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 static Value *SimplifyAndInst(Value *, Value *, const TargetData *,
  44                               const TargetLibraryInfo *, const DominatorTree *,
  45                               unsigned);
  46 static Value *SimplifyBinOp(unsigned, Value *, Value *, const TargetData *,
  47                             const TargetLibraryInfo *, const DominatorTree *,
  48                             unsigned);
  49 static Value *SimplifyCmpInst(unsigned, Value *, Value *, const TargetData *,
  50                               const TargetLibraryInfo *, const DominatorTree *,
  51                               unsigned);
  52 static Value *SimplifyOrInst(Value *, Value *, const TargetData *,
  53                              const TargetLibraryInfo *, const DominatorTree *,
  54                              unsigned);
  55 static Value *SimplifyXorInst(Value *, Value *, const TargetData *,
  56                               const TargetLibraryInfo *, const DominatorTree *,
  57                               unsigned);
  58
  59 /// getFalse - For a boolean type, or a vector of boolean type, return false, or
  60 /// a vector with every element false, as appropriate for the type.
  61 static Constant *getFalse(Type *Ty) {
  62   assert(Ty->getScalarType()->isIntegerTy(1) &&
  63          "Expected i1 type or a vector of i1!");
  64   return Constant::getNullValue(Ty);
  65 }
  66
  67 /// getTrue - For a boolean type, or a vector of boolean type, return true, or
  68 /// a vector with every element true, as appropriate for the type.
  69 static Constant *getTrue(Type *Ty) {
  70   assert(Ty->getScalarType()->isIntegerTy(1) &&
  71          "Expected i1 type or a vector of i1!");
  72   return Constant::getAllOnesValue(Ty);
  73 }
  74
  75 /// isSameCompare - Is V equivalent to the comparison "LHS Pred RHS"?
  76 static bool isSameCompare(Value *V, CmpInst::Predicate Pred, Value *LHS,
  77                           Value *RHS) {
  78   CmpInst *Cmp = dyn_cast<CmpInst>(V);
  79   if (!Cmp)
  80     return false;
  81   CmpInst::Predicate CPred = Cmp->getPredicate();
  82   Value *CLHS = Cmp->getOperand(0), *CRHS = Cmp->getOperand(1);
  83   if (CPred == Pred && CLHS == LHS && CRHS == RHS)
  84     return true;
  85   return CPred == CmpInst::getSwappedPredicate(Pred) && CLHS == RHS &&
  86     CRHS == LHS;
  87 }
  88
  89 /// ValueDominatesPHI - Does the given value dominate the specified phi node?
  90 static bool ValueDominatesPHI(Value *V, PHINode *P, const DominatorTree *DT) {
  91   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
  92   if (!I)
  93     // Arguments and constants dominate all instructions.
  94     return true;
  95
  96   // If we have a DominatorTree then do a precise test.
  97   if (DT)
  98     return !DT->isReachableFromEntry(P->getParent()) ||
  99       !DT->isReachableFromEntry(I->getParent()) || DT->dominates(I, P);
 100
 101   // Otherwise, if the instruction is in the entry block, and is not an invoke,
 102   // then it obviously dominates all phi nodes.
 103   if (I->getParent() == &I->getParent()->getParent()->getEntryBlock() &&
 104       !isa<InvokeInst>(I))
 105     return true;
 106
 107   return false;
 108 }
 109
 110 /// ExpandBinOp - Simplify "A op (B op' C)" by distributing op over op', turning
 111 /// it into "(A op B) op' (A op C)".  Here "op" is given by Opcode and "op'" is
 112 /// given by OpcodeToExpand, while "A" corresponds to LHS and "B op' C" to RHS.
 113 /// Also performs the transform "(A op' B) op C" -> "(A op C) op' (B op C)".
 114 /// Returns the simplified value, or null if no simplification was performed.
 115 static Value *ExpandBinOp(unsigned Opcode, Value *LHS, Value *RHS,
 116                           unsigned OpcToExpand, const TargetData *TD,
 117                           const TargetLibraryInfo *TLI, const DominatorTree *DT,
 118                           unsigned MaxRecurse) {
 119   Instruction::BinaryOps OpcodeToExpand = (Instruction::BinaryOps)OpcToExpand;
 120   // Recursion is always used, so bail out at once if we already hit the limit.
 121   if (!MaxRecurse--)
 122     return 0;
 123
 124   // Check whether the expression has the form "(A op' B) op C".
 125   if (BinaryOperator *Op0 = dyn_cast<BinaryOperator>(LHS))
 126     if (Op0->getOpcode() == OpcodeToExpand) {
 127       // It does!  Try turning it into "(A op C) op' (B op C)".
 128       Value *A = Op0->getOperand(0), *B = Op0->getOperand(1), *C = RHS;
 129       // Do "A op C" and "B op C" both simplify?
 130       if (Value *L = SimplifyBinOp(Opcode, A, C, TD, TLI, DT, MaxRecurse))
 131         if (Value *R = SimplifyBinOp(Opcode, B, C, TD, TLI, DT, MaxRecurse)) {
 132           // They do! Return "L op' R" if it simplifies or is already available.
 133           // If "L op' R" equals "A op' B" then "L op' R" is just the LHS.
 134           if ((L == A && R == B) || (Instruction::isCommutative(OpcodeToExpand)
 135                                      && L == B && R == A)) {
 136             ++NumExpand;
 137             return LHS;
 138           }
 139           // Otherwise return "L op' R" if it simplifies.
 140           if (Value *V = SimplifyBinOp(OpcodeToExpand, L, R, TD, TLI, DT,
 141                                        MaxRecurse)) {
 142             ++NumExpand;
 143             return V;
 144           }
 145         }
 146     }
 147
 148   // Check whether the expression has the form "A op (B op' C)".
 149   if (BinaryOperator *Op1 = dyn_cast<BinaryOperator>(RHS))
 150     if (Op1->getOpcode() == OpcodeToExpand) {
 151       // It does!  Try turning it into "(A op B) op' (A op C)".
 152       Value *A = LHS, *B = Op1->getOperand(0), *C = Op1->getOperand(1);
 153       // Do "A op B" and "A op C" both simplify?
 154       if (Value *L = SimplifyBinOp(Opcode, A, B, TD, TLI, DT, MaxRecurse))
 155         if (Value *R = SimplifyBinOp(Opcode, A, C, TD, TLI, DT, MaxRecurse)) {
 156           // They do! Return "L op' R" if it simplifies or is already available.
 157           // If "L op' R" equals "B op' C" then "L op' R" is just the RHS.
 158           if ((L == B && R == C) || (Instruction::isCommutative(OpcodeToExpand)
 159                                      && L == C && R == B)) {
 160             ++NumExpand;
 161             return RHS;
 162           }
 163           // Otherwise return "L op' R" if it simplifies.
 164           if (Value *V = SimplifyBinOp(OpcodeToExpand, L, R, TD, TLI, DT,
 165                                        MaxRecurse)) {
 166             ++NumExpand;
 167             return V;
 168           }
 169         }
 170     }
 171
 172   return 0;
 173 }
 174
 175 /// FactorizeBinOp - Simplify "LHS Opcode RHS" by factorizing out a common term
 176 /// using the operation OpCodeToExtract.  For example, when Opcode is Add and
 177 /// OpCodeToExtract is Mul then this tries to turn "(A*B)+(A*C)" into "A*(B+C)".
 178 /// Returns the simplified value, or null if no simplification was performed.
 179 static Value *FactorizeBinOp(unsigned Opcode, Value *LHS, Value *RHS,
 180                              unsigned OpcToExtract, const TargetData *TD,
 181                              const TargetLibraryInfo *TLI,
 182                              const DominatorTree *DT,
 183                              unsigned MaxRecurse) {
 184   Instruction::BinaryOps OpcodeToExtract = (Instruction::BinaryOps)OpcToExtract;
 185   // Recursion is always used, so bail out at once if we already hit the limit.
 186   if (!MaxRecurse--)
 187     return 0;
 188
 189   BinaryOperator *Op0 = dyn_cast<BinaryOperator>(LHS);
 190   BinaryOperator *Op1 = dyn_cast<BinaryOperator>(RHS);
 191
 192   if (!Op0 || Op0->getOpcode() != OpcodeToExtract ||
 193       !Op1 || Op1->getOpcode() != OpcodeToExtract)
 194     return 0;
 195
 196   // The expression has the form "(A op' B) op (C op' D)".
 197   Value *A = Op0->getOperand(0), *B = Op0->getOperand(1);
 198   Value *C = Op1->getOperand(0), *D = Op1->getOperand(1);
 199
 200   // Use left distributivity, i.e. "X op' (Y op Z) = (X op' Y) op (X op' Z)".
 201   // Does the instruction have the form "(A op' B) op (A op' D)" or, in the
 202   // commutative case, "(A op' B) op (C op' A)"?
 203   if (A == C || (Instruction::isCommutative(OpcodeToExtract) && A == D)) {
 204     Value *DD = A == C ? D : C;
 205     // Form "A op' (B op DD)" if it simplifies completely.
 206     // Does "B op DD" simplify?
 207     if (Value *V = SimplifyBinOp(Opcode, B, DD, TD, TLI, DT, MaxRecurse)) {
 208       // It does!  Return "A op' V" if it simplifies or is already available.
 209       // If V equals B then "A op' V" is just the LHS.  If V equals DD then
 210       // "A op' V" is just the RHS.
 211       if (V == B || V == DD) {
 212         ++NumFactor;
 213         return V == B ? LHS : RHS;
 214       }
 215       // Otherwise return "A op' V" if it simplifies.
 216       if (Value *W = SimplifyBinOp(OpcodeToExtract, A, V, TD, TLI, DT,
 217                                    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, TD, TLI, DT, 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, TD, TLI, DT,
 241                                    MaxRecurse)) {
 242         ++NumFactor;
 243         return W;
 244       }
 245     }
 246   }
 247
 248   return 0;
 249 }
 250
 251 /// SimplifyAssociativeBinOp - Generic simplifications for associative binary
 252 /// operations.  Returns the simpler value, or null if none was found.
 253 static Value *SimplifyAssociativeBinOp(unsigned Opc, Value *LHS, Value *RHS,
 254                                        const TargetData *TD,
 255                                        const TargetLibraryInfo *TLI,
 256                                        const DominatorTree *DT,
 257                                        unsigned MaxRecurse) {
 258   Instruction::BinaryOps Opcode = (Instruction::BinaryOps)Opc;
 259   assert(Instruction::isAssociative(Opcode) && "Not an associative operation!");
 260
 261   // Recursion is always used, so bail out at once if we already hit the limit.
 262   if (!MaxRecurse--)
 263     return 0;
 264
 265   BinaryOperator *Op0 = dyn_cast<BinaryOperator>(LHS);
 266   BinaryOperator *Op1 = dyn_cast<BinaryOperator>(RHS);
 267
 268   // Transform: "(A op B) op C" ==> "A op (B op C)" if it simplifies completely.
 269   if (Op0 && Op0->getOpcode() == Opcode) {
 270     Value *A = Op0->getOperand(0);
 271     Value *B = Op0->getOperand(1);
 272     Value *C = RHS;
 273
 274     // Does "B op C" simplify?
 275     if (Value *V = SimplifyBinOp(Opcode, B, C, TD, TLI, DT, MaxRecurse)) {
 276       // It does!  Return "A op V" if it simplifies or is already available.
 277       // If V equals B then "A op V" is just the LHS.
 278       if (V == B) return LHS;
 279       // Otherwise return "A op V" if it simplifies.
 280       if (Value *W = SimplifyBinOp(Opcode, A, V, TD, TLI, DT, MaxRecurse)) {
 281         ++NumReassoc;
 282         return W;
 283       }
 284     }
 285   }
 286
 287   // Transform: "A op (B op C)" ==> "(A op B) op C" if it simplifies completely.
 288   if (Op1 && Op1->getOpcode() == Opcode) {
 289     Value *A = LHS;
 290     Value *B = Op1->getOperand(0);
 291     Value *C = Op1->getOperand(1);
 292
 293     // Does "A op B" simplify?
 294     if (Value *V = SimplifyBinOp(Opcode, A, B, TD, TLI, DT, MaxRecurse)) {
 295       // It does!  Return "V op C" if it simplifies or is already available.
 296       // If V equals B then "V op C" is just the RHS.
 297       if (V == B) return RHS;
 298       // Otherwise return "V op C" if it simplifies.
 299       if (Value *W = SimplifyBinOp(Opcode, V, C, TD, TLI, DT, MaxRecurse)) {
 300         ++NumReassoc;
 301         return W;
 302       }
 303     }
 304   }
 305
 306   // The remaining transforms require commutativity as well as associativity.
 307   if (!Instruction::isCommutative(Opcode))
 308     return 0;
 309
 310   // Transform: "(A op B) op C" ==> "(C op A) op B" if it simplifies completely.
 311   if (Op0 && Op0->getOpcode() == Opcode) {
 312     Value *A = Op0->getOperand(0);
 313     Value *B = Op0->getOperand(1);
 314     Value *C = RHS;
 315
 316     // Does "C op A" simplify?
 317     if (Value *V = SimplifyBinOp(Opcode, C, A, TD, TLI, DT, MaxRecurse)) {
 318       // It does!  Return "V op B" if it simplifies or is already available.
 319       // If V equals A then "V op B" is just the LHS.
 320       if (V == A) return LHS;
 321       // Otherwise return "V op B" if it simplifies.
 322       if (Value *W = SimplifyBinOp(Opcode, V, B, TD, TLI, DT, MaxRecurse)) {
 323         ++NumReassoc;
 324         return W;
 325       }
 326     }
 327   }
 328
 329   // Transform: "A op (B op C)" ==> "B op (C op A)" if it simplifies completely.
 330   if (Op1 && Op1->getOpcode() == Opcode) {
 331     Value *A = LHS;
 332     Value *B = Op1->getOperand(0);
 333     Value *C = Op1->getOperand(1);
 334
 335     // Does "C op A" simplify?
 336     if (Value *V = SimplifyBinOp(Opcode, C, A, TD, TLI, DT, MaxRecurse)) {
 337       // It does!  Return "B op V" if it simplifies or is already available.
 338       // If V equals C then "B op V" is just the RHS.
 339       if (V == C) return RHS;
 340       // Otherwise return "B op V" if it simplifies.
 341       if (Value *W = SimplifyBinOp(Opcode, B, V, TD, TLI, DT, MaxRecurse)) {
 342         ++NumReassoc;
 343         return W;
 344       }
 345     }
 346   }
 347
 348   return 0;
 349 }
 350
 351 /// ThreadBinOpOverSelect - In the case of a binary operation with a select
 352 /// instruction as an operand, try to simplify the binop by seeing whether
 353 /// evaluating it on both branches of the select results in the same value.
 354 /// Returns the common value if so, otherwise returns null.
 355 static Value *ThreadBinOpOverSelect(unsigned Opcode, Value *LHS, Value *RHS,
 356                                     const TargetData *TD,
 357                                     const TargetLibraryInfo *TLI,
 358                                     const DominatorTree *DT,
 359                                     unsigned MaxRecurse) {
 360   // Recursion is always used, so bail out at once if we already hit the limit.
 361   if (!MaxRecurse--)
 362     return 0;
 363
 364   SelectInst *SI;
 365   if (isa<SelectInst>(LHS)) {
 366     SI = cast<SelectInst>(LHS);
 367   } else {
 368     assert(isa<SelectInst>(RHS) && "No select instruction operand!");
 369     SI = cast<SelectInst>(RHS);
 370   }
 371
 372   // Evaluate the BinOp on the true and false branches of the select.
 373   Value *TV;
 374   Value *FV;
 375   if (SI == LHS) {
 376     TV = SimplifyBinOp(Opcode, SI->getTrueValue(), RHS, TD, TLI, DT, MaxRecurse);
 377     FV = SimplifyBinOp(Opcode, SI->getFalseValue(), RHS, TD, TLI, DT, MaxRecurse);
 378   } else {
 379     TV = SimplifyBinOp(Opcode, LHS, SI->getTrueValue(), TD, TLI, DT, MaxRecurse);
 380     FV = SimplifyBinOp(Opcode, LHS, SI->getFalseValue(), TD, TLI, DT, MaxRecurse);
 381   }
 382
 383   // If they simplified to the same value, then return the common value.
 384   // If they both failed to simplify then return null.
 385   if (TV == FV)
 386     return TV;
 387
 388   // If one branch simplified to undef, return the other one.
 389   if (TV && isa<UndefValue>(TV))
 390     return FV;
 391   if (FV && isa<UndefValue>(FV))
 392     return TV;
 393
 394   // If applying the operation did not change the true and false select values,
 395   // then the result of the binop is the select itself.
 396   if (TV == SI->getTrueValue() && FV == SI->getFalseValue())
 397     return SI;
 398
 399   // If one branch simplified and the other did not, and the simplified
 400   // value is equal to the unsimplified one, return the simplified value.
 401   // For example, select (cond, X, X & Z) & Z -> X & Z.
 402   if ((FV && !TV) || (TV && !FV)) {
 403     // Check that the simplified value has the form "X op Y" where "op" is the
 404     // same as the original operation.
 405     Instruction *Simplified = dyn_cast<Instruction>(FV ? FV : TV);
 406     if (Simplified && Simplified->getOpcode() == Opcode) {
 407       // The value that didn't simplify is "UnsimplifiedLHS op UnsimplifiedRHS".
 408       // We already know that "op" is the same as for the simplified value.  See
 409       // if the operands match too.  If so, return the simplified value.
 410       Value *UnsimplifiedBranch = FV ? SI->getTrueValue() : SI->getFalseValue();
 411       Value *UnsimplifiedLHS = SI == LHS ? UnsimplifiedBranch : LHS;
 412       Value *UnsimplifiedRHS = SI == LHS ? RHS : UnsimplifiedBranch;
 413       if (Simplified->getOperand(0) == UnsimplifiedLHS &&
 414           Simplified->getOperand(1) == UnsimplifiedRHS)
 415         return Simplified;
 416       if (Simplified->isCommutative() &&
 417           Simplified->getOperand(1) == UnsimplifiedLHS &&
 418           Simplified->getOperand(0) == UnsimplifiedRHS)
 419         return Simplified;
 420     }
 421   }
 422
 423   return 0;
 424 }
 425
 426 /// ThreadCmpOverSelect - In the case of a comparison with a select instruction,
 427 /// try to simplify the comparison by seeing whether both branches of the select
 428 /// result in the same value.  Returns the common value if so, otherwise returns
 429 /// null.
 430 static Value *ThreadCmpOverSelect(CmpInst::Predicate Pred, Value *LHS,
 431                                   Value *RHS, const TargetData *TD,
 432                                   const TargetLibraryInfo *TLI,
 433                                   const DominatorTree *DT,
 434                                   unsigned MaxRecurse) {
 435   // Recursion is always used, so bail out at once if we already hit the limit.
 436   if (!MaxRecurse--)
 437     return 0;
 438
 439   // Make sure the select is on the LHS.
 440   if (!isa<SelectInst>(LHS)) {
 441     std::swap(LHS, RHS);
 442     Pred = CmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
 443   }
 444   assert(isa<SelectInst>(LHS) && "Not comparing with a select instruction!");
 445   SelectInst *SI = cast<SelectInst>(LHS);
 446   Value *Cond = SI->getCondition();
 447   Value *TV = SI->getTrueValue();
 448   Value *FV = SI->getFalseValue();
 449
 450   // Now that we have "cmp select(Cond, TV, FV), RHS", analyse it.
 451   // Does "cmp TV, RHS" simplify?
 452   Value *TCmp = SimplifyCmpInst(Pred, TV, RHS, TD, TLI, DT, MaxRecurse);
 453   if (TCmp == Cond) {
 454     // It not only simplified, it simplified to the select condition.  Replace
 455     // it with 'true'.
 456     TCmp = getTrue(Cond->getType());
 457   } else if (!TCmp) {
 458     // It didn't simplify.  However if "cmp TV, RHS" is equal to the select
 459     // condition then we can replace it with 'true'.  Otherwise give up.
 460     if (!isSameCompare(Cond, Pred, TV, RHS))
 461       return 0;
 462     TCmp = getTrue(Cond->getType());
 463   }
 464
 465   // Does "cmp FV, RHS" simplify?
 466   Value *FCmp = SimplifyCmpInst(Pred, FV, RHS, TD, TLI, DT, MaxRecurse);
 467   if (FCmp == Cond) {
 468     // It not only simplified, it simplified to the select condition.  Replace
 469     // it with 'false'.
 470     FCmp = getFalse(Cond->getType());
 471   } else if (!FCmp) {
 472     // It didn't simplify.  However if "cmp FV, RHS" is equal to the select
 473     // condition then we can replace it with 'false'.  Otherwise give up.
 474     if (!isSameCompare(Cond, Pred, FV, RHS))
 475       return 0;
 476     FCmp = getFalse(Cond->getType());
 477   }
 478
 479   // If both sides simplified to the same value, then use it as the result of
 480   // the original comparison.
 481   if (TCmp == FCmp)
 482     return TCmp;
 483
 484   // The remaining cases only make sense if the select condition has the same
 485   // type as the result of the comparison, so bail out if this is not so.
 486   if (Cond->getType()->isVectorTy() != RHS->getType()->isVectorTy())
 487     return 0;
 488   // If the false value simplified to false, then the result of the compare
 489   // is equal to "Cond && TCmp".  This also catches the case when the false
 490   // value simplified to false and the true value to true, returning "Cond".
 491   if (match(FCmp, m_Zero()))
 492     if (Value *V = SimplifyAndInst(Cond, TCmp, TD, TLI, DT, MaxRecurse))
 493       return V;
 494   // If the true value simplified to true, then the result of the compare
 495   // is equal to "Cond || FCmp".
 496   if (match(TCmp, m_One()))
 497     if (Value *V = SimplifyOrInst(Cond, FCmp, TD, TLI, DT, MaxRecurse))
 498       return V;
 499   // Finally, if the false value simplified to true and the true value to
 500   // false, then the result of the compare is equal to "!Cond".
 501   if (match(FCmp, m_One()) && match(TCmp, m_Zero()))
 502     if (Value *V =
 503         SimplifyXorInst(Cond, Constant::getAllOnesValue(Cond->getType()),
 504                         TD, TLI, DT, MaxRecurse))
 505       return V;
 506
 507   return 0;
 508 }
 509
 510 /// ThreadBinOpOverPHI - In the case of a binary operation with an operand that
 511 /// is a PHI instruction, try to simplify the binop by seeing whether evaluating
 512 /// it on the incoming phi values yields the same result for every value.  If so
 513 /// returns the common value, otherwise returns null.
 514 static Value *ThreadBinOpOverPHI(unsigned Opcode, Value *LHS, Value *RHS,
 515                                  const TargetData *TD,
 516                                  const TargetLibraryInfo *TLI,
 517                                  const DominatorTree *DT,
 518                                  unsigned MaxRecurse) {
 519   // Recursion is always used, so bail out at once if we already hit the limit.
 520   if (!MaxRecurse--)
 521     return 0;
 522
 523   PHINode *PI;
 524   if (isa<PHINode>(LHS)) {
 525     PI = cast<PHINode>(LHS);
 526     // Bail out if RHS and the phi may be mutually interdependent due to a loop.
 527     if (!ValueDominatesPHI(RHS, PI, DT))
 528       return 0;
 529   } else {
 530     assert(isa<PHINode>(RHS) && "No PHI instruction operand!");
 531     PI = cast<PHINode>(RHS);
 532     // Bail out if LHS and the phi may be mutually interdependent due to a loop.
 533     if (!ValueDominatesPHI(LHS, PI, DT))
 534       return 0;
 535   }
 536
 537   // Evaluate the BinOp on the incoming phi values.
 538   Value *CommonValue = 0;
 539   for (unsigned i = 0, e = PI->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
 540     Value *Incoming = PI->getIncomingValue(i);
 541     // If the incoming value is the phi node itself, it can safely be skipped.
 542     if (Incoming == PI) continue;
 543     Value *V = PI == LHS ?
 544       SimplifyBinOp(Opcode, Incoming, RHS, TD, TLI, DT, MaxRecurse) :
 545       SimplifyBinOp(Opcode, LHS, Incoming, TD, TLI, DT, MaxRecurse);
 546     // If the operation failed to simplify, or simplified to a different value
 547     // to previously, then give up.
 548     if (!V || (CommonValue && V != CommonValue))
 549       return 0;
 550     CommonValue = V;
 551   }
 552
 553   return CommonValue;
 554 }
 555
 556 /// ThreadCmpOverPHI - In the case of a comparison with a PHI instruction, try
 557 /// try to simplify the comparison by seeing whether comparing with all of the
 558 /// incoming phi values yields the same result every time.  If so returns the
 559 /// common result, otherwise returns null.
 560 static Value *ThreadCmpOverPHI(CmpInst::Predicate Pred, Value *LHS, Value *RHS,
 561                                const TargetData *TD,
 562                                const TargetLibraryInfo *TLI,
 563                                const DominatorTree *DT,
 564                                unsigned MaxRecurse) {
 565   // Recursion is always used, so bail out at once if we already hit the limit.
 566   if (!MaxRecurse--)
 567     return 0;
 568
 569   // Make sure the phi is on the LHS.
 570   if (!isa<PHINode>(LHS)) {
 571     std::swap(LHS, RHS);
 572     Pred = CmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
 573   }
 574   assert(isa<PHINode>(LHS) && "Not comparing with a phi instruction!");
 575   PHINode *PI = cast<PHINode>(LHS);
 576
 577   // Bail out if RHS and the phi may be mutually interdependent due to a loop.
 578   if (!ValueDominatesPHI(RHS, PI, DT))
 579     return 0;
 580
 581   // Evaluate the BinOp on the incoming phi values.
 582   Value *CommonValue = 0;
 583   for (unsigned i = 0, e = PI->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
 584     Value *Incoming = PI->getIncomingValue(i);
 585     // If the incoming value is the phi node itself, it can safely be skipped.
 586     if (Incoming == PI) continue;
 587     Value *V = SimplifyCmpInst(Pred, Incoming, RHS, TD, TLI, DT, MaxRecurse);
 588     // If the operation failed to simplify, or simplified to a different value
 589     // to previously, then give up.
 590     if (!V || (CommonValue && V != CommonValue))
 591       return 0;
 592     CommonValue = V;
 593   }
 594
 595   return CommonValue;
 596 }
 597
 598 /// SimplifyAddInst - Given operands for an Add, see if we can
 599 /// fold the result.  If not, this returns null.
 600 static Value *SimplifyAddInst(Value *Op0, Value *Op1, bool isNSW, bool isNUW,
 601                               const TargetData *TD,
 602                               const TargetLibraryInfo *TLI,
 603                               const DominatorTree *DT,
 604                               unsigned MaxRecurse) {
 605   if (Constant *CLHS = dyn_cast<Constant>(Op0)) {
 606     if (Constant *CRHS = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
 607       Constant *Ops[] = { CLHS, CRHS };
 608       return ConstantFoldInstOperands(Instruction::Add, CLHS->getType(),
 609                                       Ops, TD, TLI);
 610     }
 611
 612     // Canonicalize the constant to the RHS.
 613     std::swap(Op0, Op1);
 614   }
 615
 616   // X + undef -> undef
 617   if (match(Op1, m_Undef()))
 618     return Op1;
 619
 620   // X + 0 -> X
 621   if (match(Op1, m_Zero()))
 622     return Op0;
 623
 624   // X + (Y - X) -> Y
 625   // (Y - X) + X -> Y
 626   // Eg: X + -X -> 0
 627   Value *Y = 0;
 628   if (match(Op1, m_Sub(m_Value(Y), m_Specific(Op0))) ||
 629       match(Op0, m_Sub(m_Value(Y), m_Specific(Op1))))
 630     return Y;
 631
 632   // X + ~X -> -1   since   ~X = -X-1
 633   if (match(Op0, m_Not(m_Specific(Op1))) ||
 634       match(Op1, m_Not(m_Specific(Op0))))
 635     return Constant::getAllOnesValue(Op0->getType());
 636
 637   /// i1 add -> xor.
 638   if (MaxRecurse && Op0->getType()->isIntegerTy(1))
 639     if (Value *V = SimplifyXorInst(Op0, Op1, TD, TLI, DT, MaxRecurse-1))
 640       return V;
 641
 642   // Try some generic simplifications for associative operations.
 643   if (Value *V = SimplifyAssociativeBinOp(Instruction::Add, Op0, Op1, TD, TLI, DT,
 644                                           MaxRecurse))
 645     return V;
 646
 647   // Mul distributes over Add.  Try some generic simplifications based on this.
 648   if (Value *V = FactorizeBinOp(Instruction::Add, Op0, Op1, Instruction::Mul,
 649                                 TD, TLI, DT, MaxRecurse))
 650     return V;
 651
 652   // Threading Add over selects and phi nodes is pointless, so don't bother.
 653   // Threading over the select in "A + select(cond, B, C)" means evaluating
 654   // "A+B" and "A+C" and seeing if they are equal; but they are equal if and
 655   // only if B and C are equal.  If B and C are equal then (since we assume
 656   // that operands have already been simplified) "select(cond, B, C)" should
 657   // have been simplified to the common value of B and C already.  Analysing
 658   // "A+B" and "A+C" thus gains nothing, but costs compile time.  Similarly
 659   // for threading over phi nodes.
 660
 661   return 0;
 662 }
 663
 664 Value *llvm::SimplifyAddInst(Value *Op0, Value *Op1, bool isNSW, bool isNUW,
 665                              const TargetData *TD, const TargetLibraryInfo *TLI,
 666                              const DominatorTree *DT) {
 667   return ::SimplifyAddInst(Op0, Op1, isNSW, isNUW, TD, TLI, DT, RecursionLimit);
 668 }
 669
 670 /// \brief Compute the constant integer offset a GEP represents.
 671 ///
 672 /// Given a getelementptr instruction/constantexpr, form a constant expression
 673 /// which computes the offset from the base pointer (without adding in the base
 674 /// pointer).
 675 static Constant *computeGEPOffset(const TargetData &TD, GEPOperator *GEP) {
 676   Type *IntPtrTy = TD.getIntPtrType(GEP->getContext());
 677   Constant *Result = Constant::getNullValue(IntPtrTy);
 678
 679   // If the GEP is inbounds, we know that none of the addressing operations will
 680   // overflow in an unsigned sense.
 681   bool IsInBounds = GEP->isInBounds();
 682
 683   // Build a mask for high order bits.
 684   unsigned IntPtrWidth = TD.getPointerSizeInBits();
 685   uint64_t PtrSizeMask = ~0ULL >> (64-IntPtrWidth);
 686
 687   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
 688   for (User::op_iterator I = GEP->op_begin() + 1, E = GEP->op_end(); I != E;
 689        ++I, ++GTI) {
 690     ConstantInt *OpC = dyn_cast<ConstantInt>(*I);
 691     if (!OpC) return 0;
 692     if (OpC->isZero()) continue;
 693
 694     uint64_t Size = TD.getTypeAllocSize(GTI.getIndexedType()) & PtrSizeMask;
 695
 696     // Handle a struct index, which adds its field offset to the pointer.
 697     if (StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
 698       Size = TD.getStructLayout(STy)->getElementOffset(OpC->getZExtValue());
 699
 700       if (Size)
 701         Result = ConstantExpr::getAdd(Result, ConstantInt::get(IntPtrTy, Size));
 702       continue;
 703     }
 704
 705     Constant *Scale = ConstantInt::get(IntPtrTy, Size);
 706     Constant *OC = ConstantExpr::getIntegerCast(OpC, IntPtrTy, true /*SExt*/);
 707     Scale = ConstantExpr::getMul(OC, Scale, IsInBounds/*NUW*/);
 708     Result = ConstantExpr::getAdd(Result, Scale);
 709   }
 710   return Result;
 711 }
 712
 713 /// \brief Compute the base pointer and cumulative constant offsets for V.
 714 ///
 715 /// This strips all constant offsets off of V, leaving it the base pointer, and
 716 /// accumulates the total constant offset applied in the returned constant. It
 717 /// returns 0 if V is not a pointer, and returns the constant '0' if there are
 718 /// no constant offsets applied.
 719 static Constant *stripAndComputeConstantOffsets(const TargetData &TD,
 720                                                 Value *&V) {
 721   if (!V->getType()->isPointerTy())
 722     return 0;
 723
 724   Type *IntPtrTy = TD.getIntPtrType(V->getContext());
 725   Constant *Result = Constant::getNullValue(IntPtrTy);
 726
 727   // Even though we don't look through PHI nodes, we could be called on an
 728   // instruction in an unreachable block, which may be on a cycle.
 729   SmallPtrSet<Value *, 4> Visited;
 730   Visited.insert(V);
 731   do {
 732     if (GEPOperator *GEP = dyn_cast<GEPOperator>(V)) {
 733       Constant *Offset = computeGEPOffset(TD, GEP);
 734       if (!Offset)
 735         break;
 736       Result = ConstantExpr::getAdd(Result, Offset);
 737       V = GEP->getPointerOperand();
 738     } else if (Operator::getOpcode(V) == Instruction::BitCast) {
 739       V = cast<Operator>(V)->getOperand(0);
 740     } else if (GlobalAlias *GA = dyn_cast<GlobalAlias>(V)) {
 741       if (GA->mayBeOverridden())
 742         break;
 743       V = GA->getAliasee();
 744     } else {
 745       break;
 746     }
 747     assert(V->getType()->isPointerTy() && "Unexpected operand type!");
 748   } while (Visited.insert(V));
 749
 750   return Result;
 751 }
 752
 753 /// \brief Compute the constant difference between two pointer values.
 754 /// If the difference is not a constant, returns zero.
 755 static Constant *computePointerDifference(const TargetData &TD,
 756                                           Value *LHS, Value *RHS) {
 757   Constant *LHSOffset = stripAndComputeConstantOffsets(TD, LHS);
 758   if (!LHSOffset)
 759     return 0;
 760   Constant *RHSOffset = stripAndComputeConstantOffsets(TD, RHS);
 761   if (!RHSOffset)
 762     return 0;
 763
 764   // If LHS and RHS are not related via constant offsets to the same base
 765   // value, there is nothing we can do here.
 766   if (LHS != RHS)
 767     return 0;
 768
 769   // Otherwise, the difference of LHS - RHS can be computed as:
 770   //    LHS - RHS
 771   //  = (LHSOffset + Base) - (RHSOffset + Base)
 772   //  = LHSOffset - RHSOffset
 773   return ConstantExpr::getSub(LHSOffset, RHSOffset);
 774 }
 775
 776 /// SimplifySubInst - Given operands for a Sub, see if we can
 777 /// fold the result.  If not, this returns null.
 778 static Value *SimplifySubInst(Value *Op0, Value *Op1, bool isNSW, bool isNUW,
 779                               const TargetData *TD,
 780                               const TargetLibraryInfo *TLI,
 781                               const DominatorTree *DT,
 782                               unsigned MaxRecurse) {
 783   if (Constant *CLHS = dyn_cast<Constant>(Op0))
 784     if (Constant *CRHS = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
 785       Constant *Ops[] = { CLHS, CRHS };
 786       return ConstantFoldInstOperands(Instruction::Sub, CLHS->getType(),
 787                                       Ops, TD, TLI);
 788     }
 789
 790   // X - undef -> undef
 791   // undef - X -> undef
 792   if (match(Op0, m_Undef()) || match(Op1, m_Undef()))
 793     return UndefValue::get(Op0->getType());
 794
 795   // X - 0 -> X
 796   if (match(Op1, m_Zero()))
 797     return Op0;
 798
 799   // X - X -> 0
 800   if (Op0 == Op1)
 801     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
 802
 803   // (X*2) - X -> X
 804   // (X<<1) - X -> X
 805   Value *X = 0;
 806   if (match(Op0, m_Mul(m_Specific(Op1), m_ConstantInt<2>())) ||
 807       match(Op0, m_Shl(m_Specific(Op1), m_One())))
 808     return Op1;
 809
 810   if (TD) {
 811     Value *LHSOp, *RHSOp;
 812     if (match(Op0, m_PtrToInt(m_Value(LHSOp))) &&
 813         match(Op1, m_PtrToInt(m_Value(RHSOp))))
 814       if (Constant *Result = computePointerDifference(*TD, LHSOp, RHSOp))
 815         return ConstantExpr::getIntegerCast(Result, Op0->getType(), true);
 816
 817     // trunc(p)-trunc(q) -> trunc(p-q)
 818     if (match(Op0, m_Trunc(m_PtrToInt(m_Value(LHSOp)))) &&
 819         match(Op1, m_Trunc(m_PtrToInt(m_Value(RHSOp)))))
 820       if (Constant *Result = computePointerDifference(*TD, LHSOp, RHSOp))
 821         return ConstantExpr::getIntegerCast(Result, Op0->getType(), true);
 822   }
 823
 824   // (X + Y) - Z -> X + (Y - Z) or Y + (X - Z) if everything simplifies.
 825   // For example, (X + Y) - Y -> X; (Y + X) - Y -> X
 826   Value *Y = 0, *Z = Op1;
 827   if (MaxRecurse && match(Op0, m_Add(m_Value(X), m_Value(Y)))) { // (X + Y) - Z
 828     // See if "V === Y - Z" simplifies.
 829     if (Value *V = SimplifyBinOp(Instruction::Sub, Y, Z, TD, TLI, DT, MaxRecurse-1))
 830       // It does!  Now see if "X + V" simplifies.
 831       if (Value *W = SimplifyBinOp(Instruction::Add, X, V, TD, TLI, DT,
 832                                    MaxRecurse-1)) {
 833         // It does, we successfully reassociated!
 834         ++NumReassoc;
 835         return W;
 836       }
 837     // See if "V === X - Z" simplifies.
 838     if (Value *V = SimplifyBinOp(Instruction::Sub, X, Z, TD, TLI, DT, MaxRecurse-1))
 839       // It does!  Now see if "Y + V" simplifies.
 840       if (Value *W = SimplifyBinOp(Instruction::Add, Y, V, TD, TLI, DT,
 841                                    MaxRecurse-1)) {
 842         // It does, we successfully reassociated!
 843         ++NumReassoc;
 844         return W;
 845       }
 846   }
 847
 848   // X - (Y + Z) -> (X - Y) - Z or (X - Z) - Y if everything simplifies.
 849   // For example, X - (X + 1) -> -1
 850   X = Op0;
 851   if (MaxRecurse && match(Op1, m_Add(m_Value(Y), m_Value(Z)))) { // X - (Y + Z)
 852     // See if "V === X - Y" simplifies.
 853     if (Value *V = SimplifyBinOp(Instruction::Sub, X, Y, TD, TLI, DT, MaxRecurse-1))
 854       // It does!  Now see if "V - Z" simplifies.
 855       if (Value *W = SimplifyBinOp(Instruction::Sub, V, Z, TD, TLI, DT,
 856                                    MaxRecurse-1)) {
 857         // It does, we successfully reassociated!
 858         ++NumReassoc;
 859         return W;
 860       }
 861     // See if "V === X - Z" simplifies.
 862     if (Value *V = SimplifyBinOp(Instruction::Sub, X, Z, TD, TLI, DT, MaxRecurse-1))
 863       // It does!  Now see if "V - Y" simplifies.
 864       if (Value *W = SimplifyBinOp(Instruction::Sub, V, Y, TD, TLI, DT,
 865                                    MaxRecurse-1)) {
 866         // It does, we successfully reassociated!
 867         ++NumReassoc;
 868         return W;
 869       }
 870   }
 871
 872   // Z - (X - Y) -> (Z - X) + Y if everything simplifies.
 873   // For example, X - (X - Y) -> Y.
 874   Z = Op0;
 875   if (MaxRecurse && match(Op1, m_Sub(m_Value(X), m_Value(Y)))) // Z - (X - Y)
 876     // See if "V === Z - X" simplifies.
 877     if (Value *V = SimplifyBinOp(Instruction::Sub, Z, X, TD, TLI, DT, MaxRecurse-1))
 878       // It does!  Now see if "V + Y" simplifies.
 879       if (Value *W = SimplifyBinOp(Instruction::Add, V, Y, TD, TLI, DT,
 880                                    MaxRecurse-1)) {
 881         // It does, we successfully reassociated!
 882         ++NumReassoc;
 883         return W;
 884       }
 885
 886   // Mul distributes over Sub.  Try some generic simplifications based on this.
 887   if (Value *V = FactorizeBinOp(Instruction::Sub, Op0, Op1, Instruction::Mul,
 888                                 TD, TLI, DT, MaxRecurse))
 889     return V;
 890
 891   // i1 sub -> xor.
 892   if (MaxRecurse && Op0->getType()->isIntegerTy(1))
 893     if (Value *V = SimplifyXorInst(Op0, Op1, TD, TLI, DT, MaxRecurse-1))
 894       return V;
 895
 896   // Threading Sub over selects and phi nodes is pointless, so don't bother.
 897   // Threading over the select in "A - select(cond, B, C)" means evaluating
 898   // "A-B" and "A-C" and seeing if they are equal; but they are equal if and
 899   // only if B and C are equal.  If B and C are equal then (since we assume
 900   // that operands have already been simplified) "select(cond, B, C)" should
 901   // have been simplified to the common value of B and C already.  Analysing
 902   // "A-B" and "A-C" thus gains nothing, but costs compile time.  Similarly
 903   // for threading over phi nodes.
 904
 905   return 0;
 906 }
 907
 908 Value *llvm::SimplifySubInst(Value *Op0, Value *Op1, bool isNSW, bool isNUW,
 909                              const TargetData *TD,
 910                              const TargetLibraryInfo *TLI,
 911                              const DominatorTree *DT) {
 912   return ::SimplifySubInst(Op0, Op1, isNSW, isNUW, TD, TLI, DT, RecursionLimit);
 913 }
 914
 915 /// SimplifyMulInst - Given operands for a Mul, see if we can
 916 /// fold the result.  If not, this returns null.
 917 static Value *SimplifyMulInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *TD,
 918                               const TargetLibraryInfo *TLI,
 919                               const DominatorTree *DT, unsigned MaxRecurse) {
 920   if (Constant *CLHS = dyn_cast<Constant>(Op0)) {
 921     if (Constant *CRHS = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
 922       Constant *Ops[] = { CLHS, CRHS };
 923       return ConstantFoldInstOperands(Instruction::Mul, CLHS->getType(),
 924                                       Ops, TD, TLI);
 925     }
 926
 927     // Canonicalize the constant to the RHS.
 928     std::swap(Op0, Op1);
 929   }
 930
 931   // X * undef -> 0
 932   if (match(Op1, m_Undef()))
 933     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
 934
 935   // X * 0 -> 0
 936   if (match(Op1, m_Zero()))
 937     return Op1;
 938
 939   // X * 1 -> X
 940   if (match(Op1, m_One()))
 941     return Op0;
 942
 943   // (X / Y) * Y -> X if the division is exact.
 944   Value *X = 0;
 945   if (match(Op0, m_Exact(m_IDiv(m_Value(X), m_Specific(Op1)))) || // (X / Y) * Y
 946       match(Op1, m_Exact(m_IDiv(m_Value(X), m_Specific(Op0)))))   // Y * (X / Y)
 947     return X;
 948
 949   // i1 mul -> and.
 950   if (MaxRecurse && Op0->getType()->isIntegerTy(1))
 951     if (Value *V = SimplifyAndInst(Op0, Op1, TD, TLI, DT, MaxRecurse-1))
 952       return V;
 953
 954   // Try some generic simplifications for associative operations.
 955   if (Value *V = SimplifyAssociativeBinOp(Instruction::Mul, Op0, Op1, TD, TLI, DT,
 956                                           MaxRecurse))
 957     return V;
 958
 959   // Mul distributes over Add.  Try some generic simplifications based on this.
 960   if (Value *V = ExpandBinOp(Instruction::Mul, Op0, Op1, Instruction::Add,
 961                              TD, TLI, DT, MaxRecurse))
 962     return V;
 963
 964   // If the operation is with the result of a select instruction, check whether
 965   // operating on either branch of the select always yields the same value.
 966   if (isa<SelectInst>(Op0) || isa<SelectInst>(Op1))
 967     if (Value *V = ThreadBinOpOverSelect(Instruction::Mul, Op0, Op1, TD, TLI, DT,
 968                                          MaxRecurse))
 969       return V;
 970
 971   // If the operation is with the result of a phi instruction, check whether
 972   // operating on all incoming values of the phi always yields the same value.
 973   if (isa<PHINode>(Op0) || isa<PHINode>(Op1))
 974     if (Value *V = ThreadBinOpOverPHI(Instruction::Mul, Op0, Op1, TD, TLI, DT,
 975                                       MaxRecurse))
 976       return V;
 977
 978   return 0;
 979 }
 980
 981 Value *llvm::SimplifyMulInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *TD,
 982                              const TargetLibraryInfo *TLI,
 983                              const DominatorTree *DT) {
 984   return ::SimplifyMulInst(Op0, Op1, TD, TLI, DT, RecursionLimit);
 985 }
 986
 987 /// SimplifyDiv - Given operands for an SDiv or UDiv, see if we can
 988 /// fold the result.  If not, this returns null.
 989 static Value *SimplifyDiv(Instruction::BinaryOps Opcode, Value *Op0, Value *Op1,
 990                           const TargetData *TD, const TargetLibraryInfo *TLI,
 991                           const DominatorTree *DT, unsigned MaxRecurse) {
 992   if (Constant *C0 = dyn_cast<Constant>(Op0)) {
 993     if (Constant *C1 = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
 994       Constant *Ops[] = { C0, C1 };
 995       return ConstantFoldInstOperands(Opcode, C0->getType(), Ops, TD, TLI);
 996     }
 997   }
 998
 999   bool isSigned = Opcode == Instruction::SDiv;
1000
1001   // X / undef -> undef
1002   if (match(Op1, m_Undef()))
1003     return Op1;
1004
1005   // undef / X -> 0
1006   if (match(Op0, m_Undef()))
1007     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
1008
1009   // 0 / X -> 0, we don't need to preserve faults!
1010   if (match(Op0, m_Zero()))
1011     return Op0;
1012
1013   // X / 1 -> X
1014   if (match(Op1, m_One()))
1015     return Op0;
1016
1017   if (Op0->getType()->isIntegerTy(1))
1018     // It can't be division by zero, hence it must be division by one.
1019     return Op0;
1020
1021   // X / X -> 1
1022   if (Op0 == Op1)
1023     return ConstantInt::get(Op0->getType(), 1);
1024
1025   // (X * Y) / Y -> X if the multiplication does not overflow.
1026   Value *X = 0, *Y = 0;
1027   if (match(Op0, m_Mul(m_Value(X), m_Value(Y))) && (X == Op1 || Y == Op1)) {
1028     if (Y != Op1) std::swap(X, Y); // Ensure expression is (X * Y) / Y, Y = Op1
1029     OverflowingBinaryOperator *Mul = cast<OverflowingBinaryOperator>(Op0);
1030     // If the Mul knows it does not overflow, then we are good to go.
1031     if ((isSigned && Mul->hasNoSignedWrap()) ||
1032         (!isSigned && Mul->hasNoUnsignedWrap()))
1033       return X;
1034     // If X has the form X = A / Y then X * Y cannot overflow.
1035     if (BinaryOperator *Div = dyn_cast<BinaryOperator>(X))
1036       if (Div->getOpcode() == Opcode && Div->getOperand(1) == Y)
1037         return X;
1038   }
1039
1040   // (X rem Y) / Y -> 0
1041   if ((isSigned && match(Op0, m_SRem(m_Value(), m_Specific(Op1)))) ||
1042       (!isSigned && match(Op0, m_URem(m_Value(), m_Specific(Op1)))))
1043     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
1044
1045   // If the operation is with the result of a select instruction, check whether
1046   // operating on either branch of the select always yields the same value.
1047   if (isa<SelectInst>(Op0) || isa<SelectInst>(Op1))
1048     if (Value *V = ThreadBinOpOverSelect(Opcode, Op0, Op1, TD, TLI, DT,
1049                                          MaxRecurse))
1050       return V;
1051
1052   // If the operation is with the result of a phi instruction, check whether
1053   // operating on all incoming values of the phi always yields the same value.
1054   if (isa<PHINode>(Op0) || isa<PHINode>(Op1))
1055     if (Value *V = ThreadBinOpOverPHI(Opcode, Op0, Op1, TD, TLI, DT,
1056                                       MaxRecurse))
1057       return V;
1058
1059   return 0;
1060 }
1061
1062 /// SimplifySDivInst - Given operands for an SDiv, see if we can
1063 /// fold the result.  If not, this returns null.
1064 static Value *SimplifySDivInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *TD,
1065                                const TargetLibraryInfo *TLI,
1066                                const DominatorTree *DT, unsigned MaxRecurse) {
1067   if (Value *V = SimplifyDiv(Instruction::SDiv, Op0, Op1, TD, TLI, DT,
1068                              MaxRecurse))
1069     return V;
1070
1071   return 0;
1072 }
1073
1074 Value *llvm::SimplifySDivInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *TD,
1075                               const TargetLibraryInfo *TLI,
1076                               const DominatorTree *DT) {
1077   return ::SimplifySDivInst(Op0, Op1, TD, TLI, DT, RecursionLimit);
1078 }
1079
1080 /// SimplifyUDivInst - Given operands for a UDiv, see if we can
1081 /// fold the result.  If not, this returns null.
1082 static Value *SimplifyUDivInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *TD,
1083                                const TargetLibraryInfo *TLI,
1084                                const DominatorTree *DT, unsigned MaxRecurse) {
1085   if (Value *V = SimplifyDiv(Instruction::UDiv, Op0, Op1, TD, TLI, DT,
1086                              MaxRecurse))
1087     return V;
1088
1089   return 0;
1090 }
1091
1092 Value *llvm::SimplifyUDivInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *TD,
1093                               const TargetLibraryInfo *TLI,
1094                               const DominatorTree *DT) {
1095   return ::SimplifyUDivInst(Op0, Op1, TD, TLI, DT, RecursionLimit);
1096 }
1097
1098 static Value *SimplifyFDivInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *,
1099                                const TargetLibraryInfo *,
1100                                const DominatorTree *, unsigned) {
1101   // undef / X -> undef    (the undef could be a snan).
1102   if (match(Op0, m_Undef()))
1103     return Op0;
1104
1105   // X / undef -> undef
1106   if (match(Op1, m_Undef()))
1107     return Op1;
1108
1109   return 0;
1110 }
1111
1112 Value *llvm::SimplifyFDivInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *TD,
1113                               const TargetLibraryInfo *TLI,
1114                               const DominatorTree *DT) {
1115   return ::SimplifyFDivInst(Op0, Op1, TD, TLI, DT, RecursionLimit);
1116 }
1117
1118 /// SimplifyRem - Given operands for an SRem or URem, see if we can
1119 /// fold the result.  If not, this returns null.
1120 static Value *SimplifyRem(Instruction::BinaryOps Opcode, Value *Op0, Value *Op1,
1121                           const TargetData *TD, const TargetLibraryInfo *TLI,
1122                           const DominatorTree *DT, unsigned MaxRecurse) {
1123   if (Constant *C0 = dyn_cast<Constant>(Op0)) {
1124     if (Constant *C1 = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
1125       Constant *Ops[] = { C0, C1 };
1126       return ConstantFoldInstOperands(Opcode, C0->getType(), Ops, TD, TLI);
1127     }
1128   }
1129
1130   // X % undef -> undef
1131   if (match(Op1, m_Undef()))
1132     return Op1;
1133
1134   // undef % X -> 0
1135   if (match(Op0, m_Undef()))
1136     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
1137
1138   // 0 % X -> 0, we don't need to preserve faults!
1139   if (match(Op0, m_Zero()))
1140     return Op0;
1141
1142   // X % 0 -> undef, we don't need to preserve faults!
1143   if (match(Op1, m_Zero()))
1144     return UndefValue::get(Op0->getType());
1145
1146   // X % 1 -> 0
1147   if (match(Op1, m_One()))
1148     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
1149
1150   if (Op0->getType()->isIntegerTy(1))
1151     // It can't be remainder by zero, hence it must be remainder by one.
1152     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
1153
1154   // X % X -> 0
1155   if (Op0 == Op1)
1156     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
1157
1158   // If the operation is with the result of a select instruction, check whether
1159   // operating on either branch of the select always yields the same value.
1160   if (isa<SelectInst>(Op0) || isa<SelectInst>(Op1))
1161     if (Value *V = ThreadBinOpOverSelect(Opcode, Op0, Op1, TD, TLI, DT, MaxRecurse))
1162       return V;
1163
1164   // If the operation is with the result of a phi instruction, check whether
1165   // operating on all incoming values of the phi always yields the same value.
1166   if (isa<PHINode>(Op0) || isa<PHINode>(Op1))
1167     if (Value *V = ThreadBinOpOverPHI(Opcode, Op0, Op1, TD, TLI, DT, MaxRecurse))
1168       return V;
1169
1170   return 0;
1171 }
1172
1173 /// SimplifySRemInst - Given operands for an SRem, see if we can
1174 /// fold the result.  If not, this returns null.
1175 static Value *SimplifySRemInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *TD,
1176                                const TargetLibraryInfo *TLI,
1177                                const DominatorTree *DT,
1178                                unsigned MaxRecurse) {
1179   if (Value *V = SimplifyRem(Instruction::SRem, Op0, Op1, TD, TLI, DT, MaxRecurse))
1180     return V;
1181
1182   return 0;
1183 }
1184
1185 Value *llvm::SimplifySRemInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *TD,
1186                               const TargetLibraryInfo *TLI,
1187                               const DominatorTree *DT) {
1188   return ::SimplifySRemInst(Op0, Op1, TD, TLI, DT, RecursionLimit);
1189 }
1190
1191 /// SimplifyURemInst - Given operands for a URem, see if we can
1192 /// fold the result.  If not, this returns null.
1193 static Value *SimplifyURemInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *TD,
1194                                const TargetLibraryInfo *TLI,
1195                                const DominatorTree *DT,
1196                                unsigned MaxRecurse) {
1197   if (Value *V = SimplifyRem(Instruction::URem, Op0, Op1, TD, TLI, DT, MaxRecurse))
1198     return V;
1199
1200   return 0;
1201 }
1202
1203 Value *llvm::SimplifyURemInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *TD,
1204                               const TargetLibraryInfo *TLI,
1205                               const DominatorTree *DT) {
1206   return ::SimplifyURemInst(Op0, Op1, TD, TLI, DT, RecursionLimit);
1207 }
1208
1209 static Value *SimplifyFRemInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *,
1210                                const TargetLibraryInfo *,
1211                                const DominatorTree *,
1212                                unsigned) {
1213   // undef % X -> undef    (the undef could be a snan).
1214   if (match(Op0, m_Undef()))
1215     return Op0;
1216
1217   // X % undef -> undef
1218   if (match(Op1, m_Undef()))
1219     return Op1;
1220
1221   return 0;
1222 }
1223
1224 Value *llvm::SimplifyFRemInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *TD,
1225                               const TargetLibraryInfo *TLI,
1226                               const DominatorTree *DT) {
1227   return ::SimplifyFRemInst(Op0, Op1, TD, TLI, DT, RecursionLimit);
1228 }
1229
1230 /// SimplifyShift - Given operands for an Shl, LShr or AShr, see if we can
1231 /// fold the result.  If not, this returns null.
1232 static Value *SimplifyShift(unsigned Opcode, Value *Op0, Value *Op1,
1233                             const TargetData *TD, const TargetLibraryInfo *TLI,
1234                             const DominatorTree *DT, unsigned MaxRecurse) {
1235   if (Constant *C0 = dyn_cast<Constant>(Op0)) {
1236     if (Constant *C1 = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
1237       Constant *Ops[] = { C0, C1 };
1238       return ConstantFoldInstOperands(Opcode, C0->getType(), Ops, TD, TLI);
1239     }
1240   }
1241
1242   // 0 shift by X -> 0
1243   if (match(Op0, m_Zero()))
1244     return Op0;
1245
1246   // X shift by 0 -> X
1247   if (match(Op1, m_Zero()))
1248     return Op0;
1249
1250   // X shift by undef -> undef because it may shift by the bitwidth.
1251   if (match(Op1, m_Undef()))
1252     return Op1;
1253
1254   // Shifting by the bitwidth or more is undefined.
1255   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1))
1256     if (CI->getValue().getLimitedValue() >=
1257         Op0->getType()->getScalarSizeInBits())
1258       return UndefValue::get(Op0->getType());
1259
1260   // If the operation is with the result of a select instruction, check whether
1261   // operating on either branch of the select always yields the same value.
1262   if (isa<SelectInst>(Op0) || isa<SelectInst>(Op1))
1263     if (Value *V = ThreadBinOpOverSelect(Opcode, Op0, Op1, TD, TLI, DT, MaxRecurse))
1264       return V;
1265
1266   // If the operation is with the result of a phi instruction, check whether
1267   // operating on all incoming values of the phi always yields the same value.
1268   if (isa<PHINode>(Op0) || isa<PHINode>(Op1))
1269     if (Value *V = ThreadBinOpOverPHI(Opcode, Op0, Op1, TD, TLI, DT, MaxRecurse))
1270       return V;
1271
1272   return 0;
1273 }
1274
1275 /// SimplifyShlInst - Given operands for an Shl, see if we can
1276 /// fold the result.  If not, this returns null.
1277 static Value *SimplifyShlInst(Value *Op0, Value *Op1, bool isNSW, bool isNUW,
1278                               const TargetData *TD,
1279                               const TargetLibraryInfo *TLI,
1280                               const DominatorTree *DT, unsigned MaxRecurse) {
1281   if (Value *V = SimplifyShift(Instruction::Shl, Op0, Op1, TD, TLI, DT, MaxRecurse))
1282     return V;
1283
1284   // undef << X -> 0
1285   if (match(Op0, m_Undef()))
1286     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
1287
1288   // (X >> A) << A -> X
1289   Value *X;
1290   if (match(Op0, m_Exact(m_Shr(m_Value(X), m_Specific(Op1)))))
1291     return X;
1292   return 0;
1293 }
1294
1295 Value *llvm::SimplifyShlInst(Value *Op0, Value *Op1, bool isNSW, bool isNUW,
1296                              const TargetData *TD, const TargetLibraryInfo *TLI,
1297                              const DominatorTree *DT) {
1298   return ::SimplifyShlInst(Op0, Op1, isNSW, isNUW, TD, TLI, DT, RecursionLimit);
1299 }
1300
1301 /// SimplifyLShrInst - Given operands for an LShr, see if we can
1302 /// fold the result.  If not, this returns null.
1303 static Value *SimplifyLShrInst(Value *Op0, Value *Op1, bool isExact,
1304                                const TargetData *TD,
1305                                const TargetLibraryInfo *TLI,
1306                                const DominatorTree *DT,
1307                                unsigned MaxRecurse) {
1308   if (Value *V = SimplifyShift(Instruction::LShr, Op0, Op1, TD, TLI, DT, MaxRecurse))
1309     return V;
1310
1311   // undef >>l X -> 0
1312   if (match(Op0, m_Undef()))
1313     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
1314
1315   // (X << A) >> A -> X
1316   Value *X;
1317   if (match(Op0, m_Shl(m_Value(X), m_Specific(Op1))) &&
1318       cast<OverflowingBinaryOperator>(Op0)->hasNoUnsignedWrap())
1319     return X;
1320
1321   return 0;
1322 }
1323
1324 Value *llvm::SimplifyLShrInst(Value *Op0, Value *Op1, bool isExact,
1325                               const TargetData *TD,
1326                               const TargetLibraryInfo *TLI,
1327                               const DominatorTree *DT) {
1328   return ::SimplifyLShrInst(Op0, Op1, isExact, TD, TLI, DT, RecursionLimit);
1329 }
1330
1331 /// SimplifyAShrInst - Given operands for an AShr, see if we can
1332 /// fold the result.  If not, this returns null.
1333 static Value *SimplifyAShrInst(Value *Op0, Value *Op1, bool isExact,
1334                                const TargetData *TD,
1335                                const TargetLibraryInfo *TLI,
1336                                const DominatorTree *DT,
1337                                unsigned MaxRecurse) {
1338   if (Value *V = SimplifyShift(Instruction::AShr, Op0, Op1, TD, TLI, DT, MaxRecurse))
1339     return V;
1340
1341   // all ones >>a X -> all ones
1342   if (match(Op0, m_AllOnes()))
1343     return Op0;
1344
1345   // undef >>a X -> all ones
1346   if (match(Op0, m_Undef()))
1347     return Constant::getAllOnesValue(Op0->getType());
1348
1349   // (X << A) >> A -> X
1350   Value *X;
1351   if (match(Op0, m_Shl(m_Value(X), m_Specific(Op1))) &&
1352       cast<OverflowingBinaryOperator>(Op0)->hasNoSignedWrap())
1353     return X;
1354
1355   return 0;
1356 }
1357
1358 Value *llvm::SimplifyAShrInst(Value *Op0, Value *Op1, bool isExact,
1359                               const TargetData *TD,
1360                               const TargetLibraryInfo *TLI,
1361                               const DominatorTree *DT) {
1362   return ::SimplifyAShrInst(Op0, Op1, isExact, TD, TLI, DT, RecursionLimit);
1363 }
1364
1365 /// SimplifyAndInst - Given operands for an And, see if we can
1366 /// fold the result.  If not, this returns null.
1367 static Value *SimplifyAndInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *TD,
1368                               const TargetLibraryInfo *TLI,
1369                               const DominatorTree *DT,
1370                               unsigned MaxRecurse) {
1371   if (Constant *CLHS = dyn_cast<Constant>(Op0)) {
1372     if (Constant *CRHS = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
1373       Constant *Ops[] = { CLHS, CRHS };
1374       return ConstantFoldInstOperands(Instruction::And, CLHS->getType(),
1375                                       Ops, TD, TLI);
1376     }
1377
1378     // Canonicalize the constant to the RHS.
1379     std::swap(Op0, Op1);
1380   }
1381
1382   // X & undef -> 0
1383   if (match(Op1, m_Undef()))
1384     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
1385
1386   // X & X = X
1387   if (Op0 == Op1)
1388     return Op0;
1389
1390   // X & 0 = 0
1391   if (match(Op1, m_Zero()))
1392     return Op1;
1393
1394   // X & -1 = X
1395   if (match(Op1, m_AllOnes()))
1396     return Op0;
1397
1398   // A & ~A  =  ~A & A  =  0
1399   if (match(Op0, m_Not(m_Specific(Op1))) ||
1400       match(Op1, m_Not(m_Specific(Op0))))
1401     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
1402
1403   // (A | ?) & A = A
1404   Value *A = 0, *B = 0;
1405   if (match(Op0, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) &&
1406       (A == Op1 || B == Op1))
1407     return Op1;
1408
1409   // A & (A | ?) = A
1410   if (match(Op1, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) &&
1411       (A == Op0 || B == Op0))
1412     return Op0;
1413
1414   // A & (-A) = A if A is a power of two or zero.
1415   if (match(Op0, m_Neg(m_Specific(Op1))) ||
1416       match(Op1, m_Neg(m_Specific(Op0)))) {
1417     if (isPowerOfTwo(Op0, TD, /*OrZero*/true))
1418       return Op0;
1419     if (isPowerOfTwo(Op1, TD, /*OrZero*/true))
1420       return Op1;
1421   }
1422
1423   // Try some generic simplifications for associative operations.
1424   if (Value *V = SimplifyAssociativeBinOp(Instruction::And, Op0, Op1, TD, TLI,
1425                                           DT, MaxRecurse))
1426     return V;
1427
1428   // And distributes over Or.  Try some generic simplifications based on this.
1429   if (Value *V = ExpandBinOp(Instruction::And, Op0, Op1, Instruction::Or,
1430                              TD, TLI, DT, MaxRecurse))
1431     return V;
1432
1433   // And distributes over Xor.  Try some generic simplifications based on this.
1434   if (Value *V = ExpandBinOp(Instruction::And, Op0, Op1, Instruction::Xor,
1435                              TD, TLI, DT, MaxRecurse))
1436     return V;
1437
1438   // Or distributes over And.  Try some generic simplifications based on this.
1439   if (Value *V = FactorizeBinOp(Instruction::And, Op0, Op1, Instruction::Or,
1440                                 TD, TLI, DT, MaxRecurse))
1441     return V;
1442
1443   // If the operation is with the result of a select instruction, check whether
1444   // operating on either branch of the select always yields the same value.
1445   if (isa<SelectInst>(Op0) || isa<SelectInst>(Op1))
1446     if (Value *V = ThreadBinOpOverSelect(Instruction::And, Op0, Op1, TD, TLI,
1447                                          DT, MaxRecurse))
1448       return V;
1449
1450   // If the operation is with the result of a phi instruction, check whether
1451   // operating on all incoming values of the phi always yields the same value.
1452   if (isa<PHINode>(Op0) || isa<PHINode>(Op1))
1453     if (Value *V = ThreadBinOpOverPHI(Instruction::And, Op0, Op1, TD, TLI, DT,
1454                                       MaxRecurse))
1455       return V;
1456
1457   return 0;
1458 }
1459
1460 Value *llvm::SimplifyAndInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *TD,
1461                              const TargetLibraryInfo *TLI,
1462                              const DominatorTree *DT) {
1463   return ::SimplifyAndInst(Op0, Op1, TD, TLI, DT, RecursionLimit);
1464 }
1465
1466 /// SimplifyOrInst - Given operands for an Or, see if we can
1467 /// fold the result.  If not, this returns null.
1468 static Value *SimplifyOrInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *TD,
1469                              const TargetLibraryInfo *TLI,
1470                              const DominatorTree *DT, unsigned MaxRecurse) {
1471   if (Constant *CLHS = dyn_cast<Constant>(Op0)) {
1472     if (Constant *CRHS = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
1473       Constant *Ops[] = { CLHS, CRHS };
1474       return ConstantFoldInstOperands(Instruction::Or, CLHS->getType(),
1475                                       Ops, TD, TLI);
1476     }
1477
1478     // Canonicalize the constant to the RHS.
1479     std::swap(Op0, Op1);
1480   }
1481
1482   // X | undef -> -1
1483   if (match(Op1, m_Undef()))
1484     return Constant::getAllOnesValue(Op0->getType());
1485
1486   // X | X = X
1487   if (Op0 == Op1)
1488     return Op0;
1489
1490   // X | 0 = X
1491   if (match(Op1, m_Zero()))
1492     return Op0;
1493
1494   // X | -1 = -1
1495   if (match(Op1, m_AllOnes()))
1496     return Op1;
1497
1498   // A | ~A  =  ~A | A  =  -1
1499   if (match(Op0, m_Not(m_Specific(Op1))) ||
1500       match(Op1, m_Not(m_Specific(Op0))))
1501     return Constant::getAllOnesValue(Op0->getType());
1502
1503   // (A & ?) | A = A
1504   Value *A = 0, *B = 0;
1505   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
1506       (A == Op1 || B == Op1))
1507     return Op1;
1508
1509   // A | (A & ?) = A
1510   if (match(Op1, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
1511       (A == Op0 || B == Op0))
1512     return Op0;
1513
1514   // ~(A & ?) | A = -1
1515   if (match(Op0, m_Not(m_And(m_Value(A), m_Value(B)))) &&
1516       (A == Op1 || B == Op1))
1517     return Constant::getAllOnesValue(Op1->getType());
1518
1519   // A | ~(A & ?) = -1
1520   if (match(Op1, m_Not(m_And(m_Value(A), m_Value(B)))) &&
1521       (A == Op0 || B == Op0))
1522     return Constant::getAllOnesValue(Op0->getType());
1523
1524   // Try some generic simplifications for associative operations.
1525   if (Value *V = SimplifyAssociativeBinOp(Instruction::Or, Op0, Op1, TD, TLI,
1526                                           DT, MaxRecurse))
1527     return V;
1528
1529   // Or distributes over And.  Try some generic simplifications based on this.
1530   if (Value *V = ExpandBinOp(Instruction::Or, Op0, Op1, Instruction::And, TD,
1531                              TLI, DT, MaxRecurse))
1532     return V;
1533
1534   // And distributes over Or.  Try some generic simplifications based on this.
1535   if (Value *V = FactorizeBinOp(Instruction::Or, Op0, Op1, Instruction::And,
1536                                 TD, TLI, DT, MaxRecurse))
1537     return V;
1538
1539   // If the operation is with the result of a select instruction, check whether
1540   // operating on either branch of the select always yields the same value.
1541   if (isa<SelectInst>(Op0) || isa<SelectInst>(Op1))
1542     if (Value *V = ThreadBinOpOverSelect(Instruction::Or, Op0, Op1, TD, TLI, DT,
1543                                          MaxRecurse))
1544       return V;
1545
1546   // If the operation is with the result of a phi instruction, check whether
1547   // operating on all incoming values of the phi always yields the same value.
1548   if (isa<PHINode>(Op0) || isa<PHINode>(Op1))
1549     if (Value *V = ThreadBinOpOverPHI(Instruction::Or, Op0, Op1, TD, TLI, DT,
1550                                       MaxRecurse))
1551       return V;
1552
1553   return 0;
1554 }
1555
1556 Value *llvm::SimplifyOrInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *TD,
1557                             const TargetLibraryInfo *TLI,
1558                             const DominatorTree *DT) {
1559   return ::SimplifyOrInst(Op0, Op1, TD, TLI, DT, RecursionLimit);
1560 }
1561
1562 /// SimplifyXorInst - Given operands for a Xor, see if we can
1563 /// fold the result.  If not, this returns null.
1564 static Value *SimplifyXorInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *TD,
1565                               const TargetLibraryInfo *TLI,
1566                               const DominatorTree *DT, unsigned MaxRecurse) {
1567   if (Constant *CLHS = dyn_cast<Constant>(Op0)) {
1568     if (Constant *CRHS = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
1569       Constant *Ops[] = { CLHS, CRHS };
1570       return ConstantFoldInstOperands(Instruction::Xor, CLHS->getType(),
1571                                       Ops, TD, TLI);
1572     }
1573
1574     // Canonicalize the constant to the RHS.
1575     std::swap(Op0, Op1);
1576   }
1577
1578   // A ^ undef -> undef
1579   if (match(Op1, m_Undef()))
1580     return Op1;
1581
1582   // A ^ 0 = A
1583   if (match(Op1, m_Zero()))
1584     return Op0;
1585
1586   // A ^ A = 0
1587   if (Op0 == Op1)
1588     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
1589
1590   // A ^ ~A  =  ~A ^ A  =  -1
1591   if (match(Op0, m_Not(m_Specific(Op1))) ||
1592       match(Op1, m_Not(m_Specific(Op0))))
1593     return Constant::getAllOnesValue(Op0->getType());
1594
1595   // Try some generic simplifications for associative operations.
1596   if (Value *V = SimplifyAssociativeBinOp(Instruction::Xor, Op0, Op1, TD, TLI,
1597                                           DT, MaxRecurse))
1598     return V;
1599
1600   // And distributes over Xor.  Try some generic simplifications based on this.
1601   if (Value *V = FactorizeBinOp(Instruction::Xor, Op0, Op1, Instruction::And,
1602                                 TD, TLI, DT, MaxRecurse))
1603     return V;
1604
1605   // Threading Xor over selects and phi nodes is pointless, so don't bother.
1606   // Threading over the select in "A ^ select(cond, B, C)" means evaluating
1607   // "A^B" and "A^C" and seeing if they are equal; but they are equal if and
1608   // only if B and C are equal.  If B and C are equal then (since we assume
1609   // that operands have already been simplified) "select(cond, B, C)" should
1610   // have been simplified to the common value of B and C already.  Analysing
1611   // "A^B" and "A^C" thus gains nothing, but costs compile time.  Similarly
1612   // for threading over phi nodes.
1613
1614   return 0;
1615 }
1616
1617 Value *llvm::SimplifyXorInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *TD,
1618                              const TargetLibraryInfo *TLI,
1619                              const DominatorTree *DT) {
1620   return ::SimplifyXorInst(Op0, Op1, TD, TLI, DT, RecursionLimit);
1621 }
1622
1623 static Type *GetCompareTy(Value *Op) {
1624   return CmpInst::makeCmpResultType(Op->getType());
1625 }
1626
1627 /// ExtractEquivalentCondition - Rummage around inside V looking for something
1628 /// equivalent to the comparison "LHS Pred RHS".  Return such a value if found,
1629 /// otherwise return null.  Helper function for analyzing max/min idioms.
1630 static Value *ExtractEquivalentCondition(Value *V, CmpInst::Predicate Pred,
1631                                          Value *LHS, Value *RHS) {
1632   SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(V);
1633   if (!SI)
1634     return 0;
1635   CmpInst *Cmp = dyn_cast<CmpInst>(SI->getCondition());
1636   if (!Cmp)
1637     return 0;
1638   Value *CmpLHS = Cmp->getOperand(0), *CmpRHS = Cmp->getOperand(1);
1639   if (Pred == Cmp->getPredicate() && LHS == CmpLHS && RHS == CmpRHS)
1640     return Cmp;
1641   if (Pred == CmpInst::getSwappedPredicate(Cmp->getPredicate()) &&
1642       LHS == CmpRHS && RHS == CmpLHS)
1643     return Cmp;
1644   return 0;
1645 }
1646
1647
1648 /// SimplifyICmpInst - Given operands for an ICmpInst, see if we can
1649 /// fold the result.  If not, this returns null.
1650 static Value *SimplifyICmpInst(unsigned Predicate, Value *LHS, Value *RHS,
1651                                const TargetData *TD,
1652                                const TargetLibraryInfo *TLI,
1653                                const DominatorTree *DT,
1654                                unsigned MaxRecurse) {
1655   CmpInst::Predicate Pred = (CmpInst::Predicate)Predicate;
1656   assert(CmpInst::isIntPredicate(Pred) && "Not an integer compare!");
1657
1658   if (Constant *CLHS = dyn_cast<Constant>(LHS)) {
1659     if (Constant *CRHS = dyn_cast<Constant>(RHS))
1660       return ConstantFoldCompareInstOperands(Pred, CLHS, CRHS, TD, TLI);
1661
1662     // If we have a constant, make sure it is on the RHS.
1663     std::swap(LHS, RHS);
1664     Pred = CmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
1665   }
1666
1667   Type *ITy = GetCompareTy(LHS); // The return type.
1668   Type *OpTy = LHS->getType();   // The operand type.
1669
1670   // icmp X, X -> true/false
1671   // X icmp undef -> true/false.  For example, icmp ugt %X, undef -> false
1672   // because X could be 0.
1673   if (LHS == RHS || isa<UndefValue>(RHS))
1674     return ConstantInt::get(ITy, CmpInst::isTrueWhenEqual(Pred));
1675
1676   // Special case logic when the operands have i1 type.
1677   if (OpTy->getScalarType()->isIntegerTy(1)) {
1678     switch (Pred) {
1679     default: break;
1680     case ICmpInst::ICMP_EQ:
1681       // X == 1 -> X
1682       if (match(RHS, m_One()))
1683         return LHS;
1684       break;
1685     case ICmpInst::ICMP_NE:
1686       // X != 0 -> X
1687       if (match(RHS, m_Zero()))
1688         return LHS;
1689       break;
1690     case ICmpInst::ICMP_UGT:
1691       // X >u 0 -> X
1692       if (match(RHS, m_Zero()))
1693         return LHS;
1694       break;
1695     case ICmpInst::ICMP_UGE:
1696       // X >=u 1 -> X
1697       if (match(RHS, m_One()))
1698         return LHS;
1699       break;
1700     case ICmpInst::ICMP_SLT:
1701       // X <s 0 -> X
1702       if (match(RHS, m_Zero()))
1703         return LHS;
1704       break;
1705     case ICmpInst::ICMP_SLE:
1706       // X <=s -1 -> X
1707       if (match(RHS, m_One()))
1708         return LHS;
1709       break;
1710     }
1711   }
1712
1713   // icmp <object*>, <object*/null> - Different identified objects have
1714   // different addresses (unless null), and what's more the address of an
1715   // identified local is never equal to another argument (again, barring null).
1716   // Note that generalizing to the case where LHS is a global variable address
1717   // or null is pointless, since if both LHS and RHS are constants then we
1718   // already constant folded the compare, and if only one of them is then we
1719   // moved it to RHS already.
1720   Value *LHSPtr = LHS->stripPointerCasts();
1721   Value *RHSPtr = RHS->stripPointerCasts();
1722   if (LHSPtr == RHSPtr)
1723     return ConstantInt::get(ITy, CmpInst::isTrueWhenEqual(Pred));
1724
1725   // Be more aggressive about stripping pointer adjustments when checking a
1726   // comparison of an alloca address to another object.  We can rip off all
1727   // inbounds GEP operations, even if they are variable.
1728   LHSPtr = LHSPtr->stripInBoundsOffsets();
1729   if (llvm::isIdentifiedObject(LHSPtr)) {
1730     RHSPtr = RHSPtr->stripInBoundsOffsets();
1731     if (llvm::isKnownNonNull(LHSPtr) || llvm::isKnownNonNull(RHSPtr)) {
1732       // If both sides are different identified objects, they aren't equal
1733       // unless they're null.
1734       if (LHSPtr != RHSPtr && llvm::isIdentifiedObject(RHSPtr) &&
1735           Pred == CmpInst::ICMP_EQ)
1736         return ConstantInt::get(ITy, false);
1737
1738       // A local identified object (alloca or noalias call) can't equal any
1739       // incoming argument, unless they're both null.
1740       if (isa<Instruction>(LHSPtr) && isa<Argument>(RHSPtr) &&
1741           Pred == CmpInst::ICMP_EQ)
1742         return ConstantInt::get(ITy, false);
1743     }
1744
1745     // Assume that the constant null is on the right.
1746     if (llvm::isKnownNonNull(LHSPtr) && isa<ConstantPointerNull>(RHSPtr)) {
1747       if (Pred == CmpInst::ICMP_EQ)
1748         return ConstantInt::get(ITy, false);
1749       else if (Pred == CmpInst::ICMP_NE)
1750         return ConstantInt::get(ITy, true);
1751     }
1752   } else if (isa<Argument>(LHSPtr)) {
1753     RHSPtr = RHSPtr->stripInBoundsOffsets();
1754     // An alloca can't be equal to an argument.
1755     if (isa<AllocaInst>(RHSPtr)) {
1756       if (Pred == CmpInst::ICMP_EQ)
1757         return ConstantInt::get(ITy, false);
1758       else if (Pred == CmpInst::ICMP_NE)
1759         return ConstantInt::get(ITy, true);
1760     }
1761   }
1762
1763   // If we are comparing with zero then try hard since this is a common case.
1764   if (match(RHS, m_Zero())) {
1765     bool LHSKnownNonNegative, LHSKnownNegative;
1766     switch (Pred) {
1767     default: llvm_unreachable("Unknown ICmp predicate!");
1768     case ICmpInst::ICMP_ULT:
1769       return getFalse(ITy);
1770     case ICmpInst::ICMP_UGE:
1771       return getTrue(ITy);
1772     case ICmpInst::ICMP_EQ:
1773     case ICmpInst::ICMP_ULE:
1774       if (isKnownNonZero(LHS, TD))
1775         return getFalse(ITy);
1776       break;
1777     case ICmpInst::ICMP_NE:
1778     case ICmpInst::ICMP_UGT:
1779       if (isKnownNonZero(LHS, TD))
1780         return getTrue(ITy);
1781       break;
1782     case ICmpInst::ICMP_SLT:
1783       ComputeSignBit(LHS, LHSKnownNonNegative, LHSKnownNegative, TD);
1784       if (LHSKnownNegative)
1785         return getTrue(ITy);
1786       if (LHSKnownNonNegative)
1787         return getFalse(ITy);
1788       break;
1789     case ICmpInst::ICMP_SLE:
1790       ComputeSignBit(LHS, LHSKnownNonNegative, LHSKnownNegative, TD);
1791       if (LHSKnownNegative)
1792         return getTrue(ITy);
1793       if (LHSKnownNonNegative && isKnownNonZero(LHS, TD))
1794         return getFalse(ITy);
1795       break;
1796     case ICmpInst::ICMP_SGE:
1797       ComputeSignBit(LHS, LHSKnownNonNegative, LHSKnownNegative, TD);
1798       if (LHSKnownNegative)
1799         return getFalse(ITy);
1800       if (LHSKnownNonNegative)
1801         return getTrue(ITy);
1802       break;
1803     case ICmpInst::ICMP_SGT:
1804       ComputeSignBit(LHS, LHSKnownNonNegative, LHSKnownNegative, TD);
1805       if (LHSKnownNegative)
1806         return getFalse(ITy);
1807       if (LHSKnownNonNegative && isKnownNonZero(LHS, TD))
1808         return getTrue(ITy);
1809       break;
1810     }
1811   }
1812
1813   // See if we are doing a comparison with a constant integer.
1814   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
1815     // Rule out tautological comparisons (eg., ult 0 or uge 0).
1816     ConstantRange RHS_CR = ICmpInst::makeConstantRange(Pred, CI->getValue());
1817     if (RHS_CR.isEmptySet())
1818       return ConstantInt::getFalse(CI->getContext());
1819     if (RHS_CR.isFullSet())
1820       return ConstantInt::getTrue(CI->getContext());
1821
1822     // Many binary operators with constant RHS have easy to compute constant
1823     // range.  Use them to check whether the comparison is a tautology.
1824     uint32_t Width = CI->getBitWidth();
1825     APInt Lower = APInt(Width, 0);
1826     APInt Upper = APInt(Width, 0);
1827     ConstantInt *CI2;
1828     if (match(LHS, m_URem(m_Value(), m_ConstantInt(CI2)))) {
1829       // 'urem x, CI2' produces [0, CI2).
1830       Upper = CI2->getValue();
1831     } else if (match(LHS, m_SRem(m_Value(), m_ConstantInt(CI2)))) {
1832       // 'srem x, CI2' produces (-|CI2|, |CI2|).
1833       Upper = CI2->getValue().abs();
1834       Lower = (-Upper) + 1;
1835     } else if (match(LHS, m_UDiv(m_ConstantInt(CI2), m_Value()))) {
1836       // 'udiv CI2, x' produces [0, CI2].
1837       Upper = CI2->getValue() + 1;
1838     } else if (match(LHS, m_UDiv(m_Value(), m_ConstantInt(CI2)))) {
1839       // 'udiv x, CI2' produces [0, UINT_MAX / CI2].
1840       APInt NegOne = APInt::getAllOnesValue(Width);
1841       if (!CI2->isZero())
1842         Upper = NegOne.udiv(CI2->getValue()) + 1;
1843     } else if (match(LHS, m_SDiv(m_Value(), m_ConstantInt(CI2)))) {
1844       // 'sdiv x, CI2' produces [INT_MIN / CI2, INT_MAX / CI2].
1845       APInt IntMin = APInt::getSignedMinValue(Width);
1846       APInt IntMax = APInt::getSignedMaxValue(Width);
1847       APInt Val = CI2->getValue().abs();
1848       if (!Val.isMinValue()) {
1849         Lower = IntMin.sdiv(Val);
1850         Upper = IntMax.sdiv(Val) + 1;
1851       }
1852     } else if (match(LHS, m_LShr(m_Value(), m_ConstantInt(CI2)))) {
1853       // 'lshr x, CI2' produces [0, UINT_MAX >> CI2].
1854       APInt NegOne = APInt::getAllOnesValue(Width);
1855       if (CI2->getValue().ult(Width))
1856         Upper = NegOne.lshr(CI2->getValue()) + 1;
1857     } else if (match(LHS, m_AShr(m_Value(), m_ConstantInt(CI2)))) {
1858       // 'ashr x, CI2' produces [INT_MIN >> CI2, INT_MAX >> CI2].
1859       APInt IntMin = APInt::getSignedMinValue(Width);
1860       APInt IntMax = APInt::getSignedMaxValue(Width);
1861       if (CI2->getValue().ult(Width)) {
1862         Lower = IntMin.ashr(CI2->getValue());
1863         Upper = IntMax.ashr(CI2->getValue()) + 1;
1864       }
1865     } else if (match(LHS, m_Or(m_Value(), m_ConstantInt(CI2)))) {
1866       // 'or x, CI2' produces [CI2, UINT_MAX].
1867       Lower = CI2->getValue();
1868     } else if (match(LHS, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(CI2)))) {
1869       // 'and x, CI2' produces [0, CI2].
1870       Upper = CI2->getValue() + 1;
1871     }
1872     if (Lower != Upper) {
1873       ConstantRange LHS_CR = ConstantRange(Lower, Upper);
1874       if (RHS_CR.contains(LHS_CR))
1875         return ConstantInt::getTrue(RHS->getContext());
1876       if (RHS_CR.inverse().contains(LHS_CR))
1877         return ConstantInt::getFalse(RHS->getContext());
1878     }
1879   }
1880
1881   // Compare of cast, for example (zext X) != 0 -> X != 0
1882   if (isa<CastInst>(LHS) && (isa<Constant>(RHS) || isa<CastInst>(RHS))) {
1883     Instruction *LI = cast<CastInst>(LHS);
1884     Value *SrcOp = LI->getOperand(0);
1885     Type *SrcTy = SrcOp->getType();
1886     Type *DstTy = LI->getType();
1887
1888     // Turn icmp (ptrtoint x), (ptrtoint/constant) into a compare of the input
1889     // if the integer type is the same size as the pointer type.
1890     if (MaxRecurse && TD && isa<PtrToIntInst>(LI) &&
1891         TD->getPointerSizeInBits() == DstTy->getPrimitiveSizeInBits()) {
1892       if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(RHS)) {
1893         // Transfer the cast to the constant.
1894         if (Value *V = SimplifyICmpInst(Pred, SrcOp,
1895                                         ConstantExpr::getIntToPtr(RHSC, SrcTy),
1896                                         TD, TLI, DT, MaxRecurse-1))
1897           return V;
1898       } else if (PtrToIntInst *RI = dyn_cast<PtrToIntInst>(RHS)) {
1899         if (RI->getOperand(0)->getType() == SrcTy)
1900           // Compare without the cast.
1901           if (Value *V = SimplifyICmpInst(Pred, SrcOp, RI->getOperand(0),
1902                                           TD, TLI, DT, MaxRecurse-1))
1903             return V;
1904       }
1905     }
1906
1907     if (isa<ZExtInst>(LHS)) {
1908       // Turn icmp (zext X), (zext Y) into a compare of X and Y if they have the
1909       // same type.
1910       if (ZExtInst *RI = dyn_cast<ZExtInst>(RHS)) {
1911         if (MaxRecurse && SrcTy == RI->getOperand(0)->getType())
1912           // Compare X and Y.  Note that signed predicates become unsigned.
1913           if (Value *V = SimplifyICmpInst(ICmpInst::getUnsignedPredicate(Pred),
1914                                           SrcOp, RI->getOperand(0), TD, TLI, DT,
1915                                           MaxRecurse-1))
1916             return V;
1917       }
1918       // Turn icmp (zext X), Cst into a compare of X and Cst if Cst is extended
1919       // too.  If not, then try to deduce the result of the comparison.
1920       else if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
1921         // Compute the constant that would happen if we truncated to SrcTy then
1922         // reextended to DstTy.
1923         Constant *Trunc = ConstantExpr::getTrunc(CI, SrcTy);
1924         Constant *RExt = ConstantExpr::getCast(CastInst::ZExt, Trunc, DstTy);
1925
1926         // If the re-extended constant didn't change then this is effectively
1927         // also a case of comparing two zero-extended values.
1928         if (RExt == CI && MaxRecurse)
1929           if (Value *V = SimplifyICmpInst(ICmpInst::getUnsignedPredicate(Pred),
1930                                         SrcOp, Trunc, TD, TLI, DT, MaxRecurse-1))
1931             return V;
1932
1933         // Otherwise the upper bits of LHS are zero while RHS has a non-zero bit
1934         // there.  Use this to work out the result of the comparison.
1935         if (RExt != CI) {
1936           switch (Pred) {
1937           default: llvm_unreachable("Unknown ICmp predicate!");
1938           // LHS <u RHS.
1939           case ICmpInst::ICMP_EQ:
1940           case ICmpInst::ICMP_UGT:
1941           case ICmpInst::ICMP_UGE:
1942             return ConstantInt::getFalse(CI->getContext());
1943
1944           case ICmpInst::ICMP_NE:
1945           case ICmpInst::ICMP_ULT:
1946           case ICmpInst::ICMP_ULE:
1947             return ConstantInt::getTrue(CI->getContext());
1948
1949           // LHS is non-negative.  If RHS is negative then LHS >s LHS.  If RHS
1950           // is non-negative then LHS <s RHS.
1951           case ICmpInst::ICMP_SGT:
1952           case ICmpInst::ICMP_SGE:
1953             return CI->getValue().isNegative() ?
1954               ConstantInt::getTrue(CI->getContext()) :
1955               ConstantInt::getFalse(CI->getContext());
1956
1957           case ICmpInst::ICMP_SLT:
1958           case ICmpInst::ICMP_SLE:
1959             return CI->getValue().isNegative() ?
1960               ConstantInt::getFalse(CI->getContext()) :
1961               ConstantInt::getTrue(CI->getContext());
1962           }
1963         }
1964       }
1965     }
1966
1967     if (isa<SExtInst>(LHS)) {
1968       // Turn icmp (sext X), (sext Y) into a compare of X and Y if they have the
1969       // same type.
1970       if (SExtInst *RI = dyn_cast<SExtInst>(RHS)) {
1971         if (MaxRecurse && SrcTy == RI->getOperand(0)->getType())
1972           // Compare X and Y.  Note that the predicate does not change.
1973           if (Value *V = SimplifyICmpInst(Pred, SrcOp, RI->getOperand(0),
1974                                           TD, TLI, DT, MaxRecurse-1))
1975             return V;
1976       }
1977       // Turn icmp (sext X), Cst into a compare of X and Cst if Cst is extended
1978       // too.  If not, then try to deduce the result of the comparison.
1979       else if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
1980         // Compute the constant that would happen if we truncated to SrcTy then
1981         // reextended to DstTy.
1982         Constant *Trunc = ConstantExpr::getTrunc(CI, SrcTy);
1983         Constant *RExt = ConstantExpr::getCast(CastInst::SExt, Trunc, DstTy);
1984
1985         // If the re-extended constant didn't change then this is effectively
1986         // also a case of comparing two sign-extended values.
1987         if (RExt == CI && MaxRecurse)
1988           if (Value *V = SimplifyICmpInst(Pred, SrcOp, Trunc, TD, TLI, DT,
1989                                           MaxRecurse-1))
1990             return V;
1991
1992         // Otherwise the upper bits of LHS are all equal, while RHS has varying
1993         // bits there.  Use this to work out the result of the comparison.
1994         if (RExt != CI) {
1995           switch (Pred) {
1996           default: llvm_unreachable("Unknown ICmp predicate!");
1997           case ICmpInst::ICMP_EQ:
1998             return ConstantInt::getFalse(CI->getContext());
1999           case ICmpInst::ICMP_NE:
2000             return ConstantInt::getTrue(CI->getContext());
2001
2002           // If RHS is non-negative then LHS <s RHS.  If RHS is negative then
2003           // LHS >s RHS.
2004           case ICmpInst::ICMP_SGT:
2005           case ICmpInst::ICMP_SGE:
2006             return CI->getValue().isNegative() ?
2007               ConstantInt::getTrue(CI->getContext()) :
2008               ConstantInt::getFalse(CI->getContext());
2009           case ICmpInst::ICMP_SLT:
2010           case ICmpInst::ICMP_SLE:
2011             return CI->getValue().isNegative() ?
2012               ConstantInt::getFalse(CI->getContext()) :
2013               ConstantInt::getTrue(CI->getContext());
2014
2015           // If LHS is non-negative then LHS <u RHS.  If LHS is negative then
2016           // LHS >u RHS.
2017           case ICmpInst::ICMP_UGT:
2018           case ICmpInst::ICMP_UGE:
2019             // Comparison is true iff the LHS <s 0.
2020             if (MaxRecurse)
2021               if (Value *V = SimplifyICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, SrcOp,
2022                                               Constant::getNullValue(SrcTy),
2023                                               TD, TLI, DT, MaxRecurse-1))
2024                 return V;
2025             break;
2026           case ICmpInst::ICMP_ULT:
2027           case ICmpInst::ICMP_ULE:
2028             // Comparison is true iff the LHS >=s 0.
2029             if (MaxRecurse)
2030               if (Value *V = SimplifyICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, SrcOp,
2031                                               Constant::getNullValue(SrcTy),
2032                                               TD, TLI, DT, MaxRecurse-1))
2033                 return V;
2034             break;
2035           }
2036         }
2037       }
2038     }
2039   }
2040
2041   // Special logic for binary operators.
2042   BinaryOperator *LBO = dyn_cast<BinaryOperator>(LHS);
2043   BinaryOperator *RBO = dyn_cast<BinaryOperator>(RHS);
2044   if (MaxRecurse && (LBO || RBO)) {
2045     // Analyze the case when either LHS or RHS is an add instruction.
2046     Value *A = 0, *B = 0, *C = 0, *D = 0;
2047     // LHS = A + B (or A and B are null); RHS = C + D (or C and D are null).
2048     bool NoLHSWrapProblem = false, NoRHSWrapProblem = false;
2049     if (LBO && LBO->getOpcode() == Instruction::Add) {
2050       A = LBO->getOperand(0); B = LBO->getOperand(1);
2051       NoLHSWrapProblem = ICmpInst::isEquality(Pred) ||
2052         (CmpInst::isUnsigned(Pred) && LBO->hasNoUnsignedWrap()) ||
2053         (CmpInst::isSigned(Pred) && LBO->hasNoSignedWrap());
2054     }
2055     if (RBO && RBO->getOpcode() == Instruction::Add) {
2056       C = RBO->getOperand(0); D = RBO->getOperand(1);
2057       NoRHSWrapProblem = ICmpInst::isEquality(Pred) ||
2058         (CmpInst::isUnsigned(Pred) && RBO->hasNoUnsignedWrap()) ||
2059         (CmpInst::isSigned(Pred) && RBO->hasNoSignedWrap());
2060     }
2061
2062     // icmp (X+Y), X -> icmp Y, 0 for equalities or if there is no overflow.
2063     if ((A == RHS || B == RHS) && NoLHSWrapProblem)
2064       if (Value *V = SimplifyICmpInst(Pred, A == RHS ? B : A,
2065                                       Constant::getNullValue(RHS->getType()),
2066                                       TD, TLI, DT, MaxRecurse-1))
2067         return V;
2068
2069     // icmp X, (X+Y) -> icmp 0, Y for equalities or if there is no overflow.
2070     if ((C == LHS || D == LHS) && NoRHSWrapProblem)
2071       if (Value *V = SimplifyICmpInst(Pred,
2072                                       Constant::getNullValue(LHS->getType()),
2073                                       C == LHS ? D : C, TD, TLI, DT, MaxRecurse-1))
2074         return V;
2075
2076     // icmp (X+Y), (X+Z) -> icmp Y,Z for equalities or if there is no overflow.
2077     if (A && C && (A == C || A == D || B == C || B == D) &&
2078         NoLHSWrapProblem && NoRHSWrapProblem) {
2079       // Determine Y and Z in the form icmp (X+Y), (X+Z).
2080       Value *Y = (A == C || A == D) ? B : A;
2081       Value *Z = (C == A || C == B) ? D : C;
2082       if (Value *V = SimplifyICmpInst(Pred, Y, Z, TD, TLI, DT, MaxRecurse-1))
2083         return V;
2084     }
2085   }
2086
2087   if (LBO && match(LBO, m_URem(m_Value(), m_Specific(RHS)))) {
2088     bool KnownNonNegative, KnownNegative;
2089     switch (Pred) {
2090     default:
2091       break;
2092     case ICmpInst::ICMP_SGT:
2093     case ICmpInst::ICMP_SGE:
2094       ComputeSignBit(LHS, KnownNonNegative, KnownNegative, TD);
2095       if (!KnownNonNegative)
2096         break;
2097       // fall-through
2098     case ICmpInst::ICMP_EQ:
2099     case ICmpInst::ICMP_UGT:
2100     case ICmpInst::ICMP_UGE:
2101       return getFalse(ITy);
2102     case ICmpInst::ICMP_SLT:
2103     case ICmpInst::ICMP_SLE:
2104       ComputeSignBit(LHS, KnownNonNegative, KnownNegative, TD);
2105       if (!KnownNonNegative)
2106         break;
2107       // fall-through
2108     case ICmpInst::ICMP_NE:
2109     case ICmpInst::ICMP_ULT:
2110     case ICmpInst::ICMP_ULE:
2111       return getTrue(ITy);
2112     }
2113   }
2114   if (RBO && match(RBO, m_URem(m_Value(), m_Specific(LHS)))) {
2115     bool KnownNonNegative, KnownNegative;
2116     switch (Pred) {
2117     default:
2118       break;
2119     case ICmpInst::ICMP_SGT:
2120     case ICmpInst::ICMP_SGE:
2121       ComputeSignBit(RHS, KnownNonNegative, KnownNegative, TD);
2122       if (!KnownNonNegative)
2123         break;
2124       // fall-through
2125     case ICmpInst::ICMP_NE:
2126     case ICmpInst::ICMP_UGT:
2127     case ICmpInst::ICMP_UGE:
2128       return getTrue(ITy);
2129     case ICmpInst::ICMP_SLT:
2130     case ICmpInst::ICMP_SLE:
2131       ComputeSignBit(RHS, KnownNonNegative, KnownNegative, TD);
2132       if (!KnownNonNegative)
2133         break;
2134       // fall-through
2135     case ICmpInst::ICMP_EQ:
2136     case ICmpInst::ICMP_ULT:
2137     case ICmpInst::ICMP_ULE:
2138       return getFalse(ITy);
2139     }
2140   }
2141
2142   // x udiv y <=u x.
2143   if (LBO && match(LBO, m_UDiv(m_Specific(RHS), m_Value()))) {
2144     // icmp pred (X /u Y), X
2145     if (Pred == ICmpInst::ICMP_UGT)
2146       return getFalse(ITy);
2147     if (Pred == ICmpInst::ICMP_ULE)
2148       return getTrue(ITy);
2149   }
2150
2151   if (MaxRecurse && LBO && RBO && LBO->getOpcode() == RBO->getOpcode() &&
2152       LBO->getOperand(1) == RBO->getOperand(1)) {
2153     switch (LBO->getOpcode()) {
2154     default: break;
2155     case Instruction::UDiv:
2156     case Instruction::LShr:
2157       if (ICmpInst::isSigned(Pred))
2158         break;
2159       // fall-through
2160     case Instruction::SDiv:
2161     case Instruction::AShr:
2162       if (!LBO->isExact() || !RBO->isExact())
2163         break;
2164       if (Value *V = SimplifyICmpInst(Pred, LBO->getOperand(0),
2165                                       RBO->getOperand(0), TD, TLI, DT, MaxRecurse-1))
2166         return V;
2167       break;
2168     case Instruction::Shl: {
2169       bool NUW = LBO->hasNoUnsignedWrap() && RBO->hasNoUnsignedWrap();
2170       bool NSW = LBO->hasNoSignedWrap() && RBO->hasNoSignedWrap();
2171       if (!NUW && !NSW)
2172         break;
2173       if (!NSW && ICmpInst::isSigned(Pred))
2174         break;
2175       if (Value *V = SimplifyICmpInst(Pred, LBO->getOperand(0),
2176                                       RBO->getOperand(0), TD, TLI, DT, MaxRecurse-1))
2177         return V;
2178       break;
2179     }
2180     }
2181   }
2182
2183   // Simplify comparisons involving max/min.
2184   Value *A, *B;
2185   CmpInst::Predicate P = CmpInst::BAD_ICMP_PREDICATE;
2186   CmpInst::Predicate EqP; // Chosen so that "A == max/min(A,B)" iff "A EqP B".
2187
2188   // Signed variants on "max(a,b)>=a -> true".
2189   if (match(LHS, m_SMax(m_Value(A), m_Value(B))) && (A == RHS || B == RHS)) {
2190     if (A != RHS) std::swap(A, B); // smax(A, B) pred A.
2191     EqP = CmpInst::ICMP_SGE; // "A == smax(A, B)" iff "A sge B".
2192     // We analyze this as smax(A, B) pred A.
2193     P = Pred;
2194   } else if (match(RHS, m_SMax(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2195              (A == LHS || B == LHS)) {
2196     if (A != LHS) std::swap(A, B); // A pred smax(A, B).
2197     EqP = CmpInst::ICMP_SGE; // "A == smax(A, B)" iff "A sge B".
2198     // We analyze this as smax(A, B) swapped-pred A.
2199     P = CmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
2200   } else if (match(LHS, m_SMin(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2201              (A == RHS || B == RHS)) {
2202     if (A != RHS) std::swap(A, B); // smin(A, B) pred A.
2203     EqP = CmpInst::ICMP_SLE; // "A == smin(A, B)" iff "A sle B".
2204     // We analyze this as smax(-A, -B) swapped-pred -A.
2205     // Note that we do not need to actually form -A or -B thanks to EqP.
2206     P = CmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
2207   } else if (match(RHS, m_SMin(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2208              (A == LHS || B == LHS)) {
2209     if (A != LHS) std::swap(A, B); // A pred smin(A, B).
2210     EqP = CmpInst::ICMP_SLE; // "A == smin(A, B)" iff "A sle B".
2211     // We analyze this as smax(-A, -B) pred -A.
2212     // Note that we do not need to actually form -A or -B thanks to EqP.
2213     P = Pred;
2214   }
2215   if (P != CmpInst::BAD_ICMP_PREDICATE) {
2216     // Cases correspond to "max(A, B) p A".
2217     switch (P) {
2218     default:
2219       break;
2220     case CmpInst::ICMP_EQ:
2221     case CmpInst::ICMP_SLE:
2222       // Equivalent to "A EqP B".  This may be the same as the condition tested
2223       // in the max/min; if so, we can just return that.
2224       if (Value *V = ExtractEquivalentCondition(LHS, EqP, A, B))
2225         return V;
2226       if (Value *V = ExtractEquivalentCondition(RHS, EqP, A, B))
2227         return V;
2228       // Otherwise, see if "A EqP B" simplifies.
2229       if (MaxRecurse)
2230         if (Value *V = SimplifyICmpInst(EqP, A, B, TD, TLI, DT, MaxRecurse-1))
2231           return V;
2232       break;
2233     case CmpInst::ICMP_NE:
2234     case CmpInst::ICMP_SGT: {
2235       CmpInst::Predicate InvEqP = CmpInst::getInversePredicate(EqP);
2236       // Equivalent to "A InvEqP B".  This may be the same as the condition
2237       // tested in the max/min; if so, we can just return that.
2238       if (Value *V = ExtractEquivalentCondition(LHS, InvEqP, A, B))
2239         return V;
2240       if (Value *V = ExtractEquivalentCondition(RHS, InvEqP, A, B))
2241         return V;
2242       // Otherwise, see if "A InvEqP B" simplifies.
2243       if (MaxRecurse)
2244         if (Value *V = SimplifyICmpInst(InvEqP, A, B, TD, TLI, DT, MaxRecurse-1))
2245           return V;
2246       break;
2247     }
2248     case CmpInst::ICMP_SGE:
2249       // Always true.
2250       return getTrue(ITy);
2251     case CmpInst::ICMP_SLT:
2252       // Always false.
2253       return getFalse(ITy);
2254     }
2255   }
2256
2257   // Unsigned variants on "max(a,b)>=a -> true".
2258   P = CmpInst::BAD_ICMP_PREDICATE;
2259   if (match(LHS, m_UMax(m_Value(A), m_Value(B))) && (A == RHS || B == RHS)) {
2260     if (A != RHS) std::swap(A, B); // umax(A, B) pred A.
2261     EqP = CmpInst::ICMP_UGE; // "A == umax(A, B)" iff "A uge B".
2262     // We analyze this as umax(A, B) pred A.
2263     P = Pred;
2264   } else if (match(RHS, m_UMax(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2265              (A == LHS || B == LHS)) {
2266     if (A != LHS) std::swap(A, B); // A pred umax(A, B).
2267     EqP = CmpInst::ICMP_UGE; // "A == umax(A, B)" iff "A uge B".
2268     // We analyze this as umax(A, B) swapped-pred A.
2269     P = CmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
2270   } else if (match(LHS, m_UMin(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2271              (A == RHS || B == RHS)) {
2272     if (A != RHS) std::swap(A, B); // umin(A, B) pred A.
2273     EqP = CmpInst::ICMP_ULE; // "A == umin(A, B)" iff "A ule B".
2274     // We analyze this as umax(-A, -B) swapped-pred -A.
2275     // Note that we do not need to actually form -A or -B thanks to EqP.
2276     P = CmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
2277   } else if (match(RHS, m_UMin(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2278              (A == LHS || B == LHS)) {
2279     if (A != LHS) std::swap(A, B); // A pred umin(A, B).
2280     EqP = CmpInst::ICMP_ULE; // "A == umin(A, B)" iff "A ule B".
2281     // We analyze this as umax(-A, -B) pred -A.
2282     // Note that we do not need to actually form -A or -B thanks to EqP.
2283     P = Pred;
2284   }
2285   if (P != CmpInst::BAD_ICMP_PREDICATE) {
2286     // Cases correspond to "max(A, B) p A".
2287     switch (P) {
2288     default:
2289       break;
2290     case CmpInst::ICMP_EQ:
2291     case CmpInst::ICMP_ULE:
2292       // Equivalent to "A EqP B".  This may be the same as the condition tested
2293       // in the max/min; if so, we can just return that.
2294       if (Value *V = ExtractEquivalentCondition(LHS, EqP, A, B))
2295         return V;
2296       if (Value *V = ExtractEquivalentCondition(RHS, EqP, A, B))
2297         return V;
2298       // Otherwise, see if "A EqP B" simplifies.
2299       if (MaxRecurse)
2300         if (Value *V = SimplifyICmpInst(EqP, A, B, TD, TLI, DT, MaxRecurse-1))
2301           return V;
2302       break;
2303     case CmpInst::ICMP_NE:
2304     case CmpInst::ICMP_UGT: {
2305       CmpInst::Predicate InvEqP = CmpInst::getInversePredicate(EqP);
2306       // Equivalent to "A InvEqP B".  This may be the same as the condition
2307       // tested in the max/min; if so, we can just return that.
2308       if (Value *V = ExtractEquivalentCondition(LHS, InvEqP, A, B))
2309         return V;
2310       if (Value *V = ExtractEquivalentCondition(RHS, InvEqP, A, B))
2311         return V;
2312       // Otherwise, see if "A InvEqP B" simplifies.
2313       if (MaxRecurse)
2314         if (Value *V = SimplifyICmpInst(InvEqP, A, B, TD, TLI, DT, MaxRecurse-1))
2315           return V;
2316       break;
2317     }
2318     case CmpInst::ICMP_UGE:
2319       // Always true.
2320       return getTrue(ITy);
2321     case CmpInst::ICMP_ULT:
2322       // Always false.
2323       return getFalse(ITy);
2324     }
2325   }
2326
2327   // Variants on "max(x,y) >= min(x,z)".
2328   Value *C, *D;
2329   if (match(LHS, m_SMax(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2330       match(RHS, m_SMin(m_Value(C), m_Value(D))) &&
2331       (A == C || A == D || B == C || B == D)) {
2332     // max(x, ?) pred min(x, ?).
2333     if (Pred == CmpInst::ICMP_SGE)
2334       // Always true.
2335       return getTrue(ITy);
2336     if (Pred == CmpInst::ICMP_SLT)
2337       // Always false.
2338       return getFalse(ITy);
2339   } else if (match(LHS, m_SMin(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2340              match(RHS, m_SMax(m_Value(C), m_Value(D))) &&
2341              (A == C || A == D || B == C || B == D)) {
2342     // min(x, ?) pred max(x, ?).
2343     if (Pred == CmpInst::ICMP_SLE)
2344       // Always true.
2345       return getTrue(ITy);
2346     if (Pred == CmpInst::ICMP_SGT)
2347       // Always false.
2348       return getFalse(ITy);
2349   } else if (match(LHS, m_UMax(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2350              match(RHS, m_UMin(m_Value(C), m_Value(D))) &&
2351              (A == C || A == D || B == C || B == D)) {
2352     // max(x, ?) pred min(x, ?).
2353     if (Pred == CmpInst::ICMP_UGE)
2354       // Always true.
2355       return getTrue(ITy);
2356     if (Pred == CmpInst::ICMP_ULT)
2357       // Always false.
2358       return getFalse(ITy);
2359   } else if (match(LHS, m_UMin(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2360              match(RHS, m_UMax(m_Value(C), m_Value(D))) &&
2361              (A == C || A == D || B == C || B == D)) {
2362     // min(x, ?) pred max(x, ?).
2363     if (Pred == CmpInst::ICMP_ULE)
2364       // Always true.
2365       return getTrue(ITy);
2366     if (Pred == CmpInst::ICMP_UGT)
2367       // Always false.
2368       return getFalse(ITy);
2369   }
2370
2371   // Simplify comparisons of GEPs.
2372   if (GetElementPtrInst *GLHS = dyn_cast<GetElementPtrInst>(LHS)) {
2373     if (GEPOperator *GRHS = dyn_cast<GEPOperator>(RHS)) {
2374       if (GLHS->getPointerOperand() == GRHS->getPointerOperand() &&
2375           GLHS->hasAllConstantIndices() && GRHS->hasAllConstantIndices() &&
2376           (ICmpInst::isEquality(Pred) ||
2377            (GLHS->isInBounds() && GRHS->isInBounds() &&
2378             Pred == ICmpInst::getSignedPredicate(Pred)))) {
2379         // The bases are equal and the indices are constant.  Build a constant
2380         // expression GEP with the same indices and a null base pointer to see
2381         // what constant folding can make out of it.
2382         Constant *Null = Constant::getNullValue(GLHS->getPointerOperandType());
2383         SmallVector<Value *, 4> IndicesLHS(GLHS->idx_begin(), GLHS->idx_end());
2384         Constant *NewLHS = ConstantExpr::getGetElementPtr(Null, IndicesLHS);
2385
2386         SmallVector<Value *, 4> IndicesRHS(GRHS->idx_begin(), GRHS->idx_end());
2387         Constant *NewRHS = ConstantExpr::getGetElementPtr(Null, IndicesRHS);
2388         return ConstantExpr::getICmp(Pred, NewLHS, NewRHS);
2389       }
2390     }
2391   }
2392
2393   // If the comparison is with the result of a select instruction, check whether
2394   // comparing with either branch of the select always yields the same value.
2395   if (isa<SelectInst>(LHS) || isa<SelectInst>(RHS))
2396     if (Value *V = ThreadCmpOverSelect(Pred, LHS, RHS, TD, TLI, DT, MaxRecurse))
2397       return V;
2398
2399   // If the comparison is with the result of a phi instruction, check whether
2400   // doing the compare with each incoming phi value yields a common result.
2401   if (isa<PHINode>(LHS) || isa<PHINode>(RHS))
2402     if (Value *V = ThreadCmpOverPHI(Pred, LHS, RHS, TD, TLI, DT, MaxRecurse))
2403       return V;
2404
2405   return 0;
2406 }
2407
2408 Value *llvm::SimplifyICmpInst(unsigned Predicate, Value *LHS, Value *RHS,
2409                               const TargetData *TD,
2410                               const TargetLibraryInfo *TLI,
2411                               const DominatorTree *DT) {
2412   return ::SimplifyICmpInst(Predicate, LHS, RHS, TD, TLI, DT, RecursionLimit);
2413 }
2414
2415 /// SimplifyFCmpInst - Given operands for an FCmpInst, see if we can
2416 /// fold the result.  If not, this returns null.
2417 static Value *SimplifyFCmpInst(unsigned Predicate, Value *LHS, Value *RHS,
2418                                const TargetData *TD,
2419                                const TargetLibraryInfo *TLI,
2420                                const DominatorTree *DT,
2421                                unsigned MaxRecurse) {
2422   CmpInst::Predicate Pred = (CmpInst::Predicate)Predicate;
2423   assert(CmpInst::isFPPredicate(Pred) && "Not an FP compare!");
2424
2425   if (Constant *CLHS = dyn_cast<Constant>(LHS)) {
2426     if (Constant *CRHS = dyn_cast<Constant>(RHS))
2427       return ConstantFoldCompareInstOperands(Pred, CLHS, CRHS, TD, TLI);
2428
2429     // If we have a constant, make sure it is on the RHS.
2430     std::swap(LHS, RHS);
2431     Pred = CmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
2432   }
2433
2434   // Fold trivial predicates.
2435   if (Pred == FCmpInst::FCMP_FALSE)
2436     return ConstantInt::get(GetCompareTy(LHS), 0);
2437   if (Pred == FCmpInst::FCMP_TRUE)
2438     return ConstantInt::get(GetCompareTy(LHS), 1);
2439
2440   if (isa<UndefValue>(RHS))                  // fcmp pred X, undef -> undef
2441     return UndefValue::get(GetCompareTy(LHS));
2442
2443   // fcmp x,x -> true/false.  Not all compares are foldable.
2444   if (LHS == RHS) {
2445     if (CmpInst::isTrueWhenEqual(Pred))
2446       return ConstantInt::get(GetCompareTy(LHS), 1);
2447     if (CmpInst::isFalseWhenEqual(Pred))
2448       return ConstantInt::get(GetCompareTy(LHS), 0);
2449   }
2450
2451   // Handle fcmp with constant RHS
2452   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(RHS)) {
2453     // If the constant is a nan, see if we can fold the comparison based on it.
2454     if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHSC)) {
2455       if (CFP->getValueAPF().isNaN()) {
2456         if (FCmpInst::isOrdered(Pred))   // True "if ordered and foo"
2457           return ConstantInt::getFalse(CFP->getContext());
2458         assert(FCmpInst::isUnordered(Pred) &&
2459                "Comparison must be either ordered or unordered!");
2460         // True if unordered.
2461         return ConstantInt::getTrue(CFP->getContext());
2462       }
2463       // Check whether the constant is an infinity.
2464       if (CFP->getValueAPF().isInfinity()) {
2465         if (CFP->getValueAPF().isNegative()) {
2466           switch (Pred) {
2467           case FCmpInst::FCMP_OLT:
2468             // No value is ordered and less than negative infinity.
2469             return ConstantInt::getFalse(CFP->getContext());
2470           case FCmpInst::FCMP_UGE:
2471             // All values are unordered with or at least negative infinity.
2472             return ConstantInt::getTrue(CFP->getContext());
2473           default:
2474             break;
2475           }
2476         } else {
2477           switch (Pred) {
2478           case FCmpInst::FCMP_OGT:
2479             // No value is ordered and greater than infinity.
2480             return ConstantInt::getFalse(CFP->getContext());
2481           case FCmpInst::FCMP_ULE:
2482             // All values are unordered with and at most infinity.
2483             return ConstantInt::getTrue(CFP->getContext());
2484           default:
2485             break;
2486           }
2487         }
2488       }
2489     }
2490   }
2491
2492   // If the comparison is with the result of a select instruction, check whether
2493   // comparing with either branch of the select always yields the same value.
2494   if (isa<SelectInst>(LHS) || isa<SelectInst>(RHS))
2495     if (Value *V = ThreadCmpOverSelect(Pred, LHS, RHS, TD, TLI, DT, MaxRecurse))
2496       return V;
2497
2498   // If the comparison is with the result of a phi instruction, check whether
2499   // doing the compare with each incoming phi value yields a common result.
2500   if (isa<PHINode>(LHS) || isa<PHINode>(RHS))
2501     if (Value *V = ThreadCmpOverPHI(Pred, LHS, RHS, TD, TLI, DT, MaxRecurse))
2502       return V;
2503
2504   return 0;
2505 }
2506
2507 Value *llvm::SimplifyFCmpInst(unsigned Predicate, Value *LHS, Value *RHS,
2508                               const TargetData *TD,
2509                               const TargetLibraryInfo *TLI,
2510                               const DominatorTree *DT) {
2511   return ::SimplifyFCmpInst(Predicate, LHS, RHS, TD, TLI, DT, RecursionLimit);
2512 }
2513
2514 /// SimplifySelectInst - Given operands for a SelectInst, see if we can fold
2515 /// the result.  If not, this returns null.
2516 Value *llvm::SimplifySelectInst(Value *CondVal, Value *TrueVal, Value *FalseVal,
2517                                 const TargetData *TD, const DominatorTree *) {
2518   // select true, X, Y  -> X
2519   // select false, X, Y -> Y
2520   if (ConstantInt *CB = dyn_cast<ConstantInt>(CondVal))
2521     return CB->getZExtValue() ? TrueVal : FalseVal;
2522
2523   // select C, X, X -> X
2524   if (TrueVal == FalseVal)
2525     return TrueVal;
2526
2527   if (isa<UndefValue>(CondVal)) {  // select undef, X, Y -> X or Y
2528     if (isa<Constant>(TrueVal))
2529       return TrueVal;
2530     return FalseVal;
2531   }
2532   if (isa<UndefValue>(TrueVal))   // select C, undef, X -> X
2533     return FalseVal;
2534   if (isa<UndefValue>(FalseVal))   // select C, X, undef -> X
2535     return TrueVal;
2536
2537   return 0;
2538 }
2539
2540 /// SimplifyGEPInst - Given operands for an GetElementPtrInst, see if we can
2541 /// fold the result.  If not, this returns null.
2542 Value *llvm::SimplifyGEPInst(ArrayRef<Value *> Ops, const TargetData *TD,
2543                              const DominatorTree *) {
2544   // The type of the GEP pointer operand.
2545   PointerType *PtrTy = dyn_cast<PointerType>(Ops[0]->getType());
2546   // The GEP pointer operand is not a pointer, it's a vector of pointers.
2547   if (!PtrTy)
2548     return 0;
2549
2550   // getelementptr P -> P.
2551   if (Ops.size() == 1)
2552     return Ops[0];
2553
2554   if (isa<UndefValue>(Ops[0])) {
2555     // Compute the (pointer) type returned by the GEP instruction.
2556     Type *LastType = GetElementPtrInst::getIndexedType(PtrTy, Ops.slice(1));
2557     Type *GEPTy = PointerType::get(LastType, PtrTy->getAddressSpace());
2558     return UndefValue::get(GEPTy);
2559   }
2560
2561   if (Ops.size() == 2) {
2562     // getelementptr P, 0 -> P.
2563     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Ops[1]))
2564       if (C->isZero())
2565         return Ops[0];
2566     // getelementptr P, N -> P if P points to a type of zero size.
2567     if (TD) {
2568       Type *Ty = PtrTy->getElementType();
2569       if (Ty->isSized() && TD->getTypeAllocSize(Ty) == 0)
2570         return Ops[0];
2571     }
2572   }
2573
2574   // Check to see if this is constant foldable.
2575   for (unsigned i = 0, e = Ops.size(); i != e; ++i)
2576     if (!isa<Constant>(Ops[i]))
2577       return 0;
2578
2579   return ConstantExpr::getGetElementPtr(cast<Constant>(Ops[0]), Ops.slice(1));
2580 }
2581
2582 /// SimplifyInsertValueInst - Given operands for an InsertValueInst, see if we
2583 /// can fold the result.  If not, this returns null.
2584 Value *llvm::SimplifyInsertValueInst(Value *Agg, Value *Val,
2585                                      ArrayRef<unsigned> Idxs,
2586                                      const TargetData *,
2587                                      const DominatorTree *) {
2588   if (Constant *CAgg = dyn_cast<Constant>(Agg))
2589     if (Constant *CVal = dyn_cast<Constant>(Val))
2590       return ConstantFoldInsertValueInstruction(CAgg, CVal, Idxs);
2591
2592   // insertvalue x, undef, n -> x
2593   if (match(Val, m_Undef()))
2594     return Agg;
2595
2596   // insertvalue x, (extractvalue y, n), n
2597   if (ExtractValueInst *EV = dyn_cast<ExtractValueInst>(Val))
2598     if (EV->getAggregateOperand()->getType() == Agg->getType() &&
2599         EV->getIndices() == Idxs) {
2600       // insertvalue undef, (extractvalue y, n), n -> y
2601       if (match(Agg, m_Undef()))
2602         return EV->getAggregateOperand();
2603
2604       // insertvalue y, (extractvalue y, n), n -> y
2605       if (Agg == EV->getAggregateOperand())
2606         return Agg;
2607     }
2608
2609   return 0;
2610 }
2611
2612 /// SimplifyPHINode - See if we can fold the given phi.  If not, returns null.
2613 static Value *SimplifyPHINode(PHINode *PN, const DominatorTree *DT) {
2614   // If all of the PHI's incoming values are the same then replace the PHI node
2615   // with the common value.
2616   Value *CommonValue = 0;
2617   bool HasUndefInput = false;
2618   for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
2619     Value *Incoming = PN->getIncomingValue(i);
2620     // If the incoming value is the phi node itself, it can safely be skipped.
2621     if (Incoming == PN) continue;
2622     if (isa<UndefValue>(Incoming)) {
2623       // Remember that we saw an undef value, but otherwise ignore them.
2624       HasUndefInput = true;
2625       continue;
2626     }
2627     if (CommonValue && Incoming != CommonValue)
2628       return 0;  // Not the same, bail out.
2629     CommonValue = Incoming;
2630   }
2631
2632   // If CommonValue is null then all of the incoming values were either undef or
2633   // equal to the phi node itself.
2634   if (!CommonValue)
2635     return UndefValue::get(PN->getType());
2636
2637   // If we have a PHI node like phi(X, undef, X), where X is defined by some
2638   // instruction, we cannot return X as the result of the PHI node unless it
2639   // dominates the PHI block.
2640   if (HasUndefInput)
2641     return ValueDominatesPHI(CommonValue, PN, DT) ? CommonValue : 0;
2642
2643   return CommonValue;
2644 }
2645
2646 //=== Helper functions for higher up the class hierarchy.
2647
2648 /// SimplifyBinOp - Given operands for a BinaryOperator, see if we can
2649 /// fold the result.  If not, this returns null.
2650 static Value *SimplifyBinOp(unsigned Opcode, Value *LHS, Value *RHS,
2651                             const TargetData *TD,
2652                             const TargetLibraryInfo *TLI,
2653                             const DominatorTree *DT,
2654                             unsigned MaxRecurse) {
2655   switch (Opcode) {
2656   case Instruction::Add:
2657     return SimplifyAddInst(LHS, RHS, /*isNSW*/false, /*isNUW*/false,
2658                            TD, TLI, DT, MaxRecurse);
2659   case Instruction::Sub:
2660     return SimplifySubInst(LHS, RHS, /*isNSW*/false, /*isNUW*/false,
2661                            TD, TLI, DT, MaxRecurse);
2662   case Instruction::Mul:  return SimplifyMulInst (LHS, RHS, TD, TLI, DT,
2663                                                   MaxRecurse);
2664   case Instruction::SDiv: return SimplifySDivInst(LHS, RHS, TD, TLI, DT,
2665                                                   MaxRecurse);
2666   case Instruction::UDiv: return SimplifyUDivInst(LHS, RHS, TD, TLI, DT,
2667                                                   MaxRecurse);
2668   case Instruction::FDiv: return SimplifyFDivInst(LHS, RHS, TD, TLI, DT,
2669                                                   MaxRecurse);
2670   case Instruction::SRem: return SimplifySRemInst(LHS, RHS, TD, TLI, DT,
2671                                                   MaxRecurse);
2672   case Instruction::URem: return SimplifyURemInst(LHS, RHS, TD, TLI, DT,
2673                                                   MaxRecurse);
2674   case Instruction::FRem: return SimplifyFRemInst(LHS, RHS, TD, TLI, DT,
2675                                                   MaxRecurse);
2676   case Instruction::Shl:
2677     return SimplifyShlInst(LHS, RHS, /*isNSW*/false, /*isNUW*/false,
2678                            TD, TLI, DT, MaxRecurse);
2679   case Instruction::LShr:
2680     return SimplifyLShrInst(LHS, RHS, /*isExact*/false, TD, TLI, DT,
2681                             MaxRecurse);
2682   case Instruction::AShr:
2683     return SimplifyAShrInst(LHS, RHS, /*isExact*/false, TD, TLI, DT,
2684                             MaxRecurse);
2685   case Instruction::And: return SimplifyAndInst(LHS, RHS, TD, TLI, DT,
2686                                                 MaxRecurse);
2687   case Instruction::Or:  return SimplifyOrInst (LHS, RHS, TD, TLI, DT,
2688                                                 MaxRecurse);
2689   case Instruction::Xor: return SimplifyXorInst(LHS, RHS, TD, TLI, DT,
2690                                                 MaxRecurse);
2691   default:
2692     if (Constant *CLHS = dyn_cast<Constant>(LHS))
2693       if (Constant *CRHS = dyn_cast<Constant>(RHS)) {
2694         Constant *COps[] = {CLHS, CRHS};
2695         return ConstantFoldInstOperands(Opcode, LHS->getType(), COps, TD, TLI);
2696       }
2697
2698     // If the operation is associative, try some generic simplifications.
2699     if (Instruction::isAssociative(Opcode))
2700       if (Value *V = SimplifyAssociativeBinOp(Opcode, LHS, RHS, TD, TLI, DT,
2701                                               MaxRecurse))
2702         return V;
2703
2704     // If the operation is with the result of a select instruction, check whether
2705     // operating on either branch of the select always yields the same value.
2706     if (isa<SelectInst>(LHS) || isa<SelectInst>(RHS))
2707       if (Value *V = ThreadBinOpOverSelect(Opcode, LHS, RHS, TD, TLI, DT,
2708                                            MaxRecurse))
2709         return V;
2710
2711     // If the operation is with the result of a phi instruction, check whether
2712     // operating on all incoming values of the phi always yields the same value.
2713     if (isa<PHINode>(LHS) || isa<PHINode>(RHS))
2714       if (Value *V = ThreadBinOpOverPHI(Opcode, LHS, RHS, TD, TLI, DT,
2715                                         MaxRecurse))
2716         return V;
2717
2718     return 0;
2719   }
2720 }
2721
2722 Value *llvm::SimplifyBinOp(unsigned Opcode, Value *LHS, Value *RHS,
2723                            const TargetData *TD, const TargetLibraryInfo *TLI,
2724                            const DominatorTree *DT) {
2725   return ::SimplifyBinOp(Opcode, LHS, RHS, TD, TLI, DT, RecursionLimit);
2726 }
2727
2728 /// SimplifyCmpInst - Given operands for a CmpInst, see if we can
2729 /// fold the result.
2730 static Value *SimplifyCmpInst(unsigned Predicate, Value *LHS, Value *RHS,
2731                               const TargetData *TD,
2732                               const TargetLibraryInfo *TLI,
2733                               const DominatorTree *DT,
2734                               unsigned MaxRecurse) {
2735   if (CmpInst::isIntPredicate((CmpInst::Predicate)Predicate))
2736     return SimplifyICmpInst(Predicate, LHS, RHS, TD, TLI, DT, MaxRecurse);
2737   return SimplifyFCmpInst(Predicate, LHS, RHS, TD, TLI, DT, MaxRecurse);
2738 }
2739
2740 Value *llvm::SimplifyCmpInst(unsigned Predicate, Value *LHS, Value *RHS,
2741                              const TargetData *TD, const TargetLibraryInfo *TLI,
2742                              const DominatorTree *DT) {
2743   return ::SimplifyCmpInst(Predicate, LHS, RHS, TD, TLI, DT, RecursionLimit);
2744 }
2745
2746 static Value *SimplifyCallInst(CallInst *CI) {
2747   // call undef -> undef
2748   if (isa<UndefValue>(CI->getCalledValue()))
2749     return UndefValue::get(CI->getType());
2750
2751   return 0;
2752 }
2753
2754 /// SimplifyInstruction - See if we can compute a simplified version of this
2755 /// instruction.  If not, this returns null.
2756 Value *llvm::SimplifyInstruction(Instruction *I, const TargetData *TD,
2757                                  const TargetLibraryInfo *TLI,
2758                                  const DominatorTree *DT) {
2759   Value *Result;
2760
2761   switch (I->getOpcode()) {
2762   default:
2763     Result = ConstantFoldInstruction(I, TD, TLI);
2764     break;
2765   case Instruction::Add:
2766     Result = SimplifyAddInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
2767                              cast<BinaryOperator>(I)->hasNoSignedWrap(),
2768                              cast<BinaryOperator>(I)->hasNoUnsignedWrap(),
2769                              TD, TLI, DT);
2770     break;
2771   case Instruction::Sub:
2772     Result = SimplifySubInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
2773                              cast<BinaryOperator>(I)->hasNoSignedWrap(),
2774                              cast<BinaryOperator>(I)->hasNoUnsignedWrap(),
2775                              TD, TLI, DT);
2776     break;
2777   case Instruction::Mul:
2778     Result = SimplifyMulInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1), TD, TLI, DT);
2779     break;
2780   case Instruction::SDiv:
2781     Result = SimplifySDivInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1), TD, TLI, DT);
2782     break;
2783   case Instruction::UDiv:
2784     Result = SimplifyUDivInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1), TD, TLI, DT);
2785     break;
2786   case Instruction::FDiv:
2787     Result = SimplifyFDivInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1), TD, TLI, DT);
2788     break;
2789   case Instruction::SRem:
2790     Result = SimplifySRemInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1), TD, TLI, DT);
2791     break;
2792   case Instruction::URem:
2793     Result = SimplifyURemInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1), TD, TLI, DT);
2794     break;
2795   case Instruction::FRem:
2796     Result = SimplifyFRemInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1), TD, TLI, DT);
2797     break;
2798   case Instruction::Shl:
2799     Result = SimplifyShlInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
2800                              cast<BinaryOperator>(I)->hasNoSignedWrap(),
2801                              cast<BinaryOperator>(I)->hasNoUnsignedWrap(),
2802                              TD, TLI, DT);
2803     break;
2804   case Instruction::LShr:
2805     Result = SimplifyLShrInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
2806                               cast<BinaryOperator>(I)->isExact(),
2807                               TD, TLI, DT);
2808     break;
2809   case Instruction::AShr:
2810     Result = SimplifyAShrInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
2811                               cast<BinaryOperator>(I)->isExact(),
2812                               TD, TLI, DT);
2813     break;
2814   case Instruction::And:
2815     Result = SimplifyAndInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1), TD, TLI, DT);
2816     break;
2817   case Instruction::Or:
2818     Result = SimplifyOrInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1), TD, TLI, DT);
2819     break;
2820   case Instruction::Xor:
2821     Result = SimplifyXorInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1), TD, TLI, DT);
2822     break;
2823   case Instruction::ICmp:
2824     Result = SimplifyICmpInst(cast<ICmpInst>(I)->getPredicate(),
2825                               I->getOperand(0), I->getOperand(1), TD, TLI, DT);
2826     break;
2827   case Instruction::FCmp:
2828     Result = SimplifyFCmpInst(cast<FCmpInst>(I)->getPredicate(),
2829                               I->getOperand(0), I->getOperand(1), TD, TLI, DT);
2830     break;
2831   case Instruction::Select:
2832     Result = SimplifySelectInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
2833                                 I->getOperand(2), TD, DT);
2834     break;
2835   case Instruction::GetElementPtr: {
2836     SmallVector<Value*, 8> Ops(I->op_begin(), I->op_end());
2837     Result = SimplifyGEPInst(Ops, TD, DT);
2838     break;
2839   }
2840   case Instruction::InsertValue: {
2841     InsertValueInst *IV = cast<InsertValueInst>(I);
2842     Result = SimplifyInsertValueInst(IV->getAggregateOperand(),
2843                                      IV->getInsertedValueOperand(),
2844                                      IV->getIndices(), TD, DT);
2845     break;
2846   }
2847   case Instruction::PHI:
2848     Result = SimplifyPHINode(cast<PHINode>(I), DT);
2849     break;
2850   case Instruction::Call:
2851     Result = SimplifyCallInst(cast<CallInst>(I));
2852     break;
2853   }
2854
2855   /// If called on unreachable code, the above logic may report that the
2856   /// instruction simplified to itself.  Make life easier for users by
2857   /// detecting that case here, returning a safe value instead.
2858   return Result == I ? UndefValue::get(I->getType()) : Result;
2859 }
2860
2861 /// ReplaceAndSimplifyAllUses - Perform From->replaceAllUsesWith(To) and then
2862 /// delete the From instruction.  In addition to a basic RAUW, this does a
2863 /// recursive simplification of the newly formed instructions.  This catches
2864 /// things where one simplification exposes other opportunities.  This only
2865 /// simplifies and deletes scalar operations, it does not change the CFG.
2866 ///
2867 void llvm::ReplaceAndSimplifyAllUses(Instruction *From, Value *To,
2868                                      const TargetData *TD,
2869                                      const TargetLibraryInfo *TLI,
2870                                      const DominatorTree *DT) {
2871   assert(From != To && "ReplaceAndSimplifyAllUses(X,X) is not valid!");
2872
2873   // FromHandle/ToHandle - This keeps a WeakVH on the from/to values so that
2874   // we can know if it gets deleted out from under us or replaced in a
2875   // recursive simplification.
2876   WeakVH FromHandle(From);
2877   WeakVH ToHandle(To);
2878
2879   while (!From->use_empty()) {
2880     // Update the instruction to use the new value.
2881     Use &TheUse = From->use_begin().getUse();
2882     Instruction *User = cast<Instruction>(TheUse.getUser());
2883     TheUse = To;
2884
2885     // Check to see if the instruction can be folded due to the operand
2886     // replacement.  For example changing (or X, Y) into (or X, -1) can replace
2887     // the 'or' with -1.
2888     Value *SimplifiedVal;
2889     {
2890       // Sanity check to make sure 'User' doesn't dangle across
2891       // SimplifyInstruction.
2892       AssertingVH<> UserHandle(User);
2893
2894       SimplifiedVal = SimplifyInstruction(User, TD, TLI, DT);
2895       if (SimplifiedVal == 0) continue;
2896     }
2897
2898     // Recursively simplify this user to the new value.
2899     ReplaceAndSimplifyAllUses(User, SimplifiedVal, TD, TLI, DT);
2900     From = dyn_cast_or_null<Instruction>((Value*)FromHandle);
2901     To = ToHandle;
2902
2903     assert(ToHandle && "To value deleted by recursive simplification?");
2904
2905     // If the recursive simplification ended up revisiting and deleting
2906     // 'From' then we're done.
2907     if (From == 0)
2908       return;
2909   }
2910
2911   // If 'From' has value handles referring to it, do a real RAUW to update them.
2912   From->replaceAllUsesWith(To);
2913
2914   From->eraseFromParent();
2915 }