contrib/llvm/lib/Analysis/ConstantFolding.cpp

   1 //===-- ConstantFolding.cpp - Fold instructions into constants ------------===//
   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 defines routines for folding instructions into constants.
  11 //
  12 // Also, to supplement the basic IR ConstantExpr simplifications,
  13 // this file defines some additional folding routines that can make use of
  14 // DataLayout information. These functions cannot go in IR due to library
  15 // dependency issues.
  16 //
  17 //===----------------------------------------------------------------------===//
  18
  19 #include "llvm/Analysis/ConstantFolding.h"
  20 #include "llvm/ADT/APFloat.h"
  21 #include "llvm/ADT/APInt.h"
  22 #include "llvm/ADT/ArrayRef.h"
  23 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
  24 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
  25 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
  26 #include "llvm/ADT/StringRef.h"
  27 #include "llvm/Analysis/TargetLibraryInfo.h"
  28 #include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
  29 #include "llvm/Config/config.h"
  30 #include "llvm/IR/Constant.h"
  31 #include "llvm/IR/Constants.h"
  32 #include "llvm/IR/DataLayout.h"
  33 #include "llvm/IR/DerivedTypes.h"
  34 #include "llvm/IR/Function.h"
  35 #include "llvm/IR/GlobalValue.h"
  36 #include "llvm/IR/GlobalVariable.h"
  37 #include "llvm/IR/InstrTypes.h"
  38 #include "llvm/IR/Instruction.h"
  39 #include "llvm/IR/Instructions.h"
  40 #include "llvm/IR/Operator.h"
  41 #include "llvm/IR/Type.h"
  42 #include "llvm/IR/Value.h"
  43 #include "llvm/Support/Casting.h"
  44 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
  45 #include "llvm/Support/KnownBits.h"
  46 #include "llvm/Support/MathExtras.h"
  47 #include <cassert>
  48 #include <cerrno>
  49 #include <cfenv>
  50 #include <cmath>
  51 #include <cstddef>
  52 #include <cstdint>
  53
  54 using namespace llvm;
  55
  56 namespace {
  57
  58 //===----------------------------------------------------------------------===//
  59 // Constant Folding internal helper functions
  60 //===----------------------------------------------------------------------===//
  61
  62 static Constant *foldConstVectorToAPInt(APInt &Result, Type *DestTy,
  63                                         Constant *C, Type *SrcEltTy,
  64                                         unsigned NumSrcElts,
  65                                         const DataLayout &DL) {
  66   // Now that we know that the input value is a vector of integers, just shift
  67   // and insert them into our result.
  68   unsigned BitShift = DL.getTypeSizeInBits(SrcEltTy);
  69   for (unsigned i = 0; i != NumSrcElts; ++i) {
  70     Constant *Element;
  71     if (DL.isLittleEndian())
  72       Element = C->getAggregateElement(NumSrcElts - i - 1);
  73     else
  74       Element = C->getAggregateElement(i);
  75
  76     if (Element && isa<UndefValue>(Element)) {
  77       Result <<= BitShift;
  78       continue;
  79     }
  80
  81     auto *ElementCI = dyn_cast_or_null<ConstantInt>(Element);
  82     if (!ElementCI)
  83       return ConstantExpr::getBitCast(C, DestTy);
  84
  85     Result <<= BitShift;
  86     Result |= ElementCI->getValue().zextOrSelf(Result.getBitWidth());
  87   }
  88
  89   return nullptr;
  90 }
  91
  92 /// Constant fold bitcast, symbolically evaluating it with DataLayout.
  93 /// This always returns a non-null constant, but it may be a
  94 /// ConstantExpr if unfoldable.
  95 Constant *FoldBitCast(Constant *C, Type *DestTy, const DataLayout &DL) {
  96   // Catch the obvious splat cases.
  97   if (C->isNullValue() && !DestTy->isX86_MMXTy())
  98     return Constant::getNullValue(DestTy);
  99   if (C->isAllOnesValue() && !DestTy->isX86_MMXTy() &&
 100       !DestTy->isPtrOrPtrVectorTy()) // Don't get ones for ptr types!
 101     return Constant::getAllOnesValue(DestTy);
 102
 103   if (auto *VTy = dyn_cast<VectorType>(C->getType())) {
 104     // Handle a vector->scalar integer/fp cast.
 105     if (isa<IntegerType>(DestTy) || DestTy->isFloatingPointTy()) {
 106       unsigned NumSrcElts = VTy->getNumElements();
 107       Type *SrcEltTy = VTy->getElementType();
 108
 109       // If the vector is a vector of floating point, convert it to vector of int
 110       // to simplify things.
 111       if (SrcEltTy->isFloatingPointTy()) {
 112         unsigned FPWidth = SrcEltTy->getPrimitiveSizeInBits();
 113         Type *SrcIVTy =
 114           VectorType::get(IntegerType::get(C->getContext(), FPWidth), NumSrcElts);
 115         // Ask IR to do the conversion now that #elts line up.
 116         C = ConstantExpr::getBitCast(C, SrcIVTy);
 117       }
 118
 119       APInt Result(DL.getTypeSizeInBits(DestTy), 0);
 120       if (Constant *CE = foldConstVectorToAPInt(Result, DestTy, C,
 121                                                 SrcEltTy, NumSrcElts, DL))
 122         return CE;
 123
 124       if (isa<IntegerType>(DestTy))
 125         return ConstantInt::get(DestTy, Result);
 126
 127       APFloat FP(DestTy->getFltSemantics(), Result);
 128       return ConstantFP::get(DestTy->getContext(), FP);
 129     }
 130   }
 131
 132   // The code below only handles casts to vectors currently.
 133   auto *DestVTy = dyn_cast<VectorType>(DestTy);
 134   if (!DestVTy)
 135     return ConstantExpr::getBitCast(C, DestTy);
 136
 137   // If this is a scalar -> vector cast, convert the input into a <1 x scalar>
 138   // vector so the code below can handle it uniformly.
 139   if (isa<ConstantFP>(C) || isa<ConstantInt>(C)) {
 140     Constant *Ops = C; // don't take the address of C!
 141     return FoldBitCast(ConstantVector::get(Ops), DestTy, DL);
 142   }
 143
 144   // If this is a bitcast from constant vector -> vector, fold it.
 145   if (!isa<ConstantDataVector>(C) && !isa<ConstantVector>(C))
 146     return ConstantExpr::getBitCast(C, DestTy);
 147
 148   // If the element types match, IR can fold it.
 149   unsigned NumDstElt = DestVTy->getNumElements();
 150   unsigned NumSrcElt = C->getType()->getVectorNumElements();
 151   if (NumDstElt == NumSrcElt)
 152     return ConstantExpr::getBitCast(C, DestTy);
 153
 154   Type *SrcEltTy = C->getType()->getVectorElementType();
 155   Type *DstEltTy = DestVTy->getElementType();
 156
 157   // Otherwise, we're changing the number of elements in a vector, which
 158   // requires endianness information to do the right thing.  For example,
 159   //    bitcast (<2 x i64> <i64 0, i64 1> to <4 x i32>)
 160   // folds to (little endian):
 161   //    <4 x i32> <i32 0, i32 0, i32 1, i32 0>
 162   // and to (big endian):
 163   //    <4 x i32> <i32 0, i32 0, i32 0, i32 1>
 164
 165   // First thing is first.  We only want to think about integer here, so if
 166   // we have something in FP form, recast it as integer.
 167   if (DstEltTy->isFloatingPointTy()) {
 168     // Fold to an vector of integers with same size as our FP type.
 169     unsigned FPWidth = DstEltTy->getPrimitiveSizeInBits();
 170     Type *DestIVTy =
 171       VectorType::get(IntegerType::get(C->getContext(), FPWidth), NumDstElt);
 172     // Recursively handle this integer conversion, if possible.
 173     C = FoldBitCast(C, DestIVTy, DL);
 174
 175     // Finally, IR can handle this now that #elts line up.
 176     return ConstantExpr::getBitCast(C, DestTy);
 177   }
 178
 179   // Okay, we know the destination is integer, if the input is FP, convert
 180   // it to integer first.
 181   if (SrcEltTy->isFloatingPointTy()) {
 182     unsigned FPWidth = SrcEltTy->getPrimitiveSizeInBits();
 183     Type *SrcIVTy =
 184       VectorType::get(IntegerType::get(C->getContext(), FPWidth), NumSrcElt);
 185     // Ask IR to do the conversion now that #elts line up.
 186     C = ConstantExpr::getBitCast(C, SrcIVTy);
 187     // If IR wasn't able to fold it, bail out.
 188     if (!isa<ConstantVector>(C) &&  // FIXME: Remove ConstantVector.
 189         !isa<ConstantDataVector>(C))
 190       return C;
 191   }
 192
 193   // Now we know that the input and output vectors are both integer vectors
 194   // of the same size, and that their #elements is not the same.  Do the
 195   // conversion here, which depends on whether the input or output has
 196   // more elements.
 197   bool isLittleEndian = DL.isLittleEndian();
 198
 199   SmallVector<Constant*, 32> Result;
 200   if (NumDstElt < NumSrcElt) {
 201     // Handle: bitcast (<4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3> to <2 x i64>)
 202     Constant *Zero = Constant::getNullValue(DstEltTy);
 203     unsigned Ratio = NumSrcElt/NumDstElt;
 204     unsigned SrcBitSize = SrcEltTy->getPrimitiveSizeInBits();
 205     unsigned SrcElt = 0;
 206     for (unsigned i = 0; i != NumDstElt; ++i) {
 207       // Build each element of the result.
 208       Constant *Elt = Zero;
 209       unsigned ShiftAmt = isLittleEndian ? 0 : SrcBitSize*(Ratio-1);
 210       for (unsigned j = 0; j != Ratio; ++j) {
 211         Constant *Src = C->getAggregateElement(SrcElt++);
 212         if (Src && isa<UndefValue>(Src))
 213           Src = Constant::getNullValue(C->getType()->getVectorElementType());
 214         else
 215           Src = dyn_cast_or_null<ConstantInt>(Src);
 216         if (!Src)  // Reject constantexpr elements.
 217           return ConstantExpr::getBitCast(C, DestTy);
 218
 219         // Zero extend the element to the right size.
 220         Src = ConstantExpr::getZExt(Src, Elt->getType());
 221
 222         // Shift it to the right place, depending on endianness.
 223         Src = ConstantExpr::getShl(Src,
 224                                    ConstantInt::get(Src->getType(), ShiftAmt));
 225         ShiftAmt += isLittleEndian ? SrcBitSize : -SrcBitSize;
 226
 227         // Mix it in.
 228         Elt = ConstantExpr::getOr(Elt, Src);
 229       }
 230       Result.push_back(Elt);
 231     }
 232     return ConstantVector::get(Result);
 233   }
 234
 235   // Handle: bitcast (<2 x i64> <i64 0, i64 1> to <4 x i32>)
 236   unsigned Ratio = NumDstElt/NumSrcElt;
 237   unsigned DstBitSize = DL.getTypeSizeInBits(DstEltTy);
 238
 239   // Loop over each source value, expanding into multiple results.
 240   for (unsigned i = 0; i != NumSrcElt; ++i) {
 241     auto *Element = C->getAggregateElement(i);
 242
 243     if (!Element) // Reject constantexpr elements.
 244       return ConstantExpr::getBitCast(C, DestTy);
 245
 246     if (isa<UndefValue>(Element)) {
 247       // Correctly Propagate undef values.
 248       Result.append(Ratio, UndefValue::get(DstEltTy));
 249       continue;
 250     }
 251
 252     auto *Src = dyn_cast<ConstantInt>(Element);
 253     if (!Src)
 254       return ConstantExpr::getBitCast(C, DestTy);
 255
 256     unsigned ShiftAmt = isLittleEndian ? 0 : DstBitSize*(Ratio-1);
 257     for (unsigned j = 0; j != Ratio; ++j) {
 258       // Shift the piece of the value into the right place, depending on
 259       // endianness.
 260       Constant *Elt = ConstantExpr::getLShr(Src,
 261                                   ConstantInt::get(Src->getType(), ShiftAmt));
 262       ShiftAmt += isLittleEndian ? DstBitSize : -DstBitSize;
 263
 264       // Truncate the element to an integer with the same pointer size and
 265       // convert the element back to a pointer using a inttoptr.
 266       if (DstEltTy->isPointerTy()) {
 267         IntegerType *DstIntTy = Type::getIntNTy(C->getContext(), DstBitSize);
 268         Constant *CE = ConstantExpr::getTrunc(Elt, DstIntTy);
 269         Result.push_back(ConstantExpr::getIntToPtr(CE, DstEltTy));
 270         continue;
 271       }
 272
 273       // Truncate and remember this piece.
 274       Result.push_back(ConstantExpr::getTrunc(Elt, DstEltTy));
 275     }
 276   }
 277
 278   return ConstantVector::get(Result);
 279 }
 280
 281 } // end anonymous namespace
 282
 283 /// If this constant is a constant offset from a global, return the global and
 284 /// the constant. Because of constantexprs, this function is recursive.
 285 bool llvm::IsConstantOffsetFromGlobal(Constant *C, GlobalValue *&GV,
 286                                       APInt &Offset, const DataLayout &DL) {
 287   // Trivial case, constant is the global.
 288   if ((GV = dyn_cast<GlobalValue>(C))) {
 289     unsigned BitWidth = DL.getIndexTypeSizeInBits(GV->getType());
 290     Offset = APInt(BitWidth, 0);
 291     return true;
 292   }
 293
 294   // Otherwise, if this isn't a constant expr, bail out.
 295   auto *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(C);
 296   if (!CE) return false;
 297
 298   // Look through ptr->int and ptr->ptr casts.
 299   if (CE->getOpcode() == Instruction::PtrToInt ||
 300       CE->getOpcode() == Instruction::BitCast)
 301     return IsConstantOffsetFromGlobal(CE->getOperand(0), GV, Offset, DL);
 302
 303   // i32* getelementptr ([5 x i32]* @a, i32 0, i32 5)
 304   auto *GEP = dyn_cast<GEPOperator>(CE);
 305   if (!GEP)
 306     return false;
 307
 308   unsigned BitWidth = DL.getIndexTypeSizeInBits(GEP->getType());
 309   APInt TmpOffset(BitWidth, 0);
 310
 311   // If the base isn't a global+constant, we aren't either.
 312   if (!IsConstantOffsetFromGlobal(CE->getOperand(0), GV, TmpOffset, DL))
 313     return false;
 314
 315   // Otherwise, add any offset that our operands provide.
 316   if (!GEP->accumulateConstantOffset(DL, TmpOffset))
 317     return false;
 318
 319   Offset = TmpOffset;
 320   return true;
 321 }
 322
 323 Constant *llvm::ConstantFoldLoadThroughBitcast(Constant *C, Type *DestTy,
 324                                          const DataLayout &DL) {
 325   do {
 326     Type *SrcTy = C->getType();
 327
 328     // If the type sizes are the same and a cast is legal, just directly
 329     // cast the constant.
 330     if (DL.getTypeSizeInBits(DestTy) == DL.getTypeSizeInBits(SrcTy)) {
 331       Instruction::CastOps Cast = Instruction::BitCast;
 332       // If we are going from a pointer to int or vice versa, we spell the cast
 333       // differently.
 334       if (SrcTy->isIntegerTy() && DestTy->isPointerTy())
 335         Cast = Instruction::IntToPtr;
 336       else if (SrcTy->isPointerTy() && DestTy->isIntegerTy())
 337         Cast = Instruction::PtrToInt;
 338
 339       if (CastInst::castIsValid(Cast, C, DestTy))
 340         return ConstantExpr::getCast(Cast, C, DestTy);
 341     }
 342
 343     // If this isn't an aggregate type, there is nothing we can do to drill down
 344     // and find a bitcastable constant.
 345     if (!SrcTy->isAggregateType())
 346       return nullptr;
 347
 348     // We're simulating a load through a pointer that was bitcast to point to
 349     // a different type, so we can try to walk down through the initial
 350     // elements of an aggregate to see if some part of the aggregate is
 351     // castable to implement the "load" semantic model.
 352     if (SrcTy->isStructTy()) {
 353       // Struct types might have leading zero-length elements like [0 x i32],
 354       // which are certainly not what we are looking for, so skip them.
 355       unsigned Elem = 0;
 356       Constant *ElemC;
 357       do {
 358         ElemC = C->getAggregateElement(Elem++);
 359       } while (ElemC && DL.getTypeSizeInBits(ElemC->getType()) == 0);
 360       C = ElemC;
 361     } else {
 362       C = C->getAggregateElement(0u);
 363     }
 364   } while (C);
 365
 366   return nullptr;
 367 }
 368
 369 namespace {
 370
 371 /// Recursive helper to read bits out of global. C is the constant being copied
 372 /// out of. ByteOffset is an offset into C. CurPtr is the pointer to copy
 373 /// results into and BytesLeft is the number of bytes left in
 374 /// the CurPtr buffer. DL is the DataLayout.
 375 bool ReadDataFromGlobal(Constant *C, uint64_t ByteOffset, unsigned char *CurPtr,
 376                         unsigned BytesLeft, const DataLayout &DL) {
 377   assert(ByteOffset <= DL.getTypeAllocSize(C->getType()) &&
 378          "Out of range access");
 379
 380   // If this element is zero or undefined, we can just return since *CurPtr is
 381   // zero initialized.
 382   if (isa<ConstantAggregateZero>(C) || isa<UndefValue>(C))
 383     return true;
 384
 385   if (auto *CI = dyn_cast<ConstantInt>(C)) {
 386     if (CI->getBitWidth() > 64 ||
 387         (CI->getBitWidth() & 7) != 0)
 388       return false;
 389
 390     uint64_t Val = CI->getZExtValue();
 391     unsigned IntBytes = unsigned(CI->getBitWidth()/8);
 392
 393     for (unsigned i = 0; i != BytesLeft && ByteOffset != IntBytes; ++i) {
 394       int n = ByteOffset;
 395       if (!DL.isLittleEndian())
 396         n = IntBytes - n - 1;
 397       CurPtr[i] = (unsigned char)(Val >> (n * 8));
 398       ++ByteOffset;
 399     }
 400     return true;
 401   }
 402
 403   if (auto *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(C)) {
 404     if (CFP->getType()->isDoubleTy()) {
 405       C = FoldBitCast(C, Type::getInt64Ty(C->getContext()), DL);
 406       return ReadDataFromGlobal(C, ByteOffset, CurPtr, BytesLeft, DL);
 407     }
 408     if (CFP->getType()->isFloatTy()){
 409       C = FoldBitCast(C, Type::getInt32Ty(C->getContext()), DL);
 410       return ReadDataFromGlobal(C, ByteOffset, CurPtr, BytesLeft, DL);
 411     }
 412     if (CFP->getType()->isHalfTy()){
 413       C = FoldBitCast(C, Type::getInt16Ty(C->getContext()), DL);
 414       return ReadDataFromGlobal(C, ByteOffset, CurPtr, BytesLeft, DL);
 415     }
 416     return false;
 417   }
 418
 419   if (auto *CS = dyn_cast<ConstantStruct>(C)) {
 420     const StructLayout *SL = DL.getStructLayout(CS->getType());
 421     unsigned Index = SL->getElementContainingOffset(ByteOffset);
 422     uint64_t CurEltOffset = SL->getElementOffset(Index);
 423     ByteOffset -= CurEltOffset;
 424
 425     while (true) {
 426       // If the element access is to the element itself and not to tail padding,
 427       // read the bytes from the element.
 428       uint64_t EltSize = DL.getTypeAllocSize(CS->getOperand(Index)->getType());
 429
 430       if (ByteOffset < EltSize &&
 431           !ReadDataFromGlobal(CS->getOperand(Index), ByteOffset, CurPtr,
 432                               BytesLeft, DL))
 433         return false;
 434
 435       ++Index;
 436
 437       // Check to see if we read from the last struct element, if so we're done.
 438       if (Index == CS->getType()->getNumElements())
 439         return true;
 440
 441       // If we read all of the bytes we needed from this element we're done.
 442       uint64_t NextEltOffset = SL->getElementOffset(Index);
 443
 444       if (BytesLeft <= NextEltOffset - CurEltOffset - ByteOffset)
 445         return true;
 446
 447       // Move to the next element of the struct.
 448       CurPtr += NextEltOffset - CurEltOffset - ByteOffset;
 449       BytesLeft -= NextEltOffset - CurEltOffset - ByteOffset;
 450       ByteOffset = 0;
 451       CurEltOffset = NextEltOffset;
 452     }
 453     // not reached.
 454   }
 455
 456   if (isa<ConstantArray>(C) || isa<ConstantVector>(C) ||
 457       isa<ConstantDataSequential>(C)) {
 458     Type *EltTy = C->getType()->getSequentialElementType();
 459     uint64_t EltSize = DL.getTypeAllocSize(EltTy);
 460     uint64_t Index = ByteOffset / EltSize;
 461     uint64_t Offset = ByteOffset - Index * EltSize;
 462     uint64_t NumElts;
 463     if (auto *AT = dyn_cast<ArrayType>(C->getType()))
 464       NumElts = AT->getNumElements();
 465     else
 466       NumElts = C->getType()->getVectorNumElements();
 467
 468     for (; Index != NumElts; ++Index) {
 469       if (!ReadDataFromGlobal(C->getAggregateElement(Index), Offset, CurPtr,
 470                               BytesLeft, DL))
 471         return false;
 472
 473       uint64_t BytesWritten = EltSize - Offset;
 474       assert(BytesWritten <= EltSize && "Not indexing into this element?");
 475       if (BytesWritten >= BytesLeft)
 476         return true;
 477
 478       Offset = 0;
 479       BytesLeft -= BytesWritten;
 480       CurPtr += BytesWritten;
 481     }
 482     return true;
 483   }
 484
 485   if (auto *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(C)) {
 486     if (CE->getOpcode() == Instruction::IntToPtr &&
 487         CE->getOperand(0)->getType() == DL.getIntPtrType(CE->getType())) {
 488       return ReadDataFromGlobal(CE->getOperand(0), ByteOffset, CurPtr,
 489                                 BytesLeft, DL);
 490     }
 491   }
 492
 493   // Otherwise, unknown initializer type.
 494   return false;
 495 }
 496
 497 Constant *FoldReinterpretLoadFromConstPtr(Constant *C, Type *LoadTy,
 498                                           const DataLayout &DL) {
 499   auto *PTy = cast<PointerType>(C->getType());
 500   auto *IntType = dyn_cast<IntegerType>(LoadTy);
 501
 502   // If this isn't an integer load we can't fold it directly.
 503   if (!IntType) {
 504     unsigned AS = PTy->getAddressSpace();
 505
 506     // If this is a float/double load, we can try folding it as an int32/64 load
 507     // and then bitcast the result.  This can be useful for union cases.  Note
 508     // that address spaces don't matter here since we're not going to result in
 509     // an actual new load.
 510     Type *MapTy;
 511     if (LoadTy->isHalfTy())
 512       MapTy = Type::getInt16Ty(C->getContext());
 513     else if (LoadTy->isFloatTy())
 514       MapTy = Type::getInt32Ty(C->getContext());
 515     else if (LoadTy->isDoubleTy())
 516       MapTy = Type::getInt64Ty(C->getContext());
 517     else if (LoadTy->isVectorTy()) {
 518       MapTy = PointerType::getIntNTy(C->getContext(),
 519                                      DL.getTypeAllocSizeInBits(LoadTy));
 520     } else
 521       return nullptr;
 522
 523     C = FoldBitCast(C, MapTy->getPointerTo(AS), DL);
 524     if (Constant *Res = FoldReinterpretLoadFromConstPtr(C, MapTy, DL))
 525       return FoldBitCast(Res, LoadTy, DL);
 526     return nullptr;
 527   }
 528
 529   unsigned BytesLoaded = (IntType->getBitWidth() + 7) / 8;
 530   if (BytesLoaded > 32 || BytesLoaded == 0)
 531     return nullptr;
 532
 533   GlobalValue *GVal;
 534   APInt OffsetAI;
 535   if (!IsConstantOffsetFromGlobal(C, GVal, OffsetAI, DL))
 536     return nullptr;
 537
 538   auto *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(GVal);
 539   if (!GV || !GV->isConstant() || !GV->hasDefinitiveInitializer() ||
 540       !GV->getInitializer()->getType()->isSized())
 541     return nullptr;
 542
 543   int64_t Offset = OffsetAI.getSExtValue();
 544   int64_t InitializerSize = DL.getTypeAllocSize(GV->getInitializer()->getType());
 545
 546   // If we're not accessing anything in this constant, the result is undefined.
 547   if (Offset + BytesLoaded <= 0)
 548     return UndefValue::get(IntType);
 549
 550   // If we're not accessing anything in this constant, the result is undefined.
 551   if (Offset >= InitializerSize)
 552     return UndefValue::get(IntType);
 553
 554   unsigned char RawBytes[32] = {0};
 555   unsigned char *CurPtr = RawBytes;
 556   unsigned BytesLeft = BytesLoaded;
 557
 558   // If we're loading off the beginning of the global, some bytes may be valid.
 559   if (Offset < 0) {
 560     CurPtr += -Offset;
 561     BytesLeft += Offset;
 562     Offset = 0;
 563   }
 564
 565   if (!ReadDataFromGlobal(GV->getInitializer(), Offset, CurPtr, BytesLeft, DL))
 566     return nullptr;
 567
 568   APInt ResultVal = APInt(IntType->getBitWidth(), 0);
 569   if (DL.isLittleEndian()) {
 570     ResultVal = RawBytes[BytesLoaded - 1];
 571     for (unsigned i = 1; i != BytesLoaded; ++i) {
 572       ResultVal <<= 8;
 573       ResultVal |= RawBytes[BytesLoaded - 1 - i];
 574     }
 575   } else {
 576     ResultVal = RawBytes[0];
 577     for (unsigned i = 1; i != BytesLoaded; ++i) {
 578       ResultVal <<= 8;
 579       ResultVal |= RawBytes[i];
 580     }
 581   }
 582
 583   return ConstantInt::get(IntType->getContext(), ResultVal);
 584 }
 585
 586 Constant *ConstantFoldLoadThroughBitcastExpr(ConstantExpr *CE, Type *DestTy,
 587                                              const DataLayout &DL) {
 588   auto *SrcPtr = CE->getOperand(0);
 589   auto *SrcPtrTy = dyn_cast<PointerType>(SrcPtr->getType());
 590   if (!SrcPtrTy)
 591     return nullptr;
 592   Type *SrcTy = SrcPtrTy->getPointerElementType();
 593
 594   Constant *C = ConstantFoldLoadFromConstPtr(SrcPtr, SrcTy, DL);
 595   if (!C)
 596     return nullptr;
 597
 598   return llvm::ConstantFoldLoadThroughBitcast(C, DestTy, DL);
 599 }
 600
 601 } // end anonymous namespace
 602
 603 Constant *llvm::ConstantFoldLoadFromConstPtr(Constant *C, Type *Ty,
 604                                              const DataLayout &DL) {
 605   // First, try the easy cases:
 606   if (auto *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(C))
 607     if (GV->isConstant() && GV->hasDefinitiveInitializer())
 608       return GV->getInitializer();
 609
 610   if (auto *GA = dyn_cast<GlobalAlias>(C))
 611     if (GA->getAliasee() && !GA->isInterposable())
 612       return ConstantFoldLoadFromConstPtr(GA->getAliasee(), Ty, DL);
 613
 614   // If the loaded value isn't a constant expr, we can't handle it.
 615   auto *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(C);
 616   if (!CE)
 617     return nullptr;
 618
 619   if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr) {
 620     if (auto *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(CE->getOperand(0))) {
 621       if (GV->isConstant() && GV->hasDefinitiveInitializer()) {
 622         if (Constant *V =
 623              ConstantFoldLoadThroughGEPConstantExpr(GV->getInitializer(), CE))
 624           return V;
 625       }
 626     }
 627   }
 628
 629   if (CE->getOpcode() == Instruction::BitCast)
 630     if (Constant *LoadedC = ConstantFoldLoadThroughBitcastExpr(CE, Ty, DL))
 631       return LoadedC;
 632
 633   // Instead of loading constant c string, use corresponding integer value
 634   // directly if string length is small enough.
 635   StringRef Str;
 636   if (getConstantStringInfo(CE, Str) && !Str.empty()) {
 637     size_t StrLen = Str.size();
 638     unsigned NumBits = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
 639     // Replace load with immediate integer if the result is an integer or fp
 640     // value.
 641     if ((NumBits >> 3) == StrLen + 1 && (NumBits & 7) == 0 &&
 642         (isa<IntegerType>(Ty) || Ty->isFloatingPointTy())) {
 643       APInt StrVal(NumBits, 0);
 644       APInt SingleChar(NumBits, 0);
 645       if (DL.isLittleEndian()) {
 646         for (unsigned char C : reverse(Str.bytes())) {
 647           SingleChar = static_cast<uint64_t>(C);
 648           StrVal = (StrVal << 8) | SingleChar;
 649         }
 650       } else {
 651         for (unsigned char C : Str.bytes()) {
 652           SingleChar = static_cast<uint64_t>(C);
 653           StrVal = (StrVal << 8) | SingleChar;
 654         }
 655         // Append NULL at the end.
 656         SingleChar = 0;
 657         StrVal = (StrVal << 8) | SingleChar;
 658       }
 659
 660       Constant *Res = ConstantInt::get(CE->getContext(), StrVal);
 661       if (Ty->isFloatingPointTy())
 662         Res = ConstantExpr::getBitCast(Res, Ty);
 663       return Res;
 664     }
 665   }
 666
 667   // If this load comes from anywhere in a constant global, and if the global
 668   // is all undef or zero, we know what it loads.
 669   if (auto *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(GetUnderlyingObject(CE, DL))) {
 670     if (GV->isConstant() && GV->hasDefinitiveInitializer()) {
 671       if (GV->getInitializer()->isNullValue())
 672         return Constant::getNullValue(Ty);
 673       if (isa<UndefValue>(GV->getInitializer()))
 674         return UndefValue::get(Ty);
 675     }
 676   }
 677
 678   // Try hard to fold loads from bitcasted strange and non-type-safe things.
 679   return FoldReinterpretLoadFromConstPtr(CE, Ty, DL);
 680 }
 681
 682 namespace {
 683
 684 Constant *ConstantFoldLoadInst(const LoadInst *LI, const DataLayout &DL) {
 685   if (LI->isVolatile()) return nullptr;
 686
 687   if (auto *C = dyn_cast<Constant>(LI->getOperand(0)))
 688     return ConstantFoldLoadFromConstPtr(C, LI->getType(), DL);
 689
 690   return nullptr;
 691 }
 692
 693 /// One of Op0/Op1 is a constant expression.
 694 /// Attempt to symbolically evaluate the result of a binary operator merging
 695 /// these together.  If target data info is available, it is provided as DL,
 696 /// otherwise DL is null.
 697 Constant *SymbolicallyEvaluateBinop(unsigned Opc, Constant *Op0, Constant *Op1,
 698                                     const DataLayout &DL) {
 699   // SROA
 700
 701   // Fold (and 0xffffffff00000000, (shl x, 32)) -> shl.
 702   // Fold (lshr (or X, Y), 32) -> (lshr [X/Y], 32) if one doesn't contribute
 703   // bits.
 704
 705   if (Opc == Instruction::And) {
 706     KnownBits Known0 = computeKnownBits(Op0, DL);
 707     KnownBits Known1 = computeKnownBits(Op1, DL);
 708     if ((Known1.One | Known0.Zero).isAllOnesValue()) {
 709       // All the bits of Op0 that the 'and' could be masking are already zero.
 710       return Op0;
 711     }
 712     if ((Known0.One | Known1.Zero).isAllOnesValue()) {
 713       // All the bits of Op1 that the 'and' could be masking are already zero.
 714       return Op1;
 715     }
 716
 717     Known0.Zero |= Known1.Zero;
 718     Known0.One &= Known1.One;
 719     if (Known0.isConstant())
 720       return ConstantInt::get(Op0->getType(), Known0.getConstant());
 721   }
 722
 723   // If the constant expr is something like &A[123] - &A[4].f, fold this into a
 724   // constant.  This happens frequently when iterating over a global array.
 725   if (Opc == Instruction::Sub) {
 726     GlobalValue *GV1, *GV2;
 727     APInt Offs1, Offs2;
 728
 729     if (IsConstantOffsetFromGlobal(Op0, GV1, Offs1, DL))
 730       if (IsConstantOffsetFromGlobal(Op1, GV2, Offs2, DL) && GV1 == GV2) {
 731         unsigned OpSize = DL.getTypeSizeInBits(Op0->getType());
 732
 733         // (&GV+C1) - (&GV+C2) -> C1-C2, pointer arithmetic cannot overflow.
 734         // PtrToInt may change the bitwidth so we have convert to the right size
 735         // first.
 736         return ConstantInt::get(Op0->getType(), Offs1.zextOrTrunc(OpSize) -
 737                                                 Offs2.zextOrTrunc(OpSize));
 738       }
 739   }
 740
 741   return nullptr;
 742 }
 743
 744 /// If array indices are not pointer-sized integers, explicitly cast them so
 745 /// that they aren't implicitly casted by the getelementptr.
 746 Constant *CastGEPIndices(Type *SrcElemTy, ArrayRef<Constant *> Ops,
 747                          Type *ResultTy, Optional<unsigned> InRangeIndex,
 748                          const DataLayout &DL, const TargetLibraryInfo *TLI) {
 749   Type *IntPtrTy = DL.getIntPtrType(ResultTy);
 750   Type *IntPtrScalarTy = IntPtrTy->getScalarType();
 751
 752   bool Any = false;
 753   SmallVector<Constant*, 32> NewIdxs;
 754   for (unsigned i = 1, e = Ops.size(); i != e; ++i) {
 755     if ((i == 1 ||
 756          !isa<StructType>(GetElementPtrInst::getIndexedType(
 757              SrcElemTy, Ops.slice(1, i - 1)))) &&
 758         Ops[i]->getType()->getScalarType() != IntPtrScalarTy) {
 759       Any = true;
 760       Type *NewType = Ops[i]->getType()->isVectorTy()
 761                           ? IntPtrTy
 762                           : IntPtrTy->getScalarType();
 763       NewIdxs.push_back(ConstantExpr::getCast(CastInst::getCastOpcode(Ops[i],
 764                                                                       true,
 765                                                                       NewType,
 766                                                                       true),
 767                                               Ops[i], NewType));
 768     } else
 769       NewIdxs.push_back(Ops[i]);
 770   }
 771
 772   if (!Any)
 773     return nullptr;
 774
 775   Constant *C = ConstantExpr::getGetElementPtr(
 776       SrcElemTy, Ops[0], NewIdxs, /*InBounds=*/false, InRangeIndex);
 777   if (Constant *Folded = ConstantFoldConstant(C, DL, TLI))
 778     C = Folded;
 779
 780   return C;
 781 }
 782
 783 /// Strip the pointer casts, but preserve the address space information.
 784 Constant* StripPtrCastKeepAS(Constant* Ptr, Type *&ElemTy) {
 785   assert(Ptr->getType()->isPointerTy() && "Not a pointer type");
 786   auto *OldPtrTy = cast<PointerType>(Ptr->getType());
 787   Ptr = Ptr->stripPointerCasts();
 788   auto *NewPtrTy = cast<PointerType>(Ptr->getType());
 789
 790   ElemTy = NewPtrTy->getPointerElementType();
 791
 792   // Preserve the address space number of the pointer.
 793   if (NewPtrTy->getAddressSpace() != OldPtrTy->getAddressSpace()) {
 794     NewPtrTy = ElemTy->getPointerTo(OldPtrTy->getAddressSpace());
 795     Ptr = ConstantExpr::getPointerCast(Ptr, NewPtrTy);
 796   }
 797   return Ptr;
 798 }
 799
 800 /// If we can symbolically evaluate the GEP constant expression, do so.
 801 Constant *SymbolicallyEvaluateGEP(const GEPOperator *GEP,
 802                                   ArrayRef<Constant *> Ops,
 803                                   const DataLayout &DL,
 804                                   const TargetLibraryInfo *TLI) {
 805   const GEPOperator *InnermostGEP = GEP;
 806   bool InBounds = GEP->isInBounds();
 807
 808   Type *SrcElemTy = GEP->getSourceElementType();
 809   Type *ResElemTy = GEP->getResultElementType();
 810   Type *ResTy = GEP->getType();
 811   if (!SrcElemTy->isSized())
 812     return nullptr;
 813
 814   if (Constant *C = CastGEPIndices(SrcElemTy, Ops, ResTy,
 815                                    GEP->getInRangeIndex(), DL, TLI))
 816     return C;
 817
 818   Constant *Ptr = Ops[0];
 819   if (!Ptr->getType()->isPointerTy())
 820     return nullptr;
 821
 822   Type *IntPtrTy = DL.getIntPtrType(Ptr->getType());
 823
 824   // If this is a constant expr gep that is effectively computing an
 825   // "offsetof", fold it into 'cast int Size to T*' instead of 'gep 0, 0, 12'
 826   for (unsigned i = 1, e = Ops.size(); i != e; ++i)
 827       if (!isa<ConstantInt>(Ops[i])) {
 828
 829         // If this is "gep i8* Ptr, (sub 0, V)", fold this as:
 830         // "inttoptr (sub (ptrtoint Ptr), V)"
 831         if (Ops.size() == 2 && ResElemTy->isIntegerTy(8)) {
 832           auto *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Ops[1]);
 833           assert((!CE || CE->getType() == IntPtrTy) &&
 834                  "CastGEPIndices didn't canonicalize index types!");
 835           if (CE && CE->getOpcode() == Instruction::Sub &&
 836               CE->getOperand(0)->isNullValue()) {
 837             Constant *Res = ConstantExpr::getPtrToInt(Ptr, CE->getType());
 838             Res = ConstantExpr::getSub(Res, CE->getOperand(1));
 839             Res = ConstantExpr::getIntToPtr(Res, ResTy);
 840             if (auto *FoldedRes = ConstantFoldConstant(Res, DL, TLI))
 841               Res = FoldedRes;
 842             return Res;
 843           }
 844         }
 845         return nullptr;
 846       }
 847
 848   unsigned BitWidth = DL.getTypeSizeInBits(IntPtrTy);
 849   APInt Offset =
 850       APInt(BitWidth,
 851             DL.getIndexedOffsetInType(
 852                 SrcElemTy,
 853                 makeArrayRef((Value * const *)Ops.data() + 1, Ops.size() - 1)));
 854   Ptr = StripPtrCastKeepAS(Ptr, SrcElemTy);
 855
 856   // If this is a GEP of a GEP, fold it all into a single GEP.
 857   while (auto *GEP = dyn_cast<GEPOperator>(Ptr)) {
 858     InnermostGEP = GEP;
 859     InBounds &= GEP->isInBounds();
 860
 861     SmallVector<Value *, 4> NestedOps(GEP->op_begin() + 1, GEP->op_end());
 862
 863     // Do not try the incorporate the sub-GEP if some index is not a number.
 864     bool AllConstantInt = true;
 865     for (Value *NestedOp : NestedOps)
 866       if (!isa<ConstantInt>(NestedOp)) {
 867         AllConstantInt = false;
 868         break;
 869       }
 870     if (!AllConstantInt)
 871       break;
 872
 873     Ptr = cast<Constant>(GEP->getOperand(0));
 874     SrcElemTy = GEP->getSourceElementType();
 875     Offset += APInt(BitWidth, DL.getIndexedOffsetInType(SrcElemTy, NestedOps));
 876     Ptr = StripPtrCastKeepAS(Ptr, SrcElemTy);
 877   }
 878
 879   // If the base value for this address is a literal integer value, fold the
 880   // getelementptr to the resulting integer value casted to the pointer type.
 881   APInt BasePtr(BitWidth, 0);
 882   if (auto *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Ptr)) {
 883     if (CE->getOpcode() == Instruction::IntToPtr) {
 884       if (auto *Base = dyn_cast<ConstantInt>(CE->getOperand(0)))
 885         BasePtr = Base->getValue().zextOrTrunc(BitWidth);
 886     }
 887   }
 888
 889   auto *PTy = cast<PointerType>(Ptr->getType());
 890   if ((Ptr->isNullValue() || BasePtr != 0) &&
 891       !DL.isNonIntegralPointerType(PTy)) {
 892     Constant *C = ConstantInt::get(Ptr->getContext(), Offset + BasePtr);
 893     return ConstantExpr::getIntToPtr(C, ResTy);
 894   }
 895
 896   // Otherwise form a regular getelementptr. Recompute the indices so that
 897   // we eliminate over-indexing of the notional static type array bounds.
 898   // This makes it easy to determine if the getelementptr is "inbounds".
 899   // Also, this helps GlobalOpt do SROA on GlobalVariables.
 900   Type *Ty = PTy;
 901   SmallVector<Constant *, 32> NewIdxs;
 902
 903   do {
 904     if (!Ty->isStructTy()) {
 905       if (Ty->isPointerTy()) {
 906         // The only pointer indexing we'll do is on the first index of the GEP.
 907         if (!NewIdxs.empty())
 908           break;
 909
 910         Ty = SrcElemTy;
 911
 912         // Only handle pointers to sized types, not pointers to functions.
 913         if (!Ty->isSized())
 914           return nullptr;
 915       } else if (auto *ATy = dyn_cast<SequentialType>(Ty)) {
 916         Ty = ATy->getElementType();
 917       } else {
 918         // We've reached some non-indexable type.
 919         break;
 920       }
 921
 922       // Determine which element of the array the offset points into.
 923       APInt ElemSize(BitWidth, DL.getTypeAllocSize(Ty));
 924       if (ElemSize == 0) {
 925         // The element size is 0. This may be [0 x Ty]*, so just use a zero
 926         // index for this level and proceed to the next level to see if it can
 927         // accommodate the offset.
 928         NewIdxs.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy, 0));
 929       } else {
 930         // The element size is non-zero divide the offset by the element
 931         // size (rounding down), to compute the index at this level.
 932         bool Overflow;
 933         APInt NewIdx = Offset.sdiv_ov(ElemSize, Overflow);
 934         if (Overflow)
 935           break;
 936         Offset -= NewIdx * ElemSize;
 937         NewIdxs.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy, NewIdx));
 938       }
 939     } else {
 940       auto *STy = cast<StructType>(Ty);
 941       // If we end up with an offset that isn't valid for this struct type, we
 942       // can't re-form this GEP in a regular form, so bail out. The pointer
 943       // operand likely went through casts that are necessary to make the GEP
 944       // sensible.
 945       const StructLayout &SL = *DL.getStructLayout(STy);
 946       if (Offset.isNegative() || Offset.uge(SL.getSizeInBytes()))
 947         break;
 948
 949       // Determine which field of the struct the offset points into. The
 950       // getZExtValue is fine as we've already ensured that the offset is
 951       // within the range representable by the StructLayout API.
 952       unsigned ElIdx = SL.getElementContainingOffset(Offset.getZExtValue());
 953       NewIdxs.push_back(ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Ty->getContext()),
 954                                          ElIdx));
 955       Offset -= APInt(BitWidth, SL.getElementOffset(ElIdx));
 956       Ty = STy->getTypeAtIndex(ElIdx);
 957     }
 958   } while (Ty != ResElemTy);
 959
 960   // If we haven't used up the entire offset by descending the static
 961   // type, then the offset is pointing into the middle of an indivisible
 962   // member, so we can't simplify it.
 963   if (Offset != 0)
 964     return nullptr;
 965
 966   // Preserve the inrange index from the innermost GEP if possible. We must
 967   // have calculated the same indices up to and including the inrange index.
 968   Optional<unsigned> InRangeIndex;
 969   if (Optional<unsigned> LastIRIndex = InnermostGEP->getInRangeIndex())
 970     if (SrcElemTy == InnermostGEP->getSourceElementType() &&
 971         NewIdxs.size() > *LastIRIndex) {
 972       InRangeIndex = LastIRIndex;
 973       for (unsigned I = 0; I <= *LastIRIndex; ++I)
 974         if (NewIdxs[I] != InnermostGEP->getOperand(I + 1))
 975           return nullptr;
 976     }
 977
 978   // Create a GEP.
 979   Constant *C = ConstantExpr::getGetElementPtr(SrcElemTy, Ptr, NewIdxs,
 980                                                InBounds, InRangeIndex);
 981   assert(C->getType()->getPointerElementType() == Ty &&
 982          "Computed GetElementPtr has unexpected type!");
 983
 984   // If we ended up indexing a member with a type that doesn't match
 985   // the type of what the original indices indexed, add a cast.
 986   if (Ty != ResElemTy)
 987     C = FoldBitCast(C, ResTy, DL);
 988
 989   return C;
 990 }
 991
 992 /// Attempt to constant fold an instruction with the
 993 /// specified opcode and operands.  If successful, the constant result is
 994 /// returned, if not, null is returned.  Note that this function can fail when
 995 /// attempting to fold instructions like loads and stores, which have no
 996 /// constant expression form.
 997 Constant *ConstantFoldInstOperandsImpl(const Value *InstOrCE, unsigned Opcode,
 998                                        ArrayRef<Constant *> Ops,
 999                                        const DataLayout &DL,
1000                                        const TargetLibraryInfo *TLI) {
1001   Type *DestTy = InstOrCE->getType();
1002
1003   // Handle easy binops first.
1004   if (Instruction::isBinaryOp(Opcode))
1005     return ConstantFoldBinaryOpOperands(Opcode, Ops[0], Ops[1], DL);
1006
1007   if (Instruction::isCast(Opcode))
1008     return ConstantFoldCastOperand(Opcode, Ops[0], DestTy, DL);
1009
1010   if (auto *GEP = dyn_cast<GEPOperator>(InstOrCE)) {
1011     if (Constant *C = SymbolicallyEvaluateGEP(GEP, Ops, DL, TLI))
1012       return C;
1013
1014     return ConstantExpr::getGetElementPtr(GEP->getSourceElementType(), Ops[0],
1015                                           Ops.slice(1), GEP->isInBounds(),
1016                                           GEP->getInRangeIndex());
1017   }
1018
1019   if (auto *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(InstOrCE))
1020     return CE->getWithOperands(Ops);
1021
1022   switch (Opcode) {
1023   default: return nullptr;
1024   case Instruction::ICmp:
1025   case Instruction::FCmp: llvm_unreachable("Invalid for compares");
1026   case Instruction::Call:
1027     if (auto *F = dyn_cast<Function>(Ops.back())) {
1028       ImmutableCallSite CS(cast<CallInst>(InstOrCE));
1029       if (canConstantFoldCallTo(CS, F))
1030         return ConstantFoldCall(CS, F, Ops.slice(0, Ops.size() - 1), TLI);
1031     }
1032     return nullptr;
1033   case Instruction::Select:
1034     return ConstantExpr::getSelect(Ops[0], Ops[1], Ops[2]);
1035   case Instruction::ExtractElement:
1036     return ConstantExpr::getExtractElement(Ops[0], Ops[1]);
1037   case Instruction::InsertElement:
1038     return ConstantExpr::getInsertElement(Ops[0], Ops[1], Ops[2]);
1039   case Instruction::ShuffleVector:
1040     return ConstantExpr::getShuffleVector(Ops[0], Ops[1], Ops[2]);
1041   }
1042 }
1043
1044 } // end anonymous namespace
1045
1046 //===----------------------------------------------------------------------===//
1047 // Constant Folding public APIs
1048 //===----------------------------------------------------------------------===//
1049
1050 namespace {
1051
1052 Constant *
1053 ConstantFoldConstantImpl(const Constant *C, const DataLayout &DL,
1054                          const TargetLibraryInfo *TLI,
1055                          SmallDenseMap<Constant *, Constant *> &FoldedOps) {
1056   if (!isa<ConstantVector>(C) && !isa<ConstantExpr>(C))
1057     return nullptr;
1058
1059   SmallVector<Constant *, 8> Ops;
1060   for (const Use &NewU : C->operands()) {
1061     auto *NewC = cast<Constant>(&NewU);
1062     // Recursively fold the ConstantExpr's operands. If we have already folded
1063     // a ConstantExpr, we don't have to process it again.
1064     if (isa<ConstantVector>(NewC) || isa<ConstantExpr>(NewC)) {
1065       auto It = FoldedOps.find(NewC);
1066       if (It == FoldedOps.end()) {
1067         if (auto *FoldedC =
1068                 ConstantFoldConstantImpl(NewC, DL, TLI, FoldedOps)) {
1069           FoldedOps.insert({NewC, FoldedC});
1070           NewC = FoldedC;
1071         } else {
1072           FoldedOps.insert({NewC, NewC});
1073         }
1074       } else {
1075         NewC = It->second;
1076       }
1077     }
1078     Ops.push_back(NewC);
1079   }
1080
1081   if (auto *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(C)) {
1082     if (CE->isCompare())
1083       return ConstantFoldCompareInstOperands(CE->getPredicate(), Ops[0], Ops[1],
1084                                              DL, TLI);
1085
1086     return ConstantFoldInstOperandsImpl(CE, CE->getOpcode(), Ops, DL, TLI);
1087   }
1088
1089   assert(isa<ConstantVector>(C));
1090   return ConstantVector::get(Ops);
1091 }
1092
1093 } // end anonymous namespace
1094
1095 Constant *llvm::ConstantFoldInstruction(Instruction *I, const DataLayout &DL,
1096                                         const TargetLibraryInfo *TLI) {
1097   // Handle PHI nodes quickly here...
1098   if (auto *PN = dyn_cast<PHINode>(I)) {
1099     Constant *CommonValue = nullptr;
1100
1101     SmallDenseMap<Constant *, Constant *> FoldedOps;
1102     for (Value *Incoming : PN->incoming_values()) {
1103       // If the incoming value is undef then skip it.  Note that while we could
1104       // skip the value if it is equal to the phi node itself we choose not to
1105       // because that would break the rule that constant folding only applies if
1106       // all operands are constants.
1107       if (isa<UndefValue>(Incoming))
1108         continue;
1109       // If the incoming value is not a constant, then give up.
1110       auto *C = dyn_cast<Constant>(Incoming);
1111       if (!C)
1112         return nullptr;
1113       // Fold the PHI's operands.
1114       if (auto *FoldedC = ConstantFoldConstantImpl(C, DL, TLI, FoldedOps))
1115         C = FoldedC;
1116       // If the incoming value is a different constant to
1117       // the one we saw previously, then give up.
1118       if (CommonValue && C != CommonValue)
1119         return nullptr;
1120       CommonValue = C;
1121     }
1122
1123     // If we reach here, all incoming values are the same constant or undef.
1124     return CommonValue ? CommonValue : UndefValue::get(PN->getType());
1125   }
1126
1127   // Scan the operand list, checking to see if they are all constants, if so,
1128   // hand off to ConstantFoldInstOperandsImpl.
1129   if (!all_of(I->operands(), [](Use &U) { return isa<Constant>(U); }))
1130     return nullptr;
1131
1132   SmallDenseMap<Constant *, Constant *> FoldedOps;
1133   SmallVector<Constant *, 8> Ops;
1134   for (const Use &OpU : I->operands()) {
1135     auto *Op = cast<Constant>(&OpU);
1136     // Fold the Instruction's operands.
1137     if (auto *FoldedOp = ConstantFoldConstantImpl(Op, DL, TLI, FoldedOps))
1138       Op = FoldedOp;
1139
1140     Ops.push_back(Op);
1141   }
1142
1143   if (const auto *CI = dyn_cast<CmpInst>(I))
1144     return ConstantFoldCompareInstOperands(CI->getPredicate(), Ops[0], Ops[1],
1145                                            DL, TLI);
1146
1147   if (const auto *LI = dyn_cast<LoadInst>(I))
1148     return ConstantFoldLoadInst(LI, DL);
1149
1150   if (auto *IVI = dyn_cast<InsertValueInst>(I)) {
1151     return ConstantExpr::getInsertValue(
1152                                 cast<Constant>(IVI->getAggregateOperand()),
1153                                 cast<Constant>(IVI->getInsertedValueOperand()),
1154                                 IVI->getIndices());
1155   }
1156
1157   if (auto *EVI = dyn_cast<ExtractValueInst>(I)) {
1158     return ConstantExpr::getExtractValue(
1159                                     cast<Constant>(EVI->getAggregateOperand()),
1160                                     EVI->getIndices());
1161   }
1162
1163   return ConstantFoldInstOperands(I, Ops, DL, TLI);
1164 }
1165
1166 Constant *llvm::ConstantFoldConstant(const Constant *C, const DataLayout &DL,
1167                                      const TargetLibraryInfo *TLI) {
1168   SmallDenseMap<Constant *, Constant *> FoldedOps;
1169   return ConstantFoldConstantImpl(C, DL, TLI, FoldedOps);
1170 }
1171
1172 Constant *llvm::ConstantFoldInstOperands(Instruction *I,
1173                                          ArrayRef<Constant *> Ops,
1174                                          const DataLayout &DL,
1175                                          const TargetLibraryInfo *TLI) {
1176   return ConstantFoldInstOperandsImpl(I, I->getOpcode(), Ops, DL, TLI);
1177 }
1178
1179 Constant *llvm::ConstantFoldCompareInstOperands(unsigned Predicate,
1180                                                 Constant *Ops0, Constant *Ops1,
1181                                                 const DataLayout &DL,
1182                                                 const TargetLibraryInfo *TLI) {
1183   // fold: icmp (inttoptr x), null         -> icmp x, 0
1184   // fold: icmp null, (inttoptr x)         -> icmp 0, x
1185   // fold: icmp (ptrtoint x), 0            -> icmp x, null
1186   // fold: icmp 0, (ptrtoint x)            -> icmp null, x
1187   // fold: icmp (inttoptr x), (inttoptr y) -> icmp trunc/zext x, trunc/zext y
1188   // fold: icmp (ptrtoint x), (ptrtoint y) -> icmp x, y
1189   //
1190   // FIXME: The following comment is out of data and the DataLayout is here now.
1191   // ConstantExpr::getCompare cannot do this, because it doesn't have DL
1192   // around to know if bit truncation is happening.
1193   if (auto *CE0 = dyn_cast<ConstantExpr>(Ops0)) {
1194     if (Ops1->isNullValue()) {
1195       if (CE0->getOpcode() == Instruction::IntToPtr) {
1196         Type *IntPtrTy = DL.getIntPtrType(CE0->getType());
1197         // Convert the integer value to the right size to ensure we get the
1198         // proper extension or truncation.
1199         Constant *C = ConstantExpr::getIntegerCast(CE0->getOperand(0),
1200                                                    IntPtrTy, false);
1201         Constant *Null = Constant::getNullValue(C->getType());
1202         return ConstantFoldCompareInstOperands(Predicate, C, Null, DL, TLI);
1203       }
1204
1205       // Only do this transformation if the int is intptrty in size, otherwise
1206       // there is a truncation or extension that we aren't modeling.
1207       if (CE0->getOpcode() == Instruction::PtrToInt) {
1208         Type *IntPtrTy = DL.getIntPtrType(CE0->getOperand(0)->getType());
1209         if (CE0->getType() == IntPtrTy) {
1210           Constant *C = CE0->getOperand(0);
1211           Constant *Null = Constant::getNullValue(C->getType());
1212           return ConstantFoldCompareInstOperands(Predicate, C, Null, DL, TLI);
1213         }
1214       }
1215     }
1216
1217     if (auto *CE1 = dyn_cast<ConstantExpr>(Ops1)) {
1218       if (CE0->getOpcode() == CE1->getOpcode()) {
1219         if (CE0->getOpcode() == Instruction::IntToPtr) {
1220           Type *IntPtrTy = DL.getIntPtrType(CE0->getType());
1221
1222           // Convert the integer value to the right size to ensure we get the
1223           // proper extension or truncation.
1224           Constant *C0 = ConstantExpr::getIntegerCast(CE0->getOperand(0),
1225                                                       IntPtrTy, false);
1226           Constant *C1 = ConstantExpr::getIntegerCast(CE1->getOperand(0),
1227                                                       IntPtrTy, false);
1228           return ConstantFoldCompareInstOperands(Predicate, C0, C1, DL, TLI);
1229         }
1230
1231         // Only do this transformation if the int is intptrty in size, otherwise
1232         // there is a truncation or extension that we aren't modeling.
1233         if (CE0->getOpcode() == Instruction::PtrToInt) {
1234           Type *IntPtrTy = DL.getIntPtrType(CE0->getOperand(0)->getType());
1235           if (CE0->getType() == IntPtrTy &&
1236               CE0->getOperand(0)->getType() == CE1->getOperand(0)->getType()) {
1237             return ConstantFoldCompareInstOperands(
1238                 Predicate, CE0->getOperand(0), CE1->getOperand(0), DL, TLI);
1239           }
1240         }
1241       }
1242     }
1243
1244     // icmp eq (or x, y), 0 -> (icmp eq x, 0) & (icmp eq y, 0)
1245     // icmp ne (or x, y), 0 -> (icmp ne x, 0) | (icmp ne y, 0)
1246     if ((Predicate == ICmpInst::ICMP_EQ || Predicate == ICmpInst::ICMP_NE) &&
1247         CE0->getOpcode() == Instruction::Or && Ops1->isNullValue()) {
1248       Constant *LHS = ConstantFoldCompareInstOperands(
1249           Predicate, CE0->getOperand(0), Ops1, DL, TLI);
1250       Constant *RHS = ConstantFoldCompareInstOperands(
1251           Predicate, CE0->getOperand(1), Ops1, DL, TLI);
1252       unsigned OpC =
1253         Predicate == ICmpInst::ICMP_EQ ? Instruction::And : Instruction::Or;
1254       return ConstantFoldBinaryOpOperands(OpC, LHS, RHS, DL);
1255     }
1256   } else if (isa<ConstantExpr>(Ops1)) {
1257     // If RHS is a constant expression, but the left side isn't, swap the
1258     // operands and try again.
1259     Predicate = ICmpInst::getSwappedPredicate((ICmpInst::Predicate)Predicate);
1260     return ConstantFoldCompareInstOperands(Predicate, Ops1, Ops0, DL, TLI);
1261   }
1262
1263   return ConstantExpr::getCompare(Predicate, Ops0, Ops1);
1264 }
1265
1266 Constant *llvm::ConstantFoldBinaryOpOperands(unsigned Opcode, Constant *LHS,
1267                                              Constant *RHS,
1268                                              const DataLayout &DL) {
1269   assert(Instruction::isBinaryOp(Opcode));
1270   if (isa<ConstantExpr>(LHS) || isa<ConstantExpr>(RHS))
1271     if (Constant *C = SymbolicallyEvaluateBinop(Opcode, LHS, RHS, DL))
1272       return C;
1273
1274   return ConstantExpr::get(Opcode, LHS, RHS);
1275 }
1276
1277 Constant *llvm::ConstantFoldCastOperand(unsigned Opcode, Constant *C,
1278                                         Type *DestTy, const DataLayout &DL) {
1279   assert(Instruction::isCast(Opcode));
1280   switch (Opcode) {
1281   default:
1282     llvm_unreachable("Missing case");
1283   case Instruction::PtrToInt:
1284     // If the input is a inttoptr, eliminate the pair.  This requires knowing
1285     // the width of a pointer, so it can't be done in ConstantExpr::getCast.
1286     if (auto *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(C)) {
1287       if (CE->getOpcode() == Instruction::IntToPtr) {
1288         Constant *Input = CE->getOperand(0);
1289         unsigned InWidth = Input->getType()->getScalarSizeInBits();
1290         unsigned PtrWidth = DL.getPointerTypeSizeInBits(CE->getType());
1291         if (PtrWidth < InWidth) {
1292           Constant *Mask =
1293             ConstantInt::get(CE->getContext(),
1294                              APInt::getLowBitsSet(InWidth, PtrWidth));
1295           Input = ConstantExpr::getAnd(Input, Mask);
1296         }
1297         // Do a zext or trunc to get to the dest size.
1298         return ConstantExpr::getIntegerCast(Input, DestTy, false);
1299       }
1300     }
1301     return ConstantExpr::getCast(Opcode, C, DestTy);
1302   case Instruction::IntToPtr:
1303     // If the input is a ptrtoint, turn the pair into a ptr to ptr bitcast if
1304     // the int size is >= the ptr size and the address spaces are the same.
1305     // This requires knowing the width of a pointer, so it can't be done in
1306     // ConstantExpr::getCast.
1307     if (auto *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(C)) {
1308       if (CE->getOpcode() == Instruction::PtrToInt) {
1309         Constant *SrcPtr = CE->getOperand(0);
1310         unsigned SrcPtrSize = DL.getPointerTypeSizeInBits(SrcPtr->getType());
1311         unsigned MidIntSize = CE->getType()->getScalarSizeInBits();
1312
1313         if (MidIntSize >= SrcPtrSize) {
1314           unsigned SrcAS = SrcPtr->getType()->getPointerAddressSpace();
1315           if (SrcAS == DestTy->getPointerAddressSpace())
1316             return FoldBitCast(CE->getOperand(0), DestTy, DL);
1317         }
1318       }
1319     }
1320
1321     return ConstantExpr::getCast(Opcode, C, DestTy);
1322   case Instruction::Trunc:
1323   case Instruction::ZExt:
1324   case Instruction::SExt:
1325   case Instruction::FPTrunc:
1326   case Instruction::FPExt:
1327   case Instruction::UIToFP:
1328   case Instruction::SIToFP:
1329   case Instruction::FPToUI:
1330   case Instruction::FPToSI:
1331   case Instruction::AddrSpaceCast:
1332       return ConstantExpr::getCast(Opcode, C, DestTy);
1333   case Instruction::BitCast:
1334     return FoldBitCast(C, DestTy, DL);
1335   }
1336 }
1337
1338 Constant *llvm::ConstantFoldLoadThroughGEPConstantExpr(Constant *C,
1339                                                        ConstantExpr *CE) {
1340   if (!CE->getOperand(1)->isNullValue())
1341     return nullptr;  // Do not allow stepping over the value!
1342
1343   // Loop over all of the operands, tracking down which value we are
1344   // addressing.
1345   for (unsigned i = 2, e = CE->getNumOperands(); i != e; ++i) {
1346     C = C->getAggregateElement(CE->getOperand(i));
1347     if (!C)
1348       return nullptr;
1349   }
1350   return C;
1351 }
1352
1353 Constant *
1354 llvm::ConstantFoldLoadThroughGEPIndices(Constant *C,
1355                                         ArrayRef<Constant *> Indices) {
1356   // Loop over all of the operands, tracking down which value we are
1357   // addressing.
1358   for (Constant *Index : Indices) {
1359     C = C->getAggregateElement(Index);
1360     if (!C)
1361       return nullptr;
1362   }
1363   return C;
1364 }
1365
1366 //===----------------------------------------------------------------------===//
1367 //  Constant Folding for Calls
1368 //
1369
1370 bool llvm::canConstantFoldCallTo(ImmutableCallSite CS, const Function *F) {
1371   if (CS.isNoBuiltin() || CS.isStrictFP())
1372     return false;
1373   switch (F->getIntrinsicID()) {
1374   case Intrinsic::fabs:
1375   case Intrinsic::minnum:
1376   case Intrinsic::maxnum:
1377   case Intrinsic::minimum:
1378   case Intrinsic::maximum:
1379   case Intrinsic::log:
1380   case Intrinsic::log2:
1381   case Intrinsic::log10:
1382   case Intrinsic::exp:
1383   case Intrinsic::exp2:
1384   case Intrinsic::floor:
1385   case Intrinsic::ceil:
1386   case Intrinsic::sqrt:
1387   case Intrinsic::sin:
1388   case Intrinsic::cos:
1389   case Intrinsic::trunc:
1390   case Intrinsic::rint:
1391   case Intrinsic::nearbyint:
1392   case Intrinsic::pow:
1393   case Intrinsic::powi:
1394   case Intrinsic::bswap:
1395   case Intrinsic::ctpop:
1396   case Intrinsic::ctlz:
1397   case Intrinsic::cttz:
1398   case Intrinsic::fshl:
1399   case Intrinsic::fshr:
1400   case Intrinsic::fma:
1401   case Intrinsic::fmuladd:
1402   case Intrinsic::copysign:
1403   case Intrinsic::launder_invariant_group:
1404   case Intrinsic::strip_invariant_group:
1405   case Intrinsic::round:
1406   case Intrinsic::masked_load:
1407   case Intrinsic::sadd_with_overflow:
1408   case Intrinsic::uadd_with_overflow:
1409   case Intrinsic::ssub_with_overflow:
1410   case Intrinsic::usub_with_overflow:
1411   case Intrinsic::smul_with_overflow:
1412   case Intrinsic::umul_with_overflow:
1413   case Intrinsic::sadd_sat:
1414   case Intrinsic::uadd_sat:
1415   case Intrinsic::ssub_sat:
1416   case Intrinsic::usub_sat:
1417   case Intrinsic::convert_from_fp16:
1418   case Intrinsic::convert_to_fp16:
1419   case Intrinsic::bitreverse:
1420   case Intrinsic::x86_sse_cvtss2si:
1421   case Intrinsic::x86_sse_cvtss2si64:
1422   case Intrinsic::x86_sse_cvttss2si:
1423   case Intrinsic::x86_sse_cvttss2si64:
1424   case Intrinsic::x86_sse2_cvtsd2si:
1425   case Intrinsic::x86_sse2_cvtsd2si64:
1426   case Intrinsic::x86_sse2_cvttsd2si:
1427   case Intrinsic::x86_sse2_cvttsd2si64:
1428   case Intrinsic::x86_avx512_vcvtss2si32:
1429   case Intrinsic::x86_avx512_vcvtss2si64:
1430   case Intrinsic::x86_avx512_cvttss2si:
1431   case Intrinsic::x86_avx512_cvttss2si64:
1432   case Intrinsic::x86_avx512_vcvtsd2si32:
1433   case Intrinsic::x86_avx512_vcvtsd2si64:
1434   case Intrinsic::x86_avx512_cvttsd2si:
1435   case Intrinsic::x86_avx512_cvttsd2si64:
1436   case Intrinsic::x86_avx512_vcvtss2usi32:
1437   case Intrinsic::x86_avx512_vcvtss2usi64:
1438   case Intrinsic::x86_avx512_cvttss2usi:
1439   case Intrinsic::x86_avx512_cvttss2usi64:
1440   case Intrinsic::x86_avx512_vcvtsd2usi32:
1441   case Intrinsic::x86_avx512_vcvtsd2usi64:
1442   case Intrinsic::x86_avx512_cvttsd2usi:
1443   case Intrinsic::x86_avx512_cvttsd2usi64:
1444   case Intrinsic::is_constant:
1445     return true;
1446   default:
1447     return false;
1448   case Intrinsic::not_intrinsic: break;
1449   }
1450
1451   if (!F->hasName())
1452     return false;
1453   StringRef Name = F->getName();
1454
1455   // In these cases, the check of the length is required.  We don't want to
1456   // return true for a name like "cos\0blah" which strcmp would return equal to
1457   // "cos", but has length 8.
1458   switch (Name[0]) {
1459   default:
1460     return false;
1461   case 'a':
1462     return Name == "acos" || Name == "asin" || Name == "atan" ||
1463            Name == "atan2" || Name == "acosf" || Name == "asinf" ||
1464            Name == "atanf" || Name == "atan2f";
1465   case 'c':
1466     return Name == "ceil" || Name == "cos" || Name == "cosh" ||
1467            Name == "ceilf" || Name == "cosf" || Name == "coshf";
1468   case 'e':
1469     return Name == "exp" || Name == "exp2" || Name == "expf" || Name == "exp2f";
1470   case 'f':
1471     return Name == "fabs" || Name == "floor" || Name == "fmod" ||
1472            Name == "fabsf" || Name == "floorf" || Name == "fmodf";
1473   case 'l':
1474     return Name == "log" || Name == "log10" || Name == "logf" ||
1475            Name == "log10f";
1476   case 'p':
1477     return Name == "pow" || Name == "powf";
1478   case 'r':
1479     return Name == "round" || Name == "roundf";
1480   case 's':
1481     return Name == "sin" || Name == "sinh" || Name == "sqrt" ||
1482            Name == "sinf" || Name == "sinhf" || Name == "sqrtf";
1483   case 't':
1484     return Name == "tan" || Name == "tanh" || Name == "tanf" || Name == "tanhf";
1485   case '_':
1486
1487     // Check for various function names that get used for the math functions
1488     // when the header files are preprocessed with the macro
1489     // __FINITE_MATH_ONLY__ enabled.
1490     // The '12' here is the length of the shortest name that can match.
1491     // We need to check the size before looking at Name[1] and Name[2]
1492     // so we may as well check a limit that will eliminate mismatches.
1493     if (Name.size() < 12 || Name[1] != '_')
1494       return false;
1495     switch (Name[2]) {
1496     default:
1497       return false;
1498     case 'a':
1499       return Name == "__acos_finite" || Name == "__acosf_finite" ||
1500              Name == "__asin_finite" || Name == "__asinf_finite" ||
1501              Name == "__atan2_finite" || Name == "__atan2f_finite";
1502     case 'c':
1503       return Name == "__cosh_finite" || Name == "__coshf_finite";
1504     case 'e':
1505       return Name == "__exp_finite" || Name == "__expf_finite" ||
1506              Name == "__exp2_finite" || Name == "__exp2f_finite";
1507     case 'l':
1508       return Name == "__log_finite" || Name == "__logf_finite" ||
1509              Name == "__log10_finite" || Name == "__log10f_finite";
1510     case 'p':
1511       return Name == "__pow_finite" || Name == "__powf_finite";
1512     case 's':
1513       return Name == "__sinh_finite" || Name == "__sinhf_finite";
1514     }
1515   }
1516 }
1517
1518 namespace {
1519
1520 Constant *GetConstantFoldFPValue(double V, Type *Ty) {
1521   if (Ty->isHalfTy()) {
1522     APFloat APF(V);
1523     bool unused;
1524     APF.convert(APFloat::IEEEhalf(), APFloat::rmNearestTiesToEven, &unused);
1525     return ConstantFP::get(Ty->getContext(), APF);
1526   }
1527   if (Ty->isFloatTy())
1528     return ConstantFP::get(Ty->getContext(), APFloat((float)V));
1529   if (Ty->isDoubleTy())
1530     return ConstantFP::get(Ty->getContext(), APFloat(V));
1531   llvm_unreachable("Can only constant fold half/float/double");
1532 }
1533
1534 /// Clear the floating-point exception state.
1535 inline void llvm_fenv_clearexcept() {
1536 #if defined(HAVE_FENV_H) && HAVE_DECL_FE_ALL_EXCEPT
1537   feclearexcept(FE_ALL_EXCEPT);
1538 #endif
1539   errno = 0;
1540 }
1541
1542 /// Test if a floating-point exception was raised.
1543 inline bool llvm_fenv_testexcept() {
1544   int errno_val = errno;
1545   if (errno_val == ERANGE || errno_val == EDOM)
1546     return true;
1547 #if defined(HAVE_FENV_H) && HAVE_DECL_FE_ALL_EXCEPT && HAVE_DECL_FE_INEXACT
1548   if (fetestexcept(FE_ALL_EXCEPT & ~FE_INEXACT))
1549     return true;
1550 #endif
1551   return false;
1552 }
1553
1554 Constant *ConstantFoldFP(double (*NativeFP)(double), double V, Type *Ty) {
1555   llvm_fenv_clearexcept();
1556   V = NativeFP(V);
1557   if (llvm_fenv_testexcept()) {
1558     llvm_fenv_clearexcept();
1559     return nullptr;
1560   }
1561
1562   return GetConstantFoldFPValue(V, Ty);
1563 }
1564
1565 Constant *ConstantFoldBinaryFP(double (*NativeFP)(double, double), double V,
1566                                double W, Type *Ty) {
1567   llvm_fenv_clearexcept();
1568   V = NativeFP(V, W);
1569   if (llvm_fenv_testexcept()) {
1570     llvm_fenv_clearexcept();
1571     return nullptr;
1572   }
1573
1574   return GetConstantFoldFPValue(V, Ty);
1575 }
1576
1577 /// Attempt to fold an SSE floating point to integer conversion of a constant
1578 /// floating point. If roundTowardZero is false, the default IEEE rounding is
1579 /// used (toward nearest, ties to even). This matches the behavior of the
1580 /// non-truncating SSE instructions in the default rounding mode. The desired
1581 /// integer type Ty is used to select how many bits are available for the
1582 /// result. Returns null if the conversion cannot be performed, otherwise
1583 /// returns the Constant value resulting from the conversion.
1584 Constant *ConstantFoldSSEConvertToInt(const APFloat &Val, bool roundTowardZero,
1585                                       Type *Ty, bool IsSigned) {
1586   // All of these conversion intrinsics form an integer of at most 64bits.
1587   unsigned ResultWidth = Ty->getIntegerBitWidth();
1588   assert(ResultWidth <= 64 &&
1589          "Can only constant fold conversions to 64 and 32 bit ints");
1590
1591   uint64_t UIntVal;
1592   bool isExact = false;
1593   APFloat::roundingMode mode = roundTowardZero? APFloat::rmTowardZero
1594                                               : APFloat::rmNearestTiesToEven;
1595   APFloat::opStatus status =
1596       Val.convertToInteger(makeMutableArrayRef(UIntVal), ResultWidth,
1597                            IsSigned, mode, &isExact);
1598   if (status != APFloat::opOK &&
1599       (!roundTowardZero || status != APFloat::opInexact))
1600     return nullptr;
1601   return ConstantInt::get(Ty, UIntVal, IsSigned);
1602 }
1603
1604 double getValueAsDouble(ConstantFP *Op) {
1605   Type *Ty = Op->getType();
1606
1607   if (Ty->isFloatTy())
1608     return Op->getValueAPF().convertToFloat();
1609
1610   if (Ty->isDoubleTy())
1611     return Op->getValueAPF().convertToDouble();
1612
1613   bool unused;
1614   APFloat APF = Op->getValueAPF();
1615   APF.convert(APFloat::IEEEdouble(), APFloat::rmNearestTiesToEven, &unused);
1616   return APF.convertToDouble();
1617 }
1618
1619 static bool isManifestConstant(const Constant *c) {
1620   if (isa<ConstantData>(c)) {
1621     return true;
1622   } else if (isa<ConstantAggregate>(c) || isa<ConstantExpr>(c)) {
1623     for (const Value *subc : c->operand_values()) {
1624       if (!isManifestConstant(cast<Constant>(subc)))
1625         return false;
1626     }
1627     return true;
1628   }
1629   return false;
1630 }
1631
1632 static bool getConstIntOrUndef(Value *Op, const APInt *&C) {
1633   if (auto *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op)) {
1634     C = &CI->getValue();
1635     return true;
1636   }
1637   if (isa<UndefValue>(Op)) {
1638     C = nullptr;
1639     return true;
1640   }
1641   return false;
1642 }
1643
1644 Constant *ConstantFoldScalarCall(StringRef Name, unsigned IntrinsicID, Type *Ty,
1645                                  ArrayRef<Constant *> Operands,
1646                                  const TargetLibraryInfo *TLI,
1647                                  ImmutableCallSite CS) {
1648   if (Operands.size() == 1) {
1649     if (IntrinsicID == Intrinsic::is_constant) {
1650       // We know we have a "Constant" argument. But we want to only
1651       // return true for manifest constants, not those that depend on
1652       // constants with unknowable values, e.g. GlobalValue or BlockAddress.
1653       if (isManifestConstant(Operands[0]))
1654         return ConstantInt::getTrue(Ty->getContext());
1655       return nullptr;
1656     }
1657     if (isa<UndefValue>(Operands[0])) {
1658       // cosine(arg) is between -1 and 1. cosine(invalid arg) is NaN.
1659       // ctpop() is between 0 and bitwidth, pick 0 for undef.
1660       if (IntrinsicID == Intrinsic::cos ||
1661           IntrinsicID == Intrinsic::ctpop)
1662         return Constant::getNullValue(Ty);
1663       if (IntrinsicID == Intrinsic::bswap ||
1664           IntrinsicID == Intrinsic::bitreverse ||
1665           IntrinsicID == Intrinsic::launder_invariant_group ||
1666           IntrinsicID == Intrinsic::strip_invariant_group)
1667         return Operands[0];
1668     }
1669
1670     if (isa<ConstantPointerNull>(Operands[0])) {
1671       // launder(null) == null == strip(null) iff in addrspace 0
1672       if (IntrinsicID == Intrinsic::launder_invariant_group ||
1673           IntrinsicID == Intrinsic::strip_invariant_group) {
1674         // If instruction is not yet put in a basic block (e.g. when cloning
1675         // a function during inlining), CS caller may not be available.
1676         // So check CS's BB first before querying CS.getCaller.
1677         const Function *Caller = CS.getParent() ? CS.getCaller() : nullptr;
1678         if (Caller &&
1679             !NullPointerIsDefined(
1680                 Caller, Operands[0]->getType()->getPointerAddressSpace())) {
1681           return Operands[0];
1682         }
1683         return nullptr;
1684       }
1685     }
1686
1687     if (auto *Op = dyn_cast<ConstantFP>(Operands[0])) {
1688       if (IntrinsicID == Intrinsic::convert_to_fp16) {
1689         APFloat Val(Op->getValueAPF());
1690
1691         bool lost = false;
1692         Val.convert(APFloat::IEEEhalf(), APFloat::rmNearestTiesToEven, &lost);
1693
1694         return ConstantInt::get(Ty->getContext(), Val.bitcastToAPInt());
1695       }
1696
1697       if (!Ty->isHalfTy() && !Ty->isFloatTy() && !Ty->isDoubleTy())
1698         return nullptr;
1699
1700       if (IntrinsicID == Intrinsic::round) {
1701         APFloat V = Op->getValueAPF();
1702         V.roundToIntegral(APFloat::rmNearestTiesToAway);
1703         return ConstantFP::get(Ty->getContext(), V);
1704       }
1705
1706       if (IntrinsicID == Intrinsic::floor) {
1707         APFloat V = Op->getValueAPF();
1708         V.roundToIntegral(APFloat::rmTowardNegative);
1709         return ConstantFP::get(Ty->getContext(), V);
1710       }
1711
1712       if (IntrinsicID == Intrinsic::ceil) {
1713         APFloat V = Op->getValueAPF();
1714         V.roundToIntegral(APFloat::rmTowardPositive);
1715         return ConstantFP::get(Ty->getContext(), V);
1716       }
1717
1718       if (IntrinsicID == Intrinsic::trunc) {
1719         APFloat V = Op->getValueAPF();
1720         V.roundToIntegral(APFloat::rmTowardZero);
1721         return ConstantFP::get(Ty->getContext(), V);
1722       }
1723
1724       if (IntrinsicID == Intrinsic::rint) {
1725         APFloat V = Op->getValueAPF();
1726         V.roundToIntegral(APFloat::rmNearestTiesToEven);
1727         return ConstantFP::get(Ty->getContext(), V);
1728       }
1729
1730       if (IntrinsicID == Intrinsic::nearbyint) {
1731         APFloat V = Op->getValueAPF();
1732         V.roundToIntegral(APFloat::rmNearestTiesToEven);
1733         return ConstantFP::get(Ty->getContext(), V);
1734       }
1735
1736       /// We only fold functions with finite arguments. Folding NaN and inf is
1737       /// likely to be aborted with an exception anyway, and some host libms
1738       /// have known errors raising exceptions.
1739       if (Op->getValueAPF().isNaN() || Op->getValueAPF().isInfinity())
1740         return nullptr;
1741
1742       /// Currently APFloat versions of these functions do not exist, so we use
1743       /// the host native double versions.  Float versions are not called
1744       /// directly but for all these it is true (float)(f((double)arg)) ==
1745       /// f(arg).  Long double not supported yet.
1746       double V = getValueAsDouble(Op);
1747
1748       switch (IntrinsicID) {
1749         default: break;
1750         case Intrinsic::fabs:
1751           return ConstantFoldFP(fabs, V, Ty);
1752         case Intrinsic::log2:
1753           return ConstantFoldFP(Log2, V, Ty);
1754         case Intrinsic::log:
1755           return ConstantFoldFP(log, V, Ty);
1756         case Intrinsic::log10:
1757           return ConstantFoldFP(log10, V, Ty);
1758         case Intrinsic::exp:
1759           return ConstantFoldFP(exp, V, Ty);
1760         case Intrinsic::exp2:
1761           return ConstantFoldFP(exp2, V, Ty);
1762         case Intrinsic::sin:
1763           return ConstantFoldFP(sin, V, Ty);
1764         case Intrinsic::cos:
1765           return ConstantFoldFP(cos, V, Ty);
1766         case Intrinsic::sqrt:
1767           return ConstantFoldFP(sqrt, V, Ty);
1768       }
1769
1770       if (!TLI)
1771         return nullptr;
1772
1773       char NameKeyChar = Name[0];
1774       if (Name[0] == '_' && Name.size() > 2 && Name[1] == '_')
1775         NameKeyChar = Name[2];
1776
1777       switch (NameKeyChar) {
1778       case 'a':
1779         if ((Name == "acos" && TLI->has(LibFunc_acos)) ||
1780             (Name == "acosf" && TLI->has(LibFunc_acosf)) ||
1781             (Name == "__acos_finite" && TLI->has(LibFunc_acos_finite)) ||
1782             (Name == "__acosf_finite" && TLI->has(LibFunc_acosf_finite)))
1783           return ConstantFoldFP(acos, V, Ty);
1784         else if ((Name == "asin" && TLI->has(LibFunc_asin)) ||
1785                  (Name == "asinf" && TLI->has(LibFunc_asinf)) ||
1786                  (Name == "__asin_finite" && TLI->has(LibFunc_asin_finite)) ||
1787                  (Name == "__asinf_finite" && TLI->has(LibFunc_asinf_finite)))
1788           return ConstantFoldFP(asin, V, Ty);
1789         else if ((Name == "atan" && TLI->has(LibFunc_atan)) ||
1790                  (Name == "atanf" && TLI->has(LibFunc_atanf)))
1791           return ConstantFoldFP(atan, V, Ty);
1792         break;
1793       case 'c':
1794         if ((Name == "ceil" && TLI->has(LibFunc_ceil)) ||
1795             (Name == "ceilf" && TLI->has(LibFunc_ceilf)))
1796           return ConstantFoldFP(ceil, V, Ty);
1797         else if ((Name == "cos" && TLI->has(LibFunc_cos)) ||
1798                  (Name == "cosf" && TLI->has(LibFunc_cosf)))
1799           return ConstantFoldFP(cos, V, Ty);
1800         else if ((Name == "cosh" && TLI->has(LibFunc_cosh)) ||
1801                  (Name == "coshf" && TLI->has(LibFunc_coshf)) ||
1802                  (Name == "__cosh_finite" && TLI->has(LibFunc_cosh_finite)) ||
1803                  (Name == "__coshf_finite" && TLI->has(LibFunc_coshf_finite)))
1804           return ConstantFoldFP(cosh, V, Ty);
1805         break;
1806       case 'e':
1807         if ((Name == "exp" && TLI->has(LibFunc_exp)) ||
1808             (Name == "expf" && TLI->has(LibFunc_expf)) ||
1809             (Name == "__exp_finite" && TLI->has(LibFunc_exp_finite)) ||
1810             (Name == "__expf_finite" && TLI->has(LibFunc_expf_finite)))
1811           return ConstantFoldFP(exp, V, Ty);
1812         if ((Name == "exp2" && TLI->has(LibFunc_exp2)) ||
1813             (Name == "exp2f" && TLI->has(LibFunc_exp2f)) ||
1814             (Name == "__exp2_finite" && TLI->has(LibFunc_exp2_finite)) ||
1815             (Name == "__exp2f_finite" && TLI->has(LibFunc_exp2f_finite)))
1816           // Constant fold exp2(x) as pow(2,x) in case the host doesn't have a
1817           // C99 library.
1818           return ConstantFoldBinaryFP(pow, 2.0, V, Ty);
1819         break;
1820       case 'f':
1821         if ((Name == "fabs" && TLI->has(LibFunc_fabs)) ||
1822             (Name == "fabsf" && TLI->has(LibFunc_fabsf)))
1823           return ConstantFoldFP(fabs, V, Ty);
1824         else if ((Name == "floor" && TLI->has(LibFunc_floor)) ||
1825                  (Name == "floorf" && TLI->has(LibFunc_floorf)))
1826           return ConstantFoldFP(floor, V, Ty);
1827         break;
1828       case 'l':
1829         if ((Name == "log" && V > 0 && TLI->has(LibFunc_log)) ||
1830             (Name == "logf" && V > 0 && TLI->has(LibFunc_logf)) ||
1831             (Name == "__log_finite" && V > 0 &&
1832               TLI->has(LibFunc_log_finite)) ||
1833             (Name == "__logf_finite" && V > 0 &&
1834               TLI->has(LibFunc_logf_finite)))
1835           return ConstantFoldFP(log, V, Ty);
1836         else if ((Name == "log10" && V > 0 && TLI->has(LibFunc_log10)) ||
1837                  (Name == "log10f" && V > 0 && TLI->has(LibFunc_log10f)) ||
1838                  (Name == "__log10_finite" && V > 0 &&
1839                    TLI->has(LibFunc_log10_finite)) ||
1840                  (Name == "__log10f_finite" && V > 0 &&
1841                    TLI->has(LibFunc_log10f_finite)))
1842           return ConstantFoldFP(log10, V, Ty);
1843         break;
1844       case 'r':
1845         if ((Name == "round" && TLI->has(LibFunc_round)) ||
1846             (Name == "roundf" && TLI->has(LibFunc_roundf)))
1847           return ConstantFoldFP(round, V, Ty);
1848         break;
1849       case 's':
1850         if ((Name == "sin" && TLI->has(LibFunc_sin)) ||
1851             (Name == "sinf" && TLI->has(LibFunc_sinf)))
1852           return ConstantFoldFP(sin, V, Ty);
1853         else if ((Name == "sinh" && TLI->has(LibFunc_sinh)) ||
1854                  (Name == "sinhf" && TLI->has(LibFunc_sinhf)) ||
1855                  (Name == "__sinh_finite" && TLI->has(LibFunc_sinh_finite)) ||
1856                  (Name == "__sinhf_finite" && TLI->has(LibFunc_sinhf_finite)))
1857           return ConstantFoldFP(sinh, V, Ty);
1858         else if ((Name == "sqrt" && V >= 0 && TLI->has(LibFunc_sqrt)) ||
1859                  (Name == "sqrtf" && V >= 0 && TLI->has(LibFunc_sqrtf)))
1860           return ConstantFoldFP(sqrt, V, Ty);
1861         break;
1862       case 't':
1863         if ((Name == "tan" && TLI->has(LibFunc_tan)) ||
1864             (Name == "tanf" && TLI->has(LibFunc_tanf)))
1865           return ConstantFoldFP(tan, V, Ty);
1866         else if ((Name == "tanh" && TLI->has(LibFunc_tanh)) ||
1867                  (Name == "tanhf" && TLI->has(LibFunc_tanhf)))
1868           return ConstantFoldFP(tanh, V, Ty);
1869         break;
1870       default:
1871         break;
1872       }
1873       return nullptr;
1874     }
1875
1876     if (auto *Op = dyn_cast<ConstantInt>(Operands[0])) {
1877       switch (IntrinsicID) {
1878       case Intrinsic::bswap:
1879         return ConstantInt::get(Ty->getContext(), Op->getValue().byteSwap());
1880       case Intrinsic::ctpop:
1881         return ConstantInt::get(Ty, Op->getValue().countPopulation());
1882       case Intrinsic::bitreverse:
1883         return ConstantInt::get(Ty->getContext(), Op->getValue().reverseBits());
1884       case Intrinsic::convert_from_fp16: {
1885         APFloat Val(APFloat::IEEEhalf(), Op->getValue());
1886
1887         bool lost = false;
1888         APFloat::opStatus status = Val.convert(
1889             Ty->getFltSemantics(), APFloat::rmNearestTiesToEven, &lost);
1890
1891         // Conversion is always precise.
1892         (void)status;
1893         assert(status == APFloat::opOK && !lost &&
1894                "Precision lost during fp16 constfolding");
1895
1896         return ConstantFP::get(Ty->getContext(), Val);
1897       }
1898       default:
1899         return nullptr;
1900       }
1901     }
1902
1903     // Support ConstantVector in case we have an Undef in the top.
1904     if (isa<ConstantVector>(Operands[0]) ||
1905         isa<ConstantDataVector>(Operands[0])) {
1906       auto *Op = cast<Constant>(Operands[0]);
1907       switch (IntrinsicID) {
1908       default: break;
1909       case Intrinsic::x86_sse_cvtss2si:
1910       case Intrinsic::x86_sse_cvtss2si64:
1911       case Intrinsic::x86_sse2_cvtsd2si:
1912       case Intrinsic::x86_sse2_cvtsd2si64:
1913         if (ConstantFP *FPOp =
1914                 dyn_cast_or_null<ConstantFP>(Op->getAggregateElement(0U)))
1915           return ConstantFoldSSEConvertToInt(FPOp->getValueAPF(),
1916                                              /*roundTowardZero=*/false, Ty,
1917                                              /*IsSigned*/true);
1918         break;
1919       case Intrinsic::x86_sse_cvttss2si:
1920       case Intrinsic::x86_sse_cvttss2si64:
1921       case Intrinsic::x86_sse2_cvttsd2si:
1922       case Intrinsic::x86_sse2_cvttsd2si64:
1923         if (ConstantFP *FPOp =
1924                 dyn_cast_or_null<ConstantFP>(Op->getAggregateElement(0U)))
1925           return ConstantFoldSSEConvertToInt(FPOp->getValueAPF(),
1926                                              /*roundTowardZero=*/true, Ty,
1927                                              /*IsSigned*/true);
1928         break;
1929       }
1930     }
1931
1932     return nullptr;
1933   }
1934
1935   if (Operands.size() == 2) {
1936     if (auto *Op1 = dyn_cast<ConstantFP>(Operands[0])) {
1937       if (!Ty->isHalfTy() && !Ty->isFloatTy() && !Ty->isDoubleTy())
1938         return nullptr;
1939       double Op1V = getValueAsDouble(Op1);
1940
1941       if (auto *Op2 = dyn_cast<ConstantFP>(Operands[1])) {
1942         if (Op2->getType() != Op1->getType())
1943           return nullptr;
1944
1945         double Op2V = getValueAsDouble(Op2);
1946         if (IntrinsicID == Intrinsic::pow) {
1947           return ConstantFoldBinaryFP(pow, Op1V, Op2V, Ty);
1948         }
1949         if (IntrinsicID == Intrinsic::copysign) {
1950           APFloat V1 = Op1->getValueAPF();
1951           const APFloat &V2 = Op2->getValueAPF();
1952           V1.copySign(V2);
1953           return ConstantFP::get(Ty->getContext(), V1);
1954         }
1955
1956         if (IntrinsicID == Intrinsic::minnum) {
1957           const APFloat &C1 = Op1->getValueAPF();
1958           const APFloat &C2 = Op2->getValueAPF();
1959           return ConstantFP::get(Ty->getContext(), minnum(C1, C2));
1960         }
1961
1962         if (IntrinsicID == Intrinsic::maxnum) {
1963           const APFloat &C1 = Op1->getValueAPF();
1964           const APFloat &C2 = Op2->getValueAPF();
1965           return ConstantFP::get(Ty->getContext(), maxnum(C1, C2));
1966         }
1967
1968         if (IntrinsicID == Intrinsic::minimum) {
1969           const APFloat &C1 = Op1->getValueAPF();
1970           const APFloat &C2 = Op2->getValueAPF();
1971           return ConstantFP::get(Ty->getContext(), minimum(C1, C2));
1972         }
1973
1974         if (IntrinsicID == Intrinsic::maximum) {
1975           const APFloat &C1 = Op1->getValueAPF();
1976           const APFloat &C2 = Op2->getValueAPF();
1977           return ConstantFP::get(Ty->getContext(), maximum(C1, C2));
1978         }
1979
1980         if (!TLI)
1981           return nullptr;
1982         if ((Name == "pow" && TLI->has(LibFunc_pow)) ||
1983             (Name == "powf" && TLI->has(LibFunc_powf)) ||
1984             (Name == "__pow_finite" && TLI->has(LibFunc_pow_finite)) ||
1985             (Name == "__powf_finite" && TLI->has(LibFunc_powf_finite)))
1986           return ConstantFoldBinaryFP(pow, Op1V, Op2V, Ty);
1987         if ((Name == "fmod" && TLI->has(LibFunc_fmod)) ||
1988             (Name == "fmodf" && TLI->has(LibFunc_fmodf)))
1989           return ConstantFoldBinaryFP(fmod, Op1V, Op2V, Ty);
1990         if ((Name == "atan2" && TLI->has(LibFunc_atan2)) ||
1991             (Name == "atan2f" && TLI->has(LibFunc_atan2f)) ||
1992             (Name == "__atan2_finite" && TLI->has(LibFunc_atan2_finite)) ||
1993             (Name == "__atan2f_finite" && TLI->has(LibFunc_atan2f_finite)))
1994           return ConstantFoldBinaryFP(atan2, Op1V, Op2V, Ty);
1995       } else if (auto *Op2C = dyn_cast<ConstantInt>(Operands[1])) {
1996         if (IntrinsicID == Intrinsic::powi && Ty->isHalfTy())
1997           return ConstantFP::get(Ty->getContext(),
1998                                  APFloat((float)std::pow((float)Op1V,
1999                                                  (int)Op2C->getZExtValue())));
2000         if (IntrinsicID == Intrinsic::powi && Ty->isFloatTy())
2001           return ConstantFP::get(Ty->getContext(),
2002                                  APFloat((float)std::pow((float)Op1V,
2003                                                  (int)Op2C->getZExtValue())));
2004         if (IntrinsicID == Intrinsic::powi && Ty->isDoubleTy())
2005           return ConstantFP::get(Ty->getContext(),
2006                                  APFloat((double)std::pow((double)Op1V,
2007                                                    (int)Op2C->getZExtValue())));
2008       }
2009       return nullptr;
2010     }
2011
2012     if (Operands[0]->getType()->isIntegerTy() &&
2013         Operands[1]->getType()->isIntegerTy()) {
2014       const APInt *C0, *C1;
2015       if (!getConstIntOrUndef(Operands[0], C0) ||
2016           !getConstIntOrUndef(Operands[1], C1))
2017         return nullptr;
2018
2019       switch (IntrinsicID) {
2020       default: break;
2021       case Intrinsic::smul_with_overflow:
2022       case Intrinsic::umul_with_overflow:
2023         // Even if both operands are undef, we cannot fold muls to undef
2024         // in the general case. For example, on i2 there are no inputs
2025         // that would produce { i2 -1, i1 true } as the result.
2026         if (!C0 || !C1)
2027           return Constant::getNullValue(Ty);
2028         LLVM_FALLTHROUGH;
2029       case Intrinsic::sadd_with_overflow:
2030       case Intrinsic::uadd_with_overflow:
2031       case Intrinsic::ssub_with_overflow:
2032       case Intrinsic::usub_with_overflow: {
2033         if (!C0 || !C1)
2034           return UndefValue::get(Ty);
2035
2036         APInt Res;
2037         bool Overflow;
2038         switch (IntrinsicID) {
2039         default: llvm_unreachable("Invalid case");
2040         case Intrinsic::sadd_with_overflow:
2041           Res = C0->sadd_ov(*C1, Overflow);
2042           break;
2043         case Intrinsic::uadd_with_overflow:
2044           Res = C0->uadd_ov(*C1, Overflow);
2045           break;
2046         case Intrinsic::ssub_with_overflow:
2047           Res = C0->ssub_ov(*C1, Overflow);
2048           break;
2049         case Intrinsic::usub_with_overflow:
2050           Res = C0->usub_ov(*C1, Overflow);
2051           break;
2052         case Intrinsic::smul_with_overflow:
2053           Res = C0->smul_ov(*C1, Overflow);
2054           break;
2055         case Intrinsic::umul_with_overflow:
2056           Res = C0->umul_ov(*C1, Overflow);
2057           break;
2058         }
2059         Constant *Ops[] = {
2060           ConstantInt::get(Ty->getContext(), Res),
2061           ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(Ty->getContext()), Overflow)
2062         };
2063         return ConstantStruct::get(cast<StructType>(Ty), Ops);
2064       }
2065       case Intrinsic::uadd_sat:
2066       case Intrinsic::sadd_sat:
2067         if (!C0 && !C1)
2068           return UndefValue::get(Ty);
2069         if (!C0 || !C1)
2070           return Constant::getAllOnesValue(Ty);
2071         if (IntrinsicID == Intrinsic::uadd_sat)
2072           return ConstantInt::get(Ty, C0->uadd_sat(*C1));
2073         else
2074           return ConstantInt::get(Ty, C0->sadd_sat(*C1));
2075       case Intrinsic::usub_sat:
2076       case Intrinsic::ssub_sat:
2077         if (!C0 && !C1)
2078           return UndefValue::get(Ty);
2079         if (!C0 || !C1)
2080           return Constant::getNullValue(Ty);
2081         if (IntrinsicID == Intrinsic::usub_sat)
2082           return ConstantInt::get(Ty, C0->usub_sat(*C1));
2083         else
2084           return ConstantInt::get(Ty, C0->ssub_sat(*C1));
2085       case Intrinsic::cttz:
2086       case Intrinsic::ctlz:
2087         assert(C1 && "Must be constant int");
2088
2089         // cttz(0, 1) and ctlz(0, 1) are undef.
2090         if (C1->isOneValue() && (!C0 || C0->isNullValue()))
2091           return UndefValue::get(Ty);
2092         if (!C0)
2093           return Constant::getNullValue(Ty);
2094         if (IntrinsicID == Intrinsic::cttz)
2095           return ConstantInt::get(Ty, C0->countTrailingZeros());
2096         else
2097           return ConstantInt::get(Ty, C0->countLeadingZeros());
2098       }
2099
2100       return nullptr;
2101     }
2102
2103     // Support ConstantVector in case we have an Undef in the top.
2104     if ((isa<ConstantVector>(Operands[0]) ||
2105          isa<ConstantDataVector>(Operands[0])) &&
2106         // Check for default rounding mode.
2107         // FIXME: Support other rounding modes?
2108         isa<ConstantInt>(Operands[1]) &&
2109         cast<ConstantInt>(Operands[1])->getValue() == 4) {
2110       auto *Op = cast<Constant>(Operands[0]);
2111       switch (IntrinsicID) {
2112       default: break;
2113       case Intrinsic::x86_avx512_vcvtss2si32:
2114       case Intrinsic::x86_avx512_vcvtss2si64:
2115       case Intrinsic::x86_avx512_vcvtsd2si32:
2116       case Intrinsic::x86_avx512_vcvtsd2si64:
2117         if (ConstantFP *FPOp =
2118                 dyn_cast_or_null<ConstantFP>(Op->getAggregateElement(0U)))
2119           return ConstantFoldSSEConvertToInt(FPOp->getValueAPF(),
2120                                              /*roundTowardZero=*/false, Ty,
2121                                              /*IsSigned*/true);
2122         break;
2123       case Intrinsic::x86_avx512_vcvtss2usi32:
2124       case Intrinsic::x86_avx512_vcvtss2usi64:
2125       case Intrinsic::x86_avx512_vcvtsd2usi32:
2126       case Intrinsic::x86_avx512_vcvtsd2usi64:
2127         if (ConstantFP *FPOp =
2128                 dyn_cast_or_null<ConstantFP>(Op->getAggregateElement(0U)))
2129           return ConstantFoldSSEConvertToInt(FPOp->getValueAPF(),
2130                                              /*roundTowardZero=*/false, Ty,
2131                                              /*IsSigned*/false);
2132         break;
2133       case Intrinsic::x86_avx512_cvttss2si:
2134       case Intrinsic::x86_avx512_cvttss2si64:
2135       case Intrinsic::x86_avx512_cvttsd2si:
2136       case Intrinsic::x86_avx512_cvttsd2si64:
2137         if (ConstantFP *FPOp =
2138                 dyn_cast_or_null<ConstantFP>(Op->getAggregateElement(0U)))
2139           return ConstantFoldSSEConvertToInt(FPOp->getValueAPF(),
2140                                              /*roundTowardZero=*/true, Ty,
2141                                              /*IsSigned*/true);
2142         break;
2143       case Intrinsic::x86_avx512_cvttss2usi:
2144       case Intrinsic::x86_avx512_cvttss2usi64:
2145       case Intrinsic::x86_avx512_cvttsd2usi:
2146       case Intrinsic::x86_avx512_cvttsd2usi64:
2147         if (ConstantFP *FPOp =
2148                 dyn_cast_or_null<ConstantFP>(Op->getAggregateElement(0U)))
2149           return ConstantFoldSSEConvertToInt(FPOp->getValueAPF(),
2150                                              /*roundTowardZero=*/true, Ty,
2151                                              /*IsSigned*/false);
2152         break;
2153       }
2154     }
2155     return nullptr;
2156   }
2157
2158   if (Operands.size() != 3)
2159     return nullptr;
2160
2161   if (const auto *Op1 = dyn_cast<ConstantFP>(Operands[0])) {
2162     if (const auto *Op2 = dyn_cast<ConstantFP>(Operands[1])) {
2163       if (const auto *Op3 = dyn_cast<ConstantFP>(Operands[2])) {
2164         switch (IntrinsicID) {
2165         default: break;
2166         case Intrinsic::fma:
2167         case Intrinsic::fmuladd: {
2168           APFloat V = Op1->getValueAPF();
2169           APFloat::opStatus s = V.fusedMultiplyAdd(Op2->getValueAPF(),
2170                                                    Op3->getValueAPF(),
2171                                                    APFloat::rmNearestTiesToEven);
2172           if (s != APFloat::opInvalidOp)
2173             return ConstantFP::get(Ty->getContext(), V);
2174
2175           return nullptr;
2176         }
2177         }
2178       }
2179     }
2180   }
2181
2182   if (IntrinsicID == Intrinsic::fshl || IntrinsicID == Intrinsic::fshr) {
2183     const APInt *C0, *C1, *C2;
2184     if (!getConstIntOrUndef(Operands[0], C0) ||
2185         !getConstIntOrUndef(Operands[1], C1) ||
2186         !getConstIntOrUndef(Operands[2], C2))
2187       return nullptr;
2188
2189     bool IsRight = IntrinsicID == Intrinsic::fshr;
2190     if (!C2)
2191       return Operands[IsRight ? 1 : 0];
2192     if (!C0 && !C1)
2193       return UndefValue::get(Ty);
2194
2195     // The shift amount is interpreted as modulo the bitwidth. If the shift
2196     // amount is effectively 0, avoid UB due to oversized inverse shift below.
2197     unsigned BitWidth = C2->getBitWidth();
2198     unsigned ShAmt = C2->urem(BitWidth);
2199     if (!ShAmt)
2200       return Operands[IsRight ? 1 : 0];
2201
2202     // (C0 << ShlAmt) | (C1 >> LshrAmt)
2203     unsigned LshrAmt = IsRight ? ShAmt : BitWidth - ShAmt;
2204     unsigned ShlAmt = !IsRight ? ShAmt : BitWidth - ShAmt;
2205     if (!C0)
2206       return ConstantInt::get(Ty, C1->lshr(LshrAmt));
2207     if (!C1)
2208       return ConstantInt::get(Ty, C0->shl(ShlAmt));
2209     return ConstantInt::get(Ty, C0->shl(ShlAmt) | C1->lshr(LshrAmt));
2210   }
2211
2212   return nullptr;
2213 }
2214
2215 Constant *ConstantFoldVectorCall(StringRef Name, unsigned IntrinsicID,
2216                                  VectorType *VTy, ArrayRef<Constant *> Operands,
2217                                  const DataLayout &DL,
2218                                  const TargetLibraryInfo *TLI,
2219                                  ImmutableCallSite CS) {
2220   SmallVector<Constant *, 4> Result(VTy->getNumElements());
2221   SmallVector<Constant *, 4> Lane(Operands.size());
2222   Type *Ty = VTy->getElementType();
2223
2224   if (IntrinsicID == Intrinsic::masked_load) {
2225     auto *SrcPtr = Operands[0];
2226     auto *Mask = Operands[2];
2227     auto *Passthru = Operands[3];
2228
2229     Constant *VecData = ConstantFoldLoadFromConstPtr(SrcPtr, VTy, DL);
2230
2231     SmallVector<Constant *, 32> NewElements;
2232     for (unsigned I = 0, E = VTy->getNumElements(); I != E; ++I) {
2233       auto *MaskElt = Mask->getAggregateElement(I);
2234       if (!MaskElt)
2235         break;
2236       auto *PassthruElt = Passthru->getAggregateElement(I);
2237       auto *VecElt = VecData ? VecData->getAggregateElement(I) : nullptr;
2238       if (isa<UndefValue>(MaskElt)) {
2239         if (PassthruElt)
2240           NewElements.push_back(PassthruElt);
2241         else if (VecElt)
2242           NewElements.push_back(VecElt);
2243         else
2244           return nullptr;
2245       }
2246       if (MaskElt->isNullValue()) {
2247         if (!PassthruElt)
2248           return nullptr;
2249         NewElements.push_back(PassthruElt);
2250       } else if (MaskElt->isOneValue()) {
2251         if (!VecElt)
2252           return nullptr;
2253         NewElements.push_back(VecElt);
2254       } else {
2255         return nullptr;
2256       }
2257     }
2258     if (NewElements.size() != VTy->getNumElements())
2259       return nullptr;
2260     return ConstantVector::get(NewElements);
2261   }
2262
2263   for (unsigned I = 0, E = VTy->getNumElements(); I != E; ++I) {
2264     // Gather a column of constants.
2265     for (unsigned J = 0, JE = Operands.size(); J != JE; ++J) {
2266       // These intrinsics use a scalar type for their second argument.
2267       if (J == 1 &&
2268           (IntrinsicID == Intrinsic::cttz || IntrinsicID == Intrinsic::ctlz ||
2269            IntrinsicID == Intrinsic::powi)) {
2270         Lane[J] = Operands[J];
2271         continue;
2272       }
2273
2274       Constant *Agg = Operands[J]->getAggregateElement(I);
2275       if (!Agg)
2276         return nullptr;
2277
2278       Lane[J] = Agg;
2279     }
2280
2281     // Use the regular scalar folding to simplify this column.
2282     Constant *Folded = ConstantFoldScalarCall(Name, IntrinsicID, Ty, Lane, TLI, CS);
2283     if (!Folded)
2284       return nullptr;
2285     Result[I] = Folded;
2286   }
2287
2288   return ConstantVector::get(Result);
2289 }
2290
2291 } // end anonymous namespace
2292
2293 Constant *
2294 llvm::ConstantFoldCall(ImmutableCallSite CS, Function *F,
2295                        ArrayRef<Constant *> Operands,
2296                        const TargetLibraryInfo *TLI) {
2297   if (CS.isNoBuiltin() || CS.isStrictFP())
2298     return nullptr;
2299   if (!F->hasName())
2300     return nullptr;
2301   StringRef Name = F->getName();
2302
2303   Type *Ty = F->getReturnType();
2304
2305   if (auto *VTy = dyn_cast<VectorType>(Ty))
2306     return ConstantFoldVectorCall(Name, F->getIntrinsicID(), VTy, Operands,
2307                                   F->getParent()->getDataLayout(), TLI, CS);
2308
2309   return ConstantFoldScalarCall(Name, F->getIntrinsicID(), Ty, Operands, TLI, CS);
2310 }
2311
2312 bool llvm::isMathLibCallNoop(CallSite CS, const TargetLibraryInfo *TLI) {
2313   // FIXME: Refactor this code; this duplicates logic in LibCallsShrinkWrap
2314   // (and to some extent ConstantFoldScalarCall).
2315   if (CS.isNoBuiltin() || CS.isStrictFP())
2316     return false;
2317   Function *F = CS.getCalledFunction();
2318   if (!F)
2319     return false;
2320
2321   LibFunc Func;
2322   if (!TLI || !TLI->getLibFunc(*F, Func))
2323     return false;
2324
2325   if (CS.getNumArgOperands() == 1) {
2326     if (ConstantFP *OpC = dyn_cast<ConstantFP>(CS.getArgOperand(0))) {
2327       const APFloat &Op = OpC->getValueAPF();
2328       switch (Func) {
2329       case LibFunc_logl:
2330       case LibFunc_log:
2331       case LibFunc_logf:
2332       case LibFunc_log2l:
2333       case LibFunc_log2:
2334       case LibFunc_log2f:
2335       case LibFunc_log10l:
2336       case LibFunc_log10:
2337       case LibFunc_log10f:
2338         return Op.isNaN() || (!Op.isZero() && !Op.isNegative());
2339
2340       case LibFunc_expl:
2341       case LibFunc_exp:
2342       case LibFunc_expf:
2343         // FIXME: These boundaries are slightly conservative.
2344         if (OpC->getType()->isDoubleTy())
2345           return Op.compare(APFloat(-745.0)) != APFloat::cmpLessThan &&
2346                  Op.compare(APFloat(709.0)) != APFloat::cmpGreaterThan;
2347         if (OpC->getType()->isFloatTy())
2348           return Op.compare(APFloat(-103.0f)) != APFloat::cmpLessThan &&
2349                  Op.compare(APFloat(88.0f)) != APFloat::cmpGreaterThan;
2350         break;
2351
2352       case LibFunc_exp2l:
2353       case LibFunc_exp2:
2354       case LibFunc_exp2f:
2355         // FIXME: These boundaries are slightly conservative.
2356         if (OpC->getType()->isDoubleTy())
2357           return Op.compare(APFloat(-1074.0)) != APFloat::cmpLessThan &&
2358                  Op.compare(APFloat(1023.0)) != APFloat::cmpGreaterThan;
2359         if (OpC->getType()->isFloatTy())
2360           return Op.compare(APFloat(-149.0f)) != APFloat::cmpLessThan &&
2361                  Op.compare(APFloat(127.0f)) != APFloat::cmpGreaterThan;
2362         break;
2363
2364       case LibFunc_sinl:
2365       case LibFunc_sin:
2366       case LibFunc_sinf:
2367       case LibFunc_cosl:
2368       case LibFunc_cos:
2369       case LibFunc_cosf:
2370         return !Op.isInfinity();
2371
2372       case LibFunc_tanl:
2373       case LibFunc_tan:
2374       case LibFunc_tanf: {
2375         // FIXME: Stop using the host math library.
2376         // FIXME: The computation isn't done in the right precision.
2377         Type *Ty = OpC->getType();
2378         if (Ty->isDoubleTy() || Ty->isFloatTy() || Ty->isHalfTy()) {
2379           double OpV = getValueAsDouble(OpC);
2380           return ConstantFoldFP(tan, OpV, Ty) != nullptr;
2381         }
2382         break;
2383       }
2384
2385       case LibFunc_asinl:
2386       case LibFunc_asin:
2387       case LibFunc_asinf:
2388       case LibFunc_acosl:
2389       case LibFunc_acos:
2390       case LibFunc_acosf:
2391         return Op.compare(APFloat(Op.getSemantics(), "-1")) !=
2392                    APFloat::cmpLessThan &&
2393                Op.compare(APFloat(Op.getSemantics(), "1")) !=
2394                    APFloat::cmpGreaterThan;
2395
2396       case LibFunc_sinh:
2397       case LibFunc_cosh:
2398       case LibFunc_sinhf:
2399       case LibFunc_coshf:
2400       case LibFunc_sinhl:
2401       case LibFunc_coshl:
2402         // FIXME: These boundaries are slightly conservative.
2403         if (OpC->getType()->isDoubleTy())
2404           return Op.compare(APFloat(-710.0)) != APFloat::cmpLessThan &&
2405                  Op.compare(APFloat(710.0)) != APFloat::cmpGreaterThan;
2406         if (OpC->getType()->isFloatTy())
2407           return Op.compare(APFloat(-89.0f)) != APFloat::cmpLessThan &&
2408                  Op.compare(APFloat(89.0f)) != APFloat::cmpGreaterThan;
2409         break;
2410
2411       case LibFunc_sqrtl:
2412       case LibFunc_sqrt:
2413       case LibFunc_sqrtf:
2414         return Op.isNaN() || Op.isZero() || !Op.isNegative();
2415
2416       // FIXME: Add more functions: sqrt_finite, atanh, expm1, log1p,
2417       // maybe others?
2418       default:
2419         break;
2420       }
2421     }
2422   }
2423
2424   if (CS.getNumArgOperands() == 2) {
2425     ConstantFP *Op0C = dyn_cast<ConstantFP>(CS.getArgOperand(0));
2426     ConstantFP *Op1C = dyn_cast<ConstantFP>(CS.getArgOperand(1));
2427     if (Op0C && Op1C) {
2428       const APFloat &Op0 = Op0C->getValueAPF();
2429       const APFloat &Op1 = Op1C->getValueAPF();
2430
2431       switch (Func) {
2432       case LibFunc_powl:
2433       case LibFunc_pow:
2434       case LibFunc_powf: {
2435         // FIXME: Stop using the host math library.
2436         // FIXME: The computation isn't done in the right precision.
2437         Type *Ty = Op0C->getType();
2438         if (Ty->isDoubleTy() || Ty->isFloatTy() || Ty->isHalfTy()) {
2439           if (Ty == Op1C->getType()) {
2440             double Op0V = getValueAsDouble(Op0C);
2441             double Op1V = getValueAsDouble(Op1C);
2442             return ConstantFoldBinaryFP(pow, Op0V, Op1V, Ty) != nullptr;
2443           }
2444         }
2445         break;
2446       }
2447
2448       case LibFunc_fmodl:
2449       case LibFunc_fmod:
2450       case LibFunc_fmodf:
2451         return Op0.isNaN() || Op1.isNaN() ||
2452                (!Op0.isInfinity() && !Op1.isZero());
2453
2454       default:
2455         break;
2456       }
2457     }
2458   }
2459
2460   return false;
2461 }