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