lib/Transforms/InstCombine/InstCombineSelect.cpp

   1 //===- InstCombineSelect.cpp ----------------------------------------------===//
   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 the visitSelect function.
  11 //
  12 //===----------------------------------------------------------------------===//
  13
  14 #include "InstCombine.h"
  15 #include "llvm/Support/PatternMatch.h"
  16 #include "llvm/Analysis/InstructionSimplify.h"
  17 using namespace llvm;
  18 using namespace PatternMatch;
  19
  20 /// MatchSelectPattern - Pattern match integer [SU]MIN, [SU]MAX, and ABS idioms,
  21 /// returning the kind and providing the out parameter results if we
  22 /// successfully match.
  23 static SelectPatternFlavor
  24 MatchSelectPattern(Value *V, Value *&LHS, Value *&RHS) {
  25   SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(V);
  26   if (SI == 0) return SPF_UNKNOWN;
  27
  28   ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(SI->getCondition());
  29   if (ICI == 0) return SPF_UNKNOWN;
  30
  31   LHS = ICI->getOperand(0);
  32   RHS = ICI->getOperand(1);
  33
  34   // (icmp X, Y) ? X : Y
  35   if (SI->getTrueValue() == ICI->getOperand(0) &&
  36       SI->getFalseValue() == ICI->getOperand(1)) {
  37     switch (ICI->getPredicate()) {
  38     default: return SPF_UNKNOWN; // Equality.
  39     case ICmpInst::ICMP_UGT:
  40     case ICmpInst::ICMP_UGE: return SPF_UMAX;
  41     case ICmpInst::ICMP_SGT:
  42     case ICmpInst::ICMP_SGE: return SPF_SMAX;
  43     case ICmpInst::ICMP_ULT:
  44     case ICmpInst::ICMP_ULE: return SPF_UMIN;
  45     case ICmpInst::ICMP_SLT:
  46     case ICmpInst::ICMP_SLE: return SPF_SMIN;
  47     }
  48   }
  49
  50   // (icmp X, Y) ? Y : X
  51   if (SI->getTrueValue() == ICI->getOperand(1) &&
  52       SI->getFalseValue() == ICI->getOperand(0)) {
  53     switch (ICI->getPredicate()) {
  54       default: return SPF_UNKNOWN; // Equality.
  55       case ICmpInst::ICMP_UGT:
  56       case ICmpInst::ICMP_UGE: return SPF_UMIN;
  57       case ICmpInst::ICMP_SGT:
  58       case ICmpInst::ICMP_SGE: return SPF_SMIN;
  59       case ICmpInst::ICMP_ULT:
  60       case ICmpInst::ICMP_ULE: return SPF_UMAX;
  61       case ICmpInst::ICMP_SLT:
  62       case ICmpInst::ICMP_SLE: return SPF_SMAX;
  63     }
  64   }
  65
  66   // TODO: (X > 4) ? X : 5   -->  (X >= 5) ? X : 5  -->  MAX(X, 5)
  67
  68   return SPF_UNKNOWN;
  69 }
  70
  71
  72 /// GetSelectFoldableOperands - We want to turn code that looks like this:
  73 ///   %C = or %A, %B
  74 ///   %D = select %cond, %C, %A
  75 /// into:
  76 ///   %C = select %cond, %B, 0
  77 ///   %D = or %A, %C
  78 ///
  79 /// Assuming that the specified instruction is an operand to the select, return
  80 /// a bitmask indicating which operands of this instruction are foldable if they
  81 /// equal the other incoming value of the select.
  82 ///
  83 static unsigned GetSelectFoldableOperands(Instruction *I) {
  84   switch (I->getOpcode()) {
  85   case Instruction::Add:
  86   case Instruction::Mul:
  87   case Instruction::And:
  88   case Instruction::Or:
  89   case Instruction::Xor:
  90     return 3;              // Can fold through either operand.
  91   case Instruction::Sub:   // Can only fold on the amount subtracted.
  92   case Instruction::Shl:   // Can only fold on the shift amount.
  93   case Instruction::LShr:
  94   case Instruction::AShr:
  95     return 1;
  96   default:
  97     return 0;              // Cannot fold
  98   }
  99 }
 100
 101 /// GetSelectFoldableConstant - For the same transformation as the previous
 102 /// function, return the identity constant that goes into the select.
 103 static Constant *GetSelectFoldableConstant(Instruction *I) {
 104   switch (I->getOpcode()) {
 105   default: llvm_unreachable("This cannot happen!");
 106   case Instruction::Add:
 107   case Instruction::Sub:
 108   case Instruction::Or:
 109   case Instruction::Xor:
 110   case Instruction::Shl:
 111   case Instruction::LShr:
 112   case Instruction::AShr:
 113     return Constant::getNullValue(I->getType());
 114   case Instruction::And:
 115     return Constant::getAllOnesValue(I->getType());
 116   case Instruction::Mul:
 117     return ConstantInt::get(I->getType(), 1);
 118   }
 119 }
 120
 121 /// FoldSelectOpOp - Here we have (select c, TI, FI), and we know that TI and FI
 122 /// have the same opcode and only one use each.  Try to simplify this.
 123 Instruction *InstCombiner::FoldSelectOpOp(SelectInst &SI, Instruction *TI,
 124                                           Instruction *FI) {
 125   if (TI->getNumOperands() == 1) {
 126     // If this is a non-volatile load or a cast from the same type,
 127     // merge.
 128     if (TI->isCast()) {
 129       if (TI->getOperand(0)->getType() != FI->getOperand(0)->getType())
 130         return 0;
 131     } else {
 132       return 0;  // unknown unary op.
 133     }
 134
 135     // Fold this by inserting a select from the input values.
 136     Value *NewSI = Builder->CreateSelect(SI.getCondition(), TI->getOperand(0),
 137                                          FI->getOperand(0), SI.getName()+".v");
 138     return CastInst::Create(Instruction::CastOps(TI->getOpcode()), NewSI,
 139                             TI->getType());
 140   }
 141
 142   // Only handle binary operators here.
 143   if (!isa<BinaryOperator>(TI))
 144     return 0;
 145
 146   // Figure out if the operations have any operands in common.
 147   Value *MatchOp, *OtherOpT, *OtherOpF;
 148   bool MatchIsOpZero;
 149   if (TI->getOperand(0) == FI->getOperand(0)) {
 150     MatchOp  = TI->getOperand(0);
 151     OtherOpT = TI->getOperand(1);
 152     OtherOpF = FI->getOperand(1);
 153     MatchIsOpZero = true;
 154   } else if (TI->getOperand(1) == FI->getOperand(1)) {
 155     MatchOp  = TI->getOperand(1);
 156     OtherOpT = TI->getOperand(0);
 157     OtherOpF = FI->getOperand(0);
 158     MatchIsOpZero = false;
 159   } else if (!TI->isCommutative()) {
 160     return 0;
 161   } else if (TI->getOperand(0) == FI->getOperand(1)) {
 162     MatchOp  = TI->getOperand(0);
 163     OtherOpT = TI->getOperand(1);
 164     OtherOpF = FI->getOperand(0);
 165     MatchIsOpZero = true;
 166   } else if (TI->getOperand(1) == FI->getOperand(0)) {
 167     MatchOp  = TI->getOperand(1);
 168     OtherOpT = TI->getOperand(0);
 169     OtherOpF = FI->getOperand(1);
 170     MatchIsOpZero = true;
 171   } else {
 172     return 0;
 173   }
 174
 175   // If we reach here, they do have operations in common.
 176   Value *NewSI = Builder->CreateSelect(SI.getCondition(), OtherOpT,
 177                                        OtherOpF, SI.getName()+".v");
 178
 179   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(TI)) {
 180     if (MatchIsOpZero)
 181       return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), MatchOp, NewSI);
 182     else
 183       return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), NewSI, MatchOp);
 184   }
 185   llvm_unreachable("Shouldn't get here");
 186   return 0;
 187 }
 188
 189 static bool isSelect01(Constant *C1, Constant *C2) {
 190   ConstantInt *C1I = dyn_cast<ConstantInt>(C1);
 191   if (!C1I)
 192     return false;
 193   ConstantInt *C2I = dyn_cast<ConstantInt>(C2);
 194   if (!C2I)
 195     return false;
 196   if (!C1I->isZero() && !C2I->isZero()) // One side must be zero.
 197     return false;
 198   return C1I->isOne() || C1I->isAllOnesValue() ||
 199          C2I->isOne() || C2I->isAllOnesValue();
 200 }
 201
 202 /// FoldSelectIntoOp - Try fold the select into one of the operands to
 203 /// facilitate further optimization.
 204 Instruction *InstCombiner::FoldSelectIntoOp(SelectInst &SI, Value *TrueVal,
 205                                             Value *FalseVal) {
 206   // See the comment above GetSelectFoldableOperands for a description of the
 207   // transformation we are doing here.
 208   if (Instruction *TVI = dyn_cast<Instruction>(TrueVal)) {
 209     if (TVI->hasOneUse() && TVI->getNumOperands() == 2 &&
 210         !isa<Constant>(FalseVal)) {
 211       if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(TVI)) {
 212         unsigned OpToFold = 0;
 213         if ((SFO & 1) && FalseVal == TVI->getOperand(0)) {
 214           OpToFold = 1;
 215         } else if ((SFO & 2) && FalseVal == TVI->getOperand(1)) {
 216           OpToFold = 2;
 217         }
 218
 219         if (OpToFold) {
 220           Constant *C = GetSelectFoldableConstant(TVI);
 221           Value *OOp = TVI->getOperand(2-OpToFold);
 222           // Avoid creating select between 2 constants unless it's selecting
 223           // between 0, 1 and -1.
 224           if (!isa<Constant>(OOp) || isSelect01(C, cast<Constant>(OOp))) {
 225             Value *NewSel = Builder->CreateSelect(SI.getCondition(), OOp, C);
 226             NewSel->takeName(TVI);
 227             BinaryOperator *TVI_BO = cast<BinaryOperator>(TVI);
 228             BinaryOperator *BO = BinaryOperator::Create(TVI_BO->getOpcode(),
 229                                                         FalseVal, NewSel);
 230             if (isa<PossiblyExactOperator>(BO))
 231               BO->setIsExact(TVI_BO->isExact());
 232             if (isa<OverflowingBinaryOperator>(BO)) {
 233               BO->setHasNoUnsignedWrap(TVI_BO->hasNoUnsignedWrap());
 234               BO->setHasNoSignedWrap(TVI_BO->hasNoSignedWrap());
 235             }
 236             return BO;
 237           }
 238         }
 239       }
 240     }
 241   }
 242
 243   if (Instruction *FVI = dyn_cast<Instruction>(FalseVal)) {
 244     if (FVI->hasOneUse() && FVI->getNumOperands() == 2 &&
 245         !isa<Constant>(TrueVal)) {
 246       if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(FVI)) {
 247         unsigned OpToFold = 0;
 248         if ((SFO & 1) && TrueVal == FVI->getOperand(0)) {
 249           OpToFold = 1;
 250         } else if ((SFO & 2) && TrueVal == FVI->getOperand(1)) {
 251           OpToFold = 2;
 252         }
 253
 254         if (OpToFold) {
 255           Constant *C = GetSelectFoldableConstant(FVI);
 256           Value *OOp = FVI->getOperand(2-OpToFold);
 257           // Avoid creating select between 2 constants unless it's selecting
 258           // between 0, 1 and -1.
 259           if (!isa<Constant>(OOp) || isSelect01(C, cast<Constant>(OOp))) {
 260             Value *NewSel = Builder->CreateSelect(SI.getCondition(), C, OOp);
 261             NewSel->takeName(FVI);
 262             BinaryOperator *FVI_BO = cast<BinaryOperator>(FVI);
 263             BinaryOperator *BO = BinaryOperator::Create(FVI_BO->getOpcode(),
 264                                                         TrueVal, NewSel);
 265             if (isa<PossiblyExactOperator>(BO))
 266               BO->setIsExact(FVI_BO->isExact());
 267             if (isa<OverflowingBinaryOperator>(BO)) {
 268               BO->setHasNoUnsignedWrap(FVI_BO->hasNoUnsignedWrap());
 269               BO->setHasNoSignedWrap(FVI_BO->hasNoSignedWrap());
 270             }
 271             return BO;
 272           }
 273         }
 274       }
 275     }
 276   }
 277
 278   return 0;
 279 }
 280
 281 /// visitSelectInstWithICmp - Visit a SelectInst that has an
 282 /// ICmpInst as its first operand.
 283 ///
 284 Instruction *InstCombiner::visitSelectInstWithICmp(SelectInst &SI,
 285                                                    ICmpInst *ICI) {
 286   bool Changed = false;
 287   ICmpInst::Predicate Pred = ICI->getPredicate();
 288   Value *CmpLHS = ICI->getOperand(0);
 289   Value *CmpRHS = ICI->getOperand(1);
 290   Value *TrueVal = SI.getTrueValue();
 291   Value *FalseVal = SI.getFalseValue();
 292
 293   // Check cases where the comparison is with a constant that
 294   // can be adjusted to fit the min/max idiom. We may move or edit ICI
 295   // here, so make sure the select is the only user.
 296   if (ICI->hasOneUse())
 297     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(CmpRHS)) {
 298       // X < MIN ? T : F  -->  F
 299       if ((Pred == ICmpInst::ICMP_SLT || Pred == ICmpInst::ICMP_ULT)
 300           && CI->isMinValue(Pred == ICmpInst::ICMP_SLT))
 301         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
 302       // X > MAX ? T : F  -->  F
 303       else if ((Pred == ICmpInst::ICMP_SGT || Pred == ICmpInst::ICMP_UGT)
 304                && CI->isMaxValue(Pred == ICmpInst::ICMP_SGT))
 305         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
 306       switch (Pred) {
 307       default: break;
 308       case ICmpInst::ICMP_ULT:
 309       case ICmpInst::ICMP_SLT:
 310       case ICmpInst::ICMP_UGT:
 311       case ICmpInst::ICMP_SGT: {
 312         // These transformations only work for selects over integers.
 313         const IntegerType *SelectTy = dyn_cast<IntegerType>(SI.getType());
 314         if (!SelectTy)
 315           break;
 316
 317         Constant *AdjustedRHS;
 318         if (Pred == ICmpInst::ICMP_UGT || Pred == ICmpInst::ICMP_SGT)
 319           AdjustedRHS = ConstantInt::get(CI->getContext(), CI->getValue() + 1);
 320         else // (Pred == ICmpInst::ICMP_ULT || Pred == ICmpInst::ICMP_SLT)
 321           AdjustedRHS = ConstantInt::get(CI->getContext(), CI->getValue() - 1);
 322
 323         // X > C ? X : C+1  -->  X < C+1 ? C+1 : X
 324         // X < C ? X : C-1  -->  X > C-1 ? C-1 : X
 325         if ((CmpLHS == TrueVal && AdjustedRHS == FalseVal) ||
 326             (CmpLHS == FalseVal && AdjustedRHS == TrueVal))
 327           ; // Nothing to do here. Values match without any sign/zero extension.
 328
 329         // Types do not match. Instead of calculating this with mixed types
 330         // promote all to the larger type. This enables scalar evolution to
 331         // analyze this expression.
 332         else if (CmpRHS->getType()->getScalarSizeInBits()
 333                  < SelectTy->getBitWidth()) {
 334           Constant *sextRHS = ConstantExpr::getSExt(AdjustedRHS, SelectTy);
 335
 336           // X = sext x; x >s c ? X : C+1 --> X = sext x; X <s C+1 ? C+1 : X
 337           // X = sext x; x <s c ? X : C-1 --> X = sext x; X >s C-1 ? C-1 : X
 338           // X = sext x; x >u c ? X : C+1 --> X = sext x; X <u C+1 ? C+1 : X
 339           // X = sext x; x <u c ? X : C-1 --> X = sext x; X >u C-1 ? C-1 : X
 340           if (match(TrueVal, m_SExt(m_Specific(CmpLHS))) &&
 341                 sextRHS == FalseVal) {
 342             CmpLHS = TrueVal;
 343             AdjustedRHS = sextRHS;
 344           } else if (match(FalseVal, m_SExt(m_Specific(CmpLHS))) &&
 345                      sextRHS == TrueVal) {
 346             CmpLHS = FalseVal;
 347             AdjustedRHS = sextRHS;
 348           } else if (ICI->isUnsigned()) {
 349             Constant *zextRHS = ConstantExpr::getZExt(AdjustedRHS, SelectTy);
 350             // X = zext x; x >u c ? X : C+1 --> X = zext x; X <u C+1 ? C+1 : X
 351             // X = zext x; x <u c ? X : C-1 --> X = zext x; X >u C-1 ? C-1 : X
 352             // zext + signed compare cannot be changed:
 353             //    0xff <s 0x00, but 0x00ff >s 0x0000
 354             if (match(TrueVal, m_ZExt(m_Specific(CmpLHS))) &&
 355                 zextRHS == FalseVal) {
 356               CmpLHS = TrueVal;
 357               AdjustedRHS = zextRHS;
 358             } else if (match(FalseVal, m_ZExt(m_Specific(CmpLHS))) &&
 359                        zextRHS == TrueVal) {
 360               CmpLHS = FalseVal;
 361               AdjustedRHS = zextRHS;
 362             } else
 363               break;
 364           } else
 365             break;
 366         } else
 367           break;
 368
 369         Pred = ICmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
 370         CmpRHS = AdjustedRHS;
 371         std::swap(FalseVal, TrueVal);
 372         ICI->setPredicate(Pred);
 373         ICI->setOperand(0, CmpLHS);
 374         ICI->setOperand(1, CmpRHS);
 375         SI.setOperand(1, TrueVal);
 376         SI.setOperand(2, FalseVal);
 377
 378         // Move ICI instruction right before the select instruction. Otherwise
 379         // the sext/zext value may be defined after the ICI instruction uses it.
 380         ICI->moveBefore(&SI);
 381
 382         Changed = true;
 383         break;
 384       }
 385       }
 386     }
 387
 388   // Transform (X >s -1) ? C1 : C2 --> ((X >>s 31) & (C2 - C1)) + C1
 389   // and       (X <s  0) ? C2 : C1 --> ((X >>s 31) & (C2 - C1)) + C1
 390   // FIXME: Type and constness constraints could be lifted, but we have to
 391   //        watch code size carefully. We should consider xor instead of
 392   //        sub/add when we decide to do that.
 393   if (const IntegerType *Ty = dyn_cast<IntegerType>(CmpLHS->getType())) {
 394     if (TrueVal->getType() == Ty) {
 395       if (ConstantInt *Cmp = dyn_cast<ConstantInt>(CmpRHS)) {
 396         ConstantInt *C1 = NULL, *C2 = NULL;
 397         if (Pred == ICmpInst::ICMP_SGT && Cmp->isAllOnesValue()) {
 398           C1 = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal);
 399           C2 = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal);
 400         } else if (Pred == ICmpInst::ICMP_SLT && Cmp->isNullValue()) {
 401           C1 = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal);
 402           C2 = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal);
 403         }
 404         if (C1 && C2) {
 405           // This shift results in either -1 or 0.
 406           Value *AShr = Builder->CreateAShr(CmpLHS, Ty->getBitWidth()-1);
 407
 408           // Check if we can express the operation with a single or.
 409           if (C2->isAllOnesValue())
 410             return ReplaceInstUsesWith(SI, Builder->CreateOr(AShr, C1));
 411
 412           Value *And = Builder->CreateAnd(AShr, C2->getValue()-C1->getValue());
 413           return ReplaceInstUsesWith(SI, Builder->CreateAdd(And, C1));
 414         }
 415       }
 416     }
 417   }
 418
 419   if (CmpLHS == TrueVal && CmpRHS == FalseVal) {
 420     // Transform (X == Y) ? X : Y  -> Y
 421     if (Pred == ICmpInst::ICMP_EQ)
 422       return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
 423     // Transform (X != Y) ? X : Y  -> X
 424     if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE)
 425       return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
 426     /// NOTE: if we wanted to, this is where to detect integer MIN/MAX
 427
 428   } else if (CmpLHS == FalseVal && CmpRHS == TrueVal) {
 429     // Transform (X == Y) ? Y : X  -> X
 430     if (Pred == ICmpInst::ICMP_EQ)
 431       return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
 432     // Transform (X != Y) ? Y : X  -> Y
 433     if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE)
 434       return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
 435     /// NOTE: if we wanted to, this is where to detect integer MIN/MAX
 436   }
 437
 438   if (isa<Constant>(CmpRHS)) {
 439     if (CmpLHS == TrueVal && Pred == ICmpInst::ICMP_EQ) {
 440       // Transform (X == C) ? X : Y -> (X == C) ? C : Y
 441       SI.setOperand(1, CmpRHS);
 442       Changed = true;
 443     } else if (CmpLHS == FalseVal && Pred == ICmpInst::ICMP_NE) {
 444       // Transform (X != C) ? Y : X -> (X != C) ? Y : C
 445       SI.setOperand(2, CmpRHS);
 446       Changed = true;
 447     }
 448   }
 449
 450   return Changed ? &SI : 0;
 451 }
 452
 453
 454 /// CanSelectOperandBeMappingIntoPredBlock - SI is a select whose condition is a
 455 /// PHI node (but the two may be in different blocks).  See if the true/false
 456 /// values (V) are live in all of the predecessor blocks of the PHI.  For
 457 /// example, cases like this cannot be mapped:
 458 ///
 459 ///   X = phi [ C1, BB1], [C2, BB2]
 460 ///   Y = add
 461 ///   Z = select X, Y, 0
 462 ///
 463 /// because Y is not live in BB1/BB2.
 464 ///
 465 static bool CanSelectOperandBeMappingIntoPredBlock(const Value *V,
 466                                                    const SelectInst &SI) {
 467   // If the value is a non-instruction value like a constant or argument, it
 468   // can always be mapped.
 469   const Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
 470   if (I == 0) return true;
 471
 472   // If V is a PHI node defined in the same block as the condition PHI, we can
 473   // map the arguments.
 474   const PHINode *CondPHI = cast<PHINode>(SI.getCondition());
 475
 476   if (const PHINode *VP = dyn_cast<PHINode>(I))
 477     if (VP->getParent() == CondPHI->getParent())
 478       return true;
 479
 480   // Otherwise, if the PHI and select are defined in the same block and if V is
 481   // defined in a different block, then we can transform it.
 482   if (SI.getParent() == CondPHI->getParent() &&
 483       I->getParent() != CondPHI->getParent())
 484     return true;
 485
 486   // Otherwise we have a 'hard' case and we can't tell without doing more
 487   // detailed dominator based analysis, punt.
 488   return false;
 489 }
 490
 491 /// FoldSPFofSPF - We have an SPF (e.g. a min or max) of an SPF of the form:
 492 ///   SPF2(SPF1(A, B), C)
 493 Instruction *InstCombiner::FoldSPFofSPF(Instruction *Inner,
 494                                         SelectPatternFlavor SPF1,
 495                                         Value *A, Value *B,
 496                                         Instruction &Outer,
 497                                         SelectPatternFlavor SPF2, Value *C) {
 498   if (C == A || C == B) {
 499     // MAX(MAX(A, B), B) -> MAX(A, B)
 500     // MIN(MIN(a, b), a) -> MIN(a, b)
 501     if (SPF1 == SPF2)
 502       return ReplaceInstUsesWith(Outer, Inner);
 503
 504     // MAX(MIN(a, b), a) -> a
 505     // MIN(MAX(a, b), a) -> a
 506     if ((SPF1 == SPF_SMIN && SPF2 == SPF_SMAX) ||
 507         (SPF1 == SPF_SMAX && SPF2 == SPF_SMIN) ||
 508         (SPF1 == SPF_UMIN && SPF2 == SPF_UMAX) ||
 509         (SPF1 == SPF_UMAX && SPF2 == SPF_UMIN))
 510       return ReplaceInstUsesWith(Outer, C);
 511   }
 512
 513   // TODO: MIN(MIN(A, 23), 97)
 514   return 0;
 515 }
 516
 517
 518 /// foldSelectICmpAnd - If one of the constants is zero (we know they can't
 519 /// both be) and we have an icmp instruction with zero, and we have an 'and'
 520 /// with the non-constant value and a power of two we can turn the select
 521 /// into a shift on the result of the 'and'.
 522 static Value *foldSelectICmpAnd(const SelectInst &SI, ConstantInt *TrueVal,
 523                                 ConstantInt *FalseVal,
 524                                 InstCombiner::BuilderTy *Builder) {
 525   const ICmpInst *IC = dyn_cast<ICmpInst>(SI.getCondition());
 526   if (!IC || !IC->isEquality())
 527     return 0;
 528
 529   if (!match(IC->getOperand(1), m_Zero()))
 530     return 0;
 531
 532   ConstantInt *AndRHS;
 533   Value *LHS = IC->getOperand(0);
 534   if (LHS->getType() != SI.getType() ||
 535       !match(LHS, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(AndRHS))))
 536     return 0;
 537
 538   // If both select arms are non-zero see if we have a select of the form
 539   // 'x ? 2^n + C : C'. Then we can offset both arms by C, use the logic
 540   // for 'x ? 2^n : 0' and fix the thing up at the end.
 541   ConstantInt *Offset = 0;
 542   if (!TrueVal->isZero() && !FalseVal->isZero()) {
 543     if ((TrueVal->getValue() - FalseVal->getValue()).isPowerOf2())
 544       Offset = FalseVal;
 545     else if ((FalseVal->getValue() - TrueVal->getValue()).isPowerOf2())
 546       Offset = TrueVal;
 547     else
 548       return 0;
 549
 550     // Adjust TrueVal and FalseVal to the offset.
 551     TrueVal = ConstantInt::get(Builder->getContext(),
 552                                TrueVal->getValue() - Offset->getValue());
 553     FalseVal = ConstantInt::get(Builder->getContext(),
 554                                 FalseVal->getValue() - Offset->getValue());
 555   }
 556
 557   // Make sure the mask in the 'and' and one of the select arms is a power of 2.
 558   if (!AndRHS->getValue().isPowerOf2() ||
 559       (!TrueVal->getValue().isPowerOf2() &&
 560        !FalseVal->getValue().isPowerOf2()))
 561     return 0;
 562
 563   // Determine which shift is needed to transform result of the 'and' into the
 564   // desired result.
 565   ConstantInt *ValC = !TrueVal->isZero() ? TrueVal : FalseVal;
 566   unsigned ValZeros = ValC->getValue().logBase2();
 567   unsigned AndZeros = AndRHS->getValue().logBase2();
 568
 569   Value *V = LHS;
 570   if (ValZeros > AndZeros)
 571     V = Builder->CreateShl(V, ValZeros - AndZeros);
 572   else if (ValZeros < AndZeros)
 573     V = Builder->CreateLShr(V, AndZeros - ValZeros);
 574
 575   // Okay, now we know that everything is set up, we just don't know whether we
 576   // have a icmp_ne or icmp_eq and whether the true or false val is the zero.
 577   bool ShouldNotVal = !TrueVal->isZero();
 578   ShouldNotVal ^= IC->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
 579   if (ShouldNotVal)
 580     V = Builder->CreateXor(V, ValC);
 581
 582   // Apply an offset if needed.
 583   if (Offset)
 584     V = Builder->CreateAdd(V, Offset);
 585   return V;
 586 }
 587
 588 Instruction *InstCombiner::visitSelectInst(SelectInst &SI) {
 589   Value *CondVal = SI.getCondition();
 590   Value *TrueVal = SI.getTrueValue();
 591   Value *FalseVal = SI.getFalseValue();
 592
 593   if (Value *V = SimplifySelectInst(CondVal, TrueVal, FalseVal, TD))
 594     return ReplaceInstUsesWith(SI, V);
 595
 596   if (SI.getType()->isIntegerTy(1)) {
 597     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal)) {
 598       if (C->getZExtValue()) {
 599         // Change: A = select B, true, C --> A = or B, C
 600         return BinaryOperator::CreateOr(CondVal, FalseVal);
 601       }
 602       // Change: A = select B, false, C --> A = and !B, C
 603       Value *NotCond = Builder->CreateNot(CondVal, "not."+CondVal->getName());
 604       return BinaryOperator::CreateAnd(NotCond, FalseVal);
 605     } else if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal)) {
 606       if (C->getZExtValue() == false) {
 607         // Change: A = select B, C, false --> A = and B, C
 608         return BinaryOperator::CreateAnd(CondVal, TrueVal);
 609       }
 610       // Change: A = select B, C, true --> A = or !B, C
 611       Value *NotCond = Builder->CreateNot(CondVal, "not."+CondVal->getName());
 612       return BinaryOperator::CreateOr(NotCond, TrueVal);
 613     }
 614
 615     // select a, b, a  -> a&b
 616     // select a, a, b  -> a|b
 617     if (CondVal == TrueVal)
 618       return BinaryOperator::CreateOr(CondVal, FalseVal);
 619     else if (CondVal == FalseVal)
 620       return BinaryOperator::CreateAnd(CondVal, TrueVal);
 621   }
 622
 623   // Selecting between two integer constants?
 624   if (ConstantInt *TrueValC = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal))
 625     if (ConstantInt *FalseValC = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal)) {
 626       // select C, 1, 0 -> zext C to int
 627       if (FalseValC->isZero() && TrueValC->getValue() == 1)
 628         return new ZExtInst(CondVal, SI.getType());
 629
 630       // select C, -1, 0 -> sext C to int
 631       if (FalseValC->isZero() && TrueValC->isAllOnesValue())
 632         return new SExtInst(CondVal, SI.getType());
 633
 634       // select C, 0, 1 -> zext !C to int
 635       if (TrueValC->isZero() && FalseValC->getValue() == 1) {
 636         Value *NotCond = Builder->CreateNot(CondVal, "not."+CondVal->getName());
 637         return new ZExtInst(NotCond, SI.getType());
 638       }
 639
 640       // select C, 0, -1 -> sext !C to int
 641       if (TrueValC->isZero() && FalseValC->isAllOnesValue()) {
 642         Value *NotCond = Builder->CreateNot(CondVal, "not."+CondVal->getName());
 643         return new SExtInst(NotCond, SI.getType());
 644       }
 645
 646       if (Value *V = foldSelectICmpAnd(SI, TrueValC, FalseValC, Builder))
 647         return ReplaceInstUsesWith(SI, V);
 648     }
 649
 650   // See if we are selecting two values based on a comparison of the two values.
 651   if (FCmpInst *FCI = dyn_cast<FCmpInst>(CondVal)) {
 652     if (FCI->getOperand(0) == TrueVal && FCI->getOperand(1) == FalseVal) {
 653       // Transform (X == Y) ? X : Y  -> Y
 654       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_OEQ) {
 655         // This is not safe in general for floating point:
 656         // consider X== -0, Y== +0.
 657         // It becomes safe if either operand is a nonzero constant.
 658         ConstantFP *CFPt, *CFPf;
 659         if (((CFPt = dyn_cast<ConstantFP>(TrueVal)) &&
 660               !CFPt->getValueAPF().isZero()) ||
 661             ((CFPf = dyn_cast<ConstantFP>(FalseVal)) &&
 662              !CFPf->getValueAPF().isZero()))
 663         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
 664       }
 665       // Transform (X une Y) ? X : Y  -> X
 666       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_UNE) {
 667         // This is not safe in general for floating point:
 668         // consider X== -0, Y== +0.
 669         // It becomes safe if either operand is a nonzero constant.
 670         ConstantFP *CFPt, *CFPf;
 671         if (((CFPt = dyn_cast<ConstantFP>(TrueVal)) &&
 672               !CFPt->getValueAPF().isZero()) ||
 673             ((CFPf = dyn_cast<ConstantFP>(FalseVal)) &&
 674              !CFPf->getValueAPF().isZero()))
 675         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
 676       }
 677       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX
 678
 679     } else if (FCI->getOperand(0) == FalseVal && FCI->getOperand(1) == TrueVal){
 680       // Transform (X == Y) ? Y : X  -> X
 681       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_OEQ) {
 682         // This is not safe in general for floating point:
 683         // consider X== -0, Y== +0.
 684         // It becomes safe if either operand is a nonzero constant.
 685         ConstantFP *CFPt, *CFPf;
 686         if (((CFPt = dyn_cast<ConstantFP>(TrueVal)) &&
 687               !CFPt->getValueAPF().isZero()) ||
 688             ((CFPf = dyn_cast<ConstantFP>(FalseVal)) &&
 689              !CFPf->getValueAPF().isZero()))
 690           return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
 691       }
 692       // Transform (X une Y) ? Y : X  -> Y
 693       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_UNE) {
 694         // This is not safe in general for floating point:
 695         // consider X== -0, Y== +0.
 696         // It becomes safe if either operand is a nonzero constant.
 697         ConstantFP *CFPt, *CFPf;
 698         if (((CFPt = dyn_cast<ConstantFP>(TrueVal)) &&
 699               !CFPt->getValueAPF().isZero()) ||
 700             ((CFPf = dyn_cast<ConstantFP>(FalseVal)) &&
 701              !CFPf->getValueAPF().isZero()))
 702           return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
 703       }
 704       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX
 705     }
 706     // NOTE: if we wanted to, this is where to detect ABS
 707   }
 708
 709   // See if we are selecting two values based on a comparison of the two values.
 710   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(CondVal))
 711     if (Instruction *Result = visitSelectInstWithICmp(SI, ICI))
 712       return Result;
 713
 714   if (Instruction *TI = dyn_cast<Instruction>(TrueVal))
 715     if (Instruction *FI = dyn_cast<Instruction>(FalseVal))
 716       if (TI->hasOneUse() && FI->hasOneUse()) {
 717         Instruction *AddOp = 0, *SubOp = 0;
 718
 719         // Turn (select C, (op X, Y), (op X, Z)) -> (op X, (select C, Y, Z))
 720         if (TI->getOpcode() == FI->getOpcode())
 721           if (Instruction *IV = FoldSelectOpOp(SI, TI, FI))
 722             return IV;
 723
 724         // Turn select C, (X+Y), (X-Y) --> (X+(select C, Y, (-Y))).  This is
 725         // even legal for FP.
 726         if ((TI->getOpcode() == Instruction::Sub &&
 727              FI->getOpcode() == Instruction::Add) ||
 728             (TI->getOpcode() == Instruction::FSub &&
 729              FI->getOpcode() == Instruction::FAdd)) {
 730           AddOp = FI; SubOp = TI;
 731         } else if ((FI->getOpcode() == Instruction::Sub &&
 732                     TI->getOpcode() == Instruction::Add) ||
 733                    (FI->getOpcode() == Instruction::FSub &&
 734                     TI->getOpcode() == Instruction::FAdd)) {
 735           AddOp = TI; SubOp = FI;
 736         }
 737
 738         if (AddOp) {
 739           Value *OtherAddOp = 0;
 740           if (SubOp->getOperand(0) == AddOp->getOperand(0)) {
 741             OtherAddOp = AddOp->getOperand(1);
 742           } else if (SubOp->getOperand(0) == AddOp->getOperand(1)) {
 743             OtherAddOp = AddOp->getOperand(0);
 744           }
 745
 746           if (OtherAddOp) {
 747             // So at this point we know we have (Y -> OtherAddOp):
 748             //        select C, (add X, Y), (sub X, Z)
 749             Value *NegVal;  // Compute -Z
 750             if (SI.getType()->isFloatingPointTy()) {
 751               NegVal = Builder->CreateFNeg(SubOp->getOperand(1));
 752             } else {
 753               NegVal = Builder->CreateNeg(SubOp->getOperand(1));
 754             }
 755
 756             Value *NewTrueOp = OtherAddOp;
 757             Value *NewFalseOp = NegVal;
 758             if (AddOp != TI)
 759               std::swap(NewTrueOp, NewFalseOp);
 760             Value *NewSel =
 761               Builder->CreateSelect(CondVal, NewTrueOp,
 762                                     NewFalseOp, SI.getName() + ".p");
 763
 764             if (SI.getType()->isFloatingPointTy())
 765               return BinaryOperator::CreateFAdd(SubOp->getOperand(0), NewSel);
 766             else
 767               return BinaryOperator::CreateAdd(SubOp->getOperand(0), NewSel);
 768           }
 769         }
 770       }
 771
 772   // See if we can fold the select into one of our operands.
 773   if (SI.getType()->isIntegerTy()) {
 774     if (Instruction *FoldI = FoldSelectIntoOp(SI, TrueVal, FalseVal))
 775       return FoldI;
 776
 777     // MAX(MAX(a, b), a) -> MAX(a, b)
 778     // MIN(MIN(a, b), a) -> MIN(a, b)
 779     // MAX(MIN(a, b), a) -> a
 780     // MIN(MAX(a, b), a) -> a
 781     Value *LHS, *RHS, *LHS2, *RHS2;
 782     if (SelectPatternFlavor SPF = MatchSelectPattern(&SI, LHS, RHS)) {
 783       if (SelectPatternFlavor SPF2 = MatchSelectPattern(LHS, LHS2, RHS2))
 784         if (Instruction *R = FoldSPFofSPF(cast<Instruction>(LHS),SPF2,LHS2,RHS2,
 785                                           SI, SPF, RHS))
 786           return R;
 787       if (SelectPatternFlavor SPF2 = MatchSelectPattern(RHS, LHS2, RHS2))
 788         if (Instruction *R = FoldSPFofSPF(cast<Instruction>(RHS),SPF2,LHS2,RHS2,
 789                                           SI, SPF, LHS))
 790           return R;
 791     }
 792
 793     // TODO.
 794     // ABS(-X) -> ABS(X)
 795     // ABS(ABS(X)) -> ABS(X)
 796   }
 797
 798   // See if we can fold the select into a phi node if the condition is a select.
 799   if (isa<PHINode>(SI.getCondition()))
 800     // The true/false values have to be live in the PHI predecessor's blocks.
 801     if (CanSelectOperandBeMappingIntoPredBlock(TrueVal, SI) &&
 802         CanSelectOperandBeMappingIntoPredBlock(FalseVal, SI))
 803       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(SI))
 804         return NV;
 805
 806   if (SelectInst *TrueSI = dyn_cast<SelectInst>(TrueVal)) {
 807     if (TrueSI->getCondition() == CondVal) {
 808       SI.setOperand(1, TrueSI->getTrueValue());
 809       return &SI;
 810     }
 811   }
 812   if (SelectInst *FalseSI = dyn_cast<SelectInst>(FalseVal)) {
 813     if (FalseSI->getCondition() == CondVal) {
 814       SI.setOperand(2, FalseSI->getFalseValue());
 815       return &SI;
 816     }
 817   }
 818
 819   if (BinaryOperator::isNot(CondVal)) {
 820     SI.setOperand(0, BinaryOperator::getNotArgument(CondVal));
 821     SI.setOperand(1, FalseVal);
 822     SI.setOperand(2, TrueVal);
 823     return &SI;
 824   }
 825
 826   return 0;
 827 }