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/ADT/Statistic.h"
  22 #include "llvm/Analysis/InstructionSimplify.h"
  23 #include "llvm/Analysis/ConstantFolding.h"
  24 #include "llvm/Analysis/Dominators.h"
  25 #include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
  26 #include "llvm/Support/PatternMatch.h"
  27 #include "llvm/Support/ValueHandle.h"
  28 #include "llvm/Target/TargetData.h"
  29 using namespace llvm;
  30 using namespace llvm::PatternMatch;
  31
  32 #define RecursionLimit 3
  33
  34 STATISTIC(NumExpand,  "Number of expansions");
  35 STATISTIC(NumFactor , "Number of factorizations");
  36 STATISTIC(NumReassoc, "Number of reassociations");
  37
  38 static Value *SimplifyAndInst(Value *, Value *, const TargetData *,
  39                               const DominatorTree *, unsigned);
  40 static Value *SimplifyBinOp(unsigned, Value *, Value *, const TargetData *,
  41                             const DominatorTree *, unsigned);
  42 static Value *SimplifyCmpInst(unsigned, Value *, Value *, const TargetData *,
  43                               const DominatorTree *, unsigned);
  44 static Value *SimplifyOrInst(Value *, Value *, const TargetData *,
  45                              const DominatorTree *, unsigned);
  46 static Value *SimplifyXorInst(Value *, Value *, const TargetData *,
  47                               const DominatorTree *, unsigned);
  48
  49 /// ValueDominatesPHI - Does the given value dominate the specified phi node?
  50 static bool ValueDominatesPHI(Value *V, PHINode *P, const DominatorTree *DT) {
  51   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
  52   if (!I)
  53     // Arguments and constants dominate all instructions.
  54     return true;
  55
  56   // If we have a DominatorTree then do a precise test.
  57   if (DT)
  58     return DT->dominates(I, P);
  59
  60   // Otherwise, if the instruction is in the entry block, and is not an invoke,
  61   // then it obviously dominates all phi nodes.
  62   if (I->getParent() == &I->getParent()->getParent()->getEntryBlock() &&
  63       !isa<InvokeInst>(I))
  64     return true;
  65
  66   return false;
  67 }
  68
  69 /// ExpandBinOp - Simplify "A op (B op' C)" by distributing op over op', turning
  70 /// it into "(A op B) op' (A op C)".  Here "op" is given by Opcode and "op'" is
  71 /// given by OpcodeToExpand, while "A" corresponds to LHS and "B op' C" to RHS.
  72 /// Also performs the transform "(A op' B) op C" -> "(A op C) op' (B op C)".
  73 /// Returns the simplified value, or null if no simplification was performed.
  74 static Value *ExpandBinOp(unsigned Opcode, Value *LHS, Value *RHS,
  75                           unsigned OpcToExpand, const TargetData *TD,
  76                           const DominatorTree *DT, unsigned MaxRecurse) {
  77   Instruction::BinaryOps OpcodeToExpand = (Instruction::BinaryOps)OpcToExpand;
  78   // Recursion is always used, so bail out at once if we already hit the limit.
  79   if (!MaxRecurse--)
  80     return 0;
  81
  82   // Check whether the expression has the form "(A op' B) op C".
  83   if (BinaryOperator *Op0 = dyn_cast<BinaryOperator>(LHS))
  84     if (Op0->getOpcode() == OpcodeToExpand) {
  85       // It does!  Try turning it into "(A op C) op' (B op C)".
  86       Value *A = Op0->getOperand(0), *B = Op0->getOperand(1), *C = RHS;
  87       // Do "A op C" and "B op C" both simplify?
  88       if (Value *L = SimplifyBinOp(Opcode, A, C, TD, DT, MaxRecurse))
  89         if (Value *R = SimplifyBinOp(Opcode, B, C, TD, DT, MaxRecurse)) {
  90           // They do! Return "L op' R" if it simplifies or is already available.
  91           // If "L op' R" equals "A op' B" then "L op' R" is just the LHS.
  92           if ((L == A && R == B) || (Instruction::isCommutative(OpcodeToExpand)
  93                                      && L == B && R == A)) {
  94             ++NumExpand;
  95             return LHS;
  96           }
  97           // Otherwise return "L op' R" if it simplifies.
  98           if (Value *V = SimplifyBinOp(OpcodeToExpand, L, R, TD, DT,
  99                                        MaxRecurse)) {
 100             ++NumExpand;
 101             return V;
 102           }
 103         }
 104     }
 105
 106   // Check whether the expression has the form "A op (B op' C)".
 107   if (BinaryOperator *Op1 = dyn_cast<BinaryOperator>(RHS))
 108     if (Op1->getOpcode() == OpcodeToExpand) {
 109       // It does!  Try turning it into "(A op B) op' (A op C)".
 110       Value *A = LHS, *B = Op1->getOperand(0), *C = Op1->getOperand(1);
 111       // Do "A op B" and "A op C" both simplify?
 112       if (Value *L = SimplifyBinOp(Opcode, A, B, TD, DT, MaxRecurse))
 113         if (Value *R = SimplifyBinOp(Opcode, A, C, TD, DT, MaxRecurse)) {
 114           // They do! Return "L op' R" if it simplifies or is already available.
 115           // If "L op' R" equals "B op' C" then "L op' R" is just the RHS.
 116           if ((L == B && R == C) || (Instruction::isCommutative(OpcodeToExpand)
 117                                      && L == C && R == B)) {
 118             ++NumExpand;
 119             return RHS;
 120           }
 121           // Otherwise return "L op' R" if it simplifies.
 122           if (Value *V = SimplifyBinOp(OpcodeToExpand, L, R, TD, DT,
 123                                        MaxRecurse)) {
 124             ++NumExpand;
 125             return V;
 126           }
 127         }
 128     }
 129
 130   return 0;
 131 }
 132
 133 /// FactorizeBinOp - Simplify "LHS Opcode RHS" by factorizing out a common term
 134 /// using the operation OpCodeToExtract.  For example, when Opcode is Add and
 135 /// OpCodeToExtract is Mul then this tries to turn "(A*B)+(A*C)" into "A*(B+C)".
 136 /// Returns the simplified value, or null if no simplification was performed.
 137 static Value *FactorizeBinOp(unsigned Opcode, Value *LHS, Value *RHS,
 138                              unsigned OpcToExtract, const TargetData *TD,
 139                              const DominatorTree *DT, unsigned MaxRecurse) {
 140   Instruction::BinaryOps OpcodeToExtract = (Instruction::BinaryOps)OpcToExtract;
 141   // Recursion is always used, so bail out at once if we already hit the limit.
 142   if (!MaxRecurse--)
 143     return 0;
 144
 145   BinaryOperator *Op0 = dyn_cast<BinaryOperator>(LHS);
 146   BinaryOperator *Op1 = dyn_cast<BinaryOperator>(RHS);
 147
 148   if (!Op0 || Op0->getOpcode() != OpcodeToExtract ||
 149       !Op1 || Op1->getOpcode() != OpcodeToExtract)
 150     return 0;
 151
 152   // The expression has the form "(A op' B) op (C op' D)".
 153   Value *A = Op0->getOperand(0), *B = Op0->getOperand(1);
 154   Value *C = Op1->getOperand(0), *D = Op1->getOperand(1);
 155
 156   // Use left distributivity, i.e. "X op' (Y op Z) = (X op' Y) op (X op' Z)".
 157   // Does the instruction have the form "(A op' B) op (A op' D)" or, in the
 158   // commutative case, "(A op' B) op (C op' A)"?
 159   if (A == C || (Instruction::isCommutative(OpcodeToExtract) && A == D)) {
 160     Value *DD = A == C ? D : C;
 161     // Form "A op' (B op DD)" if it simplifies completely.
 162     // Does "B op DD" simplify?
 163     if (Value *V = SimplifyBinOp(Opcode, B, DD, TD, DT, MaxRecurse)) {
 164       // It does!  Return "A op' V" if it simplifies or is already available.
 165       // If V equals B then "A op' V" is just the LHS.  If V equals DD then
 166       // "A op' V" is just the RHS.
 167       if (V == B || V == DD) {
 168         ++NumFactor;
 169         return V == B ? LHS : RHS;
 170       }
 171       // Otherwise return "A op' V" if it simplifies.
 172       if (Value *W = SimplifyBinOp(OpcodeToExtract, A, V, TD, DT, MaxRecurse)) {
 173         ++NumFactor;
 174         return W;
 175       }
 176     }
 177   }
 178
 179   // Use right distributivity, i.e. "(X op Y) op' Z = (X op' Z) op (Y op' Z)".
 180   // Does the instruction have the form "(A op' B) op (C op' B)" or, in the
 181   // commutative case, "(A op' B) op (B op' D)"?
 182   if (B == D || (Instruction::isCommutative(OpcodeToExtract) && B == C)) {
 183     Value *CC = B == D ? C : D;
 184     // Form "(A op CC) op' B" if it simplifies completely..
 185     // Does "A op CC" simplify?
 186     if (Value *V = SimplifyBinOp(Opcode, A, CC, TD, DT, MaxRecurse)) {
 187       // It does!  Return "V op' B" if it simplifies or is already available.
 188       // If V equals A then "V op' B" is just the LHS.  If V equals CC then
 189       // "V op' B" is just the RHS.
 190       if (V == A || V == CC) {
 191         ++NumFactor;
 192         return V == A ? LHS : RHS;
 193       }
 194       // Otherwise return "V op' B" if it simplifies.
 195       if (Value *W = SimplifyBinOp(OpcodeToExtract, V, B, TD, DT, MaxRecurse)) {
 196         ++NumFactor;
 197         return W;
 198       }
 199     }
 200   }
 201
 202   return 0;
 203 }
 204
 205 /// SimplifyAssociativeBinOp - Generic simplifications for associative binary
 206 /// operations.  Returns the simpler value, or null if none was found.
 207 static Value *SimplifyAssociativeBinOp(unsigned Opc, Value *LHS, Value *RHS,
 208                                        const TargetData *TD,
 209                                        const DominatorTree *DT,
 210                                        unsigned MaxRecurse) {
 211   Instruction::BinaryOps Opcode = (Instruction::BinaryOps)Opc;
 212   assert(Instruction::isAssociative(Opcode) && "Not an associative operation!");
 213
 214   // Recursion is always used, so bail out at once if we already hit the limit.
 215   if (!MaxRecurse--)
 216     return 0;
 217
 218   BinaryOperator *Op0 = dyn_cast<BinaryOperator>(LHS);
 219   BinaryOperator *Op1 = dyn_cast<BinaryOperator>(RHS);
 220
 221   // Transform: "(A op B) op C" ==> "A op (B op C)" if it simplifies completely.
 222   if (Op0 && Op0->getOpcode() == Opcode) {
 223     Value *A = Op0->getOperand(0);
 224     Value *B = Op0->getOperand(1);
 225     Value *C = RHS;
 226
 227     // Does "B op C" simplify?
 228     if (Value *V = SimplifyBinOp(Opcode, B, C, TD, DT, MaxRecurse)) {
 229       // It does!  Return "A op V" if it simplifies or is already available.
 230       // If V equals B then "A op V" is just the LHS.
 231       if (V == B) return LHS;
 232       // Otherwise return "A op V" if it simplifies.
 233       if (Value *W = SimplifyBinOp(Opcode, A, V, TD, DT, MaxRecurse)) {
 234         ++NumReassoc;
 235         return W;
 236       }
 237     }
 238   }
 239
 240   // Transform: "A op (B op C)" ==> "(A op B) op C" if it simplifies completely.
 241   if (Op1 && Op1->getOpcode() == Opcode) {
 242     Value *A = LHS;
 243     Value *B = Op1->getOperand(0);
 244     Value *C = Op1->getOperand(1);
 245
 246     // Does "A op B" simplify?
 247     if (Value *V = SimplifyBinOp(Opcode, A, B, TD, DT, MaxRecurse)) {
 248       // It does!  Return "V op C" if it simplifies or is already available.
 249       // If V equals B then "V op C" is just the RHS.
 250       if (V == B) return RHS;
 251       // Otherwise return "V op C" if it simplifies.
 252       if (Value *W = SimplifyBinOp(Opcode, V, C, TD, DT, MaxRecurse)) {
 253         ++NumReassoc;
 254         return W;
 255       }
 256     }
 257   }
 258
 259   // The remaining transforms require commutativity as well as associativity.
 260   if (!Instruction::isCommutative(Opcode))
 261     return 0;
 262
 263   // Transform: "(A op B) op C" ==> "(C op A) op B" if it simplifies completely.
 264   if (Op0 && Op0->getOpcode() == Opcode) {
 265     Value *A = Op0->getOperand(0);
 266     Value *B = Op0->getOperand(1);
 267     Value *C = RHS;
 268
 269     // Does "C op A" simplify?
 270     if (Value *V = SimplifyBinOp(Opcode, C, A, TD, DT, MaxRecurse)) {
 271       // It does!  Return "V op B" if it simplifies or is already available.
 272       // If V equals A then "V op B" is just the LHS.
 273       if (V == A) return LHS;
 274       // Otherwise return "V op B" if it simplifies.
 275       if (Value *W = SimplifyBinOp(Opcode, V, B, TD, DT, MaxRecurse)) {
 276         ++NumReassoc;
 277         return W;
 278       }
 279     }
 280   }
 281
 282   // Transform: "A op (B op C)" ==> "B op (C op A)" if it simplifies completely.
 283   if (Op1 && Op1->getOpcode() == Opcode) {
 284     Value *A = LHS;
 285     Value *B = Op1->getOperand(0);
 286     Value *C = Op1->getOperand(1);
 287
 288     // Does "C op A" simplify?
 289     if (Value *V = SimplifyBinOp(Opcode, C, A, TD, DT, MaxRecurse)) {
 290       // It does!  Return "B op V" if it simplifies or is already available.
 291       // If V equals C then "B op V" is just the RHS.
 292       if (V == C) return RHS;
 293       // Otherwise return "B op V" if it simplifies.
 294       if (Value *W = SimplifyBinOp(Opcode, B, V, TD, DT, MaxRecurse)) {
 295         ++NumReassoc;
 296         return W;
 297       }
 298     }
 299   }
 300
 301   return 0;
 302 }
 303
 304 /// ThreadBinOpOverSelect - In the case of a binary operation with a select
 305 /// instruction as an operand, try to simplify the binop by seeing whether
 306 /// evaluating it on both branches of the select results in the same value.
 307 /// Returns the common value if so, otherwise returns null.
 308 static Value *ThreadBinOpOverSelect(unsigned Opcode, Value *LHS, Value *RHS,
 309                                     const TargetData *TD,
 310                                     const DominatorTree *DT,
 311                                     unsigned MaxRecurse) {
 312   // Recursion is always used, so bail out at once if we already hit the limit.
 313   if (!MaxRecurse--)
 314     return 0;
 315
 316   SelectInst *SI;
 317   if (isa<SelectInst>(LHS)) {
 318     SI = cast<SelectInst>(LHS);
 319   } else {
 320     assert(isa<SelectInst>(RHS) && "No select instruction operand!");
 321     SI = cast<SelectInst>(RHS);
 322   }
 323
 324   // Evaluate the BinOp on the true and false branches of the select.
 325   Value *TV;
 326   Value *FV;
 327   if (SI == LHS) {
 328     TV = SimplifyBinOp(Opcode, SI->getTrueValue(), RHS, TD, DT, MaxRecurse);
 329     FV = SimplifyBinOp(Opcode, SI->getFalseValue(), RHS, TD, DT, MaxRecurse);
 330   } else {
 331     TV = SimplifyBinOp(Opcode, LHS, SI->getTrueValue(), TD, DT, MaxRecurse);
 332     FV = SimplifyBinOp(Opcode, LHS, SI->getFalseValue(), TD, DT, MaxRecurse);
 333   }
 334
 335   // If they simplified to the same value, then return the common value.
 336   // If they both failed to simplify then return null.
 337   if (TV == FV)
 338     return TV;
 339
 340   // If one branch simplified to undef, return the other one.
 341   if (TV && isa<UndefValue>(TV))
 342     return FV;
 343   if (FV && isa<UndefValue>(FV))
 344     return TV;
 345
 346   // If applying the operation did not change the true and false select values,
 347   // then the result of the binop is the select itself.
 348   if (TV == SI->getTrueValue() && FV == SI->getFalseValue())
 349     return SI;
 350
 351   // If one branch simplified and the other did not, and the simplified
 352   // value is equal to the unsimplified one, return the simplified value.
 353   // For example, select (cond, X, X & Z) & Z -> X & Z.
 354   if ((FV && !TV) || (TV && !FV)) {
 355     // Check that the simplified value has the form "X op Y" where "op" is the
 356     // same as the original operation.
 357     Instruction *Simplified = dyn_cast<Instruction>(FV ? FV : TV);
 358     if (Simplified && Simplified->getOpcode() == Opcode) {
 359       // The value that didn't simplify is "UnsimplifiedLHS op UnsimplifiedRHS".
 360       // We already know that "op" is the same as for the simplified value.  See
 361       // if the operands match too.  If so, return the simplified value.
 362       Value *UnsimplifiedBranch = FV ? SI->getTrueValue() : SI->getFalseValue();
 363       Value *UnsimplifiedLHS = SI == LHS ? UnsimplifiedBranch : LHS;
 364       Value *UnsimplifiedRHS = SI == LHS ? RHS : UnsimplifiedBranch;
 365       if (Simplified->getOperand(0) == UnsimplifiedLHS &&
 366           Simplified->getOperand(1) == UnsimplifiedRHS)
 367         return Simplified;
 368       if (Simplified->isCommutative() &&
 369           Simplified->getOperand(1) == UnsimplifiedLHS &&
 370           Simplified->getOperand(0) == UnsimplifiedRHS)
 371         return Simplified;
 372     }
 373   }
 374
 375   return 0;
 376 }
 377
 378 /// ThreadCmpOverSelect - In the case of a comparison with a select instruction,
 379 /// try to simplify the comparison by seeing whether both branches of the select
 380 /// result in the same value.  Returns the common value if so, otherwise returns
 381 /// null.
 382 static Value *ThreadCmpOverSelect(CmpInst::Predicate Pred, Value *LHS,
 383                                   Value *RHS, const TargetData *TD,
 384                                   const DominatorTree *DT,
 385                                   unsigned MaxRecurse) {
 386   // Recursion is always used, so bail out at once if we already hit the limit.
 387   if (!MaxRecurse--)
 388     return 0;
 389
 390   // Make sure the select is on the LHS.
 391   if (!isa<SelectInst>(LHS)) {
 392     std::swap(LHS, RHS);
 393     Pred = CmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
 394   }
 395   assert(isa<SelectInst>(LHS) && "Not comparing with a select instruction!");
 396   SelectInst *SI = cast<SelectInst>(LHS);
 397
 398   // Now that we have "cmp select(cond, TV, FV), RHS", analyse it.
 399   // Does "cmp TV, RHS" simplify?
 400   if (Value *TCmp = SimplifyCmpInst(Pred, SI->getTrueValue(), RHS, TD, DT,
 401                                     MaxRecurse))
 402     // It does!  Does "cmp FV, RHS" simplify?
 403     if (Value *FCmp = SimplifyCmpInst(Pred, SI->getFalseValue(), RHS, TD, DT,
 404                                       MaxRecurse))
 405       // It does!  If they simplified to the same value, then use it as the
 406       // result of the original comparison.
 407       if (TCmp == FCmp)
 408         return TCmp;
 409   return 0;
 410 }
 411
 412 /// ThreadBinOpOverPHI - In the case of a binary operation with an operand that
 413 /// is a PHI instruction, try to simplify the binop by seeing whether evaluating
 414 /// it on the incoming phi values yields the same result for every value.  If so
 415 /// returns the common value, otherwise returns null.
 416 static Value *ThreadBinOpOverPHI(unsigned Opcode, Value *LHS, Value *RHS,
 417                                  const TargetData *TD, const DominatorTree *DT,
 418                                  unsigned MaxRecurse) {
 419   // Recursion is always used, so bail out at once if we already hit the limit.
 420   if (!MaxRecurse--)
 421     return 0;
 422
 423   PHINode *PI;
 424   if (isa<PHINode>(LHS)) {
 425     PI = cast<PHINode>(LHS);
 426     // Bail out if RHS and the phi may be mutually interdependent due to a loop.
 427     if (!ValueDominatesPHI(RHS, PI, DT))
 428       return 0;
 429   } else {
 430     assert(isa<PHINode>(RHS) && "No PHI instruction operand!");
 431     PI = cast<PHINode>(RHS);
 432     // Bail out if LHS and the phi may be mutually interdependent due to a loop.
 433     if (!ValueDominatesPHI(LHS, PI, DT))
 434       return 0;
 435   }
 436
 437   // Evaluate the BinOp on the incoming phi values.
 438   Value *CommonValue = 0;
 439   for (unsigned i = 0, e = PI->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
 440     Value *Incoming = PI->getIncomingValue(i);
 441     // If the incoming value is the phi node itself, it can safely be skipped.
 442     if (Incoming == PI) continue;
 443     Value *V = PI == LHS ?
 444       SimplifyBinOp(Opcode, Incoming, RHS, TD, DT, MaxRecurse) :
 445       SimplifyBinOp(Opcode, LHS, Incoming, TD, DT, MaxRecurse);
 446     // If the operation failed to simplify, or simplified to a different value
 447     // to previously, then give up.
 448     if (!V || (CommonValue && V != CommonValue))
 449       return 0;
 450     CommonValue = V;
 451   }
 452
 453   return CommonValue;
 454 }
 455
 456 /// ThreadCmpOverPHI - In the case of a comparison with a PHI instruction, try
 457 /// try to simplify the comparison by seeing whether comparing with all of the
 458 /// incoming phi values yields the same result every time.  If so returns the
 459 /// common result, otherwise returns null.
 460 static Value *ThreadCmpOverPHI(CmpInst::Predicate Pred, Value *LHS, Value *RHS,
 461                                const TargetData *TD, const DominatorTree *DT,
 462                                unsigned MaxRecurse) {
 463   // Recursion is always used, so bail out at once if we already hit the limit.
 464   if (!MaxRecurse--)
 465     return 0;
 466
 467   // Make sure the phi is on the LHS.
 468   if (!isa<PHINode>(LHS)) {
 469     std::swap(LHS, RHS);
 470     Pred = CmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
 471   }
 472   assert(isa<PHINode>(LHS) && "Not comparing with a phi instruction!");
 473   PHINode *PI = cast<PHINode>(LHS);
 474
 475   // Bail out if RHS and the phi may be mutually interdependent due to a loop.
 476   if (!ValueDominatesPHI(RHS, PI, DT))
 477     return 0;
 478
 479   // Evaluate the BinOp on the incoming phi values.
 480   Value *CommonValue = 0;
 481   for (unsigned i = 0, e = PI->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
 482     Value *Incoming = PI->getIncomingValue(i);
 483     // If the incoming value is the phi node itself, it can safely be skipped.
 484     if (Incoming == PI) continue;
 485     Value *V = SimplifyCmpInst(Pred, Incoming, RHS, TD, DT, MaxRecurse);
 486     // If the operation failed to simplify, or simplified to a different value
 487     // to previously, then give up.
 488     if (!V || (CommonValue && V != CommonValue))
 489       return 0;
 490     CommonValue = V;
 491   }
 492
 493   return CommonValue;
 494 }
 495
 496 /// SimplifyAddInst - Given operands for an Add, see if we can
 497 /// fold the result.  If not, this returns null.
 498 static Value *SimplifyAddInst(Value *Op0, Value *Op1, bool isNSW, bool isNUW,
 499                               const TargetData *TD, const DominatorTree *DT,
 500                               unsigned MaxRecurse) {
 501   if (Constant *CLHS = dyn_cast<Constant>(Op0)) {
 502     if (Constant *CRHS = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
 503       Constant *Ops[] = { CLHS, CRHS };
 504       return ConstantFoldInstOperands(Instruction::Add, CLHS->getType(),
 505                                       Ops, 2, TD);
 506     }
 507
 508     // Canonicalize the constant to the RHS.
 509     std::swap(Op0, Op1);
 510   }
 511
 512   // X + undef -> undef
 513   if (isa<UndefValue>(Op1))
 514     return Op1;
 515
 516   // X + 0 -> X
 517   if (match(Op1, m_Zero()))
 518     return Op0;
 519
 520   // X + (Y - X) -> Y
 521   // (Y - X) + X -> Y
 522   // Eg: X + -X -> 0
 523   Value *Y = 0;
 524   if (match(Op1, m_Sub(m_Value(Y), m_Specific(Op0))) ||
 525       match(Op0, m_Sub(m_Value(Y), m_Specific(Op1))))
 526     return Y;
 527
 528   // X + ~X -> -1   since   ~X = -X-1
 529   if (match(Op0, m_Not(m_Specific(Op1))) ||
 530       match(Op1, m_Not(m_Specific(Op0))))
 531     return Constant::getAllOnesValue(Op0->getType());
 532
 533   /// i1 add -> xor.
 534   if (MaxRecurse && Op0->getType()->isIntegerTy(1))
 535     if (Value *V = SimplifyXorInst(Op0, Op1, TD, DT, MaxRecurse-1))
 536       return V;
 537
 538   // Try some generic simplifications for associative operations.
 539   if (Value *V = SimplifyAssociativeBinOp(Instruction::Add, Op0, Op1, TD, DT,
 540                                           MaxRecurse))
 541     return V;
 542
 543   // Mul distributes over Add.  Try some generic simplifications based on this.
 544   if (Value *V = FactorizeBinOp(Instruction::Add, Op0, Op1, Instruction::Mul,
 545                                 TD, DT, MaxRecurse))
 546     return V;
 547
 548   // Threading Add over selects and phi nodes is pointless, so don't bother.
 549   // Threading over the select in "A + select(cond, B, C)" means evaluating
 550   // "A+B" and "A+C" and seeing if they are equal; but they are equal if and
 551   // only if B and C are equal.  If B and C are equal then (since we assume
 552   // that operands have already been simplified) "select(cond, B, C)" should
 553   // have been simplified to the common value of B and C already.  Analysing
 554   // "A+B" and "A+C" thus gains nothing, but costs compile time.  Similarly
 555   // for threading over phi nodes.
 556
 557   return 0;
 558 }
 559
 560 Value *llvm::SimplifyAddInst(Value *Op0, Value *Op1, bool isNSW, bool isNUW,
 561                              const TargetData *TD, const DominatorTree *DT) {
 562   return ::SimplifyAddInst(Op0, Op1, isNSW, isNUW, TD, DT, RecursionLimit);
 563 }
 564
 565 /// SimplifySubInst - Given operands for a Sub, see if we can
 566 /// fold the result.  If not, this returns null.
 567 static Value *SimplifySubInst(Value *Op0, Value *Op1, bool isNSW, bool isNUW,
 568                               const TargetData *TD, const DominatorTree *DT,
 569                               unsigned MaxRecurse) {
 570   if (Constant *CLHS = dyn_cast<Constant>(Op0))
 571     if (Constant *CRHS = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
 572       Constant *Ops[] = { CLHS, CRHS };
 573       return ConstantFoldInstOperands(Instruction::Sub, CLHS->getType(),
 574                                       Ops, 2, TD);
 575     }
 576
 577   // X - undef -> undef
 578   // undef - X -> undef
 579   if (isa<UndefValue>(Op0) || isa<UndefValue>(Op1))
 580     return UndefValue::get(Op0->getType());
 581
 582   // X - 0 -> X
 583   if (match(Op1, m_Zero()))
 584     return Op0;
 585
 586   // X - X -> 0
 587   if (Op0 == Op1)
 588     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
 589
 590   // (X*2) - X -> X
 591   // (X<<1) - X -> X
 592   Value *X = 0;
 593   if (match(Op0, m_Mul(m_Specific(Op1), m_ConstantInt<2>())) ||
 594       match(Op0, m_Shl(m_Specific(Op1), m_One())))
 595     return Op1;
 596
 597   // (X + Y) - Z -> X + (Y - Z) or Y + (X - Z) if everything simplifies.
 598   // For example, (X + Y) - Y -> X; (Y + X) - Y -> X
 599   Value *Y = 0, *Z = Op1;
 600   if (MaxRecurse && match(Op0, m_Add(m_Value(X), m_Value(Y)))) { // (X + Y) - Z
 601     // See if "V === Y - Z" simplifies.
 602     if (Value *V = SimplifyBinOp(Instruction::Sub, Y, Z, TD, DT, MaxRecurse-1))
 603       // It does!  Now see if "X + V" simplifies.
 604       if (Value *W = SimplifyBinOp(Instruction::Add, X, V, TD, DT,
 605                                    MaxRecurse-1)) {
 606         // It does, we successfully reassociated!
 607         ++NumReassoc;
 608         return W;
 609       }
 610     // See if "V === X - Z" simplifies.
 611     if (Value *V = SimplifyBinOp(Instruction::Sub, X, Z, TD, DT, MaxRecurse-1))
 612       // It does!  Now see if "Y + V" simplifies.
 613       if (Value *W = SimplifyBinOp(Instruction::Add, Y, V, TD, DT,
 614                                    MaxRecurse-1)) {
 615         // It does, we successfully reassociated!
 616         ++NumReassoc;
 617         return W;
 618       }
 619   }
 620
 621   // X - (Y + Z) -> (X - Y) - Z or (X - Z) - Y if everything simplifies.
 622   // For example, X - (X + 1) -> -1
 623   X = Op0;
 624   if (MaxRecurse && match(Op1, m_Add(m_Value(Y), m_Value(Z)))) { // X - (Y + Z)
 625     // See if "V === X - Y" simplifies.
 626     if (Value *V = SimplifyBinOp(Instruction::Sub, X, Y, TD, DT, MaxRecurse-1))
 627       // It does!  Now see if "V - Z" simplifies.
 628       if (Value *W = SimplifyBinOp(Instruction::Sub, V, Z, TD, DT,
 629                                    MaxRecurse-1)) {
 630         // It does, we successfully reassociated!
 631         ++NumReassoc;
 632         return W;
 633       }
 634     // See if "V === X - Z" simplifies.
 635     if (Value *V = SimplifyBinOp(Instruction::Sub, X, Z, TD, DT, MaxRecurse-1))
 636       // It does!  Now see if "V - Y" simplifies.
 637       if (Value *W = SimplifyBinOp(Instruction::Sub, V, Y, TD, DT,
 638                                    MaxRecurse-1)) {
 639         // It does, we successfully reassociated!
 640         ++NumReassoc;
 641         return W;
 642       }
 643   }
 644
 645   // Z - (X - Y) -> (Z - X) + Y if everything simplifies.
 646   // For example, X - (X - Y) -> Y.
 647   Z = Op0;
 648   if (MaxRecurse && match(Op1, m_Sub(m_Value(X), m_Value(Y)))) // Z - (X - Y)
 649     // See if "V === Z - X" simplifies.
 650     if (Value *V = SimplifyBinOp(Instruction::Sub, Z, X, TD, DT, MaxRecurse-1))
 651       // It does!  Now see if "V + Y" simplifies.
 652       if (Value *W = SimplifyBinOp(Instruction::Add, V, Y, TD, DT,
 653                                    MaxRecurse-1)) {
 654         // It does, we successfully reassociated!
 655         ++NumReassoc;
 656         return W;
 657       }
 658
 659   // Mul distributes over Sub.  Try some generic simplifications based on this.
 660   if (Value *V = FactorizeBinOp(Instruction::Sub, Op0, Op1, Instruction::Mul,
 661                                 TD, DT, MaxRecurse))
 662     return V;
 663
 664   // i1 sub -> xor.
 665   if (MaxRecurse && Op0->getType()->isIntegerTy(1))
 666     if (Value *V = SimplifyXorInst(Op0, Op1, TD, DT, MaxRecurse-1))
 667       return V;
 668
 669   // Threading Sub over selects and phi nodes is pointless, so don't bother.
 670   // Threading over the select in "A - select(cond, B, C)" means evaluating
 671   // "A-B" and "A-C" and seeing if they are equal; but they are equal if and
 672   // only if B and C are equal.  If B and C are equal then (since we assume
 673   // that operands have already been simplified) "select(cond, B, C)" should
 674   // have been simplified to the common value of B and C already.  Analysing
 675   // "A-B" and "A-C" thus gains nothing, but costs compile time.  Similarly
 676   // for threading over phi nodes.
 677
 678   return 0;
 679 }
 680
 681 Value *llvm::SimplifySubInst(Value *Op0, Value *Op1, bool isNSW, bool isNUW,
 682                              const TargetData *TD, const DominatorTree *DT) {
 683   return ::SimplifySubInst(Op0, Op1, isNSW, isNUW, TD, DT, RecursionLimit);
 684 }
 685
 686 /// SimplifyMulInst - Given operands for a Mul, see if we can
 687 /// fold the result.  If not, this returns null.
 688 static Value *SimplifyMulInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *TD,
 689                               const DominatorTree *DT, unsigned MaxRecurse) {
 690   if (Constant *CLHS = dyn_cast<Constant>(Op0)) {
 691     if (Constant *CRHS = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
 692       Constant *Ops[] = { CLHS, CRHS };
 693       return ConstantFoldInstOperands(Instruction::Mul, CLHS->getType(),
 694                                       Ops, 2, TD);
 695     }
 696
 697     // Canonicalize the constant to the RHS.
 698     std::swap(Op0, Op1);
 699   }
 700
 701   // X * undef -> 0
 702   if (isa<UndefValue>(Op1))
 703     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
 704
 705   // X * 0 -> 0
 706   if (match(Op1, m_Zero()))
 707     return Op1;
 708
 709   // X * 1 -> X
 710   if (match(Op1, m_One()))
 711     return Op0;
 712
 713   /// i1 mul -> and.
 714   if (MaxRecurse && Op0->getType()->isIntegerTy(1))
 715     if (Value *V = SimplifyAndInst(Op0, Op1, TD, DT, MaxRecurse-1))
 716       return V;
 717
 718   // Try some generic simplifications for associative operations.
 719   if (Value *V = SimplifyAssociativeBinOp(Instruction::Mul, Op0, Op1, TD, DT,
 720                                           MaxRecurse))
 721     return V;
 722
 723   // Mul distributes over Add.  Try some generic simplifications based on this.
 724   if (Value *V = ExpandBinOp(Instruction::Mul, Op0, Op1, Instruction::Add,
 725                              TD, DT, MaxRecurse))
 726     return V;
 727
 728   // If the operation is with the result of a select instruction, check whether
 729   // operating on either branch of the select always yields the same value.
 730   if (isa<SelectInst>(Op0) || isa<SelectInst>(Op1))
 731     if (Value *V = ThreadBinOpOverSelect(Instruction::Mul, Op0, Op1, TD, DT,
 732                                          MaxRecurse))
 733       return V;
 734
 735   // If the operation is with the result of a phi instruction, check whether
 736   // operating on all incoming values of the phi always yields the same value.
 737   if (isa<PHINode>(Op0) || isa<PHINode>(Op1))
 738     if (Value *V = ThreadBinOpOverPHI(Instruction::Mul, Op0, Op1, TD, DT,
 739                                       MaxRecurse))
 740       return V;
 741
 742   return 0;
 743 }
 744
 745 Value *llvm::SimplifyMulInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *TD,
 746                              const DominatorTree *DT) {
 747   return ::SimplifyMulInst(Op0, Op1, TD, DT, RecursionLimit);
 748 }
 749
 750 /// SimplifyDiv - Given operands for an SDiv or UDiv, see if we can
 751 /// fold the result.  If not, this returns null.
 752 static Value *SimplifyDiv(unsigned Opcode, Value *Op0, Value *Op1,
 753                           const TargetData *TD, const DominatorTree *DT,
 754                           unsigned MaxRecurse) {
 755   if (Constant *C0 = dyn_cast<Constant>(Op0)) {
 756     if (Constant *C1 = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
 757       Constant *Ops[] = { C0, C1 };
 758       return ConstantFoldInstOperands(Opcode, C0->getType(), Ops, 2, TD);
 759     }
 760   }
 761
 762   // X / undef -> undef
 763   if (isa<UndefValue>(Op1))
 764     return Op1;
 765
 766   // undef / X -> 0
 767   if (isa<UndefValue>(Op0))
 768     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
 769
 770   // 0 / X -> 0, we don't need to preserve faults!
 771   if (match(Op0, m_Zero()))
 772     return Op0;
 773
 774   // X / 1 -> X
 775   if (match(Op1, m_One()))
 776     return Op0;
 777   // Vector case. TODO: Have m_One match vectors.
 778   if (ConstantVector *Op1V = dyn_cast<ConstantVector>(Op1)) {
 779     if (ConstantInt *X = cast_or_null<ConstantInt>(Op1V->getSplatValue()))
 780       if (X->isOne())
 781         return Op0;
 782   }
 783
 784   if (Op0->getType()->isIntegerTy(1))
 785     // It can't be division by zero, hence it must be division by one.
 786     return Op0;
 787
 788   // X / X -> 1
 789   if (Op0 == Op1)
 790     return ConstantInt::get(Op0->getType(), 1);
 791
 792   // (X * Y) / Y -> X if the multiplication does not overflow.
 793   Value *X = 0, *Y = 0;
 794   if (match(Op0, m_Mul(m_Value(X), m_Value(Y))) && (X == Op1 || Y == Op1)) {
 795     if (Y != Op1) std::swap(X, Y); // Ensure expression is (X * Y) / Y, Y = Op1
 796     BinaryOperator *Mul = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0);
 797     // If the Mul knows it does not overflow, then we are good to go.
 798     bool isSigned = Opcode == Instruction::SDiv;
 799     if ((isSigned && Mul->hasNoSignedWrap()) ||
 800         (!isSigned && Mul->hasNoUnsignedWrap()))
 801       return X;
 802     // If X has the form X = A / Y then X * Y cannot overflow.
 803     if (BinaryOperator *Div = dyn_cast<BinaryOperator>(X))
 804       if (Div->getOpcode() == Opcode && Div->getOperand(1) == Y)
 805         return X;
 806   }
 807
 808   return 0;
 809 }
 810
 811 /// SimplifySDivInst - Given operands for an SDiv, see if we can
 812 /// fold the result.  If not, this returns null.
 813 static Value *SimplifySDivInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *TD,
 814                                const DominatorTree *DT, unsigned MaxRecurse) {
 815   if (Value *V = SimplifyDiv(Instruction::SDiv, Op0, Op1, TD, DT, MaxRecurse))
 816     return V;
 817
 818   // (X rem Y) / Y -> 0
 819   if (match(Op0, m_SRem(m_Value(), m_Specific(Op1))))
 820     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
 821
 822   return 0;
 823 }
 824
 825 Value *llvm::SimplifySDivInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *TD,
 826                              const DominatorTree *DT) {
 827   return ::SimplifySDivInst(Op0, Op1, TD, DT, RecursionLimit);
 828 }
 829
 830 /// SimplifyUDivInst - Given operands for a UDiv, see if we can
 831 /// fold the result.  If not, this returns null.
 832 static Value *SimplifyUDivInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *TD,
 833                                const DominatorTree *DT, unsigned MaxRecurse) {
 834   if (Value *V = SimplifyDiv(Instruction::UDiv, Op0, Op1, TD, DT, MaxRecurse))
 835     return V;
 836
 837   // (X rem Y) / Y -> 0
 838   if (match(Op0, m_URem(m_Value(), m_Specific(Op1))))
 839     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
 840
 841   return 0;
 842 }
 843
 844 Value *llvm::SimplifyUDivInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *TD,
 845                              const DominatorTree *DT) {
 846   return ::SimplifyUDivInst(Op0, Op1, TD, DT, RecursionLimit);
 847 }
 848
 849 /// SimplifyShift - Given operands for an Shl, LShr or AShr, see if we can
 850 /// fold the result.  If not, this returns null.
 851 static Value *SimplifyShift(unsigned Opcode, Value *Op0, Value *Op1,
 852                             const TargetData *TD, const DominatorTree *DT,
 853                             unsigned MaxRecurse) {
 854   if (Constant *C0 = dyn_cast<Constant>(Op0)) {
 855     if (Constant *C1 = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
 856       Constant *Ops[] = { C0, C1 };
 857       return ConstantFoldInstOperands(Opcode, C0->getType(), Ops, 2, TD);
 858     }
 859   }
 860
 861   // 0 shift by X -> 0
 862   if (match(Op0, m_Zero()))
 863     return Op0;
 864
 865   // X shift by 0 -> X
 866   if (match(Op1, m_Zero()))
 867     return Op0;
 868
 869   // X shift by undef -> undef because it may shift by the bitwidth.
 870   if (isa<UndefValue>(Op1))
 871     return Op1;
 872
 873   // Shifting by the bitwidth or more is undefined.
 874   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1))
 875     if (CI->getValue().getLimitedValue() >=
 876         Op0->getType()->getScalarSizeInBits())
 877       return UndefValue::get(Op0->getType());
 878
 879   // If the operation is with the result of a select instruction, check whether
 880   // operating on either branch of the select always yields the same value.
 881   if (isa<SelectInst>(Op0) || isa<SelectInst>(Op1))
 882     if (Value *V = ThreadBinOpOverSelect(Opcode, Op0, Op1, TD, DT, MaxRecurse))
 883       return V;
 884
 885   // If the operation is with the result of a phi instruction, check whether
 886   // operating on all incoming values of the phi always yields the same value.
 887   if (isa<PHINode>(Op0) || isa<PHINode>(Op1))
 888     if (Value *V = ThreadBinOpOverPHI(Opcode, Op0, Op1, TD, DT, MaxRecurse))
 889       return V;
 890
 891   return 0;
 892 }
 893
 894 /// SimplifyShlInst - Given operands for an Shl, see if we can
 895 /// fold the result.  If not, this returns null.
 896 static Value *SimplifyShlInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *TD,
 897                               const DominatorTree *DT, unsigned MaxRecurse) {
 898   if (Value *V = SimplifyShift(Instruction::Shl, Op0, Op1, TD, DT, MaxRecurse))
 899     return V;
 900
 901   // undef << X -> 0
 902   if (isa<UndefValue>(Op0))
 903     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
 904
 905   return 0;
 906 }
 907
 908 Value *llvm::SimplifyShlInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *TD,
 909                              const DominatorTree *DT) {
 910   return ::SimplifyShlInst(Op0, Op1, TD, DT, RecursionLimit);
 911 }
 912
 913 /// SimplifyLShrInst - Given operands for an LShr, see if we can
 914 /// fold the result.  If not, this returns null.
 915 static Value *SimplifyLShrInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *TD,
 916                                const DominatorTree *DT, unsigned MaxRecurse) {
 917   if (Value *V = SimplifyShift(Instruction::LShr, Op0, Op1, TD, DT, MaxRecurse))
 918     return V;
 919
 920   // undef >>l X -> 0
 921   if (isa<UndefValue>(Op0))
 922     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
 923
 924   return 0;
 925 }
 926
 927 Value *llvm::SimplifyLShrInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *TD,
 928                               const DominatorTree *DT) {
 929   return ::SimplifyLShrInst(Op0, Op1, TD, DT, RecursionLimit);
 930 }
 931
 932 /// SimplifyAShrInst - Given operands for an AShr, see if we can
 933 /// fold the result.  If not, this returns null.
 934 static Value *SimplifyAShrInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *TD,
 935                               const DominatorTree *DT, unsigned MaxRecurse) {
 936   if (Value *V = SimplifyShift(Instruction::AShr, Op0, Op1, TD, DT, MaxRecurse))
 937     return V;
 938
 939   // all ones >>a X -> all ones
 940   if (match(Op0, m_AllOnes()))
 941     return Op0;
 942
 943   // undef >>a X -> all ones
 944   if (isa<UndefValue>(Op0))
 945     return Constant::getAllOnesValue(Op0->getType());
 946
 947   return 0;
 948 }
 949
 950 Value *llvm::SimplifyAShrInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *TD,
 951                               const DominatorTree *DT) {
 952   return ::SimplifyAShrInst(Op0, Op1, TD, DT, RecursionLimit);
 953 }
 954
 955 /// SimplifyAndInst - Given operands for an And, see if we can
 956 /// fold the result.  If not, this returns null.
 957 static Value *SimplifyAndInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *TD,
 958                               const DominatorTree *DT, unsigned MaxRecurse) {
 959   if (Constant *CLHS = dyn_cast<Constant>(Op0)) {
 960     if (Constant *CRHS = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
 961       Constant *Ops[] = { CLHS, CRHS };
 962       return ConstantFoldInstOperands(Instruction::And, CLHS->getType(),
 963                                       Ops, 2, TD);
 964     }
 965
 966     // Canonicalize the constant to the RHS.
 967     std::swap(Op0, Op1);
 968   }
 969
 970   // X & undef -> 0
 971   if (isa<UndefValue>(Op1))
 972     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
 973
 974   // X & X = X
 975   if (Op0 == Op1)
 976     return Op0;
 977
 978   // X & 0 = 0
 979   if (match(Op1, m_Zero()))
 980     return Op1;
 981
 982   // X & -1 = X
 983   if (match(Op1, m_AllOnes()))
 984     return Op0;
 985
 986   // A & ~A  =  ~A & A  =  0
 987   Value *A = 0, *B = 0;
 988   if ((match(Op0, m_Not(m_Value(A))) && A == Op1) ||
 989       (match(Op1, m_Not(m_Value(A))) && A == Op0))
 990     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
 991
 992   // (A | ?) & A = A
 993   if (match(Op0, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) &&
 994       (A == Op1 || B == Op1))
 995     return Op1;
 996
 997   // A & (A | ?) = A
 998   if (match(Op1, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) &&
 999       (A == Op0 || B == Op0))
1000     return Op0;
1001
1002   // Try some generic simplifications for associative operations.
1003   if (Value *V = SimplifyAssociativeBinOp(Instruction::And, Op0, Op1, TD, DT,
1004                                           MaxRecurse))
1005     return V;
1006
1007   // And distributes over Or.  Try some generic simplifications based on this.
1008   if (Value *V = ExpandBinOp(Instruction::And, Op0, Op1, Instruction::Or,
1009                              TD, DT, MaxRecurse))
1010     return V;
1011
1012   // And distributes over Xor.  Try some generic simplifications based on this.
1013   if (Value *V = ExpandBinOp(Instruction::And, Op0, Op1, Instruction::Xor,
1014                              TD, DT, MaxRecurse))
1015     return V;
1016
1017   // Or distributes over And.  Try some generic simplifications based on this.
1018   if (Value *V = FactorizeBinOp(Instruction::And, Op0, Op1, Instruction::Or,
1019                                 TD, DT, MaxRecurse))
1020     return V;
1021
1022   // If the operation is with the result of a select instruction, check whether
1023   // operating on either branch of the select always yields the same value.
1024   if (isa<SelectInst>(Op0) || isa<SelectInst>(Op1))
1025     if (Value *V = ThreadBinOpOverSelect(Instruction::And, Op0, Op1, TD, DT,
1026                                          MaxRecurse))
1027       return V;
1028
1029   // If the operation is with the result of a phi instruction, check whether
1030   // operating on all incoming values of the phi always yields the same value.
1031   if (isa<PHINode>(Op0) || isa<PHINode>(Op1))
1032     if (Value *V = ThreadBinOpOverPHI(Instruction::And, Op0, Op1, TD, DT,
1033                                       MaxRecurse))
1034       return V;
1035
1036   return 0;
1037 }
1038
1039 Value *llvm::SimplifyAndInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *TD,
1040                              const DominatorTree *DT) {
1041   return ::SimplifyAndInst(Op0, Op1, TD, DT, RecursionLimit);
1042 }
1043
1044 /// SimplifyOrInst - Given operands for an Or, see if we can
1045 /// fold the result.  If not, this returns null.
1046 static Value *SimplifyOrInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *TD,
1047                              const DominatorTree *DT, unsigned MaxRecurse) {
1048   if (Constant *CLHS = dyn_cast<Constant>(Op0)) {
1049     if (Constant *CRHS = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
1050       Constant *Ops[] = { CLHS, CRHS };
1051       return ConstantFoldInstOperands(Instruction::Or, CLHS->getType(),
1052                                       Ops, 2, TD);
1053     }
1054
1055     // Canonicalize the constant to the RHS.
1056     std::swap(Op0, Op1);
1057   }
1058
1059   // X | undef -> -1
1060   if (isa<UndefValue>(Op1))
1061     return Constant::getAllOnesValue(Op0->getType());
1062
1063   // X | X = X
1064   if (Op0 == Op1)
1065     return Op0;
1066
1067   // X | 0 = X
1068   if (match(Op1, m_Zero()))
1069     return Op0;
1070
1071   // X | -1 = -1
1072   if (match(Op1, m_AllOnes()))
1073     return Op1;
1074
1075   // A | ~A  =  ~A | A  =  -1
1076   Value *A = 0, *B = 0;
1077   if ((match(Op0, m_Not(m_Value(A))) && A == Op1) ||
1078       (match(Op1, m_Not(m_Value(A))) && A == Op0))
1079     return Constant::getAllOnesValue(Op0->getType());
1080
1081   // (A & ?) | A = A
1082   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
1083       (A == Op1 || B == Op1))
1084     return Op1;
1085
1086   // A | (A & ?) = A
1087   if (match(Op1, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
1088       (A == Op0 || B == Op0))
1089     return Op0;
1090
1091   // Try some generic simplifications for associative operations.
1092   if (Value *V = SimplifyAssociativeBinOp(Instruction::Or, Op0, Op1, TD, DT,
1093                                           MaxRecurse))
1094     return V;
1095
1096   // Or distributes over And.  Try some generic simplifications based on this.
1097   if (Value *V = ExpandBinOp(Instruction::Or, Op0, Op1, Instruction::And,
1098                              TD, DT, MaxRecurse))
1099     return V;
1100
1101   // And distributes over Or.  Try some generic simplifications based on this.
1102   if (Value *V = FactorizeBinOp(Instruction::Or, Op0, Op1, Instruction::And,
1103                                 TD, DT, MaxRecurse))
1104     return V;
1105
1106   // If the operation is with the result of a select instruction, check whether
1107   // operating on either branch of the select always yields the same value.
1108   if (isa<SelectInst>(Op0) || isa<SelectInst>(Op1))
1109     if (Value *V = ThreadBinOpOverSelect(Instruction::Or, Op0, Op1, TD, DT,
1110                                          MaxRecurse))
1111       return V;
1112
1113   // If the operation is with the result of a phi instruction, check whether
1114   // operating on all incoming values of the phi always yields the same value.
1115   if (isa<PHINode>(Op0) || isa<PHINode>(Op1))
1116     if (Value *V = ThreadBinOpOverPHI(Instruction::Or, Op0, Op1, TD, DT,
1117                                       MaxRecurse))
1118       return V;
1119
1120   return 0;
1121 }
1122
1123 Value *llvm::SimplifyOrInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *TD,
1124                             const DominatorTree *DT) {
1125   return ::SimplifyOrInst(Op0, Op1, TD, DT, RecursionLimit);
1126 }
1127
1128 /// SimplifyXorInst - Given operands for a Xor, see if we can
1129 /// fold the result.  If not, this returns null.
1130 static Value *SimplifyXorInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *TD,
1131                               const DominatorTree *DT, unsigned MaxRecurse) {
1132   if (Constant *CLHS = dyn_cast<Constant>(Op0)) {
1133     if (Constant *CRHS = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
1134       Constant *Ops[] = { CLHS, CRHS };
1135       return ConstantFoldInstOperands(Instruction::Xor, CLHS->getType(),
1136                                       Ops, 2, TD);
1137     }
1138
1139     // Canonicalize the constant to the RHS.
1140     std::swap(Op0, Op1);
1141   }
1142
1143   // A ^ undef -> undef
1144   if (isa<UndefValue>(Op1))
1145     return Op1;
1146
1147   // A ^ 0 = A
1148   if (match(Op1, m_Zero()))
1149     return Op0;
1150
1151   // A ^ A = 0
1152   if (Op0 == Op1)
1153     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
1154
1155   // A ^ ~A  =  ~A ^ A  =  -1
1156   Value *A = 0;
1157   if ((match(Op0, m_Not(m_Value(A))) && A == Op1) ||
1158       (match(Op1, m_Not(m_Value(A))) && A == Op0))
1159     return Constant::getAllOnesValue(Op0->getType());
1160
1161   // Try some generic simplifications for associative operations.
1162   if (Value *V = SimplifyAssociativeBinOp(Instruction::Xor, Op0, Op1, TD, DT,
1163                                           MaxRecurse))
1164     return V;
1165
1166   // And distributes over Xor.  Try some generic simplifications based on this.
1167   if (Value *V = FactorizeBinOp(Instruction::Xor, Op0, Op1, Instruction::And,
1168                                 TD, DT, MaxRecurse))
1169     return V;
1170
1171   // Threading Xor over selects and phi nodes is pointless, so don't bother.
1172   // Threading over the select in "A ^ select(cond, B, C)" means evaluating
1173   // "A^B" and "A^C" and seeing if they are equal; but they are equal if and
1174   // only if B and C are equal.  If B and C are equal then (since we assume
1175   // that operands have already been simplified) "select(cond, B, C)" should
1176   // have been simplified to the common value of B and C already.  Analysing
1177   // "A^B" and "A^C" thus gains nothing, but costs compile time.  Similarly
1178   // for threading over phi nodes.
1179
1180   return 0;
1181 }
1182
1183 Value *llvm::SimplifyXorInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *TD,
1184                              const DominatorTree *DT) {
1185   return ::SimplifyXorInst(Op0, Op1, TD, DT, RecursionLimit);
1186 }
1187
1188 static const Type *GetCompareTy(Value *Op) {
1189   return CmpInst::makeCmpResultType(Op->getType());
1190 }
1191
1192 /// SimplifyICmpInst - Given operands for an ICmpInst, see if we can
1193 /// fold the result.  If not, this returns null.
1194 static Value *SimplifyICmpInst(unsigned Predicate, Value *LHS, Value *RHS,
1195                                const TargetData *TD, const DominatorTree *DT,
1196                                unsigned MaxRecurse) {
1197   CmpInst::Predicate Pred = (CmpInst::Predicate)Predicate;
1198   assert(CmpInst::isIntPredicate(Pred) && "Not an integer compare!");
1199
1200   if (Constant *CLHS = dyn_cast<Constant>(LHS)) {
1201     if (Constant *CRHS = dyn_cast<Constant>(RHS))
1202       return ConstantFoldCompareInstOperands(Pred, CLHS, CRHS, TD);
1203
1204     // If we have a constant, make sure it is on the RHS.
1205     std::swap(LHS, RHS);
1206     Pred = CmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
1207   }
1208
1209   const Type *ITy = GetCompareTy(LHS); // The return type.
1210   const Type *OpTy = LHS->getType();   // The operand type.
1211
1212   // icmp X, X -> true/false
1213   // X icmp undef -> true/false.  For example, icmp ugt %X, undef -> false
1214   // because X could be 0.
1215   if (LHS == RHS || isa<UndefValue>(RHS))
1216     return ConstantInt::get(ITy, CmpInst::isTrueWhenEqual(Pred));
1217
1218   // Special case logic when the operands have i1 type.
1219   if (OpTy->isIntegerTy(1) || (OpTy->isVectorTy() &&
1220        cast<VectorType>(OpTy)->getElementType()->isIntegerTy(1))) {
1221     switch (Pred) {
1222     default: break;
1223     case ICmpInst::ICMP_EQ:
1224       // X == 1 -> X
1225       if (match(RHS, m_One()))
1226         return LHS;
1227       break;
1228     case ICmpInst::ICMP_NE:
1229       // X != 0 -> X
1230       if (match(RHS, m_Zero()))
1231         return LHS;
1232       break;
1233     case ICmpInst::ICMP_UGT:
1234       // X >u 0 -> X
1235       if (match(RHS, m_Zero()))
1236         return LHS;
1237       break;
1238     case ICmpInst::ICMP_UGE:
1239       // X >=u 1 -> X
1240       if (match(RHS, m_One()))
1241         return LHS;
1242       break;
1243     case ICmpInst::ICMP_SLT:
1244       // X <s 0 -> X
1245       if (match(RHS, m_Zero()))
1246         return LHS;
1247       break;
1248     case ICmpInst::ICMP_SLE:
1249       // X <=s -1 -> X
1250       if (match(RHS, m_One()))
1251         return LHS;
1252       break;
1253     }
1254   }
1255
1256   // icmp <alloca*>, <global/alloca*/null> - Different stack variables have
1257   // different addresses, and what's more the address of a stack variable is
1258   // never null or equal to the address of a global.  Note that generalizing
1259   // to the case where LHS is a global variable address or null is pointless,
1260   // since if both LHS and RHS are constants then we already constant folded
1261   // the compare, and if only one of them is then we moved it to RHS already.
1262   if (isa<AllocaInst>(LHS) && (isa<GlobalValue>(RHS) || isa<AllocaInst>(RHS) ||
1263                                isa<ConstantPointerNull>(RHS)))
1264     // We already know that LHS != LHS.
1265     return ConstantInt::get(ITy, CmpInst::isFalseWhenEqual(Pred));
1266
1267   // If we are comparing with zero then try hard since this is a common case.
1268   if (match(RHS, m_Zero())) {
1269     bool LHSKnownNonNegative, LHSKnownNegative;
1270     switch (Pred) {
1271     default:
1272       assert(false && "Unknown ICmp predicate!");
1273     case ICmpInst::ICMP_ULT:
1274       return ConstantInt::getFalse(LHS->getContext());
1275     case ICmpInst::ICMP_UGE:
1276       return ConstantInt::getTrue(LHS->getContext());
1277     case ICmpInst::ICMP_EQ:
1278     case ICmpInst::ICMP_ULE:
1279       if (isKnownNonZero(LHS, TD))
1280         return ConstantInt::getFalse(LHS->getContext());
1281       break;
1282     case ICmpInst::ICMP_NE:
1283     case ICmpInst::ICMP_UGT:
1284       if (isKnownNonZero(LHS, TD))
1285         return ConstantInt::getTrue(LHS->getContext());
1286       break;
1287     case ICmpInst::ICMP_SLT:
1288       ComputeSignBit(LHS, LHSKnownNonNegative, LHSKnownNegative, TD);
1289       if (LHSKnownNegative)
1290         return ConstantInt::getTrue(LHS->getContext());
1291       if (LHSKnownNonNegative)
1292         return ConstantInt::getFalse(LHS->getContext());
1293       break;
1294     case ICmpInst::ICMP_SLE:
1295       ComputeSignBit(LHS, LHSKnownNonNegative, LHSKnownNegative, TD);
1296       if (LHSKnownNegative)
1297         return ConstantInt::getTrue(LHS->getContext());
1298       if (LHSKnownNonNegative && isKnownNonZero(LHS, TD))
1299         return ConstantInt::getFalse(LHS->getContext());
1300       break;
1301     case ICmpInst::ICMP_SGE:
1302       ComputeSignBit(LHS, LHSKnownNonNegative, LHSKnownNegative, TD);
1303       if (LHSKnownNegative)
1304         return ConstantInt::getFalse(LHS->getContext());
1305       if (LHSKnownNonNegative)
1306         return ConstantInt::getTrue(LHS->getContext());
1307       break;
1308     case ICmpInst::ICMP_SGT:
1309       ComputeSignBit(LHS, LHSKnownNonNegative, LHSKnownNegative, TD);
1310       if (LHSKnownNegative)
1311         return ConstantInt::getFalse(LHS->getContext());
1312       if (LHSKnownNonNegative && isKnownNonZero(LHS, TD))
1313         return ConstantInt::getTrue(LHS->getContext());
1314       break;
1315     }
1316   }
1317
1318   // See if we are doing a comparison with a constant integer.
1319   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
1320     switch (Pred) {
1321     default: break;
1322     case ICmpInst::ICMP_UGT:
1323       if (CI->isMaxValue(false))                 // A >u MAX -> FALSE
1324         return ConstantInt::getFalse(CI->getContext());
1325       break;
1326     case ICmpInst::ICMP_UGE:
1327       if (CI->isMinValue(false))                 // A >=u MIN -> TRUE
1328         return ConstantInt::getTrue(CI->getContext());
1329       break;
1330     case ICmpInst::ICMP_ULT:
1331       if (CI->isMinValue(false))                 // A <u MIN -> FALSE
1332         return ConstantInt::getFalse(CI->getContext());
1333       break;
1334     case ICmpInst::ICMP_ULE:
1335       if (CI->isMaxValue(false))                 // A <=u MAX -> TRUE
1336         return ConstantInt::getTrue(CI->getContext());
1337       break;
1338     case ICmpInst::ICMP_SGT:
1339       if (CI->isMaxValue(true))                  // A >s MAX -> FALSE
1340         return ConstantInt::getFalse(CI->getContext());
1341       break;
1342     case ICmpInst::ICMP_SGE:
1343       if (CI->isMinValue(true))                  // A >=s MIN -> TRUE
1344         return ConstantInt::getTrue(CI->getContext());
1345       break;
1346     case ICmpInst::ICMP_SLT:
1347       if (CI->isMinValue(true))                  // A <s MIN -> FALSE
1348         return ConstantInt::getFalse(CI->getContext());
1349       break;
1350     case ICmpInst::ICMP_SLE:
1351       if (CI->isMaxValue(true))                  // A <=s MAX -> TRUE
1352         return ConstantInt::getTrue(CI->getContext());
1353       break;
1354     }
1355   }
1356
1357   // Compare of cast, for example (zext X) != 0 -> X != 0
1358   if (isa<CastInst>(LHS) && (isa<Constant>(RHS) || isa<CastInst>(RHS))) {
1359     Instruction *LI = cast<CastInst>(LHS);
1360     Value *SrcOp = LI->getOperand(0);
1361     const Type *SrcTy = SrcOp->getType();
1362     const Type *DstTy = LI->getType();
1363
1364     // Turn icmp (ptrtoint x), (ptrtoint/constant) into a compare of the input
1365     // if the integer type is the same size as the pointer type.
1366     if (MaxRecurse && TD && isa<PtrToIntInst>(LI) &&
1367         TD->getPointerSizeInBits() == DstTy->getPrimitiveSizeInBits()) {
1368       if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(RHS)) {
1369         // Transfer the cast to the constant.
1370         if (Value *V = SimplifyICmpInst(Pred, SrcOp,
1371                                         ConstantExpr::getIntToPtr(RHSC, SrcTy),
1372                                         TD, DT, MaxRecurse-1))
1373           return V;
1374       } else if (PtrToIntInst *RI = dyn_cast<PtrToIntInst>(RHS)) {
1375         if (RI->getOperand(0)->getType() == SrcTy)
1376           // Compare without the cast.
1377           if (Value *V = SimplifyICmpInst(Pred, SrcOp, RI->getOperand(0),
1378                                           TD, DT, MaxRecurse-1))
1379             return V;
1380       }
1381     }
1382
1383     if (isa<ZExtInst>(LHS)) {
1384       // Turn icmp (zext X), (zext Y) into a compare of X and Y if they have the
1385       // same type.
1386       if (ZExtInst *RI = dyn_cast<ZExtInst>(RHS)) {
1387         if (MaxRecurse && SrcTy == RI->getOperand(0)->getType())
1388           // Compare X and Y.  Note that signed predicates become unsigned.
1389           if (Value *V = SimplifyICmpInst(ICmpInst::getUnsignedPredicate(Pred),
1390                                           SrcOp, RI->getOperand(0), TD, DT,
1391                                           MaxRecurse-1))
1392             return V;
1393       }
1394       // Turn icmp (zext X), Cst into a compare of X and Cst if Cst is extended
1395       // too.  If not, then try to deduce the result of the comparison.
1396       else if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
1397         // Compute the constant that would happen if we truncated to SrcTy then
1398         // reextended to DstTy.
1399         Constant *Trunc = ConstantExpr::getTrunc(CI, SrcTy);
1400         Constant *RExt = ConstantExpr::getCast(CastInst::ZExt, Trunc, DstTy);
1401
1402         // If the re-extended constant didn't change then this is effectively
1403         // also a case of comparing two zero-extended values.
1404         if (RExt == CI && MaxRecurse)
1405           if (Value *V = SimplifyICmpInst(ICmpInst::getUnsignedPredicate(Pred),
1406                                           SrcOp, Trunc, TD, DT, MaxRecurse-1))
1407             return V;
1408
1409         // Otherwise the upper bits of LHS are zero while RHS has a non-zero bit
1410         // there.  Use this to work out the result of the comparison.
1411         if (RExt != CI) {
1412           switch (Pred) {
1413           default:
1414             assert(false && "Unknown ICmp predicate!");
1415           // LHS <u RHS.
1416           case ICmpInst::ICMP_EQ:
1417           case ICmpInst::ICMP_UGT:
1418           case ICmpInst::ICMP_UGE:
1419             return ConstantInt::getFalse(CI->getContext());
1420
1421           case ICmpInst::ICMP_NE:
1422           case ICmpInst::ICMP_ULT:
1423           case ICmpInst::ICMP_ULE:
1424             return ConstantInt::getTrue(CI->getContext());
1425
1426           // LHS is non-negative.  If RHS is negative then LHS >s LHS.  If RHS
1427           // is non-negative then LHS <s RHS.
1428           case ICmpInst::ICMP_SGT:
1429           case ICmpInst::ICMP_SGE:
1430             return CI->getValue().isNegative() ?
1431               ConstantInt::getTrue(CI->getContext()) :
1432               ConstantInt::getFalse(CI->getContext());
1433
1434           case ICmpInst::ICMP_SLT:
1435           case ICmpInst::ICMP_SLE:
1436             return CI->getValue().isNegative() ?
1437               ConstantInt::getFalse(CI->getContext()) :
1438               ConstantInt::getTrue(CI->getContext());
1439           }
1440         }
1441       }
1442     }
1443
1444     if (isa<SExtInst>(LHS)) {
1445       // Turn icmp (sext X), (sext Y) into a compare of X and Y if they have the
1446       // same type.
1447       if (SExtInst *RI = dyn_cast<SExtInst>(RHS)) {
1448         if (MaxRecurse && SrcTy == RI->getOperand(0)->getType())
1449           // Compare X and Y.  Note that the predicate does not change.
1450           if (Value *V = SimplifyICmpInst(Pred, SrcOp, RI->getOperand(0),
1451                                           TD, DT, MaxRecurse-1))
1452             return V;
1453       }
1454       // Turn icmp (sext X), Cst into a compare of X and Cst if Cst is extended
1455       // too.  If not, then try to deduce the result of the comparison.
1456       else if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
1457         // Compute the constant that would happen if we truncated to SrcTy then
1458         // reextended to DstTy.
1459         Constant *Trunc = ConstantExpr::getTrunc(CI, SrcTy);
1460         Constant *RExt = ConstantExpr::getCast(CastInst::SExt, Trunc, DstTy);
1461
1462         // If the re-extended constant didn't change then this is effectively
1463         // also a case of comparing two sign-extended values.
1464         if (RExt == CI && MaxRecurse)
1465           if (Value *V = SimplifyICmpInst(Pred, SrcOp, Trunc, TD, DT,
1466                                           MaxRecurse-1))
1467             return V;
1468
1469         // Otherwise the upper bits of LHS are all equal, while RHS has varying
1470         // bits there.  Use this to work out the result of the comparison.
1471         if (RExt != CI) {
1472           switch (Pred) {
1473           default:
1474             assert(false && "Unknown ICmp predicate!");
1475           case ICmpInst::ICMP_EQ:
1476             return ConstantInt::getFalse(CI->getContext());
1477           case ICmpInst::ICMP_NE:
1478             return ConstantInt::getTrue(CI->getContext());
1479
1480           // If RHS is non-negative then LHS <s RHS.  If RHS is negative then
1481           // LHS >s RHS.
1482           case ICmpInst::ICMP_SGT:
1483           case ICmpInst::ICMP_SGE:
1484             return CI->getValue().isNegative() ?
1485               ConstantInt::getTrue(CI->getContext()) :
1486               ConstantInt::getFalse(CI->getContext());
1487           case ICmpInst::ICMP_SLT:
1488           case ICmpInst::ICMP_SLE:
1489             return CI->getValue().isNegative() ?
1490               ConstantInt::getFalse(CI->getContext()) :
1491               ConstantInt::getTrue(CI->getContext());
1492
1493           // If LHS is non-negative then LHS <u RHS.  If LHS is negative then
1494           // LHS >u RHS.
1495           case ICmpInst::ICMP_UGT:
1496           case ICmpInst::ICMP_UGE:
1497             // Comparison is true iff the LHS <s 0.
1498             if (MaxRecurse)
1499               if (Value *V = SimplifyICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, SrcOp,
1500                                               Constant::getNullValue(SrcTy),
1501                                               TD, DT, MaxRecurse-1))
1502                 return V;
1503             break;
1504           case ICmpInst::ICMP_ULT:
1505           case ICmpInst::ICMP_ULE:
1506             // Comparison is true iff the LHS >=s 0.
1507             if (MaxRecurse)
1508               if (Value *V = SimplifyICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, SrcOp,
1509                                               Constant::getNullValue(SrcTy),
1510                                               TD, DT, MaxRecurse-1))
1511                 return V;
1512             break;
1513           }
1514         }
1515       }
1516     }
1517   }
1518
1519   // If the comparison is with the result of a select instruction, check whether
1520   // comparing with either branch of the select always yields the same value.
1521   if (isa<SelectInst>(LHS) || isa<SelectInst>(RHS))
1522     if (Value *V = ThreadCmpOverSelect(Pred, LHS, RHS, TD, DT, MaxRecurse))
1523       return V;
1524
1525   // If the comparison is with the result of a phi instruction, check whether
1526   // doing the compare with each incoming phi value yields a common result.
1527   if (isa<PHINode>(LHS) || isa<PHINode>(RHS))
1528     if (Value *V = ThreadCmpOverPHI(Pred, LHS, RHS, TD, DT, MaxRecurse))
1529       return V;
1530
1531   return 0;
1532 }
1533
1534 Value *llvm::SimplifyICmpInst(unsigned Predicate, Value *LHS, Value *RHS,
1535                               const TargetData *TD, const DominatorTree *DT) {
1536   return ::SimplifyICmpInst(Predicate, LHS, RHS, TD, DT, RecursionLimit);
1537 }
1538
1539 /// SimplifyFCmpInst - Given operands for an FCmpInst, see if we can
1540 /// fold the result.  If not, this returns null.
1541 static Value *SimplifyFCmpInst(unsigned Predicate, Value *LHS, Value *RHS,
1542                                const TargetData *TD, const DominatorTree *DT,
1543                                unsigned MaxRecurse) {
1544   CmpInst::Predicate Pred = (CmpInst::Predicate)Predicate;
1545   assert(CmpInst::isFPPredicate(Pred) && "Not an FP compare!");
1546
1547   if (Constant *CLHS = dyn_cast<Constant>(LHS)) {
1548     if (Constant *CRHS = dyn_cast<Constant>(RHS))
1549       return ConstantFoldCompareInstOperands(Pred, CLHS, CRHS, TD);
1550
1551     // If we have a constant, make sure it is on the RHS.
1552     std::swap(LHS, RHS);
1553     Pred = CmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
1554   }
1555
1556   // Fold trivial predicates.
1557   if (Pred == FCmpInst::FCMP_FALSE)
1558     return ConstantInt::get(GetCompareTy(LHS), 0);
1559   if (Pred == FCmpInst::FCMP_TRUE)
1560     return ConstantInt::get(GetCompareTy(LHS), 1);
1561
1562   if (isa<UndefValue>(RHS))                  // fcmp pred X, undef -> undef
1563     return UndefValue::get(GetCompareTy(LHS));
1564
1565   // fcmp x,x -> true/false.  Not all compares are foldable.
1566   if (LHS == RHS) {
1567     if (CmpInst::isTrueWhenEqual(Pred))
1568       return ConstantInt::get(GetCompareTy(LHS), 1);
1569     if (CmpInst::isFalseWhenEqual(Pred))
1570       return ConstantInt::get(GetCompareTy(LHS), 0);
1571   }
1572
1573   // Handle fcmp with constant RHS
1574   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(RHS)) {
1575     // If the constant is a nan, see if we can fold the comparison based on it.
1576     if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHSC)) {
1577       if (CFP->getValueAPF().isNaN()) {
1578         if (FCmpInst::isOrdered(Pred))   // True "if ordered and foo"
1579           return ConstantInt::getFalse(CFP->getContext());
1580         assert(FCmpInst::isUnordered(Pred) &&
1581                "Comparison must be either ordered or unordered!");
1582         // True if unordered.
1583         return ConstantInt::getTrue(CFP->getContext());
1584       }
1585       // Check whether the constant is an infinity.
1586       if (CFP->getValueAPF().isInfinity()) {
1587         if (CFP->getValueAPF().isNegative()) {
1588           switch (Pred) {
1589           case FCmpInst::FCMP_OLT:
1590             // No value is ordered and less than negative infinity.
1591             return ConstantInt::getFalse(CFP->getContext());
1592           case FCmpInst::FCMP_UGE:
1593             // All values are unordered with or at least negative infinity.
1594             return ConstantInt::getTrue(CFP->getContext());
1595           default:
1596             break;
1597           }
1598         } else {
1599           switch (Pred) {
1600           case FCmpInst::FCMP_OGT:
1601             // No value is ordered and greater than infinity.
1602             return ConstantInt::getFalse(CFP->getContext());
1603           case FCmpInst::FCMP_ULE:
1604             // All values are unordered with and at most infinity.
1605             return ConstantInt::getTrue(CFP->getContext());
1606           default:
1607             break;
1608           }
1609         }
1610       }
1611     }
1612   }
1613
1614   // If the comparison is with the result of a select instruction, check whether
1615   // comparing with either branch of the select always yields the same value.
1616   if (isa<SelectInst>(LHS) || isa<SelectInst>(RHS))
1617     if (Value *V = ThreadCmpOverSelect(Pred, LHS, RHS, TD, DT, MaxRecurse))
1618       return V;
1619
1620   // If the comparison is with the result of a phi instruction, check whether
1621   // doing the compare with each incoming phi value yields a common result.
1622   if (isa<PHINode>(LHS) || isa<PHINode>(RHS))
1623     if (Value *V = ThreadCmpOverPHI(Pred, LHS, RHS, TD, DT, MaxRecurse))
1624       return V;
1625
1626   return 0;
1627 }
1628
1629 Value *llvm::SimplifyFCmpInst(unsigned Predicate, Value *LHS, Value *RHS,
1630                               const TargetData *TD, const DominatorTree *DT) {
1631   return ::SimplifyFCmpInst(Predicate, LHS, RHS, TD, DT, RecursionLimit);
1632 }
1633
1634 /// SimplifySelectInst - Given operands for a SelectInst, see if we can fold
1635 /// the result.  If not, this returns null.
1636 Value *llvm::SimplifySelectInst(Value *CondVal, Value *TrueVal, Value *FalseVal,
1637                                 const TargetData *TD, const DominatorTree *) {
1638   // select true, X, Y  -> X
1639   // select false, X, Y -> Y
1640   if (ConstantInt *CB = dyn_cast<ConstantInt>(CondVal))
1641     return CB->getZExtValue() ? TrueVal : FalseVal;
1642
1643   // select C, X, X -> X
1644   if (TrueVal == FalseVal)
1645     return TrueVal;
1646
1647   if (isa<UndefValue>(TrueVal))   // select C, undef, X -> X
1648     return FalseVal;
1649   if (isa<UndefValue>(FalseVal))   // select C, X, undef -> X
1650     return TrueVal;
1651   if (isa<UndefValue>(CondVal)) {  // select undef, X, Y -> X or Y
1652     if (isa<Constant>(TrueVal))
1653       return TrueVal;
1654     return FalseVal;
1655   }
1656
1657   return 0;
1658 }
1659
1660 /// SimplifyGEPInst - Given operands for an GetElementPtrInst, see if we can
1661 /// fold the result.  If not, this returns null.
1662 Value *llvm::SimplifyGEPInst(Value *const *Ops, unsigned NumOps,
1663                              const TargetData *TD, const DominatorTree *) {
1664   // The type of the GEP pointer operand.
1665   const PointerType *PtrTy = cast<PointerType>(Ops[0]->getType());
1666
1667   // getelementptr P -> P.
1668   if (NumOps == 1)
1669     return Ops[0];
1670
1671   if (isa<UndefValue>(Ops[0])) {
1672     // Compute the (pointer) type returned by the GEP instruction.
1673     const Type *LastType = GetElementPtrInst::getIndexedType(PtrTy, &Ops[1],
1674                                                              NumOps-1);
1675     const Type *GEPTy = PointerType::get(LastType, PtrTy->getAddressSpace());
1676     return UndefValue::get(GEPTy);
1677   }
1678
1679   if (NumOps == 2) {
1680     // getelementptr P, 0 -> P.
1681     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Ops[1]))
1682       if (C->isZero())
1683         return Ops[0];
1684     // getelementptr P, N -> P if P points to a type of zero size.
1685     if (TD) {
1686       const Type *Ty = PtrTy->getElementType();
1687       if (Ty->isSized() && TD->getTypeAllocSize(Ty) == 0)
1688         return Ops[0];
1689     }
1690   }
1691
1692   // Check to see if this is constant foldable.
1693   for (unsigned i = 0; i != NumOps; ++i)
1694     if (!isa<Constant>(Ops[i]))
1695       return 0;
1696
1697   return ConstantExpr::getGetElementPtr(cast<Constant>(Ops[0]),
1698                                         (Constant *const*)Ops+1, NumOps-1);
1699 }
1700
1701 /// SimplifyPHINode - See if we can fold the given phi.  If not, returns null.
1702 static Value *SimplifyPHINode(PHINode *PN, const DominatorTree *DT) {
1703   // If all of the PHI's incoming values are the same then replace the PHI node
1704   // with the common value.
1705   Value *CommonValue = 0;
1706   bool HasUndefInput = false;
1707   for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
1708     Value *Incoming = PN->getIncomingValue(i);
1709     // If the incoming value is the phi node itself, it can safely be skipped.
1710     if (Incoming == PN) continue;
1711     if (isa<UndefValue>(Incoming)) {
1712       // Remember that we saw an undef value, but otherwise ignore them.
1713       HasUndefInput = true;
1714       continue;
1715     }
1716     if (CommonValue && Incoming != CommonValue)
1717       return 0;  // Not the same, bail out.
1718     CommonValue = Incoming;
1719   }
1720
1721   // If CommonValue is null then all of the incoming values were either undef or
1722   // equal to the phi node itself.
1723   if (!CommonValue)
1724     return UndefValue::get(PN->getType());
1725
1726   // If we have a PHI node like phi(X, undef, X), where X is defined by some
1727   // instruction, we cannot return X as the result of the PHI node unless it
1728   // dominates the PHI block.
1729   if (HasUndefInput)
1730     return ValueDominatesPHI(CommonValue, PN, DT) ? CommonValue : 0;
1731
1732   return CommonValue;
1733 }
1734
1735
1736 //=== Helper functions for higher up the class hierarchy.
1737
1738 /// SimplifyBinOp - Given operands for a BinaryOperator, see if we can
1739 /// fold the result.  If not, this returns null.
1740 static Value *SimplifyBinOp(unsigned Opcode, Value *LHS, Value *RHS,
1741                             const TargetData *TD, const DominatorTree *DT,
1742                             unsigned MaxRecurse) {
1743   switch (Opcode) {
1744   case Instruction::Add: return SimplifyAddInst(LHS, RHS, /* isNSW */ false,
1745                                                 /* isNUW */ false, TD, DT,
1746                                                 MaxRecurse);
1747   case Instruction::Sub: return SimplifySubInst(LHS, RHS, /* isNSW */ false,
1748                                                 /* isNUW */ false, TD, DT,
1749                                                 MaxRecurse);
1750   case Instruction::Mul: return SimplifyMulInst(LHS, RHS, TD, DT, MaxRecurse);
1751   case Instruction::SDiv: return SimplifySDivInst(LHS, RHS, TD, DT, MaxRecurse);
1752   case Instruction::UDiv: return SimplifyUDivInst(LHS, RHS, TD, DT, MaxRecurse);
1753   case Instruction::Shl: return SimplifyShlInst(LHS, RHS, TD, DT, MaxRecurse);
1754   case Instruction::LShr: return SimplifyLShrInst(LHS, RHS, TD, DT, MaxRecurse);
1755   case Instruction::AShr: return SimplifyAShrInst(LHS, RHS, TD, DT, MaxRecurse);
1756   case Instruction::And: return SimplifyAndInst(LHS, RHS, TD, DT, MaxRecurse);
1757   case Instruction::Or:  return SimplifyOrInst(LHS, RHS, TD, DT, MaxRecurse);
1758   case Instruction::Xor: return SimplifyXorInst(LHS, RHS, TD, DT, MaxRecurse);
1759   default:
1760     if (Constant *CLHS = dyn_cast<Constant>(LHS))
1761       if (Constant *CRHS = dyn_cast<Constant>(RHS)) {
1762         Constant *COps[] = {CLHS, CRHS};
1763         return ConstantFoldInstOperands(Opcode, LHS->getType(), COps, 2, TD);
1764       }
1765
1766     // If the operation is associative, try some generic simplifications.
1767     if (Instruction::isAssociative(Opcode))
1768       if (Value *V = SimplifyAssociativeBinOp(Opcode, LHS, RHS, TD, DT,
1769                                               MaxRecurse))
1770         return V;
1771
1772     // If the operation is with the result of a select instruction, check whether
1773     // operating on either branch of the select always yields the same value.
1774     if (isa<SelectInst>(LHS) || isa<SelectInst>(RHS))
1775       if (Value *V = ThreadBinOpOverSelect(Opcode, LHS, RHS, TD, DT,
1776                                            MaxRecurse))
1777         return V;
1778
1779     // If the operation is with the result of a phi instruction, check whether
1780     // operating on all incoming values of the phi always yields the same value.
1781     if (isa<PHINode>(LHS) || isa<PHINode>(RHS))
1782       if (Value *V = ThreadBinOpOverPHI(Opcode, LHS, RHS, TD, DT, MaxRecurse))
1783         return V;
1784
1785     return 0;
1786   }
1787 }
1788
1789 Value *llvm::SimplifyBinOp(unsigned Opcode, Value *LHS, Value *RHS,
1790                            const TargetData *TD, const DominatorTree *DT) {
1791   return ::SimplifyBinOp(Opcode, LHS, RHS, TD, DT, RecursionLimit);
1792 }
1793
1794 /// SimplifyCmpInst - Given operands for a CmpInst, see if we can
1795 /// fold the result.
1796 static Value *SimplifyCmpInst(unsigned Predicate, Value *LHS, Value *RHS,
1797                               const TargetData *TD, const DominatorTree *DT,
1798                               unsigned MaxRecurse) {
1799   if (CmpInst::isIntPredicate((CmpInst::Predicate)Predicate))
1800     return SimplifyICmpInst(Predicate, LHS, RHS, TD, DT, MaxRecurse);
1801   return SimplifyFCmpInst(Predicate, LHS, RHS, TD, DT, MaxRecurse);
1802 }
1803
1804 Value *llvm::SimplifyCmpInst(unsigned Predicate, Value *LHS, Value *RHS,
1805                              const TargetData *TD, const DominatorTree *DT) {
1806   return ::SimplifyCmpInst(Predicate, LHS, RHS, TD, DT, RecursionLimit);
1807 }
1808
1809 /// SimplifyInstruction - See if we can compute a simplified version of this
1810 /// instruction.  If not, this returns null.
1811 Value *llvm::SimplifyInstruction(Instruction *I, const TargetData *TD,
1812                                  const DominatorTree *DT) {
1813   Value *Result;
1814
1815   switch (I->getOpcode()) {
1816   default:
1817     Result = ConstantFoldInstruction(I, TD);
1818     break;
1819   case Instruction::Add:
1820     Result = SimplifyAddInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
1821                              cast<BinaryOperator>(I)->hasNoSignedWrap(),
1822                              cast<BinaryOperator>(I)->hasNoUnsignedWrap(),
1823                              TD, DT);
1824     break;
1825   case Instruction::Sub:
1826     Result = SimplifySubInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
1827                              cast<BinaryOperator>(I)->hasNoSignedWrap(),
1828                              cast<BinaryOperator>(I)->hasNoUnsignedWrap(),
1829                              TD, DT);
1830     break;
1831   case Instruction::Mul:
1832     Result = SimplifyMulInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1), TD, DT);
1833     break;
1834   case Instruction::SDiv:
1835     Result = SimplifySDivInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1), TD, DT);
1836     break;
1837   case Instruction::UDiv:
1838     Result = SimplifyUDivInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1), TD, DT);
1839     break;
1840   case Instruction::Shl:
1841     Result = SimplifyShlInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1), TD, DT);
1842     break;
1843   case Instruction::LShr:
1844     Result = SimplifyLShrInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1), TD, DT);
1845     break;
1846   case Instruction::AShr:
1847     Result = SimplifyAShrInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1), TD, DT);
1848     break;
1849   case Instruction::And:
1850     Result = SimplifyAndInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1), TD, DT);
1851     break;
1852   case Instruction::Or:
1853     Result = SimplifyOrInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1), TD, DT);
1854     break;
1855   case Instruction::Xor:
1856     Result = SimplifyXorInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1), TD, DT);
1857     break;
1858   case Instruction::ICmp:
1859     Result = SimplifyICmpInst(cast<ICmpInst>(I)->getPredicate(),
1860                               I->getOperand(0), I->getOperand(1), TD, DT);
1861     break;
1862   case Instruction::FCmp:
1863     Result = SimplifyFCmpInst(cast<FCmpInst>(I)->getPredicate(),
1864                               I->getOperand(0), I->getOperand(1), TD, DT);
1865     break;
1866   case Instruction::Select:
1867     Result = SimplifySelectInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
1868                                 I->getOperand(2), TD, DT);
1869     break;
1870   case Instruction::GetElementPtr: {
1871     SmallVector<Value*, 8> Ops(I->op_begin(), I->op_end());
1872     Result = SimplifyGEPInst(&Ops[0], Ops.size(), TD, DT);
1873     break;
1874   }
1875   case Instruction::PHI:
1876     Result = SimplifyPHINode(cast<PHINode>(I), DT);
1877     break;
1878   }
1879
1880   /// If called on unreachable code, the above logic may report that the
1881   /// instruction simplified to itself.  Make life easier for users by
1882   /// detecting that case here, returning a safe value instead.
1883   return Result == I ? UndefValue::get(I->getType()) : Result;
1884 }
1885
1886 /// ReplaceAndSimplifyAllUses - Perform From->replaceAllUsesWith(To) and then
1887 /// delete the From instruction.  In addition to a basic RAUW, this does a
1888 /// recursive simplification of the newly formed instructions.  This catches
1889 /// things where one simplification exposes other opportunities.  This only
1890 /// simplifies and deletes scalar operations, it does not change the CFG.
1891 ///
1892 void llvm::ReplaceAndSimplifyAllUses(Instruction *From, Value *To,
1893                                      const TargetData *TD,
1894                                      const DominatorTree *DT) {
1895   assert(From != To && "ReplaceAndSimplifyAllUses(X,X) is not valid!");
1896
1897   // FromHandle/ToHandle - This keeps a WeakVH on the from/to values so that
1898   // we can know if it gets deleted out from under us or replaced in a
1899   // recursive simplification.
1900   WeakVH FromHandle(From);
1901   WeakVH ToHandle(To);
1902
1903   while (!From->use_empty()) {
1904     // Update the instruction to use the new value.
1905     Use &TheUse = From->use_begin().getUse();
1906     Instruction *User = cast<Instruction>(TheUse.getUser());
1907     TheUse = To;
1908
1909     // Check to see if the instruction can be folded due to the operand
1910     // replacement.  For example changing (or X, Y) into (or X, -1) can replace
1911     // the 'or' with -1.
1912     Value *SimplifiedVal;
1913     {
1914       // Sanity check to make sure 'User' doesn't dangle across
1915       // SimplifyInstruction.
1916       AssertingVH<> UserHandle(User);
1917
1918       SimplifiedVal = SimplifyInstruction(User, TD, DT);
1919       if (SimplifiedVal == 0) continue;
1920     }
1921
1922     // Recursively simplify this user to the new value.
1923     ReplaceAndSimplifyAllUses(User, SimplifiedVal, TD, DT);
1924     From = dyn_cast_or_null<Instruction>((Value*)FromHandle);
1925     To = ToHandle;
1926
1927     assert(ToHandle && "To value deleted by recursive simplification?");
1928
1929     // If the recursive simplification ended up revisiting and deleting
1930     // 'From' then we're done.
1931     if (From == 0)
1932       return;
1933   }
1934
1935   // If 'From' has value handles referring to it, do a real RAUW to update them.
1936   From->replaceAllUsesWith(To);
1937
1938   From->eraseFromParent();
1939 }