //    %B = icmp ugt short %X, 1330 
5743     // because %A may have negative value. 
5744     //
5745     // However, it is OK if SrcTy is bool (See cast-set.ll testcase)
5746     // OR operation is EQ/NE.
5747     if (isSignedExt == isSignedCmp || SrcTy == Type::Int1Ty || ICI.isEquality())
5748       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, Res1);
5749     else
5750       return 0;
5751   }
5752
5753   // The re-extended constant changed so the constant cannot be represented 
5754   // in the shorter type. Consequently, we cannot emit a simple comparison.
5755
5756   // First, handle some easy cases. We know the result cannot be equal at this
5757   // point so handle the ICI.isEquality() cases
5758   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
5759     return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
5760   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
5761     return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
5762
5763   // Evaluate the comparison for LT (we invert for GT below). LE and GE cases
5764   // should have been folded away previously and not enter in here.
5765   Value *Result;
5766   if (isSignedCmp) {
5767     // We're performing a signed comparison.
5768     if (cast<ConstantInt>(CI)->getValue().isNegative())
5769       Result = ConstantInt::getFalse();          // X < (small) --> false
5770     else
5771       Result = ConstantInt::getTrue();           // X < (large) --> true
5772   } else {
5773     // We're performing an unsigned comparison.
5774     if (isSignedExt) {
5775       // We're performing an unsigned comp with a sign extended value.
5776       // This is true if the input is >= 0. [aka >s -1]
5777       Constant *NegOne = ConstantInt::getAllOnesValue(SrcTy);
5778       Result = InsertNewInstBefore(new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, LHSCIOp,
5779                                    NegOne, ICI.getName()), ICI);
5780     } else {
5781       // Unsigned extend & unsigned compare -> always true.
5782       Result = ConstantInt::getTrue();
5783     }
5784   }
5785
5786   // Finally, return the value computed.
5787   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_ULT ||
5788       ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT) {
5789     return ReplaceInstUsesWith(ICI, Result);
5790   } else {
5791     assert((ICI.getPredicate()==ICmpInst::ICMP_UGT || 
5792             ICI.getPredicate()==ICmpInst::ICMP_SGT) &&
5793            "ICmp should be folded!");
5794     if (Constant *CI = dyn_cast<Constant>(Result))
5795       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantExpr::getNot(CI));
5796     else
5797       return BinaryOperator::createNot(Result);
5798   }
5799 }
5800
5801 Instruction *InstCombiner::visitShl(BinaryOperator &I) {
5802   return commonShiftTransforms(I);
5803 }
5804
5805 Instruction *InstCombiner::visitLShr(BinaryOperator &I) {
5806   return commonShiftTransforms(I);
5807 }
5808
5809 Instruction *InstCombiner::visitAShr(BinaryOperator &I) {
5810   return commonShiftTransforms(I);
5811 }
5812
5813 Instruction *InstCombiner::commonShiftTransforms(BinaryOperator &I) {
5814   assert(I.getOperand(1)->getType() == I.getOperand(0)->getType());
5815   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
5816
5817   // shl X, 0 == X and shr X, 0 == X
5818   // shl 0, X == 0 and shr 0, X == 0
5819   if (Op1 == Constant::getNullValue(Op1->getType()) ||
5820       Op0 == Constant::getNullValue(Op0->getType()))
5821     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
5822   
5823   if (isa<UndefValue>(Op0)) {            
5824     if (I.getOpcode() == Instruction::AShr) // undef >>s X -> undef
5825       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
5826     else                                    // undef << X -> 0, undef >>u X -> 0
5827       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
5828   }
5829   if (isa<UndefValue>(Op1)) {
5830     if (I.getOpcode() == Instruction::AShr)  // X >>s undef -> X
5831       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);          
5832     else                                     // X << undef, X >>u undef -> 0
5833       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
5834   }
5835
5836   // ashr int -1, X = -1   (for any arithmetic shift rights of ~0)
5837   if (I.getOpcode() == Instruction::AShr)
5838     if (ConstantInt *CSI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
5839       if (CSI->isAllOnesValue())
5840         return ReplaceInstUsesWith(I, CSI);
5841
5842   // Try to fold constant and into select arguments.
5843   if (isa<Constant>(Op0))
5844     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
5845       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
5846         return R;
5847
5848   // See if we can turn a signed shr into an unsigned shr.
5849   if (I.isArithmeticShift()) {
5850     if (MaskedValueIsZero(Op0, 
5851           APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits()))) {
5852       return BinaryOperator::createLShr(Op0, Op1, I.getName());
5853     }
5854   }
5855
5856   if (ConstantInt *CUI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1))
5857     if (Instruction *Res = FoldShiftByConstant(Op0, CUI, I))
5858       return Res;
5859   return 0;
5860 }
5861
5862 Instruction *InstCombiner::FoldShiftByConstant(Value *Op0, ConstantInt *Op1,
5863                                                BinaryOperator &I) {
5864   bool isLeftShift    = I.getOpcode() == Instruction::Shl;
5865
5866   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
5867   // purpose is to compute bits we don't care about.
5868   uint32_t TypeBits = Op0->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
5869   APInt KnownZero(TypeBits, 0), KnownOne(TypeBits, 0);
5870   if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(TypeBits),
5871                            KnownZero, KnownOne))
5872     return &I;
5873   
5874   // shl uint X, 32 = 0 and shr ubyte Y, 9 = 0, ... just don't eliminate shr
5875   // of a signed value.
5876   //
5877   if (Op1->uge(TypeBits)) {
5878     if (I.getOpcode() != Instruction::AShr)
5879       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
5880     else {
5881       I.setOperand(1, ConstantInt::get(I.getType(), TypeBits-1));
5882       return &I;
5883     }
5884   }
5885   
5886   // ((X*C1) << C2) == (X * (C1 << C2))
5887   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
5888     if (BO->getOpcode() == Instruction::Mul && isLeftShift)
5889       if (Constant *BOOp = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1)))
5890         return BinaryOperator::createMul(BO->getOperand(0),
5891                                          ConstantExpr::getShl(BOOp, Op1));
5892   
5893   // Try to fold constant and into select arguments.
5894   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
5895     if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
5896       return R;
5897   if (isa<PHINode>(Op0))
5898     if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
5899       return NV;
5900   
5901   if (Op0->hasOneUse()) {
5902     if (BinaryOperator *Op0BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
5903       // Turn ((X >> C) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
5904       Value *V1, *V2;
5905       ConstantInt *CC;
5906       switch (Op0BO->getOpcode()) {
5907         default: break;
5908         case Instruction::Add:
5909         case Instruction::And:
5910         case Instruction::Or:
5911         case Instruction::Xor: {
5912           // These operators commute.
5913           // Turn (Y + (X >> C)) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
5914           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(1)->hasOneUse() &&
5915               match(Op0BO->getOperand(1),
5916                     m_Shr(m_Value(V1), m_ConstantInt(CC))) && CC == Op1) {
5917             Instruction *YS = BinaryOperator::createShl(
5918                                             Op0BO->getOperand(0), Op1,
5919                                             Op0BO->getName());
5920             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
5921             Instruction *X = 
5922               BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), YS, V1,
5923                                      Op0BO->getOperand(1)->getName());
5924             InsertNewInstBefore(X, I);  // (X + (Y << C))
5925             uint32_t Op1Val = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
5926             return BinaryOperator::createAnd(X, ConstantInt::get(
5927                        APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits-Op1Val)));
5928           }
5929           
5930           // Turn (Y + ((X >> C) & CC)) << C  ->  ((X & (CC << C)) + (Y << C))
5931           Value *Op0BOOp1 = Op0BO->getOperand(1);
5932           if (isLeftShift && Op0BOOp1->hasOneUse() &&
5933               match(Op0BOOp1, 
5934                     m_And(m_Shr(m_Value(V1), m_Value(V2)),m_ConstantInt(CC))) &&
5935               cast<BinaryOperator>(Op0BOOp1)->getOperand(0)->hasOneUse() &&
5936               V2 == Op1) {
5937             Instruction *YS = BinaryOperator::createShl(
5938                                                      Op0BO->getOperand(0), Op1,
5939                                                      Op0BO->getName());
5940             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
5941             Instruction *XM =
5942               BinaryOperator::createAnd(V1, ConstantExpr::getShl(CC, Op1),
5943                                         V1->getName()+".mask");
5944             InsertNewInstBefore(XM, I); // X & (CC << C)
5945             
5946             return BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), YS, XM);
5947           }
5948         }
5949           
5950         // FALL THROUGH.
5951         case Instruction::Sub: {
5952           // Turn ((X >> C) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
5953           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(0)->hasOneUse() &&
5954               match(Op0BO->getOperand(0),
5955                     m_Shr(m_Value(V1), m_ConstantInt(CC))) && CC == Op1) {
5956             Instruction *YS = BinaryOperator::createShl(
5957                                                      Op0BO->getOperand(1), Op1,
5958                                                      Op0BO->getName());
5959             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
5960             Instruction *X =
5961               BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), V1, YS,
5962                                      Op0BO->getOperand(0)->getName());
5963             InsertNewInstBefore(X, I);  // (X + (Y << C))
5964             uint32_t Op1Val = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
5965             return BinaryOperator::createAnd(X, ConstantInt::get(
5966                        APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits-Op1Val)));
5967           }
5968           
5969           // Turn (((X >> C)&CC) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (CC << C)
5970           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(0)->hasOneUse() &&
5971               match(Op0BO->getOperand(0),
5972                     m_And(m_Shr(m_Value(V1), m_Value(V2)),
5973                           m_ConstantInt(CC))) && V2 == Op1 &&
5974               cast<BinaryOperator>(Op0BO->getOperand(0))
5975                   ->getOperand(0)->hasOneUse()) {
5976             Instruction *YS = BinaryOperator::createShl(
5977                                                      Op0BO->getOperand(1), Op1,
5978                                                      Op0BO->getName());
5979             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
5980             Instruction *XM =
5981               BinaryOperator::createAnd(V1, ConstantExpr::getShl(CC, Op1),
5982                                         V1->getName()+".mask");
5983             InsertNewInstBefore(XM, I); // X & (CC << C)
5984             
5985             return BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), XM, YS);
5986           }
5987           
5988           break;
5989         }
5990       }
5991       
5992       
5993       // If the operand is an bitwise operator with a constant RHS, and the
5994       // shift is the only use, we can pull it out of the shift.
5995       if (ConstantInt *Op0C = dyn_cast<ConstantInt>(Op0BO->getOperand(1))) {
5996         bool isValid = true;     // Valid only for And, Or, Xor
5997         bool highBitSet = false; // Transform if high bit of constant set?
5998         
5999         switch (Op0BO->getOpcode()) {
6000           default: isValid = false; break;   // Do not perform transform!
6001           case Instruction::Add:
6002             isValid = isLeftShift;
6003             break;
6004           case Instruction::Or:
6005           case Instruction::Xor:
6006             highBitSet = false;
6007             break;
6008           case Instruction::And:
6009             highBitSet = true;
6010             break;
6011         }
6012         
6013         // If this is a signed shift right, and the high bit is modified
6014         // by the logical operation, do not perform the transformation.
6015         // The highBitSet boolean indicates the value of the high bit of
6016         // the constant which would cause it to be modified for this
6017         // operation.
6018         //
6019         if (isValid && !isLeftShift && I.getOpcode() == Instruction::AShr) {
6020           isValid = Op0C->getValue()[TypeBits-1] == highBitSet;
6021         }
6022         
6023         if (isValid) {
6024           Constant *NewRHS = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), Op0C, Op1);
6025           
6026           Instruction *NewShift =
6027             BinaryOperator::create(I.getOpcode(), Op0BO->getOperand(0), Op1);
6028           InsertNewInstBefore(NewShift, I);
6029           NewShift->takeName(Op0BO);
6030           
6031           return BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), NewShift,
6032                                         NewRHS);
6033         }
6034       }
6035     }
6036   }
6037   
6038   // Find out if this is a shift of a shift by a constant.
6039   BinaryOperator *ShiftOp = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0);
6040   if (ShiftOp && !ShiftOp->isShift())
6041     ShiftOp = 0;
6042   
6043   if (ShiftOp && isa<ConstantInt>(ShiftOp->getOperand(1))) {
6044     ConstantInt *ShiftAmt1C = cast<ConstantInt>(ShiftOp->getOperand(1));
6045     uint32_t ShiftAmt1 = ShiftAmt1C->getLimitedValue(TypeBits);
6046     uint32_t ShiftAmt2 = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
6047     assert(ShiftAmt2 != 0 && "Should have been simplified earlier");
6048     if (ShiftAmt1 == 0) return 0;  // Will be simplified in the future.
6049     Value *X = ShiftOp->getOperand(0);
6050     
6051     uint32_t AmtSum = ShiftAmt1+ShiftAmt2;   // Fold into one big shift.
6052     if (AmtSum > TypeBits)
6053       AmtSum = TypeBits;
6054     
6055     const IntegerType *Ty = cast<IntegerType>(I.getType());
6056     
6057     // Check for (X << c1) << c2  and  (X >> c1) >> c2
6058     if (I.getOpcode() == ShiftOp->getOpcode()) {
6059       return BinaryOperator::create(I.getOpcode(), X,
6060                                     ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
6061     } else if (ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr &&
6062                I.getOpcode() == Instruction::AShr) {
6063       // ((X >>u C1) >>s C2) -> (X >>u (C1+C2))  since C1 != 0.
6064       return BinaryOperator::createLShr(X, ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
6065     } else if (ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr &&
6066                I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
6067       // ((X >>s C1) >>u C2) -> ((X >>s (C1+C2)) & mask) since C1 != 0.
6068       Instruction *Shift =
6069         BinaryOperator::createAShr(X, ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
6070       InsertNewInstBefore(Shift, I);
6071
6072       APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
6073       return BinaryOperator::createAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
6074     }
6075     
6076     // Okay, if we get here, one shift must be left, and the other shift must be
6077     // right.  See if the amounts are equal.
6078     if (ShiftAmt1 == ShiftAmt2) {
6079       // If we have ((X >>? C) << C), turn this into X & (-1 << C).
6080       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
6081         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt1));
6082         return BinaryOperator::createAnd(X, ConstantInt::get(Mask));
6083       }
6084       // If we have ((X << C) >>u C), turn this into X & (-1 >>u C).
6085       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
6086         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt1));
6087         return BinaryOperator::createAnd(X, ConstantInt::get(Mask));
6088       }
6089       // We can simplify ((X << C) >>s C) into a trunc + sext.
6090       // NOTE: we could do this for any C, but that would make 'unusual' integer
6091       // types.  For now, just stick to ones well-supported by the code
6092       // generators.
6093       const Type *SExtType = 0;
6094       switch (Ty->getBitWidth() - ShiftAmt1) {
6095       case 1  :
6096       case 8  :
6097       case 16 :
6098       case 32 :
6099       case 64 :
6100       case 128:
6101         SExtType = IntegerType::get(Ty->getBitWidth() - ShiftAmt1);
6102         break;
6103       default: break;
6104       }
6105       if (SExtType) {
6106         Instruction *NewTrunc = new TruncInst(X, SExtType, "sext");
6107         InsertNewInstBefore(NewTrunc, I);
6108         return new SExtInst(NewTrunc, Ty);
6109       }
6110       // Otherwise, we can't handle it yet.
6111     } else if (ShiftAmt1 < ShiftAmt2) {
6112       uint32_t ShiftDiff = ShiftAmt2-ShiftAmt1;
6113       
6114       // (X >>? C1) << C2 --> X << (C2-C1) & (-1 << C2)
6115       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
6116         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr ||
6117                ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr);
6118         Instruction *Shift =
6119           BinaryOperator::createShl(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
6120         InsertNewInstBefore(Shift, I);
6121         
6122         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
6123         return BinaryOperator::createAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
6124       }
6125       
6126       // (X << C1) >>u C2  --> X >>u (C2-C1) & (-1 >> C2)
6127       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
6128         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::Shl);
6129         Instruction *Shift =
6130           BinaryOperator::createLShr(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
6131         InsertNewInstBefore(Shift, I);
6132         
6133         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
6134         return BinaryOperator::createAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
6135       }
6136       
6137       // We can't handle (X << C1) >>s C2, it shifts arbitrary bits in.
6138     } else {
6139       assert(ShiftAmt2 < ShiftAmt1);
6140       uint32_t ShiftDiff = ShiftAmt1-ShiftAmt2;
6141
6142       // (X >>? C1) << C2 --> X >>? (C1-C2) & (-1 << C2)
6143       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
6144         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr ||
6145                ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr);
6146         Instruction *Shift =
6147           BinaryOperator::create(ShiftOp->getOpcode(), X,
6148                                  ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
6149         InsertNewInstBefore(Shift, I);
6150         
6151         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
6152         return BinaryOperator::createAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
6153       }
6154       
6155       // (X << C1) >>u C2  --> X << (C1-C2) & (-1 >> C2)
6156       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
6157         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::Shl);
6158         Instruction *Shift =
6159           BinaryOperator::createShl(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
6160         InsertNewInstBefore(Shift, I);
6161         
6162         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
6163         return BinaryOperator::createAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
6164       }
6165       
6166       // We can't handle (X << C1) >>a C2, it shifts arbitrary bits in.
6167     }
6168   }
6169   return 0;
6170 }
6171
6172
6173 /// DecomposeSimpleLinearExpr - Analyze 'Val', seeing if it is a simple linear
6174 /// expression.  If so, decompose it, returning some value X, such that Val is
6175 /// X*Scale+Offset.
6176 ///
6177 static Value *DecomposeSimpleLinearExpr(Value *Val, unsigned &Scale,
6178                                         int &Offset) {
6179   assert(Val->getType() == Type::Int32Ty && "Unexpected allocation size type!");
6180   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Val)) {
6181     Offset = CI->getZExtValue();
6182     Scale  = 1;
6183     return ConstantInt::get(Type::Int32Ty, 0);
6184   } else if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Val)) {
6185     if (I->getNumOperands() == 2) {
6186       if (ConstantInt *CUI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
6187         if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
6188           // This is a value scaled by '1 << the shift amt'.
6189           Scale = 1U << CUI->getZExtValue();
6190           Offset = 0;
6191           return I->getOperand(0);
6192         } else if (I->getOpcode() == Instruction::Mul) {
6193           // This value is scaled by 'CUI'.
6194           Scale = CUI->getZExtValue();
6195           Offset = 0;
6196           return I->getOperand(0);
6197         } else if (I->getOpcode() == Instruction::Add) {
6198           // We have X+C.  Check to see if we really have (X*C2)+C1, 
6199           // where C1 is divisible by C2.
6200           unsigned SubScale;
6201           Value *SubVal = 
6202             DecomposeSimpleLinearExpr(I->getOperand(0), SubScale, Offset);
6203           Offset += CUI->getZExtValue();
6204           if (SubScale > 1 && (Offset % SubScale == 0)) {
6205             Scale = SubScale;
6206             return SubVal;
6207           }
6208         }
6209       }
6210     }
6211   }
6212
6213   // Otherwise, we can't look past this.
6214   Scale = 1;
6215   Offset = 0;
6216   return Val;
6217 }
6218
6219
6220 /// PromoteCastOfAllocation - If we find a cast of an allocation instruction,
6221 /// try to eliminate the cast by moving the type information into the alloc.
6222 Instruction *InstCombiner::PromoteCastOfAllocation(BitCastInst &CI,
6223                                                    AllocationInst &AI) {
6224   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(CI.getType());
6225   
6226   // Remove any uses of AI that are dead.
6227   assert(!CI.use_empty() && "Dead instructions should be removed earlier!");
6228   
6229   for (Value::use_iterator UI = AI.use_begin(), E = AI.use_end(); UI != E; ) {
6230     Instruction *User = cast<Instruction>(*UI++);
6231     if (isInstructionTriviallyDead(User)) {
6232       while (UI != E && *UI == User)
6233         ++UI; // If this instruction uses AI more than once, don't break UI.
6234       
6235       ++NumDeadInst;
6236       DOUT << "IC: DCE: " << *User;
6237       EraseInstFromFunction(*User);
6238     }
6239   }
6240   
6241   // Get the type really allocated and the type casted to.
6242   const Type *AllocElTy = AI.getAllocatedType();
6243   const Type *CastElTy = PTy->getElementType();
6244   if (!AllocElTy->isSized() || !CastElTy->isSized()) return 0;
6245
6246   unsigned AllocElTyAlign = TD->getABITypeAlignment(AllocElTy);
6247   unsigned CastElTyAlign = TD->getABITypeAlignment(CastElTy);
6248   if (CastElTyAlign < AllocElTyAlign) return 0;
6249
6250   // If the allocation has multiple uses, only promote it if we are strictly
6251   // increasing the alignment of the resultant allocation.  If we keep it the
6252   // same, we open the door to infinite loops of various kinds.
6253   if (!AI.hasOneUse() && CastElTyAlign == AllocElTyAlign) return 0;
6254
6255   uint64_t AllocElTySize = TD->getTypeSize(AllocElTy);
6256   uint64_t CastElTySize = TD->getTypeSize(CastElTy);
6257   if (CastElTySize == 0 || AllocElTySize == 0) return 0;
6258
6259   // See if we can satisfy the modulus by pulling a scale out of the array
6260   // size argument.
6261   unsigned ArraySizeScale;
6262   int ArrayOffset;
6263   Value *NumElements = // See if the array size is a decomposable linear expr.
6264     DecomposeSimpleLinearExpr(AI.getOperand(0), ArraySizeScale, ArrayOffset);
6265  
6266   // If we can now satisfy the modulus, by using a non-1 scale, we really can
6267   // do the xform.
6268   if ((AllocElTySize*ArraySizeScale) % CastElTySize != 0 ||
6269       (AllocElTySize*ArrayOffset   ) % CastElTySize != 0) return 0;
6270
6271   unsigned Scale = (AllocElTySize*ArraySizeScale)/CastElTySize;
6272   Value *Amt = 0;
6273   if (Scale == 1) {
6274     Amt = NumElements;
6275   } else {
6276     // If the allocation size is constant, form a constant mul expression
6277     Amt = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Scale);
6278     if (isa<ConstantInt>(NumElements))
6279       Amt = Multiply(cast<ConstantInt>(NumElements), cast<ConstantInt>(Amt));
6280     // otherwise multiply the amount and the number of elements
6281     else if (Scale != 1) {
6282       Instruction *Tmp = BinaryOperator::createMul(Amt, NumElements, "tmp");
6283       Amt = InsertNewInstBefore(Tmp, AI);
6284     }
6285   }
6286   
6287   if (int Offset = (AllocElTySize*ArrayOffset)/CastElTySize) {
6288     Value *Off = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Offset, true);
6289     Instruction *Tmp = BinaryOperator::createAdd(Amt, Off, "tmp");
6290     Amt = InsertNewInstBefore(Tmp, AI);
6291   }
6292   
6293   AllocationInst *New;
6294   if (isa<MallocInst>(AI))
6295     New = new MallocInst(CastElTy, Amt, AI.getAlignment());
6296   else
6297     New = new AllocaInst(CastElTy, Amt, AI.getAlignment());
6298   InsertNewInstBefore(New, AI);
6299   New->takeName(&AI);
6300   
6301   // If the allocation has multiple uses, insert a cast and change all things
6302   // that used it to use the new cast.  This will also hack on CI, but it will
6303   // die soon.
6304   if (!AI.hasOneUse()) {
6305     AddUsesToWorkList(AI);
6306     // New is the allocation instruction, pointer typed. AI is the original
6307     // allocation instruction, also pointer typed. Thus, cast to use is BitCast.
6308     CastInst *NewCast = new BitCastInst(New, AI.getType(), "tmpcast");
6309     InsertNewInstBefore(NewCast, AI);
6310     AI.replaceAllUsesWith(NewCast);
6311   }
6312   return ReplaceInstUsesWith(CI, New);
6313 }
6314
6315 /// CanEvaluateInDifferentType - Return true if we can take the specified value
6316 /// and return it as type Ty without inserting any new casts and without
6317 /// changing the computed value.  This is used by code that tries to decide
6318 /// whether promoting or shrinking integer operations to wider or smaller types
6319 /// will allow us to eliminate a truncate or extend.
6320 ///
6321 /// This is a truncation operation if Ty is smaller than V->getType(), or an
6322 /// extension operation if Ty is larger.
6323 static bool CanEvaluateInDifferentType(Value *V, const IntegerType *Ty,
6324                                        unsigned CastOpc, int &NumCastsRemoved) {
6325   // We can always evaluate constants in another type.
6326   if (isa<ConstantInt>(V))
6327     return true;
6328   
6329   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
6330   if (!I) return false;
6331   
6332   const IntegerType *OrigTy = cast<IntegerType>(V->getType());
6333   
6334   // If this is an extension or truncate, we can often eliminate it.
6335   if (isa<TruncInst>(I) || isa<ZExtInst>(I) || isa<SExtInst>(I)) {
6336     // If this is a cast from the destination type, we can trivially eliminate
6337     // it, and this will remove a cast overall.
6338     if (I->getOperand(0)->getType() == Ty) {
6339       // If the first operand is itself a cast, and is eliminable, do not count
6340       // this as an eliminable cast.  We would prefer to eliminate those two
6341       // casts first.
6342       if (!isa<CastInst>(I->getOperand(0)))
6343         ++NumCastsRemoved;
6344       return true;
6345     }
6346   }
6347
6348   // We can't extend or shrink something that has multiple uses: doing so would
6349   // require duplicating the instruction in general, which isn't profitable.
6350   if (!I->hasOneUse()) return false;
6351
6352   switch (I->getOpcode()) {
6353   case Instruction::Add:
6354   case Instruction::Sub:
6355   case Instruction::And:
6356   case Instruction::Or:
6357   case Instruction::Xor:
6358     // These operators can all arbitrarily be extended or truncated.
6359     return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
6360                                       NumCastsRemoved) &&
6361            CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, CastOpc,
6362                                       NumCastsRemoved);
6363
6364   case Instruction::Shl:
6365     // If we are truncating the result of this SHL, and if it's a shift of a
6366     // constant amount, we can always perform a SHL in a smaller type.
6367     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
6368       uint32_t BitWidth = Ty->getBitWidth();
6369       if (BitWidth < OrigTy->getBitWidth() && 
6370           CI->getLimitedValue(BitWidth) < BitWidth)
6371         return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
6372                                           NumCastsRemoved);
6373     }
6374     break;
6375   case Instruction::LShr:
6376     // If this is a truncate of a logical shr, we can truncate it to a smaller
6377     // lshr iff we know that the bits we would otherwise be shifting in are
6378     // already zeros.
6379     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
6380       uint32_t OrigBitWidth = OrigTy->getBitWidth();
6381       uint32_t BitWidth = Ty->getBitWidth();
6382       if (BitWidth < OrigBitWidth &&
6383           MaskedValueIsZero(I->getOperand(0),
6384             APInt::getHighBitsSet(OrigBitWidth, OrigBitWidth-BitWidth)) &&
6385           CI->getLimitedValue(BitWidth) < BitWidth) {
6386         return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
6387                                           NumCastsRemoved);
6388       }
6389     }
6390     break;
6391   case Instruction::ZExt:
6392   case Instruction::SExt:
6393   case Instruction::Trunc:
6394     // If this is the same kind of case as our original (e.g. zext+zext), we
6395     // can safely replace it.  Note that replacing it does not reduce the number
6396     // of casts in the input.
6397     if (I->getOpcode() == CastOpc)
6398       return true;
6399     
6400     break;
6401   default:
6402     // TODO: Can handle more cases here.
6403     break;
6404   }
6405   
6406   return false;
6407 }
6408
6409 /// EvaluateInDifferentType - Given an expression that 
6410 /// CanEvaluateInDifferentType returns true for, actually insert the code to
6411 /// evaluate the expression.
6412 Value *InstCombiner::EvaluateInDifferentType(Value *V, const Type *Ty, 
6413                                              bool isSigned) {
6414   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
6415     return ConstantExpr::getIntegerCast(C, Ty, isSigned /*Sext or ZExt*/);
6416
6417   // Otherwise, it must be an instruction.
6418   Instruction *I = cast<Instruction>(V);
6419   Instruction *Res = 0;
6420   switch (I->getOpcode()) {
6421   case Instruction::Add:
6422   case Instruction::Sub:
6423   case Instruction::And:
6424   case Instruction::Or:
6425   case Instruction::Xor:
6426   case Instruction::AShr:
6427   case Instruction::LShr:
6428   case Instruction::Shl: {
6429     Value *LHS = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, isSigned);
6430     Value *RHS = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, isSigned);
6431     Res = BinaryOperator::create((Instruction::BinaryOps)I->getOpcode(),
6432                                  LHS, RHS, I->getName());
6433     break;
6434   }    
6435   case Instruction::Trunc:
6436   case Instruction::ZExt:
6437   case Instruction::SExt:
6438     // If the source type of the cast is the type we're trying for then we can
6439     // just return the source.  There's no need to insert it because it is not
6440     // new.
6441     if (I->getOperand(0)->getType() == Ty)
6442       return I->getOperand(0);
6443     
6444     // Otherwise, must be the same type of case, so just reinsert a new one.
6445     Res = CastInst::create(cast<CastInst>(I)->getOpcode(), I->getOperand(0),
6446                            Ty, I->getName());
6447     break;
6448   default: 
6449     // TODO: Can handle more cases here.
6450     assert(0 && "Unreachable!");
6451     break;
6452   }
6453   
6454   return InsertNewInstBefore(Res, *I);
6455 }
6456
6457 /// @brief Implement the transforms common to all CastInst visitors.
6458 Instruction *InstCombiner::commonCastTransforms(CastInst &CI) {
6459   Value *Src = CI.getOperand(0);
6460
6461   // Many cases of "cast of a cast" are eliminable. If it's eliminable we just
6462   // eliminate it now.
6463   if (CastInst *CSrc = dyn_cast<CastInst>(Src)) {   // A->B->C cast
6464     if (Instruction::CastOps opc = 
6465         isEliminableCastPair(CSrc, CI.getOpcode(), CI.getType(), TD)) {
6466       // The first cast (CSrc) is eliminable so we need to fix up or replace
6467       // the second cast (CI). CSrc will then have a good chance of being dead.
6468       return CastInst::create(opc, CSrc->getOperand(0), CI.getType());
6469     }
6470   }
6471
6472   // If we are casting a select then fold the cast into the select
6473   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Src))
6474     if (Instruction *NV = FoldOpIntoSelect(CI, SI, this))
6475       return NV;
6476
6477   // If we are casting a PHI then fold the cast into the PHI
6478   if (isa<PHINode>(Src))
6479     if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(CI))
6480       return NV;
6481   
6482   return 0;
6483 }
6484
6485 /// @brief Implement the transforms for cast of pointer (bitcast/ptrtoint)
6486 Instruction *InstCombiner::commonPointerCastTransforms(CastInst &CI) {
6487   Value *Src = CI.getOperand(0);
6488   
6489   if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Src)) {
6490     // If casting the result of a getelementptr instruction with no offset, turn
6491     // this into a cast of the original pointer!
6492     if (GEP->hasAllZeroIndices()) {
6493       // Changing the cast operand is usually not a good idea but it is safe
6494       // here because the pointer operand is being replaced with another 
6495       // pointer operand so the opcode doesn't need to change.
6496       AddToWorkList(GEP);
6497       CI.setOperand(0, GEP->getOperand(0));
6498       return &CI;
6499     }
6500     
6501     // If the GEP has a single use, and the base pointer is a bitcast, and the
6502     // GEP computes a constant offset, see if we can convert these three
6503     // instructions into fewer.  This typically happens with unions and other
6504     // non-type-safe code.
6505     if (GEP->hasOneUse() && isa<BitCastInst>(GEP->getOperand(0))) {
6506       if (GEP->hasAllConstantIndices()) {
6507         // We are guaranteed to get a constant from EmitGEPOffset.
6508         ConstantInt *OffsetV = cast<ConstantInt>(EmitGEPOffset(GEP, CI, *this));
6509         int64_t Offset = OffsetV->getSExtValue();
6510         
6511         // Get the base pointer input of the bitcast, and the type it points to.
6512         Value *OrigBase = cast<BitCastInst>(GEP->getOperand(0))->getOperand(0);
6513         const Type *GEPIdxTy =
6514           cast<PointerType>(OrigBase->getType())->getElementType();
6515         if (GEPIdxTy->isSized()) {
6516           SmallVector<Value*, 8> NewIndices;
6517           
6518           // Start with the index over the outer type.  Note that the type size
6519           // might be zero (even if the offset isn't zero) if the indexed type
6520           // is something like [0 x {int, int}]
6521           const Type *IntPtrTy = TD->getIntPtrType();
6522           int64_t FirstIdx = 0;
6523           if (int64_t TySize = TD->getTypeSize(GEPIdxTy)) {
6524             FirstIdx = Offset/TySize;
6525             Offset %= TySize;
6526           
6527             // Handle silly modulus not returning values values [0..TySize).
6528             if (Offset < 0) {
6529               --FirstIdx;
6530               Offset += TySize;
6531               assert(Offset >= 0);
6532             }
6533             assert((uint64_t)Offset < (uint64_t)TySize &&"Out of range offset");
6534           }
6535           
6536           NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy, FirstIdx));
6537
6538           // Index into the types.  If we fail, set OrigBase to null.
6539           while (Offset) {
6540             if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(GEPIdxTy)) {
6541               const StructLayout *SL = TD->getStructLayout(STy);
6542               if (Offset < (int64_t)SL->getSizeInBytes()) {
6543                 unsigned Elt = SL->getElementContainingOffset(Offset);
6544                 NewIndices.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Elt));
6545               
6546                 Offset -= SL->getElementOffset(Elt);
6547                 GEPIdxTy = STy->getElementType(Elt);
6548               } else {
6549                 // Otherwise, we can't index into this, bail out.
6550                 Offset = 0;
6551                 OrigBase = 0;
6552               }
6553             } else if (isa<ArrayType>(GEPIdxTy) || isa<VectorType>(GEPIdxTy)) {
6554               const SequentialType *STy = cast<SequentialType>(GEPIdxTy);
6555               if (uint64_t EltSize = TD->getTypeSize(STy->getElementType())) {
6556                 NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy,Offset/EltSize));
6557                 Offset %= EltSize;
6558               } else {
6559                 NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy, 0));
6560               }
6561               GEPIdxTy = STy->getElementType();
6562             } else {
6563               // Otherwise, we can't index into this, bail out.
6564               Offset = 0;
6565               OrigBase = 0;
6566             }
6567           }
6568           if (OrigBase) {
6569             // If we were able to index down into an element, create the GEP
6570             // and bitcast the result.  This eliminates one bitcast, potentially
6571             // two.
6572             Instruction *NGEP = new GetElementPtrInst(OrigBase, 
6573                                                       NewIndices.begin(),
6574                                                       NewIndices.end(), "");
6575             InsertNewInstBefore(NGEP, CI);
6576             NGEP->takeName(GEP);
6577             
6578             if (isa<BitCastInst>(CI))
6579               return new BitCastInst(NGEP, CI.getType());
6580             assert(isa<PtrToIntInst>(CI));
6581             return new PtrToIntInst(NGEP, CI.getType());
6582           }
6583         }
6584       }      
6585     }
6586   }
6587     
6588   return commonCastTransforms(CI);
6589 }
6590
6591
6592
6593 /// Only the TRUNC, ZEXT, SEXT, and BITCAST can both operand and result as
6594 /// integer types. This function implements the common transforms for all those
6595 /// cases.
6596 /// @brief Implement the transforms common to CastInst with integer operands
6597 Instruction *InstCombiner::commonIntCastTransforms(CastInst &CI) {
6598   if (Instruction *Result = commonCastTransforms(CI))
6599     return Result;
6600
6601   Value *Src = CI.getOperand(0);
6602   const Type *SrcTy = Src->getType();
6603   const Type *DestTy = CI.getType();
6604   uint32_t SrcBitSize = SrcTy->getPrimitiveSizeInBits();
6605   uint32_t DestBitSize = DestTy->getPrimitiveSizeInBits();
6606
6607   // See if we can simplify any instructions used by the LHS whose sole 
6608   // purpose is to compute bits we don't care about.
6609   APInt KnownZero(DestBitSize, 0), KnownOne(DestBitSize, 0);
6610   if (SimplifyDemandedBits(&CI, APInt::getAllOnesValue(DestBitSize),
6611                            KnownZero, KnownOne))
6612     return &CI;
6613
6614   // If the source isn't an instruction or has more than one use then we
6615   // can't do anything more. 
6616   Instruction *SrcI = dyn_cast<Instruction>(Src);
6617   if (!SrcI || !Src->hasOneUse())
6618     return 0;
6619
6620   // Attempt to propagate the cast into the instruction for int->int casts.
6621   int NumCastsRemoved = 0;
6622   if (!isa<BitCastInst>(CI) &&
6623       CanEvaluateInDifferentType(SrcI, cast<IntegerType>(DestTy),
6624                                  CI.getOpcode(), NumCastsRemoved)) {
6625     // If this cast is a truncate, evaluting in a different type always
6626     // eliminates the cast, so it is always a win.  If this is a zero-extension,
6627     // we need to do an AND to maintain the clear top-part of the computation,
6628     // so we require that the input have eliminated at least one cast.  If this
6629     // is a sign extension, we insert two new casts (to do the extension) so we
6630     // require that two casts have been eliminated.
6631     bool DoXForm;
6632     switch (CI.getOpcode()) {
6633     default:
6634       // All the others use floating point so we shouldn't actually 
6635       // get here because of the check above.
6636       assert(0 && "Unknown cast type");
6637     case Instruction::Trunc:
6638       DoXForm = true;
6639       break;
6640     case Instruction::ZExt:
6641       DoXForm = NumCastsRemoved >= 1;
6642       break;
6643     case Instruction::SExt:
6644       DoXForm = NumCastsRemoved >= 2;
6645       break;
6646     }
6647     
6648     if (DoXForm) {
6649       Value *Res = EvaluateInDifferentType(SrcI, DestTy, 
6650                                            CI.getOpcode() == Instruction::SExt);
6651       assert(Res->getType() == DestTy);
6652       switch (CI.getOpcode()) {
6653       default: assert(0 && "Unknown cast type!");
6654       case Instruction::Trunc:
6655       case Instruction::BitCast:
6656         // Just replace this cast with the result.
6657         return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
6658       case Instruction::ZExt: {
6659         // We need to emit an AND to clear the high bits.
6660         assert(SrcBitSize < DestBitSize && "Not a zext?");
6661         Constant *C = ConstantInt::get(APInt::getLowBitsSet(DestBitSize,
6662                                                             SrcBitSize));
6663         return BinaryOperator::createAnd(Res, C);
6664       }
6665       case Instruction::SExt:
6666         // We need to emit a cast to truncate, then a cast to sext.
6667         return CastInst::create(Instruction::SExt,
6668             InsertCastBefore(Instruction::Trunc, Res, Src->getType(), 
6669                              CI), DestTy);
6670       }
6671     }
6672   }
6673   
6674   Value *Op0 = SrcI->getNumOperands() > 0 ? SrcI->getOperand(0) : 0;
6675   Value *Op1 = SrcI->getNumOperands() > 1 ? SrcI->getOperand(1) : 0;
6676
6677   switch (SrcI->getOpcode()) {
6678   case Instruction::Add:
6679   case Instruction::Mul:
6680   case Instruction::And:
6681   case Instruction::Or:
6682   case Instruction::Xor:
6683     // If we are discarding information, rewrite.
6684     if (DestBitSize <= SrcBitSize && DestBitSize != 1) {
6685       // Don't insert two casts if they cannot be eliminated.  We allow 
6686       // two casts to be inserted if the sizes are the same.  This could 
6687       // only be converting signedness, which is a noop.
6688       if (DestBitSize == SrcBitSize || 
6689           !ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op1, DestTy,TD) ||
6690           !ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op0, DestTy, TD)) {
6691         Instruction::CastOps opcode = CI.getOpcode();
6692         Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op0, DestTy, SrcI);
6693         Value *Op1c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op1, DestTy, SrcI);
6694         return BinaryOperator::create(
6695             cast<BinaryOperator>(SrcI)->getOpcode(), Op0c, Op1c);
6696       }
6697     }
6698
6699     // cast (xor bool X, true) to int  --> xor (cast bool X to int), 1
6700     if (isa<ZExtInst>(CI) && SrcBitSize == 1 && 
6701         SrcI->getOpcode() == Instruction::Xor &&
6702         Op1 == ConstantInt::getTrue() &&
6703         (!Op0->hasOneUse() || !isa<CmpInst>(Op0))) {
6704       Value *New = InsertOperandCastBefore(Instruction::ZExt, Op0, DestTy, &CI);
6705       return BinaryOperator::createXor(New, ConstantInt::get(CI.getType(), 1));
6706     }
6707     break;
6708   case Instruction::SDiv:
6709   case Instruction::UDiv:
6710   case Instruction::SRem:
6711   case Instruction::URem:
6712     // If we are just changing the sign, rewrite.
6713     if (DestBitSize == SrcBitSize) {
6714       // Don't insert two casts if they cannot be eliminated.  We allow 
6715       // two casts to be inserted if the sizes are the same.  This could 
6716       // only be converting signedness, which is a noop.
6717       if (!ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op1, DestTy, TD) || 
6718           !ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op0, DestTy, TD)) {
6719         Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast, 
6720                                               Op0, DestTy, SrcI);
6721         Value *Op1c = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast, 
6722                                               Op1, DestTy, SrcI);
6723         return BinaryOperator::create(
6724           cast<BinaryOperator>(SrcI)->getOpcode(), Op0c, Op1c);
6725       }
6726     }
6727     break;
6728
6729   case Instruction::Shl:
6730     // Allow changing the sign of the source operand.  Do not allow 
6731     // changing the size of the shift, UNLESS the shift amount is a 
6732     // constant.  We must not change variable sized shifts to a smaller 
6733     // size, because it is undefined to shift more bits out than exist 
6734     // in the value.
6735     if (DestBitSize == SrcBitSize ||
6736         (DestBitSize < SrcBitSize && isa<Constant>(Op1))) {
6737       Instruction::CastOps opcode = (DestBitSize == SrcBitSize ?
6738           Instruction::BitCast : Instruction::Trunc);
6739       Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op0, DestTy, SrcI);
6740       Value *Op1c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op1, DestTy, SrcI);
6741       return BinaryOperator::createShl(Op0c, Op1c);
6742     }
6743     break;
6744   case Instruction::AShr:
6745     // If this is a signed shr, and if all bits shifted in are about to be
6746     // truncated off, turn it into an unsigned shr to allow greater
6747     // simplifications.
6748     if (DestBitSize < SrcBitSize &&
6749         isa<ConstantInt>(Op1)) {
6750       uint32_t ShiftAmt = cast<ConstantInt>(Op1)->getLimitedValue(SrcBitSize);
6751       if (SrcBitSize > ShiftAmt && SrcBitSize-ShiftAmt >= DestBitSize) {
6752         // Insert the new logical shift right.
6753         return BinaryOperator::createLShr(Op0, Op1);
6754       }
6755     }
6756     break;
6757   }
6758   return 0;
6759 }
6760
6761 Instruction *InstCombiner::visitTrunc(TruncInst &CI) {
6762   if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
6763     return Result;
6764   
6765   Value *Src = CI.getOperand(0);
6766   const Type *Ty = CI.getType();
6767   uint32_t DestBitWidth = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
6768   uint32_t SrcBitWidth = cast<IntegerType>(Src->getType())->getBitWidth();
6769   
6770   if (Instruction *SrcI = dyn_cast<Instruction>(Src)) {
6771     switch (SrcI->getOpcode()) {
6772     default: break;
6773     case Instruction::LShr:
6774       // We can shrink lshr to something smaller if we know the bits shifted in
6775       // are already zeros.
6776       if (ConstantInt *ShAmtV = dyn_cast<ConstantInt>(SrcI->getOperand(1))) {
6777         uint32_t ShAmt = ShAmtV->getLimitedValue(SrcBitWidth);
6778         
6779         // Get a mask for the bits shifting in.
6780         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(SrcBitWidth, ShAmt).shl(DestBitWidth));
6781         Value* SrcIOp0 = SrcI->getOperand(0);
6782         if (SrcI->hasOneUse() && MaskedValueIsZero(SrcIOp0, Mask)) {
6783           if (ShAmt >= DestBitWidth)        // All zeros.
6784             return ReplaceInstUsesWith(CI, Constant::getNullValue(Ty));
6785
6786           // Okay, we can shrink this.  Truncate the input, then return a new
6787           // shift.
6788           Value *V1 = InsertCastBefore(Instruction::Trunc, SrcIOp0, Ty, CI);
6789           Value *V2 = InsertCastBefore(Instruction::Trunc, SrcI->getOperand(1),
6790                                        Ty, CI);
6791           return BinaryOperator::createLShr(V1, V2);
6792         }
6793       } else {     // This is a variable shr.
6794         
6795         // Turn 'trunc (lshr X, Y) to bool' into '(X & (1 << Y)) != 0'.  This is
6796         // more LLVM instructions, but allows '1 << Y' to be hoisted if
6797         // loop-invariant and CSE'd.
6798         if (CI.getType() == Type::Int1Ty && SrcI->hasOneUse()) {
6799           Value *One = ConstantInt::get(SrcI->getType(), 1);
6800
6801           Value *V = InsertNewInstBefore(
6802               BinaryOperator::createShl(One, SrcI->getOperand(1),
6803                                      "tmp"), CI);
6804           V = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAnd(V,
6805                                                             SrcI->getOperand(0),
6806                                                             "tmp"), CI);
6807           Value *Zero = Constant::getNullValue(V->getType());
6808           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, V, Zero);
6809         }
6810       }
6811       break;
6812     }
6813   }
6814   
6815   return 0;
6816 }
6817
6818 Instruction *InstCombiner::visitZExt(ZExtInst &CI) {
6819   // If one of the common conversion will work ..
6820   if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
6821     return Result;
6822
6823   Value *Src = CI.getOperand(0);
6824
6825   // If this is a cast of a cast
6826   if (CastInst *CSrc = dyn_cast<CastInst>(Src)) {   // A->B->C cast
6827     // If this is a TRUNC followed by a ZEXT then we are dealing with integral
6828     // types and if the sizes are just right we can convert this into a logical
6829     // 'and' which will be much cheaper than the pair of casts.
6830     if (isa<TruncInst>(CSrc)) {
6831       // Get the sizes of the types involved
6832       Value *A = CSrc->getOperand(0);
6833       uint32_t SrcSize = A->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
6834       uint32_t MidSize = CSrc->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
6835       uint32_t DstSize = CI.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
6836       // If we're actually extending zero bits and the trunc is a no-op
6837       if (MidSize < DstSize && SrcSize == DstSize) {
6838         // Replace both of the casts with an And of the type mask.
6839         APInt AndValue(APInt::getLowBitsSet(SrcSize, MidSize));
6840         Constant *AndConst = ConstantInt::get(AndValue);
6841         Instruction *And = 
6842           BinaryOperator::createAnd(CSrc->getOperand(0), AndConst);
6843         // Unfortunately, if the type changed, we need to cast it back.
6844         if (And->getType() != CI.getType()) {
6845           And->setName(CSrc->getName()+".mask");
6846           InsertNewInstBefore(And, CI);
6847           And = CastInst::createIntegerCast(And, CI.getType(), false/*ZExt*/);
6848         }
6849         return And;
6850       }
6851     }
6852   }
6853
6854   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Src)) {
6855     // If we are just checking for a icmp eq of a single bit and zext'ing it
6856     // to an integer, then shift the bit to the appropriate place and then
6857     // cast to integer to avoid the comparison.
6858     if (ConstantInt *Op1C = dyn_cast<ConstantInt>(ICI->getOperand(1))) {
6859       const APInt &Op1CV = Op1C->getValue();
6860       
6861       // zext (x <s  0) to i32 --> x>>u31      true if signbit set.
6862       // zext (x >s -1) to i32 --> (x>>u31)^1  true if signbit clear.
6863       if ((ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && Op1CV == 0) ||
6864           (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT &&Op1CV.isAllOnesValue())){
6865         Value *In = ICI->getOperand(0);
6866         Value *Sh = ConstantInt::get(In->getType(),
6867                                     In->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1);
6868         In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createLShr(In, Sh,
6869                                                         In->getName()+".lobit"),
6870                                  CI);
6871         if (In->getType() != CI.getType())
6872           In = CastInst::createIntegerCast(In, CI.getType(),
6873                                            false/*ZExt*/, "tmp", &CI);
6874
6875         if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT) {
6876           Constant *One = ConstantInt::get(In->getType(), 1);
6877           In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createXor(In, One,
6878                                                           In->getName()+".not"),
6879                                    CI);
6880         }
6881
6882         return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
6883       }
6884       
6885       
6886       
6887       // zext (X == 0) to i32 --> X^1      iff X has only the low bit set.
6888       // zext (X == 0) to i32 --> (X>>1)^1 iff X has only the 2nd bit set.
6889       // zext (X == 1) to i32 --> X        iff X has only the low bit set.
6890       // zext (X == 2) to i32 --> X>>1     iff X has only the 2nd bit set.
6891       // zext (X != 0) to i32 --> X        iff X has only the low bit set.
6892       // zext (X != 0) to i32 --> X>>1     iff X has only the 2nd bit set.
6893       // zext (X != 1) to i32 --> X^1      iff X has only the low bit set.
6894       // zext (X != 2) to i32 --> (X>>1)^1 iff X has only the 2nd bit set.
6895       if ((Op1CV == 0 || Op1CV.isPowerOf2()) && 
6896           // This only works for EQ and NE
6897           ICI->isEquality()) {
6898         // If Op1C some other power of two, convert:
6899         uint32_t BitWidth = Op1C->getType()->getBitWidth();
6900         APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
6901         APInt TypeMask(APInt::getAllOnesValue(BitWidth));
6902         ComputeMaskedBits(ICI->getOperand(0), TypeMask, KnownZero, KnownOne);
6903         
6904         APInt KnownZeroMask(~KnownZero);
6905         if (KnownZeroMask.isPowerOf2()) { // Exactly 1 possible 1?
6906           bool isNE = ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
6907           if (Op1CV != 0 && (Op1CV != KnownZeroMask)) {
6908             // (X&4) == 2 --> false
6909             // (X&4) != 2 --> true
6910             Constant *Res = ConstantInt::get(Type::Int1Ty, isNE);
6911             Res = ConstantExpr::getZExt(Res, CI.getType());
6912             return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
6913           }
6914           
6915           uint32_t ShiftAmt = KnownZeroMask.logBase2();
6916           Value *In = ICI->getOperand(0);
6917           if (ShiftAmt) {
6918             // Perform a logical shr by shiftamt.
6919             // Insert the shift to put the result in the low bit.
6920             In = InsertNewInstBefore(
6921                    BinaryOperator::createLShr(In,
6922                                      ConstantInt::get(In->getType(), ShiftAmt),
6923                                               In->getName()+".lobit"), CI);
6924           }
6925           
6926           if ((Op1CV != 0) == isNE) { // Toggle the low bit.
6927             Constant *One = ConstantInt::get(In->getType(), 1);
6928             In = BinaryOperator::createXor(In, One, "tmp");
6929             InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(In), CI);
6930           }
6931           
6932           if (CI.getType() == In->getType())
6933             return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
6934           else
6935             return CastInst::createIntegerCast(In, CI.getType(), false/*ZExt*/);
6936         }
6937       }
6938     }
6939   }    
6940   return 0;
6941 }
6942
6943 Instruction *InstCombiner::visitSExt(SExtInst &CI) {
6944   if (Instruction *I = commonIntCastTransforms(CI))
6945     return I;
6946   
6947   Value *Src = CI.getOperand(0);
6948   
6949   // sext (x <s 0) -> ashr x, 31   -> all ones if signed
6950   // sext (x >s -1) -> ashr x, 31  -> all ones if not signed
6951   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Src)) {
6952     // If we are just checking for a icmp eq of a single bit and zext'ing it
6953     // to an integer, then shift the bit to the appropriate place and then
6954     // cast to integer to avoid the comparison.
6955     if (ConstantInt *Op1C = dyn_cast<ConstantInt>(ICI->getOperand(1))) {
6956       const APInt &Op1CV = Op1C->getValue();
6957       
6958       // sext (x <s  0) to i32 --> x>>s31      true if signbit set.
6959       // sext (x >s -1) to i32 --> (x>>s31)^-1  true if signbit clear.
6960       if ((ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && Op1CV == 0) ||
6961           (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT &&Op1CV.isAllOnesValue())){
6962         Value *In = ICI->getOperand(0);
6963         Value *Sh = ConstantInt::get(In->getType(),
6964                                      In->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1);
6965         In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAShr(In, Sh,
6966                                                         In->getName()+".lobit"),
6967                                  CI);
6968         if (In->getType() != CI.getType())
6969           In = CastInst::createIntegerCast(In, CI.getType(),
6970                                            true/*SExt*/, "tmp", &CI);
6971         
6972         if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT)
6973           In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(In,
6974                                      In->getName()+".not"), CI);
6975         
6976         return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
6977       }
6978     }
6979   }
6980       
6981   return 0;
6982 }
6983
6984 Instruction *InstCombiner::visitFPTrunc(CastInst &CI) {
6985   return commonCastTransforms(CI);
6986 }
6987
6988 Instruction *InstCombiner::visitFPExt(CastInst &CI) {
6989   return commonCastTransforms(CI);
6990 }
6991
6992 Instruction *InstCombiner::visitFPToUI(CastInst &CI) {
6993   return commonCastTransforms(CI);
6994 }
6995
6996 Instruction *InstCombiner::visitFPToSI(CastInst &CI) {
6997   return commonCastTransforms(CI);
6998 }
6999
7000 Instruction *InstCombiner::visitUIToFP(CastInst &CI) {
7001   return commonCastTransforms(CI);
7002 }
7003
7004 Instruction *InstCombiner::visitSIToFP(CastInst &CI) {
7005   return commonCastTransforms(CI);
7006 }
7007
7008 Instruction *InstCombiner::visitPtrToInt(CastInst &CI) {
7009   return commonPointerCastTransforms(CI);
7010 }
7011
7012 Instruction *InstCombiner::visitIntToPtr(CastInst &CI) {
7013   return commonCastTransforms(CI);
7014 }
7015
7016 Instruction *InstCombiner::visitBitCast(BitCastInst &CI) {
7017   // If the operands are integer typed then apply the integer transforms,
7018   // otherwise just apply the common ones.
7019   Value *Src = CI.getOperand(0);
7020   const Type *SrcTy = Src->getType();
7021   const Type *DestTy = CI.getType();
7022
7023   if (SrcTy->isInteger() && DestTy->isInteger()) {
7024     if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
7025       return Result;
7026   } else if (isa<PointerType>(SrcTy)) {
7027     if (Instruction *I = commonPointerCastTransforms(CI))
7028       return I;
7029   } else {
7030     if (Instruction *Result = commonCastTransforms(CI))
7031       return Result;
7032   }
7033
7034
7035   // Get rid of casts from one type to the same type. These are useless and can
7036   // be replaced by the operand.
7037   if (DestTy == Src->getType())
7038     return ReplaceInstUsesWith(CI, Src);
7039
7040   if (const PointerType *DstPTy = dyn_cast<PointerType>(DestTy)) {
7041     const PointerType *SrcPTy = cast<PointerType>(SrcTy);
7042     const Type *DstElTy = DstPTy->getElementType();
7043     const Type *SrcElTy = SrcPTy->getElementType();
7044     
7045     // If we are casting a malloc or alloca to a pointer to a type of the same
7046     // size, rewrite the allocation instruction to allocate the "right" type.
7047     if (AllocationInst *AI = dyn_cast<AllocationInst>(Src))
7048       if (Instruction *V = PromoteCastOfAllocation(CI, *AI))
7049         return V;
7050     
7051     // If the source and destination are pointers, and this cast is equivalent
7052     // to a getelementptr X, 0, 0, 0...  turn it into the appropriate gep.
7053     // This can enhance SROA and other transforms that want type-safe pointers.
7054     Constant *ZeroUInt = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
7055     unsigned NumZeros = 0;
7056     while (SrcElTy != DstElTy && 
7057            isa<CompositeType>(SrcElTy) && !isa<PointerType>(SrcElTy) &&
7058            SrcElTy->getNumContainedTypes() /* not "{}" */) {
7059       SrcElTy = cast<CompositeType>(SrcElTy)->getTypeAtIndex(ZeroUInt);
7060       ++NumZeros;
7061     }
7062
7063     // If we found a path from the src to dest, create the getelementptr now.
7064     if (SrcElTy == DstElTy) {
7065       SmallVector<Value*, 8> Idxs(NumZeros+1, ZeroUInt);
7066       return new GetElementPtrInst(Src, Idxs.begin(), Idxs.end(), "", 
7067                                    ((Instruction*) NULL));
7068     }
7069   }
7070
7071   if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(Src)) {
7072     if (SVI->hasOneUse()) {
7073       // Okay, we have (bitconvert (shuffle ..)).  Check to see if this is
7074       // a bitconvert to a vector with the same # elts.
7075       if (isa<VectorType>(DestTy) && 
7076           cast<VectorType>(DestTy)->getNumElements() == 
7077                 SVI->getType()->getNumElements()) {
7078         CastInst *Tmp;
7079         // If either of the operands is a cast from CI.getType(), then
7080         // evaluating the shuffle in the casted destination's type will allow
7081         // us to eliminate at least one cast.
7082         if (((Tmp = dyn_cast<CastInst>(SVI->getOperand(0))) && 
7083              Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy) ||
7084             ((Tmp = dyn_cast<CastInst>(SVI->getOperand(1))) && 
7085              Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy)) {
7086           Value *LHS = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast,
7087                                                SVI->getOperand(0), DestTy, &CI);
7088           Value *RHS = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast,
7089                                                SVI->getOperand(1), DestTy, &CI);
7090           // Return a new shuffle vector.  Use the same element ID's, as we
7091           // know the vector types match #elts.
7092           return new ShuffleVectorInst(LHS, RHS, SVI->getOperand(2));
7093         }
7094       }
7095     }
7096   }
7097   return 0;
7098 }
7099
7100 /// GetSelectFoldableOperands - We want to turn code that looks like this:
7101 ///   %C = or %A, %B
7102 ///   %D = select %cond, %C, %A
7103 /// into:
7104 ///   %C = select %cond, %B, 0
7105 ///   %D = or %A, %C
7106 ///
7107 /// Assuming that the specified instruction is an operand to the select, return
7108 /// a bitmask indicating which operands of this instruction are foldable if they
7109 /// equal the other incoming value of the select.
7110 ///
7111 static unsigned GetSelectFoldableOperands(Instruction *I) {
7112   switch (I->getOpcode()) {
7113   case Instruction::Add:
7114   case Instruction::Mul:
7115   case Instruction::And:
7116   case Instruction::Or:
7117   case Instruction::Xor:
7118     return 3;              // Can fold through either operand.
7119   case Instruction::Sub:   // Can only fold on the amount subtracted.
7120   case Instruction::Shl:   // Can only fold on the shift amount.
7121   case Instruction::LShr:
7122   case Instruction::AShr:
7123     return 1;
7124   default:
7125     return 0;              // Cannot fold
7126   }
7127 }
7128
7129 /// GetSelectFoldableConstant - For the same transformation as the previous
7130 /// function, return the identity constant that goes into the select.
7131 static Constant *GetSelectFoldableConstant(Instruction *I) {
7132   switch (I->getOpcode()) {
7133   default: assert(0 && "This cannot happen!"); abort();
7134   case Instruction::Add:
7135   case Instruction::Sub:
7136   case Instruction::Or:
7137   case Instruction::Xor:
7138   case Instruction::Shl:
7139   case Instruction::LShr:
7140   case Instruction::AShr:
7141     return Constant::getNullValue(I->getType());
7142   case Instruction::And:
7143     return Constant::getAllOnesValue(I->getType());
7144   case Instruction::Mul:
7145     return ConstantInt::get(I->getType(), 1);
7146   }
7147 }
7148
7149 /// FoldSelectOpOp - Here we have (select c, TI, FI), and we know that TI and FI
7150 /// have the same opcode and only one use each.  Try to simplify this.
7151 Instruction *InstCombiner::FoldSelectOpOp(SelectInst &SI, Instruction *TI,
7152                                           Instruction *FI) {
7153   if (TI->getNumOperands() == 1) {
7154     // If this is a non-volatile load or a cast from the same type,
7155     // merge.
7156     if (TI->isCast()) {
7157       if (TI->getOperand(0)->getType() != FI->getOperand(0)->getType())
7158         return 0;
7159     } else {
7160       return 0;  // unknown unary op.
7161     }
7162
7163     // Fold this by inserting a select from the input values.
7164     SelectInst *NewSI = new SelectInst(SI.getCondition(), TI->getOperand(0),
7165                                        FI->getOperand(0), SI.getName()+".v");
7166     InsertNewInstBefore(NewSI, SI);
7167     return CastInst::create(Instruction::CastOps(TI->getOpcode()), NewSI, 
7168                             TI->getType());
7169   }
7170
7171   // Only handle binary operators here.
7172   if (!isa<BinaryOperator>(TI))
7173     return 0;
7174
7175   // Figure out if the operations have any operands in common.
7176   Value *MatchOp, *OtherOpT, *OtherOpF;
7177   bool MatchIsOpZero;
7178   if (TI->getOperand(0) == FI->getOperand(0)) {
7179     MatchOp  = TI->getOperand(0);
7180     OtherOpT = TI->getOperand(1);
7181     OtherOpF = FI->getOperand(1);
7182     MatchIsOpZero = true;
7183   } else if (TI->getOperand(1) == FI->getOperand(1)) {
7184     MatchOp  = TI->getOperand(1);
7185     OtherOpT = TI->getOperand(0);
7186     OtherOpF = FI->getOperand(0);
7187     MatchIsOpZero = false;
7188   } else if (!TI->isCommutative()) {
7189     return 0;
7190   } else if (TI->getOperand(0) == FI->getOperand(1)) {
7191     MatchOp  = TI->getOperand(0);
7192     OtherOpT = TI->getOperand(1);
7193     OtherOpF = FI->getOperand(0);
7194     MatchIsOpZero = true;
7195   } else if (TI->getOperand(1) == FI->getOperand(0)) {
7196     MatchOp  = TI->getOperand(1);
7197     OtherOpT = TI->getOperand(0);
7198     OtherOpF = FI->getOperand(1);
7199     MatchIsOpZero = true;
7200   } else {
7201     return 0;
7202   }
7203
7204   // If we reach here, they do have operations in common.
7205   SelectInst *NewSI = new SelectInst(SI.getCondition(), OtherOpT,
7206                                      OtherOpF, SI.getName()+".v");
7207   InsertNewInstBefore(NewSI, SI);
7208
7209   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(TI)) {
7210     if (MatchIsOpZero)
7211       return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), MatchOp, NewSI);
7212     else
7213       return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), NewSI, MatchOp);
7214   }
7215   assert(0 && "Shouldn't get here");
7216   return 0;
7217 }
7218
7219 Instruction *InstCombiner::visitSelectInst(SelectInst &SI) {
7220   Value *CondVal = SI.getCondition();
7221   Value *TrueVal = SI.getTrueValue();
7222   Value *FalseVal = SI.getFalseValue();
7223
7224   // select true, X, Y  -> X
7225   // select false, X, Y -> Y
7226   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(CondVal))
7227     return ReplaceInstUsesWith(SI, C->getZExtValue() ? TrueVal : FalseVal);
7228
7229   // select C, X, X -> X
7230   if (TrueVal == FalseVal)
7231     return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7232
7233   if (isa<UndefValue>(TrueVal))   // select C, undef, X -> X
7234     return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
7235   if (isa<UndefValue>(FalseVal))   // select C, X, undef -> X
7236     return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7237   if (isa<UndefValue>(CondVal)) {  // select undef, X, Y -> X or Y
7238     if (isa<Constant>(TrueVal))
7239       return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7240     else
7241       return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
7242   }
7243
7244   if (SI.getType() == Type::Int1Ty) {
7245     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal)) {
7246       if (C->getZExtValue()) {
7247         // Change: A = select B, true, C --> A = or B, C
7248         return BinaryOperator::createOr(CondVal, FalseVal);
7249       } else {
7250         // Change: A = select B, false, C --> A = and !B, C
7251         Value *NotCond =
7252           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(CondVal,
7253                                              "not."+CondVal->getName()), SI);
7254         return BinaryOperator::createAnd(NotCond, FalseVal);
7255       }
7256     } else if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal)) {
7257       if (C->getZExtValue() == false) {
7258         // Change: A = select B, C, false --> A = and B, C
7259         return BinaryOperator::createAnd(CondVal, TrueVal);
7260       } else {
7261         // Change: A = select B, C, true --> A = or !B, C
7262         Value *NotCond =
7263           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(CondVal,
7264                                              "not."+CondVal->getName()), SI);
7265         return BinaryOperator::createOr(NotCond, TrueVal);
7266       }
7267     }
7268   }
7269
7270   // Selecting between two integer constants?
7271   if (ConstantInt *TrueValC = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal))
7272     if (ConstantInt *FalseValC = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal)) {
7273       // select C, 1, 0 -> zext C to int
7274       if (FalseValC->isZero() && TrueValC->getValue() == 1) {
7275         return CastInst::create(Instruction::ZExt, CondVal, SI.getType());
7276       } else if (TrueValC->isZero() && FalseValC->getValue() == 1) {
7277         // select C, 0, 1 -> zext !C to int
7278         Value *NotCond =
7279           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(CondVal,
7280                                                "not."+CondVal->getName()), SI);
7281         return CastInst::create(Instruction::ZExt, NotCond, SI.getType());
7282       }
7283       
7284       // FIXME: Turn select 0/-1 and -1/0 into sext from condition!
7285
7286       if (ICmpInst *IC = dyn_cast<ICmpInst>(SI.getCondition())) {
7287
7288         // (x <s 0) ? -1 : 0 -> ashr x, 31
7289         if (TrueValC->isAllOnesValue() && FalseValC->isZero())
7290           if (ConstantInt *CmpCst = dyn_cast<ConstantInt>(IC->getOperand(1))) {
7291             if (IC->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && CmpCst->isZero()) {
7292               // The comparison constant and the result are not neccessarily the
7293               // same width. Make an all-ones value by inserting a AShr.
7294               Value *X = IC->getOperand(0);
7295               uint32_t Bits = X->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
7296               Constant *ShAmt = ConstantInt::get(X->getType(), Bits-1);
7297               Instruction *SRA = BinaryOperator::create(Instruction::AShr, X,
7298                                                         ShAmt, "ones");
7299               InsertNewInstBefore(SRA, SI);
7300               
7301               // Finally, convert to the type of the select RHS.  We figure out
7302               // if this requires a SExt, Trunc or BitCast based on the sizes.
7303               Instruction::CastOps opc = Instruction::BitCast;
7304               uint32_t SRASize = SRA->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
7305               uint32_t SISize  = SI.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
7306               if (SRASize < SISize)
7307                 opc = Instruction::SExt;
7308               else if (SRASize > SISize)
7309                 opc = Instruction::Trunc;
7310               return CastInst::create(opc, SRA, SI.getType());
7311             }
7312           }
7313
7314
7315         // If one of the constants is zero (we know they can't both be) and we
7316         // have an icmp instruction with zero, and we have an 'and' with the
7317         // non-constant value, eliminate this whole mess.  This corresponds to
7318         // cases like this: ((X & 27) ? 27 : 0)
7319         if (TrueValC->isZero() || FalseValC->isZero())
7320           if (IC->isEquality() && isa<ConstantInt>(IC->getOperand(1)) &&
7321               cast<Constant>(IC->getOperand(1))->isNullValue())
7322             if (Instruction *ICA = dyn_cast<Instruction>(IC->getOperand(0)))
7323               if (ICA->getOpcode() == Instruction::And &&
7324                   isa<ConstantInt>(ICA->getOperand(1)) &&
7325                   (ICA->getOperand(1) == TrueValC ||
7326                    ICA->getOperand(1) == FalseValC) &&
7327                   isOneBitSet(cast<ConstantInt>(ICA->getOperand(1)))) {
7328                 // Okay, now we know that everything is set up, we just don't
7329                 // know whether we have a icmp_ne or icmp_eq and whether the 
7330                 // true or false val is the zero.
7331                 bool ShouldNotVal = !TrueValC->isZero();
7332                 ShouldNotVal ^= IC->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
7333                 Value *V = ICA;
7334                 if (ShouldNotVal)
7335                   V = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::create(
7336                                   Instruction::Xor, V, ICA->getOperand(1)), SI);
7337                 return ReplaceInstUsesWith(SI, V);
7338               }
7339       }
7340     }
7341
7342   // See if we are selecting two values based on a comparison of the two values.
7343   if (FCmpInst *FCI = dyn_cast<FCmpInst>(CondVal)) {
7344     if (FCI->getOperand(0) == TrueVal && FCI->getOperand(1) == FalseVal) {
7345       // Transform (X == Y) ? X : Y  -> Y
7346       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_OEQ)
7347         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
7348       // Transform (X != Y) ? X : Y  -> X
7349       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ONE)
7350         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7351       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
7352
7353     } else if (FCI->getOperand(0) == FalseVal && FCI->getOperand(1) == TrueVal){
7354       // Transform (X == Y) ? Y : X  -> X
7355       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_OEQ)
7356         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
7357       // Transform (X != Y) ? Y : X  -> Y
7358       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ONE)
7359         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7360       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
7361     }
7362   }
7363
7364   // See if we are selecting two values based on a comparison of the two values.
7365   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(CondVal)) {
7366     if (ICI->getOperand(0) == TrueVal && ICI->getOperand(1) == FalseVal) {
7367       // Transform (X == Y) ? X : Y  -> Y
7368       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
7369         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
7370       // Transform (X != Y) ? X : Y  -> X
7371       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
7372         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7373       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
7374
7375     } else if (ICI->getOperand(0) == FalseVal && ICI->getOperand(1) == TrueVal){
7376       // Transform (X == Y) ? Y : X  -> X
7377       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
7378         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
7379       // Transform (X != Y) ? Y : X  -> Y
7380       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
7381         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7382       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
7383     }
7384   }
7385
7386   if (Instruction *TI = dyn_cast<Instruction>(TrueVal))
7387     if (Instruction *FI = dyn_cast<Instruction>(FalseVal))
7388       if (TI->hasOneUse() && FI->hasOneUse()) {
7389         Instruction *AddOp = 0, *SubOp = 0;
7390
7391         // Turn (select C, (op X, Y), (op X, Z)) -> (op X, (select C, Y, Z))
7392         if (TI->getOpcode() == FI->getOpcode())
7393           if (Instruction *IV = FoldSelectOpOp(SI, TI, FI))
7394             return IV;
7395
7396         // Turn select C, (X+Y), (X-Y) --> (X+(select C, Y, (-Y))).  This is
7397         // even legal for FP.
7398         if (TI->getOpcode() == Instruction::Sub &&
7399             FI->getOpcode() == Instruction::Add) {
7400           AddOp = FI; SubOp = TI;
7401         } else if (FI->getOpcode() == Instruction::Sub &&
7402                    TI->getOpcode() == Instruction::Add) {
7403           AddOp = TI; SubOp = FI;
7404         }
7405
7406         if (AddOp) {
7407           Value *OtherAddOp = 0;
7408           if (SubOp->getOperand(0) == AddOp->getOperand(0)) {
7409             OtherAddOp = AddOp->getOperand(1);
7410           } else if (SubOp->getOperand(0) == AddOp->getOperand(1)) {
7411             OtherAddOp = AddOp->getOperand(0);
7412           }
7413
7414           if (OtherAddOp) {
7415             // So at this point we know we have (Y -> OtherAddOp):
7416             //        select C, (add X, Y), (sub X, Z)
7417             Value *NegVal;  // Compute -Z
7418             if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SubOp->getOperand(1))) {
7419               NegVal = ConstantExpr::getNeg(C);
7420             } else {
7421               NegVal = InsertNewInstBefore(
7422                     BinaryOperator::createNeg(SubOp->getOperand(1), "tmp"), SI);
7423             }
7424
7425             Value *NewTrueOp = OtherAddOp;
7426             Value *NewFalseOp = NegVal;
7427             if (AddOp != TI)
7428               std::swap(NewTrueOp, NewFalseOp);
7429             Instruction *NewSel =
7430               new SelectInst(CondVal, NewTrueOp,NewFalseOp,SI.getName()+".p");
7431
7432             NewSel = InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
7433             return BinaryOperator::createAdd(SubOp->getOperand(0), NewSel);
7434           }
7435         }
7436       }
7437
7438   // See if we can fold the select into one of our operands.
7439   if (SI.getType()->isInteger()) {
7440     // See the comment above GetSelectFoldableOperands for a description of the
7441     // transformation we are doing here.
7442     if (Instruction *TVI = dyn_cast<Instruction>(TrueVal))
7443       if (TVI->hasOneUse() && TVI->getNumOperands() == 2 &&
7444           !isa<Constant>(FalseVal))
7445         if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(TVI)) {
7446           unsigned OpToFold = 0;
7447           if ((SFO & 1) && FalseVal == TVI->getOperand(0)) {
7448             OpToFold = 1;
7449           } else  if ((SFO & 2) && FalseVal == TVI->getOperand(1)) {
7450             OpToFold = 2;
7451           }
7452
7453           if (OpToFold) {
7454             Constant *C = GetSelectFoldableConstant(TVI);
7455             Instruction *NewSel =
7456               new SelectInst(SI.getCondition(), TVI->getOperand(2-OpToFold), C);
7457             InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
7458             NewSel->takeName(TVI);
7459             if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(TVI))
7460               return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), FalseVal, NewSel);
7461             else {
7462               assert(0 && "Unknown instruction!!");
7463             }
7464           }
7465         }
7466
7467     if (Instruction *FVI = dyn_cast<Instruction>(FalseVal))
7468       if (FVI->hasOneUse() && FVI->getNumOperands() == 2 &&
7469           !isa<Constant>(TrueVal))
7470         if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(FVI)) {
7471           unsigned OpToFold = 0;
7472           if ((SFO & 1) && TrueVal == FVI->getOperand(0)) {
7473             OpToFold = 1;
7474           } else  if ((SFO & 2) && TrueVal == FVI->getOperand(1)) {
7475             OpToFold = 2;
7476           }
7477
7478           if (OpToFold) {
7479             Constant *C = GetSelectFoldableConstant(FVI);
7480             Instruction *NewSel =
7481               new SelectInst(SI.getCondition(), C, FVI->getOperand(2-OpToFold));
7482             InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
7483             NewSel->takeName(FVI);
7484             if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(FVI))
7485               return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), TrueVal, NewSel);
7486             else
7487               assert(0 && "Unknown instruction!!");
7488           }
7489         }
7490   }
7491
7492   if (BinaryOperator::isNot(CondVal)) {
7493     SI.setOperand(0, BinaryOperator::getNotArgument(CondVal));
7494     SI.setOperand(1, FalseVal);
7495     SI.setOperand(2, TrueVal);
7496     return &SI;
7497   }
7498
7499   return 0;
7500 }
7501
7502 /// GetOrEnforceKnownAlignment - If the specified pointer has an alignment that
7503 /// we can determine, return it, otherwise return 0.  If PrefAlign is specified,
7504 /// and it is more than the alignment of the ultimate object, see if we can
7505 /// increase the alignment of the ultimate object, making this check succeed.
7506 static unsigned GetOrEnforceKnownAlignment(Value *V, TargetData *TD,
7507                                            unsigned PrefAlign = 0) {
7508   if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(V)) {
7509     unsigned Align = GV->getAlignment();
7510     if (Align == 0 && TD) 
7511       Align = TD->getPrefTypeAlignment(GV->getType()->getElementType());
7512
7513     // If there is a large requested alignment and we can, bump up the alignment
7514     // of the global.
7515     if (PrefAlign > Align && GV->hasInitializer()) {
7516       GV->setAlignment(PrefAlign);
7517       Align = PrefAlign;
7518     }
7519     return Align;
7520   } else if (AllocationInst *AI = dyn_cast<AllocationInst>(V)) {
7521     unsigned Align = AI->getAlignment();
7522     if (Align == 0 && TD) {
7523       if (isa<AllocaInst>(AI))
7524         Align = TD->getPrefTypeAlignment(AI->getType()->getElementType());
7525       else if (isa<MallocInst>(AI)) {
7526         // Malloc returns maximally aligned memory.
7527         Align = TD->getABITypeAlignment(AI->getType()->getElementType());
7528         Align =
7529           std::max(Align,
7530                    (unsigned)TD->getABITypeAlignment(Type::DoubleTy));
7531         Align =
7532           std::max(Align,
7533                    (unsigned)TD->getABITypeAlignment(Type::Int64Ty));
7534       }
7535     }
7536     
7537     // If there is a requested alignment and if this is an alloca, round up.  We
7538     // don't do this for malloc, because some systems can't respect the request.
7539     if (PrefAlign > Align && isa<AllocaInst>(AI)) {
7540       AI->setAlignment(PrefAlign);
7541       Align = PrefAlign;
7542     }
7543     return Align;
7544   } else if (isa<BitCastInst>(V) ||
7545              (isa<ConstantExpr>(V) && 
7546               cast<ConstantExpr>(V)->getOpcode() == Instruction::BitCast)) {
7547     return GetOrEnforceKnownAlignment(cast<User>(V)->getOperand(0),
7548                                       TD, PrefAlign);
7549   } else if (User *GEPI = dyn_castGetElementPtr(V)) {
7550     // If all indexes are zero, it is just the alignment of the base pointer.
7551     bool AllZeroOperands = true;
7552     for (unsigned i = 1, e = GEPI->getNumOperands(); i != e; ++i)
7553       if (!isa<Constant>(GEPI->getOperand(i)) ||
7554           !cast<Constant>(GEPI->getOperand(i))->isNullValue()) {
7555         AllZeroOperands = false;
7556         break;
7557       }
7558
7559     if (AllZeroOperands) {
7560       // Treat this like a bitcast.
7561       return GetOrEnforceKnownAlignment(GEPI->getOperand(0), TD, PrefAlign);
7562     }
7563
7564     unsigned BaseAlignment = GetOrEnforceKnownAlignment(GEPI->getOperand(0),TD);
7565     if (BaseAlignment == 0) return 0;
7566
7567     // Otherwise, if the base alignment is >= the alignment we expect for the
7568     // base pointer type, then we know that the resultant pointer is aligned at
7569     // least as much as its type requires.
7570     if (!TD) return 0;
7571
7572     const Type *BasePtrTy = GEPI->getOperand(0)->getType();
7573     const PointerType *PtrTy = cast<PointerType>(BasePtrTy);
7574     unsigned Align = TD->getABITypeAlignment(PtrTy->getElementType());
7575     if (Align <= BaseAlignment) {
7576       const Type *GEPTy = GEPI->getType();
7577       const PointerType *GEPPtrTy = cast<PointerType>(GEPTy);
7578       Align = std::min(Align, (unsigned)
7579                        TD->getABITypeAlignment(GEPPtrTy->getElementType()));
7580       return Align;
7581     }
7582     return 0;
7583   }
7584   return 0;
7585 }
7586
7587
7588 /// visitCallInst - CallInst simplification.  This mostly only handles folding 
7589 /// of intrinsic instructions.  For normal calls, it allows visitCallSite to do
7590 /// the heavy lifting.
7591 ///
7592 Instruction *InstCombiner::visitCallInst(CallInst &CI) {
7593   IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(&CI);
7594   if (!II) return visitCallSite(&CI);
7595   
7596   // Intrinsics cannot occur in an invoke, so handle them here instead of in
7597   // visitCallSite.
7598   if (MemIntrinsic *MI = dyn_cast<MemIntrinsic>(II)) {
7599     bool Changed = false;
7600
7601     // memmove/cpy/set of zero bytes is a noop.
7602     if (Constant *NumBytes = dyn_cast<Constant>(MI->getLength())) {
7603       if (NumBytes->isNullValue()) return EraseInstFromFunction(CI);
7604
7605       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(NumBytes))
7606         if (CI->getZExtValue() == 1) {
7607           // Replace the instruction with just byte operations.  We would
7608           // transform other cases to loads/stores, but we don't know if
7609           // alignment is sufficient.
7610         }
7611     }
7612
7613     // If we have a memmove and the source operation is a constant global,
7614     // then the source and dest pointers can't alias, so we can change this
7615     // into a call to memcpy.
7616     if (MemMoveInst *MMI = dyn_cast<MemMoveInst>(II)) {
7617       if (GlobalVariable *GVSrc = dyn_cast<GlobalVariable>(MMI->getSource()))
7618         if (GVSrc->isConstant()) {
7619           Module *M = CI.getParent()->getParent()->getParent();
7620           const char *Name;
7621           if (CI.getCalledFunction()->getFunctionType()->getParamType(2) == 
7622               Type::Int32Ty)
7623             Name = "llvm.memcpy.i32";
7624           else
7625             Name = "llvm.memcpy.i64";
7626           Constant *MemCpy = M->getOrInsertFunction(Name,
7627                                      CI.getCalledFunction()->getFunctionType());
7628           CI.setOperand(0, MemCpy);
7629           Changed = true;
7630         }
7631     }
7632
7633     // If we can determine a pointer alignment that is bigger than currently
7634     // set, update the alignment.
7635     if (isa<MemCpyInst>(MI) || isa<MemMoveInst>(MI)) {
7636       unsigned Alignment1 = GetOrEnforceKnownAlignment(MI->getOperand(1), TD);
7637       unsigned Alignment2 = GetOrEnforceKnownAlignment(MI->getOperand(2), TD);
7638       unsigned Align = std::min(Alignment1, Alignment2);
7639       if (MI->getAlignment()->getZExtValue() < Align) {
7640         MI->setAlignment(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Align));
7641         Changed = true;
7642       }
7643     } else if (isa<MemSetInst>(MI)) {
7644       unsigned Alignment = GetOrEnforceKnownAlignment(MI->getDest(), TD);
7645       if (MI->getAlignment()->getZExtValue() < Alignment) {
7646         MI->setAlignment(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Alignment));
7647         Changed = true;
7648       }
7649     }
7650           
7651     if (Changed) return II;
7652   } else {
7653     switch (II->getIntrinsicID()) {
7654     default: break;
7655     case Intrinsic::ppc_altivec_lvx:
7656     case Intrinsic::ppc_altivec_lvxl:
7657     case Intrinsic::x86_sse_loadu_ps:
7658     case Intrinsic::x86_sse2_loadu_pd:
7659     case Intrinsic::x86_sse2_loadu_dq:
7660       // Turn PPC lvx     -> load if the pointer is known aligned.
7661       // Turn X86 loadups -> load if the pointer is known aligned.
7662       if (GetOrEnforceKnownAlignment(II->getOperand(1), TD, 16) >= 16) {
7663         Value *Ptr = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, II->getOperand(1),
7664                                       PointerType::get(II->getType()), CI);
7665         return new LoadInst(Ptr);
7666       }
7667       break;
7668     case Intrinsic::ppc_altivec_stvx:
7669     case Intrinsic::ppc_altivec_stvxl:
7670       // Turn stvx -> store if the pointer is known aligned.
7671       if (GetOrEnforceKnownAlignment(II->getOperand(2), TD, 16) >= 16) {
7672         const Type *OpPtrTy = PointerType::get(II->getOperand(1)->getType());
7673         Value *Ptr = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, II->getOperand(2),
7674                                       OpPtrTy, CI);
7675         return new StoreInst(II->getOperand(1), Ptr);
7676       }
7677       break;
7678     case Intrinsic::x86_sse_storeu_ps:
7679     case Intrinsic::x86_sse2_storeu_pd:
7680     case Intrinsic::x86_sse2_storeu_dq:
7681     case Intrinsic::x86_sse2_storel_dq:
7682       // Turn X86 storeu -> store if the pointer is known aligned.
7683       if (GetOrEnforceKnownAlignment(II->getOperand(1), TD, 16) >= 16) {
7684         const Type *OpPtrTy = PointerType::get(II->getOperand(2)->getType());
7685         Value *Ptr = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, II->getOperand(1),
7686                                       OpPtrTy, CI);
7687         return new StoreInst(II->getOperand(2), Ptr);
7688       }
7689       break;
7690       
7691     case Intrinsic::x86_sse_cvttss2si: {
7692       // These intrinsics only demands the 0th element of its input vector.  If
7693       // we can simplify the input based on that, do so now.
7694       uint64_t UndefElts;
7695       if (Value *V = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(1), 1, 
7696                                                 UndefElts)) {
7697         II->setOperand(1, V);
7698         return II;
7699       }
7700       break;
7701     }
7702       
7703     case Intrinsic::ppc_altivec_vperm:
7704       // Turn vperm(V1,V2,mask) -> shuffle(V1,V2,mask) if mask is a constant.
7705       if (ConstantVector *Mask = dyn_cast<ConstantVector>(II->getOperand(3))) {
7706         assert(Mask->getNumOperands() == 16 && "Bad type for intrinsic!");
7707         
7708         // Check that all of the elements are integer constants or undefs.
7709         bool AllEltsOk = true;
7710         for (unsigned i = 0; i != 16; ++i) {
7711           if (!isa<ConstantInt>(Mask->getOperand(i)) && 
7712               !isa<UndefValue>(Mask->getOperand(i))) {
7713             AllEltsOk = false;
7714             break;
7715           }
7716         }
7717         
7718         if (AllEltsOk) {
7719           // Cast the input vectors to byte vectors.
7720           Value *Op0 = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, 
7721                                         II->getOperand(1), Mask->getType(), CI);
7722           Value *Op1 = InsertCastBefore(Instruction::BitCast,
7723                                         II->getOperand(2), Mask->getType(), CI);
7724           Value *Result = UndefValue::get(Op0->getType());
7725           
7726           // Only extract each element once.
7727           Value *ExtractedElts[32];
7728           memset(ExtractedElts, 0, sizeof(ExtractedElts));
7729           
7730           for (unsigned i = 0; i != 16; ++i) {
7731             if (isa<UndefValue>(Mask->getOperand(i)))
7732               continue;
7733             unsigned Idx=cast<ConstantInt>(Mask->getOperand(i))->getZExtValue();
7734             Idx &= 31;  // Match the hardware behavior.
7735             
7736             if (ExtractedElts[Idx] == 0) {
7737               Instruction *Elt = 
7738                 new ExtractElementInst(Idx < 16 ? Op0 : Op1, Idx&15, "tmp");
7739               InsertNewInstBefore(Elt, CI);
7740               ExtractedElts[Idx] = Elt;
7741             }
7742           
7743             // Insert this value into the result vector.
7744             Result = new InsertElementInst(Result, ExtractedElts[Idx], i,"tmp");
7745             InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(Result), CI);
7746           }
7747           return CastInst::create(Instruction::BitCast, Result, CI.getType());
7748         }
7749       }
7750       break;
7751
7752     case Intrinsic::stackrestore: {
7753       // If the save is right next to the restore, remove the restore.  This can
7754       // happen when variable allocas are DCE'd.
7755       if (IntrinsicInst *SS = dyn_cast<IntrinsicInst>(II->getOperand(1))) {
7756         if (SS->getIntrinsicID() == Intrinsic::stacksave) {
7757           BasicBlock::iterator BI = SS;
7758           if (&*++BI == II)
7759             return EraseInstFromFunction(CI);
7760         }
7761       }
7762       
7763       // If the stack restore is in a return/unwind block and if there are no
7764       // allocas or calls between the restore and the return, nuke the restore.
7765       TerminatorInst *TI = II->getParent()->getTerminator();
7766       if (isa<ReturnInst>(TI) || isa<UnwindInst>(TI)) {
7767         BasicBlock::iterator BI = II;
7768         bool CannotRemove = false;
7769         for (++BI; &*BI != TI; ++BI) {
7770           if (isa<AllocaInst>(BI) ||
7771               (isa<CallInst>(BI) && !isa<IntrinsicInst>(BI))) {
7772             CannotRemove = true;
7773             break;
7774           }
7775         }
7776         if (!CannotRemove)
7777           return EraseInstFromFunction(CI);
7778       }
7779       break;
7780     }
7781     }
7782   }
7783
7784   return visitCallSite(II);
7785 }
7786
7787 // InvokeInst simplification
7788 //
7789 Instruction *InstCombiner::visitInvokeInst(InvokeInst &II) {
7790   return visitCallSite(&II);
7791 }
7792
7793 // visitCallSite - Improvements for call and invoke instructions.
7794 //
7795 Instruction *InstCombiner::visitCallSite(CallSite CS) {
7796   bool Changed = false;
7797
7798   // If the callee is a constexpr cast of a function, attempt to move the cast
7799   // to the arguments of the call/invoke.
7800   if (transformConstExprCastCall(CS)) return 0;
7801
7802   Value *Callee = CS.getCalledValue();
7803
7804   if (Function *CalleeF = dyn_cast<Function>(Callee))
7805     if (CalleeF->getCallingConv() != CS.getCallingConv()) {
7806       Instruction *OldCall = CS.getInstruction();
7807       // If the call and callee calling conventions don't match, this call must
7808       // be unreachable, as the call is undefined.
7809       new StoreInst(ConstantInt::getTrue(),
7810                     UndefValue::get(PointerType::get(Type::Int1Ty)), OldCall);
7811       if (!OldCall->use_empty())
7812         OldCall->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(OldCall->getType()));
7813       if (isa<CallInst>(OldCall))   // Not worth removing an invoke here.
7814         return EraseInstFromFunction(*OldCall);
7815       return 0;
7816     }
7817
7818   if (isa<ConstantPointerNull>(Callee) || isa<UndefValue>(Callee)) {
7819     // This instruction is not reachable, just remove it.  We insert a store to
7820     // undef so that we know that this code is not reachable, despite the fact
7821     // that we can't modify the CFG here.
7822     new StoreInst(ConstantInt::getTrue(),
7823                   UndefValue::get(PointerType::get(Type::Int1Ty)),
7824                   CS.getInstruction());
7825
7826     if (!CS.getInstruction()->use_empty())
7827       CS.getInstruction()->
7828         replaceAllUsesWith(UndefValue::get(CS.getInstruction()->getType()));
7829
7830     if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(CS.getInstruction())) {
7831       // Don't break the CFG, insert a dummy cond branch.
7832       new BranchInst(II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
7833                      ConstantInt::getTrue(), II);
7834     }
7835     return EraseInstFromFunction(*CS.getInstruction());
7836   }
7837
7838   if (BitCastInst *BC = dyn_cast<BitCastInst>(Callee))
7839     if (IntrinsicInst *In = dyn_cast<IntrinsicInst>(BC->getOperand(0)))
7840       if (In->getIntrinsicID() == Intrinsic::init_trampoline)
7841         return transformCallThroughTrampoline(CS);
7842
7843   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(Callee->getType());
7844   const FunctionType *FTy = cast<FunctionType>(PTy->getElementType());
7845   if (FTy->isVarArg()) {
7846     // See if we can optimize any arguments passed through the varargs area of
7847     // the call.
7848     for (CallSite::arg_iterator I = CS.arg_begin()+FTy->getNumParams(),
7849            E = CS.arg_end(); I != E; ++I)
7850       if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(*I)) {
7851         // If this cast does not effect the value passed through the varargs
7852         // area, we can eliminate the use of the cast.
7853         Value *Op = CI->getOperand(0);
7854         if (CI->isLosslessCast()) {
7855           *I = Op;
7856           Changed = true;
7857         }
7858       }
7859   }
7860
7861   return Changed ? CS.getInstruction() : 0;
7862 }
7863
7864 // transformConstExprCastCall - If the callee is a constexpr cast of a function,
7865 // attempt to move the cast to the arguments of the call/invoke.
7866 //
7867 bool InstCombiner::transformConstExprCastCall(CallSite CS) {
7868   if (!isa<ConstantExpr>(CS.getCalledValue())) return false;
7869   ConstantExpr *CE = cast<ConstantExpr>(CS.getCalledValue());
7870   if (CE->getOpcode() != Instruction::BitCast || 
7871       !isa<Function>(CE->getOperand(0)))
7872     return false;
7873   Function *Callee = cast<Function>(CE->getOperand(0));
7874   Instruction *Caller = CS.getInstruction();
7875
7876   // Okay, this is a cast from a function to a different type.  Unless doing so
7877   // would cause a type conversion of one of our arguments, change this call to
7878   // be a direct call with arguments casted to the appropriate types.
7879   //
7880   const FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
7881   const Type *OldRetTy = Caller->getType();
7882
7883   const FunctionType *ActualFT =
7884     cast<FunctionType>(cast<PointerType>(CE->getType())->getElementType());
7885   
7886   // If the parameter attributes don't match up, don't do the xform.  We don't
7887   // want to lose an sret attribute or something.
7888   if (FT->getParamAttrs() != ActualFT->getParamAttrs())
7889     return false;
7890   
7891   // Check to see if we are changing the return type...
7892   if (OldRetTy != FT->getReturnType()) {
7893     if (Callee->isDeclaration() && !Caller->use_empty() && 
7894         // Conversion is ok if changing from pointer to int of same size.
7895         !(isa<PointerType>(FT->getReturnType()) &&
7896           TD->getIntPtrType() == OldRetTy))
7897       return false;   // Cannot transform this return value.
7898
7899     // If the callsite is an invoke instruction, and the return value is used by
7900     // a PHI node in a successor, we cannot change the return type of the call
7901     // because there is no place to put the cast instruction (without breaking
7902     // the critical edge).  Bail out in this case.
7903     if (!Caller->use_empty())
7904       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller))
7905         for (Value::use_iterator UI = II->use_begin(), E = II->use_end();
7906              UI != E; ++UI)
7907           if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(*UI))
7908             if (PN->getParent() == II->getNormalDest() ||
7909                 PN->getParent() == II->getUnwindDest())
7910               return false;
7911   }
7912
7913   unsigned NumActualArgs = unsigned(CS.arg_end()-CS.arg_begin());
7914   unsigned NumCommonArgs = std::min(FT->getNumParams(), NumActualArgs);
7915
7916   CallSite::arg_iterator AI = CS.arg_begin();
7917   for (unsigned i = 0, e = NumCommonArgs; i != e; ++i, ++AI) {
7918     const Type *ParamTy = FT->getParamType(i);
7919     const Type *ActTy = (*AI)->getType();
7920     ConstantInt *c = dyn_cast<ConstantInt>(*AI);
7921     //Some conversions are safe even if we do not have a body.
7922     //Either we can cast directly, or we can upconvert the argument
7923     bool isConvertible = ActTy == ParamTy ||
7924       (isa<PointerType>(ParamTy) && isa<PointerType>(ActTy)) ||
7925       (ParamTy->isInteger() && ActTy->isInteger() &&
7926        ParamTy->getPrimitiveSizeInBits() >= ActTy->getPrimitiveSizeInBits()) ||
7927       (c && ParamTy->getPrimitiveSizeInBits() >= ActTy->getPrimitiveSizeInBits()
7928        && c->getValue().isStrictlyPositive());
7929     if (Callee->isDeclaration() && !isConvertible) return false;
7930
7931     // Most other conversions can be done if we have a body, even if these
7932     // lose information, e.g. int->short.
7933     // Some conversions cannot be done at all, e.g. float to pointer.
7934     // Logic here parallels CastInst::getCastOpcode (the design there
7935     // requires legality checks like this be done before calling it).
7936     if (ParamTy->isInteger()) {
7937       if (const VectorType *VActTy = dyn_cast<VectorType>(ActTy)) {
7938         if (VActTy->getBitWidth() != ParamTy->getPrimitiveSizeInBits())
7939           return false;
7940       }
7941       if (!ActTy->isInteger() && !ActTy->isFloatingPoint() &&
7942           !isa<PointerType>(ActTy))
7943         return false;
7944     } else if (ParamTy->isFloatingPoint()) {
7945       if (const VectorType *VActTy = dyn_cast<VectorType>(ActTy)) {
7946         if (VActTy->getBitWidth() != ParamTy->getPrimitiveSizeInBits())
7947           return false;
7948       }
7949       if (!ActTy->isInteger() && !ActTy->isFloatingPoint())
7950         return false;
7951     } else if (const VectorType *VParamTy = dyn_cast<VectorType>(ParamTy)) {
7952       if (const VectorType *VActTy = dyn_cast<VectorType>(ActTy)) {
7953         if (VActTy->getBitWidth() != VParamTy->getBitWidth())
7954           return false;
7955       }
7956       if (VParamTy->getBitWidth() != ActTy->getPrimitiveSizeInBits())      
7957         return false;
7958     } else if (isa<PointerType>(ParamTy)) {
7959       if (!ActTy->isInteger() && !isa<PointerType>(ActTy))
7960         return false;
7961     } else {
7962       return false;
7963     }
7964   }
7965
7966   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs && !FT->isVarArg() &&
7967       Callee->isDeclaration())
7968     return false;   // Do not delete arguments unless we have a function body...
7969
7970   // Okay, we decided that this is a safe thing to do: go ahead and start
7971   // inserting cast instructions as necessary...
7972   std::vector<Value*> Args;
7973   Args.reserve(NumActualArgs);
7974
7975   AI = CS.arg_begin();
7976   for (unsigned i = 0; i != NumCommonArgs; ++i, ++AI) {
7977     const Type *ParamTy = FT->getParamType(i);
7978     if ((*AI)->getType() == ParamTy) {
7979       Args.push_back(*AI);
7980     } else {
7981       Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(*AI,
7982           false, ParamTy, false);
7983       CastInst *NewCast = CastInst::create(opcode, *AI, ParamTy, "tmp");
7984       Args.push_back(InsertNewInstBefore(NewCast, *Caller));
7985     }
7986   }
7987
7988   // If the function takes more arguments than the call was taking, add them
7989   // now...
7990   for (unsigned i = NumCommonArgs; i != FT->getNumParams(); ++i)
7991     Args.push_back(Constant::getNullValue(FT->getParamType(i)));
7992
7993   // If we are removing arguments to the function, emit an obnoxious warning...
7994   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs)
7995     if (!FT->isVarArg()) {
7996       cerr << "WARNING: While resolving call to function '"
7997            << Callee->getName() << "' arguments were dropped!\n";
7998     } else {
7999       // Add all of the arguments in their promoted form to the arg list...
8000       for (unsigned i = FT->getNumParams(); i != NumActualArgs; ++i, ++AI) {
8001         const Type *PTy = getPromotedType((*AI)->getType());
8002         if (PTy != (*AI)->getType()) {
8003           // Must promote to pass through va_arg area!
8004           Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(*AI, false, 
8005                                                                 PTy, false);
8006           Instruction *Cast = CastInst::create(opcode, *AI, PTy, "tmp");
8007           InsertNewInstBefore(Cast, *Caller);
8008           Args.push_back(Cast);
8009         } else {
8010           Args.push_back(*AI);
8011         }
8012       }
8013     }
8014
8015   if (FT->getReturnType() == Type::VoidTy)
8016     Caller->setName("");   // Void type should not have a name.
8017
8018   Instruction *NC;
8019   if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
8020     NC = new InvokeInst(Callee, II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
8021                         Args.begin(), Args.end(), Caller->getName(), Caller);
8022     cast<InvokeInst>(NC)->setCallingConv(II->getCallingConv());
8023   } else {
8024     NC = new CallInst(Callee, Args.begin(), Args.end(),
8025                       Caller->getName(), Caller);
8026     if (cast<CallInst>(Caller)->isTailCall())
8027       cast<CallInst>(NC)->setTailCall();
8028    cast<CallInst>(NC)->setCallingConv(cast<CallInst>(Caller)->getCallingConv());
8029   }
8030
8031   // Insert a cast of the return type as necessary.
8032   Value *NV = NC;
8033   if (Caller->getType() != NV->getType() && !Caller->use_empty()) {
8034     if (NV->getType() != Type::VoidTy) {
8035       const Type *CallerTy = Caller->getType();
8036       Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(NC, false, 
8037                                                             CallerTy, false);
8038       NV = NC = CastInst::create(opcode, NC, CallerTy, "tmp");
8039
8040       // If this is an invoke instruction, we should insert it after the first
8041       // non-phi, instruction in the normal successor block.
8042       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
8043         BasicBlock::iterator I = II->getNormalDest()->begin();
8044         while (isa<PHINode>(I)) ++I;
8045         InsertNewInstBefore(NC, *I);
8046       } else {
8047         // Otherwise, it's a call, just insert cast right after the call instr
8048         InsertNewInstBefore(NC, *Caller);
8049       }
8050       AddUsersToWorkList(*Caller);
8051     } else {
8052       NV = UndefValue::get(Caller->getType());
8053     }
8054   }
8055
8056   if (Caller->getType() != Type::VoidTy && !Caller->use_empty())
8057     Caller->replaceAllUsesWith(NV);
8058   Caller->eraseFromParent();
8059   RemoveFromWorkList(Caller);
8060   return true;
8061 }
8062
8063 // transformCallThroughTrampoline - Turn a call to a function created by the
8064 // init_trampoline intrinsic into a direct call to the underlying function.
8065 //
8066 Instruction *InstCombiner::transformCallThroughTrampoline(CallSite CS) {
8067   Value *Callee = CS.getCalledValue();
8068   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(Callee->getType());
8069   const FunctionType *FTy = cast<FunctionType>(PTy->getElementType());
8070
8071   IntrinsicInst *Tramp =
8072     cast<IntrinsicInst>(cast<BitCastInst>(Callee)->getOperand(0));
8073
8074   Function *NestF =
8075     cast<Function>(IntrinsicInst::StripPointerCasts(Tramp->getOperand(2)));
8076   const PointerType *NestFPTy = cast<PointerType>(NestF->getType());
8077   const FunctionType *NestFTy = cast<FunctionType>(NestFPTy->getElementType());
8078
8079   if (const ParamAttrsList *NestAttrs = NestFTy->getParamAttrs()) {
8080     unsigned NestIdx = 1;
8081     const Type *NestTy = 0;
8082     uint16_t NestAttr = 0;
8083
8084     // Look for a parameter marked with the 'nest' attribute.
8085     for (FunctionType::param_iterator I = NestFTy->param_begin(),
8086          E = NestFTy->param_end(); I != E; ++NestIdx, ++I)
8087       if (NestAttrs->paramHasAttr(NestIdx, ParamAttr::Nest)) {
8088         // Record the parameter type and any other attributes.
8089         NestTy = *I;
8090         NestAttr = NestAttrs->getParamAttrs(NestIdx);
8091         break;
8092       }
8093
8094     if (NestTy) {
8095       Instruction *Caller = CS.getInstruction();
8096       std::vector<Value*> NewArgs;
8097       NewArgs.reserve(unsigned(CS.arg_end()-CS.arg_begin())+1);
8098
8099       // Insert the nest argument into the call argument list, which may
8100       // mean appending it.
8101       {
8102         unsigned Idx = 1;
8103         CallSite::arg_iterator I = CS.arg_begin(), E = CS.arg_end();
8104         do {
8105           if (Idx == NestIdx) {
8106             // Add the chain argument.
8107             Value *NestVal = Tramp->getOperand(3);
8108             if (NestVal->getType() != NestTy)
8109               NestVal = new BitCastInst(NestVal, NestTy, "nest", Caller);
8110             NewArgs.push_back(NestVal);
8111           }
8112
8113           if (I == E)
8114             break;
8115
8116           // Add the original argument.
8117           NewArgs.push_back(*I);
8118
8119           ++Idx, ++I;
8120         } while (1);
8121       }
8122
8123       // The trampoline may have been bitcast to a bogus type (FTy).
8124       // Handle this by synthesizing a new function type, equal to FTy
8125       // with the chain parameter inserted.  Likewise for attributes.
8126
8127       const ParamAttrsList *Attrs = FTy->getParamAttrs();
8128       std::vector<const Type*> NewTypes;
8129       ParamAttrsVector NewAttrs;
8130       NewTypes.reserve(FTy->getNumParams()+1);
8131
8132       // Add any function result attributes.
8133       uint16_t Attr = Attrs ? Attrs->getParamAttrs(0) : 0;
8134       if (Attr)
8135         NewAttrs.push_back (ParamAttrsWithIndex::get(0, Attr));
8136
8137       // Insert the chain's type into the list of parameter types, which may
8138       // mean appending it.  Likewise for the chain's attributes.
8139       {
8140         unsigned Idx = 1;
8141         FunctionType::param_iterator I = FTy->param_begin(),
8142           E = FTy->param_end();
8143
8144         do {
8145           if (Idx == NestIdx) {
8146             // Add the chain's type and attributes.
8147             NewTypes.push_back(NestTy);
8148             NewAttrs.push_back(ParamAttrsWithIndex::get(NestIdx, NestAttr));
8149           }
8150
8151           if (I == E)
8152             break;
8153
8154           // Add the original type and attributes.
8155           NewTypes.push_back(*I);
8156           Attr = Attrs ? Attrs->getParamAttrs(Idx) : 0;
8157           if (Attr)
8158             NewAttrs.push_back
8159               (ParamAttrsWithIndex::get(Idx + (Idx >= NestIdx), Attr));
8160
8161           ++Idx, ++I;
8162         } while (1);
8163       }
8164
8165       // Replace the trampoline call with a direct call.  Let the generic
8166       // code sort out any function type mismatches.
8167       FunctionType *NewFTy =
8168         FunctionType::get(FTy->getReturnType(), NewTypes, FTy->isVarArg(),
8169                           ParamAttrsList::get(NewAttrs));
8170       Constant *NewCallee = NestF->getType() == PointerType::get(NewFTy) ?
8171         NestF : ConstantExpr::getBitCast(NestF, PointerType::get(NewFTy));
8172
8173       Instruction *NewCaller;
8174       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
8175         NewCaller = new InvokeInst(NewCallee,
8176                                    II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
8177                                    NewArgs.begin(), NewArgs.end(),
8178                                    Caller->getName(), Caller);
8179         cast<InvokeInst>(NewCaller)->setCallingConv(II->getCallingConv());
8180       } else {
8181         NewCaller = new CallInst(NewCallee, NewArgs.begin(), NewArgs.end(),
8182                                  Caller->getName(), Caller);
8183         if (cast<CallInst>(Caller)->isTailCall())
8184           cast<CallInst>(NewCaller)->setTailCall();
8185         cast<CallInst>(NewCaller)->
8186           setCallingConv(cast<CallInst>(Caller)->getCallingConv());
8187       }
8188       if (Caller->getType() != Type::VoidTy && !Caller->use_empty())
8189         Caller->replaceAllUsesWith(NewCaller);
8190       Caller->eraseFromParent();
8191       RemoveFromWorkList(Caller);
8192       return 0;
8193     }
8194   }
8195
8196   // Replace the trampoline call with a direct call.  Since there is no 'nest'
8197   // parameter, there is no need to adjust the argument list.  Let the generic
8198   // code sort out any function type mismatches.
8199   Constant *NewCallee =
8200     NestF->getType() == PTy ? NestF : ConstantExpr::getBitCast(NestF, PTy);
8201   CS.setCalledFunction(NewCallee);
8202   return CS.getInstruction();
8203 }
8204
8205 /// FoldPHIArgBinOpIntoPHI - If we have something like phi [add (a,b), add(c,d)]
8206 /// and if a/b/c/d and the add's all have a single use, turn this into two phi's
8207 /// and a single binop.
8208 Instruction *InstCombiner::FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PHINode &PN) {
8209   Instruction *FirstInst = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(0));
8210   assert(isa<BinaryOperator>(FirstInst) || isa<GetElementPtrInst>(FirstInst) ||
8211          isa<CmpInst>(FirstInst));
8212   unsigned Opc = FirstInst->getOpcode();
8213   Value *LHSVal = FirstInst->getOperand(0);
8214   Value *RHSVal = FirstInst->getOperand(1);
8215     
8216   const Type *LHSType = LHSVal->getType();
8217   const Type *RHSType = RHSVal->getType();
8218   
8219   // Scan to see if all operands are the same opcode, all have one use, and all
8220   // kill their operands (i.e. the operands have one use).
8221   for (unsigned i = 0; i != PN.getNumIncomingValues(); ++i) {
8222     Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i));
8223     if (!I || I->getOpcode() != Opc || !I->hasOneUse() ||
8224         // Verify type of the LHS matches so we don't fold cmp's of different
8225         // types or GEP's with different index types.
8226         I->getOperand(0)->getType() != LHSType ||
8227         I->getOperand(1)->getType() != RHSType)
8228       return 0;
8229
8230     // If they are CmpInst instructions, check their predicates
8231     if (Opc == Instruction::ICmp || Opc == Instruction::FCmp)
8232       if (cast<CmpInst>(I)->getPredicate() !=
8233           cast<CmpInst>(FirstInst)->getPredicate())
8234         return 0;
8235     
8236     // Keep track of which operand needs a phi node.
8237     if (I->getOperand(0) != LHSVal) LHSVal = 0;
8238     if (I->getOperand(1) != RHSVal) RHSVal = 0;
8239   }
8240   
8241   // Otherwise, this is safe to transform, determine if it is profitable.
8242
8243   // If this is a GEP, and if the index (not the pointer) needs a PHI, bail out.
8244   // Indexes are often folded into load/store instructions, so we don't want to
8245   // hide them behind a phi.
8246   if (isa<GetElementPtrInst>(FirstInst) && RHSVal == 0)
8247     return 0;
8248   
8249   Value *InLHS = FirstInst->getOperand(0);
8250   Value *InRHS = FirstInst->getOperand(1);
8251   PHINode *NewLHS = 0, *NewRHS = 0;
8252   if (LHSVal == 0) {
8253     NewLHS = new PHINode(LHSType, FirstInst->getOperand(0)->getName()+".pn");
8254     NewLHS->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
8255     NewLHS->addIncoming(InLHS, PN.getIncomingBlock(0));
8256     InsertNewInstBefore(NewLHS, PN);
8257     LHSVal = NewLHS;
8258   }
8259   
8260   if (RHSVal == 0) {
8261     NewRHS = new PHINode(RHSType, FirstInst->getOperand(1)->getName()+".pn");
8262     NewRHS->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
8263     NewRHS->addIncoming(InRHS, PN.getIncomingBlock(0));
8264     InsertNewInstBefore(NewRHS, PN);
8265     RHSVal = NewRHS;
8266   }
8267   
8268   // Add all operands to the new PHIs.
8269   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
8270     if (NewLHS) {
8271       Value *NewInLHS =cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(0);
8272       NewLHS->addIncoming(NewInLHS, PN.getIncomingBlock(i));
8273     }
8274     if (NewRHS) {
8275       Value *NewInRHS =cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(1);
8276       NewRHS->addIncoming(NewInRHS, PN.getIncomingBlock(i));
8277     }
8278   }
8279     
8280   if (BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(FirstInst))
8281     return BinaryOperator::create(BinOp->getOpcode(), LHSVal, RHSVal);
8282   else if (CmpInst *CIOp = dyn_cast<CmpInst>(FirstInst))
8283     return CmpInst::create(CIOp->getOpcode(), CIOp->getPredicate(), LHSVal, 
8284                            RHSVal);
8285   else {
8286     assert(isa<GetElementPtrInst>(FirstInst));
8287     return new GetElementPtrInst(LHSVal, RHSVal);
8288   }
8289 }
8290
8291 /// isSafeToSinkLoad - Return true if we know that it is safe sink the load out
8292 /// of the block that defines it.  This means that it must be obvious the value
8293 /// of the load is not changed from the point of the load to the end of the
8294 /// block it is in.
8295 ///
8296 /// Finally, it is safe, but not profitable, to sink a load targetting a
8297 /// non-address-taken alloca.  Doing so will cause us to not promote the alloca
8298 /// to a register.
8299 static bool isSafeToSinkLoad(LoadInst *L) {
8300   BasicBlock::iterator BBI = L, E = L->getParent()->end();
8301   
8302   for (++BBI; BBI != E; ++BBI)
8303     if (BBI->mayWriteToMemory())
8304       return false;
8305   
8306   // Check for non-address taken alloca.  If not address-taken already, it isn't
8307   // profitable to do this xform.
8308   if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(L->getOperand(0))) {
8309     bool isAddressTaken = false;
8310     for (Value::use_iterator UI = AI->use_begin(), E = AI->use_end();
8311          UI != E; ++UI) {
8312       if (isa<LoadInst>(UI)) continue;
8313       if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(*UI)) {
8314         // If storing TO the alloca, then the address isn't taken.
8315         if (SI->getOperand(1) == AI) continue;
8316       }
8317       isAddressTaken = true;
8318       break;
8319     }
8320     
8321     if (!isAddressTaken)
8322       return false;
8323   }
8324   
8325   return true;
8326 }
8327
8328
8329 // FoldPHIArgOpIntoPHI - If all operands to a PHI node are the same "unary"
8330 // operator and they all are only used by the PHI, PHI together their
8331 // inputs, and do the operation once, to the result of the PHI.
8332 Instruction *InstCombiner::FoldPHIArgOpIntoPHI(PHINode &PN) {
8333   Instruction *FirstInst = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(0));
8334
8335   // Scan the instruction, looking for input operations that can be folded away.
8336   // If all input operands to the phi are the same instruction (e.g. a cast from
8337   // the same type or "+42") we can pull the operation through the PHI, reducing
8338   // code size and simplifying code.
8339   Constant *ConstantOp = 0;
8340   const Type *CastSrcTy = 0;
8341   bool isVolatile = false;
8342   if (isa<CastInst>(FirstInst)) {
8343     CastSrcTy = FirstInst->getOperand(0)->getType();
8344   } else if (isa<BinaryOperator>(FirstInst) || isa<CmpInst>(FirstInst)) {
8345     // Can fold binop, compare or shift here if the RHS is a constant, 
8346     // otherwise call FoldPHIArgBinOpIntoPHI.
8347     ConstantOp = dyn_cast<Constant>(FirstInst->getOperand(1));
8348     if (ConstantOp == 0)
8349       return FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PN);
8350   } else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(FirstInst)) {
8351     isVolatile = LI->isVolatile();
8352     // We can't sink the load if the loaded value could be modified between the
8353     // load and the PHI.
8354     if (LI->getParent() != PN.getIncomingBlock(0) ||
8355         !isSafeToSinkLoad(LI))
8356       return 0;
8357   } else if (isa<GetElementPtrInst>(FirstInst)) {
8358     if (FirstInst->getNumOperands() == 2)
8359       return FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PN);
8360     // Can't handle general GEPs yet.
8361     return 0;
8362   } else {
8363     return 0;  // Cannot fold this operation.
8364   }
8365
8366   // Check to see if all arguments are the same operation.
8367   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
8368     if (!isa<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))) return 0;
8369     Instruction *I = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i));
8370     if (!I->hasOneUse() || !I->isSameOperationAs(FirstInst))
8371       return 0;
8372     if (CastSrcTy) {
8373       if (I->getOperand(0)->getType() != CastSrcTy)
8374         return 0;  // Cast operation must match.
8375     } else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
8376       // We can't sink the load if the loaded value could be modified between 
8377       // the load and the PHI.
8378       if (LI->isVolatile() != isVolatile ||
8379           LI->getParent() != PN.getIncomingBlock(i) ||
8380           !isSafeToSinkLoad(LI))
8381         return 0;
8382     } else if (I->getOperand(1) != ConstantOp) {
8383       return 0;
8384     }
8385   }
8386
8387   // Okay, they are all the same operation.  Create a new PHI node of the
8388   // correct type, and PHI together all of the LHS's of the instructions.
8389   PHINode *NewPN = new PHINode(FirstInst->getOperand(0)->getType(),
8390                                PN.getName()+".in");
8391   NewPN->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
8392
8393   Value *InVal = FirstInst->getOperand(0);
8394   NewPN->addIncoming(InVal, PN.getIncomingBlock(0));
8395
8396   // Add all operands to the new PHI.
8397   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
8398     Value *NewInVal = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(0);
8399     if (NewInVal != InVal)
8400       InVal = 0;
8401     NewPN->addIncoming(NewInVal, PN.getIncomingBlock(i));
8402   }
8403
8404   Value *PhiVal;
8405   if (InVal) {
8406     // The new PHI unions all of the same values together.  This is really
8407     // common, so we handle it intelligently here for compile-time speed.
8408     PhiVal = InVal;
8409     delete NewPN;
8410   } else {
8411     InsertNewInstBefore(NewPN, PN);
8412     PhiVal = NewPN;
8413   }
8414
8415   // Insert and return the new operation.
8416   if (CastInst* FirstCI = dyn_cast<CastInst>(FirstInst))
8417     return CastInst::create(FirstCI->getOpcode(), PhiVal, PN.getType());
8418   else if (isa<LoadInst>(FirstInst))
8419     return new LoadInst(PhiVal, "", isVolatile);
8420   else if (BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(FirstInst))
8421     return BinaryOperator::create(BinOp->getOpcode(), PhiVal, ConstantOp);
8422   else if (CmpInst *CIOp = dyn_cast<CmpInst>(FirstInst))
8423     return CmpInst::create(CIOp->getOpcode(), CIOp->getPredicate(), 
8424                            PhiVal, ConstantOp);
8425   else
8426     assert(0 && "Unknown operation");
8427   return 0;
8428 }
8429
8430 /// DeadPHICycle - Return true if this PHI node is only used by a PHI node cycle
8431 /// that is dead.
8432 static bool DeadPHICycle(PHINode *PN,
8433                          SmallPtrSet<PHINode*, 16> &PotentiallyDeadPHIs) {
8434   if (PN->use_empty()) return true;
8435   if (!PN->hasOneUse()) return false;
8436
8437   // Remember this node, and if we find the cycle, return.
8438   if (!PotentiallyDeadPHIs.insert(PN))
8439     return true;
8440   
8441   // Don't scan crazily complex things.
8442   if (PotentiallyDeadPHIs.size() == 16)
8443     return false;
8444
8445   if (PHINode *PU = dyn_cast<PHINode>(PN->use_back()))
8446     return DeadPHICycle(PU, PotentiallyDeadPHIs);
8447
8448   return false;
8449 }
8450
8451 // PHINode simplification
8452 //
8453 Instruction *InstCombiner::visitPHINode(PHINode &PN) {
8454   // If LCSSA is around, don't mess with Phi nodes
8455   if (MustPreserveLCSSA) return 0;
8456   
8457   if (Value *V = PN.hasConstantValue())
8458     return ReplaceInstUsesWith(PN, V);
8459
8460   // If all PHI operands are the same operation, pull them through the PHI,
8461   // reducing code size.
8462   if (isa<Instruction>(PN.getIncomingValue(0)) &&
8463       PN.getIncomingValue(0)->hasOneUse())
8464     if (Instruction *Result = FoldPHIArgOpIntoPHI(PN))
8465       return Result;
8466
8467   // If this is a trivial cycle in the PHI node graph, remove it.  Basically, if
8468   // this PHI only has a single use (a PHI), and if that PHI only has one use (a
8469   // PHI)... break the cycle.
8470   if (PN.hasOneUse()) {
8471     Instruction *PHIUser = cast<Instruction>(PN.use_back());
8472     if (PHINode *PU = dyn_cast<PHINode>(PHIUser)) {
8473       SmallPtrSet<PHINode*, 16> PotentiallyDeadPHIs;
8474       PotentiallyDeadPHIs.insert(&PN);
8475       if (DeadPHICycle(PU, PotentiallyDeadPHIs))
8476         return ReplaceInstUsesWith(PN, UndefValue::get(PN.getType()));
8477     }
8478    
8479     // If this phi has a single use, and if that use just computes a value for
8480     // the next iteration of a loop, delete the phi.  This occurs with unused
8481     // induction variables, e.g. "for (int j = 0; ; ++j);".  Detecting this
8482     // common case here is good because the only other things that catch this
8483     // are induction variable analysis (sometimes) and ADCE, which is only run
8484     // late.
8485     if (PHIUser->hasOneUse() &&
8486         (isa<BinaryOperator>(PHIUser) || isa<GetElementPtrInst>(PHIUser)) &&
8487         PHIUser->use_back() == &PN) {
8488       return ReplaceInstUsesWith(PN, UndefValue::get(PN.getType()));
8489     }
8490   }
8491
8492   return 0;
8493 }
8494
8495 static Value *InsertCastToIntPtrTy(Value *V, const Type *DTy,
8496                                    Instruction *InsertPoint,
8497                                    InstCombiner *IC) {
8498   unsigned PtrSize = DTy->getPrimitiveSizeInBits();
8499   unsigned VTySize = V->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8500   // We must cast correctly to the pointer type. Ensure that we
8501   // sign extend the integer value if it is smaller as this is
8502   // used for address computation.
8503   Instruction::CastOps opcode = 
8504      (VTySize < PtrSize ? Instruction::SExt :
8505       (VTySize == PtrSize ? Instruction::BitCast : Instruction::Trunc));
8506   return IC->InsertCastBefore(opcode, V, DTy, *InsertPoint);
8507 }
8508
8509
8510 Instruction *InstCombiner::visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP) {
8511   Value *PtrOp = GEP.getOperand(0);
8512   // Is it 'getelementptr %P, i32 0'  or 'getelementptr %P'
8513   // If so, eliminate the noop.
8514   if (GEP.getNumOperands() == 1)
8515     return ReplaceInstUsesWith(GEP, PtrOp);
8516
8517   if (isa<UndefValue>(GEP.getOperand(0)))
8518     return ReplaceInstUsesWith(GEP, UndefValue::get(GEP.getType()));
8519
8520   bool HasZeroPointerIndex = false;
8521   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(GEP.getOperand(1)))
8522     HasZeroPointerIndex = C->isNullValue();
8523
8524   if (GEP.getNumOperands() == 2 && HasZeroPointerIndex)
8525     return ReplaceInstUsesWith(GEP, PtrOp);
8526
8527   // Eliminate unneeded casts for indices.
8528   bool MadeChange = false;
8529   
8530   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
8531   for (unsigned i = 1, e = GEP.getNumOperands(); i != e; ++i, ++GTI) {
8532     if (isa<SequentialType>(*GTI)) {
8533       if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(GEP.getOperand(i))) {
8534         if (CI->getOpcode() == Instruction::ZExt ||
8535             CI->getOpcode() == Instruction::SExt) {
8536           const Type *SrcTy = CI->getOperand(0)->getType();
8537           // We can eliminate a cast from i32 to i64 iff the target 
8538           // is a 32-bit pointer target.
8539           if (SrcTy->getPrimitiveSizeInBits() >= TD->getPointerSizeInBits()) {
8540             MadeChange = true;
8541             GEP.setOperand(i, CI->getOperand(0));
8542           }
8543         }
8544       }
8545       // If we are using a wider index than needed for this platform, shrink it
8546       // to what we need.  If the incoming value needs a cast instruction,
8547       // insert it.  This explicit cast can make subsequent optimizations more
8548       // obvious.
8549       Value *Op = GEP.getOperand(i);
8550       if (TD->getTypeSize(Op->getType()) > TD->getPointerSize())
8551         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op)) {
8552           GEP.setOperand(i, ConstantExpr::getTrunc(C, TD->getIntPtrType()));
8553           MadeChange = true;
8554         } else {
8555           Op = InsertCastBefore(Instruction::Trunc, Op, TD->getIntPtrType(),
8556                                 GEP);
8557           GEP.setOperand(i, Op);
8558           MadeChange = true;
8559         }
8560     }
8561   }
8562   if (MadeChange) return &GEP;
8563
8564   // If this GEP instruction doesn't move the pointer, and if the input operand
8565   // is a bitcast of another pointer, just replace the GEP with a bitcast of the
8566   // real input to the dest type.
8567   if (GEP.hasAllZeroIndices() && isa<BitCastInst>(GEP.getOperand(0)))
8568     return new BitCastInst(cast<BitCastInst>(GEP.getOperand(0))->getOperand(0),
8569                            GEP.getType());
8570     
8571   // Combine Indices - If the source pointer to this getelementptr instruction
8572   // is a getelementptr instruction, combine the indices of the two
8573   // getelementptr instructions into a single instruction.
8574   //
8575   SmallVector<Value*, 8> SrcGEPOperands;
8576   if (User *Src = dyn_castGetElementPtr(PtrOp))
8577     SrcGEPOperands.append(Src->op_begin(), Src->op_end());
8578
8579   if (!SrcGEPOperands.empty()) {
8580     // Note that if our source is a gep chain itself that we wait for that
8581     // chain to be resolved before we perform this transformation.  This
8582     // avoids us creating a TON of code in some cases.
8583     //
8584     if (isa<GetElementPtrInst>(SrcGEPOperands[0]) &&
8585         cast<Instruction>(SrcGEPOperands[0])->getNumOperands() == 2)
8586       return 0;   // Wait until our source is folded to completion.
8587
8588     SmallVector<Value*, 8> Indices;
8589
8590     // Find out whether the last index in the source GEP is a sequential idx.
8591     bool EndsWithSequential = false;
8592     for (gep_type_iterator I = gep_type_begin(*cast<User>(PtrOp)),
8593            E = gep_type_end(*cast<User>(PtrOp)); I != E; ++I)
8594       EndsWithSequential = !isa<StructType>(*I);
8595
8596     // Can we combine the two pointer arithmetics offsets?
8597     if (EndsWithSequential) {
8598       // Replace: gep (gep %P, long B), long A, ...
8599       // With:    T = long A+B; gep %P, T, ...
8600       //
8601       Value *Sum, *SO1 = SrcGEPOperands.back(), *GO1 = GEP.getOperand(1);
8602       if (SO1 == Constant::getNullValue(SO1->getType())) {
8603         Sum = GO1;
8604       } else if (GO1 == Constant::getNullValue(GO1->getType())) {
8605         Sum = SO1;
8606       } else {
8607         // If they aren't the same type, convert both to an integer of the
8608         // target's pointer size.
8609         if (SO1->getType() != GO1->getType()) {
8610           if (Constant *SO1C = dyn_cast<Constant>(SO1)) {
8611             SO1 = ConstantExpr::getIntegerCast(SO1C, GO1->getType(), true);
8612           } else if (Constant *GO1C = dyn_cast<Constant>(GO1)) {
8613             GO1 = ConstantExpr::getIntegerCast(GO1C, SO1->getType(), true);
8614           } else {
8615             unsigned PS = TD->getPointerSize();
8616             if (TD->getTypeSize(SO1->getType()) == PS) {
8617               // Convert GO1 to SO1's type.
8618               GO1 = InsertCastToIntPtrTy(GO1, SO1->getType(), &GEP, this);
8619
8620             } else if (TD->getTypeSize(GO1->getType()) == PS) {
8621               // Convert SO1 to GO1's type.
8622               SO1 = InsertCastToIntPtrTy(SO1, GO1->getType(), &GEP, this);
8623             } else {
8624               const Type *PT = TD->getIntPtrType();
8625               SO1 = InsertCastToIntPtrTy(SO1, PT, &GEP, this);
8626               GO1 = InsertCastToIntPtrTy(GO1, PT, &GEP, this);
8627             }
8628           }
8629         }
8630         if (isa<Constant>(SO1) && isa<Constant>(GO1))
8631           Sum = ConstantExpr::getAdd(cast<Constant>(SO1), cast<Constant>(GO1));
8632         else {
8633           Sum = BinaryOperator::createAdd(SO1, GO1, PtrOp->getName()+".sum");
8634           InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(Sum), GEP);
8635         }
8636       }
8637
8638       // Recycle the GEP we already have if possible.
8639       if (SrcGEPOperands.size() == 2) {
8640         GEP.setOperand(0, SrcGEPOperands[0]);
8641         GEP.setOperand(1, Sum);
8642         return &GEP;
8643       } else {
8644         Indices.insert(Indices.end(), SrcGEPOperands.begin()+1,
8645                        SrcGEPOperands.end()-1);
8646         Indices.push_back(Sum);
8647         Indices.insert(Indices.end(), GEP.op_begin()+2, GEP.op_end());
8648       }
8649     } else if (isa<Constant>(*GEP.idx_begin()) &&
8650                cast<Constant>(*GEP.idx_begin())->isNullValue() &&
8651                SrcGEPOperands.size() != 1) {
8652       // Otherwise we can do the fold if the first index of the GEP is a zero
8653       Indices.insert(Indices.end(), SrcGEPOperands.begin()+1,
8654                      SrcGEPOperands.end());
8655       Indices.insert(Indices.end(), GEP.idx_begin()+1, GEP.idx_end());
8656     }
8657
8658     if (!Indices.empty())
8659       return new GetElementPtrInst(SrcGEPOperands[0], Indices.begin(),
8660                                    Indices.end(), GEP.getName());
8661
8662   } else if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(PtrOp)) {
8663     // GEP of global variable.  If all of the indices for this GEP are
8664     // constants, we can promote this to a constexpr instead of an instruction.
8665
8666     // Scan for nonconstants...
8667     SmallVector<Constant*, 8> Indices;
8668     User::op_iterator I = GEP.idx_begin(), E = GEP.idx_end();
8669     for (; I != E && isa<Constant>(*I); ++I)
8670       Indices.push_back(cast<Constant>(*I));
8671
8672     if (I == E) {  // If they are all constants...
8673       Constant *CE = ConstantExpr::getGetElementPtr(GV,
8674                                                     &Indices[0],Indices.size());
8675
8676       // Replace all uses of the GEP with the new constexpr...
8677       return ReplaceInstUsesWith(GEP, CE);
8678     }
8679   } else if (Value *X = getBitCastOperand(PtrOp)) {  // Is the operand a cast?
8680     if (!isa<PointerType>(X->getType())) {
8681       // Not interesting.  Source pointer must be a cast from pointer.
8682     } else if (HasZeroPointerIndex) {
8683       // transform: GEP (cast [10 x ubyte]* X to [0 x ubyte]*), long 0, ...
8684       // into     : GEP [10 x ubyte]* X, long 0, ...
8685       //
8686       // This occurs when the program declares an array extern like "int X[];"
8687       //
8688       const PointerType *CPTy = cast<PointerType>(PtrOp->getType());
8689       const PointerType *XTy = cast<PointerType>(X->getType());
8690       if (const ArrayType *XATy =
8691           dyn_cast<ArrayType>(XTy->getElementType()))
8692         if (const ArrayType *CATy =
8693             dyn_cast<ArrayType>(CPTy->getElementType()))
8694           if (CATy->getElementType() == XATy->getElementType()) {
8695             // At this point, we know that the cast source type is a pointer
8696             // to an array of the same type as the destination pointer
8697             // array.  Because the array type is never stepped over (there
8698             // is a leading zero) we can fold the cast into this GEP.
8699             GEP.setOperand(0, X);
8700             return &GEP;
8701           }
8702     } else if (GEP.getNumOperands() == 2) {
8703       // Transform things like:
8704       // %t = getelementptr ubyte* cast ([2 x int]* %str to uint*), uint %V
8705       // into:  %t1 = getelementptr [2 x int*]* %str, int 0, uint %V; cast
8706       const Type *SrcElTy = cast<PointerType>(X->getType())->getElementType();
8707       const Type *ResElTy=cast<PointerType>(PtrOp->getType())->getElementType();
8708       if (isa<ArrayType>(SrcElTy) &&
8709           TD->getTypeSize(cast<ArrayType>(SrcElTy)->getElementType()) ==
8710           TD->getTypeSize(ResElTy)) {
8711         Value *Idx[2];
8712         Idx[0] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
8713         Idx[1] = GEP.getOperand(1);
8714         Value *V = InsertNewInstBefore(
8715                new GetElementPtrInst(X, Idx, Idx + 2, GEP.getName()), GEP);
8716         // V and GEP are both pointer types --> BitCast
8717         return new BitCastInst(V, GEP.getType());
8718       }
8719       
8720       // Transform things like:
8721       // getelementptr sbyte* cast ([100 x double]* X to sbyte*), int %tmp
8722       //   (where tmp = 8*tmp2) into:
8723       // getelementptr [100 x double]* %arr, int 0, int %tmp.2
8724       
8725       if (isa<ArrayType>(SrcElTy) &&
8726           (ResElTy == Type::Int8Ty || ResElTy == Type::Int8Ty)) {
8727         uint64_t ArrayEltSize =
8728             TD->getTypeSize(cast<ArrayType>(SrcElTy)->getElementType());
8729         
8730         // Check to see if "tmp" is a scale by a multiple of ArrayEltSize.  We
8731         // allow either a mul, shift, or constant here.
8732         Value *NewIdx = 0;
8733         ConstantInt *Scale = 0;
8734         if (ArrayEltSize == 1) {
8735           NewIdx = GEP.getOperand(1);
8736           Scale = ConstantInt::get(NewIdx->getType(), 1);
8737         } else if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP.getOperand(1))) {
8738           NewIdx = ConstantInt::get(CI->getType(), 1);
8739           Scale = CI;
8740         } else if (Instruction *Inst =dyn_cast<Instruction>(GEP.getOperand(1))){
8741           if (Inst->getOpcode() == Instruction::Shl &&
8742               isa<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
8743             ConstantInt *ShAmt = cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1));
8744             uint32_t ShAmtVal = ShAmt->getLimitedValue(64);
8745             Scale = ConstantInt::get(Inst->getType(), 1ULL << ShAmtVal);
8746             NewIdx = Inst->getOperand(0);
8747           } else if (Inst->getOpcode() == Instruction::Mul &&
8748                      isa<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
8749             Scale = cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1));
8750             NewIdx = Inst->getOperand(0);
8751           }
8752         }
8753
8754         // If the index will be to exactly the right offset with the scale taken
8755         // out, perform the transformation.
8756         if (Scale && Scale->getZExtValue() % ArrayEltSize == 0) {
8757           if (isa<ConstantInt>(Scale))
8758             Scale = ConstantInt::get(Scale->getType(),
8759                                       Scale->getZExtValue() / ArrayEltSize);
8760           if (Scale->getZExtValue() != 1) {
8761             Constant *C = ConstantExpr::getIntegerCast(Scale, NewIdx->getType(),
8762                                                        true /*SExt*/);
8763             Instruction *Sc = BinaryOperator::createMul(NewIdx, C, "idxscale");
8764             NewIdx = InsertNewInstBefore(Sc, GEP);
8765           }
8766
8767           // Insert the new GEP instruction.
8768           Value *Idx[2];
8769           Idx[0] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
8770           Idx[1] = NewIdx;
8771           Instruction *NewGEP =
8772             new GetElementPtrInst(X, Idx, Idx + 2, GEP.getName());
8773           NewGEP = InsertNewInstBefore(NewGEP, GEP);
8774           // The NewGEP must be pointer typed, so must the old one -> BitCast
8775           return new BitCastInst(NewGEP, GEP.getType());
8776         }
8777       }
8778     }
8779   }
8780
8781   return 0;
8782 }
8783
8784 Instruction *InstCombiner::visitAllocationInst(AllocationInst &AI) {
8785   // Convert: malloc Ty, C - where C is a constant != 1 into: malloc [C x Ty], 1
8786   if (AI.isArrayAllocation())    // Check C != 1
8787     if (const ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(AI.getArraySize())) {
8788       const Type *NewTy = 
8789         ArrayType::get(AI.getAllocatedType(), C->getZExtValue());
8790       AllocationInst *New = 0;
8791
8792       // Create and insert the replacement instruction...
8793       if (isa<MallocInst>(AI))
8794         New = new MallocInst(NewTy, 0, AI.getAlignment(), AI.getName());
8795       else {
8796         assert(isa<AllocaInst>(AI) && "Unknown type of allocation inst!");
8797         New = new AllocaInst(NewTy, 0, AI.getAlignment(), AI.getName());
8798       }
8799
8800       InsertNewInstBefore(New, AI);
8801
8802       // Scan to the end of the allocation instructions, to skip over a block of
8803       // allocas if possible...
8804       //
8805       BasicBlock::iterator It = New;
8806       while (isa<AllocationInst>(*It)) ++It;
8807
8808       // Now that I is pointing to the first non-allocation-inst in the block,
8809       // insert our getelementptr instruction...
8810       //
8811       Value *NullIdx = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
8812       Value *Idx[2];
8813       Idx[0] = NullIdx;
8814       Idx[1] = NullIdx;
8815       Value *V = new GetElementPtrInst(New, Idx, Idx + 2,
8816                                        New->getName()+".sub", It);
8817
8818       // Now make everything use the getelementptr instead of the original
8819       // allocation.
8820       return ReplaceInstUsesWith(AI, V);
8821     } else if (isa<UndefValue>(AI.getArraySize())) {
8822       return ReplaceInstUsesWith(AI, Constant::getNullValue(AI.getType()));
8823     }
8824
8825   // If alloca'ing a zero byte object, replace the alloca with a null pointer.
8826   // Note that we only do this for alloca's, because malloc should allocate and
8827   // return a unique pointer, even for a zero byte allocation.
8828   if (isa<AllocaInst>(AI) && AI.getAllocatedType()->isSized() &&
8829       TD->getTypeSize(AI.getAllocatedType()) == 0)
8830     return ReplaceInstUsesWith(AI, Constant::getNullValue(AI.getType()));
8831
8832   return 0;
8833 }
8834
8835 Instruction *InstCombiner::visitFreeInst(FreeInst &FI) {
8836   Value *Op = FI.getOperand(0);
8837
8838   // free undef -> unreachable.
8839   if (isa<UndefValue>(Op)) {
8840     // Insert a new store to null because we cannot modify the CFG here.
8841     new StoreInst(ConstantInt::getTrue(),
8842                   UndefValue::get(PointerType::get(Type::Int1Ty)), &FI);
8843     return EraseInstFromFunction(FI);
8844   }
8845   
8846   // If we have 'free null' delete the instruction.  This can happen in stl code
8847   // when lots of inlining happens.
8848   if (isa<ConstantPointerNull>(Op))
8849     return EraseInstFromFunction(FI);
8850   
8851   // Change free <ty>* (cast <ty2>* X to <ty>*) into free <ty2>* X
8852   if (BitCastInst *CI = dyn_cast<BitCastInst>(Op)) {
8853     FI.setOperand(0, CI->getOperand(0));
8854     return &FI;
8855   }
8856   
8857   // Change free (gep X, 0,0,0,0) into free(X)
8858   if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Op)) {
8859     if (GEPI->hasAllZeroIndices()) {
8860       AddToWorkList(GEPI);
8861       FI.setOperand(0, GEPI->getOperand(0));
8862       return &FI;
8863     }
8864   }
8865   
8866   // Change free(malloc) into nothing, if the malloc has a single use.
8867   if (MallocInst *MI = dyn_cast<MallocInst>(Op))
8868     if (MI->hasOneUse()) {
8869       EraseInstFromFunction(FI);
8870       return EraseInstFromFunction(*MI);
8871     }
8872
8873   return 0;
8874 }
8875
8876
8877 /// InstCombineLoadCast - Fold 'load (cast P)' -> cast (load P)' when possible.
8878 static Instruction *InstCombineLoadCast(InstCombiner &IC, LoadInst &LI) {
8879   User *CI = cast<User>(LI.getOperand(0));
8880   Value *CastOp = CI->getOperand(0);
8881
8882   const Type *DestPTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
8883   if (const PointerType *SrcTy = dyn_cast<PointerType>(CastOp->getType())) {
8884     const Type *SrcPTy = SrcTy->getElementType();
8885
8886     if (DestPTy->isInteger() || isa<PointerType>(DestPTy) || 
8887          isa<VectorType>(DestPTy)) {
8888       // If the source is an array, the code below will not succeed.  Check to
8889       // see if a trivial 'gep P, 0, 0' will help matters.  Only do this for
8890       // constants.
8891       if (const ArrayType *ASrcTy = dyn_cast<ArrayType>(SrcPTy))
8892         if (Constant *CSrc = dyn_cast<Constant>(CastOp))
8893           if (ASrcTy->getNumElements() != 0) {
8894             Value *Idxs[2];
8895             Idxs[0] = Idxs[1] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
8896             CastOp = ConstantExpr::getGetElementPtr(CSrc, Idxs, 2);
8897             SrcTy = cast<PointerType>(CastOp->getType());
8898             SrcPTy = SrcTy->getElementType();
8899           }
8900
8901       if ((SrcPTy->isInteger() || isa<PointerType>(SrcPTy) || 
8902             isa<VectorType>(SrcPTy)) &&
8903           // Do not allow turning this into a load of an integer, which is then
8904           // casted to a pointer, this pessimizes pointer analysis a lot.
8905           (isa<PointerType>(SrcPTy) == isa<PointerType>(LI.getType())) &&
8906           IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(SrcPTy) ==
8907                IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(DestPTy)) {
8908
8909         // Okay, we are casting from one integer or pointer type to another of
8910         // the same size.  Instead of casting the pointer before the load, cast
8911         // the result of the loaded value.
8912         Value *NewLoad = IC.InsertNewInstBefore(new LoadInst(CastOp,
8913                                                              CI->getName(),
8914                                                          LI.isVolatile()),LI);
8915         // Now cast the result of the load.
8916         return new BitCastInst(NewLoad, LI.getType());
8917       }
8918     }
8919   }
8920   return 0;
8921 }
8922
8923 /// isSafeToLoadUnconditionally - Return true if we know that executing a load
8924 /// from this value cannot trap.  If it is not obviously safe to load from the
8925 /// specified pointer, we do a quick local scan of the basic block containing
8926 /// ScanFrom, to determine if the address is already accessed.
8927 static bool isSafeToLoadUnconditionally(Value *V, Instruction *ScanFrom) {
8928   // If it is an alloca or global variable, it is always safe to load from.
8929   if (isa<AllocaInst>(V) || isa<GlobalVariable>(V)) return true;
8930
8931   // Otherwise, be a little bit agressive by scanning the local block where we
8932   // want to check to see if the pointer is already being loaded or stored
8933   // from/to.  If so, the previous load or store would have already trapped,
8934   // so there is no harm doing an extra load (also, CSE will later eliminate
8935   // the load entirely).
8936   BasicBlock::iterator BBI = ScanFrom, E = ScanFrom->getParent()->begin();
8937
8938   while (BBI != E) {
8939     --BBI;
8940
8941     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(BBI)) {
8942       if (LI->getOperand(0) == V) return true;
8943     } else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(BBI))
8944       if (SI->getOperand(1) == V) return true;
8945
8946   }
8947   return false;
8948 }
8949
8950 /// GetUnderlyingObject - Trace through a series of getelementptrs and bitcasts
8951 /// until we find the underlying object a pointer is referring to or something
8952 /// we don't understand.  Note that the returned pointer may be offset from the
8953 /// input, because we ignore GEP indices.
8954 static Value *GetUnderlyingObject(Value *Ptr) {
8955   while (1) {
8956     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Ptr)) {
8957       if (CE->getOpcode() == Instruction::BitCast ||
8958           CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr)
8959         Ptr = CE->getOperand(0);
8960       else
8961         return Ptr;
8962     } else if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(Ptr)) {
8963       Ptr = BCI->getOperand(0);
8964     } else if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Ptr)) {
8965       Ptr = GEP->getOperand(0);
8966     } else {
8967       return Ptr;
8968     }
8969   }
8970 }
8971
8972 Instruction *InstCombiner::visitLoadInst(LoadInst &LI) {
8973   Value *Op = LI.getOperand(0);
8974
8975   // Attempt to improve the alignment.
8976   unsigned KnownAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(Op, TD);
8977   if (KnownAlign > LI.getAlignment())
8978     LI.setAlignment(KnownAlign);
8979
8980   // load (cast X) --> cast (load X) iff safe
8981   if (isa<CastInst>(Op))
8982     if (Instruction *Res = InstCombineLoadCast(*this, LI))
8983       return Res;
8984
8985   // None of the following transforms are legal for volatile loads.
8986   if (LI.isVolatile()) return 0;
8987   
8988   if (&LI.getParent()->front() != &LI) {
8989     BasicBlock::iterator BBI = &LI; --BBI;
8990     // If the instruction immediately before this is a store to the same
8991     // address, do a simple form of store->load forwarding.
8992     if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(BBI))
8993       if (SI->getOperand(1) == LI.getOperand(0))
8994         return ReplaceInstUsesWith(LI, SI->getOperand(0));
8995     if (LoadInst *LIB = dyn_cast<LoadInst>(BBI))
8996       if (LIB->getOperand(0) == LI.getOperand(0))
8997         return ReplaceInstUsesWith(LI, LIB);
8998   }
8999
9000   if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Op))
9001     if (isa<ConstantPointerNull>(GEPI->getOperand(0))) {
9002       // Insert a new store to null instruction before the load to indicate
9003       // that this code is not reachable.  We do this instead of inserting
9004       // an unreachable instruction directly because we cannot modify the
9005       // CFG.
9006       new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
9007                     Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
9008       return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
9009     }
9010
9011   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op)) {
9012     // load null/undef -> undef
9013     if ((C->isNullValue() || isa<UndefValue>(C))) {
9014       // Insert a new store to null instruction before the load to indicate that
9015       // this code is not reachable.  We do this instead of inserting an
9016       // unreachable instruction directly because we cannot modify the CFG.
9017       new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
9018                     Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
9019       return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
9020     }
9021
9022     // Instcombine load (constant global) into the value loaded.
9023     if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(Op))
9024       if (GV->isConstant() && !GV->isDeclaration())
9025         return ReplaceInstUsesWith(LI, GV->getInitializer());
9026
9027     // Instcombine load (constantexpr_GEP global, 0, ...) into the value loaded.
9028     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Op))
9029       if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr) {
9030         if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(CE->getOperand(0)))
9031           if (GV->isConstant() && !GV->isDeclaration())
9032             if (Constant *V = 
9033                ConstantFoldLoadThroughGEPConstantExpr(GV->getInitializer(), CE))
9034               return ReplaceInstUsesWith(LI, V);
9035         if (CE->getOperand(0)->isNullValue()) {
9036           // Insert a new store to null instruction before the load to indicate
9037           // that this code is not reachable.  We do this instead of inserting
9038           // an unreachable instruction directly because we cannot modify the
9039           // CFG.
9040           new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
9041                         Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
9042           return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
9043         }
9044
9045       } else if (CE->isCast()) {
9046         if (Instruction *Res = InstCombineLoadCast(*this, LI))
9047           return Res;
9048       }
9049   }
9050     
9051   // If this load comes from anywhere in a constant global, and if the global
9052   // is all undef or zero, we know what it loads.
9053   if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(GetUnderlyingObject(Op))) {
9054     if (GV->isConstant() && GV->hasInitializer()) {
9055       if (GV->getInitializer()->isNullValue())
9056         return ReplaceInstUsesWith(LI, Constant::getNullValue(LI.getType()));
9057       else if (isa<UndefValue>(GV->getInitializer()))
9058         return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
9059     }
9060   }
9061
9062   if (Op->hasOneUse()) {
9063     // Change select and PHI nodes to select values instead of addresses: this
9064     // helps alias analysis out a lot, allows many others simplifications, and
9065     // exposes redundancy in the code.
9066     //
9067     // Note that we cannot do the transformation unless we know that the
9068     // introduced loads cannot trap!  Something like this is valid as long as
9069     // the condition is always false: load (select bool %C, int* null, int* %G),
9070     // but it would not be valid if we transformed it to load from null
9071     // unconditionally.
9072     //
9073     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op)) {
9074       // load (select (Cond, &V1, &V2))  --> select(Cond, load &V1, load &V2).
9075       if (isSafeToLoadUnconditionally(SI->getOperand(1), SI) &&
9076           isSafeToLoadUnconditionally(SI->getOperand(2), SI)) {
9077         Value *V1 = InsertNewInstBefore(new LoadInst(SI->getOperand(1),
9078                                      SI->getOperand(1)->getName()+".val"), LI);
9079         Value *V2 = InsertNewInstBefore(new LoadInst(SI->getOperand(2),
9080                                      SI->getOperand(2)->getName()+".val"), LI);
9081         return new SelectInst(SI->getCondition(), V1, V2);
9082       }
9083
9084       // load (select (cond, null, P)) -> load P
9085       if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
9086         if (C->isNullValue()) {
9087           LI.setOperand(0, SI->getOperand(2));
9088           return &LI;
9089         }
9090
9091       // load (select (cond, P, null)) -> load P
9092       if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(2)))
9093         if (C->isNullValue()) {
9094           LI.setOperand(0, SI->getOperand(1));
9095           return &LI;
9096         }
9097     }
9098   }
9099   return 0;
9100 }
9101
9102 /// InstCombineStoreToCast - Fold store V, (cast P) -> store (cast V), P
9103 /// when possible.
9104 static Instruction *InstCombineStoreToCast(InstCombiner &IC, StoreInst &SI) {
9105   User *CI = cast<User>(SI.getOperand(1));
9106   Value *CastOp = CI->getOperand(0);
9107
9108   const Type *DestPTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
9109   if (const PointerType *SrcTy = dyn_cast<PointerType>(CastOp->getType())) {
9110     const Type *SrcPTy = SrcTy->getElementType();
9111
9112     if (DestPTy->isInteger() || isa<PointerType>(DestPTy)) {
9113       // If the source is an array, the code below will not succeed.  Check to
9114       // see if a trivial 'gep P, 0, 0' will help matters.  Only do this for
9115       // constants.
9116       if (const ArrayType *ASrcTy = dyn_cast<ArrayType>(SrcPTy))
9117         if (Constant *CSrc = dyn_cast<Constant>(CastOp))
9118           if (ASrcTy->getNumElements() != 0) {
9119             Value* Idxs[2];
9120             Idxs[0] = Idxs[1] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
9121             CastOp = ConstantExpr::getGetElementPtr(CSrc, Idxs, 2);
9122             SrcTy = cast<PointerType>(CastOp->getType());
9123             SrcPTy = SrcTy->getElementType();
9124           }
9125
9126       if ((SrcPTy->isInteger() || isa<PointerType>(SrcPTy)) &&
9127           IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(SrcPTy) ==
9128                IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(DestPTy)) {
9129
9130         // Okay, we are casting from one integer or pointer type to another of
9131         // the same size.  Instead of casting the pointer before 
9132         // the store, cast the value to be stored.
9133         Value *NewCast;
9134         Value *SIOp0 = SI.getOperand(0);
9135         Instruction::CastOps opcode = Instruction::BitCast;
9136         const Type* CastSrcTy = SIOp0->getType();
9137         const Type* CastDstTy = SrcPTy;
9138         if (isa<PointerType>(CastDstTy)) {
9139           if (CastSrcTy->isInteger())
9140             opcode = Instruction::IntToPtr;
9141         } else if (isa<IntegerType>(CastDstTy)) {
9142           if (isa<PointerType>(SIOp0->getType()))
9143             opcode = Instruction::PtrToInt;
9144         }
9145         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SIOp0))
9146           NewCast = ConstantExpr::getCast(opcode, C, CastDstTy);
9147         else
9148           NewCast = IC.InsertNewInstBefore(
9149             CastInst::create(opcode, SIOp0, CastDstTy, SIOp0->getName()+".c"), 
9150             SI);
9151         return new StoreInst(NewCast, CastOp);
9152       }
9153     }
9154   }
9155   return 0;
9156 }
9157
9158 Instruction *InstCombiner::visitStoreInst(StoreInst &SI) {
9159   Value *Val = SI.getOperand(0);
9160   Value *Ptr = SI.getOperand(1);
9161
9162   if (isa<UndefValue>(Ptr)) {     // store X, undef -> noop (even if volatile)
9163     EraseInstFromFunction(SI);
9164     ++NumCombined;
9165     return 0;
9166   }
9167   
9168   // If the RHS is an alloca with a single use, zapify the store, making the
9169   // alloca dead.
9170   if (Ptr->hasOneUse()) {
9171     if (isa<AllocaInst>(Ptr)) {
9172       EraseInstFromFunction(SI);
9173       ++NumCombined;
9174       return 0;
9175     }
9176     
9177     if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Ptr))
9178       if (isa<AllocaInst>(GEP->getOperand(0)) &&
9179           GEP->getOperand(0)->hasOneUse()) {
9180         EraseInstFromFunction(SI);
9181         ++NumCombined;
9182         return 0;
9183       }
9184   }
9185
9186   // Attempt to improve the alignment.
9187   unsigned KnownAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(Ptr, TD);
9188   if (KnownAlign > SI.getAlignment())
9189     SI.setAlignment(KnownAlign);
9190
9191   // Do really simple DSE, to catch cases where there are several consequtive
9192   // stores to the same location, separated by a few arithmetic operations. This
9193   // situation often occurs with bitfield accesses.
9194   BasicBlock::iterator BBI = &SI;
9195   for (unsigned ScanInsts = 6; BBI != SI.getParent()->begin() && ScanInsts;
9196        --ScanInsts) {
9197     --BBI;
9198     
9199     if (StoreInst *PrevSI = dyn_cast<StoreInst>(BBI)) {
9200       // Prev store isn't volatile, and stores to the same location?
9201       if (!PrevSI->isVolatile() && PrevSI->getOperand(1) == SI.getOperand(1)) {
9202         ++NumDeadStore;
9203         ++BBI;
9204         EraseInstFromFunction(*PrevSI);
9205         continue;
9206       }
9207       break;
9208     }
9209     
9210     // If this is a load, we have to stop.  However, if the loaded value is from
9211     // the pointer we're loading and is producing the pointer we're storing,
9212     // then *this* store is dead (X = load P; store X -> P).
9213     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(BBI)) {
9214       if (LI == Val && LI->getOperand(0) == Ptr && !SI.isVolatile()) {
9215         EraseInstFromFunction(SI);
9216         ++NumCombined;
9217         return 0;
9218       }
9219       // Otherwise, this is a load from some other location.  Stores before it
9220       // may not be dead.
9221       break;
9222     }
9223     
9224     // Don't skip over loads or things that can modify memory.
9225     if (BBI->mayWriteToMemory())
9226       break;
9227   }
9228   
9229   
9230   if (SI.isVolatile()) return 0;  // Don't hack volatile stores.
9231
9232   // store X, null    -> turns into 'unreachable' in SimplifyCFG
9233   if (isa<ConstantPointerNull>(Ptr)) {
9234     if (!isa<UndefValue>(Val)) {
9235       SI.setOperand(0, UndefValue::get(Val->getType()));
9236       if (Instruction *U = dyn_cast<Instruction>(Val))
9237         AddToWorkList(U);  // Dropped a use.
9238       ++NumCombined;
9239     }
9240     return 0;  // Do not modify these!
9241   }
9242
9243   // store undef, Ptr -> noop
9244   if (isa<UndefValue>(Val)) {
9245     EraseInstFromFunction(SI);
9246     ++NumCombined;
9247     return 0;
9248   }
9249
9250   // If the pointer destination is a cast, see if we can fold the cast into the
9251   // source instead.
9252   if (isa<CastInst>(Ptr))
9253     if (Instruction *Res = InstCombineStoreToCast(*this, SI))
9254       return Res;
9255   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Ptr))
9256     if (CE->isCast())
9257       if (Instruction *Res = InstCombineStoreToCast(*this, SI))
9258         return Res;
9259
9260   
9261   // If this store is the last instruction in the basic block, and if the block
9262   // ends with an unconditional branch, try to move it to the successor block.
9263   BBI = &SI; ++BBI;
9264   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BBI))
9265     if (BI->isUnconditional())
9266       if (SimplifyStoreAtEndOfBlock(SI))
9267         return 0;  // xform done!
9268   
9269   return 0;
9270 }
9271
9272 /// SimplifyStoreAtEndOfBlock - Turn things like:
9273 ///   if () { *P = v1; } else { *P = v2 }
9274 /// into a phi node with a store in the successor.
9275 ///
9276 /// Simplify things like:
9277 ///   *P = v1; if () { *P = v2; }
9278 /// into a phi node with a store in the successor.
9279 ///
9280 bool InstCombiner::SimplifyStoreAtEndOfBlock(StoreInst &SI) {
9281   BasicBlock *StoreBB = SI.getParent();
9282   
9283   // Check to see if the successor block has exactly two incoming edges.  If
9284   // so, see if the other predecessor contains a store to the same location.
9285   // if so, insert a PHI node (if needed) and move the stores down.
9286   BasicBlock *DestBB = StoreBB->getTerminator()->getSuccessor(0);
9287   
9288   // Determine whether Dest has exactly two predecessors and, if so, compute
9289   // the other predecessor.
9290   pred_iterator PI = pred_begin(DestBB);
9291   BasicBlock *OtherBB = 0;
9292   if (*PI != StoreBB)
9293     OtherBB = *PI;
9294   ++PI;
9295   if (PI == pred_end(DestBB))
9296     return false;
9297   
9298   if (*PI != StoreBB) {
9299     if (OtherBB)
9300       return false;
9301     OtherBB = *PI;
9302   }
9303   if (++PI != pred_end(DestBB))
9304     return false;
9305   
9306   
9307   // Verify that the other block ends in a branch and is not otherwise empty.
9308   BasicBlock::iterator BBI = OtherBB->getTerminator();
9309   BranchInst *OtherBr = dyn_cast<BranchInst>(BBI);
9310   if (!OtherBr || BBI == OtherBB->begin())
9311     return false;
9312   
9313   // If the other block ends in an unconditional branch, check for the 'if then
9314   // else' case.  there is an instruction before the branch.
9315   StoreInst *OtherStore = 0;
9316   if (OtherBr->isUnconditional()) {
9317     // If this isn't a store, or isn't a store to the same location, bail out.
9318     --BBI;
9319     OtherStore = dyn_cast<StoreInst>(BBI);
9320     if (!OtherStore || OtherStore->getOperand(1) != SI.getOperand(1))
9321       return false;
9322   } else {
9323     // Otherwise, the other block ended with a conditional branch. If one of the
9324     // destinations is StoreBB, then we have the if/then case.
9325     if (OtherBr->getSuccessor(0) != StoreBB && 
9326         OtherBr->getSuccessor(1) != StoreBB)
9327       return false;
9328     
9329     // Okay, we know that OtherBr now goes to Dest and StoreBB, so this is an
9330     // if/then triangle.  See if there is a store to the same ptr as SI that
9331     // lives in OtherBB.
9332     for (;; --BBI) {
9333       // Check to see if we find the matching store.
9334       if ((OtherStore = dyn_cast<StoreInst>(BBI))) {
9335         if (OtherStore->getOperand(1) != SI.getOperand(1))
9336           return false;
9337         break;
9338       }
9339       // If we find something that may be using the stored value, or if we run
9340       // out of instructions, we can't do the xform.
9341       if (isa<LoadInst>(BBI) || BBI->mayWriteToMemory() ||
9342           BBI == OtherBB->begin())
9343         return false;
9344     }
9345     
9346     // In order to eliminate the store in OtherBr, we have to
9347     // make sure nothing reads the stored value in StoreBB.
9348     for (BasicBlock::iterator I = StoreBB->begin(); &*I != &SI; ++I) {
9349       // FIXME: This should really be AA driven.
9350       if (isa<LoadInst>(I) || I->mayWriteToMemory())
9351         return false;
9352     }
9353   }
9354   
9355   // Insert a PHI node now if we need it.
9356   Value *MergedVal = OtherStore->getOperand(0);
9357   if (MergedVal != SI.getOperand(0)) {
9358     PHINode *PN = new PHINode(MergedVal->getType(), "storemerge");
9359     PN->reserveOperandSpace(2);
9360     PN->addIncoming(SI.getOperand(0), SI.getParent());
9361     PN->addIncoming(OtherStore->getOperand(0), OtherBB);
9362     MergedVal = InsertNewInstBefore(PN, DestBB->front());
9363   }
9364   
9365   // Advance to a place where it is safe to insert the new store and
9366   // insert it.
9367   BBI = DestBB->begin();
9368   while (isa<PHINode>(BBI)) ++BBI;
9369   InsertNewInstBefore(new StoreInst(MergedVal, SI.getOperand(1),
9370                                     OtherStore->isVolatile()), *BBI);
9371   
9372   // Nuke the old stores.
9373   EraseInstFromFunction(SI);
9374   EraseInstFromFunction(*OtherStore);
9375   ++NumCombined;
9376   return true;
9377 }
9378
9379
9380 Instruction *InstCombiner::visitBranchInst(BranchInst &BI) {
9381   // Change br (not X), label True, label False to: br X, label False, True
9382   Value *X = 0;
9383   BasicBlock *TrueDest;
9384   BasicBlock *FalseDest;
9385   if (match(&BI, m_Br(m_Not(m_Value(X)), TrueDest, FalseDest)) &&
9386       !isa<Constant>(X)) {
9387     // Swap Destinations and condition...
9388     BI.setCondition(X);
9389     BI.setSuccessor(0, FalseDest);
9390     BI.setSuccessor(1, TrueDest);
9391     return &BI;
9392   }
9393
9394   // Cannonicalize fcmp_one -> fcmp_oeq
9395   FCmpInst::Predicate FPred; Value *Y;
9396   if (match(&BI, m_Br(m_FCmp(FPred, m_Value(X), m_Value(Y)), 
9397                              TrueDest, FalseDest)))
9398     if ((FPred == FCmpInst::FCMP_ONE || FPred == FCmpInst::FCMP_OLE ||
9399          FPred == FCmpInst::FCMP_OGE) && BI.getCondition()->hasOneUse()) {
9400       FCmpInst *I = cast<FCmpInst>(BI.getCondition());
9401       FCmpInst::Predicate NewPred = FCmpInst::getInversePredicate(FPred);
9402       Instruction *NewSCC = new FCmpInst(NewPred, X, Y, "", I);
9403       NewSCC->takeName(I);
9404       // Swap Destinations and condition...
9405       BI.setCondition(NewSCC);
9406       BI.setSuccessor(0, FalseDest);
9407       BI.setSuccessor(1, TrueDest);
9408       RemoveFromWorkList(I);
9409       I->eraseFromParent();
9410       AddToWorkList(NewSCC);
9411       return &BI;
9412     }
9413
9414   // Cannonicalize icmp_ne -> icmp_eq
9415   ICmpInst::Predicate IPred;
9416   if (match(&BI, m_Br(m_ICmp(IPred, m_Value(X), m_Value(Y)),
9417                       TrueDest, FalseDest)))
9418     if ((IPred == ICmpInst::ICMP_NE  || IPred == ICmpInst::ICMP_ULE ||
9419          IPred == ICmpInst::ICMP_SLE || IPred == ICmpInst::ICMP_UGE ||
9420          IPred == ICmpInst::ICMP_SGE) && BI.getCondition()->hasOneUse()) {
9421       ICmpInst *I = cast<ICmpInst>(BI.getCondition());
9422       ICmpInst::Predicate NewPred = ICmpInst::getInversePredicate(IPred);
9423       Instruction *NewSCC = new ICmpInst(NewPred, X, Y, "", I);
9424       NewSCC->takeName(I);
9425       // Swap Destinations and condition...
9426       BI.setCondition(NewSCC);
9427       BI.setSuccessor(0, FalseDest);
9428       BI.setSuccessor(1, TrueDest);
9429       RemoveFromWorkList(I);
9430       I->eraseFromParent();;
9431       AddToWorkList(NewSCC);
9432       return &BI;
9433     }
9434
9435   return 0;
9436 }
9437
9438 Instruction *InstCombiner::visitSwitchInst(SwitchInst &SI) {
9439   Value *Cond = SI.getCondition();
9440   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Cond)) {
9441     if (I->getOpcode() == Instruction::Add)
9442       if (ConstantInt *AddRHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
9443         // change 'switch (X+4) case 1:' into 'switch (X) case -3'
9444         for (unsigned i = 2, e = SI.getNumOperands(); i != e; i += 2)
9445           SI.setOperand(i,ConstantExpr::getSub(cast<Constant>(SI.getOperand(i)),
9446                                                 AddRHS));
9447         SI.setOperand(0, I->getOperand(0));
9448         AddToWorkList(I);
9449         return &SI;
9450       }
9451   }
9452   return 0;
9453 }
9454
9455 /// CheapToScalarize - Return true if the value is cheaper to scalarize than it
9456 /// is to leave as a vector operation.
9457 static bool CheapToScalarize(Value *V, bool isConstant) {
9458   if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) 
9459     return true;
9460   if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(V)) {
9461     if (isConstant) return true;
9462     // If all elts are the same, we can extract.
9463     Constant *Op0 = C->getOperand(0);
9464     for (unsigned i = 1; i < C->getNumOperands(); ++i)
9465       if (C->getOperand(i) != Op0)
9466         return false;
9467     return true;
9468   }
9469   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
9470   if (!I) return false;
9471   
9472   // Insert element gets simplified to the inserted element or is deleted if
9473   // this is constant idx extract element and its a constant idx insertelt.
9474   if (I->getOpcode() == Instruction::InsertElement && isConstant &&
9475       isa<ConstantInt>(I->getOperand(2)))
9476     return true;
9477   if (I->getOpcode() == Instruction::Load && I->hasOneUse())
9478     return true;
9479   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(I))
9480     if (BO->hasOneUse() &&
9481         (CheapToScalarize(BO->getOperand(0), isConstant) ||
9482          CheapToScalarize(BO->getOperand(1), isConstant)))
9483       return true;
9484   if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(I))
9485     if (CI->hasOneUse() &&
9486         (CheapToScalarize(CI->getOperand(0), isConstant) ||
9487          CheapToScalarize(CI->getOperand(1), isConstant)))
9488       return true;
9489   
9490   return false;
9491 }
9492
9493 /// Read and decode a shufflevector mask.
9494 ///
9495 /// It turns undef elements into values that are larger than the number of
9496 /// elements in the input.
9497 static std::vector<unsigned> getShuffleMask(const ShuffleVectorInst *SVI) {
9498   unsigned NElts = SVI->getType()->getNumElements();
9499   if (isa<ConstantAggregateZero>(SVI->getOperand(2)))
9500     return std::vector<unsigned>(NElts, 0);
9501   if (isa<UndefValue>(SVI->getOperand(2)))
9502     return std::vector<unsigned>(NElts, 2*NElts);
9503
9504   std::vector<unsigned> Result;
9505   const ConstantVector *CP = cast<ConstantVector>(SVI->getOperand(2));
9506   for (unsigned i = 0, e = CP->getNumOperands(); i != e; ++i)
9507     if (isa<UndefValue>(CP->getOperand(i)))
9508       Result.push_back(NElts*2);  // undef -> 8
9509     else
9510       Result.push_back(cast<ConstantInt>(CP->getOperand(i))->getZExtValue());
9511   return Result;
9512 }
9513
9514 /// FindScalarElement - Given a vector and an element number, see if the scalar
9515 /// value is already around as a register, for example if it were inserted then
9516 /// extracted from the vector.
9517 static Value *FindScalarElement(Value *V, unsigned EltNo) {
9518   assert(isa<VectorType>(V->getType()) && "Not looking at a vector?");
9519   const VectorType *PTy = cast<VectorType>(V->getType());
9520   unsigned Width = PTy->getNumElements();
9521   if (EltNo >= Width)  // Out of range access.
9522     return UndefValue::get(PTy->getElementType());
9523   
9524   if (isa<UndefValue>(V))
9525     return UndefValue::get(PTy->getElementType());
9526   else if (isa<ConstantAggregateZero>(V))
9527     return Constant::getNullValue(PTy->getElementType());
9528   else if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(V))
9529     return CP->getOperand(EltNo);
9530   else if (InsertElementInst *III = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
9531     // If this is an insert to a variable element, we don't know what it is.
9532     if (!isa<ConstantInt>(III->getOperand(2))) 
9533       return 0;
9534     unsigned IIElt = cast<ConstantInt>(III->getOperand(2))->getZExtValue();
9535     
9536     // If this is an insert to the element we are looking for, return the
9537     // inserted value.
9538     if (EltNo == IIElt) 
9539       return III->getOperand(1);
9540     
9541     // Otherwise, the insertelement doesn't modify the value, recurse on its
9542     // vector input.
9543     return FindScalarElement(III->getOperand(0), EltNo);
9544   } else if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(V)) {
9545     unsigned InEl = getShuffleMask(SVI)[EltNo];
9546     if (InEl < Width)
9547       return FindScalarElement(SVI->getOperand(0), InEl);
9548     else if (InEl < Width*2)
9549       return FindScalarElement(SVI->getOperand(1), InEl - Width);
9550     else
9551       return UndefValue::get(PTy->getElementType());
9552   }
9553   
9554   // Otherwise, we don't know.
9555   return 0;
9556 }
9557
9558 Instruction *InstCombiner::visitExtractElementInst(ExtractElementInst &EI) {
9559
9560   // If vector val is undef, replace extract with scalar undef.
9561   if (isa<UndefValue>(EI.getOperand(0)))
9562     return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
9563
9564   // If vector val is constant 0, replace extract with scalar 0.
9565   if (isa<ConstantAggregateZero>(EI.getOperand(0)))
9566     return ReplaceInstUsesWith(EI, Constant::getNullValue(EI.getType()));
9567   
9568   if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(EI.getOperand(0))) {
9569     // If vector val is constant with uniform operands, replace EI
9570     // with that operand
9571     Constant *op0 = C->getOperand(0);
9572     for (unsigned i = 1; i < C->getNumOperands(); ++i)
9573       if (C->getOperand(i) != op0) {
9574         op0 = 0; 
9575         break;
9576       }
9577     if (op0)
9578       return ReplaceInstUsesWith(EI, op0);
9579   }
9580   
9581   // If extracting a specified index from the vector, see if we can recursively
9582   // find a previously computed scalar that was inserted into the vector.
9583   if (ConstantInt *IdxC = dyn_cast<ConstantInt>(EI.getOperand(1))) {
9584     unsigned IndexVal = IdxC->getZExtValue();
9585     unsigned VectorWidth = 
9586       cast<VectorType>(EI.getOperand(0)->getType())->getNumElements();
9587       
9588     // If this is extracting an invalid index, turn this into undef, to avoid
9589     // crashing the code below.
9590     if (IndexVal >= VectorWidth)
9591       return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
9592     
9593     // This instruction only demands the single element from the input vector.
9594     // If the input vector has a single use, simplify it based on this use
9595     // property.
9596     if (EI.getOperand(0)->hasOneUse() && VectorWidth != 1) {
9597       uint64_t UndefElts;
9598       if (Value *V = SimplifyDemandedVectorElts(EI.getOperand(0),
9599                                                 1 << IndexVal,
9600                                                 UndefElts)) {
9601         EI.setOperand(0, V);
9602         return &EI;
9603       }
9604     }
9605     
9606     if (Value *Elt = FindScalarElement(EI.getOperand(0), IndexVal))
9607       return ReplaceInstUsesWith(EI, Elt);
9608     
9609     // If the this extractelement is directly using a bitcast from a vector of
9610     // the same number of elements, see if we can find the source element from
9611     // it.  In this case, we will end up needing to bitcast the scalars.
9612     if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(EI.getOperand(0))) {
9613       if (const VectorType *VT = 
9614               dyn_cast<VectorType>(BCI->getOperand(0)->getType()))
9615         if (VT->getNumElements() == VectorWidth)
9616           if (Value *Elt = FindScalarElement(BCI->getOperand(0), IndexVal))
9617             return new BitCastInst(Elt, EI.getType());
9618     }
9619   }
9620   
9621   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(EI.getOperand(0))) {
9622     if (I->hasOneUse()) {
9623       // Push extractelement into predecessor operation if legal and
9624       // profitable to do so
9625       if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(I)) {
9626         bool isConstantElt = isa<ConstantInt>(EI.getOperand(1));
9627         if (CheapToScalarize(BO, isConstantElt)) {
9628           ExtractElementInst *newEI0 = 
9629             new ExtractElementInst(BO->getOperand(0), EI.getOperand(1),
9630                                    EI.getName()+".lhs");
9631           ExtractElementInst *newEI1 =
9632             new ExtractElementInst(BO->getOperand(1), EI.getOperand(1),
9633                                    EI.getName()+".rhs");
9634           InsertNewInstBefore(newEI0, EI);
9635           InsertNewInstBefore(newEI1, EI);
9636           return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), newEI0, newEI1);
9637         }
9638       } else if (isa<LoadInst>(I)) {
9639         Value *Ptr = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, I->getOperand(0),
9640                                       PointerType::get(EI.getType()), EI);
9641         GetElementPtrInst *GEP = 
9642           new GetElementPtrInst(Ptr, EI.getOperand(1), I->getName() + ".gep");
9643         InsertNewInstBefore(GEP, EI);
9644         return new LoadInst(GEP);
9645       }
9646     }
9647     if (InsertElementInst *IE = dyn_cast<InsertElementInst>(I)) {
9648       // Extracting the inserted element?
9649       if (IE->getOperand(2) == EI.getOperand(1))
9650         return ReplaceInstUsesWith(EI, IE->getOperand(1));
9651       // If the inserted and extracted elements are constants, they must not
9652       // be the same value, extract from the pre-inserted value instead.
9653       if (isa<Constant>(IE->getOperand(2)) &&
9654           isa<Constant>(EI.getOperand(1))) {
9655         AddUsesToWorkList(EI);
9656         EI.setOperand(0, IE->getOperand(0));
9657         return &EI;
9658       }
9659     } else if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(I)) {
9660       // If this is extracting an element from a shufflevector, figure out where
9661       // it came from and extract from the appropriate input element instead.
9662       if (ConstantInt *Elt = dyn_cast<ConstantInt>(EI.getOperand(1))) {
9663         unsigned SrcIdx = getShuffleMask(SVI)[Elt->getZExtValue()];
9664         Value *Src;
9665         if (SrcIdx < SVI->getType()->getNumElements())
9666           Src = SVI->getOperand(0);
9667         else if (SrcIdx < SVI->getType()->getNumElements()*2) {
9668           SrcIdx -= SVI->getType()->getNumElements();
9669           Src = SVI->getOperand(1);
9670         } else {
9671           return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
9672         }
9673         return new ExtractElementInst(Src, SrcIdx);
9674       }
9675     }
9676   }
9677   return 0;
9678 }
9679
9680 /// CollectSingleShuffleElements - If V is a shuffle of values that ONLY returns
9681 /// elements from either LHS or RHS, return the shuffle mask and true. 
9682 /// Otherwise, return false.
9683 static bool CollectSingleShuffleElements(Value *V, Value *LHS, Value *RHS,
9684                                          std::vector<Constant*> &Mask) {
9685   assert(V->getType() == LHS->getType() && V->getType() == RHS->getType() &&
9686          "Invalid CollectSingleShuffleElements");
9687   unsigned NumElts = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
9688
9689   if (isa<UndefValue>(V)) {
9690     Mask.assign(NumElts, UndefValue::get(Type::Int32Ty));
9691     return true;
9692   } else if (V == LHS) {
9693     for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
9694       Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i));
9695     return true;
9696   } else if (V == RHS) {
9697     for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
9698       Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i+NumElts));
9699     return true;
9700   } else if (InsertElementInst *IEI = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
9701     // If this is an insert of an extract from some other vector, include it.
9702     Value *VecOp    = IEI->getOperand(0);
9703     Value *ScalarOp = IEI->getOperand(1);
9704     Value *IdxOp    = IEI->getOperand(2);
9705     
9706     if (!isa<ConstantInt>(IdxOp))
9707       return false;
9708     unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
9709     
9710     if (isa<UndefValue>(ScalarOp)) {  // inserting undef into vector.
9711       // Okay, we can handle this if the vector we are insertinting into is
9712       // transitively ok.
9713       if (CollectSingleShuffleElements(VecOp, LHS, RHS, Mask)) {
9714         // If so, update the mask to reflect the inserted undef.
9715         Mask[InsertedIdx] = UndefValue::get(Type::Int32Ty);
9716         return true;
9717       }      
9718     } else if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)){
9719       if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) &&
9720           EI->getOperand(0)->getType() == V->getType()) {
9721         unsigned ExtractedIdx =
9722           cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
9723         
9724         // This must be extracting from either LHS or RHS.
9725         if (EI->getOperand(0) == LHS || EI->getOperand(0) == RHS) {
9726           // Okay, we can handle this if the vector we are insertinting into is
9727           // transitively ok.
9728           if (CollectSingleShuffleElements(VecOp, LHS, RHS, Mask)) {
9729             // If so, update the mask to reflect the inserted value.
9730             if (EI->getOperand(0) == LHS) {
9731               Mask[InsertedIdx & (NumElts-1)] = 
9732                  ConstantInt::get(Type::Int32Ty, ExtractedIdx);
9733             } else {
9734               assert(EI->getOperand(0) == RHS);
9735               Mask[InsertedIdx & (NumElts-1)] = 
9736                 ConstantInt::get(Type::Int32Ty, ExtractedIdx+NumElts);
9737               
9738             }
9739             return true;
9740           }
9741         }
9742       }
9743     }
9744   }
9745   // TODO: Handle shufflevector here!
9746   
9747   return false;
9748 }
9749
9750 /// CollectShuffleElements - We are building a shuffle of V, using RHS as the
9751 /// RHS of the shuffle instruction, if it is not null.  Return a shuffle mask
9752 /// that computes V and the LHS value of the shuffle.
9753 static Value *CollectShuffleElements(Value *V, std::vector<Constant*> &Mask,
9754                                      Value *&RHS) {
9755   assert(isa<VectorType>(V->getType()) && 
9756          (RHS == 0 || V->getType() == RHS->getType()) &&
9757          "Invalid shuffle!");
9758   unsigned NumElts = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
9759
9760   if (isa<UndefValue>(V)) {
9761     Mask.assign(NumElts, UndefValue::get(Type::Int32Ty));
9762     return V;
9763   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) {
9764     Mask.assign(NumElts, ConstantInt::get(Type::Int32Ty, 0));
9765     return V;
9766   } else if (InsertElementInst *IEI = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
9767     // If this is an insert of an extract from some other vector, include it.
9768     Value *VecOp    = IEI->getOperand(0);
9769     Value *ScalarOp = IEI->getOperand(1);
9770     Value *IdxOp    = IEI->getOperand(2);
9771     
9772     if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)) {
9773       if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) && isa<ConstantInt>(IdxOp) &&
9774           EI->getOperand(0)->getType() == V->getType()) {
9775         unsigned ExtractedIdx =
9776           cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
9777         unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
9778         
9779         // Either the extracted from or inserted into vector must be RHSVec,
9780         // otherwise we'd end up with a shuffle of three inputs.
9781         if (EI->getOperand(0) == RHS || RHS == 0) {
9782           RHS = EI->getOperand(0);
9783           Value *V = CollectShuffleElements(VecOp, Mask, RHS);
9784           Mask[InsertedIdx & (NumElts-1)] = 
9785             ConstantInt::get(Type::Int32Ty, NumElts+ExtractedIdx);
9786           return V;
9787         }
9788         
9789         if (VecOp == RHS) {
9790           Value *V = CollectShuffleElements(EI->getOperand(0), Mask, RHS);
9791           // Everything but the extracted element is replaced with the RHS.
9792           for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i) {
9793             if (i != InsertedIdx)
9794               Mask[i] = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, NumElts+i);
9795           }
9796           return V;
9797         }
9798         
9799         // If this insertelement is a chain that comes from exactly these two
9800         // vectors, return the vector and the effective shuffle.
9801         if (CollectSingleShuffleElements(IEI, EI->getOperand(0), RHS, Mask))
9802           return EI->getOperand(0);
9803         
9804       }
9805     }
9806   }
9807   // TODO: Handle shufflevector here!
9808   
9809   // Otherwise, can't do anything fancy.  Return an identity vector.
9810   for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
9811     Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i));
9812   return V;
9813 }
9814
9815 Instruction *InstCombiner::visitInsertElementInst(InsertElementInst &IE) {
9816   Value *VecOp    = IE.getOperand(0);
9817   Value *ScalarOp = IE.getOperand(1);
9818   Value *IdxOp    = IE.getOperand(2);
9819   
9820   // Inserting an undef or into an undefined place, remove this.
9821   if (isa<UndefValue>(ScalarOp) || isa<UndefValue>(IdxOp))
9822     ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);
9823   
9824   // If the inserted element was extracted from some other vector, and if the 
9825   // indexes are constant, try to turn this into a shufflevector operation.
9826   if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)) {
9827     if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) && isa<ConstantInt>(IdxOp) &&
9828         EI->getOperand(0)->getType() == IE.getType()) {
9829       unsigned NumVectorElts = IE.getType()->getNumElements();
9830       unsigned ExtractedIdx =
9831         cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
9832       unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
9833       
9834       if (ExtractedIdx >= NumVectorElts) // Out of range extract.
9835         return ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);
9836       
9837       if (InsertedIdx >= NumVectorElts)  // Out of range insert.
9838         return ReplaceInstUsesWith(IE, UndefValue::get(IE.getType()));
9839       
9840       // If we are extracting a value from a vector, then inserting it right
9841       // back into the same place, just use the input vector.
9842       if (EI->getOperand(0) == VecOp && ExtractedIdx == InsertedIdx)
9843         return ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);      
9844       
9845       // We could theoretically do this for ANY input.  However, doing so could
9846       // turn chains of insertelement instructions into a chain of shufflevector
9847       // instructions, and right now we do not merge shufflevectors.  As such,
9848       // only do this in a situation where it is clear that there is benefit.
9849       if (isa<UndefValue>(VecOp) || isa<ConstantAggregateZero>(VecOp)) {
9850         // Turn this into shuffle(EIOp0, VecOp, Mask).  The result has all of
9851         // the values of VecOp, except then one read from EIOp0.
9852         // Build a new shuffle mask.
9853         std::vector<Constant*> Mask;
9854         if (isa<UndefValue>(VecOp))
9855           Mask.assign(NumVectorElts, UndefValue::get(Type::Int32Ty));
9856         else {
9857           assert(isa<ConstantAggregateZero>(VecOp) && "Unknown thing");
9858           Mask.assign(NumVectorElts, ConstantInt::get(Type::Int32Ty,
9859                                                        NumVectorElts));
9860         } 
9861         Mask[InsertedIdx] = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, ExtractedIdx);
9862         return new ShuffleVectorInst(EI->getOperand(0), VecOp,
9863                                      ConstantVector::get(Mask));
9864       }
9865       
9866       // If this insertelement isn't used by some other insertelement, turn it
9867       // (and any insertelements it points to), into one big shuffle.
9868       if (!IE.hasOneUse() || !isa<InsertElementInst>(IE.use_back())) {
9869         std::vector<Constant*> Mask;
9870         Value *RHS = 0;
9871         Value *LHS = CollectShuffleElements(&IE, Mask, RHS);
9872         if (RHS == 0) RHS = UndefValue::get(LHS->getType());
9873         // We now have a shuffle of LHS, RHS, Mask.
9874         return new ShuffleVectorInst(LHS, RHS, ConstantVector::get(Mask));
9875       }
9876     }
9877   }
9878
9879   return 0;
9880 }
9881
9882
9883 Instruction *InstCombiner::visitShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst &SVI) {
9884   Value *LHS = SVI.getOperand(0);
9885   Value *RHS = SVI.getOperand(1);
9886   std::vector<unsigned> Mask = getShuffleMask(&SVI);
9887
9888   bool MadeChange = false;
9889   
9890   // Undefined shuffle mask -> undefined value.
9891   if (isa<UndefValue>(SVI.getOperand(2)))
9892     return ReplaceInstUsesWith(SVI, UndefValue::get(SVI.getType()));
9893   
9894   // If we have shuffle(x, undef, mask) and any elements of mask refer to
9895   // the undef, change them to undefs.
9896   if (isa<UndefValue>(SVI.getOperand(1))) {
9897     // Scan to see if there are any references to the RHS.  If so, replace them
9898     // with undef element refs and set MadeChange to true.
9899     for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
9900       if (Mask[i] >= e && Mask[i] != 2*e) {
9901         Mask[i] = 2*e;
9902         MadeChange = true;
9903       }
9904     }
9905     
9906     if (MadeChange) {
9907       // Remap any references to RHS to use LHS.
9908       std::vector<Constant*> Elts;
9909       for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
9910         if (Mask[i] == 2*e)
9911           Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
9912         else
9913           Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Mask[i]));
9914       }
9915       SVI.setOperand(2, ConstantVector::get(Elts));
9916     }
9917   }
9918   
9919   // Canonicalize shuffle(x    ,x,mask) -> shuffle(x, undef,mask')
9920   // Canonicalize shuffle(undef,x,mask) -> shuffle(x, undef,mask').
9921   if (LHS == RHS || isa<UndefValue>(LHS)) {
9922     if (isa<UndefValue>(LHS) && LHS == RHS) {
9923       // shuffle(undef,undef,mask) -> undef.
9924       return ReplaceInstUsesWith(SVI, LHS);
9925     }
9926     
9927     // Remap any references to RHS to use LHS.
9928     std::vector<Constant*> Elts;
9929     for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
9930       if (Mask[i] >= 2*e)
9931         Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
9932       else {
9933         if ((Mask[i] >= e && isa<UndefValue>(RHS)) ||
9934             (Mask[i] <  e && isa<UndefValue>(LHS)))
9935           Mask[i] = 2*e;     // Turn into undef.
9936         else
9937           Mask[i] &= (e-1);  // Force to LHS.
9938         Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Mask[i]));
9939       }
9940     }
9941     SVI.setOperand(0, SVI.getOperand(1));
9942     SVI.setOperand(1, UndefValue::get(RHS->getType()));
9943     SVI.setOperand(2, ConstantVector::get(Elts));
9944     LHS = SVI.getOperand(0);
9945     RHS = SVI.getOperand(1);
9946     MadeChange = true;
9947   }
9948   
9949   // Analyze the shuffle, are the LHS or RHS and identity shuffles?
9950   bool isLHSID = true, isRHSID = true;
9951     
9952   for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
9953     if (Mask[i] >= e*2) continue;  // Ignore undef values.
9954     // Is this an identity shuffle of the LHS value?
9955     isLHSID &= (Mask[i] == i);
9956       
9957     // Is this an identity shuffle of the RHS value?
9958     isRHSID &= (Mask[i]-e == i);
9959   }
9960
9961   // Eliminate identity shuffles.
9962   if (isLHSID) return ReplaceInstUsesWith(SVI, LHS);
9963   if (isRHSID) return ReplaceInstUsesWith(SVI, RHS);
9964   
9965   // If the LHS is a shufflevector itself, see if we can combine it with this
9966   // one without producing an unusual shuffle.  Here we are really conservative:
9967   // we are absolutely afraid of producing a shuffle mask not in the input
9968   // program, because the code gen may not be smart enough to turn a merged
9969   // shuffle into two specific shuffles: it may produce worse code.  As such,
9970   // we only merge two shuffles if the result is one of the two input shuffle
9971   // masks.  In this case, merging the shuffles just removes one instruction,
9972   // which we know is safe.  This is good for things like turning:
9973   // (splat(splat)) -> splat.
9974   if (ShuffleVectorInst *LHSSVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(LHS)) {
9975     if (isa<UndefValue>(RHS)) {
9976       std::vector<unsigned> LHSMask = getShuffleMask(LHSSVI);
9977
9978       std::vector<unsigned> NewMask;
9979       for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i)
9980         if (Mask[i] >= 2*e)
9981           NewMask.push_back(2*e);
9982         else
9983           NewMask.push_back(LHSMask[Mask[i]]);
9984       
9985       // If the result mask is equal to the src shuffle or this shuffle mask, do
9986       // the replacement.
9987       if (NewMask == LHSMask || NewMask == Mask) {
9988         std::vector<Constant*> Elts;
9989         for (unsigned i = 0, e = NewMask.size(); i != e; ++i) {
9990           if (NewMask[i] >= e*2) {
9991             Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
9992           } else {
9993             Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, NewMask[i]));
9994           }
9995         }
9996         return new ShuffleVectorInst(LHSSVI->getOperand(0),
9997                                      LHSSVI->getOperand(1),
9998                                      ConstantVector::get(Elts));
9999       }
10000     }
10001   }
10002
10003   return MadeChange ? &SVI : 0;
10004 }
10005
10006
10007
10008
10009 /// TryToSinkInstruction - Try to move the specified instruction from its
10010 /// current block into the beginning of DestBlock, which can only happen if it's
10011 /// safe to move the instruction past all of the instructions between it and the
10012 /// end of its block.
10013 static bool TryToSinkInstruction(Instruction *I, BasicBlock *DestBlock) {
10014   assert(I->hasOneUse() && "Invariants didn't hold!");
10015
10016   // Cannot move control-flow-involving, volatile loads, vaarg, etc.
10017   if (isa<PHINode>(I) || I->mayWriteToMemory()) return false;
10018
10019   // Do not sink alloca instructions out of the entry block.
10020   if (isa<AllocaInst>(I) && I->getParent() ==
10021         &DestBlock->getParent()->getEntryBlock())
10022     return false;
10023
10024   // We can only sink load instructions if there is nothing between the load and
10025   // the end of block that could change the value.
10026   if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
10027     for (BasicBlock::iterator Scan = LI, E = LI->getParent()->end();
10028          Scan != E; ++Scan)
10029       if (Scan->mayWriteToMemory())
10030         return false;
10031   }
10032
10033   BasicBlock::iterator InsertPos = DestBlock->begin();
10034   while (isa<PHINode>(InsertPos)) ++InsertPos;
10035
10036   I->moveBefore(InsertPos);
10037   ++NumSunkInst;
10038   return true;
10039 }
10040
10041
10042 /// AddReachableCodeToWorklist - Walk the function in depth-first order, adding
10043 /// all reachable code to the worklist.
10044 ///
10045 /// This has a couple of tricks to make the code faster and more powerful.  In
10046 /// particular, we constant fold and DCE instructions as we go, to avoid adding
10047 /// them to the worklist (this significantly speeds up instcombine on code where
10048 /// many instructions are dead or constant).  Additionally, if we find a branch
10049 /// whose condition is a known constant, we only visit the reachable successors.
10050 ///
10051 static void AddReachableCodeToWorklist(BasicBlock *BB, 
10052                                        SmallPtrSet<BasicBlock*, 64> &Visited,
10053                                        InstCombiner &IC,
10054                                        const TargetData *TD) {
10055   std::vector<BasicBlock*> Worklist;
10056   Worklist.push_back(BB);
10057
10058   while (!Worklist.empty()) {
10059     BB = Worklist.back();
10060     Worklist.pop_back();
10061     
10062     // We have now visited this block!  If we've already been here, ignore it.
10063     if (!Visited.insert(BB)) continue;
10064     
10065     for (BasicBlock::iterator BBI = BB->begin(), E = BB->end(); BBI != E; ) {
10066       Instruction *Inst = BBI++;
10067       
10068       // DCE instruction if trivially dead.
10069       if (isInstructionTriviallyDead(Inst)) {
10070         ++NumDeadInst;
10071         DOUT << "IC: DCE: " << *Inst;
10072         Inst->eraseFromParent();
10073         continue;
10074       }
10075       
10076       // ConstantProp instruction if trivially constant.
10077       if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(Inst, TD)) {
10078         DOUT << "IC: ConstFold to: " << *C << " from: " << *Inst;
10079         Inst->replaceAllUsesWith(C);
10080         ++NumConstProp;
10081         Inst->eraseFromParent();
10082         continue;
10083       }
10084      
10085       IC.AddToWorkList(Inst);
10086     }
10087
10088     // Recursively visit successors.  If this is a branch or switch on a
10089     // constant, only visit the reachable successor.
10090     TerminatorInst *TI = BB->getTerminator();
10091     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
10092       if (BI->isConditional() && isa<ConstantInt>(BI->getCondition())) {
10093         bool CondVal = cast<ConstantInt>(BI->getCondition())->getZExtValue();
10094         Worklist.push_back(BI->getSuccessor(!CondVal));
10095         continue;
10096       }
10097     } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
10098       if (ConstantInt *Cond = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getCondition())) {
10099         // See if this is an explicit destination.
10100         for (unsigned i = 1, e = SI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
10101           if (SI->getCaseValue(i) == Cond) {
10102             Worklist.push_back(SI->getSuccessor(i));
10103             continue;
10104           }
10105         
10106         // Otherwise it is the default destination.
10107         Worklist.push_back(SI->getSuccessor(0));
10108         continue;
10109       }
10110     }
10111     
10112     for (unsigned i = 0, e = TI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
10113       Worklist.push_back(TI->getSuccessor(i));
10114   }
10115 }
10116
10117 bool InstCombiner::DoOneIteration(Function &F, unsigned Iteration) {
10118   bool Changed = false;
10119   TD = &getAnalysis<TargetData>();
10120   
10121   DEBUG(DOUT << "\n\nINSTCOMBINE ITERATION #" << Iteration << " on "
10122              << F.getNameStr() << "\n");
10123
10124   {
10125     // Do a depth-first traversal of the function, populate the worklist with
10126     // the reachable instructions.  Ignore blocks that are not reachable.  Keep
10127     // track of which blocks we visit.
10128     SmallPtrSet<BasicBlock*, 64> Visited;
10129     AddReachableCodeToWorklist(F.begin(), Visited, *this, TD);
10130
10131     // Do a quick scan over the function.  If we find any blocks that are
10132     // unreachable, remove any instructions inside of them.  This prevents
10133     // the instcombine code from having to deal with some bad special cases.
10134     for (Function::iterator BB = F.begin(), E = F.end(); BB != E; ++BB)
10135       if (!Visited.count(BB)) {
10136         Instruction *Term = BB->getTerminator();
10137         while (Term != BB->begin()) {   // Remove instrs bottom-up
10138           BasicBlock::iterator I = Term; --I;
10139
10140           DOUT << "IC: DCE: " << *I;
10141           ++NumDeadInst;
10142
10143           if (!I->use_empty())
10144             I->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I->getType()));
10145           I->eraseFromParent();
10146         }
10147       }
10148   }
10149
10150   while (!Worklist.empty()) {
10151     Instruction *I = RemoveOneFromWorkList();
10152     if (I == 0) continue;  // skip null values.
10153
10154     // Check to see if we can DCE the instruction.
10155     if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
10156       // Add operands to the worklist.
10157       if (I->getNumOperands() < 4)
10158         AddUsesToWorkList(*I);
10159       ++NumDeadInst;
10160
10161       DOUT << "IC: DCE: " << *I;
10162
10163       I->eraseFromParent();
10164       RemoveFromWorkList(I);
10165       continue;
10166     }
10167
10168     // Instruction isn't dead, see if we can constant propagate it.
10169     if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(I, TD)) {
10170       DOUT << "IC: ConstFold to: " << *C << " from: " << *I;
10171
10172       // Add operands to the worklist.
10173       AddUsesToWorkList(*I);
10174       ReplaceInstUsesWith(*I, C);
10175
10176       ++NumConstProp;
10177       I->eraseFromParent();
10178       RemoveFromWorkList(I);
10179       continue;
10180     }
10181
10182     // See if we can trivially sink this instruction to a successor basic block.
10183     if (I->hasOneUse()) {
10184       BasicBlock *BB = I->getParent();
10185       BasicBlock *UserParent = cast<Instruction>(I->use_back())->getParent();
10186       if (UserParent != BB) {
10187         bool UserIsSuccessor = false;
10188         // See if the user is one of our successors.
10189         for (succ_iterator SI = succ_begin(BB), E = succ_end(BB); SI != E; ++SI)
10190           if (*SI == UserParent) {
10191             UserIsSuccessor = true;
10192             break;
10193           }
10194
10195         // If the user is one of our immediate successors, and if that successor
10196         // only has us as a predecessors (we'd have to split the critical edge
10197         // otherwise), we can keep going.
10198         if (UserIsSuccessor && !isa<PHINode>(I->use_back()) &&
10199             next(pred_begin(UserParent)) == pred_end(UserParent))
10200           // Okay, the CFG is simple enough, try to sink this instruction.
10201           Changed |= TryToSinkInstruction(I, UserParent);
10202       }
10203     }
10204
10205     // Now that we have an instruction, try combining it to simplify it...
10206 #ifndef NDEBUG
10207     std::string OrigI;
10208 #endif
10209     DEBUG(std::ostringstream SS; I->print(SS); OrigI = SS.str(););
10210     if (Instruction *Result = visit(*I)) {
10211       ++NumCombined;
10212       // Should we replace the old instruction with a new one?
10213       if (Result != I) {
10214         DOUT << "IC: Old = " << *I
10215              << "    New = " << *Result;
10216
10217         // Everything uses the new instruction now.
10218         I->replaceAllUsesWith(Result);
10219
10220         // Push the new instruction and any users onto the worklist.
10221         AddToWorkList(Result);
10222         AddUsersToWorkList(*Result);
10223
10224         // Move the name to the new instruction first.
10225         Result->takeName(I);
10226
10227         // Insert the new instruction into the basic block...
10228         BasicBlock *InstParent = I->getParent();
10229         BasicBlock::iterator InsertPos = I;
10230
10231         if (!isa<PHINode>(Result))        // If combining a PHI, don't insert
10232           while (isa<PHINode>(InsertPos)) // middle of a block of PHIs.
10233             ++InsertPos;
10234
10235         InstParent->getInstList().insert(InsertPos, Result);
10236
10237         // Make sure that we reprocess all operands now that we reduced their
10238         // use counts.
10239         AddUsesToWorkList(*I);
10240
10241         // Instructions can end up on the worklist more than once.  Make sure
10242         // we do not process an instruction that has been deleted.
10243         RemoveFromWorkList(I);
10244
10245         // Erase the old instruction.
10246         InstParent->getInstList().erase(I);
10247       } else {
10248 #ifndef NDEBUG
10249         DOUT << "IC: Mod = " << OrigI
10250              << "    New = " << *I;
10251 #endif
10252
10253         // If the instruction was modified, it's possible that it is now dead.
10254         // if so, remove it.
10255         if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
10256           // Make sure we process all operands now that we are reducing their
10257           // use counts.
10258           AddUsesToWorkList(*I);
10259
10260           // Instructions may end up in the worklist more than once.  Erase all
10261           // occurrences of this instruction.
10262           RemoveFromWorkList(I);
10263           I->eraseFromParent();
10264         } else {
10265           AddToWorkList(I);
10266           AddUsersToWorkList(*I);
10267         }
10268       }
10269       Changed = true;
10270     }
10271   }
10272
10273   assert(WorklistMap.empty() && "Worklist empty, but map not?");
10274     
10275   // Do an explicit clear, this shrinks the map if needed.
10276   WorklistMap.clear();
10277   return Changed;
10278 }
10279
10280
10281 bool InstCombiner::runOnFunction(Function &F) {
10282   MustPreserveLCSSA = mustPreserveAnalysisID(LCSSAID);
10283   
10284   bool EverMadeChange = false;
10285
10286   // Iterate while there is work to do.
10287   unsigned Iteration = 0;
10288   while (DoOneIteration(F, Iteration++)) 
10289     EverMadeChange = true;
10290   return EverMadeChange;
10291 }
10292
10293 FunctionPass *llvm::createInstructionCombiningPass() {
10294   return new InstCombiner();
10295 }
10296