]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/releng/10.2.git/blob - contrib/llvm/lib/Transforms/InstCombine/InstructionCombining.cpp
- Copy stable/10@285827 to releng/10.2 in preparation for 10.2-RC1
[FreeBSD/releng/10.2.git] / contrib / llvm / lib / Transforms / InstCombine / InstructionCombining.cpp
1 //===- InstructionCombining.cpp - Combine multiple instructions -----------===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
6 // License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // InstructionCombining - Combine instructions to form fewer, simple
11 // instructions.  This pass does not modify the CFG.  This pass is where
12 // algebraic simplification happens.
13 //
14 // This pass combines things like:
15 //    %Y = add i32 %X, 1
16 //    %Z = add i32 %Y, 1
17 // into:
18 //    %Z = add i32 %X, 2
19 //
20 // This is a simple worklist driven algorithm.
21 //
22 // This pass guarantees that the following canonicalizations are performed on
23 // the program:
24 //    1. If a binary operator has a constant operand, it is moved to the RHS
25 //    2. Bitwise operators with constant operands are always grouped so that
26 //       shifts are performed first, then or's, then and's, then xor's.
27 //    3. Compare instructions are converted from <,>,<=,>= to ==,!= if possible
28 //    4. All cmp instructions on boolean values are replaced with logical ops
29 //    5. add X, X is represented as (X*2) => (X << 1)
30 //    6. Multiplies with a power-of-two constant argument are transformed into
31 //       shifts.
32 //   ... etc.
33 //
34 //===----------------------------------------------------------------------===//
35
36 #define DEBUG_TYPE "instcombine"
37 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
38 #include "InstCombine.h"
39 #include "llvm-c/Initialization.h"
40 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
41 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
42 #include "llvm/ADT/StringSwitch.h"
43 #include "llvm/Analysis/ConstantFolding.h"
44 #include "llvm/Analysis/InstructionSimplify.h"
45 #include "llvm/Analysis/MemoryBuiltins.h"
46 #include "llvm/IR/DataLayout.h"
47 #include "llvm/IR/IntrinsicInst.h"
48 #include "llvm/Support/CFG.h"
49 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
50 #include "llvm/Support/Debug.h"
51 #include "llvm/Support/GetElementPtrTypeIterator.h"
52 #include "llvm/Support/PatternMatch.h"
53 #include "llvm/Support/ValueHandle.h"
54 #include "llvm/Target/TargetLibraryInfo.h"
55 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
56 #include <algorithm>
57 #include <climits>
58 using namespace llvm;
59 using namespace llvm::PatternMatch;
60
61 STATISTIC(NumCombined , "Number of insts combined");
62 STATISTIC(NumConstProp, "Number of constant folds");
63 STATISTIC(NumDeadInst , "Number of dead inst eliminated");
64 STATISTIC(NumSunkInst , "Number of instructions sunk");
65 STATISTIC(NumExpand,    "Number of expansions");
66 STATISTIC(NumFactor   , "Number of factorizations");
67 STATISTIC(NumReassoc  , "Number of reassociations");
68
69 static cl::opt<bool> UnsafeFPShrink("enable-double-float-shrink", cl::Hidden,
70                                    cl::init(false),
71                                    cl::desc("Enable unsafe double to float "
72                                             "shrinking for math lib calls"));
73
74 // Initialization Routines
75 void llvm::initializeInstCombine(PassRegistry &Registry) {
76   initializeInstCombinerPass(Registry);
77 }
78
79 void LLVMInitializeInstCombine(LLVMPassRegistryRef R) {
80   initializeInstCombine(*unwrap(R));
81 }
82
83 char InstCombiner::ID = 0;
84 INITIALIZE_PASS_BEGIN(InstCombiner, "instcombine",
85                 "Combine redundant instructions", false, false)
86 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(TargetLibraryInfo)
87 INITIALIZE_PASS_END(InstCombiner, "instcombine",
88                 "Combine redundant instructions", false, false)
89
90 void InstCombiner::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
91   AU.setPreservesCFG();
92   AU.addRequired<TargetLibraryInfo>();
93 }
94
95
96 Value *InstCombiner::EmitGEPOffset(User *GEP) {
97   return llvm::EmitGEPOffset(Builder, *getDataLayout(), GEP);
98 }
99
100 /// ShouldChangeType - Return true if it is desirable to convert a computation
101 /// from 'From' to 'To'.  We don't want to convert from a legal to an illegal
102 /// type for example, or from a smaller to a larger illegal type.
103 bool InstCombiner::ShouldChangeType(Type *From, Type *To) const {
104   assert(From->isIntegerTy() && To->isIntegerTy());
105
106   // If we don't have TD, we don't know if the source/dest are legal.
107   if (!TD) return false;
108
109   unsigned FromWidth = From->getPrimitiveSizeInBits();
110   unsigned ToWidth = To->getPrimitiveSizeInBits();
111   bool FromLegal = TD->isLegalInteger(FromWidth);
112   bool ToLegal = TD->isLegalInteger(ToWidth);
113
114   // If this is a legal integer from type, and the result would be an illegal
115   // type, don't do the transformation.
116   if (FromLegal && !ToLegal)
117     return false;
118
119   // Otherwise, if both are illegal, do not increase the size of the result. We
120   // do allow things like i160 -> i64, but not i64 -> i160.
121   if (!FromLegal && !ToLegal && ToWidth > FromWidth)
122     return false;
123
124   return true;
125 }
126
127 // Return true, if No Signed Wrap should be maintained for I.
128 // The No Signed Wrap flag can be kept if the operation "B (I.getOpcode) C",
129 // where both B and C should be ConstantInts, results in a constant that does
130 // not overflow. This function only handles the Add and Sub opcodes. For
131 // all other opcodes, the function conservatively returns false.
132 static bool MaintainNoSignedWrap(BinaryOperator &I, Value *B, Value *C) {
133   OverflowingBinaryOperator *OBO = dyn_cast<OverflowingBinaryOperator>(&I);
134   if (!OBO || !OBO->hasNoSignedWrap()) {
135     return false;
136   }
137
138   // We reason about Add and Sub Only.
139   Instruction::BinaryOps Opcode = I.getOpcode();
140   if (Opcode != Instruction::Add &&
141       Opcode != Instruction::Sub) {
142     return false;
143   }
144
145   ConstantInt *CB = dyn_cast<ConstantInt>(B);
146   ConstantInt *CC = dyn_cast<ConstantInt>(C);
147
148   if (!CB || !CC) {
149     return false;
150   }
151
152   const APInt &BVal = CB->getValue();
153   const APInt &CVal = CC->getValue();
154   bool Overflow = false;
155
156   if (Opcode == Instruction::Add) {
157     BVal.sadd_ov(CVal, Overflow);
158   } else {
159     BVal.ssub_ov(CVal, Overflow);
160   }
161
162   return !Overflow;
163 }
164
165 /// Conservatively clears subclassOptionalData after a reassociation or
166 /// commutation. We preserve fast-math flags when applicable as they can be
167 /// preserved.
168 static void ClearSubclassDataAfterReassociation(BinaryOperator &I) {
169   FPMathOperator *FPMO = dyn_cast<FPMathOperator>(&I);
170   if (!FPMO) {
171     I.clearSubclassOptionalData();
172     return;
173   }
174
175   FastMathFlags FMF = I.getFastMathFlags();
176   I.clearSubclassOptionalData();
177   I.setFastMathFlags(FMF);
178 }
179
180 /// SimplifyAssociativeOrCommutative - This performs a few simplifications for
181 /// operators which are associative or commutative:
182 //
183 //  Commutative operators:
184 //
185 //  1. Order operands such that they are listed from right (least complex) to
186 //     left (most complex).  This puts constants before unary operators before
187 //     binary operators.
188 //
189 //  Associative operators:
190 //
191 //  2. Transform: "(A op B) op C" ==> "A op (B op C)" if "B op C" simplifies.
192 //  3. Transform: "A op (B op C)" ==> "(A op B) op C" if "A op B" simplifies.
193 //
194 //  Associative and commutative operators:
195 //
196 //  4. Transform: "(A op B) op C" ==> "(C op A) op B" if "C op A" simplifies.
197 //  5. Transform: "A op (B op C)" ==> "B op (C op A)" if "C op A" simplifies.
198 //  6. Transform: "(A op C1) op (B op C2)" ==> "(A op B) op (C1 op C2)"
199 //     if C1 and C2 are constants.
200 //
201 bool InstCombiner::SimplifyAssociativeOrCommutative(BinaryOperator &I) {
202   Instruction::BinaryOps Opcode = I.getOpcode();
203   bool Changed = false;
204
205   do {
206     // Order operands such that they are listed from right (least complex) to
207     // left (most complex).  This puts constants before unary operators before
208     // binary operators.
209     if (I.isCommutative() && getComplexity(I.getOperand(0)) <
210         getComplexity(I.getOperand(1)))
211       Changed = !I.swapOperands();
212
213     BinaryOperator *Op0 = dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(0));
214     BinaryOperator *Op1 = dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(1));
215
216     if (I.isAssociative()) {
217       // Transform: "(A op B) op C" ==> "A op (B op C)" if "B op C" simplifies.
218       if (Op0 && Op0->getOpcode() == Opcode) {
219         Value *A = Op0->getOperand(0);
220         Value *B = Op0->getOperand(1);
221         Value *C = I.getOperand(1);
222
223         // Does "B op C" simplify?
224         if (Value *V = SimplifyBinOp(Opcode, B, C, TD)) {
225           // It simplifies to V.  Form "A op V".
226           I.setOperand(0, A);
227           I.setOperand(1, V);
228           // Conservatively clear the optional flags, since they may not be
229           // preserved by the reassociation.
230           if (MaintainNoSignedWrap(I, B, C) &&
231               (!Op0 || (isa<BinaryOperator>(Op0) && Op0->hasNoSignedWrap()))) {
232             // Note: this is only valid because SimplifyBinOp doesn't look at
233             // the operands to Op0.
234             I.clearSubclassOptionalData();
235             I.setHasNoSignedWrap(true);
236           } else {
237             ClearSubclassDataAfterReassociation(I);
238           }
239
240           Changed = true;
241           ++NumReassoc;
242           continue;
243         }
244       }
245
246       // Transform: "A op (B op C)" ==> "(A op B) op C" if "A op B" simplifies.
247       if (Op1 && Op1->getOpcode() == Opcode) {
248         Value *A = I.getOperand(0);
249         Value *B = Op1->getOperand(0);
250         Value *C = Op1->getOperand(1);
251
252         // Does "A op B" simplify?
253         if (Value *V = SimplifyBinOp(Opcode, A, B, TD)) {
254           // It simplifies to V.  Form "V op C".
255           I.setOperand(0, V);
256           I.setOperand(1, C);
257           // Conservatively clear the optional flags, since they may not be
258           // preserved by the reassociation.
259           ClearSubclassDataAfterReassociation(I);
260           Changed = true;
261           ++NumReassoc;
262           continue;
263         }
264       }
265     }
266
267     if (I.isAssociative() && I.isCommutative()) {
268       // Transform: "(A op B) op C" ==> "(C op A) op B" if "C op A" simplifies.
269       if (Op0 && Op0->getOpcode() == Opcode) {
270         Value *A = Op0->getOperand(0);
271         Value *B = Op0->getOperand(1);
272         Value *C = I.getOperand(1);
273
274         // Does "C op A" simplify?
275         if (Value *V = SimplifyBinOp(Opcode, C, A, TD)) {
276           // It simplifies to V.  Form "V op B".
277           I.setOperand(0, V);
278           I.setOperand(1, B);
279           // Conservatively clear the optional flags, since they may not be
280           // preserved by the reassociation.
281           ClearSubclassDataAfterReassociation(I);
282           Changed = true;
283           ++NumReassoc;
284           continue;
285         }
286       }
287
288       // Transform: "A op (B op C)" ==> "B op (C op A)" if "C op A" simplifies.
289       if (Op1 && Op1->getOpcode() == Opcode) {
290         Value *A = I.getOperand(0);
291         Value *B = Op1->getOperand(0);
292         Value *C = Op1->getOperand(1);
293
294         // Does "C op A" simplify?
295         if (Value *V = SimplifyBinOp(Opcode, C, A, TD)) {
296           // It simplifies to V.  Form "B op V".
297           I.setOperand(0, B);
298           I.setOperand(1, V);
299           // Conservatively clear the optional flags, since they may not be
300           // preserved by the reassociation.
301           ClearSubclassDataAfterReassociation(I);
302           Changed = true;
303           ++NumReassoc;
304           continue;
305         }
306       }
307
308       // Transform: "(A op C1) op (B op C2)" ==> "(A op B) op (C1 op C2)"
309       // if C1 and C2 are constants.
310       if (Op0 && Op1 &&
311           Op0->getOpcode() == Opcode && Op1->getOpcode() == Opcode &&
312           isa<Constant>(Op0->getOperand(1)) &&
313           isa<Constant>(Op1->getOperand(1)) &&
314           Op0->hasOneUse() && Op1->hasOneUse()) {
315         Value *A = Op0->getOperand(0);
316         Constant *C1 = cast<Constant>(Op0->getOperand(1));
317         Value *B = Op1->getOperand(0);
318         Constant *C2 = cast<Constant>(Op1->getOperand(1));
319
320         Constant *Folded = ConstantExpr::get(Opcode, C1, C2);
321         BinaryOperator *New = BinaryOperator::Create(Opcode, A, B);
322         InsertNewInstWith(New, I);
323         New->takeName(Op1);
324         I.setOperand(0, New);
325         I.setOperand(1, Folded);
326         // Conservatively clear the optional flags, since they may not be
327         // preserved by the reassociation.
328         ClearSubclassDataAfterReassociation(I);
329
330         Changed = true;
331         continue;
332       }
333     }
334
335     // No further simplifications.
336     return Changed;
337   } while (1);
338 }
339
340 /// LeftDistributesOverRight - Whether "X LOp (Y ROp Z)" is always equal to
341 /// "(X LOp Y) ROp (X LOp Z)".
342 static bool LeftDistributesOverRight(Instruction::BinaryOps LOp,
343                                      Instruction::BinaryOps ROp) {
344   switch (LOp) {
345   default:
346     return false;
347
348   case Instruction::And:
349     // And distributes over Or and Xor.
350     switch (ROp) {
351     default:
352       return false;
353     case Instruction::Or:
354     case Instruction::Xor:
355       return true;
356     }
357
358   case Instruction::Mul:
359     // Multiplication distributes over addition and subtraction.
360     switch (ROp) {
361     default:
362       return false;
363     case Instruction::Add:
364     case Instruction::Sub:
365       return true;
366     }
367
368   case Instruction::Or:
369     // Or distributes over And.
370     switch (ROp) {
371     default:
372       return false;
373     case Instruction::And:
374       return true;
375     }
376   }
377 }
378
379 /// RightDistributesOverLeft - Whether "(X LOp Y) ROp Z" is always equal to
380 /// "(X ROp Z) LOp (Y ROp Z)".
381 static bool RightDistributesOverLeft(Instruction::BinaryOps LOp,
382                                      Instruction::BinaryOps ROp) {
383   if (Instruction::isCommutative(ROp))
384     return LeftDistributesOverRight(ROp, LOp);
385   // TODO: It would be nice to handle division, aka "(X + Y)/Z = X/Z + Y/Z",
386   // but this requires knowing that the addition does not overflow and other
387   // such subtleties.
388   return false;
389 }
390
391 /// SimplifyUsingDistributiveLaws - This tries to simplify binary operations
392 /// which some other binary operation distributes over either by factorizing
393 /// out common terms (eg "(A*B)+(A*C)" -> "A*(B+C)") or expanding out if this
394 /// results in simplifications (eg: "A & (B | C) -> (A&B) | (A&C)" if this is
395 /// a win).  Returns the simplified value, or null if it didn't simplify.
396 Value *InstCombiner::SimplifyUsingDistributiveLaws(BinaryOperator &I) {
397   Value *LHS = I.getOperand(0), *RHS = I.getOperand(1);
398   BinaryOperator *Op0 = dyn_cast<BinaryOperator>(LHS);
399   BinaryOperator *Op1 = dyn_cast<BinaryOperator>(RHS);
400   Instruction::BinaryOps TopLevelOpcode = I.getOpcode(); // op
401
402   // Factorization.
403   if (Op0 && Op1 && Op0->getOpcode() == Op1->getOpcode()) {
404     // The instruction has the form "(A op' B) op (C op' D)".  Try to factorize
405     // a common term.
406     Value *A = Op0->getOperand(0), *B = Op0->getOperand(1);
407     Value *C = Op1->getOperand(0), *D = Op1->getOperand(1);
408     Instruction::BinaryOps InnerOpcode = Op0->getOpcode(); // op'
409
410     // Does "X op' Y" always equal "Y op' X"?
411     bool InnerCommutative = Instruction::isCommutative(InnerOpcode);
412
413     // Does "X op' (Y op Z)" always equal "(X op' Y) op (X op' Z)"?
414     if (LeftDistributesOverRight(InnerOpcode, TopLevelOpcode))
415       // Does the instruction have the form "(A op' B) op (A op' D)" or, in the
416       // commutative case, "(A op' B) op (C op' A)"?
417       if (A == C || (InnerCommutative && A == D)) {
418         if (A != C)
419           std::swap(C, D);
420         // Consider forming "A op' (B op D)".
421         // If "B op D" simplifies then it can be formed with no cost.
422         Value *V = SimplifyBinOp(TopLevelOpcode, B, D, TD);
423         // If "B op D" doesn't simplify then only go on if both of the existing
424         // operations "A op' B" and "C op' D" will be zapped as no longer used.
425         if (!V && Op0->hasOneUse() && Op1->hasOneUse())
426           V = Builder->CreateBinOp(TopLevelOpcode, B, D, Op1->getName());
427         if (V) {
428           ++NumFactor;
429           V = Builder->CreateBinOp(InnerOpcode, A, V);
430           V->takeName(&I);
431           return V;
432         }
433       }
434
435     // Does "(X op Y) op' Z" always equal "(X op' Z) op (Y op' Z)"?
436     if (RightDistributesOverLeft(TopLevelOpcode, InnerOpcode))
437       // Does the instruction have the form "(A op' B) op (C op' B)" or, in the
438       // commutative case, "(A op' B) op (B op' D)"?
439       if (B == D || (InnerCommutative && B == C)) {
440         if (B != D)
441           std::swap(C, D);
442         // Consider forming "(A op C) op' B".
443         // If "A op C" simplifies then it can be formed with no cost.
444         Value *V = SimplifyBinOp(TopLevelOpcode, A, C, TD);
445         // If "A op C" doesn't simplify then only go on if both of the existing
446         // operations "A op' B" and "C op' D" will be zapped as no longer used.
447         if (!V && Op0->hasOneUse() && Op1->hasOneUse())
448           V = Builder->CreateBinOp(TopLevelOpcode, A, C, Op0->getName());
449         if (V) {
450           ++NumFactor;
451           V = Builder->CreateBinOp(InnerOpcode, V, B);
452           V->takeName(&I);
453           return V;
454         }
455       }
456   }
457
458   // Expansion.
459   if (Op0 && RightDistributesOverLeft(Op0->getOpcode(), TopLevelOpcode)) {
460     // The instruction has the form "(A op' B) op C".  See if expanding it out
461     // to "(A op C) op' (B op C)" results in simplifications.
462     Value *A = Op0->getOperand(0), *B = Op0->getOperand(1), *C = RHS;
463     Instruction::BinaryOps InnerOpcode = Op0->getOpcode(); // op'
464
465     // Do "A op C" and "B op C" both simplify?
466     if (Value *L = SimplifyBinOp(TopLevelOpcode, A, C, TD))
467       if (Value *R = SimplifyBinOp(TopLevelOpcode, B, C, TD)) {
468         // They do! Return "L op' R".
469         ++NumExpand;
470         // If "L op' R" equals "A op' B" then "L op' R" is just the LHS.
471         if ((L == A && R == B) ||
472             (Instruction::isCommutative(InnerOpcode) && L == B && R == A))
473           return Op0;
474         // Otherwise return "L op' R" if it simplifies.
475         if (Value *V = SimplifyBinOp(InnerOpcode, L, R, TD))
476           return V;
477         // Otherwise, create a new instruction.
478         C = Builder->CreateBinOp(InnerOpcode, L, R);
479         C->takeName(&I);
480         return C;
481       }
482   }
483
484   if (Op1 && LeftDistributesOverRight(TopLevelOpcode, Op1->getOpcode())) {
485     // The instruction has the form "A op (B op' C)".  See if expanding it out
486     // to "(A op B) op' (A op C)" results in simplifications.
487     Value *A = LHS, *B = Op1->getOperand(0), *C = Op1->getOperand(1);
488     Instruction::BinaryOps InnerOpcode = Op1->getOpcode(); // op'
489
490     // Do "A op B" and "A op C" both simplify?
491     if (Value *L = SimplifyBinOp(TopLevelOpcode, A, B, TD))
492       if (Value *R = SimplifyBinOp(TopLevelOpcode, A, C, TD)) {
493         // They do! Return "L op' R".
494         ++NumExpand;
495         // If "L op' R" equals "B op' C" then "L op' R" is just the RHS.
496         if ((L == B && R == C) ||
497             (Instruction::isCommutative(InnerOpcode) && L == C && R == B))
498           return Op1;
499         // Otherwise return "L op' R" if it simplifies.
500         if (Value *V = SimplifyBinOp(InnerOpcode, L, R, TD))
501           return V;
502         // Otherwise, create a new instruction.
503         A = Builder->CreateBinOp(InnerOpcode, L, R);
504         A->takeName(&I);
505         return A;
506       }
507   }
508
509   return 0;
510 }
511
512 // dyn_castNegVal - Given a 'sub' instruction, return the RHS of the instruction
513 // if the LHS is a constant zero (which is the 'negate' form).
514 //
515 Value *InstCombiner::dyn_castNegVal(Value *V) const {
516   if (BinaryOperator::isNeg(V))
517     return BinaryOperator::getNegArgument(V);
518
519   // Constants can be considered to be negated values if they can be folded.
520   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(V))
521     return ConstantExpr::getNeg(C);
522
523   if (ConstantDataVector *C = dyn_cast<ConstantDataVector>(V))
524     if (C->getType()->getElementType()->isIntegerTy())
525       return ConstantExpr::getNeg(C);
526
527   return 0;
528 }
529
530 // dyn_castFNegVal - Given a 'fsub' instruction, return the RHS of the
531 // instruction if the LHS is a constant negative zero (which is the 'negate'
532 // form).
533 //
534 Value *InstCombiner::dyn_castFNegVal(Value *V, bool IgnoreZeroSign) const {
535   if (BinaryOperator::isFNeg(V, IgnoreZeroSign))
536     return BinaryOperator::getFNegArgument(V);
537
538   // Constants can be considered to be negated values if they can be folded.
539   if (ConstantFP *C = dyn_cast<ConstantFP>(V))
540     return ConstantExpr::getFNeg(C);
541
542   if (ConstantDataVector *C = dyn_cast<ConstantDataVector>(V))
543     if (C->getType()->getElementType()->isFloatingPointTy())
544       return ConstantExpr::getFNeg(C);
545
546   return 0;
547 }
548
549 static Value *FoldOperationIntoSelectOperand(Instruction &I, Value *SO,
550                                              InstCombiner *IC) {
551   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(&I)) {
552     return IC->Builder->CreateCast(CI->getOpcode(), SO, I.getType());
553   }
554
555   // Figure out if the constant is the left or the right argument.
556   bool ConstIsRHS = isa<Constant>(I.getOperand(1));
557   Constant *ConstOperand = cast<Constant>(I.getOperand(ConstIsRHS));
558
559   if (Constant *SOC = dyn_cast<Constant>(SO)) {
560     if (ConstIsRHS)
561       return ConstantExpr::get(I.getOpcode(), SOC, ConstOperand);
562     return ConstantExpr::get(I.getOpcode(), ConstOperand, SOC);
563   }
564
565   Value *Op0 = SO, *Op1 = ConstOperand;
566   if (!ConstIsRHS)
567     std::swap(Op0, Op1);
568
569   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(&I))
570     return IC->Builder->CreateBinOp(BO->getOpcode(), Op0, Op1,
571                                     SO->getName()+".op");
572   if (ICmpInst *CI = dyn_cast<ICmpInst>(&I))
573     return IC->Builder->CreateICmp(CI->getPredicate(), Op0, Op1,
574                                    SO->getName()+".cmp");
575   if (FCmpInst *CI = dyn_cast<FCmpInst>(&I))
576     return IC->Builder->CreateICmp(CI->getPredicate(), Op0, Op1,
577                                    SO->getName()+".cmp");
578   llvm_unreachable("Unknown binary instruction type!");
579 }
580
581 // FoldOpIntoSelect - Given an instruction with a select as one operand and a
582 // constant as the other operand, try to fold the binary operator into the
583 // select arguments.  This also works for Cast instructions, which obviously do
584 // not have a second operand.
585 Instruction *InstCombiner::FoldOpIntoSelect(Instruction &Op, SelectInst *SI) {
586   // Don't modify shared select instructions
587   if (!SI->hasOneUse()) return 0;
588   Value *TV = SI->getOperand(1);
589   Value *FV = SI->getOperand(2);
590
591   if (isa<Constant>(TV) || isa<Constant>(FV)) {
592     // Bool selects with constant operands can be folded to logical ops.
593     if (SI->getType()->isIntegerTy(1)) return 0;
594
595     // If it's a bitcast involving vectors, make sure it has the same number of
596     // elements on both sides.
597     if (BitCastInst *BC = dyn_cast<BitCastInst>(&Op)) {
598       VectorType *DestTy = dyn_cast<VectorType>(BC->getDestTy());
599       VectorType *SrcTy = dyn_cast<VectorType>(BC->getSrcTy());
600
601       // Verify that either both or neither are vectors.
602       if ((SrcTy == NULL) != (DestTy == NULL)) return 0;
603       // If vectors, verify that they have the same number of elements.
604       if (SrcTy && SrcTy->getNumElements() != DestTy->getNumElements())
605         return 0;
606     }
607
608     Value *SelectTrueVal = FoldOperationIntoSelectOperand(Op, TV, this);
609     Value *SelectFalseVal = FoldOperationIntoSelectOperand(Op, FV, this);
610
611     return SelectInst::Create(SI->getCondition(),
612                               SelectTrueVal, SelectFalseVal);
613   }
614   return 0;
615 }
616
617
618 /// FoldOpIntoPhi - Given a binary operator, cast instruction, or select which
619 /// has a PHI node as operand #0, see if we can fold the instruction into the
620 /// PHI (which is only possible if all operands to the PHI are constants).
621 ///
622 Instruction *InstCombiner::FoldOpIntoPhi(Instruction &I) {
623   PHINode *PN = cast<PHINode>(I.getOperand(0));
624   unsigned NumPHIValues = PN->getNumIncomingValues();
625   if (NumPHIValues == 0)
626     return 0;
627
628   // We normally only transform phis with a single use.  However, if a PHI has
629   // multiple uses and they are all the same operation, we can fold *all* of the
630   // uses into the PHI.
631   if (!PN->hasOneUse()) {
632     // Walk the use list for the instruction, comparing them to I.
633     for (Value::use_iterator UI = PN->use_begin(), E = PN->use_end();
634          UI != E; ++UI) {
635       Instruction *User = cast<Instruction>(*UI);
636       if (User != &I && !I.isIdenticalTo(User))
637         return 0;
638     }
639     // Otherwise, we can replace *all* users with the new PHI we form.
640   }
641
642   // Check to see if all of the operands of the PHI are simple constants
643   // (constantint/constantfp/undef).  If there is one non-constant value,
644   // remember the BB it is in.  If there is more than one or if *it* is a PHI,
645   // bail out.  We don't do arbitrary constant expressions here because moving
646   // their computation can be expensive without a cost model.
647   BasicBlock *NonConstBB = 0;
648   for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
649     Value *InVal = PN->getIncomingValue(i);
650     if (isa<Constant>(InVal) && !isa<ConstantExpr>(InVal))
651       continue;
652
653     if (isa<PHINode>(InVal)) return 0;  // Itself a phi.
654     if (NonConstBB) return 0;  // More than one non-const value.
655
656     NonConstBB = PN->getIncomingBlock(i);
657
658     // If the InVal is an invoke at the end of the pred block, then we can't
659     // insert a computation after it without breaking the edge.
660     if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(InVal))
661       if (II->getParent() == NonConstBB)
662         return 0;
663
664     // If the incoming non-constant value is in I's block, we will remove one
665     // instruction, but insert another equivalent one, leading to infinite
666     // instcombine.
667     if (NonConstBB == I.getParent())
668       return 0;
669   }
670
671   // If there is exactly one non-constant value, we can insert a copy of the
672   // operation in that block.  However, if this is a critical edge, we would be
673   // inserting the computation one some other paths (e.g. inside a loop).  Only
674   // do this if the pred block is unconditionally branching into the phi block.
675   if (NonConstBB != 0) {
676     BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(NonConstBB->getTerminator());
677     if (!BI || !BI->isUnconditional()) return 0;
678   }
679
680   // Okay, we can do the transformation: create the new PHI node.
681   PHINode *NewPN = PHINode::Create(I.getType(), PN->getNumIncomingValues());
682   InsertNewInstBefore(NewPN, *PN);
683   NewPN->takeName(PN);
684
685   // If we are going to have to insert a new computation, do so right before the
686   // predecessors terminator.
687   if (NonConstBB)
688     Builder->SetInsertPoint(NonConstBB->getTerminator());
689
690   // Next, add all of the operands to the PHI.
691   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(&I)) {
692     // We only currently try to fold the condition of a select when it is a phi,
693     // not the true/false values.
694     Value *TrueV = SI->getTrueValue();
695     Value *FalseV = SI->getFalseValue();
696     BasicBlock *PhiTransBB = PN->getParent();
697     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
698       BasicBlock *ThisBB = PN->getIncomingBlock(i);
699       Value *TrueVInPred = TrueV->DoPHITranslation(PhiTransBB, ThisBB);
700       Value *FalseVInPred = FalseV->DoPHITranslation(PhiTransBB, ThisBB);
701       Value *InV = 0;
702       // Beware of ConstantExpr:  it may eventually evaluate to getNullValue,
703       // even if currently isNullValue gives false.
704       Constant *InC = dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i));
705       if (InC && !isa<ConstantExpr>(InC))
706         InV = InC->isNullValue() ? FalseVInPred : TrueVInPred;
707       else
708         InV = Builder->CreateSelect(PN->getIncomingValue(i),
709                                     TrueVInPred, FalseVInPred, "phitmp");
710       NewPN->addIncoming(InV, ThisBB);
711     }
712   } else if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I)) {
713     Constant *C = cast<Constant>(I.getOperand(1));
714     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
715       Value *InV = 0;
716       if (Constant *InC = dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i)))
717         InV = ConstantExpr::getCompare(CI->getPredicate(), InC, C);
718       else if (isa<ICmpInst>(CI))
719         InV = Builder->CreateICmp(CI->getPredicate(), PN->getIncomingValue(i),
720                                   C, "phitmp");
721       else
722         InV = Builder->CreateFCmp(CI->getPredicate(), PN->getIncomingValue(i),
723                                   C, "phitmp");
724       NewPN->addIncoming(InV, PN->getIncomingBlock(i));
725     }
726   } else if (I.getNumOperands() == 2) {
727     Constant *C = cast<Constant>(I.getOperand(1));
728     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
729       Value *InV = 0;
730       if (Constant *InC = dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i)))
731         InV = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), InC, C);
732       else
733         InV = Builder->CreateBinOp(cast<BinaryOperator>(I).getOpcode(),
734                                    PN->getIncomingValue(i), C, "phitmp");
735       NewPN->addIncoming(InV, PN->getIncomingBlock(i));
736     }
737   } else {
738     CastInst *CI = cast<CastInst>(&I);
739     Type *RetTy = CI->getType();
740     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
741       Value *InV;
742       if (Constant *InC = dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i)))
743         InV = ConstantExpr::getCast(CI->getOpcode(), InC, RetTy);
744       else
745         InV = Builder->CreateCast(CI->getOpcode(),
746                                 PN->getIncomingValue(i), I.getType(), "phitmp");
747       NewPN->addIncoming(InV, PN->getIncomingBlock(i));
748     }
749   }
750
751   for (Value::use_iterator UI = PN->use_begin(), E = PN->use_end();
752        UI != E; ) {
753     Instruction *User = cast<Instruction>(*UI++);
754     if (User == &I) continue;
755     ReplaceInstUsesWith(*User, NewPN);
756     EraseInstFromFunction(*User);
757   }
758   return ReplaceInstUsesWith(I, NewPN);
759 }
760
761 /// FindElementAtOffset - Given a pointer type and a constant offset, determine
762 /// whether or not there is a sequence of GEP indices into the pointed type that
763 /// will land us at the specified offset.  If so, fill them into NewIndices and
764 /// return the resultant element type, otherwise return null.
765 Type *InstCombiner::FindElementAtOffset(Type *PtrTy, int64_t Offset,
766                                         SmallVectorImpl<Value*> &NewIndices) {
767   assert(PtrTy->isPtrOrPtrVectorTy());
768
769   if (!TD)
770     return 0;
771
772   Type *Ty = PtrTy->getPointerElementType();
773   if (!Ty->isSized())
774     return 0;
775
776   // Start with the index over the outer type.  Note that the type size
777   // might be zero (even if the offset isn't zero) if the indexed type
778   // is something like [0 x {int, int}]
779   Type *IntPtrTy = TD->getIntPtrType(PtrTy);
780   int64_t FirstIdx = 0;
781   if (int64_t TySize = TD->getTypeAllocSize(Ty)) {
782     FirstIdx = Offset/TySize;
783     Offset -= FirstIdx*TySize;
784
785     // Handle hosts where % returns negative instead of values [0..TySize).
786     if (Offset < 0) {
787       --FirstIdx;
788       Offset += TySize;
789       assert(Offset >= 0);
790     }
791     assert((uint64_t)Offset < (uint64_t)TySize && "Out of range offset");
792   }
793
794   NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy, FirstIdx));
795
796   // Index into the types.  If we fail, set OrigBase to null.
797   while (Offset) {
798     // Indexing into tail padding between struct/array elements.
799     if (uint64_t(Offset*8) >= TD->getTypeSizeInBits(Ty))
800       return 0;
801
802     if (StructType *STy = dyn_cast<StructType>(Ty)) {
803       const StructLayout *SL = TD->getStructLayout(STy);
804       assert(Offset < (int64_t)SL->getSizeInBytes() &&
805              "Offset must stay within the indexed type");
806
807       unsigned Elt = SL->getElementContainingOffset(Offset);
808       NewIndices.push_back(ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Ty->getContext()),
809                                             Elt));
810
811       Offset -= SL->getElementOffset(Elt);
812       Ty = STy->getElementType(Elt);
813     } else if (ArrayType *AT = dyn_cast<ArrayType>(Ty)) {
814       uint64_t EltSize = TD->getTypeAllocSize(AT->getElementType());
815       assert(EltSize && "Cannot index into a zero-sized array");
816       NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy,Offset/EltSize));
817       Offset %= EltSize;
818       Ty = AT->getElementType();
819     } else {
820       // Otherwise, we can't index into the middle of this atomic type, bail.
821       return 0;
822     }
823   }
824
825   return Ty;
826 }
827
828 static bool shouldMergeGEPs(GEPOperator &GEP, GEPOperator &Src) {
829   // If this GEP has only 0 indices, it is the same pointer as
830   // Src. If Src is not a trivial GEP too, don't combine
831   // the indices.
832   if (GEP.hasAllZeroIndices() && !Src.hasAllZeroIndices() &&
833       !Src.hasOneUse())
834     return false;
835   return true;
836 }
837
838 /// Descale - Return a value X such that Val = X * Scale, or null if none.  If
839 /// the multiplication is known not to overflow then NoSignedWrap is set.
840 Value *InstCombiner::Descale(Value *Val, APInt Scale, bool &NoSignedWrap) {
841   assert(isa<IntegerType>(Val->getType()) && "Can only descale integers!");
842   assert(cast<IntegerType>(Val->getType())->getBitWidth() ==
843          Scale.getBitWidth() && "Scale not compatible with value!");
844
845   // If Val is zero or Scale is one then Val = Val * Scale.
846   if (match(Val, m_Zero()) || Scale == 1) {
847     NoSignedWrap = true;
848     return Val;
849   }
850
851   // If Scale is zero then it does not divide Val.
852   if (Scale.isMinValue())
853     return 0;
854
855   // Look through chains of multiplications, searching for a constant that is
856   // divisible by Scale.  For example, descaling X*(Y*(Z*4)) by a factor of 4
857   // will find the constant factor 4 and produce X*(Y*Z).  Descaling X*(Y*8) by
858   // a factor of 4 will produce X*(Y*2).  The principle of operation is to bore
859   // down from Val:
860   //
861   //     Val = M1 * X          ||   Analysis starts here and works down
862   //      M1 = M2 * Y          ||   Doesn't descend into terms with more
863   //      M2 =  Z * 4          \/   than one use
864   //
865   // Then to modify a term at the bottom:
866   //
867   //     Val = M1 * X
868   //      M1 =  Z * Y          ||   Replaced M2 with Z
869   //
870   // Then to work back up correcting nsw flags.
871
872   // Op - the term we are currently analyzing.  Starts at Val then drills down.
873   // Replaced with its descaled value before exiting from the drill down loop.
874   Value *Op = Val;
875
876   // Parent - initially null, but after drilling down notes where Op came from.
877   // In the example above, Parent is (Val, 0) when Op is M1, because M1 is the
878   // 0'th operand of Val.
879   std::pair<Instruction*, unsigned> Parent;
880
881   // RequireNoSignedWrap - Set if the transform requires a descaling at deeper
882   // levels that doesn't overflow.
883   bool RequireNoSignedWrap = false;
884
885   // logScale - log base 2 of the scale.  Negative if not a power of 2.
886   int32_t logScale = Scale.exactLogBase2();
887
888   for (;; Op = Parent.first->getOperand(Parent.second)) { // Drill down
889
890     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op)) {
891       // If Op is a constant divisible by Scale then descale to the quotient.
892       APInt Quotient(Scale), Remainder(Scale); // Init ensures right bitwidth.
893       APInt::sdivrem(CI->getValue(), Scale, Quotient, Remainder);
894       if (!Remainder.isMinValue())
895         // Not divisible by Scale.
896         return 0;
897       // Replace with the quotient in the parent.
898       Op = ConstantInt::get(CI->getType(), Quotient);
899       NoSignedWrap = true;
900       break;
901     }
902
903     if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op)) {
904
905       if (BO->getOpcode() == Instruction::Mul) {
906         // Multiplication.
907         NoSignedWrap = BO->hasNoSignedWrap();
908         if (RequireNoSignedWrap && !NoSignedWrap)
909           return 0;
910
911         // There are three cases for multiplication: multiplication by exactly
912         // the scale, multiplication by a constant different to the scale, and
913         // multiplication by something else.
914         Value *LHS = BO->getOperand(0);
915         Value *RHS = BO->getOperand(1);
916
917         if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
918           // Multiplication by a constant.
919           if (CI->getValue() == Scale) {
920             // Multiplication by exactly the scale, replace the multiplication
921             // by its left-hand side in the parent.
922             Op = LHS;
923             break;
924           }
925
926           // Otherwise drill down into the constant.
927           if (!Op->hasOneUse())
928             return 0;
929
930           Parent = std::make_pair(BO, 1);
931           continue;
932         }
933
934         // Multiplication by something else. Drill down into the left-hand side
935         // since that's where the reassociate pass puts the good stuff.
936         if (!Op->hasOneUse())
937           return 0;
938
939         Parent = std::make_pair(BO, 0);
940         continue;
941       }
942
943       if (logScale > 0 && BO->getOpcode() == Instruction::Shl &&
944           isa<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
945         // Multiplication by a power of 2.
946         NoSignedWrap = BO->hasNoSignedWrap();
947         if (RequireNoSignedWrap && !NoSignedWrap)
948           return 0;
949
950         Value *LHS = BO->getOperand(0);
951         int32_t Amt = cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))->
952           getLimitedValue(Scale.getBitWidth());
953         // Op = LHS << Amt.
954
955         if (Amt == logScale) {
956           // Multiplication by exactly the scale, replace the multiplication
957           // by its left-hand side in the parent.
958           Op = LHS;
959           break;
960         }
961         if (Amt < logScale || !Op->hasOneUse())
962           return 0;
963
964         // Multiplication by more than the scale.  Reduce the multiplying amount
965         // by the scale in the parent.
966         Parent = std::make_pair(BO, 1);
967         Op = ConstantInt::get(BO->getType(), Amt - logScale);
968         break;
969       }
970     }
971
972     if (!Op->hasOneUse())
973       return 0;
974
975     if (CastInst *Cast = dyn_cast<CastInst>(Op)) {
976       if (Cast->getOpcode() == Instruction::SExt) {
977         // Op is sign-extended from a smaller type, descale in the smaller type.
978         unsigned SmallSize = Cast->getSrcTy()->getPrimitiveSizeInBits();
979         APInt SmallScale = Scale.trunc(SmallSize);
980         // Suppose Op = sext X, and we descale X as Y * SmallScale.  We want to
981         // descale Op as (sext Y) * Scale.  In order to have
982         //   sext (Y * SmallScale) = (sext Y) * Scale
983         // some conditions need to hold however: SmallScale must sign-extend to
984         // Scale and the multiplication Y * SmallScale should not overflow.
985         if (SmallScale.sext(Scale.getBitWidth()) != Scale)
986           // SmallScale does not sign-extend to Scale.
987           return 0;
988         assert(SmallScale.exactLogBase2() == logScale);
989         // Require that Y * SmallScale must not overflow.
990         RequireNoSignedWrap = true;
991
992         // Drill down through the cast.
993         Parent = std::make_pair(Cast, 0);
994         Scale = SmallScale;
995         continue;
996       }
997
998       if (Cast->getOpcode() == Instruction::Trunc) {
999         // Op is truncated from a larger type, descale in the larger type.
1000         // Suppose Op = trunc X, and we descale X as Y * sext Scale.  Then
1001         //   trunc (Y * sext Scale) = (trunc Y) * Scale
1002         // always holds.  However (trunc Y) * Scale may overflow even if
1003         // trunc (Y * sext Scale) does not, so nsw flags need to be cleared
1004         // from this point up in the expression (see later).
1005         if (RequireNoSignedWrap)
1006           return 0;
1007
1008         // Drill down through the cast.
1009         unsigned LargeSize = Cast->getSrcTy()->getPrimitiveSizeInBits();
1010         Parent = std::make_pair(Cast, 0);
1011         Scale = Scale.sext(LargeSize);
1012         if (logScale + 1 == (int32_t)Cast->getType()->getPrimitiveSizeInBits())
1013           logScale = -1;
1014         assert(Scale.exactLogBase2() == logScale);
1015         continue;
1016       }
1017     }
1018
1019     // Unsupported expression, bail out.
1020     return 0;
1021   }
1022
1023   // We know that we can successfully descale, so from here on we can safely
1024   // modify the IR.  Op holds the descaled version of the deepest term in the
1025   // expression.  NoSignedWrap is 'true' if multiplying Op by Scale is known
1026   // not to overflow.
1027
1028   if (!Parent.first)
1029     // The expression only had one term.
1030     return Op;
1031
1032   // Rewrite the parent using the descaled version of its operand.
1033   assert(Parent.first->hasOneUse() && "Drilled down when more than one use!");
1034   assert(Op != Parent.first->getOperand(Parent.second) &&
1035          "Descaling was a no-op?");
1036   Parent.first->setOperand(Parent.second, Op);
1037   Worklist.Add(Parent.first);
1038
1039   // Now work back up the expression correcting nsw flags.  The logic is based
1040   // on the following observation: if X * Y is known not to overflow as a signed
1041   // multiplication, and Y is replaced by a value Z with smaller absolute value,
1042   // then X * Z will not overflow as a signed multiplication either.  As we work
1043   // our way up, having NoSignedWrap 'true' means that the descaled value at the
1044   // current level has strictly smaller absolute value than the original.
1045   Instruction *Ancestor = Parent.first;
1046   do {
1047     if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Ancestor)) {
1048       // If the multiplication wasn't nsw then we can't say anything about the
1049       // value of the descaled multiplication, and we have to clear nsw flags
1050       // from this point on up.
1051       bool OpNoSignedWrap = BO->hasNoSignedWrap();
1052       NoSignedWrap &= OpNoSignedWrap;
1053       if (NoSignedWrap != OpNoSignedWrap) {
1054         BO->setHasNoSignedWrap(NoSignedWrap);
1055         Worklist.Add(Ancestor);
1056       }
1057     } else if (Ancestor->getOpcode() == Instruction::Trunc) {
1058       // The fact that the descaled input to the trunc has smaller absolute
1059       // value than the original input doesn't tell us anything useful about
1060       // the absolute values of the truncations.
1061       NoSignedWrap = false;
1062     }
1063     assert((Ancestor->getOpcode() != Instruction::SExt || NoSignedWrap) &&
1064            "Failed to keep proper track of nsw flags while drilling down?");
1065
1066     if (Ancestor == Val)
1067       // Got to the top, all done!
1068       return Val;
1069
1070     // Move up one level in the expression.
1071     assert(Ancestor->hasOneUse() && "Drilled down when more than one use!");
1072     Ancestor = Ancestor->use_back();
1073   } while (1);
1074 }
1075
1076 Instruction *InstCombiner::visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP) {
1077   SmallVector<Value*, 8> Ops(GEP.op_begin(), GEP.op_end());
1078
1079   if (Value *V = SimplifyGEPInst(Ops, TD))
1080     return ReplaceInstUsesWith(GEP, V);
1081
1082   Value *PtrOp = GEP.getOperand(0);
1083
1084   // Eliminate unneeded casts for indices, and replace indices which displace
1085   // by multiples of a zero size type with zero.
1086   if (TD) {
1087     bool MadeChange = false;
1088     Type *IntPtrTy = TD->getIntPtrType(GEP.getPointerOperandType());
1089
1090     gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
1091     for (User::op_iterator I = GEP.op_begin() + 1, E = GEP.op_end();
1092          I != E; ++I, ++GTI) {
1093       // Skip indices into struct types.
1094       SequentialType *SeqTy = dyn_cast<SequentialType>(*GTI);
1095       if (!SeqTy) continue;
1096
1097       // If the element type has zero size then any index over it is equivalent
1098       // to an index of zero, so replace it with zero if it is not zero already.
1099       if (SeqTy->getElementType()->isSized() &&
1100           TD->getTypeAllocSize(SeqTy->getElementType()) == 0)
1101         if (!isa<Constant>(*I) || !cast<Constant>(*I)->isNullValue()) {
1102           *I = Constant::getNullValue(IntPtrTy);
1103           MadeChange = true;
1104         }
1105
1106       Type *IndexTy = (*I)->getType();
1107       if (IndexTy != IntPtrTy) {
1108         // If we are using a wider index than needed for this platform, shrink
1109         // it to what we need.  If narrower, sign-extend it to what we need.
1110         // This explicit cast can make subsequent optimizations more obvious.
1111         *I = Builder->CreateIntCast(*I, IntPtrTy, true);
1112         MadeChange = true;
1113       }
1114     }
1115     if (MadeChange) return &GEP;
1116   }
1117
1118   // Combine Indices - If the source pointer to this getelementptr instruction
1119   // is a getelementptr instruction, combine the indices of the two
1120   // getelementptr instructions into a single instruction.
1121   //
1122   if (GEPOperator *Src = dyn_cast<GEPOperator>(PtrOp)) {
1123     if (!shouldMergeGEPs(*cast<GEPOperator>(&GEP), *Src))
1124       return 0;
1125
1126     // Note that if our source is a gep chain itself then we wait for that
1127     // chain to be resolved before we perform this transformation.  This
1128     // avoids us creating a TON of code in some cases.
1129     if (GEPOperator *SrcGEP =
1130           dyn_cast<GEPOperator>(Src->getOperand(0)))
1131       if (SrcGEP->getNumOperands() == 2 && shouldMergeGEPs(*Src, *SrcGEP))
1132         return 0;   // Wait until our source is folded to completion.
1133
1134     SmallVector<Value*, 8> Indices;
1135
1136     // Find out whether the last index in the source GEP is a sequential idx.
1137     bool EndsWithSequential = false;
1138     for (gep_type_iterator I = gep_type_begin(*Src), E = gep_type_end(*Src);
1139          I != E; ++I)
1140       EndsWithSequential = !(*I)->isStructTy();
1141
1142     // Can we combine the two pointer arithmetics offsets?
1143     if (EndsWithSequential) {
1144       // Replace: gep (gep %P, long B), long A, ...
1145       // With:    T = long A+B; gep %P, T, ...
1146       //
1147       Value *Sum;
1148       Value *SO1 = Src->getOperand(Src->getNumOperands()-1);
1149       Value *GO1 = GEP.getOperand(1);
1150       if (SO1 == Constant::getNullValue(SO1->getType())) {
1151         Sum = GO1;
1152       } else if (GO1 == Constant::getNullValue(GO1->getType())) {
1153         Sum = SO1;
1154       } else {
1155         // If they aren't the same type, then the input hasn't been processed
1156         // by the loop above yet (which canonicalizes sequential index types to
1157         // intptr_t).  Just avoid transforming this until the input has been
1158         // normalized.
1159         if (SO1->getType() != GO1->getType())
1160           return 0;
1161         Sum = Builder->CreateAdd(SO1, GO1, PtrOp->getName()+".sum");
1162       }
1163
1164       // Update the GEP in place if possible.
1165       if (Src->getNumOperands() == 2) {
1166         GEP.setOperand(0, Src->getOperand(0));
1167         GEP.setOperand(1, Sum);
1168         return &GEP;
1169       }
1170       Indices.append(Src->op_begin()+1, Src->op_end()-1);
1171       Indices.push_back(Sum);
1172       Indices.append(GEP.op_begin()+2, GEP.op_end());
1173     } else if (isa<Constant>(*GEP.idx_begin()) &&
1174                cast<Constant>(*GEP.idx_begin())->isNullValue() &&
1175                Src->getNumOperands() != 1) {
1176       // Otherwise we can do the fold if the first index of the GEP is a zero
1177       Indices.append(Src->op_begin()+1, Src->op_end());
1178       Indices.append(GEP.idx_begin()+1, GEP.idx_end());
1179     }
1180
1181     if (!Indices.empty())
1182       return (GEP.isInBounds() && Src->isInBounds()) ?
1183         GetElementPtrInst::CreateInBounds(Src->getOperand(0), Indices,
1184                                           GEP.getName()) :
1185         GetElementPtrInst::Create(Src->getOperand(0), Indices, GEP.getName());
1186   }
1187
1188   // Canonicalize (gep i8* X, -(ptrtoint Y)) to (sub (ptrtoint X), (ptrtoint Y))
1189   // The GEP pattern is emitted by the SCEV expander for certain kinds of
1190   // pointer arithmetic.
1191   if (TD && GEP.getNumIndices() == 1 &&
1192       match(GEP.getOperand(1), m_Neg(m_PtrToInt(m_Value())))) {
1193     unsigned AS = GEP.getPointerAddressSpace();
1194     if (GEP.getType() == Builder->getInt8PtrTy(AS) &&
1195         GEP.getOperand(1)->getType()->getScalarSizeInBits() ==
1196         TD->getPointerSizeInBits(AS)) {
1197       Operator *Index = cast<Operator>(GEP.getOperand(1));
1198       Value *PtrToInt = Builder->CreatePtrToInt(PtrOp, Index->getType());
1199       Value *NewSub = Builder->CreateSub(PtrToInt, Index->getOperand(1));
1200       return CastInst::Create(Instruction::IntToPtr, NewSub, GEP.getType());
1201     }
1202   }
1203
1204   // Handle gep(bitcast x) and gep(gep x, 0, 0, 0).
1205   Value *StrippedPtr = PtrOp->stripPointerCasts();
1206   PointerType *StrippedPtrTy = dyn_cast<PointerType>(StrippedPtr->getType());
1207
1208   // We do not handle pointer-vector geps here.
1209   if (!StrippedPtrTy)
1210     return 0;
1211
1212   if (StrippedPtr != PtrOp &&
1213     StrippedPtrTy->getAddressSpace() == GEP.getPointerAddressSpace()) {
1214
1215     bool HasZeroPointerIndex = false;
1216     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(GEP.getOperand(1)))
1217       HasZeroPointerIndex = C->isZero();
1218
1219     // Transform: GEP (bitcast [10 x i8]* X to [0 x i8]*), i32 0, ...
1220     // into     : GEP [10 x i8]* X, i32 0, ...
1221     //
1222     // Likewise, transform: GEP (bitcast i8* X to [0 x i8]*), i32 0, ...
1223     //           into     : GEP i8* X, ...
1224     //
1225     // This occurs when the program declares an array extern like "int X[];"
1226     if (HasZeroPointerIndex) {
1227       PointerType *CPTy = cast<PointerType>(PtrOp->getType());
1228       if (ArrayType *CATy =
1229           dyn_cast<ArrayType>(CPTy->getElementType())) {
1230         // GEP (bitcast i8* X to [0 x i8]*), i32 0, ... ?
1231         if (CATy->getElementType() == StrippedPtrTy->getElementType()) {
1232           // -> GEP i8* X, ...
1233           SmallVector<Value*, 8> Idx(GEP.idx_begin()+1, GEP.idx_end());
1234           GetElementPtrInst *Res =
1235             GetElementPtrInst::Create(StrippedPtr, Idx, GEP.getName());
1236           Res->setIsInBounds(GEP.isInBounds());
1237           return Res;
1238         }
1239
1240         if (ArrayType *XATy =
1241               dyn_cast<ArrayType>(StrippedPtrTy->getElementType())){
1242           // GEP (bitcast [10 x i8]* X to [0 x i8]*), i32 0, ... ?
1243           if (CATy->getElementType() == XATy->getElementType()) {
1244             // -> GEP [10 x i8]* X, i32 0, ...
1245             // At this point, we know that the cast source type is a pointer
1246             // to an array of the same type as the destination pointer
1247             // array.  Because the array type is never stepped over (there
1248             // is a leading zero) we can fold the cast into this GEP.
1249             GEP.setOperand(0, StrippedPtr);
1250             return &GEP;
1251           }
1252         }
1253       }
1254     } else if (GEP.getNumOperands() == 2) {
1255       // Transform things like:
1256       // %t = getelementptr i32* bitcast ([2 x i32]* %str to i32*), i32 %V
1257       // into:  %t1 = getelementptr [2 x i32]* %str, i32 0, i32 %V; bitcast
1258       Type *SrcElTy = StrippedPtrTy->getElementType();
1259       Type *ResElTy = PtrOp->getType()->getPointerElementType();
1260       if (TD && SrcElTy->isArrayTy() &&
1261           TD->getTypeAllocSize(SrcElTy->getArrayElementType()) ==
1262           TD->getTypeAllocSize(ResElTy)) {
1263         Type *IdxType = TD->getIntPtrType(GEP.getType());
1264         Value *Idx[2] = { Constant::getNullValue(IdxType), GEP.getOperand(1) };
1265         Value *NewGEP = GEP.isInBounds() ?
1266           Builder->CreateInBoundsGEP(StrippedPtr, Idx, GEP.getName()) :
1267           Builder->CreateGEP(StrippedPtr, Idx, GEP.getName());
1268         // V and GEP are both pointer types --> BitCast
1269         return new BitCastInst(NewGEP, GEP.getType());
1270       }
1271
1272       // Transform things like:
1273       // %V = mul i64 %N, 4
1274       // %t = getelementptr i8* bitcast (i32* %arr to i8*), i32 %V
1275       // into:  %t1 = getelementptr i32* %arr, i32 %N; bitcast
1276       if (TD && ResElTy->isSized() && SrcElTy->isSized()) {
1277         // Check that changing the type amounts to dividing the index by a scale
1278         // factor.
1279         uint64_t ResSize = TD->getTypeAllocSize(ResElTy);
1280         uint64_t SrcSize = TD->getTypeAllocSize(SrcElTy);
1281         if (ResSize && SrcSize % ResSize == 0) {
1282           Value *Idx = GEP.getOperand(1);
1283           unsigned BitWidth = Idx->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
1284           uint64_t Scale = SrcSize / ResSize;
1285
1286           // Earlier transforms ensure that the index has type IntPtrType, which
1287           // considerably simplifies the logic by eliminating implicit casts.
1288           assert(Idx->getType() == TD->getIntPtrType(GEP.getType()) &&
1289                  "Index not cast to pointer width?");
1290
1291           bool NSW;
1292           if (Value *NewIdx = Descale(Idx, APInt(BitWidth, Scale), NSW)) {
1293             // Successfully decomposed Idx as NewIdx * Scale, form a new GEP.
1294             // If the multiplication NewIdx * Scale may overflow then the new
1295             // GEP may not be "inbounds".
1296             Value *NewGEP = GEP.isInBounds() && NSW ?
1297               Builder->CreateInBoundsGEP(StrippedPtr, NewIdx, GEP.getName()) :
1298               Builder->CreateGEP(StrippedPtr, NewIdx, GEP.getName());
1299             // The NewGEP must be pointer typed, so must the old one -> BitCast
1300             return new BitCastInst(NewGEP, GEP.getType());
1301           }
1302         }
1303       }
1304
1305       // Similarly, transform things like:
1306       // getelementptr i8* bitcast ([100 x double]* X to i8*), i32 %tmp
1307       //   (where tmp = 8*tmp2) into:
1308       // getelementptr [100 x double]* %arr, i32 0, i32 %tmp2; bitcast
1309       if (TD && ResElTy->isSized() && SrcElTy->isSized() &&
1310           SrcElTy->isArrayTy()) {
1311         // Check that changing to the array element type amounts to dividing the
1312         // index by a scale factor.
1313         uint64_t ResSize = TD->getTypeAllocSize(ResElTy);
1314         uint64_t ArrayEltSize
1315           = TD->getTypeAllocSize(SrcElTy->getArrayElementType());
1316         if (ResSize && ArrayEltSize % ResSize == 0) {
1317           Value *Idx = GEP.getOperand(1);
1318           unsigned BitWidth = Idx->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
1319           uint64_t Scale = ArrayEltSize / ResSize;
1320
1321           // Earlier transforms ensure that the index has type IntPtrType, which
1322           // considerably simplifies the logic by eliminating implicit casts.
1323           assert(Idx->getType() == TD->getIntPtrType(GEP.getType()) &&
1324                  "Index not cast to pointer width?");
1325
1326           bool NSW;
1327           if (Value *NewIdx = Descale(Idx, APInt(BitWidth, Scale), NSW)) {
1328             // Successfully decomposed Idx as NewIdx * Scale, form a new GEP.
1329             // If the multiplication NewIdx * Scale may overflow then the new
1330             // GEP may not be "inbounds".
1331             Value *Off[2] = {
1332               Constant::getNullValue(TD->getIntPtrType(GEP.getType())),
1333               NewIdx
1334             };
1335
1336             Value *NewGEP = GEP.isInBounds() && NSW ?
1337               Builder->CreateInBoundsGEP(StrippedPtr, Off, GEP.getName()) :
1338               Builder->CreateGEP(StrippedPtr, Off, GEP.getName());
1339             // The NewGEP must be pointer typed, so must the old one -> BitCast
1340             return new BitCastInst(NewGEP, GEP.getType());
1341           }
1342         }
1343       }
1344     }
1345   }
1346
1347   if (!TD)
1348     return 0;
1349
1350   /// See if we can simplify:
1351   ///   X = bitcast A* to B*
1352   ///   Y = gep X, <...constant indices...>
1353   /// into a gep of the original struct.  This is important for SROA and alias
1354   /// analysis of unions.  If "A" is also a bitcast, wait for A/X to be merged.
1355   if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(PtrOp)) {
1356     Value *Operand = BCI->getOperand(0);
1357     PointerType *OpType = cast<PointerType>(Operand->getType());
1358     unsigned OffsetBits = TD->getPointerTypeSizeInBits(OpType);
1359     APInt Offset(OffsetBits, 0);
1360     if (!isa<BitCastInst>(Operand) &&
1361         GEP.accumulateConstantOffset(*TD, Offset) &&
1362         StrippedPtrTy->getAddressSpace() == GEP.getPointerAddressSpace()) {
1363
1364       // If this GEP instruction doesn't move the pointer, just replace the GEP
1365       // with a bitcast of the real input to the dest type.
1366       if (!Offset) {
1367         // If the bitcast is of an allocation, and the allocation will be
1368         // converted to match the type of the cast, don't touch this.
1369         if (isa<AllocaInst>(Operand) || isAllocationFn(Operand, TLI)) {
1370           // See if the bitcast simplifies, if so, don't nuke this GEP yet.
1371           if (Instruction *I = visitBitCast(*BCI)) {
1372             if (I != BCI) {
1373               I->takeName(BCI);
1374               BCI->getParent()->getInstList().insert(BCI, I);
1375               ReplaceInstUsesWith(*BCI, I);
1376             }
1377             return &GEP;
1378           }
1379         }
1380         return new BitCastInst(Operand, GEP.getType());
1381       }
1382
1383       // Otherwise, if the offset is non-zero, we need to find out if there is a
1384       // field at Offset in 'A's type.  If so, we can pull the cast through the
1385       // GEP.
1386       SmallVector<Value*, 8> NewIndices;
1387       if (FindElementAtOffset(OpType, Offset.getSExtValue(), NewIndices)) {
1388         Value *NGEP = GEP.isInBounds() ?
1389           Builder->CreateInBoundsGEP(Operand, NewIndices) :
1390           Builder->CreateGEP(Operand, NewIndices);
1391
1392         if (NGEP->getType() == GEP.getType())
1393           return ReplaceInstUsesWith(GEP, NGEP);
1394         NGEP->takeName(&GEP);
1395         return new BitCastInst(NGEP, GEP.getType());
1396       }
1397     }
1398   }
1399
1400   return 0;
1401 }
1402
1403 static bool
1404 isAllocSiteRemovable(Instruction *AI, SmallVectorImpl<WeakVH> &Users,
1405                      const TargetLibraryInfo *TLI) {
1406   SmallVector<Instruction*, 4> Worklist;
1407   Worklist.push_back(AI);
1408
1409   do {
1410     Instruction *PI = Worklist.pop_back_val();
1411     for (Value::use_iterator UI = PI->use_begin(), UE = PI->use_end(); UI != UE;
1412          ++UI) {
1413       Instruction *I = cast<Instruction>(*UI);
1414       switch (I->getOpcode()) {
1415       default:
1416         // Give up the moment we see something we can't handle.
1417         return false;
1418
1419       case Instruction::BitCast:
1420       case Instruction::GetElementPtr:
1421         Users.push_back(I);
1422         Worklist.push_back(I);
1423         continue;
1424
1425       case Instruction::ICmp: {
1426         ICmpInst *ICI = cast<ICmpInst>(I);
1427         // We can fold eq/ne comparisons with null to false/true, respectively.
1428         if (!ICI->isEquality() || !isa<ConstantPointerNull>(ICI->getOperand(1)))
1429           return false;
1430         Users.push_back(I);
1431         continue;
1432       }
1433
1434       case Instruction::Call:
1435         // Ignore no-op and store intrinsics.
1436         if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I)) {
1437           switch (II->getIntrinsicID()) {
1438           default:
1439             return false;
1440
1441           case Intrinsic::memmove:
1442           case Intrinsic::memcpy:
1443           case Intrinsic::memset: {
1444             MemIntrinsic *MI = cast<MemIntrinsic>(II);
1445             if (MI->isVolatile() || MI->getRawDest() != PI)
1446               return false;
1447           }
1448           // fall through
1449           case Intrinsic::dbg_declare:
1450           case Intrinsic::dbg_value:
1451           case Intrinsic::invariant_start:
1452           case Intrinsic::invariant_end:
1453           case Intrinsic::lifetime_start:
1454           case Intrinsic::lifetime_end:
1455           case Intrinsic::objectsize:
1456             Users.push_back(I);
1457             continue;
1458           }
1459         }
1460
1461         if (isFreeCall(I, TLI)) {
1462           Users.push_back(I);
1463           continue;
1464         }
1465         return false;
1466
1467       case Instruction::Store: {
1468         StoreInst *SI = cast<StoreInst>(I);
1469         if (SI->isVolatile() || SI->getPointerOperand() != PI)
1470           return false;
1471         Users.push_back(I);
1472         continue;
1473       }
1474       }
1475       llvm_unreachable("missing a return?");
1476     }
1477   } while (!Worklist.empty());
1478   return true;
1479 }
1480
1481 Instruction *InstCombiner::visitAllocSite(Instruction &MI) {
1482   // If we have a malloc call which is only used in any amount of comparisons
1483   // to null and free calls, delete the calls and replace the comparisons with
1484   // true or false as appropriate.
1485   SmallVector<WeakVH, 64> Users;
1486   if (isAllocSiteRemovable(&MI, Users, TLI)) {
1487     for (unsigned i = 0, e = Users.size(); i != e; ++i) {
1488       Instruction *I = cast_or_null<Instruction>(&*Users[i]);
1489       if (!I) continue;
1490
1491       if (ICmpInst *C = dyn_cast<ICmpInst>(I)) {
1492         ReplaceInstUsesWith(*C,
1493                             ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(C->getContext()),
1494                                              C->isFalseWhenEqual()));
1495       } else if (isa<BitCastInst>(I) || isa<GetElementPtrInst>(I)) {
1496         ReplaceInstUsesWith(*I, UndefValue::get(I->getType()));
1497       } else if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I)) {
1498         if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::objectsize) {
1499           ConstantInt *CI = cast<ConstantInt>(II->getArgOperand(1));
1500           uint64_t DontKnow = CI->isZero() ? -1ULL : 0;
1501           ReplaceInstUsesWith(*I, ConstantInt::get(I->getType(), DontKnow));
1502         }
1503       }
1504       EraseInstFromFunction(*I);
1505     }
1506
1507     if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(&MI)) {
1508       // Replace invoke with a NOP intrinsic to maintain the original CFG
1509       Module *M = II->getParent()->getParent()->getParent();
1510       Function *F = Intrinsic::getDeclaration(M, Intrinsic::donothing);
1511       InvokeInst::Create(F, II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
1512                          None, "", II->getParent());
1513     }
1514     return EraseInstFromFunction(MI);
1515   }
1516   return 0;
1517 }
1518
1519 /// \brief Move the call to free before a NULL test.
1520 ///
1521 /// Check if this free is accessed after its argument has been test
1522 /// against NULL (property 0).
1523 /// If yes, it is legal to move this call in its predecessor block.
1524 ///
1525 /// The move is performed only if the block containing the call to free
1526 /// will be removed, i.e.:
1527 /// 1. it has only one predecessor P, and P has two successors
1528 /// 2. it contains the call and an unconditional branch
1529 /// 3. its successor is the same as its predecessor's successor
1530 ///
1531 /// The profitability is out-of concern here and this function should
1532 /// be called only if the caller knows this transformation would be
1533 /// profitable (e.g., for code size).
1534 static Instruction *
1535 tryToMoveFreeBeforeNullTest(CallInst &FI) {
1536   Value *Op = FI.getArgOperand(0);
1537   BasicBlock *FreeInstrBB = FI.getParent();
1538   BasicBlock *PredBB = FreeInstrBB->getSinglePredecessor();
1539
1540   // Validate part of constraint #1: Only one predecessor
1541   // FIXME: We can extend the number of predecessor, but in that case, we
1542   //        would duplicate the call to free in each predecessor and it may
1543   //        not be profitable even for code size.
1544   if (!PredBB)
1545     return 0;
1546
1547   // Validate constraint #2: Does this block contains only the call to
1548   //                         free and an unconditional branch?
1549   // FIXME: We could check if we can speculate everything in the
1550   //        predecessor block
1551   if (FreeInstrBB->size() != 2)
1552     return 0;
1553   BasicBlock *SuccBB;
1554   if (!match(FreeInstrBB->getTerminator(), m_UnconditionalBr(SuccBB)))
1555     return 0;
1556
1557   // Validate the rest of constraint #1 by matching on the pred branch.
1558   TerminatorInst *TI = PredBB->getTerminator();
1559   BasicBlock *TrueBB, *FalseBB;
1560   ICmpInst::Predicate Pred;
1561   if (!match(TI, m_Br(m_ICmp(Pred, m_Specific(Op), m_Zero()), TrueBB, FalseBB)))
1562     return 0;
1563   if (Pred != ICmpInst::ICMP_EQ && Pred != ICmpInst::ICMP_NE)
1564     return 0;
1565
1566   // Validate constraint #3: Ensure the null case just falls through.
1567   if (SuccBB != (Pred == ICmpInst::ICMP_EQ ? TrueBB : FalseBB))
1568     return 0;
1569   assert(FreeInstrBB == (Pred == ICmpInst::ICMP_EQ ? FalseBB : TrueBB) &&
1570          "Broken CFG: missing edge from predecessor to successor");
1571
1572   FI.moveBefore(TI);
1573   return &FI;
1574 }
1575
1576
1577 Instruction *InstCombiner::visitFree(CallInst &FI) {
1578   Value *Op = FI.getArgOperand(0);
1579
1580   // free undef -> unreachable.
1581   if (isa<UndefValue>(Op)) {
1582     // Insert a new store to null because we cannot modify the CFG here.
1583     Builder->CreateStore(ConstantInt::getTrue(FI.getContext()),
1584                          UndefValue::get(Type::getInt1PtrTy(FI.getContext())));
1585     return EraseInstFromFunction(FI);
1586   }
1587
1588   // If we have 'free null' delete the instruction.  This can happen in stl code
1589   // when lots of inlining happens.
1590   if (isa<ConstantPointerNull>(Op))
1591     return EraseInstFromFunction(FI);
1592
1593   // If we optimize for code size, try to move the call to free before the null
1594   // test so that simplify cfg can remove the empty block and dead code
1595   // elimination the branch. I.e., helps to turn something like:
1596   // if (foo) free(foo);
1597   // into
1598   // free(foo);
1599   if (MinimizeSize)
1600     if (Instruction *I = tryToMoveFreeBeforeNullTest(FI))
1601       return I;
1602
1603   return 0;
1604 }
1605
1606
1607
1608 Instruction *InstCombiner::visitBranchInst(BranchInst &BI) {
1609   // Change br (not X), label True, label False to: br X, label False, True
1610   Value *X = 0;
1611   BasicBlock *TrueDest;
1612   BasicBlock *FalseDest;
1613   if (match(&BI, m_Br(m_Not(m_Value(X)), TrueDest, FalseDest)) &&
1614       !isa<Constant>(X)) {
1615     // Swap Destinations and condition...
1616     BI.setCondition(X);
1617     BI.swapSuccessors();
1618     return &BI;
1619   }
1620
1621   // Cannonicalize fcmp_one -> fcmp_oeq
1622   FCmpInst::Predicate FPred; Value *Y;
1623   if (match(&BI, m_Br(m_FCmp(FPred, m_Value(X), m_Value(Y)),
1624                              TrueDest, FalseDest)) &&
1625       BI.getCondition()->hasOneUse())
1626     if (FPred == FCmpInst::FCMP_ONE || FPred == FCmpInst::FCMP_OLE ||
1627         FPred == FCmpInst::FCMP_OGE) {
1628       FCmpInst *Cond = cast<FCmpInst>(BI.getCondition());
1629       Cond->setPredicate(FCmpInst::getInversePredicate(FPred));
1630
1631       // Swap Destinations and condition.
1632       BI.swapSuccessors();
1633       Worklist.Add(Cond);
1634       return &BI;
1635     }
1636
1637   // Cannonicalize icmp_ne -> icmp_eq
1638   ICmpInst::Predicate IPred;
1639   if (match(&BI, m_Br(m_ICmp(IPred, m_Value(X), m_Value(Y)),
1640                       TrueDest, FalseDest)) &&
1641       BI.getCondition()->hasOneUse())
1642     if (IPred == ICmpInst::ICMP_NE  || IPred == ICmpInst::ICMP_ULE ||
1643         IPred == ICmpInst::ICMP_SLE || IPred == ICmpInst::ICMP_UGE ||
1644         IPred == ICmpInst::ICMP_SGE) {
1645       ICmpInst *Cond = cast<ICmpInst>(BI.getCondition());
1646       Cond->setPredicate(ICmpInst::getInversePredicate(IPred));
1647       // Swap Destinations and condition.
1648       BI.swapSuccessors();
1649       Worklist.Add(Cond);
1650       return &BI;
1651     }
1652
1653   return 0;
1654 }
1655
1656 Instruction *InstCombiner::visitSwitchInst(SwitchInst &SI) {
1657   Value *Cond = SI.getCondition();
1658   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Cond)) {
1659     if (I->getOpcode() == Instruction::Add)
1660       if (ConstantInt *AddRHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1661         // change 'switch (X+4) case 1:' into 'switch (X) case -3'
1662         // Skip the first item since that's the default case.
1663         for (SwitchInst::CaseIt i = SI.case_begin(), e = SI.case_end();
1664              i != e; ++i) {
1665           ConstantInt* CaseVal = i.getCaseValue();
1666           Constant* NewCaseVal = ConstantExpr::getSub(cast<Constant>(CaseVal),
1667                                                       AddRHS);
1668           assert(isa<ConstantInt>(NewCaseVal) &&
1669                  "Result of expression should be constant");
1670           i.setValue(cast<ConstantInt>(NewCaseVal));
1671         }
1672         SI.setCondition(I->getOperand(0));
1673         Worklist.Add(I);
1674         return &SI;
1675       }
1676   }
1677   return 0;
1678 }
1679
1680 Instruction *InstCombiner::visitExtractValueInst(ExtractValueInst &EV) {
1681   Value *Agg = EV.getAggregateOperand();
1682
1683   if (!EV.hasIndices())
1684     return ReplaceInstUsesWith(EV, Agg);
1685
1686   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Agg)) {
1687     if (Constant *C2 = C->getAggregateElement(*EV.idx_begin())) {
1688       if (EV.getNumIndices() == 0)
1689         return ReplaceInstUsesWith(EV, C2);
1690       // Extract the remaining indices out of the constant indexed by the
1691       // first index
1692       return ExtractValueInst::Create(C2, EV.getIndices().slice(1));
1693     }
1694     return 0; // Can't handle other constants
1695   }
1696
1697   if (InsertValueInst *IV = dyn_cast<InsertValueInst>(Agg)) {
1698     // We're extracting from an insertvalue instruction, compare the indices
1699     const unsigned *exti, *exte, *insi, *inse;
1700     for (exti = EV.idx_begin(), insi = IV->idx_begin(),
1701          exte = EV.idx_end(), inse = IV->idx_end();
1702          exti != exte && insi != inse;
1703          ++exti, ++insi) {
1704       if (*insi != *exti)
1705         // The insert and extract both reference distinctly different elements.
1706         // This means the extract is not influenced by the insert, and we can
1707         // replace the aggregate operand of the extract with the aggregate
1708         // operand of the insert. i.e., replace
1709         // %I = insertvalue { i32, { i32 } } %A, { i32 } { i32 42 }, 1
1710         // %E = extractvalue { i32, { i32 } } %I, 0
1711         // with
1712         // %E = extractvalue { i32, { i32 } } %A, 0
1713         return ExtractValueInst::Create(IV->getAggregateOperand(),
1714                                         EV.getIndices());
1715     }
1716     if (exti == exte && insi == inse)
1717       // Both iterators are at the end: Index lists are identical. Replace
1718       // %B = insertvalue { i32, { i32 } } %A, i32 42, 1, 0
1719       // %C = extractvalue { i32, { i32 } } %B, 1, 0
1720       // with "i32 42"
1721       return ReplaceInstUsesWith(EV, IV->getInsertedValueOperand());
1722     if (exti == exte) {
1723       // The extract list is a prefix of the insert list. i.e. replace
1724       // %I = insertvalue { i32, { i32 } } %A, i32 42, 1, 0
1725       // %E = extractvalue { i32, { i32 } } %I, 1
1726       // with
1727       // %X = extractvalue { i32, { i32 } } %A, 1
1728       // %E = insertvalue { i32 } %X, i32 42, 0
1729       // by switching the order of the insert and extract (though the
1730       // insertvalue should be left in, since it may have other uses).
1731       Value *NewEV = Builder->CreateExtractValue(IV->getAggregateOperand(),
1732                                                  EV.getIndices());
1733       return InsertValueInst::Create(NewEV, IV->getInsertedValueOperand(),
1734                                      makeArrayRef(insi, inse));
1735     }
1736     if (insi == inse)
1737       // The insert list is a prefix of the extract list
1738       // We can simply remove the common indices from the extract and make it
1739       // operate on the inserted value instead of the insertvalue result.
1740       // i.e., replace
1741       // %I = insertvalue { i32, { i32 } } %A, { i32 } { i32 42 }, 1
1742       // %E = extractvalue { i32, { i32 } } %I, 1, 0
1743       // with
1744       // %E extractvalue { i32 } { i32 42 }, 0
1745       return ExtractValueInst::Create(IV->getInsertedValueOperand(),
1746                                       makeArrayRef(exti, exte));
1747   }
1748   if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(Agg)) {
1749     // We're extracting from an intrinsic, see if we're the only user, which
1750     // allows us to simplify multiple result intrinsics to simpler things that
1751     // just get one value.
1752     if (II->hasOneUse()) {
1753       // Check if we're grabbing the overflow bit or the result of a 'with
1754       // overflow' intrinsic.  If it's the latter we can remove the intrinsic
1755       // and replace it with a traditional binary instruction.
1756       switch (II->getIntrinsicID()) {
1757       case Intrinsic::uadd_with_overflow:
1758       case Intrinsic::sadd_with_overflow:
1759         if (*EV.idx_begin() == 0) {  // Normal result.
1760           Value *LHS = II->getArgOperand(0), *RHS = II->getArgOperand(1);
1761           ReplaceInstUsesWith(*II, UndefValue::get(II->getType()));
1762           EraseInstFromFunction(*II);
1763           return BinaryOperator::CreateAdd(LHS, RHS);
1764         }
1765
1766         // If the normal result of the add is dead, and the RHS is a constant,
1767         // we can transform this into a range comparison.
1768         // overflow = uadd a, -4  -->  overflow = icmp ugt a, 3
1769         if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::uadd_with_overflow)
1770           if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(II->getArgOperand(1)))
1771             return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, II->getArgOperand(0),
1772                                 ConstantExpr::getNot(CI));
1773         break;
1774       case Intrinsic::usub_with_overflow:
1775       case Intrinsic::ssub_with_overflow:
1776         if (*EV.idx_begin() == 0) {  // Normal result.
1777           Value *LHS = II->getArgOperand(0), *RHS = II->getArgOperand(1);
1778           ReplaceInstUsesWith(*II, UndefValue::get(II->getType()));
1779           EraseInstFromFunction(*II);
1780           return BinaryOperator::CreateSub(LHS, RHS);
1781         }
1782         break;
1783       case Intrinsic::umul_with_overflow:
1784       case Intrinsic::smul_with_overflow:
1785         if (*EV.idx_begin() == 0) {  // Normal result.
1786           Value *LHS = II->getArgOperand(0), *RHS = II->getArgOperand(1);
1787           ReplaceInstUsesWith(*II, UndefValue::get(II->getType()));
1788           EraseInstFromFunction(*II);
1789           return BinaryOperator::CreateMul(LHS, RHS);
1790         }
1791         break;
1792       default:
1793         break;
1794       }
1795     }
1796   }
1797   if (LoadInst *L = dyn_cast<LoadInst>(Agg))
1798     // If the (non-volatile) load only has one use, we can rewrite this to a
1799     // load from a GEP. This reduces the size of the load.
1800     // FIXME: If a load is used only by extractvalue instructions then this
1801     //        could be done regardless of having multiple uses.
1802     if (L->isSimple() && L->hasOneUse()) {
1803       // extractvalue has integer indices, getelementptr has Value*s. Convert.
1804       SmallVector<Value*, 4> Indices;
1805       // Prefix an i32 0 since we need the first element.
1806       Indices.push_back(Builder->getInt32(0));
1807       for (ExtractValueInst::idx_iterator I = EV.idx_begin(), E = EV.idx_end();
1808             I != E; ++I)
1809         Indices.push_back(Builder->getInt32(*I));
1810
1811       // We need to insert these at the location of the old load, not at that of
1812       // the extractvalue.
1813       Builder->SetInsertPoint(L->getParent(), L);
1814       Value *GEP = Builder->CreateInBoundsGEP(L->getPointerOperand(), Indices);
1815       // Returning the load directly will cause the main loop to insert it in
1816       // the wrong spot, so use ReplaceInstUsesWith().
1817       return ReplaceInstUsesWith(EV, Builder->CreateLoad(GEP));
1818     }
1819   // We could simplify extracts from other values. Note that nested extracts may
1820   // already be simplified implicitly by the above: extract (extract (insert) )
1821   // will be translated into extract ( insert ( extract ) ) first and then just
1822   // the value inserted, if appropriate. Similarly for extracts from single-use
1823   // loads: extract (extract (load)) will be translated to extract (load (gep))
1824   // and if again single-use then via load (gep (gep)) to load (gep).
1825   // However, double extracts from e.g. function arguments or return values
1826   // aren't handled yet.
1827   return 0;
1828 }
1829
1830 enum Personality_Type {
1831   Unknown_Personality,
1832   GNU_Ada_Personality,
1833   GNU_CXX_Personality,
1834   GNU_ObjC_Personality
1835 };
1836
1837 /// RecognizePersonality - See if the given exception handling personality
1838 /// function is one that we understand.  If so, return a description of it;
1839 /// otherwise return Unknown_Personality.
1840 static Personality_Type RecognizePersonality(Value *Pers) {
1841   Function *F = dyn_cast<Function>(Pers->stripPointerCasts());
1842   if (!F)
1843     return Unknown_Personality;
1844   return StringSwitch<Personality_Type>(F->getName())
1845     .Case("__gnat_eh_personality", GNU_Ada_Personality)
1846     .Case("__gxx_personality_v0",  GNU_CXX_Personality)
1847     .Case("__objc_personality_v0", GNU_ObjC_Personality)
1848     .Default(Unknown_Personality);
1849 }
1850
1851 /// isCatchAll - Return 'true' if the given typeinfo will match anything.
1852 static bool isCatchAll(Personality_Type Personality, Constant *TypeInfo) {
1853   switch (Personality) {
1854   case Unknown_Personality:
1855     return false;
1856   case GNU_Ada_Personality:
1857     // While __gnat_all_others_value will match any Ada exception, it doesn't
1858     // match foreign exceptions (or didn't, before gcc-4.7).
1859     return false;
1860   case GNU_CXX_Personality:
1861   case GNU_ObjC_Personality:
1862     return TypeInfo->isNullValue();
1863   }
1864   llvm_unreachable("Unknown personality!");
1865 }
1866
1867 static bool shorter_filter(const Value *LHS, const Value *RHS) {
1868   return
1869     cast<ArrayType>(LHS->getType())->getNumElements()
1870   <
1871     cast<ArrayType>(RHS->getType())->getNumElements();
1872 }
1873
1874 Instruction *InstCombiner::visitLandingPadInst(LandingPadInst &LI) {
1875   // The logic here should be correct for any real-world personality function.
1876   // However if that turns out not to be true, the offending logic can always
1877   // be conditioned on the personality function, like the catch-all logic is.
1878   Personality_Type Personality = RecognizePersonality(LI.getPersonalityFn());
1879
1880   // Simplify the list of clauses, eg by removing repeated catch clauses
1881   // (these are often created by inlining).
1882   bool MakeNewInstruction = false; // If true, recreate using the following:
1883   SmallVector<Value *, 16> NewClauses; // - Clauses for the new instruction;
1884   bool CleanupFlag = LI.isCleanup();   // - The new instruction is a cleanup.
1885
1886   SmallPtrSet<Value *, 16> AlreadyCaught; // Typeinfos known caught already.
1887   for (unsigned i = 0, e = LI.getNumClauses(); i != e; ++i) {
1888     bool isLastClause = i + 1 == e;
1889     if (LI.isCatch(i)) {
1890       // A catch clause.
1891       Value *CatchClause = LI.getClause(i);
1892       Constant *TypeInfo = cast<Constant>(CatchClause->stripPointerCasts());
1893
1894       // If we already saw this clause, there is no point in having a second
1895       // copy of it.
1896       if (AlreadyCaught.insert(TypeInfo)) {
1897         // This catch clause was not already seen.
1898         NewClauses.push_back(CatchClause);
1899       } else {
1900         // Repeated catch clause - drop the redundant copy.
1901         MakeNewInstruction = true;
1902       }
1903
1904       // If this is a catch-all then there is no point in keeping any following
1905       // clauses or marking the landingpad as having a cleanup.
1906       if (isCatchAll(Personality, TypeInfo)) {
1907         if (!isLastClause)
1908           MakeNewInstruction = true;
1909         CleanupFlag = false;
1910         break;
1911       }
1912     } else {
1913       // A filter clause.  If any of the filter elements were already caught
1914       // then they can be dropped from the filter.  It is tempting to try to
1915       // exploit the filter further by saying that any typeinfo that does not
1916       // occur in the filter can't be caught later (and thus can be dropped).
1917       // However this would be wrong, since typeinfos can match without being
1918       // equal (for example if one represents a C++ class, and the other some
1919       // class derived from it).
1920       assert(LI.isFilter(i) && "Unsupported landingpad clause!");
1921       Value *FilterClause = LI.getClause(i);
1922       ArrayType *FilterType = cast<ArrayType>(FilterClause->getType());
1923       unsigned NumTypeInfos = FilterType->getNumElements();
1924
1925       // An empty filter catches everything, so there is no point in keeping any
1926       // following clauses or marking the landingpad as having a cleanup.  By
1927       // dealing with this case here the following code is made a bit simpler.
1928       if (!NumTypeInfos) {
1929         NewClauses.push_back(FilterClause);
1930         if (!isLastClause)
1931           MakeNewInstruction = true;
1932         CleanupFlag = false;
1933         break;
1934       }
1935
1936       bool MakeNewFilter = false; // If true, make a new filter.
1937       SmallVector<Constant *, 16> NewFilterElts; // New elements.
1938       if (isa<ConstantAggregateZero>(FilterClause)) {
1939         // Not an empty filter - it contains at least one null typeinfo.
1940         assert(NumTypeInfos > 0 && "Should have handled empty filter already!");
1941         Constant *TypeInfo =
1942           Constant::getNullValue(FilterType->getElementType());
1943         // If this typeinfo is a catch-all then the filter can never match.
1944         if (isCatchAll(Personality, TypeInfo)) {
1945           // Throw the filter away.
1946           MakeNewInstruction = true;
1947           continue;
1948         }
1949
1950         // There is no point in having multiple copies of this typeinfo, so
1951         // discard all but the first copy if there is more than one.
1952         NewFilterElts.push_back(TypeInfo);
1953         if (NumTypeInfos > 1)
1954           MakeNewFilter = true;
1955       } else {
1956         ConstantArray *Filter = cast<ConstantArray>(FilterClause);
1957         SmallPtrSet<Value *, 16> SeenInFilter; // For uniquing the elements.
1958         NewFilterElts.reserve(NumTypeInfos);
1959
1960         // Remove any filter elements that were already caught or that already
1961         // occurred in the filter.  While there, see if any of the elements are
1962         // catch-alls.  If so, the filter can be discarded.
1963         bool SawCatchAll = false;
1964         for (unsigned j = 0; j != NumTypeInfos; ++j) {
1965           Value *Elt = Filter->getOperand(j);
1966           Constant *TypeInfo = cast<Constant>(Elt->stripPointerCasts());
1967           if (isCatchAll(Personality, TypeInfo)) {
1968             // This element is a catch-all.  Bail out, noting this fact.
1969             SawCatchAll = true;
1970             break;
1971           }
1972           if (AlreadyCaught.count(TypeInfo))
1973             // Already caught by an earlier clause, so having it in the filter
1974             // is pointless.
1975             continue;
1976           // There is no point in having multiple copies of the same typeinfo in
1977           // a filter, so only add it if we didn't already.
1978           if (SeenInFilter.insert(TypeInfo))
1979             NewFilterElts.push_back(cast<Constant>(Elt));
1980         }
1981         // A filter containing a catch-all cannot match anything by definition.
1982         if (SawCatchAll) {
1983           // Throw the filter away.
1984           MakeNewInstruction = true;
1985           continue;
1986         }
1987
1988         // If we dropped something from the filter, make a new one.
1989         if (NewFilterElts.size() < NumTypeInfos)
1990           MakeNewFilter = true;
1991       }
1992       if (MakeNewFilter) {
1993         FilterType = ArrayType::get(FilterType->getElementType(),
1994                                     NewFilterElts.size());
1995         FilterClause = ConstantArray::get(FilterType, NewFilterElts);
1996         MakeNewInstruction = true;
1997       }
1998
1999       NewClauses.push_back(FilterClause);
2000
2001       // If the new filter is empty then it will catch everything so there is
2002       // no point in keeping any following clauses or marking the landingpad
2003       // as having a cleanup.  The case of the original filter being empty was
2004       // already handled above.
2005       if (MakeNewFilter && !NewFilterElts.size()) {
2006         assert(MakeNewInstruction && "New filter but not a new instruction!");
2007         CleanupFlag = false;
2008         break;
2009       }
2010     }
2011   }
2012
2013   // If several filters occur in a row then reorder them so that the shortest
2014   // filters come first (those with the smallest number of elements).  This is
2015   // advantageous because shorter filters are more likely to match, speeding up
2016   // unwinding, but mostly because it increases the effectiveness of the other
2017   // filter optimizations below.
2018   for (unsigned i = 0, e = NewClauses.size(); i + 1 < e; ) {
2019     unsigned j;
2020     // Find the maximal 'j' s.t. the range [i, j) consists entirely of filters.
2021     for (j = i; j != e; ++j)
2022       if (!isa<ArrayType>(NewClauses[j]->getType()))
2023         break;
2024
2025     // Check whether the filters are already sorted by length.  We need to know
2026     // if sorting them is actually going to do anything so that we only make a
2027     // new landingpad instruction if it does.
2028     for (unsigned k = i; k + 1 < j; ++k)
2029       if (shorter_filter(NewClauses[k+1], NewClauses[k])) {
2030         // Not sorted, so sort the filters now.  Doing an unstable sort would be
2031         // correct too but reordering filters pointlessly might confuse users.
2032         std::stable_sort(NewClauses.begin() + i, NewClauses.begin() + j,
2033                          shorter_filter);
2034         MakeNewInstruction = true;
2035         break;
2036       }
2037
2038     // Look for the next batch of filters.
2039     i = j + 1;
2040   }
2041
2042   // If typeinfos matched if and only if equal, then the elements of a filter L
2043   // that occurs later than a filter F could be replaced by the intersection of
2044   // the elements of F and L.  In reality two typeinfos can match without being
2045   // equal (for example if one represents a C++ class, and the other some class
2046   // derived from it) so it would be wrong to perform this transform in general.
2047   // However the transform is correct and useful if F is a subset of L.  In that
2048   // case L can be replaced by F, and thus removed altogether since repeating a
2049   // filter is pointless.  So here we look at all pairs of filters F and L where
2050   // L follows F in the list of clauses, and remove L if every element of F is
2051   // an element of L.  This can occur when inlining C++ functions with exception
2052   // specifications.
2053   for (unsigned i = 0; i + 1 < NewClauses.size(); ++i) {
2054     // Examine each filter in turn.
2055     Value *Filter = NewClauses[i];
2056     ArrayType *FTy = dyn_cast<ArrayType>(Filter->getType());
2057     if (!FTy)
2058       // Not a filter - skip it.
2059       continue;
2060     unsigned FElts = FTy->getNumElements();
2061     // Examine each filter following this one.  Doing this backwards means that
2062     // we don't have to worry about filters disappearing under us when removed.
2063     for (unsigned j = NewClauses.size() - 1; j != i; --j) {
2064       Value *LFilter = NewClauses[j];
2065       ArrayType *LTy = dyn_cast<ArrayType>(LFilter->getType());
2066       if (!LTy)
2067         // Not a filter - skip it.
2068         continue;
2069       // If Filter is a subset of LFilter, i.e. every element of Filter is also
2070       // an element of LFilter, then discard LFilter.
2071       SmallVectorImpl<Value *>::iterator J = NewClauses.begin() + j;
2072       // If Filter is empty then it is a subset of LFilter.
2073       if (!FElts) {
2074         // Discard LFilter.
2075         NewClauses.erase(J);
2076         MakeNewInstruction = true;
2077         // Move on to the next filter.
2078         continue;
2079       }
2080       unsigned LElts = LTy->getNumElements();
2081       // If Filter is longer than LFilter then it cannot be a subset of it.
2082       if (FElts > LElts)
2083         // Move on to the next filter.
2084         continue;
2085       // At this point we know that LFilter has at least one element.
2086       if (isa<ConstantAggregateZero>(LFilter)) { // LFilter only contains zeros.
2087         // Filter is a subset of LFilter iff Filter contains only zeros (as we
2088         // already know that Filter is not longer than LFilter).
2089         if (isa<ConstantAggregateZero>(Filter)) {
2090           assert(FElts <= LElts && "Should have handled this case earlier!");
2091           // Discard LFilter.
2092           NewClauses.erase(J);
2093           MakeNewInstruction = true;
2094         }
2095         // Move on to the next filter.
2096         continue;
2097       }
2098       ConstantArray *LArray = cast<ConstantArray>(LFilter);
2099       if (isa<ConstantAggregateZero>(Filter)) { // Filter only contains zeros.
2100         // Since Filter is non-empty and contains only zeros, it is a subset of
2101         // LFilter iff LFilter contains a zero.
2102         assert(FElts > 0 && "Should have eliminated the empty filter earlier!");
2103         for (unsigned l = 0; l != LElts; ++l)
2104           if (LArray->getOperand(l)->isNullValue()) {
2105             // LFilter contains a zero - discard it.
2106             NewClauses.erase(J);
2107             MakeNewInstruction = true;
2108             break;
2109           }
2110         // Move on to the next filter.
2111         continue;
2112       }
2113       // At this point we know that both filters are ConstantArrays.  Loop over
2114       // operands to see whether every element of Filter is also an element of
2115       // LFilter.  Since filters tend to be short this is probably faster than
2116       // using a method that scales nicely.
2117       ConstantArray *FArray = cast<ConstantArray>(Filter);
2118       bool AllFound = true;
2119       for (unsigned f = 0; f != FElts; ++f) {
2120         Value *FTypeInfo = FArray->getOperand(f)->stripPointerCasts();
2121         AllFound = false;
2122         for (unsigned l = 0; l != LElts; ++l) {
2123           Value *LTypeInfo = LArray->getOperand(l)->stripPointerCasts();
2124           if (LTypeInfo == FTypeInfo) {
2125             AllFound = true;
2126             break;
2127           }
2128         }
2129         if (!AllFound)
2130           break;
2131       }
2132       if (AllFound) {
2133         // Discard LFilter.
2134         NewClauses.erase(J);
2135         MakeNewInstruction = true;
2136       }
2137       // Move on to the next filter.
2138     }
2139   }
2140
2141   // If we changed any of the clauses, replace the old landingpad instruction
2142   // with a new one.
2143   if (MakeNewInstruction) {
2144     LandingPadInst *NLI = LandingPadInst::Create(LI.getType(),
2145                                                  LI.getPersonalityFn(),
2146                                                  NewClauses.size());
2147     for (unsigned i = 0, e = NewClauses.size(); i != e; ++i)
2148       NLI->addClause(NewClauses[i]);
2149     // A landing pad with no clauses must have the cleanup flag set.  It is
2150     // theoretically possible, though highly unlikely, that we eliminated all
2151     // clauses.  If so, force the cleanup flag to true.
2152     if (NewClauses.empty())
2153       CleanupFlag = true;
2154     NLI->setCleanup(CleanupFlag);
2155     return NLI;
2156   }
2157
2158   // Even if none of the clauses changed, we may nonetheless have understood
2159   // that the cleanup flag is pointless.  Clear it if so.
2160   if (LI.isCleanup() != CleanupFlag) {
2161     assert(!CleanupFlag && "Adding a cleanup, not removing one?!");
2162     LI.setCleanup(CleanupFlag);
2163     return &LI;
2164   }
2165
2166   return 0;
2167 }
2168
2169
2170
2171
2172 /// TryToSinkInstruction - Try to move the specified instruction from its
2173 /// current block into the beginning of DestBlock, which can only happen if it's
2174 /// safe to move the instruction past all of the instructions between it and the
2175 /// end of its block.
2176 static bool TryToSinkInstruction(Instruction *I, BasicBlock *DestBlock) {
2177   assert(I->hasOneUse() && "Invariants didn't hold!");
2178
2179   // Cannot move control-flow-involving, volatile loads, vaarg, etc.
2180   if (isa<PHINode>(I) || isa<LandingPadInst>(I) || I->mayHaveSideEffects() ||
2181       isa<TerminatorInst>(I))
2182     return false;
2183
2184   // Do not sink alloca instructions out of the entry block.
2185   if (isa<AllocaInst>(I) && I->getParent() ==
2186         &DestBlock->getParent()->getEntryBlock())
2187     return false;
2188
2189   // We can only sink load instructions if there is nothing between the load and
2190   // the end of block that could change the value.
2191   if (I->mayReadFromMemory()) {
2192     for (BasicBlock::iterator Scan = I, E = I->getParent()->end();
2193          Scan != E; ++Scan)
2194       if (Scan->mayWriteToMemory())
2195         return false;
2196   }
2197
2198   BasicBlock::iterator InsertPos = DestBlock->getFirstInsertionPt();
2199   I->moveBefore(InsertPos);
2200   ++NumSunkInst;
2201   return true;
2202 }
2203
2204
2205 /// AddReachableCodeToWorklist - Walk the function in depth-first order, adding
2206 /// all reachable code to the worklist.
2207 ///
2208 /// This has a couple of tricks to make the code faster and more powerful.  In
2209 /// particular, we constant fold and DCE instructions as we go, to avoid adding
2210 /// them to the worklist (this significantly speeds up instcombine on code where
2211 /// many instructions are dead or constant).  Additionally, if we find a branch
2212 /// whose condition is a known constant, we only visit the reachable successors.
2213 ///
2214 static bool AddReachableCodeToWorklist(BasicBlock *BB,
2215                                        SmallPtrSet<BasicBlock*, 64> &Visited,
2216                                        InstCombiner &IC,
2217                                        const DataLayout *TD,
2218                                        const TargetLibraryInfo *TLI) {
2219   bool MadeIRChange = false;
2220   SmallVector<BasicBlock*, 256> Worklist;
2221   Worklist.push_back(BB);
2222
2223   SmallVector<Instruction*, 128> InstrsForInstCombineWorklist;
2224   DenseMap<ConstantExpr*, Constant*> FoldedConstants;
2225
2226   do {
2227     BB = Worklist.pop_back_val();
2228
2229     // We have now visited this block!  If we've already been here, ignore it.
2230     if (!Visited.insert(BB)) continue;
2231
2232     for (BasicBlock::iterator BBI = BB->begin(), E = BB->end(); BBI != E; ) {
2233       Instruction *Inst = BBI++;
2234
2235       // DCE instruction if trivially dead.
2236       if (isInstructionTriviallyDead(Inst, TLI)) {
2237         ++NumDeadInst;
2238         DEBUG(dbgs() << "IC: DCE: " << *Inst << '\n');
2239         Inst->eraseFromParent();
2240         continue;
2241       }
2242
2243       // ConstantProp instruction if trivially constant.
2244       if (!Inst->use_empty() && isa<Constant>(Inst->getOperand(0)))
2245         if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(Inst, TD, TLI)) {
2246           DEBUG(dbgs() << "IC: ConstFold to: " << *C << " from: "
2247                        << *Inst << '\n');
2248           Inst->replaceAllUsesWith(C);
2249           ++NumConstProp;
2250           Inst->eraseFromParent();
2251           continue;
2252         }
2253
2254       if (TD) {
2255         // See if we can constant fold its operands.
2256         for (User::op_iterator i = Inst->op_begin(), e = Inst->op_end();
2257              i != e; ++i) {
2258           ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(i);
2259           if (CE == 0) continue;
2260
2261           Constant*& FoldRes = FoldedConstants[CE];
2262           if (!FoldRes)
2263             FoldRes = ConstantFoldConstantExpression(CE, TD, TLI);
2264           if (!FoldRes)
2265             FoldRes = CE;
2266
2267           if (FoldRes != CE) {
2268             *i = FoldRes;
2269             MadeIRChange = true;
2270           }
2271         }
2272       }
2273
2274       InstrsForInstCombineWorklist.push_back(Inst);
2275     }
2276
2277     // Recursively visit successors.  If this is a branch or switch on a
2278     // constant, only visit the reachable successor.
2279     TerminatorInst *TI = BB->getTerminator();
2280     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
2281       if (BI->isConditional() && isa<ConstantInt>(BI->getCondition())) {
2282         bool CondVal = cast<ConstantInt>(BI->getCondition())->getZExtValue();
2283         BasicBlock *ReachableBB = BI->getSuccessor(!CondVal);
2284         Worklist.push_back(ReachableBB);
2285         continue;
2286       }
2287     } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
2288       if (ConstantInt *Cond = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getCondition())) {
2289         // See if this is an explicit destination.
2290         for (SwitchInst::CaseIt i = SI->case_begin(), e = SI->case_end();
2291              i != e; ++i)
2292           if (i.getCaseValue() == Cond) {
2293             BasicBlock *ReachableBB = i.getCaseSuccessor();
2294             Worklist.push_back(ReachableBB);
2295             continue;
2296           }
2297
2298         // Otherwise it is the default destination.
2299         Worklist.push_back(SI->getDefaultDest());
2300         continue;
2301       }
2302     }
2303
2304     for (unsigned i = 0, e = TI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
2305       Worklist.push_back(TI->getSuccessor(i));
2306   } while (!Worklist.empty());
2307
2308   // Once we've found all of the instructions to add to instcombine's worklist,
2309   // add them in reverse order.  This way instcombine will visit from the top
2310   // of the function down.  This jives well with the way that it adds all uses
2311   // of instructions to the worklist after doing a transformation, thus avoiding
2312   // some N^2 behavior in pathological cases.
2313   IC.Worklist.AddInitialGroup(&InstrsForInstCombineWorklist[0],
2314                               InstrsForInstCombineWorklist.size());
2315
2316   return MadeIRChange;
2317 }
2318
2319 bool InstCombiner::DoOneIteration(Function &F, unsigned Iteration) {
2320   MadeIRChange = false;
2321
2322   DEBUG(dbgs() << "\n\nINSTCOMBINE ITERATION #" << Iteration << " on "
2323                << F.getName() << "\n");
2324
2325   {
2326     // Do a depth-first traversal of the function, populate the worklist with
2327     // the reachable instructions.  Ignore blocks that are not reachable.  Keep
2328     // track of which blocks we visit.
2329     SmallPtrSet<BasicBlock*, 64> Visited;
2330     MadeIRChange |= AddReachableCodeToWorklist(F.begin(), Visited, *this, TD,
2331                                                TLI);
2332
2333     // Do a quick scan over the function.  If we find any blocks that are
2334     // unreachable, remove any instructions inside of them.  This prevents
2335     // the instcombine code from having to deal with some bad special cases.
2336     for (Function::iterator BB = F.begin(), E = F.end(); BB != E; ++BB) {
2337       if (Visited.count(BB)) continue;
2338
2339       // Delete the instructions backwards, as it has a reduced likelihood of
2340       // having to update as many def-use and use-def chains.
2341       Instruction *EndInst = BB->getTerminator(); // Last not to be deleted.
2342       while (EndInst != BB->begin()) {
2343         // Delete the next to last instruction.
2344         BasicBlock::iterator I = EndInst;
2345         Instruction *Inst = --I;
2346         if (!Inst->use_empty())
2347           Inst->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(Inst->getType()));
2348         if (isa<LandingPadInst>(Inst)) {
2349           EndInst = Inst;
2350           continue;
2351         }
2352         if (!isa<DbgInfoIntrinsic>(Inst)) {
2353           ++NumDeadInst;
2354           MadeIRChange = true;
2355         }
2356         Inst->eraseFromParent();
2357       }
2358     }
2359   }
2360
2361   while (!Worklist.isEmpty()) {
2362     Instruction *I = Worklist.RemoveOne();
2363     if (I == 0) continue;  // skip null values.
2364
2365     // Check to see if we can DCE the instruction.
2366     if (isInstructionTriviallyDead(I, TLI)) {
2367       DEBUG(dbgs() << "IC: DCE: " << *I << '\n');
2368       EraseInstFromFunction(*I);
2369       ++NumDeadInst;
2370       MadeIRChange = true;
2371       continue;
2372     }
2373
2374     // Instruction isn't dead, see if we can constant propagate it.
2375     if (!I->use_empty() && isa<Constant>(I->getOperand(0)))
2376       if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(I, TD, TLI)) {
2377         DEBUG(dbgs() << "IC: ConstFold to: " << *C << " from: " << *I << '\n');
2378
2379         // Add operands to the worklist.
2380         ReplaceInstUsesWith(*I, C);
2381         ++NumConstProp;
2382         EraseInstFromFunction(*I);
2383         MadeIRChange = true;
2384         continue;
2385       }
2386
2387     // See if we can trivially sink this instruction to a successor basic block.
2388     if (I->hasOneUse()) {
2389       BasicBlock *BB = I->getParent();
2390       Instruction *UserInst = cast<Instruction>(I->use_back());
2391       BasicBlock *UserParent;
2392
2393       // Get the block the use occurs in.
2394       if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(UserInst))
2395         UserParent = PN->getIncomingBlock(I->use_begin().getUse());
2396       else
2397         UserParent = UserInst->getParent();
2398
2399       if (UserParent != BB) {
2400         bool UserIsSuccessor = false;
2401         // See if the user is one of our successors.
2402         for (succ_iterator SI = succ_begin(BB), E = succ_end(BB); SI != E; ++SI)
2403           if (*SI == UserParent) {
2404             UserIsSuccessor = true;
2405             break;
2406           }
2407
2408         // If the user is one of our immediate successors, and if that successor
2409         // only has us as a predecessors (we'd have to split the critical edge
2410         // otherwise), we can keep going.
2411         if (UserIsSuccessor && UserParent->getSinglePredecessor())
2412           // Okay, the CFG is simple enough, try to sink this instruction.
2413           MadeIRChange |= TryToSinkInstruction(I, UserParent);
2414       }
2415     }
2416
2417     // Now that we have an instruction, try combining it to simplify it.
2418     Builder->SetInsertPoint(I->getParent(), I);
2419     Builder->SetCurrentDebugLocation(I->getDebugLoc());
2420
2421 #ifndef NDEBUG
2422     std::string OrigI;
2423 #endif
2424     DEBUG(raw_string_ostream SS(OrigI); I->print(SS); OrigI = SS.str(););
2425     DEBUG(dbgs() << "IC: Visiting: " << OrigI << '\n');
2426
2427     if (Instruction *Result = visit(*I)) {
2428       ++NumCombined;
2429       // Should we replace the old instruction with a new one?
2430       if (Result != I) {
2431         DEBUG(dbgs() << "IC: Old = " << *I << '\n'
2432                      << "    New = " << *Result << '\n');
2433
2434         if (!I->getDebugLoc().isUnknown())
2435           Result->setDebugLoc(I->getDebugLoc());
2436         // Everything uses the new instruction now.
2437         I->replaceAllUsesWith(Result);
2438
2439         // Move the name to the new instruction first.
2440         Result->takeName(I);
2441
2442         // Push the new instruction and any users onto the worklist.
2443         Worklist.Add(Result);
2444         Worklist.AddUsersToWorkList(*Result);
2445
2446         // Insert the new instruction into the basic block...
2447         BasicBlock *InstParent = I->getParent();
2448         BasicBlock::iterator InsertPos = I;
2449
2450         // If we replace a PHI with something that isn't a PHI, fix up the
2451         // insertion point.
2452         if (!isa<PHINode>(Result) && isa<PHINode>(InsertPos))
2453           InsertPos = InstParent->getFirstInsertionPt();
2454
2455         InstParent->getInstList().insert(InsertPos, Result);
2456
2457         EraseInstFromFunction(*I);
2458       } else {
2459 #ifndef NDEBUG
2460         DEBUG(dbgs() << "IC: Mod = " << OrigI << '\n'
2461                      << "    New = " << *I << '\n');
2462 #endif
2463
2464         // If the instruction was modified, it's possible that it is now dead.
2465         // if so, remove it.
2466         if (isInstructionTriviallyDead(I, TLI)) {
2467           EraseInstFromFunction(*I);
2468         } else {
2469           Worklist.Add(I);
2470           Worklist.AddUsersToWorkList(*I);
2471         }
2472       }
2473       MadeIRChange = true;
2474     }
2475   }
2476
2477   Worklist.Zap();
2478   return MadeIRChange;
2479 }
2480
2481 namespace {
2482 class InstCombinerLibCallSimplifier : public LibCallSimplifier {
2483   InstCombiner *IC;
2484 public:
2485   InstCombinerLibCallSimplifier(const DataLayout *TD,
2486                                 const TargetLibraryInfo *TLI,
2487                                 InstCombiner *IC)
2488     : LibCallSimplifier(TD, TLI, UnsafeFPShrink) {
2489     this->IC = IC;
2490   }
2491
2492   /// replaceAllUsesWith - override so that instruction replacement
2493   /// can be defined in terms of the instruction combiner framework.
2494   virtual void replaceAllUsesWith(Instruction *I, Value *With) const {
2495     IC->ReplaceInstUsesWith(*I, With);
2496   }
2497 };
2498 }
2499
2500 bool InstCombiner::runOnFunction(Function &F) {
2501   TD = getAnalysisIfAvailable<DataLayout>();
2502   TLI = &getAnalysis<TargetLibraryInfo>();
2503   // Minimizing size?
2504   MinimizeSize = F.getAttributes().hasAttribute(AttributeSet::FunctionIndex,
2505                                                 Attribute::MinSize);
2506
2507   /// Builder - This is an IRBuilder that automatically inserts new
2508   /// instructions into the worklist when they are created.
2509   IRBuilder<true, TargetFolder, InstCombineIRInserter>
2510     TheBuilder(F.getContext(), TargetFolder(TD),
2511                InstCombineIRInserter(Worklist));
2512   Builder = &TheBuilder;
2513
2514   InstCombinerLibCallSimplifier TheSimplifier(TD, TLI, this);
2515   Simplifier = &TheSimplifier;
2516
2517   bool EverMadeChange = false;
2518
2519   // Lower dbg.declare intrinsics otherwise their value may be clobbered
2520   // by instcombiner.
2521   EverMadeChange = LowerDbgDeclare(F);
2522
2523   // Iterate while there is work to do.
2524   unsigned Iteration = 0;
2525   while (DoOneIteration(F, Iteration++))
2526     EverMadeChange = true;
2527
2528   Builder = 0;
2529   return EverMadeChange;
2530 }
2531
2532 FunctionPass *llvm::createInstructionCombiningPass() {
2533   return new InstCombiner();
2534 }