lib/Analysis/InstructionSimplify.cpp

   1 //===- InstructionSimplify.cpp - Fold instruction operands ----------------===//
   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 implements routines for folding instructions into simpler forms
  11 // that do not require creating new instructions.  This does constant folding
  12 // ("add i32 1, 1" -> "2") but can also handle non-constant operands, either
  13 // returning a constant ("and i32 %x, 0" -> "0") or an already existing value
  14 // ("and i32 %x, %x" -> "%x").  All operands are assumed to have already been
  15 // simplified: This is usually true and assuming it simplifies the logic (if
  16 // they have not been simplified then results are correct but maybe suboptimal).
  17 //
  18 //===----------------------------------------------------------------------===//
  19
  20 #define DEBUG_TYPE "instsimplify"
  21 #include "llvm/Operator.h"
  22 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
  23 #include "llvm/Analysis/InstructionSimplify.h"
  24 #include "llvm/Analysis/ConstantFolding.h"
  25 #include "llvm/Analysis/Dominators.h"
  26 #include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
  27 #include "llvm/Support/ConstantRange.h"
  28 #include "llvm/Support/PatternMatch.h"
  29 #include "llvm/Support/ValueHandle.h"
  30 #include "llvm/Target/TargetData.h"
  31 using namespace llvm;
  32 using namespace llvm::PatternMatch;
  33
  34 enum { RecursionLimit = 3 };
  35
  36 STATISTIC(NumExpand,  "Number of expansions");
  37 STATISTIC(NumFactor , "Number of factorizations");
  38 STATISTIC(NumReassoc, "Number of reassociations");
  39
  40 static Value *SimplifyAndInst(Value *, Value *, const TargetData *,
  41                               const DominatorTree *, unsigned);
  42 static Value *SimplifyBinOp(unsigned, Value *, Value *, const TargetData *,
  43                             const DominatorTree *, unsigned);
  44 static Value *SimplifyCmpInst(unsigned, Value *, Value *, const TargetData *,
  45                               const DominatorTree *, unsigned);
  46 static Value *SimplifyOrInst(Value *, Value *, const TargetData *,
  47                              const DominatorTree *, unsigned);
  48 static Value *SimplifyXorInst(Value *, Value *, const TargetData *,
  49                               const DominatorTree *, unsigned);
  50
  51 /// ValueDominatesPHI - Does the given value dominate the specified phi node?
  52 static bool ValueDominatesPHI(Value *V, PHINode *P, const DominatorTree *DT) {
  53   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
  54   if (!I)
  55     // Arguments and constants dominate all instructions.
  56     return true;
  57
  58   // If we have a DominatorTree then do a precise test.
  59   if (DT)
  60     return DT->dominates(I, P);
  61
  62   // Otherwise, if the instruction is in the entry block, and is not an invoke,
  63   // then it obviously dominates all phi nodes.
  64   if (I->getParent() == &I->getParent()->getParent()->getEntryBlock() &&
  65       !isa<InvokeInst>(I))
  66     return true;
  67
  68   return false;
  69 }
  70
  71 /// ExpandBinOp - Simplify "A op (B op' C)" by distributing op over op', turning
  72 /// it into "(A op B) op' (A op C)".  Here "op" is given by Opcode and "op'" is
  73 /// given by OpcodeToExpand, while "A" corresponds to LHS and "B op' C" to RHS.
  74 /// Also performs the transform "(A op' B) op C" -> "(A op C) op' (B op C)".
  75 /// Returns the simplified value, or null if no simplification was performed.
  76 static Value *ExpandBinOp(unsigned Opcode, Value *LHS, Value *RHS,
  77                           unsigned OpcToExpand, const TargetData *TD,
  78                           const DominatorTree *DT, unsigned MaxRecurse) {
  79   Instruction::BinaryOps OpcodeToExpand = (Instruction::BinaryOps)OpcToExpand;
  80   // Recursion is always used, so bail out at once if we already hit the limit.
  81   if (!MaxRecurse--)
  82     return 0;
  83
  84   // Check whether the expression has the form "(A op' B) op C".
  85   if (BinaryOperator *Op0 = dyn_cast<BinaryOperator>(LHS))
  86     if (Op0->getOpcode() == OpcodeToExpand) {
  87       // It does!  Try turning it into "(A op C) op' (B op C)".
  88       Value *A = Op0->getOperand(0), *B = Op0->getOperand(1), *C = RHS;
  89       // Do "A op C" and "B op C" both simplify?
  90       if (Value *L = SimplifyBinOp(Opcode, A, C, TD, DT, MaxRecurse))
  91         if (Value *R = SimplifyBinOp(Opcode, B, C, TD, DT, MaxRecurse)) {
  92           // They do! Return "L op' R" if it simplifies or is already available.
  93           // If "L op' R" equals "A op' B" then "L op' R" is just the LHS.
  94           if ((L == A && R == B) || (Instruction::isCommutative(OpcodeToExpand)
  95                                      && L == B && R == A)) {
  96             ++NumExpand;
  97             return LHS;
  98           }
  99           // Otherwise return "L op' R" if it simplifies.
 100           if (Value *V = SimplifyBinOp(OpcodeToExpand, L, R, TD, DT,
 101                                        MaxRecurse)) {
 102             ++NumExpand;
 103             return V;
 104           }
 105         }
 106     }
 107
 108   // Check whether the expression has the form "A op (B op' C)".
 109   if (BinaryOperator *Op1 = dyn_cast<BinaryOperator>(RHS))
 110     if (Op1->getOpcode() == OpcodeToExpand) {
 111       // It does!  Try turning it into "(A op B) op' (A op C)".
 112       Value *A = LHS, *B = Op1->getOperand(0), *C = Op1->getOperand(1);
 113       // Do "A op B" and "A op C" both simplify?
 114       if (Value *L = SimplifyBinOp(Opcode, A, B, TD, DT, MaxRecurse))
 115         if (Value *R = SimplifyBinOp(Opcode, A, C, TD, DT, MaxRecurse)) {
 116           // They do! Return "L op' R" if it simplifies or is already available.
 117           // If "L op' R" equals "B op' C" then "L op' R" is just the RHS.
 118           if ((L == B && R == C) || (Instruction::isCommutative(OpcodeToExpand)
 119                                      && L == C && R == B)) {
 120             ++NumExpand;
 121             return RHS;
 122           }
 123           // Otherwise return "L op' R" if it simplifies.
 124           if (Value *V = SimplifyBinOp(OpcodeToExpand, L, R, TD, DT,
 125                                        MaxRecurse)) {
 126             ++NumExpand;
 127             return V;
 128           }
 129         }
 130     }
 131
 132   return 0;
 133 }
 134
 135 /// FactorizeBinOp - Simplify "LHS Opcode RHS" by factorizing out a common term
 136 /// using the operation OpCodeToExtract.  For example, when Opcode is Add and
 137 /// OpCodeToExtract is Mul then this tries to turn "(A*B)+(A*C)" into "A*(B+C)".
 138 /// Returns the simplified value, or null if no simplification was performed.
 139 static Value *FactorizeBinOp(unsigned Opcode, Value *LHS, Value *RHS,
 140                              unsigned OpcToExtract, const TargetData *TD,
 141                              const DominatorTree *DT, unsigned MaxRecurse) {
 142   Instruction::BinaryOps OpcodeToExtract = (Instruction::BinaryOps)OpcToExtract;
 143   // Recursion is always used, so bail out at once if we already hit the limit.
 144   if (!MaxRecurse--)
 145     return 0;
 146
 147   BinaryOperator *Op0 = dyn_cast<BinaryOperator>(LHS);
 148   BinaryOperator *Op1 = dyn_cast<BinaryOperator>(RHS);
 149
 150   if (!Op0 || Op0->getOpcode() != OpcodeToExtract ||
 151       !Op1 || Op1->getOpcode() != OpcodeToExtract)
 152     return 0;
 153
 154   // The expression has the form "(A op' B) op (C op' D)".
 155   Value *A = Op0->getOperand(0), *B = Op0->getOperand(1);
 156   Value *C = Op1->getOperand(0), *D = Op1->getOperand(1);
 157
 158   // Use left distributivity, i.e. "X op' (Y op Z) = (X op' Y) op (X op' Z)".
 159   // Does the instruction have the form "(A op' B) op (A op' D)" or, in the
 160   // commutative case, "(A op' B) op (C op' A)"?
 161   if (A == C || (Instruction::isCommutative(OpcodeToExtract) && A == D)) {
 162     Value *DD = A == C ? D : C;
 163     // Form "A op' (B op DD)" if it simplifies completely.
 164     // Does "B op DD" simplify?
 165     if (Value *V = SimplifyBinOp(Opcode, B, DD, TD, DT, MaxRecurse)) {
 166       // It does!  Return "A op' V" if it simplifies or is already available.
 167       // If V equals B then "A op' V" is just the LHS.  If V equals DD then
 168       // "A op' V" is just the RHS.
 169       if (V == B || V == DD) {
 170         ++NumFactor;
 171         return V == B ? LHS : RHS;
 172       }
 173       // Otherwise return "A op' V" if it simplifies.
 174       if (Value *W = SimplifyBinOp(OpcodeToExtract, A, V, TD, DT, MaxRecurse)) {
 175         ++NumFactor;
 176         return W;
 177       }
 178     }
 179   }
 180
 181   // Use right distributivity, i.e. "(X op Y) op' Z = (X op' Z) op (Y op' Z)".
 182   // Does the instruction have the form "(A op' B) op (C op' B)" or, in the
 183   // commutative case, "(A op' B) op (B op' D)"?
 184   if (B == D || (Instruction::isCommutative(OpcodeToExtract) && B == C)) {
 185     Value *CC = B == D ? C : D;
 186     // Form "(A op CC) op' B" if it simplifies completely..
 187     // Does "A op CC" simplify?
 188     if (Value *V = SimplifyBinOp(Opcode, A, CC, TD, DT, MaxRecurse)) {
 189       // It does!  Return "V op' B" if it simplifies or is already available.
 190       // If V equals A then "V op' B" is just the LHS.  If V equals CC then
 191       // "V op' B" is just the RHS.
 192       if (V == A || V == CC) {
 193         ++NumFactor;
 194         return V == A ? LHS : RHS;
 195       }
 196       // Otherwise return "V op' B" if it simplifies.
 197       if (Value *W = SimplifyBinOp(OpcodeToExtract, V, B, TD, DT, MaxRecurse)) {
 198         ++NumFactor;
 199         return W;
 200       }
 201     }
 202   }
 203
 204   return 0;
 205 }
 206
 207 /// SimplifyAssociativeBinOp - Generic simplifications for associative binary
 208 /// operations.  Returns the simpler value, or null if none was found.
 209 static Value *SimplifyAssociativeBinOp(unsigned Opc, Value *LHS, Value *RHS,
 210                                        const TargetData *TD,
 211                                        const DominatorTree *DT,
 212                                        unsigned MaxRecurse) {
 213   Instruction::BinaryOps Opcode = (Instruction::BinaryOps)Opc;
 214   assert(Instruction::isAssociative(Opcode) && "Not an associative operation!");
 215
 216   // Recursion is always used, so bail out at once if we already hit the limit.
 217   if (!MaxRecurse--)
 218     return 0;
 219
 220   BinaryOperator *Op0 = dyn_cast<BinaryOperator>(LHS);
 221   BinaryOperator *Op1 = dyn_cast<BinaryOperator>(RHS);
 222
 223   // Transform: "(A op B) op C" ==> "A op (B op C)" if it simplifies completely.
 224   if (Op0 && Op0->getOpcode() == Opcode) {
 225     Value *A = Op0->getOperand(0);
 226     Value *B = Op0->getOperand(1);
 227     Value *C = RHS;
 228
 229     // Does "B op C" simplify?
 230     if (Value *V = SimplifyBinOp(Opcode, B, C, TD, DT, MaxRecurse)) {
 231       // It does!  Return "A op V" if it simplifies or is already available.
 232       // If V equals B then "A op V" is just the LHS.
 233       if (V == B) return LHS;
 234       // Otherwise return "A op V" if it simplifies.
 235       if (Value *W = SimplifyBinOp(Opcode, A, V, TD, DT, MaxRecurse)) {
 236         ++NumReassoc;
 237         return W;
 238       }
 239     }
 240   }
 241
 242   // Transform: "A op (B op C)" ==> "(A op B) op C" if it simplifies completely.
 243   if (Op1 && Op1->getOpcode() == Opcode) {
 244     Value *A = LHS;
 245     Value *B = Op1->getOperand(0);
 246     Value *C = Op1->getOperand(1);
 247
 248     // Does "A op B" simplify?
 249     if (Value *V = SimplifyBinOp(Opcode, A, B, TD, DT, MaxRecurse)) {
 250       // It does!  Return "V op C" if it simplifies or is already available.
 251       // If V equals B then "V op C" is just the RHS.
 252       if (V == B) return RHS;
 253       // Otherwise return "V op C" if it simplifies.
 254       if (Value *W = SimplifyBinOp(Opcode, V, C, TD, DT, MaxRecurse)) {
 255         ++NumReassoc;
 256         return W;
 257       }
 258     }
 259   }
 260
 261   // The remaining transforms require commutativity as well as associativity.
 262   if (!Instruction::isCommutative(Opcode))
 263     return 0;
 264
 265   // Transform: "(A op B) op C" ==> "(C op A) op B" if it simplifies completely.
 266   if (Op0 && Op0->getOpcode() == Opcode) {
 267     Value *A = Op0->getOperand(0);
 268     Value *B = Op0->getOperand(1);
 269     Value *C = RHS;
 270
 271     // Does "C op A" simplify?
 272     if (Value *V = SimplifyBinOp(Opcode, C, A, TD, DT, MaxRecurse)) {
 273       // It does!  Return "V op B" if it simplifies or is already available.
 274       // If V equals A then "V op B" is just the LHS.
 275       if (V == A) return LHS;
 276       // Otherwise return "V op B" if it simplifies.
 277       if (Value *W = SimplifyBinOp(Opcode, V, B, TD, DT, MaxRecurse)) {
 278         ++NumReassoc;
 279         return W;
 280       }
 281     }
 282   }
 283
 284   // Transform: "A op (B op C)" ==> "B op (C op A)" if it simplifies completely.
 285   if (Op1 && Op1->getOpcode() == Opcode) {
 286     Value *A = LHS;
 287     Value *B = Op1->getOperand(0);
 288     Value *C = Op1->getOperand(1);
 289
 290     // Does "C op A" simplify?
 291     if (Value *V = SimplifyBinOp(Opcode, C, A, TD, DT, MaxRecurse)) {
 292       // It does!  Return "B op V" if it simplifies or is already available.
 293       // If V equals C then "B op V" is just the RHS.
 294       if (V == C) return RHS;
 295       // Otherwise return "B op V" if it simplifies.
 296       if (Value *W = SimplifyBinOp(Opcode, B, V, TD, DT, MaxRecurse)) {
 297         ++NumReassoc;
 298         return W;
 299       }
 300     }
 301   }
 302
 303   return 0;
 304 }
 305
 306 /// ThreadBinOpOverSelect - In the case of a binary operation with a select
 307 /// instruction as an operand, try to simplify the binop by seeing whether
 308 /// evaluating it on both branches of the select results in the same value.
 309 /// Returns the common value if so, otherwise returns null.
 310 static Value *ThreadBinOpOverSelect(unsigned Opcode, Value *LHS, Value *RHS,
 311                                     const TargetData *TD,
 312                                     const DominatorTree *DT,
 313                                     unsigned MaxRecurse) {
 314   // Recursion is always used, so bail out at once if we already hit the limit.
 315   if (!MaxRecurse--)
 316     return 0;
 317
 318   SelectInst *SI;
 319   if (isa<SelectInst>(LHS)) {
 320     SI = cast<SelectInst>(LHS);
 321   } else {
 322     assert(isa<SelectInst>(RHS) && "No select instruction operand!");
 323     SI = cast<SelectInst>(RHS);
 324   }
 325
 326   // Evaluate the BinOp on the true and false branches of the select.
 327   Value *TV;
 328   Value *FV;
 329   if (SI == LHS) {
 330     TV = SimplifyBinOp(Opcode, SI->getTrueValue(), RHS, TD, DT, MaxRecurse);
 331     FV = SimplifyBinOp(Opcode, SI->getFalseValue(), RHS, TD, DT, MaxRecurse);
 332   } else {
 333     TV = SimplifyBinOp(Opcode, LHS, SI->getTrueValue(), TD, DT, MaxRecurse);
 334     FV = SimplifyBinOp(Opcode, LHS, SI->getFalseValue(), TD, DT, MaxRecurse);
 335   }
 336
 337   // If they simplified to the same value, then return the common value.
 338   // If they both failed to simplify then return null.
 339   if (TV == FV)
 340     return TV;
 341
 342   // If one branch simplified to undef, return the other one.
 343   if (TV && isa<UndefValue>(TV))
 344     return FV;
 345   if (FV && isa<UndefValue>(FV))
 346     return TV;
 347
 348   // If applying the operation did not change the true and false select values,
 349   // then the result of the binop is the select itself.
 350   if (TV == SI->getTrueValue() && FV == SI->getFalseValue())
 351     return SI;
 352
 353   // If one branch simplified and the other did not, and the simplified
 354   // value is equal to the unsimplified one, return the simplified value.
 355   // For example, select (cond, X, X & Z) & Z -> X & Z.
 356   if ((FV && !TV) || (TV && !FV)) {
 357     // Check that the simplified value has the form "X op Y" where "op" is the
 358     // same as the original operation.
 359     Instruction *Simplified = dyn_cast<Instruction>(FV ? FV : TV);
 360     if (Simplified && Simplified->getOpcode() == Opcode) {
 361       // The value that didn't simplify is "UnsimplifiedLHS op UnsimplifiedRHS".
 362       // We already know that "op" is the same as for the simplified value.  See
 363       // if the operands match too.  If so, return the simplified value.
 364       Value *UnsimplifiedBranch = FV ? SI->getTrueValue() : SI->getFalseValue();
 365       Value *UnsimplifiedLHS = SI == LHS ? UnsimplifiedBranch : LHS;
 366       Value *UnsimplifiedRHS = SI == LHS ? RHS : UnsimplifiedBranch;
 367       if (Simplified->getOperand(0) == UnsimplifiedLHS &&
 368           Simplified->getOperand(1) == UnsimplifiedRHS)
 369         return Simplified;
 370       if (Simplified->isCommutative() &&
 371           Simplified->getOperand(1) == UnsimplifiedLHS &&
 372           Simplified->getOperand(0) == UnsimplifiedRHS)
 373         return Simplified;
 374     }
 375   }
 376
 377   return 0;
 378 }
 379
 380 /// ThreadCmpOverSelect - In the case of a comparison with a select instruction,
 381 /// try to simplify the comparison by seeing whether both branches of the select
 382 /// result in the same value.  Returns the common value if so, otherwise returns
 383 /// null.
 384 static Value *ThreadCmpOverSelect(CmpInst::Predicate Pred, Value *LHS,
 385                                   Value *RHS, const TargetData *TD,
 386                                   const DominatorTree *DT,
 387                                   unsigned MaxRecurse) {
 388   // Recursion is always used, so bail out at once if we already hit the limit.
 389   if (!MaxRecurse--)
 390     return 0;
 391
 392   // Make sure the select is on the LHS.
 393   if (!isa<SelectInst>(LHS)) {
 394     std::swap(LHS, RHS);
 395     Pred = CmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
 396   }
 397   assert(isa<SelectInst>(LHS) && "Not comparing with a select instruction!");
 398   SelectInst *SI = cast<SelectInst>(LHS);
 399
 400   // Now that we have "cmp select(Cond, TV, FV), RHS", analyse it.
 401   // Does "cmp TV, RHS" simplify?
 402   if (Value *TCmp = SimplifyCmpInst(Pred, SI->getTrueValue(), RHS, TD, DT,
 403                                     MaxRecurse)) {
 404     // It does!  Does "cmp FV, RHS" simplify?
 405     if (Value *FCmp = SimplifyCmpInst(Pred, SI->getFalseValue(), RHS, TD, DT,
 406                                       MaxRecurse)) {
 407       // It does!  If they simplified to the same value, then use it as the
 408       // result of the original comparison.
 409       if (TCmp == FCmp)
 410         return TCmp;
 411       Value *Cond = SI->getCondition();
 412       // If the false value simplified to false, then the result of the compare
 413       // is equal to "Cond && TCmp".  This also catches the case when the false
 414       // value simplified to false and the true value to true, returning "Cond".
 415       if (match(FCmp, m_Zero()))
 416         if (Value *V = SimplifyAndInst(Cond, TCmp, TD, DT, MaxRecurse))
 417           return V;
 418       // If the true value simplified to true, then the result of the compare
 419       // is equal to "Cond || FCmp".
 420       if (match(TCmp, m_One()))
 421         if (Value *V = SimplifyOrInst(Cond, FCmp, TD, DT, MaxRecurse))
 422           return V;
 423       // Finally, if the false value simplified to true and the true value to
 424       // false, then the result of the compare is equal to "!Cond".
 425       if (match(FCmp, m_One()) && match(TCmp, m_Zero()))
 426         if (Value *V =
 427             SimplifyXorInst(Cond, Constant::getAllOnesValue(Cond->getType()),
 428                             TD, DT, MaxRecurse))
 429           return V;
 430     }
 431   }
 432
 433   return 0;
 434 }
 435
 436 /// ThreadBinOpOverPHI - In the case of a binary operation with an operand that
 437 /// is a PHI instruction, try to simplify the binop by seeing whether evaluating
 438 /// it on the incoming phi values yields the same result for every value.  If so
 439 /// returns the common value, otherwise returns null.
 440 static Value *ThreadBinOpOverPHI(unsigned Opcode, Value *LHS, Value *RHS,
 441                                  const TargetData *TD, const DominatorTree *DT,
 442                                  unsigned MaxRecurse) {
 443   // Recursion is always used, so bail out at once if we already hit the limit.
 444   if (!MaxRecurse--)
 445     return 0;
 446
 447   PHINode *PI;
 448   if (isa<PHINode>(LHS)) {
 449     PI = cast<PHINode>(LHS);
 450     // Bail out if RHS and the phi may be mutually interdependent due to a loop.
 451     if (!ValueDominatesPHI(RHS, PI, DT))
 452       return 0;
 453   } else {
 454     assert(isa<PHINode>(RHS) && "No PHI instruction operand!");
 455     PI = cast<PHINode>(RHS);
 456     // Bail out if LHS and the phi may be mutually interdependent due to a loop.
 457     if (!ValueDominatesPHI(LHS, PI, DT))
 458       return 0;
 459   }
 460
 461   // Evaluate the BinOp on the incoming phi values.
 462   Value *CommonValue = 0;
 463   for (unsigned i = 0, e = PI->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
 464     Value *Incoming = PI->getIncomingValue(i);
 465     // If the incoming value is the phi node itself, it can safely be skipped.
 466     if (Incoming == PI) continue;
 467     Value *V = PI == LHS ?
 468       SimplifyBinOp(Opcode, Incoming, RHS, TD, DT, MaxRecurse) :
 469       SimplifyBinOp(Opcode, LHS, Incoming, TD, DT, MaxRecurse);
 470     // If the operation failed to simplify, or simplified to a different value
 471     // to previously, then give up.
 472     if (!V || (CommonValue && V != CommonValue))
 473       return 0;
 474     CommonValue = V;
 475   }
 476
 477   return CommonValue;
 478 }
 479
 480 /// ThreadCmpOverPHI - In the case of a comparison with a PHI instruction, try
 481 /// try to simplify the comparison by seeing whether comparing with all of the
 482 /// incoming phi values yields the same result every time.  If so returns the
 483 /// common result, otherwise returns null.
 484 static Value *ThreadCmpOverPHI(CmpInst::Predicate Pred, Value *LHS, Value *RHS,
 485                                const TargetData *TD, const DominatorTree *DT,
 486                                unsigned MaxRecurse) {
 487   // Recursion is always used, so bail out at once if we already hit the limit.
 488   if (!MaxRecurse--)
 489     return 0;
 490
 491   // Make sure the phi is on the LHS.
 492   if (!isa<PHINode>(LHS)) {
 493     std::swap(LHS, RHS);
 494     Pred = CmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
 495   }
 496   assert(isa<PHINode>(LHS) && "Not comparing with a phi instruction!");
 497   PHINode *PI = cast<PHINode>(LHS);
 498
 499   // Bail out if RHS and the phi may be mutually interdependent due to a loop.
 500   if (!ValueDominatesPHI(RHS, PI, DT))
 501     return 0;
 502
 503   // Evaluate the BinOp on the incoming phi values.
 504   Value *CommonValue = 0;
 505   for (unsigned i = 0, e = PI->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
 506     Value *Incoming = PI->getIncomingValue(i);
 507     // If the incoming value is the phi node itself, it can safely be skipped.
 508     if (Incoming == PI) continue;
 509     Value *V = SimplifyCmpInst(Pred, Incoming, RHS, TD, DT, MaxRecurse);
 510     // If the operation failed to simplify, or simplified to a different value
 511     // to previously, then give up.
 512     if (!V || (CommonValue && V != CommonValue))
 513       return 0;
 514     CommonValue = V;
 515   }
 516
 517   return CommonValue;
 518 }
 519
 520 /// SimplifyAddInst - Given operands for an Add, see if we can
 521 /// fold the result.  If not, this returns null.
 522 static Value *SimplifyAddInst(Value *Op0, Value *Op1, bool isNSW, bool isNUW,
 523                               const TargetData *TD, const DominatorTree *DT,
 524                               unsigned MaxRecurse) {
 525   if (Constant *CLHS = dyn_cast<Constant>(Op0)) {
 526     if (Constant *CRHS = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
 527       Constant *Ops[] = { CLHS, CRHS };
 528       return ConstantFoldInstOperands(Instruction::Add, CLHS->getType(),
 529                                       Ops, 2, TD);
 530     }
 531
 532     // Canonicalize the constant to the RHS.
 533     std::swap(Op0, Op1);
 534   }
 535
 536   // X + undef -> undef
 537   if (match(Op1, m_Undef()))
 538     return Op1;
 539
 540   // X + 0 -> X
 541   if (match(Op1, m_Zero()))
 542     return Op0;
 543
 544   // X + (Y - X) -> Y
 545   // (Y - X) + X -> Y
 546   // Eg: X + -X -> 0
 547   Value *Y = 0;
 548   if (match(Op1, m_Sub(m_Value(Y), m_Specific(Op0))) ||
 549       match(Op0, m_Sub(m_Value(Y), m_Specific(Op1))))
 550     return Y;
 551
 552   // X + ~X -> -1   since   ~X = -X-1
 553   if (match(Op0, m_Not(m_Specific(Op1))) ||
 554       match(Op1, m_Not(m_Specific(Op0))))
 555     return Constant::getAllOnesValue(Op0->getType());
 556
 557   /// i1 add -> xor.
 558   if (MaxRecurse && Op0->getType()->isIntegerTy(1))
 559     if (Value *V = SimplifyXorInst(Op0, Op1, TD, DT, MaxRecurse-1))
 560       return V;
 561
 562   // Try some generic simplifications for associative operations.
 563   if (Value *V = SimplifyAssociativeBinOp(Instruction::Add, Op0, Op1, TD, DT,
 564                                           MaxRecurse))
 565     return V;
 566
 567   // Mul distributes over Add.  Try some generic simplifications based on this.
 568   if (Value *V = FactorizeBinOp(Instruction::Add, Op0, Op1, Instruction::Mul,
 569                                 TD, DT, MaxRecurse))
 570     return V;
 571
 572   // Threading Add over selects and phi nodes is pointless, so don't bother.
 573   // Threading over the select in "A + select(cond, B, C)" means evaluating
 574   // "A+B" and "A+C" and seeing if they are equal; but they are equal if and
 575   // only if B and C are equal.  If B and C are equal then (since we assume
 576   // that operands have already been simplified) "select(cond, B, C)" should
 577   // have been simplified to the common value of B and C already.  Analysing
 578   // "A+B" and "A+C" thus gains nothing, but costs compile time.  Similarly
 579   // for threading over phi nodes.
 580
 581   return 0;
 582 }
 583
 584 Value *llvm::SimplifyAddInst(Value *Op0, Value *Op1, bool isNSW, bool isNUW,
 585                              const TargetData *TD, const DominatorTree *DT) {
 586   return ::SimplifyAddInst(Op0, Op1, isNSW, isNUW, TD, DT, RecursionLimit);
 587 }
 588
 589 /// SimplifySubInst - Given operands for a Sub, see if we can
 590 /// fold the result.  If not, this returns null.
 591 static Value *SimplifySubInst(Value *Op0, Value *Op1, bool isNSW, bool isNUW,
 592                               const TargetData *TD, const DominatorTree *DT,
 593                               unsigned MaxRecurse) {
 594   if (Constant *CLHS = dyn_cast<Constant>(Op0))
 595     if (Constant *CRHS = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
 596       Constant *Ops[] = { CLHS, CRHS };
 597       return ConstantFoldInstOperands(Instruction::Sub, CLHS->getType(),
 598                                       Ops, 2, TD);
 599     }
 600
 601   // X - undef -> undef
 602   // undef - X -> undef
 603   if (match(Op0, m_Undef()) || match(Op1, m_Undef()))
 604     return UndefValue::get(Op0->getType());
 605
 606   // X - 0 -> X
 607   if (match(Op1, m_Zero()))
 608     return Op0;
 609
 610   // X - X -> 0
 611   if (Op0 == Op1)
 612     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
 613
 614   // (X*2) - X -> X
 615   // (X<<1) - X -> X
 616   Value *X = 0;
 617   if (match(Op0, m_Mul(m_Specific(Op1), m_ConstantInt<2>())) ||
 618       match(Op0, m_Shl(m_Specific(Op1), m_One())))
 619     return Op1;
 620
 621   // (X + Y) - Z -> X + (Y - Z) or Y + (X - Z) if everything simplifies.
 622   // For example, (X + Y) - Y -> X; (Y + X) - Y -> X
 623   Value *Y = 0, *Z = Op1;
 624   if (MaxRecurse && match(Op0, m_Add(m_Value(X), m_Value(Y)))) { // (X + Y) - Z
 625     // See if "V === Y - Z" simplifies.
 626     if (Value *V = SimplifyBinOp(Instruction::Sub, Y, Z, TD, DT, MaxRecurse-1))
 627       // It does!  Now see if "X + V" simplifies.
 628       if (Value *W = SimplifyBinOp(Instruction::Add, X, V, TD, DT,
 629                                    MaxRecurse-1)) {
 630         // It does, we successfully reassociated!
 631         ++NumReassoc;
 632         return W;
 633       }
 634     // See if "V === X - Z" simplifies.
 635     if (Value *V = SimplifyBinOp(Instruction::Sub, X, Z, TD, DT, MaxRecurse-1))
 636       // It does!  Now see if "Y + V" simplifies.
 637       if (Value *W = SimplifyBinOp(Instruction::Add, Y, V, TD, DT,
 638                                    MaxRecurse-1)) {
 639         // It does, we successfully reassociated!
 640         ++NumReassoc;
 641         return W;
 642       }
 643   }
 644
 645   // X - (Y + Z) -> (X - Y) - Z or (X - Z) - Y if everything simplifies.
 646   // For example, X - (X + 1) -> -1
 647   X = Op0;
 648   if (MaxRecurse && match(Op1, m_Add(m_Value(Y), m_Value(Z)))) { // X - (Y + Z)
 649     // See if "V === X - Y" simplifies.
 650     if (Value *V = SimplifyBinOp(Instruction::Sub, X, Y, TD, DT, MaxRecurse-1))
 651       // It does!  Now see if "V - Z" simplifies.
 652       if (Value *W = SimplifyBinOp(Instruction::Sub, V, Z, TD, DT,
 653                                    MaxRecurse-1)) {
 654         // It does, we successfully reassociated!
 655         ++NumReassoc;
 656         return W;
 657       }
 658     // See if "V === X - Z" simplifies.
 659     if (Value *V = SimplifyBinOp(Instruction::Sub, X, Z, TD, DT, MaxRecurse-1))
 660       // It does!  Now see if "V - Y" simplifies.
 661       if (Value *W = SimplifyBinOp(Instruction::Sub, V, Y, TD, DT,
 662                                    MaxRecurse-1)) {
 663         // It does, we successfully reassociated!
 664         ++NumReassoc;
 665         return W;
 666       }
 667   }
 668
 669   // Z - (X - Y) -> (Z - X) + Y if everything simplifies.
 670   // For example, X - (X - Y) -> Y.
 671   Z = Op0;
 672   if (MaxRecurse && match(Op1, m_Sub(m_Value(X), m_Value(Y)))) // Z - (X - Y)
 673     // See if "V === Z - X" simplifies.
 674     if (Value *V = SimplifyBinOp(Instruction::Sub, Z, X, TD, DT, MaxRecurse-1))
 675       // It does!  Now see if "V + Y" simplifies.
 676       if (Value *W = SimplifyBinOp(Instruction::Add, V, Y, TD, DT,
 677                                    MaxRecurse-1)) {
 678         // It does, we successfully reassociated!
 679         ++NumReassoc;
 680         return W;
 681       }
 682
 683   // Mul distributes over Sub.  Try some generic simplifications based on this.
 684   if (Value *V = FactorizeBinOp(Instruction::Sub, Op0, Op1, Instruction::Mul,
 685                                 TD, DT, MaxRecurse))
 686     return V;
 687
 688   // i1 sub -> xor.
 689   if (MaxRecurse && Op0->getType()->isIntegerTy(1))
 690     if (Value *V = SimplifyXorInst(Op0, Op1, TD, DT, MaxRecurse-1))
 691       return V;
 692
 693   // Threading Sub over selects and phi nodes is pointless, so don't bother.
 694   // Threading over the select in "A - select(cond, B, C)" means evaluating
 695   // "A-B" and "A-C" and seeing if they are equal; but they are equal if and
 696   // only if B and C are equal.  If B and C are equal then (since we assume
 697   // that operands have already been simplified) "select(cond, B, C)" should
 698   // have been simplified to the common value of B and C already.  Analysing
 699   // "A-B" and "A-C" thus gains nothing, but costs compile time.  Similarly
 700   // for threading over phi nodes.
 701
 702   return 0;
 703 }
 704
 705 Value *llvm::SimplifySubInst(Value *Op0, Value *Op1, bool isNSW, bool isNUW,
 706                              const TargetData *TD, const DominatorTree *DT) {
 707   return ::SimplifySubInst(Op0, Op1, isNSW, isNUW, TD, DT, RecursionLimit);
 708 }
 709
 710 /// SimplifyMulInst - Given operands for a Mul, see if we can
 711 /// fold the result.  If not, this returns null.
 712 static Value *SimplifyMulInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *TD,
 713                               const DominatorTree *DT, unsigned MaxRecurse) {
 714   if (Constant *CLHS = dyn_cast<Constant>(Op0)) {
 715     if (Constant *CRHS = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
 716       Constant *Ops[] = { CLHS, CRHS };
 717       return ConstantFoldInstOperands(Instruction::Mul, CLHS->getType(),
 718                                       Ops, 2, TD);
 719     }
 720
 721     // Canonicalize the constant to the RHS.
 722     std::swap(Op0, Op1);
 723   }
 724
 725   // X * undef -> 0
 726   if (match(Op1, m_Undef()))
 727     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
 728
 729   // X * 0 -> 0
 730   if (match(Op1, m_Zero()))
 731     return Op1;
 732
 733   // X * 1 -> X
 734   if (match(Op1, m_One()))
 735     return Op0;
 736
 737   // (X / Y) * Y -> X if the division is exact.
 738   Value *X = 0, *Y = 0;
 739   if ((match(Op0, m_IDiv(m_Value(X), m_Value(Y))) && Y == Op1) || // (X / Y) * Y
 740       (match(Op1, m_IDiv(m_Value(X), m_Value(Y))) && Y == Op0)) { // Y * (X / Y)
 741     BinaryOperator *Div = cast<BinaryOperator>(Y == Op1 ? Op0 : Op1);
 742     if (Div->isExact())
 743       return X;
 744   }
 745
 746   // i1 mul -> and.
 747   if (MaxRecurse && Op0->getType()->isIntegerTy(1))
 748     if (Value *V = SimplifyAndInst(Op0, Op1, TD, DT, MaxRecurse-1))
 749       return V;
 750
 751   // Try some generic simplifications for associative operations.
 752   if (Value *V = SimplifyAssociativeBinOp(Instruction::Mul, Op0, Op1, TD, DT,
 753                                           MaxRecurse))
 754     return V;
 755
 756   // Mul distributes over Add.  Try some generic simplifications based on this.
 757   if (Value *V = ExpandBinOp(Instruction::Mul, Op0, Op1, Instruction::Add,
 758                              TD, DT, MaxRecurse))
 759     return V;
 760
 761   // If the operation is with the result of a select instruction, check whether
 762   // operating on either branch of the select always yields the same value.
 763   if (isa<SelectInst>(Op0) || isa<SelectInst>(Op1))
 764     if (Value *V = ThreadBinOpOverSelect(Instruction::Mul, Op0, Op1, TD, DT,
 765                                          MaxRecurse))
 766       return V;
 767
 768   // If the operation is with the result of a phi instruction, check whether
 769   // operating on all incoming values of the phi always yields the same value.
 770   if (isa<PHINode>(Op0) || isa<PHINode>(Op1))
 771     if (Value *V = ThreadBinOpOverPHI(Instruction::Mul, Op0, Op1, TD, DT,
 772                                       MaxRecurse))
 773       return V;
 774
 775   return 0;
 776 }
 777
 778 Value *llvm::SimplifyMulInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *TD,
 779                              const DominatorTree *DT) {
 780   return ::SimplifyMulInst(Op0, Op1, TD, DT, RecursionLimit);
 781 }
 782
 783 /// SimplifyDiv - Given operands for an SDiv or UDiv, see if we can
 784 /// fold the result.  If not, this returns null.
 785 static Value *SimplifyDiv(Instruction::BinaryOps Opcode, Value *Op0, Value *Op1,
 786                           const TargetData *TD, const DominatorTree *DT,
 787                           unsigned MaxRecurse) {
 788   if (Constant *C0 = dyn_cast<Constant>(Op0)) {
 789     if (Constant *C1 = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
 790       Constant *Ops[] = { C0, C1 };
 791       return ConstantFoldInstOperands(Opcode, C0->getType(), Ops, 2, TD);
 792     }
 793   }
 794
 795   bool isSigned = Opcode == Instruction::SDiv;
 796
 797   // X / undef -> undef
 798   if (match(Op1, m_Undef()))
 799     return Op1;
 800
 801   // undef / X -> 0
 802   if (match(Op0, m_Undef()))
 803     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
 804
 805   // 0 / X -> 0, we don't need to preserve faults!
 806   if (match(Op0, m_Zero()))
 807     return Op0;
 808
 809   // X / 1 -> X
 810   if (match(Op1, m_One()))
 811     return Op0;
 812
 813   if (Op0->getType()->isIntegerTy(1))
 814     // It can't be division by zero, hence it must be division by one.
 815     return Op0;
 816
 817   // X / X -> 1
 818   if (Op0 == Op1)
 819     return ConstantInt::get(Op0->getType(), 1);
 820
 821   // (X * Y) / Y -> X if the multiplication does not overflow.
 822   Value *X = 0, *Y = 0;
 823   if (match(Op0, m_Mul(m_Value(X), m_Value(Y))) && (X == Op1 || Y == Op1)) {
 824     if (Y != Op1) std::swap(X, Y); // Ensure expression is (X * Y) / Y, Y = Op1
 825     BinaryOperator *Mul = cast<BinaryOperator>(Op0);
 826     // If the Mul knows it does not overflow, then we are good to go.
 827     if ((isSigned && Mul->hasNoSignedWrap()) ||
 828         (!isSigned && Mul->hasNoUnsignedWrap()))
 829       return X;
 830     // If X has the form X = A / Y then X * Y cannot overflow.
 831     if (BinaryOperator *Div = dyn_cast<BinaryOperator>(X))
 832       if (Div->getOpcode() == Opcode && Div->getOperand(1) == Y)
 833         return X;
 834   }
 835
 836   // (X rem Y) / Y -> 0
 837   if ((isSigned && match(Op0, m_SRem(m_Value(), m_Specific(Op1)))) ||
 838       (!isSigned && match(Op0, m_URem(m_Value(), m_Specific(Op1)))))
 839     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
 840
 841   // If the operation is with the result of a select instruction, check whether
 842   // operating on either branch of the select always yields the same value.
 843   if (isa<SelectInst>(Op0) || isa<SelectInst>(Op1))
 844     if (Value *V = ThreadBinOpOverSelect(Opcode, Op0, Op1, TD, DT, MaxRecurse))
 845       return V;
 846
 847   // If the operation is with the result of a phi instruction, check whether
 848   // operating on all incoming values of the phi always yields the same value.
 849   if (isa<PHINode>(Op0) || isa<PHINode>(Op1))
 850     if (Value *V = ThreadBinOpOverPHI(Opcode, Op0, Op1, TD, DT, MaxRecurse))
 851       return V;
 852
 853   return 0;
 854 }
 855
 856 /// SimplifySDivInst - Given operands for an SDiv, see if we can
 857 /// fold the result.  If not, this returns null.
 858 static Value *SimplifySDivInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *TD,
 859                                const DominatorTree *DT, unsigned MaxRecurse) {
 860   if (Value *V = SimplifyDiv(Instruction::SDiv, Op0, Op1, TD, DT, MaxRecurse))
 861     return V;
 862
 863   return 0;
 864 }
 865
 866 Value *llvm::SimplifySDivInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *TD,
 867                               const DominatorTree *DT) {
 868   return ::SimplifySDivInst(Op0, Op1, TD, DT, RecursionLimit);
 869 }
 870
 871 /// SimplifyUDivInst - Given operands for a UDiv, see if we can
 872 /// fold the result.  If not, this returns null.
 873 static Value *SimplifyUDivInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *TD,
 874                                const DominatorTree *DT, unsigned MaxRecurse) {
 875   if (Value *V = SimplifyDiv(Instruction::UDiv, Op0, Op1, TD, DT, MaxRecurse))
 876     return V;
 877
 878   return 0;
 879 }
 880
 881 Value *llvm::SimplifyUDivInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *TD,
 882                               const DominatorTree *DT) {
 883   return ::SimplifyUDivInst(Op0, Op1, TD, DT, RecursionLimit);
 884 }
 885
 886 static Value *SimplifyFDivInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *,
 887                                const DominatorTree *, unsigned) {
 888   // undef / X -> undef    (the undef could be a snan).
 889   if (match(Op0, m_Undef()))
 890     return Op0;
 891
 892   // X / undef -> undef
 893   if (match(Op1, m_Undef()))
 894     return Op1;
 895
 896   return 0;
 897 }
 898
 899 Value *llvm::SimplifyFDivInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *TD,
 900                               const DominatorTree *DT) {
 901   return ::SimplifyFDivInst(Op0, Op1, TD, DT, RecursionLimit);
 902 }
 903
 904 /// SimplifyRem - Given operands for an SRem or URem, see if we can
 905 /// fold the result.  If not, this returns null.
 906 static Value *SimplifyRem(Instruction::BinaryOps Opcode, Value *Op0, Value *Op1,
 907                           const TargetData *TD, const DominatorTree *DT,
 908                           unsigned MaxRecurse) {
 909   if (Constant *C0 = dyn_cast<Constant>(Op0)) {
 910     if (Constant *C1 = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
 911       Constant *Ops[] = { C0, C1 };
 912       return ConstantFoldInstOperands(Opcode, C0->getType(), Ops, 2, TD);
 913     }
 914   }
 915
 916   // X % undef -> undef
 917   if (match(Op1, m_Undef()))
 918     return Op1;
 919
 920   // undef % X -> 0
 921   if (match(Op0, m_Undef()))
 922     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
 923
 924   // 0 % X -> 0, we don't need to preserve faults!
 925   if (match(Op0, m_Zero()))
 926     return Op0;
 927
 928   // X % 0 -> undef, we don't need to preserve faults!
 929   if (match(Op1, m_Zero()))
 930     return UndefValue::get(Op0->getType());
 931
 932   // X % 1 -> 0
 933   if (match(Op1, m_One()))
 934     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
 935
 936   if (Op0->getType()->isIntegerTy(1))
 937     // It can't be remainder by zero, hence it must be remainder by one.
 938     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
 939
 940   // X % X -> 0
 941   if (Op0 == Op1)
 942     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
 943
 944   // If the operation is with the result of a select instruction, check whether
 945   // operating on either branch of the select always yields the same value.
 946   if (isa<SelectInst>(Op0) || isa<SelectInst>(Op1))
 947     if (Value *V = ThreadBinOpOverSelect(Opcode, Op0, Op1, TD, DT, MaxRecurse))
 948       return V;
 949
 950   // If the operation is with the result of a phi instruction, check whether
 951   // operating on all incoming values of the phi always yields the same value.
 952   if (isa<PHINode>(Op0) || isa<PHINode>(Op1))
 953     if (Value *V = ThreadBinOpOverPHI(Opcode, Op0, Op1, TD, DT, MaxRecurse))
 954       return V;
 955
 956   return 0;
 957 }
 958
 959 /// SimplifySRemInst - Given operands for an SRem, see if we can
 960 /// fold the result.  If not, this returns null.
 961 static Value *SimplifySRemInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *TD,
 962                                const DominatorTree *DT, unsigned MaxRecurse) {
 963   if (Value *V = SimplifyRem(Instruction::SRem, Op0, Op1, TD, DT, MaxRecurse))
 964     return V;
 965
 966   return 0;
 967 }
 968
 969 Value *llvm::SimplifySRemInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *TD,
 970                               const DominatorTree *DT) {
 971   return ::SimplifySRemInst(Op0, Op1, TD, DT, RecursionLimit);
 972 }
 973
 974 /// SimplifyURemInst - Given operands for a URem, see if we can
 975 /// fold the result.  If not, this returns null.
 976 static Value *SimplifyURemInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *TD,
 977                                const DominatorTree *DT, unsigned MaxRecurse) {
 978   if (Value *V = SimplifyRem(Instruction::URem, Op0, Op1, TD, DT, MaxRecurse))
 979     return V;
 980
 981   return 0;
 982 }
 983
 984 Value *llvm::SimplifyURemInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *TD,
 985                               const DominatorTree *DT) {
 986   return ::SimplifyURemInst(Op0, Op1, TD, DT, RecursionLimit);
 987 }
 988
 989 static Value *SimplifyFRemInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *,
 990                                const DominatorTree *, unsigned) {
 991   // undef % X -> undef    (the undef could be a snan).
 992   if (match(Op0, m_Undef()))
 993     return Op0;
 994
 995   // X % undef -> undef
 996   if (match(Op1, m_Undef()))
 997     return Op1;
 998
 999   return 0;
1000 }
1001
1002 Value *llvm::SimplifyFRemInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *TD,
1003                               const DominatorTree *DT) {
1004   return ::SimplifyFRemInst(Op0, Op1, TD, DT, RecursionLimit);
1005 }
1006
1007 /// SimplifyShift - Given operands for an Shl, LShr or AShr, see if we can
1008 /// fold the result.  If not, this returns null.
1009 static Value *SimplifyShift(unsigned Opcode, Value *Op0, Value *Op1,
1010                             const TargetData *TD, const DominatorTree *DT,
1011                             unsigned MaxRecurse) {
1012   if (Constant *C0 = dyn_cast<Constant>(Op0)) {
1013     if (Constant *C1 = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
1014       Constant *Ops[] = { C0, C1 };
1015       return ConstantFoldInstOperands(Opcode, C0->getType(), Ops, 2, TD);
1016     }
1017   }
1018
1019   // 0 shift by X -> 0
1020   if (match(Op0, m_Zero()))
1021     return Op0;
1022
1023   // X shift by 0 -> X
1024   if (match(Op1, m_Zero()))
1025     return Op0;
1026
1027   // X shift by undef -> undef because it may shift by the bitwidth.
1028   if (match(Op1, m_Undef()))
1029     return Op1;
1030
1031   // Shifting by the bitwidth or more is undefined.
1032   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1))
1033     if (CI->getValue().getLimitedValue() >=
1034         Op0->getType()->getScalarSizeInBits())
1035       return UndefValue::get(Op0->getType());
1036
1037   // If the operation is with the result of a select instruction, check whether
1038   // operating on either branch of the select always yields the same value.
1039   if (isa<SelectInst>(Op0) || isa<SelectInst>(Op1))
1040     if (Value *V = ThreadBinOpOverSelect(Opcode, Op0, Op1, TD, DT, MaxRecurse))
1041       return V;
1042
1043   // If the operation is with the result of a phi instruction, check whether
1044   // operating on all incoming values of the phi always yields the same value.
1045   if (isa<PHINode>(Op0) || isa<PHINode>(Op1))
1046     if (Value *V = ThreadBinOpOverPHI(Opcode, Op0, Op1, TD, DT, MaxRecurse))
1047       return V;
1048
1049   return 0;
1050 }
1051
1052 /// SimplifyShlInst - Given operands for an Shl, see if we can
1053 /// fold the result.  If not, this returns null.
1054 static Value *SimplifyShlInst(Value *Op0, Value *Op1, bool isNSW, bool isNUW,
1055                               const TargetData *TD, const DominatorTree *DT,
1056                               unsigned MaxRecurse) {
1057   if (Value *V = SimplifyShift(Instruction::Shl, Op0, Op1, TD, DT, MaxRecurse))
1058     return V;
1059
1060   // undef << X -> 0
1061   if (match(Op0, m_Undef()))
1062     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
1063
1064   // (X >> A) << A -> X
1065   Value *X;
1066   if (match(Op0, m_Shr(m_Value(X), m_Specific(Op1))) &&
1067       cast<PossiblyExactOperator>(Op0)->isExact())
1068     return X;
1069   return 0;
1070 }
1071
1072 Value *llvm::SimplifyShlInst(Value *Op0, Value *Op1, bool isNSW, bool isNUW,
1073                              const TargetData *TD, const DominatorTree *DT) {
1074   return ::SimplifyShlInst(Op0, Op1, isNSW, isNUW, TD, DT, RecursionLimit);
1075 }
1076
1077 /// SimplifyLShrInst - Given operands for an LShr, see if we can
1078 /// fold the result.  If not, this returns null.
1079 static Value *SimplifyLShrInst(Value *Op0, Value *Op1, bool isExact,
1080                                const TargetData *TD, const DominatorTree *DT,
1081                                unsigned MaxRecurse) {
1082   if (Value *V = SimplifyShift(Instruction::LShr, Op0, Op1, TD, DT, MaxRecurse))
1083     return V;
1084
1085   // undef >>l X -> 0
1086   if (match(Op0, m_Undef()))
1087     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
1088
1089   // (X << A) >> A -> X
1090   Value *X;
1091   if (match(Op0, m_Shl(m_Value(X), m_Specific(Op1))) &&
1092       cast<OverflowingBinaryOperator>(Op0)->hasNoUnsignedWrap())
1093     return X;
1094
1095   return 0;
1096 }
1097
1098 Value *llvm::SimplifyLShrInst(Value *Op0, Value *Op1, bool isExact,
1099                               const TargetData *TD, const DominatorTree *DT) {
1100   return ::SimplifyLShrInst(Op0, Op1, isExact, TD, DT, RecursionLimit);
1101 }
1102
1103 /// SimplifyAShrInst - Given operands for an AShr, see if we can
1104 /// fold the result.  If not, this returns null.
1105 static Value *SimplifyAShrInst(Value *Op0, Value *Op1, bool isExact,
1106                                const TargetData *TD, const DominatorTree *DT,
1107                                unsigned MaxRecurse) {
1108   if (Value *V = SimplifyShift(Instruction::AShr, Op0, Op1, TD, DT, MaxRecurse))
1109     return V;
1110
1111   // all ones >>a X -> all ones
1112   if (match(Op0, m_AllOnes()))
1113     return Op0;
1114
1115   // undef >>a X -> all ones
1116   if (match(Op0, m_Undef()))
1117     return Constant::getAllOnesValue(Op0->getType());
1118
1119   // (X << A) >> A -> X
1120   Value *X;
1121   if (match(Op0, m_Shl(m_Value(X), m_Specific(Op1))) &&
1122       cast<OverflowingBinaryOperator>(Op0)->hasNoSignedWrap())
1123     return X;
1124
1125   return 0;
1126 }
1127
1128 Value *llvm::SimplifyAShrInst(Value *Op0, Value *Op1, bool isExact,
1129                               const TargetData *TD, const DominatorTree *DT) {
1130   return ::SimplifyAShrInst(Op0, Op1, isExact, TD, DT, RecursionLimit);
1131 }
1132
1133 /// SimplifyAndInst - Given operands for an And, see if we can
1134 /// fold the result.  If not, this returns null.
1135 static Value *SimplifyAndInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *TD,
1136                               const DominatorTree *DT, unsigned MaxRecurse) {
1137   if (Constant *CLHS = dyn_cast<Constant>(Op0)) {
1138     if (Constant *CRHS = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
1139       Constant *Ops[] = { CLHS, CRHS };
1140       return ConstantFoldInstOperands(Instruction::And, CLHS->getType(),
1141                                       Ops, 2, TD);
1142     }
1143
1144     // Canonicalize the constant to the RHS.
1145     std::swap(Op0, Op1);
1146   }
1147
1148   // X & undef -> 0
1149   if (match(Op1, m_Undef()))
1150     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
1151
1152   // X & X = X
1153   if (Op0 == Op1)
1154     return Op0;
1155
1156   // X & 0 = 0
1157   if (match(Op1, m_Zero()))
1158     return Op1;
1159
1160   // X & -1 = X
1161   if (match(Op1, m_AllOnes()))
1162     return Op0;
1163
1164   // A & ~A  =  ~A & A  =  0
1165   if (match(Op0, m_Not(m_Specific(Op1))) ||
1166       match(Op1, m_Not(m_Specific(Op0))))
1167     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
1168
1169   // (A | ?) & A = A
1170   Value *A = 0, *B = 0;
1171   if (match(Op0, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) &&
1172       (A == Op1 || B == Op1))
1173     return Op1;
1174
1175   // A & (A | ?) = A
1176   if (match(Op1, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) &&
1177       (A == Op0 || B == Op0))
1178     return Op0;
1179
1180   // Try some generic simplifications for associative operations.
1181   if (Value *V = SimplifyAssociativeBinOp(Instruction::And, Op0, Op1, TD, DT,
1182                                           MaxRecurse))
1183     return V;
1184
1185   // And distributes over Or.  Try some generic simplifications based on this.
1186   if (Value *V = ExpandBinOp(Instruction::And, Op0, Op1, Instruction::Or,
1187                              TD, DT, MaxRecurse))
1188     return V;
1189
1190   // And distributes over Xor.  Try some generic simplifications based on this.
1191   if (Value *V = ExpandBinOp(Instruction::And, Op0, Op1, Instruction::Xor,
1192                              TD, DT, MaxRecurse))
1193     return V;
1194
1195   // Or distributes over And.  Try some generic simplifications based on this.
1196   if (Value *V = FactorizeBinOp(Instruction::And, Op0, Op1, Instruction::Or,
1197                                 TD, DT, MaxRecurse))
1198     return V;
1199
1200   // If the operation is with the result of a select instruction, check whether
1201   // operating on either branch of the select always yields the same value.
1202   if (isa<SelectInst>(Op0) || isa<SelectInst>(Op1))
1203     if (Value *V = ThreadBinOpOverSelect(Instruction::And, Op0, Op1, TD, DT,
1204                                          MaxRecurse))
1205       return V;
1206
1207   // If the operation is with the result of a phi instruction, check whether
1208   // operating on all incoming values of the phi always yields the same value.
1209   if (isa<PHINode>(Op0) || isa<PHINode>(Op1))
1210     if (Value *V = ThreadBinOpOverPHI(Instruction::And, Op0, Op1, TD, DT,
1211                                       MaxRecurse))
1212       return V;
1213
1214   return 0;
1215 }
1216
1217 Value *llvm::SimplifyAndInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *TD,
1218                              const DominatorTree *DT) {
1219   return ::SimplifyAndInst(Op0, Op1, TD, DT, RecursionLimit);
1220 }
1221
1222 /// SimplifyOrInst - Given operands for an Or, see if we can
1223 /// fold the result.  If not, this returns null.
1224 static Value *SimplifyOrInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *TD,
1225                              const DominatorTree *DT, unsigned MaxRecurse) {
1226   if (Constant *CLHS = dyn_cast<Constant>(Op0)) {
1227     if (Constant *CRHS = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
1228       Constant *Ops[] = { CLHS, CRHS };
1229       return ConstantFoldInstOperands(Instruction::Or, CLHS->getType(),
1230                                       Ops, 2, TD);
1231     }
1232
1233     // Canonicalize the constant to the RHS.
1234     std::swap(Op0, Op1);
1235   }
1236
1237   // X | undef -> -1
1238   if (match(Op1, m_Undef()))
1239     return Constant::getAllOnesValue(Op0->getType());
1240
1241   // X | X = X
1242   if (Op0 == Op1)
1243     return Op0;
1244
1245   // X | 0 = X
1246   if (match(Op1, m_Zero()))
1247     return Op0;
1248
1249   // X | -1 = -1
1250   if (match(Op1, m_AllOnes()))
1251     return Op1;
1252
1253   // A | ~A  =  ~A | A  =  -1
1254   if (match(Op0, m_Not(m_Specific(Op1))) ||
1255       match(Op1, m_Not(m_Specific(Op0))))
1256     return Constant::getAllOnesValue(Op0->getType());
1257
1258   // (A & ?) | A = A
1259   Value *A = 0, *B = 0;
1260   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
1261       (A == Op1 || B == Op1))
1262     return Op1;
1263
1264   // A | (A & ?) = A
1265   if (match(Op1, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
1266       (A == Op0 || B == Op0))
1267     return Op0;
1268
1269   // ~(A & ?) | A = -1
1270   if (match(Op0, m_Not(m_And(m_Value(A), m_Value(B)))) &&
1271       (A == Op1 || B == Op1))
1272     return Constant::getAllOnesValue(Op1->getType());
1273
1274   // A | ~(A & ?) = -1
1275   if (match(Op1, m_Not(m_And(m_Value(A), m_Value(B)))) &&
1276       (A == Op0 || B == Op0))
1277     return Constant::getAllOnesValue(Op0->getType());
1278
1279   // Try some generic simplifications for associative operations.
1280   if (Value *V = SimplifyAssociativeBinOp(Instruction::Or, Op0, Op1, TD, DT,
1281                                           MaxRecurse))
1282     return V;
1283
1284   // Or distributes over And.  Try some generic simplifications based on this.
1285   if (Value *V = ExpandBinOp(Instruction::Or, Op0, Op1, Instruction::And,
1286                              TD, DT, MaxRecurse))
1287     return V;
1288
1289   // And distributes over Or.  Try some generic simplifications based on this.
1290   if (Value *V = FactorizeBinOp(Instruction::Or, Op0, Op1, Instruction::And,
1291                                 TD, DT, MaxRecurse))
1292     return V;
1293
1294   // If the operation is with the result of a select instruction, check whether
1295   // operating on either branch of the select always yields the same value.
1296   if (isa<SelectInst>(Op0) || isa<SelectInst>(Op1))
1297     if (Value *V = ThreadBinOpOverSelect(Instruction::Or, Op0, Op1, TD, DT,
1298                                          MaxRecurse))
1299       return V;
1300
1301   // If the operation is with the result of a phi instruction, check whether
1302   // operating on all incoming values of the phi always yields the same value.
1303   if (isa<PHINode>(Op0) || isa<PHINode>(Op1))
1304     if (Value *V = ThreadBinOpOverPHI(Instruction::Or, Op0, Op1, TD, DT,
1305                                       MaxRecurse))
1306       return V;
1307
1308   return 0;
1309 }
1310
1311 Value *llvm::SimplifyOrInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *TD,
1312                             const DominatorTree *DT) {
1313   return ::SimplifyOrInst(Op0, Op1, TD, DT, RecursionLimit);
1314 }
1315
1316 /// SimplifyXorInst - Given operands for a Xor, see if we can
1317 /// fold the result.  If not, this returns null.
1318 static Value *SimplifyXorInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *TD,
1319                               const DominatorTree *DT, unsigned MaxRecurse) {
1320   if (Constant *CLHS = dyn_cast<Constant>(Op0)) {
1321     if (Constant *CRHS = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
1322       Constant *Ops[] = { CLHS, CRHS };
1323       return ConstantFoldInstOperands(Instruction::Xor, CLHS->getType(),
1324                                       Ops, 2, TD);
1325     }
1326
1327     // Canonicalize the constant to the RHS.
1328     std::swap(Op0, Op1);
1329   }
1330
1331   // A ^ undef -> undef
1332   if (match(Op1, m_Undef()))
1333     return Op1;
1334
1335   // A ^ 0 = A
1336   if (match(Op1, m_Zero()))
1337     return Op0;
1338
1339   // A ^ A = 0
1340   if (Op0 == Op1)
1341     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
1342
1343   // A ^ ~A  =  ~A ^ A  =  -1
1344   if (match(Op0, m_Not(m_Specific(Op1))) ||
1345       match(Op1, m_Not(m_Specific(Op0))))
1346     return Constant::getAllOnesValue(Op0->getType());
1347
1348   // Try some generic simplifications for associative operations.
1349   if (Value *V = SimplifyAssociativeBinOp(Instruction::Xor, Op0, Op1, TD, DT,
1350                                           MaxRecurse))
1351     return V;
1352
1353   // And distributes over Xor.  Try some generic simplifications based on this.
1354   if (Value *V = FactorizeBinOp(Instruction::Xor, Op0, Op1, Instruction::And,
1355                                 TD, DT, MaxRecurse))
1356     return V;
1357
1358   // Threading Xor over selects and phi nodes is pointless, so don't bother.
1359   // Threading over the select in "A ^ select(cond, B, C)" means evaluating
1360   // "A^B" and "A^C" and seeing if they are equal; but they are equal if and
1361   // only if B and C are equal.  If B and C are equal then (since we assume
1362   // that operands have already been simplified) "select(cond, B, C)" should
1363   // have been simplified to the common value of B and C already.  Analysing
1364   // "A^B" and "A^C" thus gains nothing, but costs compile time.  Similarly
1365   // for threading over phi nodes.
1366
1367   return 0;
1368 }
1369
1370 Value *llvm::SimplifyXorInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *TD,
1371                              const DominatorTree *DT) {
1372   return ::SimplifyXorInst(Op0, Op1, TD, DT, RecursionLimit);
1373 }
1374
1375 static const Type *GetCompareTy(Value *Op) {
1376   return CmpInst::makeCmpResultType(Op->getType());
1377 }
1378
1379 /// SimplifyICmpInst - Given operands for an ICmpInst, see if we can
1380 /// fold the result.  If not, this returns null.
1381 static Value *SimplifyICmpInst(unsigned Predicate, Value *LHS, Value *RHS,
1382                                const TargetData *TD, const DominatorTree *DT,
1383                                unsigned MaxRecurse) {
1384   CmpInst::Predicate Pred = (CmpInst::Predicate)Predicate;
1385   assert(CmpInst::isIntPredicate(Pred) && "Not an integer compare!");
1386
1387   if (Constant *CLHS = dyn_cast<Constant>(LHS)) {
1388     if (Constant *CRHS = dyn_cast<Constant>(RHS))
1389       return ConstantFoldCompareInstOperands(Pred, CLHS, CRHS, TD);
1390
1391     // If we have a constant, make sure it is on the RHS.
1392     std::swap(LHS, RHS);
1393     Pred = CmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
1394   }
1395
1396   const Type *ITy = GetCompareTy(LHS); // The return type.
1397   const Type *OpTy = LHS->getType();   // The operand type.
1398
1399   // icmp X, X -> true/false
1400   // X icmp undef -> true/false.  For example, icmp ugt %X, undef -> false
1401   // because X could be 0.
1402   if (LHS == RHS || isa<UndefValue>(RHS))
1403     return ConstantInt::get(ITy, CmpInst::isTrueWhenEqual(Pred));
1404
1405   // Special case logic when the operands have i1 type.
1406   if (OpTy->isIntegerTy(1) || (OpTy->isVectorTy() &&
1407        cast<VectorType>(OpTy)->getElementType()->isIntegerTy(1))) {
1408     switch (Pred) {
1409     default: break;
1410     case ICmpInst::ICMP_EQ:
1411       // X == 1 -> X
1412       if (match(RHS, m_One()))
1413         return LHS;
1414       break;
1415     case ICmpInst::ICMP_NE:
1416       // X != 0 -> X
1417       if (match(RHS, m_Zero()))
1418         return LHS;
1419       break;
1420     case ICmpInst::ICMP_UGT:
1421       // X >u 0 -> X
1422       if (match(RHS, m_Zero()))
1423         return LHS;
1424       break;
1425     case ICmpInst::ICMP_UGE:
1426       // X >=u 1 -> X
1427       if (match(RHS, m_One()))
1428         return LHS;
1429       break;
1430     case ICmpInst::ICMP_SLT:
1431       // X <s 0 -> X
1432       if (match(RHS, m_Zero()))
1433         return LHS;
1434       break;
1435     case ICmpInst::ICMP_SLE:
1436       // X <=s -1 -> X
1437       if (match(RHS, m_One()))
1438         return LHS;
1439       break;
1440     }
1441   }
1442
1443   // icmp <alloca*>, <global/alloca*/null> - Different stack variables have
1444   // different addresses, and what's more the address of a stack variable is
1445   // never null or equal to the address of a global.  Note that generalizing
1446   // to the case where LHS is a global variable address or null is pointless,
1447   // since if both LHS and RHS are constants then we already constant folded
1448   // the compare, and if only one of them is then we moved it to RHS already.
1449   if (isa<AllocaInst>(LHS) && (isa<GlobalValue>(RHS) || isa<AllocaInst>(RHS) ||
1450                                isa<ConstantPointerNull>(RHS)))
1451     // We already know that LHS != RHS.
1452     return ConstantInt::get(ITy, CmpInst::isFalseWhenEqual(Pred));
1453
1454   // If we are comparing with zero then try hard since this is a common case.
1455   if (match(RHS, m_Zero())) {
1456     bool LHSKnownNonNegative, LHSKnownNegative;
1457     switch (Pred) {
1458     default:
1459       assert(false && "Unknown ICmp predicate!");
1460     case ICmpInst::ICMP_ULT:
1461       // getNullValue also works for vectors, unlike getFalse.
1462       return Constant::getNullValue(ITy);
1463     case ICmpInst::ICMP_UGE:
1464       // getAllOnesValue also works for vectors, unlike getTrue.
1465       return ConstantInt::getAllOnesValue(ITy);
1466     case ICmpInst::ICMP_EQ:
1467     case ICmpInst::ICMP_ULE:
1468       if (isKnownNonZero(LHS, TD))
1469         return Constant::getNullValue(ITy);
1470       break;
1471     case ICmpInst::ICMP_NE:
1472     case ICmpInst::ICMP_UGT:
1473       if (isKnownNonZero(LHS, TD))
1474         return ConstantInt::getAllOnesValue(ITy);
1475       break;
1476     case ICmpInst::ICMP_SLT:
1477       ComputeSignBit(LHS, LHSKnownNonNegative, LHSKnownNegative, TD);
1478       if (LHSKnownNegative)
1479         return ConstantInt::getAllOnesValue(ITy);
1480       if (LHSKnownNonNegative)
1481         return Constant::getNullValue(ITy);
1482       break;
1483     case ICmpInst::ICMP_SLE:
1484       ComputeSignBit(LHS, LHSKnownNonNegative, LHSKnownNegative, TD);
1485       if (LHSKnownNegative)
1486         return ConstantInt::getAllOnesValue(ITy);
1487       if (LHSKnownNonNegative && isKnownNonZero(LHS, TD))
1488         return Constant::getNullValue(ITy);
1489       break;
1490     case ICmpInst::ICMP_SGE:
1491       ComputeSignBit(LHS, LHSKnownNonNegative, LHSKnownNegative, TD);
1492       if (LHSKnownNegative)
1493         return Constant::getNullValue(ITy);
1494       if (LHSKnownNonNegative)
1495         return ConstantInt::getAllOnesValue(ITy);
1496       break;
1497     case ICmpInst::ICMP_SGT:
1498       ComputeSignBit(LHS, LHSKnownNonNegative, LHSKnownNegative, TD);
1499       if (LHSKnownNegative)
1500         return Constant::getNullValue(ITy);
1501       if (LHSKnownNonNegative && isKnownNonZero(LHS, TD))
1502         return ConstantInt::getAllOnesValue(ITy);
1503       break;
1504     }
1505   }
1506
1507   // See if we are doing a comparison with a constant integer.
1508   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
1509     // Rule out tautological comparisons (eg., ult 0 or uge 0).
1510     ConstantRange RHS_CR = ICmpInst::makeConstantRange(Pred, CI->getValue());
1511     if (RHS_CR.isEmptySet())
1512       return ConstantInt::getFalse(CI->getContext());
1513     if (RHS_CR.isFullSet())
1514       return ConstantInt::getTrue(CI->getContext());
1515
1516     // Many binary operators with constant RHS have easy to compute constant
1517     // range.  Use them to check whether the comparison is a tautology.
1518     uint32_t Width = CI->getBitWidth();
1519     APInt Lower = APInt(Width, 0);
1520     APInt Upper = APInt(Width, 0);
1521     ConstantInt *CI2;
1522     if (match(LHS, m_URem(m_Value(), m_ConstantInt(CI2)))) {
1523       // 'urem x, CI2' produces [0, CI2).
1524       Upper = CI2->getValue();
1525     } else if (match(LHS, m_SRem(m_Value(), m_ConstantInt(CI2)))) {
1526       // 'srem x, CI2' produces (-|CI2|, |CI2|).
1527       Upper = CI2->getValue().abs();
1528       Lower = (-Upper) + 1;
1529     } else if (match(LHS, m_UDiv(m_Value(), m_ConstantInt(CI2)))) {
1530       // 'udiv x, CI2' produces [0, UINT_MAX / CI2].
1531       APInt NegOne = APInt::getAllOnesValue(Width);
1532       if (!CI2->isZero())
1533         Upper = NegOne.udiv(CI2->getValue()) + 1;
1534     } else if (match(LHS, m_SDiv(m_Value(), m_ConstantInt(CI2)))) {
1535       // 'sdiv x, CI2' produces [INT_MIN / CI2, INT_MAX / CI2].
1536       APInt IntMin = APInt::getSignedMinValue(Width);
1537       APInt IntMax = APInt::getSignedMaxValue(Width);
1538       APInt Val = CI2->getValue().abs();
1539       if (!Val.isMinValue()) {
1540         Lower = IntMin.sdiv(Val);
1541         Upper = IntMax.sdiv(Val) + 1;
1542       }
1543     } else if (match(LHS, m_LShr(m_Value(), m_ConstantInt(CI2)))) {
1544       // 'lshr x, CI2' produces [0, UINT_MAX >> CI2].
1545       APInt NegOne = APInt::getAllOnesValue(Width);
1546       if (CI2->getValue().ult(Width))
1547         Upper = NegOne.lshr(CI2->getValue()) + 1;
1548     } else if (match(LHS, m_AShr(m_Value(), m_ConstantInt(CI2)))) {
1549       // 'ashr x, CI2' produces [INT_MIN >> CI2, INT_MAX >> CI2].
1550       APInt IntMin = APInt::getSignedMinValue(Width);
1551       APInt IntMax = APInt::getSignedMaxValue(Width);
1552       if (CI2->getValue().ult(Width)) {
1553         Lower = IntMin.ashr(CI2->getValue());
1554         Upper = IntMax.ashr(CI2->getValue()) + 1;
1555       }
1556     } else if (match(LHS, m_Or(m_Value(), m_ConstantInt(CI2)))) {
1557       // 'or x, CI2' produces [CI2, UINT_MAX].
1558       Lower = CI2->getValue();
1559     } else if (match(LHS, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(CI2)))) {
1560       // 'and x, CI2' produces [0, CI2].
1561       Upper = CI2->getValue() + 1;
1562     }
1563     if (Lower != Upper) {
1564       ConstantRange LHS_CR = ConstantRange(Lower, Upper);
1565       if (RHS_CR.contains(LHS_CR))
1566         return ConstantInt::getTrue(RHS->getContext());
1567       if (RHS_CR.inverse().contains(LHS_CR))
1568         return ConstantInt::getFalse(RHS->getContext());
1569     }
1570   }
1571
1572   // Compare of cast, for example (zext X) != 0 -> X != 0
1573   if (isa<CastInst>(LHS) && (isa<Constant>(RHS) || isa<CastInst>(RHS))) {
1574     Instruction *LI = cast<CastInst>(LHS);
1575     Value *SrcOp = LI->getOperand(0);
1576     const Type *SrcTy = SrcOp->getType();
1577     const Type *DstTy = LI->getType();
1578
1579     // Turn icmp (ptrtoint x), (ptrtoint/constant) into a compare of the input
1580     // if the integer type is the same size as the pointer type.
1581     if (MaxRecurse && TD && isa<PtrToIntInst>(LI) &&
1582         TD->getPointerSizeInBits() == DstTy->getPrimitiveSizeInBits()) {
1583       if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(RHS)) {
1584         // Transfer the cast to the constant.
1585         if (Value *V = SimplifyICmpInst(Pred, SrcOp,
1586                                         ConstantExpr::getIntToPtr(RHSC, SrcTy),
1587                                         TD, DT, MaxRecurse-1))
1588           return V;
1589       } else if (PtrToIntInst *RI = dyn_cast<PtrToIntInst>(RHS)) {
1590         if (RI->getOperand(0)->getType() == SrcTy)
1591           // Compare without the cast.
1592           if (Value *V = SimplifyICmpInst(Pred, SrcOp, RI->getOperand(0),
1593                                           TD, DT, MaxRecurse-1))
1594             return V;
1595       }
1596     }
1597
1598     if (isa<ZExtInst>(LHS)) {
1599       // Turn icmp (zext X), (zext Y) into a compare of X and Y if they have the
1600       // same type.
1601       if (ZExtInst *RI = dyn_cast<ZExtInst>(RHS)) {
1602         if (MaxRecurse && SrcTy == RI->getOperand(0)->getType())
1603           // Compare X and Y.  Note that signed predicates become unsigned.
1604           if (Value *V = SimplifyICmpInst(ICmpInst::getUnsignedPredicate(Pred),
1605                                           SrcOp, RI->getOperand(0), TD, DT,
1606                                           MaxRecurse-1))
1607             return V;
1608       }
1609       // Turn icmp (zext X), Cst into a compare of X and Cst if Cst is extended
1610       // too.  If not, then try to deduce the result of the comparison.
1611       else if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
1612         // Compute the constant that would happen if we truncated to SrcTy then
1613         // reextended to DstTy.
1614         Constant *Trunc = ConstantExpr::getTrunc(CI, SrcTy);
1615         Constant *RExt = ConstantExpr::getCast(CastInst::ZExt, Trunc, DstTy);
1616
1617         // If the re-extended constant didn't change then this is effectively
1618         // also a case of comparing two zero-extended values.
1619         if (RExt == CI && MaxRecurse)
1620           if (Value *V = SimplifyICmpInst(ICmpInst::getUnsignedPredicate(Pred),
1621                                           SrcOp, Trunc, TD, DT, MaxRecurse-1))
1622             return V;
1623
1624         // Otherwise the upper bits of LHS are zero while RHS has a non-zero bit
1625         // there.  Use this to work out the result of the comparison.
1626         if (RExt != CI) {
1627           switch (Pred) {
1628           default:
1629             assert(false && "Unknown ICmp predicate!");
1630           // LHS <u RHS.
1631           case ICmpInst::ICMP_EQ:
1632           case ICmpInst::ICMP_UGT:
1633           case ICmpInst::ICMP_UGE:
1634             return ConstantInt::getFalse(CI->getContext());
1635
1636           case ICmpInst::ICMP_NE:
1637           case ICmpInst::ICMP_ULT:
1638           case ICmpInst::ICMP_ULE:
1639             return ConstantInt::getTrue(CI->getContext());
1640
1641           // LHS is non-negative.  If RHS is negative then LHS >s LHS.  If RHS
1642           // is non-negative then LHS <s RHS.
1643           case ICmpInst::ICMP_SGT:
1644           case ICmpInst::ICMP_SGE:
1645             return CI->getValue().isNegative() ?
1646               ConstantInt::getTrue(CI->getContext()) :
1647               ConstantInt::getFalse(CI->getContext());
1648
1649           case ICmpInst::ICMP_SLT:
1650           case ICmpInst::ICMP_SLE:
1651             return CI->getValue().isNegative() ?
1652               ConstantInt::getFalse(CI->getContext()) :
1653               ConstantInt::getTrue(CI->getContext());
1654           }
1655         }
1656       }
1657     }
1658
1659     if (isa<SExtInst>(LHS)) {
1660       // Turn icmp (sext X), (sext Y) into a compare of X and Y if they have the
1661       // same type.
1662       if (SExtInst *RI = dyn_cast<SExtInst>(RHS)) {
1663         if (MaxRecurse && SrcTy == RI->getOperand(0)->getType())
1664           // Compare X and Y.  Note that the predicate does not change.
1665           if (Value *V = SimplifyICmpInst(Pred, SrcOp, RI->getOperand(0),
1666                                           TD, DT, MaxRecurse-1))
1667             return V;
1668       }
1669       // Turn icmp (sext X), Cst into a compare of X and Cst if Cst is extended
1670       // too.  If not, then try to deduce the result of the comparison.
1671       else if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
1672         // Compute the constant that would happen if we truncated to SrcTy then
1673         // reextended to DstTy.
1674         Constant *Trunc = ConstantExpr::getTrunc(CI, SrcTy);
1675         Constant *RExt = ConstantExpr::getCast(CastInst::SExt, Trunc, DstTy);
1676
1677         // If the re-extended constant didn't change then this is effectively
1678         // also a case of comparing two sign-extended values.
1679         if (RExt == CI && MaxRecurse)
1680           if (Value *V = SimplifyICmpInst(Pred, SrcOp, Trunc, TD, DT,
1681                                           MaxRecurse-1))
1682             return V;
1683
1684         // Otherwise the upper bits of LHS are all equal, while RHS has varying
1685         // bits there.  Use this to work out the result of the comparison.
1686         if (RExt != CI) {
1687           switch (Pred) {
1688           default:
1689             assert(false && "Unknown ICmp predicate!");
1690           case ICmpInst::ICMP_EQ:
1691             return ConstantInt::getFalse(CI->getContext());
1692           case ICmpInst::ICMP_NE:
1693             return ConstantInt::getTrue(CI->getContext());
1694
1695           // If RHS is non-negative then LHS <s RHS.  If RHS is negative then
1696           // LHS >s RHS.
1697           case ICmpInst::ICMP_SGT:
1698           case ICmpInst::ICMP_SGE:
1699             return CI->getValue().isNegative() ?
1700               ConstantInt::getTrue(CI->getContext()) :
1701               ConstantInt::getFalse(CI->getContext());
1702           case ICmpInst::ICMP_SLT:
1703           case ICmpInst::ICMP_SLE:
1704             return CI->getValue().isNegative() ?
1705               ConstantInt::getFalse(CI->getContext()) :
1706               ConstantInt::getTrue(CI->getContext());
1707
1708           // If LHS is non-negative then LHS <u RHS.  If LHS is negative then
1709           // LHS >u RHS.
1710           case ICmpInst::ICMP_UGT:
1711           case ICmpInst::ICMP_UGE:
1712             // Comparison is true iff the LHS <s 0.
1713             if (MaxRecurse)
1714               if (Value *V = SimplifyICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, SrcOp,
1715                                               Constant::getNullValue(SrcTy),
1716                                               TD, DT, MaxRecurse-1))
1717                 return V;
1718             break;
1719           case ICmpInst::ICMP_ULT:
1720           case ICmpInst::ICMP_ULE:
1721             // Comparison is true iff the LHS >=s 0.
1722             if (MaxRecurse)
1723               if (Value *V = SimplifyICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, SrcOp,
1724                                               Constant::getNullValue(SrcTy),
1725                                               TD, DT, MaxRecurse-1))
1726                 return V;
1727             break;
1728           }
1729         }
1730       }
1731     }
1732   }
1733
1734   // Special logic for binary operators.
1735   BinaryOperator *LBO = dyn_cast<BinaryOperator>(LHS);
1736   BinaryOperator *RBO = dyn_cast<BinaryOperator>(RHS);
1737   if (MaxRecurse && (LBO || RBO)) {
1738     // Analyze the case when either LHS or RHS is an add instruction.
1739     Value *A = 0, *B = 0, *C = 0, *D = 0;
1740     // LHS = A + B (or A and B are null); RHS = C + D (or C and D are null).
1741     bool NoLHSWrapProblem = false, NoRHSWrapProblem = false;
1742     if (LBO && LBO->getOpcode() == Instruction::Add) {
1743       A = LBO->getOperand(0); B = LBO->getOperand(1);
1744       NoLHSWrapProblem = ICmpInst::isEquality(Pred) ||
1745         (CmpInst::isUnsigned(Pred) && LBO->hasNoUnsignedWrap()) ||
1746         (CmpInst::isSigned(Pred) && LBO->hasNoSignedWrap());
1747     }
1748     if (RBO && RBO->getOpcode() == Instruction::Add) {
1749       C = RBO->getOperand(0); D = RBO->getOperand(1);
1750       NoRHSWrapProblem = ICmpInst::isEquality(Pred) ||
1751         (CmpInst::isUnsigned(Pred) && RBO->hasNoUnsignedWrap()) ||
1752         (CmpInst::isSigned(Pred) && RBO->hasNoSignedWrap());
1753     }
1754
1755     // icmp (X+Y), X -> icmp Y, 0 for equalities or if there is no overflow.
1756     if ((A == RHS || B == RHS) && NoLHSWrapProblem)
1757       if (Value *V = SimplifyICmpInst(Pred, A == RHS ? B : A,
1758                                       Constant::getNullValue(RHS->getType()),
1759                                       TD, DT, MaxRecurse-1))
1760         return V;
1761
1762     // icmp X, (X+Y) -> icmp 0, Y for equalities or if there is no overflow.
1763     if ((C == LHS || D == LHS) && NoRHSWrapProblem)
1764       if (Value *V = SimplifyICmpInst(Pred,
1765                                       Constant::getNullValue(LHS->getType()),
1766                                       C == LHS ? D : C, TD, DT, MaxRecurse-1))
1767         return V;
1768
1769     // icmp (X+Y), (X+Z) -> icmp Y,Z for equalities or if there is no overflow.
1770     if (A && C && (A == C || A == D || B == C || B == D) &&
1771         NoLHSWrapProblem && NoRHSWrapProblem) {
1772       // Determine Y and Z in the form icmp (X+Y), (X+Z).
1773       Value *Y = (A == C || A == D) ? B : A;
1774       Value *Z = (C == A || C == B) ? D : C;
1775       if (Value *V = SimplifyICmpInst(Pred, Y, Z, TD, DT, MaxRecurse-1))
1776         return V;
1777     }
1778   }
1779
1780   if (LBO && match(LBO, m_URem(m_Value(), m_Specific(RHS)))) {
1781     bool KnownNonNegative, KnownNegative;
1782     switch (Pred) {
1783     default:
1784       break;
1785     case ICmpInst::ICMP_SGT:
1786     case ICmpInst::ICMP_SGE:
1787       ComputeSignBit(LHS, KnownNonNegative, KnownNegative, TD);
1788       if (!KnownNonNegative)
1789         break;
1790       // fall-through
1791     case ICmpInst::ICMP_EQ:
1792     case ICmpInst::ICMP_UGT:
1793     case ICmpInst::ICMP_UGE:
1794       // getNullValue also works for vectors, unlike getFalse.
1795       return Constant::getNullValue(ITy);
1796     case ICmpInst::ICMP_SLT:
1797     case ICmpInst::ICMP_SLE:
1798       ComputeSignBit(LHS, KnownNonNegative, KnownNegative, TD);
1799       if (!KnownNonNegative)
1800         break;
1801       // fall-through
1802     case ICmpInst::ICMP_NE:
1803     case ICmpInst::ICMP_ULT:
1804     case ICmpInst::ICMP_ULE:
1805       // getAllOnesValue also works for vectors, unlike getTrue.
1806       return Constant::getAllOnesValue(ITy);
1807     }
1808   }
1809   if (RBO && match(RBO, m_URem(m_Value(), m_Specific(LHS)))) {
1810     bool KnownNonNegative, KnownNegative;
1811     switch (Pred) {
1812     default:
1813       break;
1814     case ICmpInst::ICMP_SGT:
1815     case ICmpInst::ICMP_SGE:
1816       ComputeSignBit(RHS, KnownNonNegative, KnownNegative, TD);
1817       if (!KnownNonNegative)
1818         break;
1819       // fall-through
1820     case ICmpInst::ICMP_NE:
1821     case ICmpInst::ICMP_UGT:
1822     case ICmpInst::ICMP_UGE:
1823       // getAllOnesValue also works for vectors, unlike getTrue.
1824       return Constant::getAllOnesValue(ITy);
1825     case ICmpInst::ICMP_SLT:
1826     case ICmpInst::ICMP_SLE:
1827       ComputeSignBit(RHS, KnownNonNegative, KnownNegative, TD);
1828       if (!KnownNonNegative)
1829         break;
1830       // fall-through
1831     case ICmpInst::ICMP_EQ:
1832     case ICmpInst::ICMP_ULT:
1833     case ICmpInst::ICMP_ULE:
1834       // getNullValue also works for vectors, unlike getFalse.
1835       return Constant::getNullValue(ITy);
1836     }
1837   }
1838
1839   if (MaxRecurse && LBO && RBO && LBO->getOpcode() == RBO->getOpcode() &&
1840       LBO->getOperand(1) == RBO->getOperand(1)) {
1841     switch (LBO->getOpcode()) {
1842     default: break;
1843     case Instruction::UDiv:
1844     case Instruction::LShr:
1845       if (ICmpInst::isSigned(Pred))
1846         break;
1847       // fall-through
1848     case Instruction::SDiv:
1849     case Instruction::AShr:
1850       if (!LBO->isExact() || !RBO->isExact())
1851         break;
1852       if (Value *V = SimplifyICmpInst(Pred, LBO->getOperand(0),
1853                                       RBO->getOperand(0), TD, DT, MaxRecurse-1))
1854         return V;
1855       break;
1856     case Instruction::Shl: {
1857       bool NUW = LBO->hasNoUnsignedWrap() && LBO->hasNoUnsignedWrap();
1858       bool NSW = LBO->hasNoSignedWrap() && RBO->hasNoSignedWrap();
1859       if (!NUW && !NSW)
1860         break;
1861       if (!NSW && ICmpInst::isSigned(Pred))
1862         break;
1863       if (Value *V = SimplifyICmpInst(Pred, LBO->getOperand(0),
1864                                       RBO->getOperand(0), TD, DT, MaxRecurse-1))
1865         return V;
1866       break;
1867     }
1868     }
1869   }
1870
1871   // Simplify comparisons involving max/min.
1872   Value *A, *B;
1873   CmpInst::Predicate P = CmpInst::BAD_ICMP_PREDICATE;
1874   CmpInst::Predicate EqP; // Chosen so that "A == max/min(A,B)" iff "A EqP B".
1875
1876   // Signed variants on "max(a,b)>=a -> true".
1877   if (match(LHS, m_SMax(m_Value(A), m_Value(B))) && (A == RHS || B == RHS)) {
1878     if (A != RHS) std::swap(A, B); // smax(A, B) pred A.
1879     EqP = CmpInst::ICMP_SGE; // "A == smax(A, B)" iff "A sge B".
1880     // We analyze this as smax(A, B) pred A.
1881     P = Pred;
1882   } else if (match(RHS, m_SMax(m_Value(A), m_Value(B))) &&
1883              (A == LHS || B == LHS)) {
1884     if (A != LHS) std::swap(A, B); // A pred smax(A, B).
1885     EqP = CmpInst::ICMP_SGE; // "A == smax(A, B)" iff "A sge B".
1886     // We analyze this as smax(A, B) swapped-pred A.
1887     P = CmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
1888   } else if (match(LHS, m_SMin(m_Value(A), m_Value(B))) &&
1889              (A == RHS || B == RHS)) {
1890     if (A != RHS) std::swap(A, B); // smin(A, B) pred A.
1891     EqP = CmpInst::ICMP_SLE; // "A == smin(A, B)" iff "A sle B".
1892     // We analyze this as smax(-A, -B) swapped-pred -A.
1893     // Note that we do not need to actually form -A or -B thanks to EqP.
1894     P = CmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
1895   } else if (match(RHS, m_SMin(m_Value(A), m_Value(B))) &&
1896              (A == LHS || B == LHS)) {
1897     if (A != LHS) std::swap(A, B); // A pred smin(A, B).
1898     EqP = CmpInst::ICMP_SLE; // "A == smin(A, B)" iff "A sle B".
1899     // We analyze this as smax(-A, -B) pred -A.
1900     // Note that we do not need to actually form -A or -B thanks to EqP.
1901     P = Pred;
1902   }
1903   if (P != CmpInst::BAD_ICMP_PREDICATE) {
1904     // Cases correspond to "max(A, B) p A".
1905     switch (P) {
1906     default:
1907       break;
1908     case CmpInst::ICMP_EQ:
1909     case CmpInst::ICMP_SLE:
1910       // Equivalent to "A EqP B".
1911       if (MaxRecurse)
1912         if (Value *V = SimplifyICmpInst(EqP, A, B, TD, DT, MaxRecurse-1))
1913           return V;
1914       break;
1915     case CmpInst::ICMP_NE:
1916     case CmpInst::ICMP_SGT:
1917       // Equivalent to "A inverse-EqP B".
1918       if (MaxRecurse)
1919         if (Value *V = SimplifyICmpInst(CmpInst::getInversePredicate(EqP), A, B,
1920                                         TD, DT, MaxRecurse-1))
1921           return V;
1922       break;
1923     case CmpInst::ICMP_SGE:
1924       // Always true.
1925       return Constant::getAllOnesValue(ITy);
1926     case CmpInst::ICMP_SLT:
1927       // Always false.
1928       return Constant::getNullValue(ITy);
1929     }
1930   }
1931
1932   // Unsigned variants on "max(a,b)>=a -> true".
1933   P = CmpInst::BAD_ICMP_PREDICATE;
1934   if (match(LHS, m_UMax(m_Value(A), m_Value(B))) && (A == RHS || B == RHS)) {
1935     if (A != RHS) std::swap(A, B); // umax(A, B) pred A.
1936     EqP = CmpInst::ICMP_UGE; // "A == umax(A, B)" iff "A uge B".
1937     // We analyze this as umax(A, B) pred A.
1938     P = Pred;
1939   } else if (match(RHS, m_UMax(m_Value(A), m_Value(B))) &&
1940              (A == LHS || B == LHS)) {
1941     if (A != LHS) std::swap(A, B); // A pred umax(A, B).
1942     EqP = CmpInst::ICMP_UGE; // "A == umax(A, B)" iff "A uge B".
1943     // We analyze this as umax(A, B) swapped-pred A.
1944     P = CmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
1945   } else if (match(LHS, m_UMin(m_Value(A), m_Value(B))) &&
1946              (A == RHS || B == RHS)) {
1947     if (A != RHS) std::swap(A, B); // umin(A, B) pred A.
1948     EqP = CmpInst::ICMP_ULE; // "A == umin(A, B)" iff "A ule B".
1949     // We analyze this as umax(-A, -B) swapped-pred -A.
1950     // Note that we do not need to actually form -A or -B thanks to EqP.
1951     P = CmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
1952   } else if (match(RHS, m_UMin(m_Value(A), m_Value(B))) &&
1953              (A == LHS || B == LHS)) {
1954     if (A != LHS) std::swap(A, B); // A pred umin(A, B).
1955     EqP = CmpInst::ICMP_ULE; // "A == umin(A, B)" iff "A ule B".
1956     // We analyze this as umax(-A, -B) pred -A.
1957     // Note that we do not need to actually form -A or -B thanks to EqP.
1958     P = Pred;
1959   }
1960   if (P != CmpInst::BAD_ICMP_PREDICATE) {
1961     // Cases correspond to "max(A, B) p A".
1962     switch (P) {
1963     default:
1964       break;
1965     case CmpInst::ICMP_EQ:
1966     case CmpInst::ICMP_ULE:
1967       // Equivalent to "A EqP B".
1968       if (MaxRecurse)
1969         if (Value *V = SimplifyICmpInst(EqP, A, B, TD, DT, MaxRecurse-1))
1970           return V;
1971       break;
1972     case CmpInst::ICMP_NE:
1973     case CmpInst::ICMP_UGT:
1974       // Equivalent to "A inverse-EqP B".
1975       if (MaxRecurse)
1976         if (Value *V = SimplifyICmpInst(CmpInst::getInversePredicate(EqP), A, B,
1977                                         TD, DT, MaxRecurse-1))
1978           return V;
1979       break;
1980     case CmpInst::ICMP_UGE:
1981       // Always true.
1982       return Constant::getAllOnesValue(ITy);
1983     case CmpInst::ICMP_ULT:
1984       // Always false.
1985       return Constant::getNullValue(ITy);
1986     }
1987   }
1988
1989   // Variants on "max(x,y) >= min(x,z)".
1990   Value *C, *D;
1991   if (match(LHS, m_SMax(m_Value(A), m_Value(B))) &&
1992       match(RHS, m_SMin(m_Value(C), m_Value(D))) &&
1993       (A == C || A == D || B == C || B == D)) {
1994     // max(x, ?) pred min(x, ?).
1995     if (Pred == CmpInst::ICMP_SGE)
1996       // Always true.
1997       return Constant::getAllOnesValue(ITy);
1998     if (Pred == CmpInst::ICMP_SLT)
1999       // Always false.
2000       return Constant::getNullValue(ITy);
2001   } else if (match(LHS, m_SMin(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2002              match(RHS, m_SMax(m_Value(C), m_Value(D))) &&
2003              (A == C || A == D || B == C || B == D)) {
2004     // min(x, ?) pred max(x, ?).
2005     if (Pred == CmpInst::ICMP_SLE)
2006       // Always true.
2007       return Constant::getAllOnesValue(ITy);
2008     if (Pred == CmpInst::ICMP_SGT)
2009       // Always false.
2010       return Constant::getNullValue(ITy);
2011   } else if (match(LHS, m_UMax(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2012              match(RHS, m_UMin(m_Value(C), m_Value(D))) &&
2013              (A == C || A == D || B == C || B == D)) {
2014     // max(x, ?) pred min(x, ?).
2015     if (Pred == CmpInst::ICMP_UGE)
2016       // Always true.
2017       return Constant::getAllOnesValue(ITy);
2018     if (Pred == CmpInst::ICMP_ULT)
2019       // Always false.
2020       return Constant::getNullValue(ITy);
2021   } else if (match(LHS, m_UMin(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2022              match(RHS, m_UMax(m_Value(C), m_Value(D))) &&
2023              (A == C || A == D || B == C || B == D)) {
2024     // min(x, ?) pred max(x, ?).
2025     if (Pred == CmpInst::ICMP_ULE)
2026       // Always true.
2027       return Constant::getAllOnesValue(ITy);
2028     if (Pred == CmpInst::ICMP_UGT)
2029       // Always false.
2030       return Constant::getNullValue(ITy);
2031   }
2032
2033   // If the comparison is with the result of a select instruction, check whether
2034   // comparing with either branch of the select always yields the same value.
2035   if (isa<SelectInst>(LHS) || isa<SelectInst>(RHS))
2036     if (Value *V = ThreadCmpOverSelect(Pred, LHS, RHS, TD, DT, MaxRecurse))
2037       return V;
2038
2039   // If the comparison is with the result of a phi instruction, check whether
2040   // doing the compare with each incoming phi value yields a common result.
2041   if (isa<PHINode>(LHS) || isa<PHINode>(RHS))
2042     if (Value *V = ThreadCmpOverPHI(Pred, LHS, RHS, TD, DT, MaxRecurse))
2043       return V;
2044
2045   return 0;
2046 }
2047
2048 Value *llvm::SimplifyICmpInst(unsigned Predicate, Value *LHS, Value *RHS,
2049                               const TargetData *TD, const DominatorTree *DT) {
2050   return ::SimplifyICmpInst(Predicate, LHS, RHS, TD, DT, RecursionLimit);
2051 }
2052
2053 /// SimplifyFCmpInst - Given operands for an FCmpInst, see if we can
2054 /// fold the result.  If not, this returns null.
2055 static Value *SimplifyFCmpInst(unsigned Predicate, Value *LHS, Value *RHS,
2056                                const TargetData *TD, const DominatorTree *DT,
2057                                unsigned MaxRecurse) {
2058   CmpInst::Predicate Pred = (CmpInst::Predicate)Predicate;
2059   assert(CmpInst::isFPPredicate(Pred) && "Not an FP compare!");
2060
2061   if (Constant *CLHS = dyn_cast<Constant>(LHS)) {
2062     if (Constant *CRHS = dyn_cast<Constant>(RHS))
2063       return ConstantFoldCompareInstOperands(Pred, CLHS, CRHS, TD);
2064
2065     // If we have a constant, make sure it is on the RHS.
2066     std::swap(LHS, RHS);
2067     Pred = CmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
2068   }
2069
2070   // Fold trivial predicates.
2071   if (Pred == FCmpInst::FCMP_FALSE)
2072     return ConstantInt::get(GetCompareTy(LHS), 0);
2073   if (Pred == FCmpInst::FCMP_TRUE)
2074     return ConstantInt::get(GetCompareTy(LHS), 1);
2075
2076   if (isa<UndefValue>(RHS))                  // fcmp pred X, undef -> undef
2077     return UndefValue::get(GetCompareTy(LHS));
2078
2079   // fcmp x,x -> true/false.  Not all compares are foldable.
2080   if (LHS == RHS) {
2081     if (CmpInst::isTrueWhenEqual(Pred))
2082       return ConstantInt::get(GetCompareTy(LHS), 1);
2083     if (CmpInst::isFalseWhenEqual(Pred))
2084       return ConstantInt::get(GetCompareTy(LHS), 0);
2085   }
2086
2087   // Handle fcmp with constant RHS
2088   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(RHS)) {
2089     // If the constant is a nan, see if we can fold the comparison based on it.
2090     if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHSC)) {
2091       if (CFP->getValueAPF().isNaN()) {
2092         if (FCmpInst::isOrdered(Pred))   // True "if ordered and foo"
2093           return ConstantInt::getFalse(CFP->getContext());
2094         assert(FCmpInst::isUnordered(Pred) &&
2095                "Comparison must be either ordered or unordered!");
2096         // True if unordered.
2097         return ConstantInt::getTrue(CFP->getContext());
2098       }
2099       // Check whether the constant is an infinity.
2100       if (CFP->getValueAPF().isInfinity()) {
2101         if (CFP->getValueAPF().isNegative()) {
2102           switch (Pred) {
2103           case FCmpInst::FCMP_OLT:
2104             // No value is ordered and less than negative infinity.
2105             return ConstantInt::getFalse(CFP->getContext());
2106           case FCmpInst::FCMP_UGE:
2107             // All values are unordered with or at least negative infinity.
2108             return ConstantInt::getTrue(CFP->getContext());
2109           default:
2110             break;
2111           }
2112         } else {
2113           switch (Pred) {
2114           case FCmpInst::FCMP_OGT:
2115             // No value is ordered and greater than infinity.
2116             return ConstantInt::getFalse(CFP->getContext());
2117           case FCmpInst::FCMP_ULE:
2118             // All values are unordered with and at most infinity.
2119             return ConstantInt::getTrue(CFP->getContext());
2120           default:
2121             break;
2122           }
2123         }
2124       }
2125     }
2126   }
2127
2128   // If the comparison is with the result of a select instruction, check whether
2129   // comparing with either branch of the select always yields the same value.
2130   if (isa<SelectInst>(LHS) || isa<SelectInst>(RHS))
2131     if (Value *V = ThreadCmpOverSelect(Pred, LHS, RHS, TD, DT, MaxRecurse))
2132       return V;
2133
2134   // If the comparison is with the result of a phi instruction, check whether
2135   // doing the compare with each incoming phi value yields a common result.
2136   if (isa<PHINode>(LHS) || isa<PHINode>(RHS))
2137     if (Value *V = ThreadCmpOverPHI(Pred, LHS, RHS, TD, DT, MaxRecurse))
2138       return V;
2139
2140   return 0;
2141 }
2142
2143 Value *llvm::SimplifyFCmpInst(unsigned Predicate, Value *LHS, Value *RHS,
2144                               const TargetData *TD, const DominatorTree *DT) {
2145   return ::SimplifyFCmpInst(Predicate, LHS, RHS, TD, DT, RecursionLimit);
2146 }
2147
2148 /// SimplifySelectInst - Given operands for a SelectInst, see if we can fold
2149 /// the result.  If not, this returns null.
2150 Value *llvm::SimplifySelectInst(Value *CondVal, Value *TrueVal, Value *FalseVal,
2151                                 const TargetData *TD, const DominatorTree *) {
2152   // select true, X, Y  -> X
2153   // select false, X, Y -> Y
2154   if (ConstantInt *CB = dyn_cast<ConstantInt>(CondVal))
2155     return CB->getZExtValue() ? TrueVal : FalseVal;
2156
2157   // select C, X, X -> X
2158   if (TrueVal == FalseVal)
2159     return TrueVal;
2160
2161   if (isa<UndefValue>(TrueVal))   // select C, undef, X -> X
2162     return FalseVal;
2163   if (isa<UndefValue>(FalseVal))   // select C, X, undef -> X
2164     return TrueVal;
2165   if (isa<UndefValue>(CondVal)) {  // select undef, X, Y -> X or Y
2166     if (isa<Constant>(TrueVal))
2167       return TrueVal;
2168     return FalseVal;
2169   }
2170
2171   return 0;
2172 }
2173
2174 /// SimplifyGEPInst - Given operands for an GetElementPtrInst, see if we can
2175 /// fold the result.  If not, this returns null.
2176 Value *llvm::SimplifyGEPInst(Value *const *Ops, unsigned NumOps,
2177                              const TargetData *TD, const DominatorTree *) {
2178   // The type of the GEP pointer operand.
2179   const PointerType *PtrTy = cast<PointerType>(Ops[0]->getType());
2180
2181   // getelementptr P -> P.
2182   if (NumOps == 1)
2183     return Ops[0];
2184
2185   if (isa<UndefValue>(Ops[0])) {
2186     // Compute the (pointer) type returned by the GEP instruction.
2187     const Type *LastType = GetElementPtrInst::getIndexedType(PtrTy, &Ops[1],
2188                                                              NumOps-1);
2189     const Type *GEPTy = PointerType::get(LastType, PtrTy->getAddressSpace());
2190     return UndefValue::get(GEPTy);
2191   }
2192
2193   if (NumOps == 2) {
2194     // getelementptr P, 0 -> P.
2195     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Ops[1]))
2196       if (C->isZero())
2197         return Ops[0];
2198     // getelementptr P, N -> P if P points to a type of zero size.
2199     if (TD) {
2200       const Type *Ty = PtrTy->getElementType();
2201       if (Ty->isSized() && TD->getTypeAllocSize(Ty) == 0)
2202         return Ops[0];
2203     }
2204   }
2205
2206   // Check to see if this is constant foldable.
2207   for (unsigned i = 0; i != NumOps; ++i)
2208     if (!isa<Constant>(Ops[i]))
2209       return 0;
2210
2211   return ConstantExpr::getGetElementPtr(cast<Constant>(Ops[0]),
2212                                         (Constant *const*)Ops+1, NumOps-1);
2213 }
2214
2215 /// SimplifyPHINode - See if we can fold the given phi.  If not, returns null.
2216 static Value *SimplifyPHINode(PHINode *PN, const DominatorTree *DT) {
2217   // If all of the PHI's incoming values are the same then replace the PHI node
2218   // with the common value.
2219   Value *CommonValue = 0;
2220   bool HasUndefInput = false;
2221   for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
2222     Value *Incoming = PN->getIncomingValue(i);
2223     // If the incoming value is the phi node itself, it can safely be skipped.
2224     if (Incoming == PN) continue;
2225     if (isa<UndefValue>(Incoming)) {
2226       // Remember that we saw an undef value, but otherwise ignore them.
2227       HasUndefInput = true;
2228       continue;
2229     }
2230     if (CommonValue && Incoming != CommonValue)
2231       return 0;  // Not the same, bail out.
2232     CommonValue = Incoming;
2233   }
2234
2235   // If CommonValue is null then all of the incoming values were either undef or
2236   // equal to the phi node itself.
2237   if (!CommonValue)
2238     return UndefValue::get(PN->getType());
2239
2240   // If we have a PHI node like phi(X, undef, X), where X is defined by some
2241   // instruction, we cannot return X as the result of the PHI node unless it
2242   // dominates the PHI block.
2243   if (HasUndefInput)
2244     return ValueDominatesPHI(CommonValue, PN, DT) ? CommonValue : 0;
2245
2246   return CommonValue;
2247 }
2248
2249
2250 //=== Helper functions for higher up the class hierarchy.
2251
2252 /// SimplifyBinOp - Given operands for a BinaryOperator, see if we can
2253 /// fold the result.  If not, this returns null.
2254 static Value *SimplifyBinOp(unsigned Opcode, Value *LHS, Value *RHS,
2255                             const TargetData *TD, const DominatorTree *DT,
2256                             unsigned MaxRecurse) {
2257   switch (Opcode) {
2258   case Instruction::Add:
2259     return SimplifyAddInst(LHS, RHS, /*isNSW*/false, /*isNUW*/false,
2260                            TD, DT, MaxRecurse);
2261   case Instruction::Sub:
2262     return SimplifySubInst(LHS, RHS, /*isNSW*/false, /*isNUW*/false,
2263                            TD, DT, MaxRecurse);
2264   case Instruction::Mul:  return SimplifyMulInst (LHS, RHS, TD, DT, MaxRecurse);
2265   case Instruction::SDiv: return SimplifySDivInst(LHS, RHS, TD, DT, MaxRecurse);
2266   case Instruction::UDiv: return SimplifyUDivInst(LHS, RHS, TD, DT, MaxRecurse);
2267   case Instruction::FDiv: return SimplifyFDivInst(LHS, RHS, TD, DT, MaxRecurse);
2268   case Instruction::SRem: return SimplifySRemInst(LHS, RHS, TD, DT, MaxRecurse);
2269   case Instruction::URem: return SimplifyURemInst(LHS, RHS, TD, DT, MaxRecurse);
2270   case Instruction::FRem: return SimplifyFRemInst(LHS, RHS, TD, DT, MaxRecurse);
2271   case Instruction::Shl:
2272     return SimplifyShlInst(LHS, RHS, /*isNSW*/false, /*isNUW*/false,
2273                            TD, DT, MaxRecurse);
2274   case Instruction::LShr:
2275     return SimplifyLShrInst(LHS, RHS, /*isExact*/false, TD, DT, MaxRecurse);
2276   case Instruction::AShr:
2277     return SimplifyAShrInst(LHS, RHS, /*isExact*/false, TD, DT, MaxRecurse);
2278   case Instruction::And: return SimplifyAndInst(LHS, RHS, TD, DT, MaxRecurse);
2279   case Instruction::Or:  return SimplifyOrInst (LHS, RHS, TD, DT, MaxRecurse);
2280   case Instruction::Xor: return SimplifyXorInst(LHS, RHS, TD, DT, MaxRecurse);
2281   default:
2282     if (Constant *CLHS = dyn_cast<Constant>(LHS))
2283       if (Constant *CRHS = dyn_cast<Constant>(RHS)) {
2284         Constant *COps[] = {CLHS, CRHS};
2285         return ConstantFoldInstOperands(Opcode, LHS->getType(), COps, 2, TD);
2286       }
2287
2288     // If the operation is associative, try some generic simplifications.
2289     if (Instruction::isAssociative(Opcode))
2290       if (Value *V = SimplifyAssociativeBinOp(Opcode, LHS, RHS, TD, DT,
2291                                               MaxRecurse))
2292         return V;
2293
2294     // If the operation is with the result of a select instruction, check whether
2295     // operating on either branch of the select always yields the same value.
2296     if (isa<SelectInst>(LHS) || isa<SelectInst>(RHS))
2297       if (Value *V = ThreadBinOpOverSelect(Opcode, LHS, RHS, TD, DT,
2298                                            MaxRecurse))
2299         return V;
2300
2301     // If the operation is with the result of a phi instruction, check whether
2302     // operating on all incoming values of the phi always yields the same value.
2303     if (isa<PHINode>(LHS) || isa<PHINode>(RHS))
2304       if (Value *V = ThreadBinOpOverPHI(Opcode, LHS, RHS, TD, DT, MaxRecurse))
2305         return V;
2306
2307     return 0;
2308   }
2309 }
2310
2311 Value *llvm::SimplifyBinOp(unsigned Opcode, Value *LHS, Value *RHS,
2312                            const TargetData *TD, const DominatorTree *DT) {
2313   return ::SimplifyBinOp(Opcode, LHS, RHS, TD, DT, RecursionLimit);
2314 }
2315
2316 /// SimplifyCmpInst - Given operands for a CmpInst, see if we can
2317 /// fold the result.
2318 static Value *SimplifyCmpInst(unsigned Predicate, Value *LHS, Value *RHS,
2319                               const TargetData *TD, const DominatorTree *DT,
2320                               unsigned MaxRecurse) {
2321   if (CmpInst::isIntPredicate((CmpInst::Predicate)Predicate))
2322     return SimplifyICmpInst(Predicate, LHS, RHS, TD, DT, MaxRecurse);
2323   return SimplifyFCmpInst(Predicate, LHS, RHS, TD, DT, MaxRecurse);
2324 }
2325
2326 Value *llvm::SimplifyCmpInst(unsigned Predicate, Value *LHS, Value *RHS,
2327                              const TargetData *TD, const DominatorTree *DT) {
2328   return ::SimplifyCmpInst(Predicate, LHS, RHS, TD, DT, RecursionLimit);
2329 }
2330
2331 /// SimplifyInstruction - See if we can compute a simplified version of this
2332 /// instruction.  If not, this returns null.
2333 Value *llvm::SimplifyInstruction(Instruction *I, const TargetData *TD,
2334                                  const DominatorTree *DT) {
2335   Value *Result;
2336
2337   switch (I->getOpcode()) {
2338   default:
2339     Result = ConstantFoldInstruction(I, TD);
2340     break;
2341   case Instruction::Add:
2342     Result = SimplifyAddInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
2343                              cast<BinaryOperator>(I)->hasNoSignedWrap(),
2344                              cast<BinaryOperator>(I)->hasNoUnsignedWrap(),
2345                              TD, DT);
2346     break;
2347   case Instruction::Sub:
2348     Result = SimplifySubInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
2349                              cast<BinaryOperator>(I)->hasNoSignedWrap(),
2350                              cast<BinaryOperator>(I)->hasNoUnsignedWrap(),
2351                              TD, DT);
2352     break;
2353   case Instruction::Mul:
2354     Result = SimplifyMulInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1), TD, DT);
2355     break;
2356   case Instruction::SDiv:
2357     Result = SimplifySDivInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1), TD, DT);
2358     break;
2359   case Instruction::UDiv:
2360     Result = SimplifyUDivInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1), TD, DT);
2361     break;
2362   case Instruction::FDiv:
2363     Result = SimplifyFDivInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1), TD, DT);
2364     break;
2365   case Instruction::SRem:
2366     Result = SimplifySRemInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1), TD, DT);
2367     break;
2368   case Instruction::URem:
2369     Result = SimplifyURemInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1), TD, DT);
2370     break;
2371   case Instruction::FRem:
2372     Result = SimplifyFRemInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1), TD, DT);
2373     break;
2374   case Instruction::Shl:
2375     Result = SimplifyShlInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
2376                              cast<BinaryOperator>(I)->hasNoSignedWrap(),
2377                              cast<BinaryOperator>(I)->hasNoUnsignedWrap(),
2378                              TD, DT);
2379     break;
2380   case Instruction::LShr:
2381     Result = SimplifyLShrInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
2382                               cast<BinaryOperator>(I)->isExact(),
2383                               TD, DT);
2384     break;
2385   case Instruction::AShr:
2386     Result = SimplifyAShrInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
2387                               cast<BinaryOperator>(I)->isExact(),
2388                               TD, DT);
2389     break;
2390   case Instruction::And:
2391     Result = SimplifyAndInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1), TD, DT);
2392     break;
2393   case Instruction::Or:
2394     Result = SimplifyOrInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1), TD, DT);
2395     break;
2396   case Instruction::Xor:
2397     Result = SimplifyXorInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1), TD, DT);
2398     break;
2399   case Instruction::ICmp:
2400     Result = SimplifyICmpInst(cast<ICmpInst>(I)->getPredicate(),
2401                               I->getOperand(0), I->getOperand(1), TD, DT);
2402     break;
2403   case Instruction::FCmp:
2404     Result = SimplifyFCmpInst(cast<FCmpInst>(I)->getPredicate(),
2405                               I->getOperand(0), I->getOperand(1), TD, DT);
2406     break;
2407   case Instruction::Select:
2408     Result = SimplifySelectInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
2409                                 I->getOperand(2), TD, DT);
2410     break;
2411   case Instruction::GetElementPtr: {
2412     SmallVector<Value*, 8> Ops(I->op_begin(), I->op_end());
2413     Result = SimplifyGEPInst(&Ops[0], Ops.size(), TD, DT);
2414     break;
2415   }
2416   case Instruction::PHI:
2417     Result = SimplifyPHINode(cast<PHINode>(I), DT);
2418     break;
2419   }
2420
2421   /// If called on unreachable code, the above logic may report that the
2422   /// instruction simplified to itself.  Make life easier for users by
2423   /// detecting that case here, returning a safe value instead.
2424   return Result == I ? UndefValue::get(I->getType()) : Result;
2425 }
2426
2427 /// ReplaceAndSimplifyAllUses - Perform From->replaceAllUsesWith(To) and then
2428 /// delete the From instruction.  In addition to a basic RAUW, this does a
2429 /// recursive simplification of the newly formed instructions.  This catches
2430 /// things where one simplification exposes other opportunities.  This only
2431 /// simplifies and deletes scalar operations, it does not change the CFG.
2432 ///
2433 void llvm::ReplaceAndSimplifyAllUses(Instruction *From, Value *To,
2434                                      const TargetData *TD,
2435                                      const DominatorTree *DT) {
2436   assert(From != To && "ReplaceAndSimplifyAllUses(X,X) is not valid!");
2437
2438   // FromHandle/ToHandle - This keeps a WeakVH on the from/to values so that
2439   // we can know if it gets deleted out from under us or replaced in a
2440   // recursive simplification.
2441   WeakVH FromHandle(From);
2442   WeakVH ToHandle(To);
2443
2444   while (!From->use_empty()) {
2445     // Update the instruction to use the new value.
2446     Use &TheUse = From->use_begin().getUse();
2447     Instruction *User = cast<Instruction>(TheUse.getUser());
2448     TheUse = To;
2449
2450     // Check to see if the instruction can be folded due to the operand
2451     // replacement.  For example changing (or X, Y) into (or X, -1) can replace
2452     // the 'or' with -1.
2453     Value *SimplifiedVal;
2454     {
2455       // Sanity check to make sure 'User' doesn't dangle across
2456       // SimplifyInstruction.
2457       AssertingVH<> UserHandle(User);
2458
2459       SimplifiedVal = SimplifyInstruction(User, TD, DT);
2460       if (SimplifiedVal == 0) continue;
2461     }
2462
2463     // Recursively simplify this user to the new value.
2464     ReplaceAndSimplifyAllUses(User, SimplifiedVal, TD, DT);
2465     From = dyn_cast_or_null<Instruction>((Value*)FromHandle);
2466     To = ToHandle;
2467
2468     assert(ToHandle && "To value deleted by recursive simplification?");
2469
2470     // If the recursive simplification ended up revisiting and deleting
2471     // 'From' then we're done.
2472     if (From == 0)
2473       return;
2474   }
2475
2476   // If 'From' has value handles referring to it, do a real RAUW to update them.
2477   From->replaceAllUsesWith(To);
2478
2479   From->eraseFromParent();
2480 }