b095bc42726d14ce6902052a37d8c1f7bd545afd
[oota-llvm.git] / 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/GlobalAlias.h"
22 #include "llvm/Operator.h"
23 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
24 #include "llvm/Analysis/InstructionSimplify.h"
25 #include "llvm/Analysis/AliasAnalysis.h"
26 #include "llvm/Analysis/ConstantFolding.h"
27 #include "llvm/Analysis/Dominators.h"
28 #include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
29 #include "llvm/Support/ConstantRange.h"
30 #include "llvm/Support/GetElementPtrTypeIterator.h"
31 #include "llvm/Support/PatternMatch.h"
32 #include "llvm/Support/ValueHandle.h"
33 #include "llvm/Target/TargetData.h"
34 using namespace llvm;
35 using namespace llvm::PatternMatch;
36
37 enum { RecursionLimit = 3 };
38
39 STATISTIC(NumExpand,  "Number of expansions");
40 STATISTIC(NumFactor , "Number of factorizations");
41 STATISTIC(NumReassoc, "Number of reassociations");
42
43 struct Query {
44   const TargetData *TD;
45   const TargetLibraryInfo *TLI;
46   const DominatorTree *DT;
47
48   Query(const TargetData *td, const TargetLibraryInfo *tli,
49         const DominatorTree *dt) : TD(td), TLI(tli), DT(dt) {};
50 };
51
52 static Value *SimplifyAndInst(Value *, Value *, const Query &, unsigned);
53 static Value *SimplifyBinOp(unsigned, Value *, Value *, const Query &,
54                             unsigned);
55 static Value *SimplifyCmpInst(unsigned, Value *, Value *, const Query &,
56                               unsigned);
57 static Value *SimplifyOrInst(Value *, Value *, const Query &, unsigned);
58 static Value *SimplifyXorInst(Value *, Value *, const Query &, unsigned);
59 static Value *SimplifyTruncInst(Value *, Type *, const Query &, unsigned);
60
61 /// getFalse - For a boolean type, or a vector of boolean type, return false, or
62 /// a vector with every element false, as appropriate for the type.
63 static Constant *getFalse(Type *Ty) {
64   assert(Ty->getScalarType()->isIntegerTy(1) &&
65          "Expected i1 type or a vector of i1!");
66   return Constant::getNullValue(Ty);
67 }
68
69 /// getTrue - For a boolean type, or a vector of boolean type, return true, or
70 /// a vector with every element true, as appropriate for the type.
71 static Constant *getTrue(Type *Ty) {
72   assert(Ty->getScalarType()->isIntegerTy(1) &&
73          "Expected i1 type or a vector of i1!");
74   return Constant::getAllOnesValue(Ty);
75 }
76
77 /// isSameCompare - Is V equivalent to the comparison "LHS Pred RHS"?
78 static bool isSameCompare(Value *V, CmpInst::Predicate Pred, Value *LHS,
79                           Value *RHS) {
80   CmpInst *Cmp = dyn_cast<CmpInst>(V);
81   if (!Cmp)
82     return false;
83   CmpInst::Predicate CPred = Cmp->getPredicate();
84   Value *CLHS = Cmp->getOperand(0), *CRHS = Cmp->getOperand(1);
85   if (CPred == Pred && CLHS == LHS && CRHS == RHS)
86     return true;
87   return CPred == CmpInst::getSwappedPredicate(Pred) && CLHS == RHS &&
88     CRHS == LHS;
89 }
90
91 /// ValueDominatesPHI - Does the given value dominate the specified phi node?
92 static bool ValueDominatesPHI(Value *V, PHINode *P, const DominatorTree *DT) {
93   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
94   if (!I)
95     // Arguments and constants dominate all instructions.
96     return true;
97
98   // If we have a DominatorTree then do a precise test.
99   if (DT) {
100     if (!DT->isReachableFromEntry(P->getParent()))
101       return true;
102     if (!DT->isReachableFromEntry(I->getParent()))
103       return false;
104     return DT->dominates(I, P);
105   }
106
107   // Otherwise, if the instruction is in the entry block, and is not an invoke,
108   // then it obviously dominates all phi nodes.
109   if (I->getParent() == &I->getParent()->getParent()->getEntryBlock() &&
110       !isa<InvokeInst>(I))
111     return true;
112
113   return false;
114 }
115
116 /// ExpandBinOp - Simplify "A op (B op' C)" by distributing op over op', turning
117 /// it into "(A op B) op' (A op C)".  Here "op" is given by Opcode and "op'" is
118 /// given by OpcodeToExpand, while "A" corresponds to LHS and "B op' C" to RHS.
119 /// Also performs the transform "(A op' B) op C" -> "(A op C) op' (B op C)".
120 /// Returns the simplified value, or null if no simplification was performed.
121 static Value *ExpandBinOp(unsigned Opcode, Value *LHS, Value *RHS,
122                           unsigned OpcToExpand, const Query &Q,
123                           unsigned MaxRecurse) {
124   Instruction::BinaryOps OpcodeToExpand = (Instruction::BinaryOps)OpcToExpand;
125   // Recursion is always used, so bail out at once if we already hit the limit.
126   if (!MaxRecurse--)
127     return 0;
128
129   // Check whether the expression has the form "(A op' B) op C".
130   if (BinaryOperator *Op0 = dyn_cast<BinaryOperator>(LHS))
131     if (Op0->getOpcode() == OpcodeToExpand) {
132       // It does!  Try turning it into "(A op C) op' (B op C)".
133       Value *A = Op0->getOperand(0), *B = Op0->getOperand(1), *C = RHS;
134       // Do "A op C" and "B op C" both simplify?
135       if (Value *L = SimplifyBinOp(Opcode, A, C, Q, MaxRecurse))
136         if (Value *R = SimplifyBinOp(Opcode, B, C, Q, MaxRecurse)) {
137           // They do! Return "L op' R" if it simplifies or is already available.
138           // If "L op' R" equals "A op' B" then "L op' R" is just the LHS.
139           if ((L == A && R == B) || (Instruction::isCommutative(OpcodeToExpand)
140                                      && L == B && R == A)) {
141             ++NumExpand;
142             return LHS;
143           }
144           // Otherwise return "L op' R" if it simplifies.
145           if (Value *V = SimplifyBinOp(OpcodeToExpand, L, R, Q, MaxRecurse)) {
146             ++NumExpand;
147             return V;
148           }
149         }
150     }
151
152   // Check whether the expression has the form "A op (B op' C)".
153   if (BinaryOperator *Op1 = dyn_cast<BinaryOperator>(RHS))
154     if (Op1->getOpcode() == OpcodeToExpand) {
155       // It does!  Try turning it into "(A op B) op' (A op C)".
156       Value *A = LHS, *B = Op1->getOperand(0), *C = Op1->getOperand(1);
157       // Do "A op B" and "A op C" both simplify?
158       if (Value *L = SimplifyBinOp(Opcode, A, B, Q, MaxRecurse))
159         if (Value *R = SimplifyBinOp(Opcode, A, C, Q, MaxRecurse)) {
160           // They do! Return "L op' R" if it simplifies or is already available.
161           // If "L op' R" equals "B op' C" then "L op' R" is just the RHS.
162           if ((L == B && R == C) || (Instruction::isCommutative(OpcodeToExpand)
163                                      && L == C && R == B)) {
164             ++NumExpand;
165             return RHS;
166           }
167           // Otherwise return "L op' R" if it simplifies.
168           if (Value *V = SimplifyBinOp(OpcodeToExpand, L, R, Q, MaxRecurse)) {
169             ++NumExpand;
170             return V;
171           }
172         }
173     }
174
175   return 0;
176 }
177
178 /// FactorizeBinOp - Simplify "LHS Opcode RHS" by factorizing out a common term
179 /// using the operation OpCodeToExtract.  For example, when Opcode is Add and
180 /// OpCodeToExtract is Mul then this tries to turn "(A*B)+(A*C)" into "A*(B+C)".
181 /// Returns the simplified value, or null if no simplification was performed.
182 static Value *FactorizeBinOp(unsigned Opcode, Value *LHS, Value *RHS,
183                              unsigned OpcToExtract, const Query &Q,
184                              unsigned MaxRecurse) {
185   Instruction::BinaryOps OpcodeToExtract = (Instruction::BinaryOps)OpcToExtract;
186   // Recursion is always used, so bail out at once if we already hit the limit.
187   if (!MaxRecurse--)
188     return 0;
189
190   BinaryOperator *Op0 = dyn_cast<BinaryOperator>(LHS);
191   BinaryOperator *Op1 = dyn_cast<BinaryOperator>(RHS);
192
193   if (!Op0 || Op0->getOpcode() != OpcodeToExtract ||
194       !Op1 || Op1->getOpcode() != OpcodeToExtract)
195     return 0;
196
197   // The expression has the form "(A op' B) op (C op' D)".
198   Value *A = Op0->getOperand(0), *B = Op0->getOperand(1);
199   Value *C = Op1->getOperand(0), *D = Op1->getOperand(1);
200
201   // Use left distributivity, i.e. "X op' (Y op Z) = (X op' Y) op (X op' Z)".
202   // Does the instruction have the form "(A op' B) op (A op' D)" or, in the
203   // commutative case, "(A op' B) op (C op' A)"?
204   if (A == C || (Instruction::isCommutative(OpcodeToExtract) && A == D)) {
205     Value *DD = A == C ? D : C;
206     // Form "A op' (B op DD)" if it simplifies completely.
207     // Does "B op DD" simplify?
208     if (Value *V = SimplifyBinOp(Opcode, B, DD, Q, MaxRecurse)) {
209       // It does!  Return "A op' V" if it simplifies or is already available.
210       // If V equals B then "A op' V" is just the LHS.  If V equals DD then
211       // "A op' V" is just the RHS.
212       if (V == B || V == DD) {
213         ++NumFactor;
214         return V == B ? LHS : RHS;
215       }
216       // Otherwise return "A op' V" if it simplifies.
217       if (Value *W = SimplifyBinOp(OpcodeToExtract, A, V, Q, MaxRecurse)) {
218         ++NumFactor;
219         return W;
220       }
221     }
222   }
223
224   // Use right distributivity, i.e. "(X op Y) op' Z = (X op' Z) op (Y op' Z)".
225   // Does the instruction have the form "(A op' B) op (C op' B)" or, in the
226   // commutative case, "(A op' B) op (B op' D)"?
227   if (B == D || (Instruction::isCommutative(OpcodeToExtract) && B == C)) {
228     Value *CC = B == D ? C : D;
229     // Form "(A op CC) op' B" if it simplifies completely..
230     // Does "A op CC" simplify?
231     if (Value *V = SimplifyBinOp(Opcode, A, CC, Q, MaxRecurse)) {
232       // It does!  Return "V op' B" if it simplifies or is already available.
233       // If V equals A then "V op' B" is just the LHS.  If V equals CC then
234       // "V op' B" is just the RHS.
235       if (V == A || V == CC) {
236         ++NumFactor;
237         return V == A ? LHS : RHS;
238       }
239       // Otherwise return "V op' B" if it simplifies.
240       if (Value *W = SimplifyBinOp(OpcodeToExtract, V, B, Q, MaxRecurse)) {
241         ++NumFactor;
242         return W;
243       }
244     }
245   }
246
247   return 0;
248 }
249
250 /// SimplifyAssociativeBinOp - Generic simplifications for associative binary
251 /// operations.  Returns the simpler value, or null if none was found.
252 static Value *SimplifyAssociativeBinOp(unsigned Opc, Value *LHS, Value *RHS,
253                                        const Query &Q, unsigned MaxRecurse) {
254   Instruction::BinaryOps Opcode = (Instruction::BinaryOps)Opc;
255   assert(Instruction::isAssociative(Opcode) && "Not an associative operation!");
256
257   // Recursion is always used, so bail out at once if we already hit the limit.
258   if (!MaxRecurse--)
259     return 0;
260
261   BinaryOperator *Op0 = dyn_cast<BinaryOperator>(LHS);
262   BinaryOperator *Op1 = dyn_cast<BinaryOperator>(RHS);
263
264   // Transform: "(A op B) op C" ==> "A op (B op C)" if it simplifies completely.
265   if (Op0 && Op0->getOpcode() == Opcode) {
266     Value *A = Op0->getOperand(0);
267     Value *B = Op0->getOperand(1);
268     Value *C = RHS;
269
270     // Does "B op C" simplify?
271     if (Value *V = SimplifyBinOp(Opcode, B, C, Q, MaxRecurse)) {
272       // It does!  Return "A op V" if it simplifies or is already available.
273       // If V equals B then "A op V" is just the LHS.
274       if (V == B) return LHS;
275       // Otherwise return "A op V" if it simplifies.
276       if (Value *W = SimplifyBinOp(Opcode, A, V, Q, MaxRecurse)) {
277         ++NumReassoc;
278         return W;
279       }
280     }
281   }
282
283   // Transform: "A op (B op C)" ==> "(A op B) op C" if it simplifies completely.
284   if (Op1 && Op1->getOpcode() == Opcode) {
285     Value *A = LHS;
286     Value *B = Op1->getOperand(0);
287     Value *C = Op1->getOperand(1);
288
289     // Does "A op B" simplify?
290     if (Value *V = SimplifyBinOp(Opcode, A, B, Q, MaxRecurse)) {
291       // It does!  Return "V op C" if it simplifies or is already available.
292       // If V equals B then "V op C" is just the RHS.
293       if (V == B) return RHS;
294       // Otherwise return "V op C" if it simplifies.
295       if (Value *W = SimplifyBinOp(Opcode, V, C, Q, MaxRecurse)) {
296         ++NumReassoc;
297         return W;
298       }
299     }
300   }
301
302   // The remaining transforms require commutativity as well as associativity.
303   if (!Instruction::isCommutative(Opcode))
304     return 0;
305
306   // Transform: "(A op B) op C" ==> "(C op A) op B" if it simplifies completely.
307   if (Op0 && Op0->getOpcode() == Opcode) {
308     Value *A = Op0->getOperand(0);
309     Value *B = Op0->getOperand(1);
310     Value *C = RHS;
311
312     // Does "C op A" simplify?
313     if (Value *V = SimplifyBinOp(Opcode, C, A, Q, MaxRecurse)) {
314       // It does!  Return "V op B" if it simplifies or is already available.
315       // If V equals A then "V op B" is just the LHS.
316       if (V == A) return LHS;
317       // Otherwise return "V op B" if it simplifies.
318       if (Value *W = SimplifyBinOp(Opcode, V, B, Q, MaxRecurse)) {
319         ++NumReassoc;
320         return W;
321       }
322     }
323   }
324
325   // Transform: "A op (B op C)" ==> "B op (C op A)" if it simplifies completely.
326   if (Op1 && Op1->getOpcode() == Opcode) {
327     Value *A = LHS;
328     Value *B = Op1->getOperand(0);
329     Value *C = Op1->getOperand(1);
330
331     // Does "C op A" simplify?
332     if (Value *V = SimplifyBinOp(Opcode, C, A, Q, MaxRecurse)) {
333       // It does!  Return "B op V" if it simplifies or is already available.
334       // If V equals C then "B op V" is just the RHS.
335       if (V == C) return RHS;
336       // Otherwise return "B op V" if it simplifies.
337       if (Value *W = SimplifyBinOp(Opcode, B, V, Q, MaxRecurse)) {
338         ++NumReassoc;
339         return W;
340       }
341     }
342   }
343
344   return 0;
345 }
346
347 /// ThreadBinOpOverSelect - In the case of a binary operation with a select
348 /// instruction as an operand, try to simplify the binop by seeing whether
349 /// evaluating it on both branches of the select results in the same value.
350 /// Returns the common value if so, otherwise returns null.
351 static Value *ThreadBinOpOverSelect(unsigned Opcode, Value *LHS, Value *RHS,
352                                     const Query &Q, unsigned MaxRecurse) {
353   // Recursion is always used, so bail out at once if we already hit the limit.
354   if (!MaxRecurse--)
355     return 0;
356
357   SelectInst *SI;
358   if (isa<SelectInst>(LHS)) {
359     SI = cast<SelectInst>(LHS);
360   } else {
361     assert(isa<SelectInst>(RHS) && "No select instruction operand!");
362     SI = cast<SelectInst>(RHS);
363   }
364
365   // Evaluate the BinOp on the true and false branches of the select.
366   Value *TV;
367   Value *FV;
368   if (SI == LHS) {
369     TV = SimplifyBinOp(Opcode, SI->getTrueValue(), RHS, Q, MaxRecurse);
370     FV = SimplifyBinOp(Opcode, SI->getFalseValue(), RHS, Q, MaxRecurse);
371   } else {
372     TV = SimplifyBinOp(Opcode, LHS, SI->getTrueValue(), Q, MaxRecurse);
373     FV = SimplifyBinOp(Opcode, LHS, SI->getFalseValue(), Q, MaxRecurse);
374   }
375
376   // If they simplified to the same value, then return the common value.
377   // If they both failed to simplify then return null.
378   if (TV == FV)
379     return TV;
380
381   // If one branch simplified to undef, return the other one.
382   if (TV && isa<UndefValue>(TV))
383     return FV;
384   if (FV && isa<UndefValue>(FV))
385     return TV;
386
387   // If applying the operation did not change the true and false select values,
388   // then the result of the binop is the select itself.
389   if (TV == SI->getTrueValue() && FV == SI->getFalseValue())
390     return SI;
391
392   // If one branch simplified and the other did not, and the simplified
393   // value is equal to the unsimplified one, return the simplified value.
394   // For example, select (cond, X, X & Z) & Z -> X & Z.
395   if ((FV && !TV) || (TV && !FV)) {
396     // Check that the simplified value has the form "X op Y" where "op" is the
397     // same as the original operation.
398     Instruction *Simplified = dyn_cast<Instruction>(FV ? FV : TV);
399     if (Simplified && Simplified->getOpcode() == Opcode) {
400       // The value that didn't simplify is "UnsimplifiedLHS op UnsimplifiedRHS".
401       // We already know that "op" is the same as for the simplified value.  See
402       // if the operands match too.  If so, return the simplified value.
403       Value *UnsimplifiedBranch = FV ? SI->getTrueValue() : SI->getFalseValue();
404       Value *UnsimplifiedLHS = SI == LHS ? UnsimplifiedBranch : LHS;
405       Value *UnsimplifiedRHS = SI == LHS ? RHS : UnsimplifiedBranch;
406       if (Simplified->getOperand(0) == UnsimplifiedLHS &&
407           Simplified->getOperand(1) == UnsimplifiedRHS)
408         return Simplified;
409       if (Simplified->isCommutative() &&
410           Simplified->getOperand(1) == UnsimplifiedLHS &&
411           Simplified->getOperand(0) == UnsimplifiedRHS)
412         return Simplified;
413     }
414   }
415
416   return 0;
417 }
418
419 /// ThreadCmpOverSelect - In the case of a comparison with a select instruction,
420 /// try to simplify the comparison by seeing whether both branches of the select
421 /// result in the same value.  Returns the common value if so, otherwise returns
422 /// null.
423 static Value *ThreadCmpOverSelect(CmpInst::Predicate Pred, Value *LHS,
424                                   Value *RHS, const Query &Q,
425                                   unsigned MaxRecurse) {
426   // Recursion is always used, so bail out at once if we already hit the limit.
427   if (!MaxRecurse--)
428     return 0;
429
430   // Make sure the select is on the LHS.
431   if (!isa<SelectInst>(LHS)) {
432     std::swap(LHS, RHS);
433     Pred = CmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
434   }
435   assert(isa<SelectInst>(LHS) && "Not comparing with a select instruction!");
436   SelectInst *SI = cast<SelectInst>(LHS);
437   Value *Cond = SI->getCondition();
438   Value *TV = SI->getTrueValue();
439   Value *FV = SI->getFalseValue();
440
441   // Now that we have "cmp select(Cond, TV, FV), RHS", analyse it.
442   // Does "cmp TV, RHS" simplify?
443   Value *TCmp = SimplifyCmpInst(Pred, TV, RHS, Q, MaxRecurse);
444   if (TCmp == Cond) {
445     // It not only simplified, it simplified to the select condition.  Replace
446     // it with 'true'.
447     TCmp = getTrue(Cond->getType());
448   } else if (!TCmp) {
449     // It didn't simplify.  However if "cmp TV, RHS" is equal to the select
450     // condition then we can replace it with 'true'.  Otherwise give up.
451     if (!isSameCompare(Cond, Pred, TV, RHS))
452       return 0;
453     TCmp = getTrue(Cond->getType());
454   }
455
456   // Does "cmp FV, RHS" simplify?
457   Value *FCmp = SimplifyCmpInst(Pred, FV, RHS, Q, MaxRecurse);
458   if (FCmp == Cond) {
459     // It not only simplified, it simplified to the select condition.  Replace
460     // it with 'false'.
461     FCmp = getFalse(Cond->getType());
462   } else if (!FCmp) {
463     // It didn't simplify.  However if "cmp FV, RHS" is equal to the select
464     // condition then we can replace it with 'false'.  Otherwise give up.
465     if (!isSameCompare(Cond, Pred, FV, RHS))
466       return 0;
467     FCmp = getFalse(Cond->getType());
468   }
469
470   // If both sides simplified to the same value, then use it as the result of
471   // the original comparison.
472   if (TCmp == FCmp)
473     return TCmp;
474
475   // The remaining cases only make sense if the select condition has the same
476   // type as the result of the comparison, so bail out if this is not so.
477   if (Cond->getType()->isVectorTy() != RHS->getType()->isVectorTy())
478     return 0;
479   // If the false value simplified to false, then the result of the compare
480   // is equal to "Cond && TCmp".  This also catches the case when the false
481   // value simplified to false and the true value to true, returning "Cond".
482   if (match(FCmp, m_Zero()))
483     if (Value *V = SimplifyAndInst(Cond, TCmp, Q, MaxRecurse))
484       return V;
485   // If the true value simplified to true, then the result of the compare
486   // is equal to "Cond || FCmp".
487   if (match(TCmp, m_One()))
488     if (Value *V = SimplifyOrInst(Cond, FCmp, Q, MaxRecurse))
489       return V;
490   // Finally, if the false value simplified to true and the true value to
491   // false, then the result of the compare is equal to "!Cond".
492   if (match(FCmp, m_One()) && match(TCmp, m_Zero()))
493     if (Value *V =
494         SimplifyXorInst(Cond, Constant::getAllOnesValue(Cond->getType()),
495                         Q, MaxRecurse))
496       return V;
497
498   return 0;
499 }
500
501 /// ThreadBinOpOverPHI - In the case of a binary operation with an operand that
502 /// is a PHI instruction, try to simplify the binop by seeing whether evaluating
503 /// it on the incoming phi values yields the same result for every value.  If so
504 /// returns the common value, otherwise returns null.
505 static Value *ThreadBinOpOverPHI(unsigned Opcode, Value *LHS, Value *RHS,
506                                  const Query &Q, unsigned MaxRecurse) {
507   // Recursion is always used, so bail out at once if we already hit the limit.
508   if (!MaxRecurse--)
509     return 0;
510
511   PHINode *PI;
512   if (isa<PHINode>(LHS)) {
513     PI = cast<PHINode>(LHS);
514     // Bail out if RHS and the phi may be mutually interdependent due to a loop.
515     if (!ValueDominatesPHI(RHS, PI, Q.DT))
516       return 0;
517   } else {
518     assert(isa<PHINode>(RHS) && "No PHI instruction operand!");
519     PI = cast<PHINode>(RHS);
520     // Bail out if LHS and the phi may be mutually interdependent due to a loop.
521     if (!ValueDominatesPHI(LHS, PI, Q.DT))
522       return 0;
523   }
524
525   // Evaluate the BinOp on the incoming phi values.
526   Value *CommonValue = 0;
527   for (unsigned i = 0, e = PI->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
528     Value *Incoming = PI->getIncomingValue(i);
529     // If the incoming value is the phi node itself, it can safely be skipped.
530     if (Incoming == PI) continue;
531     Value *V = PI == LHS ?
532       SimplifyBinOp(Opcode, Incoming, RHS, Q, MaxRecurse) :
533       SimplifyBinOp(Opcode, LHS, Incoming, Q, MaxRecurse);
534     // If the operation failed to simplify, or simplified to a different value
535     // to previously, then give up.
536     if (!V || (CommonValue && V != CommonValue))
537       return 0;
538     CommonValue = V;
539   }
540
541   return CommonValue;
542 }
543
544 /// ThreadCmpOverPHI - In the case of a comparison with a PHI instruction, try
545 /// try to simplify the comparison by seeing whether comparing with all of the
546 /// incoming phi values yields the same result every time.  If so returns the
547 /// common result, otherwise returns null.
548 static Value *ThreadCmpOverPHI(CmpInst::Predicate Pred, Value *LHS, Value *RHS,
549                                const Query &Q, unsigned MaxRecurse) {
550   // Recursion is always used, so bail out at once if we already hit the limit.
551   if (!MaxRecurse--)
552     return 0;
553
554   // Make sure the phi is on the LHS.
555   if (!isa<PHINode>(LHS)) {
556     std::swap(LHS, RHS);
557     Pred = CmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
558   }
559   assert(isa<PHINode>(LHS) && "Not comparing with a phi instruction!");
560   PHINode *PI = cast<PHINode>(LHS);
561
562   // Bail out if RHS and the phi may be mutually interdependent due to a loop.
563   if (!ValueDominatesPHI(RHS, PI, Q.DT))
564     return 0;
565
566   // Evaluate the BinOp on the incoming phi values.
567   Value *CommonValue = 0;
568   for (unsigned i = 0, e = PI->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
569     Value *Incoming = PI->getIncomingValue(i);
570     // If the incoming value is the phi node itself, it can safely be skipped.
571     if (Incoming == PI) continue;
572     Value *V = SimplifyCmpInst(Pred, Incoming, RHS, Q, MaxRecurse);
573     // If the operation failed to simplify, or simplified to a different value
574     // to previously, then give up.
575     if (!V || (CommonValue && V != CommonValue))
576       return 0;
577     CommonValue = V;
578   }
579
580   return CommonValue;
581 }
582
583 /// SimplifyAddInst - Given operands for an Add, see if we can
584 /// fold the result.  If not, this returns null.
585 static Value *SimplifyAddInst(Value *Op0, Value *Op1, bool isNSW, bool isNUW,
586                               const Query &Q, unsigned MaxRecurse) {
587   if (Constant *CLHS = dyn_cast<Constant>(Op0)) {
588     if (Constant *CRHS = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
589       Constant *Ops[] = { CLHS, CRHS };
590       return ConstantFoldInstOperands(Instruction::Add, CLHS->getType(), Ops,
591                                       Q.TD, Q.TLI);
592     }
593
594     // Canonicalize the constant to the RHS.
595     std::swap(Op0, Op1);
596   }
597
598   // X + undef -> undef
599   if (match(Op1, m_Undef()))
600     return Op1;
601
602   // X + 0 -> X
603   if (match(Op1, m_Zero()))
604     return Op0;
605
606   // X + (Y - X) -> Y
607   // (Y - X) + X -> Y
608   // Eg: X + -X -> 0
609   Value *Y = 0;
610   if (match(Op1, m_Sub(m_Value(Y), m_Specific(Op0))) ||
611       match(Op0, m_Sub(m_Value(Y), m_Specific(Op1))))
612     return Y;
613
614   // X + ~X -> -1   since   ~X = -X-1
615   if (match(Op0, m_Not(m_Specific(Op1))) ||
616       match(Op1, m_Not(m_Specific(Op0))))
617     return Constant::getAllOnesValue(Op0->getType());
618
619   /// i1 add -> xor.
620   if (MaxRecurse && Op0->getType()->isIntegerTy(1))
621     if (Value *V = SimplifyXorInst(Op0, Op1, Q, MaxRecurse-1))
622       return V;
623
624   // Try some generic simplifications for associative operations.
625   if (Value *V = SimplifyAssociativeBinOp(Instruction::Add, Op0, Op1, Q,
626                                           MaxRecurse))
627     return V;
628
629   // Mul distributes over Add.  Try some generic simplifications based on this.
630   if (Value *V = FactorizeBinOp(Instruction::Add, Op0, Op1, Instruction::Mul,
631                                 Q, MaxRecurse))
632     return V;
633
634   // Threading Add over selects and phi nodes is pointless, so don't bother.
635   // Threading over the select in "A + select(cond, B, C)" means evaluating
636   // "A+B" and "A+C" and seeing if they are equal; but they are equal if and
637   // only if B and C are equal.  If B and C are equal then (since we assume
638   // that operands have already been simplified) "select(cond, B, C)" should
639   // have been simplified to the common value of B and C already.  Analysing
640   // "A+B" and "A+C" thus gains nothing, but costs compile time.  Similarly
641   // for threading over phi nodes.
642
643   return 0;
644 }
645
646 Value *llvm::SimplifyAddInst(Value *Op0, Value *Op1, bool isNSW, bool isNUW,
647                              const TargetData *TD, const TargetLibraryInfo *TLI,
648                              const DominatorTree *DT) {
649   return ::SimplifyAddInst(Op0, Op1, isNSW, isNUW, Query (TD, TLI, DT),
650                            RecursionLimit);
651 }
652
653 /// \brief Accumulate the constant integer offset a GEP represents.
654 ///
655 /// Given a getelementptr instruction/constantexpr, accumulate the constant
656 /// offset from the base pointer into the provided APInt 'Offset'. Returns true
657 /// if the GEP has all-constant indices. Returns false if any non-constant
658 /// index is encountered leaving the 'Offset' in an undefined state. The
659 /// 'Offset' APInt must be the bitwidth of the target's pointer size.
660 static bool accumulateGEPOffset(const TargetData &TD, GEPOperator *GEP,
661                                 APInt &Offset) {
662   unsigned IntPtrWidth = TD.getPointerSizeInBits();
663   assert(IntPtrWidth == Offset.getBitWidth());
664
665   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
666   for (User::op_iterator I = GEP->op_begin() + 1, E = GEP->op_end(); I != E;
667        ++I, ++GTI) {
668     ConstantInt *OpC = dyn_cast<ConstantInt>(*I);
669     if (!OpC) return false;
670     if (OpC->isZero()) continue;
671
672     // Handle a struct index, which adds its field offset to the pointer.
673     if (StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
674       unsigned ElementIdx = OpC->getZExtValue();
675       const StructLayout *SL = TD.getStructLayout(STy);
676       Offset += APInt(IntPtrWidth, SL->getElementOffset(ElementIdx),
677                       /*isSigned=*/true);
678       continue;
679     }
680
681     APInt TypeSize(IntPtrWidth, TD.getTypeAllocSize(GTI.getIndexedType()),
682                    /*isSigned=*/true);
683     Offset += OpC->getValue().sextOrTrunc(IntPtrWidth) * TypeSize;
684   }
685   return true;
686 }
687
688 /// \brief Compute the base pointer and cumulative constant offsets for V.
689 ///
690 /// This strips all constant offsets off of V, leaving it the base pointer, and
691 /// accumulates the total constant offset applied in the returned constant. It
692 /// returns 0 if V is not a pointer, and returns the constant '0' if there are
693 /// no constant offsets applied.
694 static Constant *stripAndComputeConstantOffsets(const TargetData &TD,
695                                                 Value *&V) {
696   if (!V->getType()->isPointerTy())
697     return 0;
698
699   unsigned IntPtrWidth = TD.getPointerSizeInBits();
700   APInt Offset = APInt::getNullValue(IntPtrWidth);
701
702   // Even though we don't look through PHI nodes, we could be called on an
703   // instruction in an unreachable block, which may be on a cycle.
704   SmallPtrSet<Value *, 4> Visited;
705   Visited.insert(V);
706   do {
707     if (GEPOperator *GEP = dyn_cast<GEPOperator>(V)) {
708       if (!accumulateGEPOffset(TD, GEP, Offset))
709         break;
710       V = GEP->getPointerOperand();
711     } else if (Operator::getOpcode(V) == Instruction::BitCast) {
712       V = cast<Operator>(V)->getOperand(0);
713     } else if (GlobalAlias *GA = dyn_cast<GlobalAlias>(V)) {
714       if (GA->mayBeOverridden())
715         break;
716       V = GA->getAliasee();
717     } else {
718       break;
719     }
720     assert(V->getType()->isPointerTy() && "Unexpected operand type!");
721   } while (Visited.insert(V));
722
723   Type *IntPtrTy = TD.getIntPtrType(V->getContext());
724   return ConstantInt::get(IntPtrTy, Offset);
725 }
726
727 /// \brief Compute the constant difference between two pointer values.
728 /// If the difference is not a constant, returns zero.
729 static Constant *computePointerDifference(const TargetData &TD,
730                                           Value *LHS, Value *RHS) {
731   Constant *LHSOffset = stripAndComputeConstantOffsets(TD, LHS);
732   if (!LHSOffset)
733     return 0;
734   Constant *RHSOffset = stripAndComputeConstantOffsets(TD, RHS);
735   if (!RHSOffset)
736     return 0;
737
738   // If LHS and RHS are not related via constant offsets to the same base
739   // value, there is nothing we can do here.
740   if (LHS != RHS)
741     return 0;
742
743   // Otherwise, the difference of LHS - RHS can be computed as:
744   //    LHS - RHS
745   //  = (LHSOffset + Base) - (RHSOffset + Base)
746   //  = LHSOffset - RHSOffset
747   return ConstantExpr::getSub(LHSOffset, RHSOffset);
748 }
749
750 /// SimplifySubInst - Given operands for a Sub, see if we can
751 /// fold the result.  If not, this returns null.
752 static Value *SimplifySubInst(Value *Op0, Value *Op1, bool isNSW, bool isNUW,
753                               const Query &Q, unsigned MaxRecurse) {
754   if (Constant *CLHS = dyn_cast<Constant>(Op0))
755     if (Constant *CRHS = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
756       Constant *Ops[] = { CLHS, CRHS };
757       return ConstantFoldInstOperands(Instruction::Sub, CLHS->getType(),
758                                       Ops, Q.TD, Q.TLI);
759     }
760
761   // X - undef -> undef
762   // undef - X -> undef
763   if (match(Op0, m_Undef()) || match(Op1, m_Undef()))
764     return UndefValue::get(Op0->getType());
765
766   // X - 0 -> X
767   if (match(Op1, m_Zero()))
768     return Op0;
769
770   // X - X -> 0
771   if (Op0 == Op1)
772     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
773
774   // (X*2) - X -> X
775   // (X<<1) - X -> X
776   Value *X = 0;
777   if (match(Op0, m_Mul(m_Specific(Op1), m_ConstantInt<2>())) ||
778       match(Op0, m_Shl(m_Specific(Op1), m_One())))
779     return Op1;
780
781   // (X + Y) - Z -> X + (Y - Z) or Y + (X - Z) if everything simplifies.
782   // For example, (X + Y) - Y -> X; (Y + X) - Y -> X
783   Value *Y = 0, *Z = Op1;
784   if (MaxRecurse && match(Op0, m_Add(m_Value(X), m_Value(Y)))) { // (X + Y) - Z
785     // See if "V === Y - Z" simplifies.
786     if (Value *V = SimplifyBinOp(Instruction::Sub, Y, Z, Q, MaxRecurse-1))
787       // It does!  Now see if "X + V" simplifies.
788       if (Value *W = SimplifyBinOp(Instruction::Add, X, V, Q, MaxRecurse-1)) {
789         // It does, we successfully reassociated!
790         ++NumReassoc;
791         return W;
792       }
793     // See if "V === X - Z" simplifies.
794     if (Value *V = SimplifyBinOp(Instruction::Sub, X, Z, Q, MaxRecurse-1))
795       // It does!  Now see if "Y + V" simplifies.
796       if (Value *W = SimplifyBinOp(Instruction::Add, Y, V, Q, MaxRecurse-1)) {
797         // It does, we successfully reassociated!
798         ++NumReassoc;
799         return W;
800       }
801   }
802
803   // X - (Y + Z) -> (X - Y) - Z or (X - Z) - Y if everything simplifies.
804   // For example, X - (X + 1) -> -1
805   X = Op0;
806   if (MaxRecurse && match(Op1, m_Add(m_Value(Y), m_Value(Z)))) { // X - (Y + Z)
807     // See if "V === X - Y" simplifies.
808     if (Value *V = SimplifyBinOp(Instruction::Sub, X, Y, Q, MaxRecurse-1))
809       // It does!  Now see if "V - Z" simplifies.
810       if (Value *W = SimplifyBinOp(Instruction::Sub, V, Z, Q, MaxRecurse-1)) {
811         // It does, we successfully reassociated!
812         ++NumReassoc;
813         return W;
814       }
815     // See if "V === X - Z" simplifies.
816     if (Value *V = SimplifyBinOp(Instruction::Sub, X, Z, Q, MaxRecurse-1))
817       // It does!  Now see if "V - Y" simplifies.
818       if (Value *W = SimplifyBinOp(Instruction::Sub, V, Y, Q, MaxRecurse-1)) {
819         // It does, we successfully reassociated!
820         ++NumReassoc;
821         return W;
822       }
823   }
824
825   // Z - (X - Y) -> (Z - X) + Y if everything simplifies.
826   // For example, X - (X - Y) -> Y.
827   Z = Op0;
828   if (MaxRecurse && match(Op1, m_Sub(m_Value(X), m_Value(Y)))) // Z - (X - Y)
829     // See if "V === Z - X" simplifies.
830     if (Value *V = SimplifyBinOp(Instruction::Sub, Z, X, Q, MaxRecurse-1))
831       // It does!  Now see if "V + Y" simplifies.
832       if (Value *W = SimplifyBinOp(Instruction::Add, V, Y, Q, MaxRecurse-1)) {
833         // It does, we successfully reassociated!
834         ++NumReassoc;
835         return W;
836       }
837
838   // trunc(X) - trunc(Y) -> trunc(X - Y) if everything simplifies.
839   if (MaxRecurse && match(Op0, m_Trunc(m_Value(X))) &&
840       match(Op1, m_Trunc(m_Value(Y))))
841     if (X->getType() == Y->getType())
842       // See if "V === X - Y" simplifies.
843       if (Value *V = SimplifyBinOp(Instruction::Sub, X, Y, Q, MaxRecurse-1))
844         // It does!  Now see if "trunc V" simplifies.
845         if (Value *W = SimplifyTruncInst(V, Op0->getType(), Q, MaxRecurse-1))
846           // It does, return the simplified "trunc V".
847           return W;
848
849   // Variations on GEP(base, I, ...) - GEP(base, i, ...) -> GEP(null, I-i, ...).
850   if (Q.TD && match(Op0, m_PtrToInt(m_Value(X))) &&
851       match(Op1, m_PtrToInt(m_Value(Y))))
852     if (Constant *Result = computePointerDifference(*Q.TD, X, Y))
853       return ConstantExpr::getIntegerCast(Result, Op0->getType(), true);
854
855   // Mul distributes over Sub.  Try some generic simplifications based on this.
856   if (Value *V = FactorizeBinOp(Instruction::Sub, Op0, Op1, Instruction::Mul,
857                                 Q, MaxRecurse))
858     return V;
859
860   // i1 sub -> xor.
861   if (MaxRecurse && Op0->getType()->isIntegerTy(1))
862     if (Value *V = SimplifyXorInst(Op0, Op1, Q, MaxRecurse-1))
863       return V;
864
865   // Threading Sub over selects and phi nodes is pointless, so don't bother.
866   // Threading over the select in "A - select(cond, B, C)" means evaluating
867   // "A-B" and "A-C" and seeing if they are equal; but they are equal if and
868   // only if B and C are equal.  If B and C are equal then (since we assume
869   // that operands have already been simplified) "select(cond, B, C)" should
870   // have been simplified to the common value of B and C already.  Analysing
871   // "A-B" and "A-C" thus gains nothing, but costs compile time.  Similarly
872   // for threading over phi nodes.
873
874   return 0;
875 }
876
877 Value *llvm::SimplifySubInst(Value *Op0, Value *Op1, bool isNSW, bool isNUW,
878                              const TargetData *TD, const TargetLibraryInfo *TLI,
879                              const DominatorTree *DT) {
880   return ::SimplifySubInst(Op0, Op1, isNSW, isNUW, Query (TD, TLI, DT),
881                            RecursionLimit);
882 }
883
884 /// SimplifyMulInst - Given operands for a Mul, see if we can
885 /// fold the result.  If not, this returns null.
886 static Value *SimplifyMulInst(Value *Op0, Value *Op1, const Query &Q,
887                               unsigned MaxRecurse) {
888   if (Constant *CLHS = dyn_cast<Constant>(Op0)) {
889     if (Constant *CRHS = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
890       Constant *Ops[] = { CLHS, CRHS };
891       return ConstantFoldInstOperands(Instruction::Mul, CLHS->getType(),
892                                       Ops, Q.TD, Q.TLI);
893     }
894
895     // Canonicalize the constant to the RHS.
896     std::swap(Op0, Op1);
897   }
898
899   // X * undef -> 0
900   if (match(Op1, m_Undef()))
901     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
902
903   // X * 0 -> 0
904   if (match(Op1, m_Zero()))
905     return Op1;
906
907   // X * 1 -> X
908   if (match(Op1, m_One()))
909     return Op0;
910
911   // (X / Y) * Y -> X if the division is exact.
912   Value *X = 0;
913   if (match(Op0, m_Exact(m_IDiv(m_Value(X), m_Specific(Op1)))) || // (X / Y) * Y
914       match(Op1, m_Exact(m_IDiv(m_Value(X), m_Specific(Op0)))))   // Y * (X / Y)
915     return X;
916
917   // i1 mul -> and.
918   if (MaxRecurse && Op0->getType()->isIntegerTy(1))
919     if (Value *V = SimplifyAndInst(Op0, Op1, Q, MaxRecurse-1))
920       return V;
921
922   // Try some generic simplifications for associative operations.
923   if (Value *V = SimplifyAssociativeBinOp(Instruction::Mul, Op0, Op1, Q,
924                                           MaxRecurse))
925     return V;
926
927   // Mul distributes over Add.  Try some generic simplifications based on this.
928   if (Value *V = ExpandBinOp(Instruction::Mul, Op0, Op1, Instruction::Add,
929                              Q, MaxRecurse))
930     return V;
931
932   // If the operation is with the result of a select instruction, check whether
933   // operating on either branch of the select always yields the same value.
934   if (isa<SelectInst>(Op0) || isa<SelectInst>(Op1))
935     if (Value *V = ThreadBinOpOverSelect(Instruction::Mul, Op0, Op1, Q,
936                                          MaxRecurse))
937       return V;
938
939   // If the operation is with the result of a phi instruction, check whether
940   // operating on all incoming values of the phi always yields the same value.
941   if (isa<PHINode>(Op0) || isa<PHINode>(Op1))
942     if (Value *V = ThreadBinOpOverPHI(Instruction::Mul, Op0, Op1, Q,
943                                       MaxRecurse))
944       return V;
945
946   return 0;
947 }
948
949 Value *llvm::SimplifyMulInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *TD,
950                              const TargetLibraryInfo *TLI,
951                              const DominatorTree *DT) {
952   return ::SimplifyMulInst(Op0, Op1, Query (TD, TLI, DT), RecursionLimit);
953 }
954
955 /// SimplifyDiv - Given operands for an SDiv or UDiv, see if we can
956 /// fold the result.  If not, this returns null.
957 static Value *SimplifyDiv(Instruction::BinaryOps Opcode, Value *Op0, Value *Op1,
958                           const Query &Q, unsigned MaxRecurse) {
959   if (Constant *C0 = dyn_cast<Constant>(Op0)) {
960     if (Constant *C1 = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
961       Constant *Ops[] = { C0, C1 };
962       return ConstantFoldInstOperands(Opcode, C0->getType(), Ops, Q.TD, Q.TLI);
963     }
964   }
965
966   bool isSigned = Opcode == Instruction::SDiv;
967
968   // X / undef -> undef
969   if (match(Op1, m_Undef()))
970     return Op1;
971
972   // undef / X -> 0
973   if (match(Op0, m_Undef()))
974     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
975
976   // 0 / X -> 0, we don't need to preserve faults!
977   if (match(Op0, m_Zero()))
978     return Op0;
979
980   // X / 1 -> X
981   if (match(Op1, m_One()))
982     return Op0;
983
984   if (Op0->getType()->isIntegerTy(1))
985     // It can't be division by zero, hence it must be division by one.
986     return Op0;
987
988   // X / X -> 1
989   if (Op0 == Op1)
990     return ConstantInt::get(Op0->getType(), 1);
991
992   // (X * Y) / Y -> X if the multiplication does not overflow.
993   Value *X = 0, *Y = 0;
994   if (match(Op0, m_Mul(m_Value(X), m_Value(Y))) && (X == Op1 || Y == Op1)) {
995     if (Y != Op1) std::swap(X, Y); // Ensure expression is (X * Y) / Y, Y = Op1
996     OverflowingBinaryOperator *Mul = cast<OverflowingBinaryOperator>(Op0);
997     // If the Mul knows it does not overflow, then we are good to go.
998     if ((isSigned && Mul->hasNoSignedWrap()) ||
999         (!isSigned && Mul->hasNoUnsignedWrap()))
1000       return X;
1001     // If X has the form X = A / Y then X * Y cannot overflow.
1002     if (BinaryOperator *Div = dyn_cast<BinaryOperator>(X))
1003       if (Div->getOpcode() == Opcode && Div->getOperand(1) == Y)
1004         return X;
1005   }
1006
1007   // (X rem Y) / Y -> 0
1008   if ((isSigned && match(Op0, m_SRem(m_Value(), m_Specific(Op1)))) ||
1009       (!isSigned && match(Op0, m_URem(m_Value(), m_Specific(Op1)))))
1010     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
1011
1012   // If the operation is with the result of a select instruction, check whether
1013   // operating on either branch of the select always yields the same value.
1014   if (isa<SelectInst>(Op0) || isa<SelectInst>(Op1))
1015     if (Value *V = ThreadBinOpOverSelect(Opcode, Op0, Op1, Q, MaxRecurse))
1016       return V;
1017
1018   // If the operation is with the result of a phi instruction, check whether
1019   // operating on all incoming values of the phi always yields the same value.
1020   if (isa<PHINode>(Op0) || isa<PHINode>(Op1))
1021     if (Value *V = ThreadBinOpOverPHI(Opcode, Op0, Op1, Q, MaxRecurse))
1022       return V;
1023
1024   return 0;
1025 }
1026
1027 /// SimplifySDivInst - Given operands for an SDiv, see if we can
1028 /// fold the result.  If not, this returns null.
1029 static Value *SimplifySDivInst(Value *Op0, Value *Op1, const Query &Q,
1030                                unsigned MaxRecurse) {
1031   if (Value *V = SimplifyDiv(Instruction::SDiv, Op0, Op1, Q, MaxRecurse))
1032     return V;
1033
1034   return 0;
1035 }
1036
1037 Value *llvm::SimplifySDivInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *TD,
1038                               const TargetLibraryInfo *TLI,
1039                               const DominatorTree *DT) {
1040   return ::SimplifySDivInst(Op0, Op1, Query (TD, TLI, DT), RecursionLimit);
1041 }
1042
1043 /// SimplifyUDivInst - Given operands for a UDiv, see if we can
1044 /// fold the result.  If not, this returns null.
1045 static Value *SimplifyUDivInst(Value *Op0, Value *Op1, const Query &Q,
1046                                unsigned MaxRecurse) {
1047   if (Value *V = SimplifyDiv(Instruction::UDiv, Op0, Op1, Q, MaxRecurse))
1048     return V;
1049
1050   return 0;
1051 }
1052
1053 Value *llvm::SimplifyUDivInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *TD,
1054                               const TargetLibraryInfo *TLI,
1055                               const DominatorTree *DT) {
1056   return ::SimplifyUDivInst(Op0, Op1, Query (TD, TLI, DT), RecursionLimit);
1057 }
1058
1059 static Value *SimplifyFDivInst(Value *Op0, Value *Op1, const Query &Q,
1060                                unsigned) {
1061   // undef / X -> undef    (the undef could be a snan).
1062   if (match(Op0, m_Undef()))
1063     return Op0;
1064
1065   // X / undef -> undef
1066   if (match(Op1, m_Undef()))
1067     return Op1;
1068
1069   return 0;
1070 }
1071
1072 Value *llvm::SimplifyFDivInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *TD,
1073                               const TargetLibraryInfo *TLI,
1074                               const DominatorTree *DT) {
1075   return ::SimplifyFDivInst(Op0, Op1, Query (TD, TLI, DT), RecursionLimit);
1076 }
1077
1078 /// SimplifyRem - Given operands for an SRem or URem, see if we can
1079 /// fold the result.  If not, this returns null.
1080 static Value *SimplifyRem(Instruction::BinaryOps Opcode, Value *Op0, Value *Op1,
1081                           const Query &Q, unsigned MaxRecurse) {
1082   if (Constant *C0 = dyn_cast<Constant>(Op0)) {
1083     if (Constant *C1 = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
1084       Constant *Ops[] = { C0, C1 };
1085       return ConstantFoldInstOperands(Opcode, C0->getType(), Ops, Q.TD, Q.TLI);
1086     }
1087   }
1088
1089   // X % undef -> undef
1090   if (match(Op1, m_Undef()))
1091     return Op1;
1092
1093   // undef % X -> 0
1094   if (match(Op0, m_Undef()))
1095     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
1096
1097   // 0 % X -> 0, we don't need to preserve faults!
1098   if (match(Op0, m_Zero()))
1099     return Op0;
1100
1101   // X % 0 -> undef, we don't need to preserve faults!
1102   if (match(Op1, m_Zero()))
1103     return UndefValue::get(Op0->getType());
1104
1105   // X % 1 -> 0
1106   if (match(Op1, m_One()))
1107     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
1108
1109   if (Op0->getType()->isIntegerTy(1))
1110     // It can't be remainder by zero, hence it must be remainder by one.
1111     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
1112
1113   // X % X -> 0
1114   if (Op0 == Op1)
1115     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
1116
1117   // If the operation is with the result of a select instruction, check whether
1118   // operating on either branch of the select always yields the same value.
1119   if (isa<SelectInst>(Op0) || isa<SelectInst>(Op1))
1120     if (Value *V = ThreadBinOpOverSelect(Opcode, Op0, Op1, Q, MaxRecurse))
1121       return V;
1122
1123   // If the operation is with the result of a phi instruction, check whether
1124   // operating on all incoming values of the phi always yields the same value.
1125   if (isa<PHINode>(Op0) || isa<PHINode>(Op1))
1126     if (Value *V = ThreadBinOpOverPHI(Opcode, Op0, Op1, Q, MaxRecurse))
1127       return V;
1128
1129   return 0;
1130 }
1131
1132 /// SimplifySRemInst - Given operands for an SRem, see if we can
1133 /// fold the result.  If not, this returns null.
1134 static Value *SimplifySRemInst(Value *Op0, Value *Op1, const Query &Q,
1135                                unsigned MaxRecurse) {
1136   if (Value *V = SimplifyRem(Instruction::SRem, Op0, Op1, Q, MaxRecurse))
1137     return V;
1138
1139   return 0;
1140 }
1141
1142 Value *llvm::SimplifySRemInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *TD,
1143                               const TargetLibraryInfo *TLI,
1144                               const DominatorTree *DT) {
1145   return ::SimplifySRemInst(Op0, Op1, Query (TD, TLI, DT), RecursionLimit);
1146 }
1147
1148 /// SimplifyURemInst - Given operands for a URem, see if we can
1149 /// fold the result.  If not, this returns null.
1150 static Value *SimplifyURemInst(Value *Op0, Value *Op1, const Query &Q,
1151                                unsigned MaxRecurse) {
1152   if (Value *V = SimplifyRem(Instruction::URem, Op0, Op1, Q, MaxRecurse))
1153     return V;
1154
1155   return 0;
1156 }
1157
1158 Value *llvm::SimplifyURemInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *TD,
1159                               const TargetLibraryInfo *TLI,
1160                               const DominatorTree *DT) {
1161   return ::SimplifyURemInst(Op0, Op1, Query (TD, TLI, DT), RecursionLimit);
1162 }
1163
1164 static Value *SimplifyFRemInst(Value *Op0, Value *Op1, const Query &,
1165                                unsigned) {
1166   // undef % X -> undef    (the undef could be a snan).
1167   if (match(Op0, m_Undef()))
1168     return Op0;
1169
1170   // X % undef -> undef
1171   if (match(Op1, m_Undef()))
1172     return Op1;
1173
1174   return 0;
1175 }
1176
1177 Value *llvm::SimplifyFRemInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *TD,
1178                               const TargetLibraryInfo *TLI,
1179                               const DominatorTree *DT) {
1180   return ::SimplifyFRemInst(Op0, Op1, Query (TD, TLI, DT), RecursionLimit);
1181 }
1182
1183 /// SimplifyShift - Given operands for an Shl, LShr or AShr, see if we can
1184 /// fold the result.  If not, this returns null.
1185 static Value *SimplifyShift(unsigned Opcode, Value *Op0, Value *Op1,
1186                             const Query &Q, unsigned MaxRecurse) {
1187   if (Constant *C0 = dyn_cast<Constant>(Op0)) {
1188     if (Constant *C1 = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
1189       Constant *Ops[] = { C0, C1 };
1190       return ConstantFoldInstOperands(Opcode, C0->getType(), Ops, Q.TD, Q.TLI);
1191     }
1192   }
1193
1194   // 0 shift by X -> 0
1195   if (match(Op0, m_Zero()))
1196     return Op0;
1197
1198   // X shift by 0 -> X
1199   if (match(Op1, m_Zero()))
1200     return Op0;
1201
1202   // X shift by undef -> undef because it may shift by the bitwidth.
1203   if (match(Op1, m_Undef()))
1204     return Op1;
1205
1206   // Shifting by the bitwidth or more is undefined.
1207   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1))
1208     if (CI->getValue().getLimitedValue() >=
1209         Op0->getType()->getScalarSizeInBits())
1210       return UndefValue::get(Op0->getType());
1211
1212   // If the operation is with the result of a select instruction, check whether
1213   // operating on either branch of the select always yields the same value.
1214   if (isa<SelectInst>(Op0) || isa<SelectInst>(Op1))
1215     if (Value *V = ThreadBinOpOverSelect(Opcode, Op0, Op1, Q, MaxRecurse))
1216       return V;
1217
1218   // If the operation is with the result of a phi instruction, check whether
1219   // operating on all incoming values of the phi always yields the same value.
1220   if (isa<PHINode>(Op0) || isa<PHINode>(Op1))
1221     if (Value *V = ThreadBinOpOverPHI(Opcode, Op0, Op1, Q, MaxRecurse))
1222       return V;
1223
1224   return 0;
1225 }
1226
1227 /// SimplifyShlInst - Given operands for an Shl, see if we can
1228 /// fold the result.  If not, this returns null.
1229 static Value *SimplifyShlInst(Value *Op0, Value *Op1, bool isNSW, bool isNUW,
1230                               const Query &Q, unsigned MaxRecurse) {
1231   if (Value *V = SimplifyShift(Instruction::Shl, Op0, Op1, Q, MaxRecurse))
1232     return V;
1233
1234   // undef << X -> 0
1235   if (match(Op0, m_Undef()))
1236     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
1237
1238   // (X >> A) << A -> X
1239   Value *X;
1240   if (match(Op0, m_Exact(m_Shr(m_Value(X), m_Specific(Op1)))))
1241     return X;
1242   return 0;
1243 }
1244
1245 Value *llvm::SimplifyShlInst(Value *Op0, Value *Op1, bool isNSW, bool isNUW,
1246                              const TargetData *TD, const TargetLibraryInfo *TLI,
1247                              const DominatorTree *DT) {
1248   return ::SimplifyShlInst(Op0, Op1, isNSW, isNUW, Query (TD, TLI, DT),
1249                            RecursionLimit);
1250 }
1251
1252 /// SimplifyLShrInst - Given operands for an LShr, see if we can
1253 /// fold the result.  If not, this returns null.
1254 static Value *SimplifyLShrInst(Value *Op0, Value *Op1, bool isExact,
1255                                const Query &Q, unsigned MaxRecurse) {
1256   if (Value *V = SimplifyShift(Instruction::LShr, Op0, Op1, Q, MaxRecurse))
1257     return V;
1258
1259   // undef >>l X -> 0
1260   if (match(Op0, m_Undef()))
1261     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
1262
1263   // (X << A) >> A -> X
1264   Value *X;
1265   if (match(Op0, m_Shl(m_Value(X), m_Specific(Op1))) &&
1266       cast<OverflowingBinaryOperator>(Op0)->hasNoUnsignedWrap())
1267     return X;
1268
1269   return 0;
1270 }
1271
1272 Value *llvm::SimplifyLShrInst(Value *Op0, Value *Op1, bool isExact,
1273                               const TargetData *TD,
1274                               const TargetLibraryInfo *TLI,
1275                               const DominatorTree *DT) {
1276   return ::SimplifyLShrInst(Op0, Op1, isExact, Query (TD, TLI, DT),
1277                             RecursionLimit);
1278 }
1279
1280 /// SimplifyAShrInst - Given operands for an AShr, see if we can
1281 /// fold the result.  If not, this returns null.
1282 static Value *SimplifyAShrInst(Value *Op0, Value *Op1, bool isExact,
1283                                const Query &Q, unsigned MaxRecurse) {
1284   if (Value *V = SimplifyShift(Instruction::AShr, Op0, Op1, Q, MaxRecurse))
1285     return V;
1286
1287   // all ones >>a X -> all ones
1288   if (match(Op0, m_AllOnes()))
1289     return Op0;
1290
1291   // undef >>a X -> all ones
1292   if (match(Op0, m_Undef()))
1293     return Constant::getAllOnesValue(Op0->getType());
1294
1295   // (X << A) >> A -> X
1296   Value *X;
1297   if (match(Op0, m_Shl(m_Value(X), m_Specific(Op1))) &&
1298       cast<OverflowingBinaryOperator>(Op0)->hasNoSignedWrap())
1299     return X;
1300
1301   return 0;
1302 }
1303
1304 Value *llvm::SimplifyAShrInst(Value *Op0, Value *Op1, bool isExact,
1305                               const TargetData *TD,
1306                               const TargetLibraryInfo *TLI,
1307                               const DominatorTree *DT) {
1308   return ::SimplifyAShrInst(Op0, Op1, isExact, Query (TD, TLI, DT),
1309                             RecursionLimit);
1310 }
1311
1312 /// SimplifyAndInst - Given operands for an And, see if we can
1313 /// fold the result.  If not, this returns null.
1314 static Value *SimplifyAndInst(Value *Op0, Value *Op1, const Query &Q,
1315                               unsigned MaxRecurse) {
1316   if (Constant *CLHS = dyn_cast<Constant>(Op0)) {
1317     if (Constant *CRHS = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
1318       Constant *Ops[] = { CLHS, CRHS };
1319       return ConstantFoldInstOperands(Instruction::And, CLHS->getType(),
1320                                       Ops, Q.TD, Q.TLI);
1321     }
1322
1323     // Canonicalize the constant to the RHS.
1324     std::swap(Op0, Op1);
1325   }
1326
1327   // X & undef -> 0
1328   if (match(Op1, m_Undef()))
1329     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
1330
1331   // X & X = X
1332   if (Op0 == Op1)
1333     return Op0;
1334
1335   // X & 0 = 0
1336   if (match(Op1, m_Zero()))
1337     return Op1;
1338
1339   // X & -1 = X
1340   if (match(Op1, m_AllOnes()))
1341     return Op0;
1342
1343   // A & ~A  =  ~A & A  =  0
1344   if (match(Op0, m_Not(m_Specific(Op1))) ||
1345       match(Op1, m_Not(m_Specific(Op0))))
1346     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
1347
1348   // (A | ?) & A = A
1349   Value *A = 0, *B = 0;
1350   if (match(Op0, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) &&
1351       (A == Op1 || B == Op1))
1352     return Op1;
1353
1354   // A & (A | ?) = A
1355   if (match(Op1, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) &&
1356       (A == Op0 || B == Op0))
1357     return Op0;
1358
1359   // A & (-A) = A if A is a power of two or zero.
1360   if (match(Op0, m_Neg(m_Specific(Op1))) ||
1361       match(Op1, m_Neg(m_Specific(Op0)))) {
1362     if (isPowerOfTwo(Op0, Q.TD, /*OrZero*/true))
1363       return Op0;
1364     if (isPowerOfTwo(Op1, Q.TD, /*OrZero*/true))
1365       return Op1;
1366   }
1367
1368   // Try some generic simplifications for associative operations.
1369   if (Value *V = SimplifyAssociativeBinOp(Instruction::And, Op0, Op1, Q,
1370                                           MaxRecurse))
1371     return V;
1372
1373   // And distributes over Or.  Try some generic simplifications based on this.
1374   if (Value *V = ExpandBinOp(Instruction::And, Op0, Op1, Instruction::Or,
1375                              Q, MaxRecurse))
1376     return V;
1377
1378   // And distributes over Xor.  Try some generic simplifications based on this.
1379   if (Value *V = ExpandBinOp(Instruction::And, Op0, Op1, Instruction::Xor,
1380                              Q, MaxRecurse))
1381     return V;
1382
1383   // Or distributes over And.  Try some generic simplifications based on this.
1384   if (Value *V = FactorizeBinOp(Instruction::And, Op0, Op1, Instruction::Or,
1385                                 Q, MaxRecurse))
1386     return V;
1387
1388   // If the operation is with the result of a select instruction, check whether
1389   // operating on either branch of the select always yields the same value.
1390   if (isa<SelectInst>(Op0) || isa<SelectInst>(Op1))
1391     if (Value *V = ThreadBinOpOverSelect(Instruction::And, Op0, Op1, Q,
1392                                          MaxRecurse))
1393       return V;
1394
1395   // If the operation is with the result of a phi instruction, check whether
1396   // operating on all incoming values of the phi always yields the same value.
1397   if (isa<PHINode>(Op0) || isa<PHINode>(Op1))
1398     if (Value *V = ThreadBinOpOverPHI(Instruction::And, Op0, Op1, Q,
1399                                       MaxRecurse))
1400       return V;
1401
1402   return 0;
1403 }
1404
1405 Value *llvm::SimplifyAndInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *TD,
1406                              const TargetLibraryInfo *TLI,
1407                              const DominatorTree *DT) {
1408   return ::SimplifyAndInst(Op0, Op1, Query (TD, TLI, DT), RecursionLimit);
1409 }
1410
1411 /// SimplifyOrInst - Given operands for an Or, see if we can
1412 /// fold the result.  If not, this returns null.
1413 static Value *SimplifyOrInst(Value *Op0, Value *Op1, const Query &Q,
1414                              unsigned MaxRecurse) {
1415   if (Constant *CLHS = dyn_cast<Constant>(Op0)) {
1416     if (Constant *CRHS = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
1417       Constant *Ops[] = { CLHS, CRHS };
1418       return ConstantFoldInstOperands(Instruction::Or, CLHS->getType(),
1419                                       Ops, Q.TD, Q.TLI);
1420     }
1421
1422     // Canonicalize the constant to the RHS.
1423     std::swap(Op0, Op1);
1424   }
1425
1426   // X | undef -> -1
1427   if (match(Op1, m_Undef()))
1428     return Constant::getAllOnesValue(Op0->getType());
1429
1430   // X | X = X
1431   if (Op0 == Op1)
1432     return Op0;
1433
1434   // X | 0 = X
1435   if (match(Op1, m_Zero()))
1436     return Op0;
1437
1438   // X | -1 = -1
1439   if (match(Op1, m_AllOnes()))
1440     return Op1;
1441
1442   // A | ~A  =  ~A | A  =  -1
1443   if (match(Op0, m_Not(m_Specific(Op1))) ||
1444       match(Op1, m_Not(m_Specific(Op0))))
1445     return Constant::getAllOnesValue(Op0->getType());
1446
1447   // (A & ?) | A = A
1448   Value *A = 0, *B = 0;
1449   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
1450       (A == Op1 || B == Op1))
1451     return Op1;
1452
1453   // A | (A & ?) = A
1454   if (match(Op1, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
1455       (A == Op0 || B == Op0))
1456     return Op0;
1457
1458   // ~(A & ?) | A = -1
1459   if (match(Op0, m_Not(m_And(m_Value(A), m_Value(B)))) &&
1460       (A == Op1 || B == Op1))
1461     return Constant::getAllOnesValue(Op1->getType());
1462
1463   // A | ~(A & ?) = -1
1464   if (match(Op1, m_Not(m_And(m_Value(A), m_Value(B)))) &&
1465       (A == Op0 || B == Op0))
1466     return Constant::getAllOnesValue(Op0->getType());
1467
1468   // Try some generic simplifications for associative operations.
1469   if (Value *V = SimplifyAssociativeBinOp(Instruction::Or, Op0, Op1, Q,
1470                                           MaxRecurse))
1471     return V;
1472
1473   // Or distributes over And.  Try some generic simplifications based on this.
1474   if (Value *V = ExpandBinOp(Instruction::Or, Op0, Op1, Instruction::And, Q,
1475                              MaxRecurse))
1476     return V;
1477
1478   // And distributes over Or.  Try some generic simplifications based on this.
1479   if (Value *V = FactorizeBinOp(Instruction::Or, Op0, Op1, Instruction::And,
1480                                 Q, MaxRecurse))
1481     return V;
1482
1483   // If the operation is with the result of a select instruction, check whether
1484   // operating on either branch of the select always yields the same value.
1485   if (isa<SelectInst>(Op0) || isa<SelectInst>(Op1))
1486     if (Value *V = ThreadBinOpOverSelect(Instruction::Or, Op0, Op1, Q,
1487                                          MaxRecurse))
1488       return V;
1489
1490   // If the operation is with the result of a phi instruction, check whether
1491   // operating on all incoming values of the phi always yields the same value.
1492   if (isa<PHINode>(Op0) || isa<PHINode>(Op1))
1493     if (Value *V = ThreadBinOpOverPHI(Instruction::Or, Op0, Op1, Q, MaxRecurse))
1494       return V;
1495
1496   return 0;
1497 }
1498
1499 Value *llvm::SimplifyOrInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *TD,
1500                             const TargetLibraryInfo *TLI,
1501                             const DominatorTree *DT) {
1502   return ::SimplifyOrInst(Op0, Op1, Query (TD, TLI, DT), RecursionLimit);
1503 }
1504
1505 /// SimplifyXorInst - Given operands for a Xor, see if we can
1506 /// fold the result.  If not, this returns null.
1507 static Value *SimplifyXorInst(Value *Op0, Value *Op1, const Query &Q,
1508                               unsigned MaxRecurse) {
1509   if (Constant *CLHS = dyn_cast<Constant>(Op0)) {
1510     if (Constant *CRHS = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
1511       Constant *Ops[] = { CLHS, CRHS };
1512       return ConstantFoldInstOperands(Instruction::Xor, CLHS->getType(),
1513                                       Ops, Q.TD, Q.TLI);
1514     }
1515
1516     // Canonicalize the constant to the RHS.
1517     std::swap(Op0, Op1);
1518   }
1519
1520   // A ^ undef -> undef
1521   if (match(Op1, m_Undef()))
1522     return Op1;
1523
1524   // A ^ 0 = A
1525   if (match(Op1, m_Zero()))
1526     return Op0;
1527
1528   // A ^ A = 0
1529   if (Op0 == Op1)
1530     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
1531
1532   // A ^ ~A  =  ~A ^ A  =  -1
1533   if (match(Op0, m_Not(m_Specific(Op1))) ||
1534       match(Op1, m_Not(m_Specific(Op0))))
1535     return Constant::getAllOnesValue(Op0->getType());
1536
1537   // Try some generic simplifications for associative operations.
1538   if (Value *V = SimplifyAssociativeBinOp(Instruction::Xor, Op0, Op1, Q,
1539                                           MaxRecurse))
1540     return V;
1541
1542   // And distributes over Xor.  Try some generic simplifications based on this.
1543   if (Value *V = FactorizeBinOp(Instruction::Xor, Op0, Op1, Instruction::And,
1544                                 Q, MaxRecurse))
1545     return V;
1546
1547   // Threading Xor over selects and phi nodes is pointless, so don't bother.
1548   // Threading over the select in "A ^ select(cond, B, C)" means evaluating
1549   // "A^B" and "A^C" and seeing if they are equal; but they are equal if and
1550   // only if B and C are equal.  If B and C are equal then (since we assume
1551   // that operands have already been simplified) "select(cond, B, C)" should
1552   // have been simplified to the common value of B and C already.  Analysing
1553   // "A^B" and "A^C" thus gains nothing, but costs compile time.  Similarly
1554   // for threading over phi nodes.
1555
1556   return 0;
1557 }
1558
1559 Value *llvm::SimplifyXorInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *TD,
1560                              const TargetLibraryInfo *TLI,
1561                              const DominatorTree *DT) {
1562   return ::SimplifyXorInst(Op0, Op1, Query (TD, TLI, DT), RecursionLimit);
1563 }
1564
1565 static Type *GetCompareTy(Value *Op) {
1566   return CmpInst::makeCmpResultType(Op->getType());
1567 }
1568
1569 /// ExtractEquivalentCondition - Rummage around inside V looking for something
1570 /// equivalent to the comparison "LHS Pred RHS".  Return such a value if found,
1571 /// otherwise return null.  Helper function for analyzing max/min idioms.
1572 static Value *ExtractEquivalentCondition(Value *V, CmpInst::Predicate Pred,
1573                                          Value *LHS, Value *RHS) {
1574   SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(V);
1575   if (!SI)
1576     return 0;
1577   CmpInst *Cmp = dyn_cast<CmpInst>(SI->getCondition());
1578   if (!Cmp)
1579     return 0;
1580   Value *CmpLHS = Cmp->getOperand(0), *CmpRHS = Cmp->getOperand(1);
1581   if (Pred == Cmp->getPredicate() && LHS == CmpLHS && RHS == CmpRHS)
1582     return Cmp;
1583   if (Pred == CmpInst::getSwappedPredicate(Cmp->getPredicate()) &&
1584       LHS == CmpRHS && RHS == CmpLHS)
1585     return Cmp;
1586   return 0;
1587 }
1588
1589
1590 /// SimplifyICmpInst - Given operands for an ICmpInst, see if we can
1591 /// fold the result.  If not, this returns null.
1592 static Value *SimplifyICmpInst(unsigned Predicate, Value *LHS, Value *RHS,
1593                                const Query &Q, unsigned MaxRecurse) {
1594   CmpInst::Predicate Pred = (CmpInst::Predicate)Predicate;
1595   assert(CmpInst::isIntPredicate(Pred) && "Not an integer compare!");
1596
1597   if (Constant *CLHS = dyn_cast<Constant>(LHS)) {
1598     if (Constant *CRHS = dyn_cast<Constant>(RHS))
1599       return ConstantFoldCompareInstOperands(Pred, CLHS, CRHS, Q.TD, Q.TLI);
1600
1601     // If we have a constant, make sure it is on the RHS.
1602     std::swap(LHS, RHS);
1603     Pred = CmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
1604   }
1605
1606   Type *ITy = GetCompareTy(LHS); // The return type.
1607   Type *OpTy = LHS->getType();   // The operand type.
1608
1609   // icmp X, X -> true/false
1610   // X icmp undef -> true/false.  For example, icmp ugt %X, undef -> false
1611   // because X could be 0.
1612   if (LHS == RHS || isa<UndefValue>(RHS))
1613     return ConstantInt::get(ITy, CmpInst::isTrueWhenEqual(Pred));
1614
1615   // Special case logic when the operands have i1 type.
1616   if (OpTy->getScalarType()->isIntegerTy(1)) {
1617     switch (Pred) {
1618     default: break;
1619     case ICmpInst::ICMP_EQ:
1620       // X == 1 -> X
1621       if (match(RHS, m_One()))
1622         return LHS;
1623       break;
1624     case ICmpInst::ICMP_NE:
1625       // X != 0 -> X
1626       if (match(RHS, m_Zero()))
1627         return LHS;
1628       break;
1629     case ICmpInst::ICMP_UGT:
1630       // X >u 0 -> X
1631       if (match(RHS, m_Zero()))
1632         return LHS;
1633       break;
1634     case ICmpInst::ICMP_UGE:
1635       // X >=u 1 -> X
1636       if (match(RHS, m_One()))
1637         return LHS;
1638       break;
1639     case ICmpInst::ICMP_SLT:
1640       // X <s 0 -> X
1641       if (match(RHS, m_Zero()))
1642         return LHS;
1643       break;
1644     case ICmpInst::ICMP_SLE:
1645       // X <=s -1 -> X
1646       if (match(RHS, m_One()))
1647         return LHS;
1648       break;
1649     }
1650   }
1651
1652   // icmp <object*>, <object*/null> - Different identified objects have
1653   // different addresses (unless null), and what's more the address of an
1654   // identified local is never equal to another argument (again, barring null).
1655   // Note that generalizing to the case where LHS is a global variable address
1656   // or null is pointless, since if both LHS and RHS are constants then we
1657   // already constant folded the compare, and if only one of them is then we
1658   // moved it to RHS already.
1659   Value *LHSPtr = LHS->stripPointerCasts();
1660   Value *RHSPtr = RHS->stripPointerCasts();
1661   if (LHSPtr == RHSPtr)
1662     return ConstantInt::get(ITy, CmpInst::isTrueWhenEqual(Pred));
1663
1664   // Be more aggressive about stripping pointer adjustments when checking a
1665   // comparison of an alloca address to another object.  We can rip off all
1666   // inbounds GEP operations, even if they are variable.
1667   LHSPtr = LHSPtr->stripInBoundsOffsets();
1668   if (llvm::isIdentifiedObject(LHSPtr)) {
1669     RHSPtr = RHSPtr->stripInBoundsOffsets();
1670     if (llvm::isKnownNonNull(LHSPtr) || llvm::isKnownNonNull(RHSPtr)) {
1671       // If both sides are different identified objects, they aren't equal
1672       // unless they're null.
1673       if (LHSPtr != RHSPtr && llvm::isIdentifiedObject(RHSPtr) &&
1674           Pred == CmpInst::ICMP_EQ)
1675         return ConstantInt::get(ITy, false);
1676
1677       // A local identified object (alloca or noalias call) can't equal any
1678       // incoming argument, unless they're both null.
1679       if (isa<Instruction>(LHSPtr) && isa<Argument>(RHSPtr) &&
1680           Pred == CmpInst::ICMP_EQ)
1681         return ConstantInt::get(ITy, false);
1682     }
1683
1684     // Assume that the constant null is on the right.
1685     if (llvm::isKnownNonNull(LHSPtr) && isa<ConstantPointerNull>(RHSPtr)) {
1686       if (Pred == CmpInst::ICMP_EQ)
1687         return ConstantInt::get(ITy, false);
1688       else if (Pred == CmpInst::ICMP_NE)
1689         return ConstantInt::get(ITy, true);
1690     }
1691   } else if (isa<Argument>(LHSPtr)) {
1692     RHSPtr = RHSPtr->stripInBoundsOffsets();
1693     // An alloca can't be equal to an argument.
1694     if (isa<AllocaInst>(RHSPtr)) {
1695       if (Pred == CmpInst::ICMP_EQ)
1696         return ConstantInt::get(ITy, false);
1697       else if (Pred == CmpInst::ICMP_NE)
1698         return ConstantInt::get(ITy, true);
1699     }
1700   }
1701
1702   // If we are comparing with zero then try hard since this is a common case.
1703   if (match(RHS, m_Zero())) {
1704     bool LHSKnownNonNegative, LHSKnownNegative;
1705     switch (Pred) {
1706     default: llvm_unreachable("Unknown ICmp predicate!");
1707     case ICmpInst::ICMP_ULT:
1708       return getFalse(ITy);
1709     case ICmpInst::ICMP_UGE:
1710       return getTrue(ITy);
1711     case ICmpInst::ICMP_EQ:
1712     case ICmpInst::ICMP_ULE:
1713       if (isKnownNonZero(LHS, Q.TD))
1714         return getFalse(ITy);
1715       break;
1716     case ICmpInst::ICMP_NE:
1717     case ICmpInst::ICMP_UGT:
1718       if (isKnownNonZero(LHS, Q.TD))
1719         return getTrue(ITy);
1720       break;
1721     case ICmpInst::ICMP_SLT:
1722       ComputeSignBit(LHS, LHSKnownNonNegative, LHSKnownNegative, Q.TD);
1723       if (LHSKnownNegative)
1724         return getTrue(ITy);
1725       if (LHSKnownNonNegative)
1726         return getFalse(ITy);
1727       break;
1728     case ICmpInst::ICMP_SLE:
1729       ComputeSignBit(LHS, LHSKnownNonNegative, LHSKnownNegative, Q.TD);
1730       if (LHSKnownNegative)
1731         return getTrue(ITy);
1732       if (LHSKnownNonNegative && isKnownNonZero(LHS, Q.TD))
1733         return getFalse(ITy);
1734       break;
1735     case ICmpInst::ICMP_SGE:
1736       ComputeSignBit(LHS, LHSKnownNonNegative, LHSKnownNegative, Q.TD);
1737       if (LHSKnownNegative)
1738         return getFalse(ITy);
1739       if (LHSKnownNonNegative)
1740         return getTrue(ITy);
1741       break;
1742     case ICmpInst::ICMP_SGT:
1743       ComputeSignBit(LHS, LHSKnownNonNegative, LHSKnownNegative, Q.TD);
1744       if (LHSKnownNegative)
1745         return getFalse(ITy);
1746       if (LHSKnownNonNegative && isKnownNonZero(LHS, Q.TD))
1747         return getTrue(ITy);
1748       break;
1749     }
1750   }
1751
1752   // See if we are doing a comparison with a constant integer.
1753   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
1754     // Rule out tautological comparisons (eg., ult 0 or uge 0).
1755     ConstantRange RHS_CR = ICmpInst::makeConstantRange(Pred, CI->getValue());
1756     if (RHS_CR.isEmptySet())
1757       return ConstantInt::getFalse(CI->getContext());
1758     if (RHS_CR.isFullSet())
1759       return ConstantInt::getTrue(CI->getContext());
1760
1761     // Many binary operators with constant RHS have easy to compute constant
1762     // range.  Use them to check whether the comparison is a tautology.
1763     uint32_t Width = CI->getBitWidth();
1764     APInt Lower = APInt(Width, 0);
1765     APInt Upper = APInt(Width, 0);
1766     ConstantInt *CI2;
1767     if (match(LHS, m_URem(m_Value(), m_ConstantInt(CI2)))) {
1768       // 'urem x, CI2' produces [0, CI2).
1769       Upper = CI2->getValue();
1770     } else if (match(LHS, m_SRem(m_Value(), m_ConstantInt(CI2)))) {
1771       // 'srem x, CI2' produces (-|CI2|, |CI2|).
1772       Upper = CI2->getValue().abs();
1773       Lower = (-Upper) + 1;
1774     } else if (match(LHS, m_UDiv(m_ConstantInt(CI2), m_Value()))) {
1775       // 'udiv CI2, x' produces [0, CI2].
1776       Upper = CI2->getValue() + 1;
1777     } else if (match(LHS, m_UDiv(m_Value(), m_ConstantInt(CI2)))) {
1778       // 'udiv x, CI2' produces [0, UINT_MAX / CI2].
1779       APInt NegOne = APInt::getAllOnesValue(Width);
1780       if (!CI2->isZero())
1781         Upper = NegOne.udiv(CI2->getValue()) + 1;
1782     } else if (match(LHS, m_SDiv(m_Value(), m_ConstantInt(CI2)))) {
1783       // 'sdiv x, CI2' produces [INT_MIN / CI2, INT_MAX / CI2].
1784       APInt IntMin = APInt::getSignedMinValue(Width);
1785       APInt IntMax = APInt::getSignedMaxValue(Width);
1786       APInt Val = CI2->getValue().abs();
1787       if (!Val.isMinValue()) {
1788         Lower = IntMin.sdiv(Val);
1789         Upper = IntMax.sdiv(Val) + 1;
1790       }
1791     } else if (match(LHS, m_LShr(m_Value(), m_ConstantInt(CI2)))) {
1792       // 'lshr x, CI2' produces [0, UINT_MAX >> CI2].
1793       APInt NegOne = APInt::getAllOnesValue(Width);
1794       if (CI2->getValue().ult(Width))
1795         Upper = NegOne.lshr(CI2->getValue()) + 1;
1796     } else if (match(LHS, m_AShr(m_Value(), m_ConstantInt(CI2)))) {
1797       // 'ashr x, CI2' produces [INT_MIN >> CI2, INT_MAX >> CI2].
1798       APInt IntMin = APInt::getSignedMinValue(Width);
1799       APInt IntMax = APInt::getSignedMaxValue(Width);
1800       if (CI2->getValue().ult(Width)) {
1801         Lower = IntMin.ashr(CI2->getValue());
1802         Upper = IntMax.ashr(CI2->getValue()) + 1;
1803       }
1804     } else if (match(LHS, m_Or(m_Value(), m_ConstantInt(CI2)))) {
1805       // 'or x, CI2' produces [CI2, UINT_MAX].
1806       Lower = CI2->getValue();
1807     } else if (match(LHS, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(CI2)))) {
1808       // 'and x, CI2' produces [0, CI2].
1809       Upper = CI2->getValue() + 1;
1810     }
1811     if (Lower != Upper) {
1812       ConstantRange LHS_CR = ConstantRange(Lower, Upper);
1813       if (RHS_CR.contains(LHS_CR))
1814         return ConstantInt::getTrue(RHS->getContext());
1815       if (RHS_CR.inverse().contains(LHS_CR))
1816         return ConstantInt::getFalse(RHS->getContext());
1817     }
1818   }
1819
1820   // Compare of cast, for example (zext X) != 0 -> X != 0
1821   if (isa<CastInst>(LHS) && (isa<Constant>(RHS) || isa<CastInst>(RHS))) {
1822     Instruction *LI = cast<CastInst>(LHS);
1823     Value *SrcOp = LI->getOperand(0);
1824     Type *SrcTy = SrcOp->getType();
1825     Type *DstTy = LI->getType();
1826
1827     // Turn icmp (ptrtoint x), (ptrtoint/constant) into a compare of the input
1828     // if the integer type is the same size as the pointer type.
1829     if (MaxRecurse && Q.TD && isa<PtrToIntInst>(LI) &&
1830         Q.TD->getPointerSizeInBits() == DstTy->getPrimitiveSizeInBits()) {
1831       if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(RHS)) {
1832         // Transfer the cast to the constant.
1833         if (Value *V = SimplifyICmpInst(Pred, SrcOp,
1834                                         ConstantExpr::getIntToPtr(RHSC, SrcTy),
1835                                         Q, MaxRecurse-1))
1836           return V;
1837       } else if (PtrToIntInst *RI = dyn_cast<PtrToIntInst>(RHS)) {
1838         if (RI->getOperand(0)->getType() == SrcTy)
1839           // Compare without the cast.
1840           if (Value *V = SimplifyICmpInst(Pred, SrcOp, RI->getOperand(0),
1841                                           Q, MaxRecurse-1))
1842             return V;
1843       }
1844     }
1845
1846     if (isa<ZExtInst>(LHS)) {
1847       // Turn icmp (zext X), (zext Y) into a compare of X and Y if they have the
1848       // same type.
1849       if (ZExtInst *RI = dyn_cast<ZExtInst>(RHS)) {
1850         if (MaxRecurse && SrcTy == RI->getOperand(0)->getType())
1851           // Compare X and Y.  Note that signed predicates become unsigned.
1852           if (Value *V = SimplifyICmpInst(ICmpInst::getUnsignedPredicate(Pred),
1853                                           SrcOp, RI->getOperand(0), Q,
1854                                           MaxRecurse-1))
1855             return V;
1856       }
1857       // Turn icmp (zext X), Cst into a compare of X and Cst if Cst is extended
1858       // too.  If not, then try to deduce the result of the comparison.
1859       else if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
1860         // Compute the constant that would happen if we truncated to SrcTy then
1861         // reextended to DstTy.
1862         Constant *Trunc = ConstantExpr::getTrunc(CI, SrcTy);
1863         Constant *RExt = ConstantExpr::getCast(CastInst::ZExt, Trunc, DstTy);
1864
1865         // If the re-extended constant didn't change then this is effectively
1866         // also a case of comparing two zero-extended values.
1867         if (RExt == CI && MaxRecurse)
1868           if (Value *V = SimplifyICmpInst(ICmpInst::getUnsignedPredicate(Pred),
1869                                         SrcOp, Trunc, Q, MaxRecurse-1))
1870             return V;
1871
1872         // Otherwise the upper bits of LHS are zero while RHS has a non-zero bit
1873         // there.  Use this to work out the result of the comparison.
1874         if (RExt != CI) {
1875           switch (Pred) {
1876           default: llvm_unreachable("Unknown ICmp predicate!");
1877           // LHS <u RHS.
1878           case ICmpInst::ICMP_EQ:
1879           case ICmpInst::ICMP_UGT:
1880           case ICmpInst::ICMP_UGE:
1881             return ConstantInt::getFalse(CI->getContext());
1882
1883           case ICmpInst::ICMP_NE:
1884           case ICmpInst::ICMP_ULT:
1885           case ICmpInst::ICMP_ULE:
1886             return ConstantInt::getTrue(CI->getContext());
1887
1888           // LHS is non-negative.  If RHS is negative then LHS >s LHS.  If RHS
1889           // is non-negative then LHS <s RHS.
1890           case ICmpInst::ICMP_SGT:
1891           case ICmpInst::ICMP_SGE:
1892             return CI->getValue().isNegative() ?
1893               ConstantInt::getTrue(CI->getContext()) :
1894               ConstantInt::getFalse(CI->getContext());
1895
1896           case ICmpInst::ICMP_SLT:
1897           case ICmpInst::ICMP_SLE:
1898             return CI->getValue().isNegative() ?
1899               ConstantInt::getFalse(CI->getContext()) :
1900               ConstantInt::getTrue(CI->getContext());
1901           }
1902         }
1903       }
1904     }
1905
1906     if (isa<SExtInst>(LHS)) {
1907       // Turn icmp (sext X), (sext Y) into a compare of X and Y if they have the
1908       // same type.
1909       if (SExtInst *RI = dyn_cast<SExtInst>(RHS)) {
1910         if (MaxRecurse && SrcTy == RI->getOperand(0)->getType())
1911           // Compare X and Y.  Note that the predicate does not change.
1912           if (Value *V = SimplifyICmpInst(Pred, SrcOp, RI->getOperand(0),
1913                                           Q, MaxRecurse-1))
1914             return V;
1915       }
1916       // Turn icmp (sext X), Cst into a compare of X and Cst if Cst is extended
1917       // too.  If not, then try to deduce the result of the comparison.
1918       else if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
1919         // Compute the constant that would happen if we truncated to SrcTy then
1920         // reextended to DstTy.
1921         Constant *Trunc = ConstantExpr::getTrunc(CI, SrcTy);
1922         Constant *RExt = ConstantExpr::getCast(CastInst::SExt, Trunc, DstTy);
1923
1924         // If the re-extended constant didn't change then this is effectively
1925         // also a case of comparing two sign-extended values.
1926         if (RExt == CI && MaxRecurse)
1927           if (Value *V = SimplifyICmpInst(Pred, SrcOp, Trunc, Q, MaxRecurse-1))
1928             return V;
1929
1930         // Otherwise the upper bits of LHS are all equal, while RHS has varying
1931         // bits there.  Use this to work out the result of the comparison.
1932         if (RExt != CI) {
1933           switch (Pred) {
1934           default: llvm_unreachable("Unknown ICmp predicate!");
1935           case ICmpInst::ICMP_EQ:
1936             return ConstantInt::getFalse(CI->getContext());
1937           case ICmpInst::ICMP_NE:
1938             return ConstantInt::getTrue(CI->getContext());
1939
1940           // If RHS is non-negative then LHS <s RHS.  If RHS is negative then
1941           // LHS >s RHS.
1942           case ICmpInst::ICMP_SGT:
1943           case ICmpInst::ICMP_SGE:
1944             return CI->getValue().isNegative() ?
1945               ConstantInt::getTrue(CI->getContext()) :
1946               ConstantInt::getFalse(CI->getContext());
1947           case ICmpInst::ICMP_SLT:
1948           case ICmpInst::ICMP_SLE:
1949             return CI->getValue().isNegative() ?
1950               ConstantInt::getFalse(CI->getContext()) :
1951               ConstantInt::getTrue(CI->getContext());
1952
1953           // If LHS is non-negative then LHS <u RHS.  If LHS is negative then
1954           // LHS >u RHS.
1955           case ICmpInst::ICMP_UGT:
1956           case ICmpInst::ICMP_UGE:
1957             // Comparison is true iff the LHS <s 0.
1958             if (MaxRecurse)
1959               if (Value *V = SimplifyICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, SrcOp,
1960                                               Constant::getNullValue(SrcTy),
1961                                               Q, MaxRecurse-1))
1962                 return V;
1963             break;
1964           case ICmpInst::ICMP_ULT:
1965           case ICmpInst::ICMP_ULE:
1966             // Comparison is true iff the LHS >=s 0.
1967             if (MaxRecurse)
1968               if (Value *V = SimplifyICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, SrcOp,
1969                                               Constant::getNullValue(SrcTy),
1970                                               Q, MaxRecurse-1))
1971                 return V;
1972             break;
1973           }
1974         }
1975       }
1976     }
1977   }
1978
1979   // Special logic for binary operators.
1980   BinaryOperator *LBO = dyn_cast<BinaryOperator>(LHS);
1981   BinaryOperator *RBO = dyn_cast<BinaryOperator>(RHS);
1982   if (MaxRecurse && (LBO || RBO)) {
1983     // Analyze the case when either LHS or RHS is an add instruction.
1984     Value *A = 0, *B = 0, *C = 0, *D = 0;
1985     // LHS = A + B (or A and B are null); RHS = C + D (or C and D are null).
1986     bool NoLHSWrapProblem = false, NoRHSWrapProblem = false;
1987     if (LBO && LBO->getOpcode() == Instruction::Add) {
1988       A = LBO->getOperand(0); B = LBO->getOperand(1);
1989       NoLHSWrapProblem = ICmpInst::isEquality(Pred) ||
1990         (CmpInst::isUnsigned(Pred) && LBO->hasNoUnsignedWrap()) ||
1991         (CmpInst::isSigned(Pred) && LBO->hasNoSignedWrap());
1992     }
1993     if (RBO && RBO->getOpcode() == Instruction::Add) {
1994       C = RBO->getOperand(0); D = RBO->getOperand(1);
1995       NoRHSWrapProblem = ICmpInst::isEquality(Pred) ||
1996         (CmpInst::isUnsigned(Pred) && RBO->hasNoUnsignedWrap()) ||
1997         (CmpInst::isSigned(Pred) && RBO->hasNoSignedWrap());
1998     }
1999
2000     // icmp (X+Y), X -> icmp Y, 0 for equalities or if there is no overflow.
2001     if ((A == RHS || B == RHS) && NoLHSWrapProblem)
2002       if (Value *V = SimplifyICmpInst(Pred, A == RHS ? B : A,
2003                                       Constant::getNullValue(RHS->getType()),
2004                                       Q, MaxRecurse-1))
2005         return V;
2006
2007     // icmp X, (X+Y) -> icmp 0, Y for equalities or if there is no overflow.
2008     if ((C == LHS || D == LHS) && NoRHSWrapProblem)
2009       if (Value *V = SimplifyICmpInst(Pred,
2010                                       Constant::getNullValue(LHS->getType()),
2011                                       C == LHS ? D : C, Q, MaxRecurse-1))
2012         return V;
2013
2014     // icmp (X+Y), (X+Z) -> icmp Y,Z for equalities or if there is no overflow.
2015     if (A && C && (A == C || A == D || B == C || B == D) &&
2016         NoLHSWrapProblem && NoRHSWrapProblem) {
2017       // Determine Y and Z in the form icmp (X+Y), (X+Z).
2018       Value *Y = (A == C || A == D) ? B : A;
2019       Value *Z = (C == A || C == B) ? D : C;
2020       if (Value *V = SimplifyICmpInst(Pred, Y, Z, Q, MaxRecurse-1))
2021         return V;
2022     }
2023   }
2024
2025   if (LBO && match(LBO, m_URem(m_Value(), m_Specific(RHS)))) {
2026     bool KnownNonNegative, KnownNegative;
2027     switch (Pred) {
2028     default:
2029       break;
2030     case ICmpInst::ICMP_SGT:
2031     case ICmpInst::ICMP_SGE:
2032       ComputeSignBit(LHS, KnownNonNegative, KnownNegative, Q.TD);
2033       if (!KnownNonNegative)
2034         break;
2035       // fall-through
2036     case ICmpInst::ICMP_EQ:
2037     case ICmpInst::ICMP_UGT:
2038     case ICmpInst::ICMP_UGE:
2039       return getFalse(ITy);
2040     case ICmpInst::ICMP_SLT:
2041     case ICmpInst::ICMP_SLE:
2042       ComputeSignBit(LHS, KnownNonNegative, KnownNegative, Q.TD);
2043       if (!KnownNonNegative)
2044         break;
2045       // fall-through
2046     case ICmpInst::ICMP_NE:
2047     case ICmpInst::ICMP_ULT:
2048     case ICmpInst::ICMP_ULE:
2049       return getTrue(ITy);
2050     }
2051   }
2052   if (RBO && match(RBO, m_URem(m_Value(), m_Specific(LHS)))) {
2053     bool KnownNonNegative, KnownNegative;
2054     switch (Pred) {
2055     default:
2056       break;
2057     case ICmpInst::ICMP_SGT:
2058     case ICmpInst::ICMP_SGE:
2059       ComputeSignBit(RHS, KnownNonNegative, KnownNegative, Q.TD);
2060       if (!KnownNonNegative)
2061         break;
2062       // fall-through
2063     case ICmpInst::ICMP_NE:
2064     case ICmpInst::ICMP_UGT:
2065     case ICmpInst::ICMP_UGE:
2066       return getTrue(ITy);
2067     case ICmpInst::ICMP_SLT:
2068     case ICmpInst::ICMP_SLE:
2069       ComputeSignBit(RHS, KnownNonNegative, KnownNegative, Q.TD);
2070       if (!KnownNonNegative)
2071         break;
2072       // fall-through
2073     case ICmpInst::ICMP_EQ:
2074     case ICmpInst::ICMP_ULT:
2075     case ICmpInst::ICMP_ULE:
2076       return getFalse(ITy);
2077     }
2078   }
2079
2080   // x udiv y <=u x.
2081   if (LBO && match(LBO, m_UDiv(m_Specific(RHS), m_Value()))) {
2082     // icmp pred (X /u Y), X
2083     if (Pred == ICmpInst::ICMP_UGT)
2084       return getFalse(ITy);
2085     if (Pred == ICmpInst::ICMP_ULE)
2086       return getTrue(ITy);
2087   }
2088
2089   if (MaxRecurse && LBO && RBO && LBO->getOpcode() == RBO->getOpcode() &&
2090       LBO->getOperand(1) == RBO->getOperand(1)) {
2091     switch (LBO->getOpcode()) {
2092     default: break;
2093     case Instruction::UDiv:
2094     case Instruction::LShr:
2095       if (ICmpInst::isSigned(Pred))
2096         break;
2097       // fall-through
2098     case Instruction::SDiv:
2099     case Instruction::AShr:
2100       if (!LBO->isExact() || !RBO->isExact())
2101         break;
2102       if (Value *V = SimplifyICmpInst(Pred, LBO->getOperand(0),
2103                                       RBO->getOperand(0), Q, MaxRecurse-1))
2104         return V;
2105       break;
2106     case Instruction::Shl: {
2107       bool NUW = LBO->hasNoUnsignedWrap() && RBO->hasNoUnsignedWrap();
2108       bool NSW = LBO->hasNoSignedWrap() && RBO->hasNoSignedWrap();
2109       if (!NUW && !NSW)
2110         break;
2111       if (!NSW && ICmpInst::isSigned(Pred))
2112         break;
2113       if (Value *V = SimplifyICmpInst(Pred, LBO->getOperand(0),
2114                                       RBO->getOperand(0), Q, MaxRecurse-1))
2115         return V;
2116       break;
2117     }
2118     }
2119   }
2120
2121   // Simplify comparisons involving max/min.
2122   Value *A, *B;
2123   CmpInst::Predicate P = CmpInst::BAD_ICMP_PREDICATE;
2124   CmpInst::Predicate EqP; // Chosen so that "A == max/min(A,B)" iff "A EqP B".
2125
2126   // Signed variants on "max(a,b)>=a -> true".
2127   if (match(LHS, m_SMax(m_Value(A), m_Value(B))) && (A == RHS || B == RHS)) {
2128     if (A != RHS) std::swap(A, B); // smax(A, B) pred A.
2129     EqP = CmpInst::ICMP_SGE; // "A == smax(A, B)" iff "A sge B".
2130     // We analyze this as smax(A, B) pred A.
2131     P = Pred;
2132   } else if (match(RHS, m_SMax(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2133              (A == LHS || B == LHS)) {
2134     if (A != LHS) std::swap(A, B); // A pred smax(A, B).
2135     EqP = CmpInst::ICMP_SGE; // "A == smax(A, B)" iff "A sge B".
2136     // We analyze this as smax(A, B) swapped-pred A.
2137     P = CmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
2138   } else if (match(LHS, m_SMin(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2139              (A == RHS || B == RHS)) {
2140     if (A != RHS) std::swap(A, B); // smin(A, B) pred A.
2141     EqP = CmpInst::ICMP_SLE; // "A == smin(A, B)" iff "A sle B".
2142     // We analyze this as smax(-A, -B) swapped-pred -A.
2143     // Note that we do not need to actually form -A or -B thanks to EqP.
2144     P = CmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
2145   } else if (match(RHS, m_SMin(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2146              (A == LHS || B == LHS)) {
2147     if (A != LHS) std::swap(A, B); // A pred smin(A, B).
2148     EqP = CmpInst::ICMP_SLE; // "A == smin(A, B)" iff "A sle B".
2149     // We analyze this as smax(-A, -B) pred -A.
2150     // Note that we do not need to actually form -A or -B thanks to EqP.
2151     P = Pred;
2152   }
2153   if (P != CmpInst::BAD_ICMP_PREDICATE) {
2154     // Cases correspond to "max(A, B) p A".
2155     switch (P) {
2156     default:
2157       break;
2158     case CmpInst::ICMP_EQ:
2159     case CmpInst::ICMP_SLE:
2160       // Equivalent to "A EqP B".  This may be the same as the condition tested
2161       // in the max/min; if so, we can just return that.
2162       if (Value *V = ExtractEquivalentCondition(LHS, EqP, A, B))
2163         return V;
2164       if (Value *V = ExtractEquivalentCondition(RHS, EqP, A, B))
2165         return V;
2166       // Otherwise, see if "A EqP B" simplifies.
2167       if (MaxRecurse)
2168         if (Value *V = SimplifyICmpInst(EqP, A, B, Q, MaxRecurse-1))
2169           return V;
2170       break;
2171     case CmpInst::ICMP_NE:
2172     case CmpInst::ICMP_SGT: {
2173       CmpInst::Predicate InvEqP = CmpInst::getInversePredicate(EqP);
2174       // Equivalent to "A InvEqP B".  This may be the same as the condition
2175       // tested in the max/min; if so, we can just return that.
2176       if (Value *V = ExtractEquivalentCondition(LHS, InvEqP, A, B))
2177         return V;
2178       if (Value *V = ExtractEquivalentCondition(RHS, InvEqP, A, B))
2179         return V;
2180       // Otherwise, see if "A InvEqP B" simplifies.
2181       if (MaxRecurse)
2182         if (Value *V = SimplifyICmpInst(InvEqP, A, B, Q, MaxRecurse-1))
2183           return V;
2184       break;
2185     }
2186     case CmpInst::ICMP_SGE:
2187       // Always true.
2188       return getTrue(ITy);
2189     case CmpInst::ICMP_SLT:
2190       // Always false.
2191       return getFalse(ITy);
2192     }
2193   }
2194
2195   // Unsigned variants on "max(a,b)>=a -> true".
2196   P = CmpInst::BAD_ICMP_PREDICATE;
2197   if (match(LHS, m_UMax(m_Value(A), m_Value(B))) && (A == RHS || B == RHS)) {
2198     if (A != RHS) std::swap(A, B); // umax(A, B) pred A.
2199     EqP = CmpInst::ICMP_UGE; // "A == umax(A, B)" iff "A uge B".
2200     // We analyze this as umax(A, B) pred A.
2201     P = Pred;
2202   } else if (match(RHS, m_UMax(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2203              (A == LHS || B == LHS)) {
2204     if (A != LHS) std::swap(A, B); // A pred umax(A, B).
2205     EqP = CmpInst::ICMP_UGE; // "A == umax(A, B)" iff "A uge B".
2206     // We analyze this as umax(A, B) swapped-pred A.
2207     P = CmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
2208   } else if (match(LHS, m_UMin(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2209              (A == RHS || B == RHS)) {
2210     if (A != RHS) std::swap(A, B); // umin(A, B) pred A.
2211     EqP = CmpInst::ICMP_ULE; // "A == umin(A, B)" iff "A ule B".
2212     // We analyze this as umax(-A, -B) swapped-pred -A.
2213     // Note that we do not need to actually form -A or -B thanks to EqP.
2214     P = CmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
2215   } else if (match(RHS, m_UMin(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2216              (A == LHS || B == LHS)) {
2217     if (A != LHS) std::swap(A, B); // A pred umin(A, B).
2218     EqP = CmpInst::ICMP_ULE; // "A == umin(A, B)" iff "A ule B".
2219     // We analyze this as umax(-A, -B) pred -A.
2220     // Note that we do not need to actually form -A or -B thanks to EqP.
2221     P = Pred;
2222   }
2223   if (P != CmpInst::BAD_ICMP_PREDICATE) {
2224     // Cases correspond to "max(A, B) p A".
2225     switch (P) {
2226     default:
2227       break;
2228     case CmpInst::ICMP_EQ:
2229     case CmpInst::ICMP_ULE:
2230       // Equivalent to "A EqP B".  This may be the same as the condition tested
2231       // in the max/min; if so, we can just return that.
2232       if (Value *V = ExtractEquivalentCondition(LHS, EqP, A, B))
2233         return V;
2234       if (Value *V = ExtractEquivalentCondition(RHS, EqP, A, B))
2235         return V;
2236       // Otherwise, see if "A EqP B" simplifies.
2237       if (MaxRecurse)
2238         if (Value *V = SimplifyICmpInst(EqP, A, B, Q, MaxRecurse-1))
2239           return V;
2240       break;
2241     case CmpInst::ICMP_NE:
2242     case CmpInst::ICMP_UGT: {
2243       CmpInst::Predicate InvEqP = CmpInst::getInversePredicate(EqP);
2244       // Equivalent to "A InvEqP B".  This may be the same as the condition
2245       // tested in the max/min; if so, we can just return that.
2246       if (Value *V = ExtractEquivalentCondition(LHS, InvEqP, A, B))
2247         return V;
2248       if (Value *V = ExtractEquivalentCondition(RHS, InvEqP, A, B))
2249         return V;
2250       // Otherwise, see if "A InvEqP B" simplifies.
2251       if (MaxRecurse)
2252         if (Value *V = SimplifyICmpInst(InvEqP, A, B, Q, MaxRecurse-1))
2253           return V;
2254       break;
2255     }
2256     case CmpInst::ICMP_UGE:
2257       // Always true.
2258       return getTrue(ITy);
2259     case CmpInst::ICMP_ULT:
2260       // Always false.
2261       return getFalse(ITy);
2262     }
2263   }
2264
2265   // Variants on "max(x,y) >= min(x,z)".
2266   Value *C, *D;
2267   if (match(LHS, m_SMax(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2268       match(RHS, m_SMin(m_Value(C), m_Value(D))) &&
2269       (A == C || A == D || B == C || B == D)) {
2270     // max(x, ?) pred min(x, ?).
2271     if (Pred == CmpInst::ICMP_SGE)
2272       // Always true.
2273       return getTrue(ITy);
2274     if (Pred == CmpInst::ICMP_SLT)
2275       // Always false.
2276       return getFalse(ITy);
2277   } else if (match(LHS, m_SMin(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2278              match(RHS, m_SMax(m_Value(C), m_Value(D))) &&
2279              (A == C || A == D || B == C || B == D)) {
2280     // min(x, ?) pred max(x, ?).
2281     if (Pred == CmpInst::ICMP_SLE)
2282       // Always true.
2283       return getTrue(ITy);
2284     if (Pred == CmpInst::ICMP_SGT)
2285       // Always false.
2286       return getFalse(ITy);
2287   } else if (match(LHS, m_UMax(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2288              match(RHS, m_UMin(m_Value(C), m_Value(D))) &&
2289              (A == C || A == D || B == C || B == D)) {
2290     // max(x, ?) pred min(x, ?).
2291     if (Pred == CmpInst::ICMP_UGE)
2292       // Always true.
2293       return getTrue(ITy);
2294     if (Pred == CmpInst::ICMP_ULT)
2295       // Always false.
2296       return getFalse(ITy);
2297   } else if (match(LHS, m_UMin(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2298              match(RHS, m_UMax(m_Value(C), m_Value(D))) &&
2299              (A == C || A == D || B == C || B == D)) {
2300     // min(x, ?) pred max(x, ?).
2301     if (Pred == CmpInst::ICMP_ULE)
2302       // Always true.
2303       return getTrue(ITy);
2304     if (Pred == CmpInst::ICMP_UGT)
2305       // Always false.
2306       return getFalse(ITy);
2307   }
2308
2309   // Simplify comparisons of GEPs.
2310   if (GetElementPtrInst *GLHS = dyn_cast<GetElementPtrInst>(LHS)) {
2311     if (GEPOperator *GRHS = dyn_cast<GEPOperator>(RHS)) {
2312       if (GLHS->getPointerOperand() == GRHS->getPointerOperand() &&
2313           GLHS->hasAllConstantIndices() && GRHS->hasAllConstantIndices() &&
2314           (ICmpInst::isEquality(Pred) ||
2315            (GLHS->isInBounds() && GRHS->isInBounds() &&
2316             Pred == ICmpInst::getSignedPredicate(Pred)))) {
2317         // The bases are equal and the indices are constant.  Build a constant
2318         // expression GEP with the same indices and a null base pointer to see
2319         // what constant folding can make out of it.
2320         Constant *Null = Constant::getNullValue(GLHS->getPointerOperandType());
2321         SmallVector<Value *, 4> IndicesLHS(GLHS->idx_begin(), GLHS->idx_end());
2322         Constant *NewLHS = ConstantExpr::getGetElementPtr(Null, IndicesLHS);
2323
2324         SmallVector<Value *, 4> IndicesRHS(GRHS->idx_begin(), GRHS->idx_end());
2325         Constant *NewRHS = ConstantExpr::getGetElementPtr(Null, IndicesRHS);
2326         return ConstantExpr::getICmp(Pred, NewLHS, NewRHS);
2327       }
2328     }
2329   }
2330
2331   // If the comparison is with the result of a select instruction, check whether
2332   // comparing with either branch of the select always yields the same value.
2333   if (isa<SelectInst>(LHS) || isa<SelectInst>(RHS))
2334     if (Value *V = ThreadCmpOverSelect(Pred, LHS, RHS, Q, MaxRecurse))
2335       return V;
2336
2337   // If the comparison is with the result of a phi instruction, check whether
2338   // doing the compare with each incoming phi value yields a common result.
2339   if (isa<PHINode>(LHS) || isa<PHINode>(RHS))
2340     if (Value *V = ThreadCmpOverPHI(Pred, LHS, RHS, Q, MaxRecurse))
2341       return V;
2342
2343   return 0;
2344 }
2345
2346 Value *llvm::SimplifyICmpInst(unsigned Predicate, Value *LHS, Value *RHS,
2347                               const TargetData *TD,
2348                               const TargetLibraryInfo *TLI,
2349                               const DominatorTree *DT) {
2350   return ::SimplifyICmpInst(Predicate, LHS, RHS, Query (TD, TLI, DT),
2351                             RecursionLimit);
2352 }
2353
2354 /// SimplifyFCmpInst - Given operands for an FCmpInst, see if we can
2355 /// fold the result.  If not, this returns null.
2356 static Value *SimplifyFCmpInst(unsigned Predicate, Value *LHS, Value *RHS,
2357                                const Query &Q, unsigned MaxRecurse) {
2358   CmpInst::Predicate Pred = (CmpInst::Predicate)Predicate;
2359   assert(CmpInst::isFPPredicate(Pred) && "Not an FP compare!");
2360
2361   if (Constant *CLHS = dyn_cast<Constant>(LHS)) {
2362     if (Constant *CRHS = dyn_cast<Constant>(RHS))
2363       return ConstantFoldCompareInstOperands(Pred, CLHS, CRHS, Q.TD, Q.TLI);
2364
2365     // If we have a constant, make sure it is on the RHS.
2366     std::swap(LHS, RHS);
2367     Pred = CmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
2368   }
2369
2370   // Fold trivial predicates.
2371   if (Pred == FCmpInst::FCMP_FALSE)
2372     return ConstantInt::get(GetCompareTy(LHS), 0);
2373   if (Pred == FCmpInst::FCMP_TRUE)
2374     return ConstantInt::get(GetCompareTy(LHS), 1);
2375
2376   if (isa<UndefValue>(RHS))                  // fcmp pred X, undef -> undef
2377     return UndefValue::get(GetCompareTy(LHS));
2378
2379   // fcmp x,x -> true/false.  Not all compares are foldable.
2380   if (LHS == RHS) {
2381     if (CmpInst::isTrueWhenEqual(Pred))
2382       return ConstantInt::get(GetCompareTy(LHS), 1);
2383     if (CmpInst::isFalseWhenEqual(Pred))
2384       return ConstantInt::get(GetCompareTy(LHS), 0);
2385   }
2386
2387   // Handle fcmp with constant RHS
2388   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(RHS)) {
2389     // If the constant is a nan, see if we can fold the comparison based on it.
2390     if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHSC)) {
2391       if (CFP->getValueAPF().isNaN()) {
2392         if (FCmpInst::isOrdered(Pred))   // True "if ordered and foo"
2393           return ConstantInt::getFalse(CFP->getContext());
2394         assert(FCmpInst::isUnordered(Pred) &&
2395                "Comparison must be either ordered or unordered!");
2396         // True if unordered.
2397         return ConstantInt::getTrue(CFP->getContext());
2398       }
2399       // Check whether the constant is an infinity.
2400       if (CFP->getValueAPF().isInfinity()) {
2401         if (CFP->getValueAPF().isNegative()) {
2402           switch (Pred) {
2403           case FCmpInst::FCMP_OLT:
2404             // No value is ordered and less than negative infinity.
2405             return ConstantInt::getFalse(CFP->getContext());
2406           case FCmpInst::FCMP_UGE:
2407             // All values are unordered with or at least negative infinity.
2408             return ConstantInt::getTrue(CFP->getContext());
2409           default:
2410             break;
2411           }
2412         } else {
2413           switch (Pred) {
2414           case FCmpInst::FCMP_OGT:
2415             // No value is ordered and greater than infinity.
2416             return ConstantInt::getFalse(CFP->getContext());
2417           case FCmpInst::FCMP_ULE:
2418             // All values are unordered with and at most infinity.
2419             return ConstantInt::getTrue(CFP->getContext());
2420           default:
2421             break;
2422           }
2423         }
2424       }
2425     }
2426   }
2427
2428   // If the comparison is with the result of a select instruction, check whether
2429   // comparing with either branch of the select always yields the same value.
2430   if (isa<SelectInst>(LHS) || isa<SelectInst>(RHS))
2431     if (Value *V = ThreadCmpOverSelect(Pred, LHS, RHS, Q, MaxRecurse))
2432       return V;
2433
2434   // If the comparison is with the result of a phi instruction, check whether
2435   // doing the compare with each incoming phi value yields a common result.
2436   if (isa<PHINode>(LHS) || isa<PHINode>(RHS))
2437     if (Value *V = ThreadCmpOverPHI(Pred, LHS, RHS, Q, MaxRecurse))
2438       return V;
2439
2440   return 0;
2441 }
2442
2443 Value *llvm::SimplifyFCmpInst(unsigned Predicate, Value *LHS, Value *RHS,
2444                               const TargetData *TD,
2445                               const TargetLibraryInfo *TLI,
2446                               const DominatorTree *DT) {
2447   return ::SimplifyFCmpInst(Predicate, LHS, RHS, Query (TD, TLI, DT),
2448                             RecursionLimit);
2449 }
2450
2451 /// SimplifySelectInst - Given operands for a SelectInst, see if we can fold
2452 /// the result.  If not, this returns null.
2453 static Value *SimplifySelectInst(Value *CondVal, Value *TrueVal,
2454                                  Value *FalseVal, const Query &Q,
2455                                  unsigned MaxRecurse) {
2456   // select true, X, Y  -> X
2457   // select false, X, Y -> Y
2458   if (ConstantInt *CB = dyn_cast<ConstantInt>(CondVal))
2459     return CB->getZExtValue() ? TrueVal : FalseVal;
2460
2461   // select C, X, X -> X
2462   if (TrueVal == FalseVal)
2463     return TrueVal;
2464
2465   if (isa<UndefValue>(CondVal)) {  // select undef, X, Y -> X or Y
2466     if (isa<Constant>(TrueVal))
2467       return TrueVal;
2468     return FalseVal;
2469   }
2470   if (isa<UndefValue>(TrueVal))   // select C, undef, X -> X
2471     return FalseVal;
2472   if (isa<UndefValue>(FalseVal))   // select C, X, undef -> X
2473     return TrueVal;
2474
2475   return 0;
2476 }
2477
2478 Value *llvm::SimplifySelectInst(Value *Cond, Value *TrueVal, Value *FalseVal,
2479                                 const TargetData *TD,
2480                                 const TargetLibraryInfo *TLI,
2481                                 const DominatorTree *DT) {
2482   return ::SimplifySelectInst(Cond, TrueVal, FalseVal, Query (TD, TLI, DT),
2483                               RecursionLimit);
2484 }
2485
2486 /// SimplifyGEPInst - Given operands for an GetElementPtrInst, see if we can
2487 /// fold the result.  If not, this returns null.
2488 static Value *SimplifyGEPInst(ArrayRef<Value *> Ops, const Query &Q, unsigned) {
2489   // The type of the GEP pointer operand.
2490   PointerType *PtrTy = dyn_cast<PointerType>(Ops[0]->getType());
2491   // The GEP pointer operand is not a pointer, it's a vector of pointers.
2492   if (!PtrTy)
2493     return 0;
2494
2495   // getelementptr P -> P.
2496   if (Ops.size() == 1)
2497     return Ops[0];
2498
2499   if (isa<UndefValue>(Ops[0])) {
2500     // Compute the (pointer) type returned by the GEP instruction.
2501     Type *LastType = GetElementPtrInst::getIndexedType(PtrTy, Ops.slice(1));
2502     Type *GEPTy = PointerType::get(LastType, PtrTy->getAddressSpace());
2503     return UndefValue::get(GEPTy);
2504   }
2505
2506   if (Ops.size() == 2) {
2507     // getelementptr P, 0 -> P.
2508     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Ops[1]))
2509       if (C->isZero())
2510         return Ops[0];
2511     // getelementptr P, N -> P if P points to a type of zero size.
2512     if (Q.TD) {
2513       Type *Ty = PtrTy->getElementType();
2514       if (Ty->isSized() && Q.TD->getTypeAllocSize(Ty) == 0)
2515         return Ops[0];
2516     }
2517   }
2518
2519   // Check to see if this is constant foldable.
2520   for (unsigned i = 0, e = Ops.size(); i != e; ++i)
2521     if (!isa<Constant>(Ops[i]))
2522       return 0;
2523
2524   return ConstantExpr::getGetElementPtr(cast<Constant>(Ops[0]), Ops.slice(1));
2525 }
2526
2527 Value *llvm::SimplifyGEPInst(ArrayRef<Value *> Ops, const TargetData *TD,
2528                              const TargetLibraryInfo *TLI,
2529                              const DominatorTree *DT) {
2530   return ::SimplifyGEPInst(Ops, Query (TD, TLI, DT), RecursionLimit);
2531 }
2532
2533 /// SimplifyInsertValueInst - Given operands for an InsertValueInst, see if we
2534 /// can fold the result.  If not, this returns null.
2535 static Value *SimplifyInsertValueInst(Value *Agg, Value *Val,
2536                                       ArrayRef<unsigned> Idxs, const Query &Q,
2537                                       unsigned) {
2538   if (Constant *CAgg = dyn_cast<Constant>(Agg))
2539     if (Constant *CVal = dyn_cast<Constant>(Val))
2540       return ConstantFoldInsertValueInstruction(CAgg, CVal, Idxs);
2541
2542   // insertvalue x, undef, n -> x
2543   if (match(Val, m_Undef()))
2544     return Agg;
2545
2546   // insertvalue x, (extractvalue y, n), n
2547   if (ExtractValueInst *EV = dyn_cast<ExtractValueInst>(Val))
2548     if (EV->getAggregateOperand()->getType() == Agg->getType() &&
2549         EV->getIndices() == Idxs) {
2550       // insertvalue undef, (extractvalue y, n), n -> y
2551       if (match(Agg, m_Undef()))
2552         return EV->getAggregateOperand();
2553
2554       // insertvalue y, (extractvalue y, n), n -> y
2555       if (Agg == EV->getAggregateOperand())
2556         return Agg;
2557     }
2558
2559   return 0;
2560 }
2561
2562 Value *llvm::SimplifyInsertValueInst(Value *Agg, Value *Val,
2563                                      ArrayRef<unsigned> Idxs,
2564                                      const TargetData *TD,
2565                                      const TargetLibraryInfo *TLI,
2566                                      const DominatorTree *DT) {
2567   return ::SimplifyInsertValueInst(Agg, Val, Idxs, Query (TD, TLI, DT),
2568                                    RecursionLimit);
2569 }
2570
2571 /// SimplifyPHINode - See if we can fold the given phi.  If not, returns null.
2572 static Value *SimplifyPHINode(PHINode *PN, const Query &Q) {
2573   // If all of the PHI's incoming values are the same then replace the PHI node
2574   // with the common value.
2575   Value *CommonValue = 0;
2576   bool HasUndefInput = false;
2577   for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
2578     Value *Incoming = PN->getIncomingValue(i);
2579     // If the incoming value is the phi node itself, it can safely be skipped.
2580     if (Incoming == PN) continue;
2581     if (isa<UndefValue>(Incoming)) {
2582       // Remember that we saw an undef value, but otherwise ignore them.
2583       HasUndefInput = true;
2584       continue;
2585     }
2586     if (CommonValue && Incoming != CommonValue)
2587       return 0;  // Not the same, bail out.
2588     CommonValue = Incoming;
2589   }
2590
2591   // If CommonValue is null then all of the incoming values were either undef or
2592   // equal to the phi node itself.
2593   if (!CommonValue)
2594     return UndefValue::get(PN->getType());
2595
2596   // If we have a PHI node like phi(X, undef, X), where X is defined by some
2597   // instruction, we cannot return X as the result of the PHI node unless it
2598   // dominates the PHI block.
2599   if (HasUndefInput)
2600     return ValueDominatesPHI(CommonValue, PN, Q.DT) ? CommonValue : 0;
2601
2602   return CommonValue;
2603 }
2604
2605 static Value *SimplifyTruncInst(Value *Op, Type *Ty, const Query &Q, unsigned) {
2606   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op))
2607     return ConstantFoldInstOperands(Instruction::Trunc, Ty, C, Q.TD, Q.TLI);
2608
2609   return 0;
2610 }
2611
2612 Value *llvm::SimplifyTruncInst(Value *Op, Type *Ty, const TargetData *TD,
2613                                const TargetLibraryInfo *TLI,
2614                                const DominatorTree *DT) {
2615   return ::SimplifyTruncInst(Op, Ty, Query (TD, TLI, DT), RecursionLimit);
2616 }
2617
2618 //=== Helper functions for higher up the class hierarchy.
2619
2620 /// SimplifyBinOp - Given operands for a BinaryOperator, see if we can
2621 /// fold the result.  If not, this returns null.
2622 static Value *SimplifyBinOp(unsigned Opcode, Value *LHS, Value *RHS,
2623                             const Query &Q, unsigned MaxRecurse) {
2624   switch (Opcode) {
2625   case Instruction::Add:
2626     return SimplifyAddInst(LHS, RHS, /*isNSW*/false, /*isNUW*/false,
2627                            Q, MaxRecurse);
2628   case Instruction::Sub:
2629     return SimplifySubInst(LHS, RHS, /*isNSW*/false, /*isNUW*/false,
2630                            Q, MaxRecurse);
2631   case Instruction::Mul:  return SimplifyMulInst (LHS, RHS, Q, MaxRecurse);
2632   case Instruction::SDiv: return SimplifySDivInst(LHS, RHS, Q, MaxRecurse);
2633   case Instruction::UDiv: return SimplifyUDivInst(LHS, RHS, Q, MaxRecurse);
2634   case Instruction::FDiv: return SimplifyFDivInst(LHS, RHS, Q, MaxRecurse);
2635   case Instruction::SRem: return SimplifySRemInst(LHS, RHS, Q, MaxRecurse);
2636   case Instruction::URem: return SimplifyURemInst(LHS, RHS, Q, MaxRecurse);
2637   case Instruction::FRem: return SimplifyFRemInst(LHS, RHS, Q, MaxRecurse);
2638   case Instruction::Shl:
2639     return SimplifyShlInst(LHS, RHS, /*isNSW*/false, /*isNUW*/false,
2640                            Q, MaxRecurse);
2641   case Instruction::LShr:
2642     return SimplifyLShrInst(LHS, RHS, /*isExact*/false, Q, MaxRecurse);
2643   case Instruction::AShr:
2644     return SimplifyAShrInst(LHS, RHS, /*isExact*/false, Q, MaxRecurse);
2645   case Instruction::And: return SimplifyAndInst(LHS, RHS, Q, MaxRecurse);
2646   case Instruction::Or:  return SimplifyOrInst (LHS, RHS, Q, MaxRecurse);
2647   case Instruction::Xor: return SimplifyXorInst(LHS, RHS, Q, MaxRecurse);
2648   default:
2649     if (Constant *CLHS = dyn_cast<Constant>(LHS))
2650       if (Constant *CRHS = dyn_cast<Constant>(RHS)) {
2651         Constant *COps[] = {CLHS, CRHS};
2652         return ConstantFoldInstOperands(Opcode, LHS->getType(), COps, Q.TD,
2653                                         Q.TLI);
2654       }
2655
2656     // If the operation is associative, try some generic simplifications.
2657     if (Instruction::isAssociative(Opcode))
2658       if (Value *V = SimplifyAssociativeBinOp(Opcode, LHS, RHS, Q, MaxRecurse))
2659         return V;
2660
2661     // If the operation is with the result of a select instruction check whether
2662     // operating on either branch of the select always yields the same value.
2663     if (isa<SelectInst>(LHS) || isa<SelectInst>(RHS))
2664       if (Value *V = ThreadBinOpOverSelect(Opcode, LHS, RHS, Q, MaxRecurse))
2665         return V;
2666
2667     // If the operation is with the result of a phi instruction, check whether
2668     // operating on all incoming values of the phi always yields the same value.
2669     if (isa<PHINode>(LHS) || isa<PHINode>(RHS))
2670       if (Value *V = ThreadBinOpOverPHI(Opcode, LHS, RHS, Q, MaxRecurse))
2671         return V;
2672
2673     return 0;
2674   }
2675 }
2676
2677 Value *llvm::SimplifyBinOp(unsigned Opcode, Value *LHS, Value *RHS,
2678                            const TargetData *TD, const TargetLibraryInfo *TLI,
2679                            const DominatorTree *DT) {
2680   return ::SimplifyBinOp(Opcode, LHS, RHS, Query (TD, TLI, DT), RecursionLimit);
2681 }
2682
2683 /// SimplifyCmpInst - Given operands for a CmpInst, see if we can
2684 /// fold the result.
2685 static Value *SimplifyCmpInst(unsigned Predicate, Value *LHS, Value *RHS,
2686                               const Query &Q, unsigned MaxRecurse) {
2687   if (CmpInst::isIntPredicate((CmpInst::Predicate)Predicate))
2688     return SimplifyICmpInst(Predicate, LHS, RHS, Q, MaxRecurse);
2689   return SimplifyFCmpInst(Predicate, LHS, RHS, Q, MaxRecurse);
2690 }
2691
2692 Value *llvm::SimplifyCmpInst(unsigned Predicate, Value *LHS, Value *RHS,
2693                              const TargetData *TD, const TargetLibraryInfo *TLI,
2694                              const DominatorTree *DT) {
2695   return ::SimplifyCmpInst(Predicate, LHS, RHS, Query (TD, TLI, DT),
2696                            RecursionLimit);
2697 }
2698
2699 static Value *SimplifyCallInst(CallInst *CI, const Query &) {
2700   // call undef -> undef
2701   if (isa<UndefValue>(CI->getCalledValue()))
2702     return UndefValue::get(CI->getType());
2703
2704   return 0;
2705 }
2706
2707 /// SimplifyInstruction - See if we can compute a simplified version of this
2708 /// instruction.  If not, this returns null.
2709 Value *llvm::SimplifyInstruction(Instruction *I, const TargetData *TD,
2710                                  const TargetLibraryInfo *TLI,
2711                                  const DominatorTree *DT) {
2712   Value *Result;
2713
2714   switch (I->getOpcode()) {
2715   default:
2716     Result = ConstantFoldInstruction(I, TD, TLI);
2717     break;
2718   case Instruction::Add:
2719     Result = SimplifyAddInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
2720                              cast<BinaryOperator>(I)->hasNoSignedWrap(),
2721                              cast<BinaryOperator>(I)->hasNoUnsignedWrap(),
2722                              TD, TLI, DT);
2723     break;
2724   case Instruction::Sub:
2725     Result = SimplifySubInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
2726                              cast<BinaryOperator>(I)->hasNoSignedWrap(),
2727                              cast<BinaryOperator>(I)->hasNoUnsignedWrap(),
2728                              TD, TLI, DT);
2729     break;
2730   case Instruction::Mul:
2731     Result = SimplifyMulInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1), TD, TLI, DT);
2732     break;
2733   case Instruction::SDiv:
2734     Result = SimplifySDivInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1), TD, TLI, DT);
2735     break;
2736   case Instruction::UDiv:
2737     Result = SimplifyUDivInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1), TD, TLI, DT);
2738     break;
2739   case Instruction::FDiv:
2740     Result = SimplifyFDivInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1), TD, TLI, DT);
2741     break;
2742   case Instruction::SRem:
2743     Result = SimplifySRemInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1), TD, TLI, DT);
2744     break;
2745   case Instruction::URem:
2746     Result = SimplifyURemInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1), TD, TLI, DT);
2747     break;
2748   case Instruction::FRem:
2749     Result = SimplifyFRemInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1), TD, TLI, DT);
2750     break;
2751   case Instruction::Shl:
2752     Result = SimplifyShlInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
2753                              cast<BinaryOperator>(I)->hasNoSignedWrap(),
2754                              cast<BinaryOperator>(I)->hasNoUnsignedWrap(),
2755                              TD, TLI, DT);
2756     break;
2757   case Instruction::LShr:
2758     Result = SimplifyLShrInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
2759                               cast<BinaryOperator>(I)->isExact(),
2760                               TD, TLI, DT);
2761     break;
2762   case Instruction::AShr:
2763     Result = SimplifyAShrInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
2764                               cast<BinaryOperator>(I)->isExact(),
2765                               TD, TLI, DT);
2766     break;
2767   case Instruction::And:
2768     Result = SimplifyAndInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1), TD, TLI, DT);
2769     break;
2770   case Instruction::Or:
2771     Result = SimplifyOrInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1), TD, TLI, DT);
2772     break;
2773   case Instruction::Xor:
2774     Result = SimplifyXorInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1), TD, TLI, DT);
2775     break;
2776   case Instruction::ICmp:
2777     Result = SimplifyICmpInst(cast<ICmpInst>(I)->getPredicate(),
2778                               I->getOperand(0), I->getOperand(1), TD, TLI, DT);
2779     break;
2780   case Instruction::FCmp:
2781     Result = SimplifyFCmpInst(cast<FCmpInst>(I)->getPredicate(),
2782                               I->getOperand(0), I->getOperand(1), TD, TLI, DT);
2783     break;
2784   case Instruction::Select:
2785     Result = SimplifySelectInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
2786                                 I->getOperand(2), TD, TLI, DT);
2787     break;
2788   case Instruction::GetElementPtr: {
2789     SmallVector<Value*, 8> Ops(I->op_begin(), I->op_end());
2790     Result = SimplifyGEPInst(Ops, TD, TLI, DT);
2791     break;
2792   }
2793   case Instruction::InsertValue: {
2794     InsertValueInst *IV = cast<InsertValueInst>(I);
2795     Result = SimplifyInsertValueInst(IV->getAggregateOperand(),
2796                                      IV->getInsertedValueOperand(),
2797                                      IV->getIndices(), TD, TLI, DT);
2798     break;
2799   }
2800   case Instruction::PHI:
2801     Result = SimplifyPHINode(cast<PHINode>(I), Query (TD, TLI, DT));
2802     break;
2803   case Instruction::Call:
2804     Result = SimplifyCallInst(cast<CallInst>(I), Query (TD, TLI, DT));
2805     break;
2806   case Instruction::Trunc:
2807     Result = SimplifyTruncInst(I->getOperand(0), I->getType(), TD, TLI, DT);
2808     break;
2809   }
2810
2811   /// If called on unreachable code, the above logic may report that the
2812   /// instruction simplified to itself.  Make life easier for users by
2813   /// detecting that case here, returning a safe value instead.
2814   return Result == I ? UndefValue::get(I->getType()) : Result;
2815 }
2816
2817 /// ReplaceAndSimplifyAllUses - Perform From->replaceAllUsesWith(To) and then
2818 /// delete the From instruction.  In addition to a basic RAUW, this does a
2819 /// recursive simplification of the newly formed instructions.  This catches
2820 /// things where one simplification exposes other opportunities.  This only
2821 /// simplifies and deletes scalar operations, it does not change the CFG.
2822 ///
2823 void llvm::ReplaceAndSimplifyAllUses(Instruction *From, Value *To,
2824                                      const TargetData *TD,
2825                                      const TargetLibraryInfo *TLI,
2826                                      const DominatorTree *DT) {
2827   assert(From != To && "ReplaceAndSimplifyAllUses(X,X) is not valid!");
2828
2829   // FromHandle/ToHandle - This keeps a WeakVH on the from/to values so that
2830   // we can know if it gets deleted out from under us or replaced in a
2831   // recursive simplification.
2832   WeakVH FromHandle(From);
2833   WeakVH ToHandle(To);
2834
2835   while (!From->use_empty()) {
2836     // Update the instruction to use the new value.
2837     Use &TheUse = From->use_begin().getUse();
2838     Instruction *User = cast<Instruction>(TheUse.getUser());
2839     TheUse = To;
2840
2841     // Check to see if the instruction can be folded due to the operand
2842     // replacement.  For example changing (or X, Y) into (or X, -1) can replace
2843     // the 'or' with -1.
2844     Value *SimplifiedVal;
2845     {
2846       // Sanity check to make sure 'User' doesn't dangle across
2847       // SimplifyInstruction.
2848       AssertingVH<> UserHandle(User);
2849
2850       SimplifiedVal = SimplifyInstruction(User, TD, TLI, DT);
2851       if (SimplifiedVal == 0) continue;
2852     }
2853
2854     // Recursively simplify this user to the new value.
2855     ReplaceAndSimplifyAllUses(User, SimplifiedVal, TD, TLI, DT);
2856     From = dyn_cast_or_null<Instruction>((Value*)FromHandle);
2857     To = ToHandle;
2858
2859     assert(ToHandle && "To value deleted by recursive simplification?");
2860
2861     // If the recursive simplification ended up revisiting and deleting
2862     // 'From' then we're done.
2863     if (From == 0)
2864       return;
2865   }
2866
2867   // If 'From' has value handles referring to it, do a real RAUW to update them.
2868   From->replaceAllUsesWith(To);
2869
2870   From->eraseFromParent();
2871 }