lib/Analysis/ConstantFolding.cpp

   1 //===-- ConstantFolding.cpp - Fold instructions into constants ------------===//
   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 // This file defines routines for folding instructions into constants.
  11 //
  12 // Also, to supplement the basic VMCore ConstantExpr simplifications,
  13 // this file defines some additional folding routines that can make use of
  14 // TargetData information. These functions cannot go in VMCore due to library
  15 // dependency issues.
  16 //
  17 //===----------------------------------------------------------------------===//
  18
  19 #include "llvm/Analysis/ConstantFolding.h"
  20 #include "llvm/Constants.h"
  21 #include "llvm/DerivedTypes.h"
  22 #include "llvm/Function.h"
  23 #include "llvm/GlobalVariable.h"
  24 #include "llvm/Instructions.h"
  25 #include "llvm/Intrinsics.h"
  26 #include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
  27 #include "llvm/Target/TargetData.h"
  28 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
  29 #include "llvm/ADT/StringMap.h"
  30 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
  31 #include "llvm/Support/GetElementPtrTypeIterator.h"
  32 #include "llvm/Support/MathExtras.h"
  33 #include <cerrno>
  34 #include <cmath>
  35 using namespace llvm;
  36
  37 //===----------------------------------------------------------------------===//
  38 // Constant Folding internal helper functions
  39 //===----------------------------------------------------------------------===//
  40
  41 /// FoldBitCast - Constant fold bitcast, symbolically evaluating it with
  42 /// TargetData.  This always returns a non-null constant, but it may be a
  43 /// ConstantExpr if unfoldable.
  44 static Constant *FoldBitCast(Constant *C, const Type *DestTy,
  45                              const TargetData &TD) {
  46
  47   // This only handles casts to vectors currently.
  48   const VectorType *DestVTy = dyn_cast<VectorType>(DestTy);
  49   if (DestVTy == 0)
  50     return ConstantExpr::getBitCast(C, DestTy);
  51
  52   // If this is a scalar -> vector cast, convert the input into a <1 x scalar>
  53   // vector so the code below can handle it uniformly.
  54   if (isa<ConstantFP>(C) || isa<ConstantInt>(C)) {
  55     Constant *Ops = C; // don't take the address of C!
  56     return FoldBitCast(ConstantVector::get(&Ops, 1), DestTy, TD);
  57   }
  58
  59   // If this is a bitcast from constant vector -> vector, fold it.
  60   ConstantVector *CV = dyn_cast<ConstantVector>(C);
  61   if (CV == 0)
  62     return ConstantExpr::getBitCast(C, DestTy);
  63
  64   // If the element types match, VMCore can fold it.
  65   unsigned NumDstElt = DestVTy->getNumElements();
  66   unsigned NumSrcElt = CV->getNumOperands();
  67   if (NumDstElt == NumSrcElt)
  68     return ConstantExpr::getBitCast(C, DestTy);
  69
  70   const Type *SrcEltTy = CV->getType()->getElementType();
  71   const Type *DstEltTy = DestVTy->getElementType();
  72
  73   // Otherwise, we're changing the number of elements in a vector, which
  74   // requires endianness information to do the right thing.  For example,
  75   //    bitcast (<2 x i64> <i64 0, i64 1> to <4 x i32>)
  76   // folds to (little endian):
  77   //    <4 x i32> <i32 0, i32 0, i32 1, i32 0>
  78   // and to (big endian):
  79   //    <4 x i32> <i32 0, i32 0, i32 0, i32 1>
  80
  81   // First thing is first.  We only want to think about integer here, so if
  82   // we have something in FP form, recast it as integer.
  83   if (DstEltTy->isFloatingPointTy()) {
  84     // Fold to an vector of integers with same size as our FP type.
  85     unsigned FPWidth = DstEltTy->getPrimitiveSizeInBits();
  86     const Type *DestIVTy =
  87       VectorType::get(IntegerType::get(C->getContext(), FPWidth), NumDstElt);
  88     // Recursively handle this integer conversion, if possible.
  89     C = FoldBitCast(C, DestIVTy, TD);
  90     if (!C) return ConstantExpr::getBitCast(C, DestTy);
  91
  92     // Finally, VMCore can handle this now that #elts line up.
  93     return ConstantExpr::getBitCast(C, DestTy);
  94   }
  95
  96   // Okay, we know the destination is integer, if the input is FP, convert
  97   // it to integer first.
  98   if (SrcEltTy->isFloatingPointTy()) {
  99     unsigned FPWidth = SrcEltTy->getPrimitiveSizeInBits();
 100     const Type *SrcIVTy =
 101       VectorType::get(IntegerType::get(C->getContext(), FPWidth), NumSrcElt);
 102     // Ask VMCore to do the conversion now that #elts line up.
 103     C = ConstantExpr::getBitCast(C, SrcIVTy);
 104     CV = dyn_cast<ConstantVector>(C);
 105     if (!CV)  // If VMCore wasn't able to fold it, bail out.
 106       return C;
 107   }
 108
 109   // Now we know that the input and output vectors are both integer vectors
 110   // of the same size, and that their #elements is not the same.  Do the
 111   // conversion here, which depends on whether the input or output has
 112   // more elements.
 113   bool isLittleEndian = TD.isLittleEndian();
 114
 115   SmallVector<Constant*, 32> Result;
 116   if (NumDstElt < NumSrcElt) {
 117     // Handle: bitcast (<4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3> to <2 x i64>)
 118     Constant *Zero = Constant::getNullValue(DstEltTy);
 119     unsigned Ratio = NumSrcElt/NumDstElt;
 120     unsigned SrcBitSize = SrcEltTy->getPrimitiveSizeInBits();
 121     unsigned SrcElt = 0;
 122     for (unsigned i = 0; i != NumDstElt; ++i) {
 123       // Build each element of the result.
 124       Constant *Elt = Zero;
 125       unsigned ShiftAmt = isLittleEndian ? 0 : SrcBitSize*(Ratio-1);
 126       for (unsigned j = 0; j != Ratio; ++j) {
 127         Constant *Src = dyn_cast<ConstantInt>(CV->getOperand(SrcElt++));
 128         if (!Src)  // Reject constantexpr elements.
 129           return ConstantExpr::getBitCast(C, DestTy);
 130
 131         // Zero extend the element to the right size.
 132         Src = ConstantExpr::getZExt(Src, Elt->getType());
 133
 134         // Shift it to the right place, depending on endianness.
 135         Src = ConstantExpr::getShl(Src,
 136                                    ConstantInt::get(Src->getType(), ShiftAmt));
 137         ShiftAmt += isLittleEndian ? SrcBitSize : -SrcBitSize;
 138
 139         // Mix it in.
 140         Elt = ConstantExpr::getOr(Elt, Src);
 141       }
 142       Result.push_back(Elt);
 143     }
 144   } else {
 145     // Handle: bitcast (<2 x i64> <i64 0, i64 1> to <4 x i32>)
 146     unsigned Ratio = NumDstElt/NumSrcElt;
 147     unsigned DstBitSize = DstEltTy->getPrimitiveSizeInBits();
 148
 149     // Loop over each source value, expanding into multiple results.
 150     for (unsigned i = 0; i != NumSrcElt; ++i) {
 151       Constant *Src = dyn_cast<ConstantInt>(CV->getOperand(i));
 152       if (!Src)  // Reject constantexpr elements.
 153         return ConstantExpr::getBitCast(C, DestTy);
 154
 155       unsigned ShiftAmt = isLittleEndian ? 0 : DstBitSize*(Ratio-1);
 156       for (unsigned j = 0; j != Ratio; ++j) {
 157         // Shift the piece of the value into the right place, depending on
 158         // endianness.
 159         Constant *Elt = ConstantExpr::getLShr(Src,
 160                                     ConstantInt::get(Src->getType(), ShiftAmt));
 161         ShiftAmt += isLittleEndian ? DstBitSize : -DstBitSize;
 162
 163         // Truncate and remember this piece.
 164         Result.push_back(ConstantExpr::getTrunc(Elt, DstEltTy));
 165       }
 166     }
 167   }
 168
 169   return ConstantVector::get(Result.data(), Result.size());
 170 }
 171
 172
 173 /// IsConstantOffsetFromGlobal - If this constant is actually a constant offset
 174 /// from a global, return the global and the constant.  Because of
 175 /// constantexprs, this function is recursive.
 176 static bool IsConstantOffsetFromGlobal(Constant *C, GlobalValue *&GV,
 177                                        int64_t &Offset, const TargetData &TD) {
 178   // Trivial case, constant is the global.
 179   if ((GV = dyn_cast<GlobalValue>(C))) {
 180     Offset = 0;
 181     return true;
 182   }
 183
 184   // Otherwise, if this isn't a constant expr, bail out.
 185   ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(C);
 186   if (!CE) return false;
 187
 188   // Look through ptr->int and ptr->ptr casts.
 189   if (CE->getOpcode() == Instruction::PtrToInt ||
 190       CE->getOpcode() == Instruction::BitCast)
 191     return IsConstantOffsetFromGlobal(CE->getOperand(0), GV, Offset, TD);
 192
 193   // i32* getelementptr ([5 x i32]* @a, i32 0, i32 5)
 194   if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr) {
 195     // Cannot compute this if the element type of the pointer is missing size
 196     // info.
 197     if (!cast<PointerType>(CE->getOperand(0)->getType())
 198                  ->getElementType()->isSized())
 199       return false;
 200
 201     // If the base isn't a global+constant, we aren't either.
 202     if (!IsConstantOffsetFromGlobal(CE->getOperand(0), GV, Offset, TD))
 203       return false;
 204
 205     // Otherwise, add any offset that our operands provide.
 206     gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(CE);
 207     for (User::const_op_iterator i = CE->op_begin() + 1, e = CE->op_end();
 208          i != e; ++i, ++GTI) {
 209       ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(*i);
 210       if (!CI) return false;  // Index isn't a simple constant?
 211       if (CI->isZero()) continue;  // Not adding anything.
 212
 213       if (const StructType *ST = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
 214         // N = N + Offset
 215         Offset += TD.getStructLayout(ST)->getElementOffset(CI->getZExtValue());
 216       } else {
 217         const SequentialType *SQT = cast<SequentialType>(*GTI);
 218         Offset += TD.getTypeAllocSize(SQT->getElementType())*CI->getSExtValue();
 219       }
 220     }
 221     return true;
 222   }
 223
 224   return false;
 225 }
 226
 227 /// ReadDataFromGlobal - Recursive helper to read bits out of global.  C is the
 228 /// constant being copied out of. ByteOffset is an offset into C.  CurPtr is the
 229 /// pointer to copy results into and BytesLeft is the number of bytes left in
 230 /// the CurPtr buffer.  TD is the target data.
 231 static bool ReadDataFromGlobal(Constant *C, uint64_t ByteOffset,
 232                                unsigned char *CurPtr, unsigned BytesLeft,
 233                                const TargetData &TD) {
 234   assert(ByteOffset <= TD.getTypeAllocSize(C->getType()) &&
 235          "Out of range access");
 236
 237   // If this element is zero or undefined, we can just return since *CurPtr is
 238   // zero initialized.
 239   if (isa<ConstantAggregateZero>(C) || isa<UndefValue>(C))
 240     return true;
 241
 242   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(C)) {
 243     if (CI->getBitWidth() > 64 ||
 244         (CI->getBitWidth() & 7) != 0)
 245       return false;
 246
 247     uint64_t Val = CI->getZExtValue();
 248     unsigned IntBytes = unsigned(CI->getBitWidth()/8);
 249
 250     for (unsigned i = 0; i != BytesLeft && ByteOffset != IntBytes; ++i) {
 251       CurPtr[i] = (unsigned char)(Val >> (ByteOffset * 8));
 252       ++ByteOffset;
 253     }
 254     return true;
 255   }
 256
 257   if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(C)) {
 258     if (CFP->getType()->isDoubleTy()) {
 259       C = FoldBitCast(C, Type::getInt64Ty(C->getContext()), TD);
 260       return ReadDataFromGlobal(C, ByteOffset, CurPtr, BytesLeft, TD);
 261     }
 262     if (CFP->getType()->isFloatTy()){
 263       C = FoldBitCast(C, Type::getInt32Ty(C->getContext()), TD);
 264       return ReadDataFromGlobal(C, ByteOffset, CurPtr, BytesLeft, TD);
 265     }
 266     return false;
 267   }
 268
 269   if (ConstantStruct *CS = dyn_cast<ConstantStruct>(C)) {
 270     const StructLayout *SL = TD.getStructLayout(CS->getType());
 271     unsigned Index = SL->getElementContainingOffset(ByteOffset);
 272     uint64_t CurEltOffset = SL->getElementOffset(Index);
 273     ByteOffset -= CurEltOffset;
 274
 275     while (1) {
 276       // If the element access is to the element itself and not to tail padding,
 277       // read the bytes from the element.
 278       uint64_t EltSize = TD.getTypeAllocSize(CS->getOperand(Index)->getType());
 279
 280       if (ByteOffset < EltSize &&
 281           !ReadDataFromGlobal(CS->getOperand(Index), ByteOffset, CurPtr,
 282                               BytesLeft, TD))
 283         return false;
 284
 285       ++Index;
 286
 287       // Check to see if we read from the last struct element, if so we're done.
 288       if (Index == CS->getType()->getNumElements())
 289         return true;
 290
 291       // If we read all of the bytes we needed from this element we're done.
 292       uint64_t NextEltOffset = SL->getElementOffset(Index);
 293
 294       if (BytesLeft <= NextEltOffset-CurEltOffset-ByteOffset)
 295         return true;
 296
 297       // Move to the next element of the struct.
 298       CurPtr += NextEltOffset-CurEltOffset-ByteOffset;
 299       BytesLeft -= NextEltOffset-CurEltOffset-ByteOffset;
 300       ByteOffset = 0;
 301       CurEltOffset = NextEltOffset;
 302     }
 303     // not reached.
 304   }
 305
 306   if (ConstantArray *CA = dyn_cast<ConstantArray>(C)) {
 307     uint64_t EltSize = TD.getTypeAllocSize(CA->getType()->getElementType());
 308     uint64_t Index = ByteOffset / EltSize;
 309     uint64_t Offset = ByteOffset - Index * EltSize;
 310     for (; Index != CA->getType()->getNumElements(); ++Index) {
 311       if (!ReadDataFromGlobal(CA->getOperand(Index), Offset, CurPtr,
 312                               BytesLeft, TD))
 313         return false;
 314       if (EltSize >= BytesLeft)
 315         return true;
 316
 317       Offset = 0;
 318       BytesLeft -= EltSize;
 319       CurPtr += EltSize;
 320     }
 321     return true;
 322   }
 323
 324   if (ConstantVector *CV = dyn_cast<ConstantVector>(C)) {
 325     uint64_t EltSize = TD.getTypeAllocSize(CV->getType()->getElementType());
 326     uint64_t Index = ByteOffset / EltSize;
 327     uint64_t Offset = ByteOffset - Index * EltSize;
 328     for (; Index != CV->getType()->getNumElements(); ++Index) {
 329       if (!ReadDataFromGlobal(CV->getOperand(Index), Offset, CurPtr,
 330                               BytesLeft, TD))
 331         return false;
 332       if (EltSize >= BytesLeft)
 333         return true;
 334
 335       Offset = 0;
 336       BytesLeft -= EltSize;
 337       CurPtr += EltSize;
 338     }
 339     return true;
 340   }
 341
 342   // Otherwise, unknown initializer type.
 343   return false;
 344 }
 345
 346 static Constant *FoldReinterpretLoadFromConstPtr(Constant *C,
 347                                                  const TargetData &TD) {
 348   const Type *LoadTy = cast<PointerType>(C->getType())->getElementType();
 349   const IntegerType *IntType = dyn_cast<IntegerType>(LoadTy);
 350
 351   // If this isn't an integer load we can't fold it directly.
 352   if (!IntType) {
 353     // If this is a float/double load, we can try folding it as an int32/64 load
 354     // and then bitcast the result.  This can be useful for union cases.  Note
 355     // that address spaces don't matter here since we're not going to result in
 356     // an actual new load.
 357     const Type *MapTy;
 358     if (LoadTy->isFloatTy())
 359       MapTy = Type::getInt32PtrTy(C->getContext());
 360     else if (LoadTy->isDoubleTy())
 361       MapTy = Type::getInt64PtrTy(C->getContext());
 362     else if (LoadTy->isVectorTy()) {
 363       MapTy = IntegerType::get(C->getContext(),
 364                                TD.getTypeAllocSizeInBits(LoadTy));
 365       MapTy = PointerType::getUnqual(MapTy);
 366     } else
 367       return 0;
 368
 369     C = FoldBitCast(C, MapTy, TD);
 370     if (Constant *Res = FoldReinterpretLoadFromConstPtr(C, TD))
 371       return FoldBitCast(Res, LoadTy, TD);
 372     return 0;
 373   }
 374
 375   unsigned BytesLoaded = (IntType->getBitWidth() + 7) / 8;
 376   if (BytesLoaded > 32 || BytesLoaded == 0) return 0;
 377
 378   GlobalValue *GVal;
 379   int64_t Offset;
 380   if (!IsConstantOffsetFromGlobal(C, GVal, Offset, TD))
 381     return 0;
 382
 383   GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(GVal);
 384   if (!GV || !GV->isConstant() || !GV->hasDefinitiveInitializer() ||
 385       !GV->getInitializer()->getType()->isSized())
 386     return 0;
 387
 388   // If we're loading off the beginning of the global, some bytes may be valid,
 389   // but we don't try to handle this.
 390   if (Offset < 0) return 0;
 391
 392   // If we're not accessing anything in this constant, the result is undefined.
 393   if (uint64_t(Offset) >= TD.getTypeAllocSize(GV->getInitializer()->getType()))
 394     return UndefValue::get(IntType);
 395
 396   unsigned char RawBytes[32] = {0};
 397   if (!ReadDataFromGlobal(GV->getInitializer(), Offset, RawBytes,
 398                           BytesLoaded, TD))
 399     return 0;
 400
 401   APInt ResultVal = APInt(IntType->getBitWidth(), RawBytes[BytesLoaded-1]);
 402   for (unsigned i = 1; i != BytesLoaded; ++i) {
 403     ResultVal <<= 8;
 404     ResultVal |= RawBytes[BytesLoaded-1-i];
 405   }
 406
 407   return ConstantInt::get(IntType->getContext(), ResultVal);
 408 }
 409
 410 /// ConstantFoldLoadFromConstPtr - Return the value that a load from C would
 411 /// produce if it is constant and determinable.  If this is not determinable,
 412 /// return null.
 413 Constant *llvm::ConstantFoldLoadFromConstPtr(Constant *C,
 414                                              const TargetData *TD) {
 415   // First, try the easy cases:
 416   if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(C))
 417     if (GV->isConstant() && GV->hasDefinitiveInitializer())
 418       return GV->getInitializer();
 419
 420   // If the loaded value isn't a constant expr, we can't handle it.
 421   ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(C);
 422   if (!CE) return 0;
 423
 424   if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr) {
 425     if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(CE->getOperand(0)))
 426       if (GV->isConstant() && GV->hasDefinitiveInitializer())
 427         if (Constant *V =
 428              ConstantFoldLoadThroughGEPConstantExpr(GV->getInitializer(), CE))
 429           return V;
 430   }
 431
 432   // Instead of loading constant c string, use corresponding integer value
 433   // directly if string length is small enough.
 434   std::string Str;
 435   if (TD && GetConstantStringInfo(CE, Str) && !Str.empty()) {
 436     unsigned StrLen = Str.length();
 437     const Type *Ty = cast<PointerType>(CE->getType())->getElementType();
 438     unsigned NumBits = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
 439     // Replace load with immediate integer if the result is an integer or fp
 440     // value.
 441     if ((NumBits >> 3) == StrLen + 1 && (NumBits & 7) == 0 &&
 442         (isa<IntegerType>(Ty) || Ty->isFloatingPointTy())) {
 443       APInt StrVal(NumBits, 0);
 444       APInt SingleChar(NumBits, 0);
 445       if (TD->isLittleEndian()) {
 446         for (signed i = StrLen-1; i >= 0; i--) {
 447           SingleChar = (uint64_t) Str[i] & UCHAR_MAX;
 448           StrVal = (StrVal << 8) | SingleChar;
 449         }
 450       } else {
 451         for (unsigned i = 0; i < StrLen; i++) {
 452           SingleChar = (uint64_t) Str[i] & UCHAR_MAX;
 453           StrVal = (StrVal << 8) | SingleChar;
 454         }
 455         // Append NULL at the end.
 456         SingleChar = 0;
 457         StrVal = (StrVal << 8) | SingleChar;
 458       }
 459
 460       Constant *Res = ConstantInt::get(CE->getContext(), StrVal);
 461       if (Ty->isFloatingPointTy())
 462         Res = ConstantExpr::getBitCast(Res, Ty);
 463       return Res;
 464     }
 465   }
 466
 467   // If this load comes from anywhere in a constant global, and if the global
 468   // is all undef or zero, we know what it loads.
 469   if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(CE->getUnderlyingObject())){
 470     if (GV->isConstant() && GV->hasDefinitiveInitializer()) {
 471       const Type *ResTy = cast<PointerType>(C->getType())->getElementType();
 472       if (GV->getInitializer()->isNullValue())
 473         return Constant::getNullValue(ResTy);
 474       if (isa<UndefValue>(GV->getInitializer()))
 475         return UndefValue::get(ResTy);
 476     }
 477   }
 478
 479   // Try hard to fold loads from bitcasted strange and non-type-safe things.  We
 480   // currently don't do any of this for big endian systems.  It can be
 481   // generalized in the future if someone is interested.
 482   if (TD && TD->isLittleEndian())
 483     return FoldReinterpretLoadFromConstPtr(CE, *TD);
 484   return 0;
 485 }
 486
 487 static Constant *ConstantFoldLoadInst(const LoadInst *LI, const TargetData *TD){
 488   if (LI->isVolatile()) return 0;
 489
 490   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LI->getOperand(0)))
 491     return ConstantFoldLoadFromConstPtr(C, TD);
 492
 493   return 0;
 494 }
 495
 496 /// SymbolicallyEvaluateBinop - One of Op0/Op1 is a constant expression.
 497 /// Attempt to symbolically evaluate the result of a binary operator merging
 498 /// these together.  If target data info is available, it is provided as TD,
 499 /// otherwise TD is null.
 500 static Constant *SymbolicallyEvaluateBinop(unsigned Opc, Constant *Op0,
 501                                            Constant *Op1, const TargetData *TD){
 502   // SROA
 503
 504   // Fold (and 0xffffffff00000000, (shl x, 32)) -> shl.
 505   // Fold (lshr (or X, Y), 32) -> (lshr [X/Y], 32) if one doesn't contribute
 506   // bits.
 507
 508
 509   // If the constant expr is something like &A[123] - &A[4].f, fold this into a
 510   // constant.  This happens frequently when iterating over a global array.
 511   if (Opc == Instruction::Sub && TD) {
 512     GlobalValue *GV1, *GV2;
 513     int64_t Offs1, Offs2;
 514
 515     if (IsConstantOffsetFromGlobal(Op0, GV1, Offs1, *TD))
 516       if (IsConstantOffsetFromGlobal(Op1, GV2, Offs2, *TD) &&
 517           GV1 == GV2) {
 518         // (&GV+C1) - (&GV+C2) -> C1-C2, pointer arithmetic cannot overflow.
 519         return ConstantInt::get(Op0->getType(), Offs1-Offs2);
 520       }
 521   }
 522
 523   return 0;
 524 }
 525
 526 /// CastGEPIndices - If array indices are not pointer-sized integers,
 527 /// explicitly cast them so that they aren't implicitly casted by the
 528 /// getelementptr.
 529 static Constant *CastGEPIndices(Constant *const *Ops, unsigned NumOps,
 530                                 const Type *ResultTy,
 531                                 const TargetData *TD) {
 532   if (!TD) return 0;
 533   const Type *IntPtrTy = TD->getIntPtrType(ResultTy->getContext());
 534
 535   bool Any = false;
 536   SmallVector<Constant*, 32> NewIdxs;
 537   for (unsigned i = 1; i != NumOps; ++i) {
 538     if ((i == 1 ||
 539          !isa<StructType>(GetElementPtrInst::getIndexedType(Ops[0]->getType(),
 540                                                             reinterpret_cast<Value *const *>(Ops+1),
 541                                                             i-1))) &&
 542         Ops[i]->getType() != IntPtrTy) {
 543       Any = true;
 544       NewIdxs.push_back(ConstantExpr::getCast(CastInst::getCastOpcode(Ops[i],
 545                                                                       true,
 546                                                                       IntPtrTy,
 547                                                                       true),
 548                                               Ops[i], IntPtrTy));
 549     } else
 550       NewIdxs.push_back(Ops[i]);
 551   }
 552   if (!Any) return 0;
 553
 554   Constant *C =
 555     ConstantExpr::getGetElementPtr(Ops[0], &NewIdxs[0], NewIdxs.size());
 556   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(C))
 557     if (Constant *Folded = ConstantFoldConstantExpression(CE, TD))
 558       C = Folded;
 559   return C;
 560 }
 561
 562 /// SymbolicallyEvaluateGEP - If we can symbolically evaluate the specified GEP
 563 /// constant expression, do so.
 564 static Constant *SymbolicallyEvaluateGEP(Constant *const *Ops, unsigned NumOps,
 565                                          const Type *ResultTy,
 566                                          const TargetData *TD) {
 567   Constant *Ptr = Ops[0];
 568   if (!TD || !cast<PointerType>(Ptr->getType())->getElementType()->isSized())
 569     return 0;
 570
 571   unsigned BitWidth =
 572     TD->getTypeSizeInBits(TD->getIntPtrType(Ptr->getContext()));
 573
 574   // If this is a constant expr gep that is effectively computing an
 575   // "offsetof", fold it into 'cast int Size to T*' instead of 'gep 0, 0, 12'
 576   for (unsigned i = 1; i != NumOps; ++i)
 577     if (!isa<ConstantInt>(Ops[i]))
 578       return 0;
 579
 580   APInt Offset = APInt(BitWidth,
 581                        TD->getIndexedOffset(Ptr->getType(),
 582                                             (Value**)Ops+1, NumOps-1));
 583   Ptr = cast<Constant>(Ptr->stripPointerCasts());
 584
 585   // If this is a GEP of a GEP, fold it all into a single GEP.
 586   while (GEPOperator *GEP = dyn_cast<GEPOperator>(Ptr)) {
 587     SmallVector<Value *, 4> NestedOps(GEP->op_begin()+1, GEP->op_end());
 588
 589     // Do not try the incorporate the sub-GEP if some index is not a number.
 590     bool AllConstantInt = true;
 591     for (unsigned i = 0, e = NestedOps.size(); i != e; ++i)
 592       if (!isa<ConstantInt>(NestedOps[i])) {
 593         AllConstantInt = false;
 594         break;
 595       }
 596     if (!AllConstantInt)
 597       break;
 598
 599     Ptr = cast<Constant>(GEP->getOperand(0));
 600     Offset += APInt(BitWidth,
 601                     TD->getIndexedOffset(Ptr->getType(),
 602                                          (Value**)NestedOps.data(),
 603                                          NestedOps.size()));
 604     Ptr = cast<Constant>(Ptr->stripPointerCasts());
 605   }
 606
 607   // If the base value for this address is a literal integer value, fold the
 608   // getelementptr to the resulting integer value casted to the pointer type.
 609   APInt BasePtr(BitWidth, 0);
 610   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Ptr))
 611     if (CE->getOpcode() == Instruction::IntToPtr)
 612       if (ConstantInt *Base = dyn_cast<ConstantInt>(CE->getOperand(0))) {
 613         BasePtr = Base->getValue();
 614         BasePtr.zextOrTrunc(BitWidth);
 615       }
 616   if (Ptr->isNullValue() || BasePtr != 0) {
 617     Constant *C = ConstantInt::get(Ptr->getContext(), Offset+BasePtr);
 618     return ConstantExpr::getIntToPtr(C, ResultTy);
 619   }
 620
 621   // Otherwise form a regular getelementptr. Recompute the indices so that
 622   // we eliminate over-indexing of the notional static type array bounds.
 623   // This makes it easy to determine if the getelementptr is "inbounds".
 624   // Also, this helps GlobalOpt do SROA on GlobalVariables.
 625   const Type *Ty = Ptr->getType();
 626   SmallVector<Constant*, 32> NewIdxs;
 627   do {
 628     if (const SequentialType *ATy = dyn_cast<SequentialType>(Ty)) {
 629       if (ATy->isPointerTy()) {
 630         // The only pointer indexing we'll do is on the first index of the GEP.
 631         if (!NewIdxs.empty())
 632           break;
 633
 634         // Only handle pointers to sized types, not pointers to functions.
 635         if (!ATy->getElementType()->isSized())
 636           return 0;
 637       }
 638
 639       // Determine which element of the array the offset points into.
 640       APInt ElemSize(BitWidth, TD->getTypeAllocSize(ATy->getElementType()));
 641       if (ElemSize == 0)
 642         return 0;
 643       APInt NewIdx = Offset.udiv(ElemSize);
 644       Offset -= NewIdx * ElemSize;
 645       NewIdxs.push_back(ConstantInt::get(TD->getIntPtrType(Ty->getContext()),
 646                                          NewIdx));
 647       Ty = ATy->getElementType();
 648     } else if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(Ty)) {
 649       // Determine which field of the struct the offset points into. The
 650       // getZExtValue is at least as safe as the StructLayout API because we
 651       // know the offset is within the struct at this point.
 652       const StructLayout &SL = *TD->getStructLayout(STy);
 653       unsigned ElIdx = SL.getElementContainingOffset(Offset.getZExtValue());
 654       NewIdxs.push_back(ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Ty->getContext()),
 655                                          ElIdx));
 656       Offset -= APInt(BitWidth, SL.getElementOffset(ElIdx));
 657       Ty = STy->getTypeAtIndex(ElIdx);
 658     } else {
 659       // We've reached some non-indexable type.
 660       break;
 661     }
 662   } while (Ty != cast<PointerType>(ResultTy)->getElementType());
 663
 664   // If we haven't used up the entire offset by descending the static
 665   // type, then the offset is pointing into the middle of an indivisible
 666   // member, so we can't simplify it.
 667   if (Offset != 0)
 668     return 0;
 669
 670   // Create a GEP.
 671   Constant *C =
 672     ConstantExpr::getGetElementPtr(Ptr, &NewIdxs[0], NewIdxs.size());
 673   assert(cast<PointerType>(C->getType())->getElementType() == Ty &&
 674          "Computed GetElementPtr has unexpected type!");
 675
 676   // If we ended up indexing a member with a type that doesn't match
 677   // the type of what the original indices indexed, add a cast.
 678   if (Ty != cast<PointerType>(ResultTy)->getElementType())
 679     C = FoldBitCast(C, ResultTy, *TD);
 680
 681   return C;
 682 }
 683
 684
 685
 686 //===----------------------------------------------------------------------===//
 687 // Constant Folding public APIs
 688 //===----------------------------------------------------------------------===//
 689
 690
 691 /// ConstantFoldInstruction - Attempt to constant fold the specified
 692 /// instruction.  If successful, the constant result is returned, if not, null
 693 /// is returned.  Note that this function can only fail when attempting to fold
 694 /// instructions like loads and stores, which have no constant expression form.
 695 ///
 696 Constant *llvm::ConstantFoldInstruction(Instruction *I, const TargetData *TD) {
 697   if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I)) {
 698     if (PN->getNumIncomingValues() == 0)
 699       return UndefValue::get(PN->getType());
 700
 701     Constant *Result = dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(0));
 702     if (Result == 0) return 0;
 703
 704     // Handle PHI nodes specially here...
 705     for (unsigned i = 1, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
 706       if (PN->getIncomingValue(i) != Result && PN->getIncomingValue(i) != PN)
 707         return 0;   // Not all the same incoming constants...
 708
 709     // If we reach here, all incoming values are the same constant.
 710     return Result;
 711   }
 712
 713   // Scan the operand list, checking to see if they are all constants, if so,
 714   // hand off to ConstantFoldInstOperands.
 715   SmallVector<Constant*, 8> Ops;
 716   for (User::op_iterator i = I->op_begin(), e = I->op_end(); i != e; ++i)
 717     if (Constant *Op = dyn_cast<Constant>(*i))
 718       Ops.push_back(Op);
 719     else
 720       return 0;  // All operands not constant!
 721
 722   if (const CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(I))
 723     return ConstantFoldCompareInstOperands(CI->getPredicate(), Ops[0], Ops[1],
 724                                            TD);
 725
 726   if (const LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I))
 727     return ConstantFoldLoadInst(LI, TD);
 728
 729   return ConstantFoldInstOperands(I->getOpcode(), I->getType(),
 730                                   Ops.data(), Ops.size(), TD);
 731 }
 732
 733 /// ConstantFoldConstantExpression - Attempt to fold the constant expression
 734 /// using the specified TargetData.  If successful, the constant result is
 735 /// result is returned, if not, null is returned.
 736 Constant *llvm::ConstantFoldConstantExpression(const ConstantExpr *CE,
 737                                                const TargetData *TD) {
 738   SmallVector<Constant*, 8> Ops;
 739   for (User::const_op_iterator i = CE->op_begin(), e = CE->op_end(); i != e; ++i) {
 740     Constant *NewC = cast<Constant>(*i);
 741     // Recursively fold the ConstantExpr's operands.
 742     if (ConstantExpr *NewCE = dyn_cast<ConstantExpr>(NewC))
 743       NewC = ConstantFoldConstantExpression(NewCE, TD);
 744     Ops.push_back(NewC);
 745   }
 746
 747   if (CE->isCompare())
 748     return ConstantFoldCompareInstOperands(CE->getPredicate(), Ops[0], Ops[1],
 749                                            TD);
 750   return ConstantFoldInstOperands(CE->getOpcode(), CE->getType(),
 751                                   Ops.data(), Ops.size(), TD);
 752 }
 753
 754 /// ConstantFoldInstOperands - Attempt to constant fold an instruction with the
 755 /// specified opcode and operands.  If successful, the constant result is
 756 /// returned, if not, null is returned.  Note that this function can fail when
 757 /// attempting to fold instructions like loads and stores, which have no
 758 /// constant expression form.
 759 ///
 760 /// TODO: This function neither utilizes nor preserves nsw/nuw/inbounds/etc
 761 /// information, due to only being passed an opcode and operands. Constant
 762 /// folding using this function strips this information.
 763 ///
 764 Constant *llvm::ConstantFoldInstOperands(unsigned Opcode, const Type *DestTy,
 765                                          Constant* const* Ops, unsigned NumOps,
 766                                          const TargetData *TD) {
 767   // Handle easy binops first.
 768   if (Instruction::isBinaryOp(Opcode)) {
 769     if (isa<ConstantExpr>(Ops[0]) || isa<ConstantExpr>(Ops[1]))
 770       if (Constant *C = SymbolicallyEvaluateBinop(Opcode, Ops[0], Ops[1], TD))
 771         return C;
 772
 773     return ConstantExpr::get(Opcode, Ops[0], Ops[1]);
 774   }
 775
 776   switch (Opcode) {
 777   default: return 0;
 778   case Instruction::ICmp:
 779   case Instruction::FCmp: assert(0 && "Invalid for compares");
 780   case Instruction::Call:
 781     if (Function *F = dyn_cast<Function>(Ops[NumOps - 1]))
 782       if (canConstantFoldCallTo(F))
 783         return ConstantFoldCall(F, Ops, NumOps - 1);
 784     return 0;
 785   case Instruction::PtrToInt:
 786     // If the input is a inttoptr, eliminate the pair.  This requires knowing
 787     // the width of a pointer, so it can't be done in ConstantExpr::getCast.
 788     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Ops[0])) {
 789       if (TD && CE->getOpcode() == Instruction::IntToPtr) {
 790         Constant *Input = CE->getOperand(0);
 791         unsigned InWidth = Input->getType()->getScalarSizeInBits();
 792         if (TD->getPointerSizeInBits() < InWidth) {
 793           Constant *Mask =
 794             ConstantInt::get(CE->getContext(), APInt::getLowBitsSet(InWidth,
 795                                                   TD->getPointerSizeInBits()));
 796           Input = ConstantExpr::getAnd(Input, Mask);
 797         }
 798         // Do a zext or trunc to get to the dest size.
 799         return ConstantExpr::getIntegerCast(Input, DestTy, false);
 800       }
 801     }
 802     return ConstantExpr::getCast(Opcode, Ops[0], DestTy);
 803   case Instruction::IntToPtr:
 804     // If the input is a ptrtoint, turn the pair into a ptr to ptr bitcast if
 805     // the int size is >= the ptr size.  This requires knowing the width of a
 806     // pointer, so it can't be done in ConstantExpr::getCast.
 807     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Ops[0]))
 808       if (TD &&
 809           TD->getPointerSizeInBits() <= CE->getType()->getScalarSizeInBits() &&
 810           CE->getOpcode() == Instruction::PtrToInt)
 811         return FoldBitCast(CE->getOperand(0), DestTy, *TD);
 812
 813     return ConstantExpr::getCast(Opcode, Ops[0], DestTy);
 814   case Instruction::Trunc:
 815   case Instruction::ZExt:
 816   case Instruction::SExt:
 817   case Instruction::FPTrunc:
 818   case Instruction::FPExt:
 819   case Instruction::UIToFP:
 820   case Instruction::SIToFP:
 821   case Instruction::FPToUI:
 822   case Instruction::FPToSI:
 823       return ConstantExpr::getCast(Opcode, Ops[0], DestTy);
 824   case Instruction::BitCast:
 825     if (TD)
 826       return FoldBitCast(Ops[0], DestTy, *TD);
 827     return ConstantExpr::getBitCast(Ops[0], DestTy);
 828   case Instruction::Select:
 829     return ConstantExpr::getSelect(Ops[0], Ops[1], Ops[2]);
 830   case Instruction::ExtractElement:
 831     return ConstantExpr::getExtractElement(Ops[0], Ops[1]);
 832   case Instruction::InsertElement:
 833     return ConstantExpr::getInsertElement(Ops[0], Ops[1], Ops[2]);
 834   case Instruction::ShuffleVector:
 835     return ConstantExpr::getShuffleVector(Ops[0], Ops[1], Ops[2]);
 836   case Instruction::GetElementPtr:
 837     if (Constant *C = CastGEPIndices(Ops, NumOps, DestTy, TD))
 838       return C;
 839     if (Constant *C = SymbolicallyEvaluateGEP(Ops, NumOps, DestTy, TD))
 840       return C;
 841
 842     return ConstantExpr::getGetElementPtr(Ops[0], Ops+1, NumOps-1);
 843   }
 844 }
 845
 846 /// ConstantFoldCompareInstOperands - Attempt to constant fold a compare
 847 /// instruction (icmp/fcmp) with the specified operands.  If it fails, it
 848 /// returns a constant expression of the specified operands.
 849 ///
 850 Constant *llvm::ConstantFoldCompareInstOperands(unsigned Predicate,
 851                                                 Constant *Ops0, Constant *Ops1,
 852                                                 const TargetData *TD) {
 853   // fold: icmp (inttoptr x), null         -> icmp x, 0
 854   // fold: icmp (ptrtoint x), 0            -> icmp x, null
 855   // fold: icmp (inttoptr x), (inttoptr y) -> icmp trunc/zext x, trunc/zext y
 856   // fold: icmp (ptrtoint x), (ptrtoint y) -> icmp x, y
 857   //
 858   // ConstantExpr::getCompare cannot do this, because it doesn't have TD
 859   // around to know if bit truncation is happening.
 860   if (ConstantExpr *CE0 = dyn_cast<ConstantExpr>(Ops0)) {
 861     if (TD && Ops1->isNullValue()) {
 862       const Type *IntPtrTy = TD->getIntPtrType(CE0->getContext());
 863       if (CE0->getOpcode() == Instruction::IntToPtr) {
 864         // Convert the integer value to the right size to ensure we get the
 865         // proper extension or truncation.
 866         Constant *C = ConstantExpr::getIntegerCast(CE0->getOperand(0),
 867                                                    IntPtrTy, false);
 868         Constant *Null = Constant::getNullValue(C->getType());
 869         return ConstantFoldCompareInstOperands(Predicate, C, Null, TD);
 870       }
 871
 872       // Only do this transformation if the int is intptrty in size, otherwise
 873       // there is a truncation or extension that we aren't modeling.
 874       if (CE0->getOpcode() == Instruction::PtrToInt &&
 875           CE0->getType() == IntPtrTy) {
 876         Constant *C = CE0->getOperand(0);
 877         Constant *Null = Constant::getNullValue(C->getType());
 878         return ConstantFoldCompareInstOperands(Predicate, C, Null, TD);
 879       }
 880     }
 881
 882     if (ConstantExpr *CE1 = dyn_cast<ConstantExpr>(Ops1)) {
 883       if (TD && CE0->getOpcode() == CE1->getOpcode()) {
 884         const Type *IntPtrTy = TD->getIntPtrType(CE0->getContext());
 885
 886         if (CE0->getOpcode() == Instruction::IntToPtr) {
 887           // Convert the integer value to the right size to ensure we get the
 888           // proper extension or truncation.
 889           Constant *C0 = ConstantExpr::getIntegerCast(CE0->getOperand(0),
 890                                                       IntPtrTy, false);
 891           Constant *C1 = ConstantExpr::getIntegerCast(CE1->getOperand(0),
 892                                                       IntPtrTy, false);
 893           return ConstantFoldCompareInstOperands(Predicate, C0, C1, TD);
 894         }
 895
 896         // Only do this transformation if the int is intptrty in size, otherwise
 897         // there is a truncation or extension that we aren't modeling.
 898         if ((CE0->getOpcode() == Instruction::PtrToInt &&
 899              CE0->getType() == IntPtrTy &&
 900              CE0->getOperand(0)->getType() == CE1->getOperand(0)->getType()))
 901           return ConstantFoldCompareInstOperands(Predicate, CE0->getOperand(0),
 902                                                  CE1->getOperand(0), TD);
 903       }
 904     }
 905
 906     // icmp eq (or x, y), 0 -> (icmp eq x, 0) & (icmp eq y, 0)
 907     // icmp ne (or x, y), 0 -> (icmp ne x, 0) | (icmp ne y, 0)
 908     if ((Predicate == ICmpInst::ICMP_EQ || Predicate == ICmpInst::ICMP_NE) &&
 909         CE0->getOpcode() == Instruction::Or && Ops1->isNullValue()) {
 910       Constant *LHS =
 911         ConstantFoldCompareInstOperands(Predicate, CE0->getOperand(0), Ops1,TD);
 912       Constant *RHS =
 913         ConstantFoldCompareInstOperands(Predicate, CE0->getOperand(1), Ops1,TD);
 914       unsigned OpC =
 915         Predicate == ICmpInst::ICMP_EQ ? Instruction::And : Instruction::Or;
 916       Constant *Ops[] = { LHS, RHS };
 917       return ConstantFoldInstOperands(OpC, LHS->getType(), Ops, 2, TD);
 918     }
 919   }
 920
 921   return ConstantExpr::getCompare(Predicate, Ops0, Ops1);
 922 }
 923
 924
 925 /// ConstantFoldLoadThroughGEPConstantExpr - Given a constant and a
 926 /// getelementptr constantexpr, return the constant value being addressed by the
 927 /// constant expression, or null if something is funny and we can't decide.
 928 Constant *llvm::ConstantFoldLoadThroughGEPConstantExpr(Constant *C,
 929                                                        ConstantExpr *CE) {
 930   if (CE->getOperand(1) != Constant::getNullValue(CE->getOperand(1)->getType()))
 931     return 0;  // Do not allow stepping over the value!
 932
 933   // Loop over all of the operands, tracking down which value we are
 934   // addressing...
 935   gep_type_iterator I = gep_type_begin(CE), E = gep_type_end(CE);
 936   for (++I; I != E; ++I)
 937     if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*I)) {
 938       ConstantInt *CU = cast<ConstantInt>(I.getOperand());
 939       assert(CU->getZExtValue() < STy->getNumElements() &&
 940              "Struct index out of range!");
 941       unsigned El = (unsigned)CU->getZExtValue();
 942       if (ConstantStruct *CS = dyn_cast<ConstantStruct>(C)) {
 943         C = CS->getOperand(El);
 944       } else if (isa<ConstantAggregateZero>(C)) {
 945         C = Constant::getNullValue(STy->getElementType(El));
 946       } else if (isa<UndefValue>(C)) {
 947         C = UndefValue::get(STy->getElementType(El));
 948       } else {
 949         return 0;
 950       }
 951     } else if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I.getOperand())) {
 952       if (const ArrayType *ATy = dyn_cast<ArrayType>(*I)) {
 953         if (CI->getZExtValue() >= ATy->getNumElements())
 954          return 0;
 955         if (ConstantArray *CA = dyn_cast<ConstantArray>(C))
 956           C = CA->getOperand(CI->getZExtValue());
 957         else if (isa<ConstantAggregateZero>(C))
 958           C = Constant::getNullValue(ATy->getElementType());
 959         else if (isa<UndefValue>(C))
 960           C = UndefValue::get(ATy->getElementType());
 961         else
 962           return 0;
 963       } else if (const VectorType *VTy = dyn_cast<VectorType>(*I)) {
 964         if (CI->getZExtValue() >= VTy->getNumElements())
 965           return 0;
 966         if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(C))
 967           C = CP->getOperand(CI->getZExtValue());
 968         else if (isa<ConstantAggregateZero>(C))
 969           C = Constant::getNullValue(VTy->getElementType());
 970         else if (isa<UndefValue>(C))
 971           C = UndefValue::get(VTy->getElementType());
 972         else
 973           return 0;
 974       } else {
 975         return 0;
 976       }
 977     } else {
 978       return 0;
 979     }
 980   return C;
 981 }
 982
 983
 984 //===----------------------------------------------------------------------===//
 985 //  Constant Folding for Calls
 986 //
 987
 988 /// canConstantFoldCallTo - Return true if its even possible to fold a call to
 989 /// the specified function.
 990 bool
 991 llvm::canConstantFoldCallTo(const Function *F) {
 992   switch (F->getIntrinsicID()) {
 993   case Intrinsic::sqrt:
 994   case Intrinsic::powi:
 995   case Intrinsic::bswap:
 996   case Intrinsic::ctpop:
 997   case Intrinsic::ctlz:
 998   case Intrinsic::cttz:
 999   case Intrinsic::uadd_with_overflow:
1000   case Intrinsic::usub_with_overflow:
1001   case Intrinsic::sadd_with_overflow:
1002   case Intrinsic::ssub_with_overflow:
1003   case Intrinsic::convert_from_fp16:
1004   case Intrinsic::convert_to_fp16:
1005     return true;
1006   default:
1007     return false;
1008   case 0: break;
1009   }
1010
1011   if (!F->hasName()) return false;
1012   StringRef Name = F->getName();
1013
1014   // In these cases, the check of the length is required.  We don't want to
1015   // return true for a name like "cos\0blah" which strcmp would return equal to
1016   // "cos", but has length 8.
1017   switch (Name[0]) {
1018   default: return false;
1019   case 'a':
1020     return Name == "acos" || Name == "asin" ||
1021       Name == "atan" || Name == "atan2";
1022   case 'c':
1023     return Name == "cos" || Name == "ceil" || Name == "cosf" || Name == "cosh";
1024   case 'e':
1025     return Name == "exp";
1026   case 'f':
1027     return Name == "fabs" || Name == "fmod" || Name == "floor";
1028   case 'l':
1029     return Name == "log" || Name == "log10";
1030   case 'p':
1031     return Name == "pow";
1032   case 's':
1033     return Name == "sin" || Name == "sinh" || Name == "sqrt" ||
1034       Name == "sinf" || Name == "sqrtf";
1035   case 't':
1036     return Name == "tan" || Name == "tanh";
1037   }
1038 }
1039
1040 static Constant *ConstantFoldFP(double (*NativeFP)(double), double V,
1041                                 const Type *Ty) {
1042   errno = 0;
1043   V = NativeFP(V);
1044   if (errno != 0) {
1045     errno = 0;
1046     return 0;
1047   }
1048
1049   if (Ty->isFloatTy())
1050     return ConstantFP::get(Ty->getContext(), APFloat((float)V));
1051   if (Ty->isDoubleTy())
1052     return ConstantFP::get(Ty->getContext(), APFloat(V));
1053   llvm_unreachable("Can only constant fold float/double");
1054   return 0; // dummy return to suppress warning
1055 }
1056
1057 static Constant *ConstantFoldBinaryFP(double (*NativeFP)(double, double),
1058                                       double V, double W, const Type *Ty) {
1059   errno = 0;
1060   V = NativeFP(V, W);
1061   if (errno != 0) {
1062     errno = 0;
1063     return 0;
1064   }
1065
1066   if (Ty->isFloatTy())
1067     return ConstantFP::get(Ty->getContext(), APFloat((float)V));
1068   if (Ty->isDoubleTy())
1069     return ConstantFP::get(Ty->getContext(), APFloat(V));
1070   llvm_unreachable("Can only constant fold float/double");
1071   return 0; // dummy return to suppress warning
1072 }
1073
1074 /// ConstantFoldCall - Attempt to constant fold a call to the specified function
1075 /// with the specified arguments, returning null if unsuccessful.
1076 Constant *
1077 llvm::ConstantFoldCall(Function *F,
1078                        Constant *const *Operands, unsigned NumOperands) {
1079   if (!F->hasName()) return 0;
1080   StringRef Name = F->getName();
1081
1082   const Type *Ty = F->getReturnType();
1083   if (NumOperands == 1) {
1084     if (ConstantFP *Op = dyn_cast<ConstantFP>(Operands[0])) {
1085       if (Name == "llvm.convert.to.fp16") {
1086         APFloat Val(Op->getValueAPF());
1087
1088         bool lost = false;
1089         Val.convert(APFloat::IEEEhalf, APFloat::rmNearestTiesToEven, &lost);
1090
1091         return ConstantInt::get(F->getContext(), Val.bitcastToAPInt());
1092       }
1093
1094       if (!Ty->isFloatTy() && !Ty->isDoubleTy())
1095         return 0;
1096       /// Currently APFloat versions of these functions do not exist, so we use
1097       /// the host native double versions.  Float versions are not called
1098       /// directly but for all these it is true (float)(f((double)arg)) ==
1099       /// f(arg).  Long double not supported yet.
1100       double V = Ty->isFloatTy() ? (double)Op->getValueAPF().convertToFloat() :
1101                                      Op->getValueAPF().convertToDouble();
1102       switch (Name[0]) {
1103       case 'a':
1104         if (Name == "acos")
1105           return ConstantFoldFP(acos, V, Ty);
1106         else if (Name == "asin")
1107           return ConstantFoldFP(asin, V, Ty);
1108         else if (Name == "atan")
1109           return ConstantFoldFP(atan, V, Ty);
1110         break;
1111       case 'c':
1112         if (Name == "ceil")
1113           return ConstantFoldFP(ceil, V, Ty);
1114         else if (Name == "cos")
1115           return ConstantFoldFP(cos, V, Ty);
1116         else if (Name == "cosh")
1117           return ConstantFoldFP(cosh, V, Ty);
1118         else if (Name == "cosf")
1119           return ConstantFoldFP(cos, V, Ty);
1120         break;
1121       case 'e':
1122         if (Name == "exp")
1123           return ConstantFoldFP(exp, V, Ty);
1124         break;
1125       case 'f':
1126         if (Name == "fabs")
1127           return ConstantFoldFP(fabs, V, Ty);
1128         else if (Name == "floor")
1129           return ConstantFoldFP(floor, V, Ty);
1130         break;
1131       case 'l':
1132         if (Name == "log" && V > 0)
1133           return ConstantFoldFP(log, V, Ty);
1134         else if (Name == "log10" && V > 0)
1135           return ConstantFoldFP(log10, V, Ty);
1136         else if (Name == "llvm.sqrt.f32" ||
1137                  Name == "llvm.sqrt.f64") {
1138           if (V >= -0.0)
1139             return ConstantFoldFP(sqrt, V, Ty);
1140           else // Undefined
1141             return Constant::getNullValue(Ty);
1142         }
1143         break;
1144       case 's':
1145         if (Name == "sin")
1146           return ConstantFoldFP(sin, V, Ty);
1147         else if (Name == "sinh")
1148           return ConstantFoldFP(sinh, V, Ty);
1149         else if (Name == "sqrt" && V >= 0)
1150           return ConstantFoldFP(sqrt, V, Ty);
1151         else if (Name == "sqrtf" && V >= 0)
1152           return ConstantFoldFP(sqrt, V, Ty);
1153         else if (Name == "sinf")
1154           return ConstantFoldFP(sin, V, Ty);
1155         break;
1156       case 't':
1157         if (Name == "tan")
1158           return ConstantFoldFP(tan, V, Ty);
1159         else if (Name == "tanh")
1160           return ConstantFoldFP(tanh, V, Ty);
1161         break;
1162       default:
1163         break;
1164       }
1165       return 0;
1166     }
1167
1168
1169     if (ConstantInt *Op = dyn_cast<ConstantInt>(Operands[0])) {
1170       if (Name.startswith("llvm.bswap"))
1171         return ConstantInt::get(F->getContext(), Op->getValue().byteSwap());
1172       else if (Name.startswith("llvm.ctpop"))
1173         return ConstantInt::get(Ty, Op->getValue().countPopulation());
1174       else if (Name.startswith("llvm.cttz"))
1175         return ConstantInt::get(Ty, Op->getValue().countTrailingZeros());
1176       else if (Name.startswith("llvm.ctlz"))
1177         return ConstantInt::get(Ty, Op->getValue().countLeadingZeros());
1178       else if (Name == "llvm.convert.from.fp16") {
1179         APFloat Val(Op->getValue());
1180
1181         bool lost = false;
1182         APFloat::opStatus status =
1183           Val.convert(APFloat::IEEEsingle, APFloat::rmNearestTiesToEven, &lost);
1184
1185         // Conversion is always precise.
1186         status = status;
1187         assert(status == APFloat::opOK && !lost &&
1188                "Precision lost during fp16 constfolding");
1189
1190         return ConstantFP::get(F->getContext(), Val);
1191       }
1192       return 0;
1193     }
1194
1195     if (isa<UndefValue>(Operands[0])) {
1196       if (Name.startswith("llvm.bswap"))
1197         return Operands[0];
1198       return 0;
1199     }
1200
1201     return 0;
1202   }
1203
1204   if (NumOperands == 2) {
1205     if (ConstantFP *Op1 = dyn_cast<ConstantFP>(Operands[0])) {
1206       if (!Ty->isFloatTy() && !Ty->isDoubleTy())
1207         return 0;
1208       double Op1V = Ty->isFloatTy() ?
1209                       (double)Op1->getValueAPF().convertToFloat() :
1210                       Op1->getValueAPF().convertToDouble();
1211       if (ConstantFP *Op2 = dyn_cast<ConstantFP>(Operands[1])) {
1212         if (Op2->getType() != Op1->getType())
1213           return 0;
1214
1215         double Op2V = Ty->isFloatTy() ?
1216                       (double)Op2->getValueAPF().convertToFloat():
1217                       Op2->getValueAPF().convertToDouble();
1218
1219         if (Name == "pow")
1220           return ConstantFoldBinaryFP(pow, Op1V, Op2V, Ty);
1221         if (Name == "fmod")
1222           return ConstantFoldBinaryFP(fmod, Op1V, Op2V, Ty);
1223         if (Name == "atan2")
1224           return ConstantFoldBinaryFP(atan2, Op1V, Op2V, Ty);
1225       } else if (ConstantInt *Op2C = dyn_cast<ConstantInt>(Operands[1])) {
1226         if (Name == "llvm.powi.f32")
1227           return ConstantFP::get(F->getContext(),
1228                                  APFloat((float)std::pow((float)Op1V,
1229                                                  (int)Op2C->getZExtValue())));
1230         if (Name == "llvm.powi.f64")
1231           return ConstantFP::get(F->getContext(),
1232                                  APFloat((double)std::pow((double)Op1V,
1233                                                    (int)Op2C->getZExtValue())));
1234       }
1235       return 0;
1236     }
1237
1238
1239     if (ConstantInt *Op1 = dyn_cast<ConstantInt>(Operands[0])) {
1240       if (ConstantInt *Op2 = dyn_cast<ConstantInt>(Operands[1])) {
1241         switch (F->getIntrinsicID()) {
1242         default: break;
1243         case Intrinsic::uadd_with_overflow: {
1244           Constant *Res = ConstantExpr::getAdd(Op1, Op2);           // result.
1245           Constant *Ops[] = {
1246             Res, ConstantExpr::getICmp(CmpInst::ICMP_ULT, Res, Op1) // overflow.
1247           };
1248           return ConstantStruct::get(F->getContext(), Ops, 2, false);
1249         }
1250         case Intrinsic::usub_with_overflow: {
1251           Constant *Res = ConstantExpr::getSub(Op1, Op2);           // result.
1252           Constant *Ops[] = {
1253             Res, ConstantExpr::getICmp(CmpInst::ICMP_UGT, Res, Op1) // overflow.
1254           };
1255           return ConstantStruct::get(F->getContext(), Ops, 2, false);
1256         }
1257         case Intrinsic::sadd_with_overflow: {
1258           Constant *Res = ConstantExpr::getAdd(Op1, Op2);           // result.
1259           Constant *Overflow = ConstantExpr::getSelect(
1260               ConstantExpr::getICmp(CmpInst::ICMP_SGT,
1261                 ConstantInt::get(Op1->getType(), 0), Op1),
1262               ConstantExpr::getICmp(CmpInst::ICMP_SGT, Res, Op2),
1263               ConstantExpr::getICmp(CmpInst::ICMP_SLT, Res, Op2)); // overflow.
1264
1265           Constant *Ops[] = { Res, Overflow };
1266           return ConstantStruct::get(F->getContext(), Ops, 2, false);
1267         }
1268         case Intrinsic::ssub_with_overflow: {
1269           Constant *Res = ConstantExpr::getSub(Op1, Op2);           // result.
1270           Constant *Overflow = ConstantExpr::getSelect(
1271               ConstantExpr::getICmp(CmpInst::ICMP_SGT,
1272                 ConstantInt::get(Op2->getType(), 0), Op2),
1273               ConstantExpr::getICmp(CmpInst::ICMP_SLT, Res, Op1),
1274               ConstantExpr::getICmp(CmpInst::ICMP_SGT, Res, Op1)); // overflow.
1275
1276           Constant *Ops[] = { Res, Overflow };
1277           return ConstantStruct::get(F->getContext(), Ops, 2, false);
1278         }
1279         }
1280       }
1281
1282       return 0;
1283     }
1284     return 0;
1285   }
1286   return 0;
1287 }
1288