]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - contrib/llvm/lib/Analysis/InstructionSimplify.cpp
Merge ^/head r320042 through r320397.
[FreeBSD/FreeBSD.git] / contrib / llvm / lib / Analysis / InstructionSimplify.cpp
1 //===- InstructionSimplify.cpp - Fold instruction operands ----------------===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
6 // License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // This file implements routines for folding instructions into simpler forms
11 // that do not require creating new instructions.  This does constant folding
12 // ("add i32 1, 1" -> "2") but can also handle non-constant operands, either
13 // returning a constant ("and i32 %x, 0" -> "0") or an already existing value
14 // ("and i32 %x, %x" -> "%x").  All operands are assumed to have already been
15 // simplified: This is usually true and assuming it simplifies the logic (if
16 // they have not been simplified then results are correct but maybe suboptimal).
17 //
18 //===----------------------------------------------------------------------===//
19
20 #include "llvm/Analysis/InstructionSimplify.h"
21 #include "llvm/ADT/SetVector.h"
22 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
23 #include "llvm/Analysis/AliasAnalysis.h"
24 #include "llvm/Analysis/AssumptionCache.h"
25 #include "llvm/Analysis/CaptureTracking.h"
26 #include "llvm/Analysis/ConstantFolding.h"
27 #include "llvm/Analysis/LoopAnalysisManager.h"
28 #include "llvm/Analysis/MemoryBuiltins.h"
29 #include "llvm/Analysis/OptimizationDiagnosticInfo.h"
30 #include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
31 #include "llvm/Analysis/VectorUtils.h"
32 #include "llvm/IR/ConstantRange.h"
33 #include "llvm/IR/DataLayout.h"
34 #include "llvm/IR/Dominators.h"
35 #include "llvm/IR/GetElementPtrTypeIterator.h"
36 #include "llvm/IR/GlobalAlias.h"
37 #include "llvm/IR/Operator.h"
38 #include "llvm/IR/PatternMatch.h"
39 #include "llvm/IR/ValueHandle.h"
40 #include "llvm/Support/KnownBits.h"
41 #include <algorithm>
42 using namespace llvm;
43 using namespace llvm::PatternMatch;
44
45 #define DEBUG_TYPE "instsimplify"
46
47 enum { RecursionLimit = 3 };
48
49 STATISTIC(NumExpand,  "Number of expansions");
50 STATISTIC(NumReassoc, "Number of reassociations");
51
52 static Value *SimplifyAndInst(Value *, Value *, const SimplifyQuery &, unsigned);
53 static Value *SimplifyBinOp(unsigned, Value *, Value *, const SimplifyQuery &,
54                             unsigned);
55 static Value *SimplifyFPBinOp(unsigned, Value *, Value *, const FastMathFlags &,
56                               const SimplifyQuery &, unsigned);
57 static Value *SimplifyCmpInst(unsigned, Value *, Value *, const SimplifyQuery &,
58                               unsigned);
59 static Value *SimplifyICmpInst(unsigned Predicate, Value *LHS, Value *RHS,
60                                const SimplifyQuery &Q, unsigned MaxRecurse);
61 static Value *SimplifyOrInst(Value *, Value *, const SimplifyQuery &, unsigned);
62 static Value *SimplifyXorInst(Value *, Value *, const SimplifyQuery &, unsigned);
63 static Value *SimplifyCastInst(unsigned, Value *, Type *,
64                                const SimplifyQuery &, unsigned);
65
66 /// For a boolean type or a vector of boolean type, return false or a vector
67 /// with every element false.
68 static Constant *getFalse(Type *Ty) {
69   return ConstantInt::getFalse(Ty);
70 }
71
72 /// For a boolean type or a vector of boolean type, return true or a vector
73 /// with every element true.
74 static Constant *getTrue(Type *Ty) {
75   return ConstantInt::getTrue(Ty);
76 }
77
78 /// isSameCompare - Is V equivalent to the comparison "LHS Pred RHS"?
79 static bool isSameCompare(Value *V, CmpInst::Predicate Pred, Value *LHS,
80                           Value *RHS) {
81   CmpInst *Cmp = dyn_cast<CmpInst>(V);
82   if (!Cmp)
83     return false;
84   CmpInst::Predicate CPred = Cmp->getPredicate();
85   Value *CLHS = Cmp->getOperand(0), *CRHS = Cmp->getOperand(1);
86   if (CPred == Pred && CLHS == LHS && CRHS == RHS)
87     return true;
88   return CPred == CmpInst::getSwappedPredicate(Pred) && CLHS == RHS &&
89     CRHS == LHS;
90 }
91
92 /// Does the given value dominate the specified phi node?
93 static bool ValueDominatesPHI(Value *V, PHINode *P, const DominatorTree *DT) {
94   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
95   if (!I)
96     // Arguments and constants dominate all instructions.
97     return true;
98
99   // If we are processing instructions (and/or basic blocks) that have not been
100   // fully added to a function, the parent nodes may still be null. Simply
101   // return the conservative answer in these cases.
102   if (!I->getParent() || !P->getParent() || !I->getParent()->getParent())
103     return false;
104
105   // If we have a DominatorTree then do a precise test.
106   if (DT)
107     return DT->dominates(I, P);
108
109   // Otherwise, if the instruction is in the entry block and is not an invoke,
110   // then it obviously dominates all phi nodes.
111   if (I->getParent() == &I->getParent()->getParent()->getEntryBlock() &&
112       !isa<InvokeInst>(I))
113     return true;
114
115   return false;
116 }
117
118 /// Simplify "A op (B op' C)" by distributing op over op', turning it into
119 /// "(A op B) op' (A op C)".  Here "op" is given by Opcode and "op'" is
120 /// given by OpcodeToExpand, while "A" corresponds to LHS and "B op' C" to RHS.
121 /// Also performs the transform "(A op' B) op C" -> "(A op C) op' (B op C)".
122 /// Returns the simplified value, or null if no simplification was performed.
123 static Value *ExpandBinOp(Instruction::BinaryOps Opcode, Value *LHS, Value *RHS,
124                           Instruction::BinaryOps OpcodeToExpand,
125                           const SimplifyQuery &Q, unsigned MaxRecurse) {
126   // Recursion is always used, so bail out at once if we already hit the limit.
127   if (!MaxRecurse--)
128     return nullptr;
129
130   // Check whether the expression has the form "(A op' B) op C".
131   if (BinaryOperator *Op0 = dyn_cast<BinaryOperator>(LHS))
132     if (Op0->getOpcode() == OpcodeToExpand) {
133       // It does!  Try turning it into "(A op C) op' (B op C)".
134       Value *A = Op0->getOperand(0), *B = Op0->getOperand(1), *C = RHS;
135       // Do "A op C" and "B op C" both simplify?
136       if (Value *L = SimplifyBinOp(Opcode, A, C, Q, MaxRecurse))
137         if (Value *R = SimplifyBinOp(Opcode, B, C, Q, MaxRecurse)) {
138           // They do! Return "L op' R" if it simplifies or is already available.
139           // If "L op' R" equals "A op' B" then "L op' R" is just the LHS.
140           if ((L == A && R == B) || (Instruction::isCommutative(OpcodeToExpand)
141                                      && L == B && R == A)) {
142             ++NumExpand;
143             return LHS;
144           }
145           // Otherwise return "L op' R" if it simplifies.
146           if (Value *V = SimplifyBinOp(OpcodeToExpand, L, R, Q, MaxRecurse)) {
147             ++NumExpand;
148             return V;
149           }
150         }
151     }
152
153   // Check whether the expression has the form "A op (B op' C)".
154   if (BinaryOperator *Op1 = dyn_cast<BinaryOperator>(RHS))
155     if (Op1->getOpcode() == OpcodeToExpand) {
156       // It does!  Try turning it into "(A op B) op' (A op C)".
157       Value *A = LHS, *B = Op1->getOperand(0), *C = Op1->getOperand(1);
158       // Do "A op B" and "A op C" both simplify?
159       if (Value *L = SimplifyBinOp(Opcode, A, B, Q, MaxRecurse))
160         if (Value *R = SimplifyBinOp(Opcode, A, C, Q, MaxRecurse)) {
161           // They do! Return "L op' R" if it simplifies or is already available.
162           // If "L op' R" equals "B op' C" then "L op' R" is just the RHS.
163           if ((L == B && R == C) || (Instruction::isCommutative(OpcodeToExpand)
164                                      && L == C && R == B)) {
165             ++NumExpand;
166             return RHS;
167           }
168           // Otherwise return "L op' R" if it simplifies.
169           if (Value *V = SimplifyBinOp(OpcodeToExpand, L, R, Q, MaxRecurse)) {
170             ++NumExpand;
171             return V;
172           }
173         }
174     }
175
176   return nullptr;
177 }
178
179 /// Generic simplifications for associative binary operations.
180 /// Returns the simpler value, or null if none was found.
181 static Value *SimplifyAssociativeBinOp(Instruction::BinaryOps Opcode,
182                                        Value *LHS, Value *RHS,
183                                        const SimplifyQuery &Q,
184                                        unsigned MaxRecurse) {
185   assert(Instruction::isAssociative(Opcode) && "Not an associative operation!");
186
187   // Recursion is always used, so bail out at once if we already hit the limit.
188   if (!MaxRecurse--)
189     return nullptr;
190
191   BinaryOperator *Op0 = dyn_cast<BinaryOperator>(LHS);
192   BinaryOperator *Op1 = dyn_cast<BinaryOperator>(RHS);
193
194   // Transform: "(A op B) op C" ==> "A op (B op C)" if it simplifies completely.
195   if (Op0 && Op0->getOpcode() == Opcode) {
196     Value *A = Op0->getOperand(0);
197     Value *B = Op0->getOperand(1);
198     Value *C = RHS;
199
200     // Does "B op C" simplify?
201     if (Value *V = SimplifyBinOp(Opcode, B, C, Q, MaxRecurse)) {
202       // It does!  Return "A op V" if it simplifies or is already available.
203       // If V equals B then "A op V" is just the LHS.
204       if (V == B) return LHS;
205       // Otherwise return "A op V" if it simplifies.
206       if (Value *W = SimplifyBinOp(Opcode, A, V, Q, MaxRecurse)) {
207         ++NumReassoc;
208         return W;
209       }
210     }
211   }
212
213   // Transform: "A op (B op C)" ==> "(A op B) op C" if it simplifies completely.
214   if (Op1 && Op1->getOpcode() == Opcode) {
215     Value *A = LHS;
216     Value *B = Op1->getOperand(0);
217     Value *C = Op1->getOperand(1);
218
219     // Does "A op B" simplify?
220     if (Value *V = SimplifyBinOp(Opcode, A, B, Q, MaxRecurse)) {
221       // It does!  Return "V op C" if it simplifies or is already available.
222       // If V equals B then "V op C" is just the RHS.
223       if (V == B) return RHS;
224       // Otherwise return "V op C" if it simplifies.
225       if (Value *W = SimplifyBinOp(Opcode, V, C, Q, MaxRecurse)) {
226         ++NumReassoc;
227         return W;
228       }
229     }
230   }
231
232   // The remaining transforms require commutativity as well as associativity.
233   if (!Instruction::isCommutative(Opcode))
234     return nullptr;
235
236   // Transform: "(A op B) op C" ==> "(C op A) op B" if it simplifies completely.
237   if (Op0 && Op0->getOpcode() == Opcode) {
238     Value *A = Op0->getOperand(0);
239     Value *B = Op0->getOperand(1);
240     Value *C = RHS;
241
242     // Does "C op A" simplify?
243     if (Value *V = SimplifyBinOp(Opcode, C, A, Q, MaxRecurse)) {
244       // It does!  Return "V op B" if it simplifies or is already available.
245       // If V equals A then "V op B" is just the LHS.
246       if (V == A) return LHS;
247       // Otherwise return "V op B" if it simplifies.
248       if (Value *W = SimplifyBinOp(Opcode, V, B, Q, MaxRecurse)) {
249         ++NumReassoc;
250         return W;
251       }
252     }
253   }
254
255   // Transform: "A op (B op C)" ==> "B op (C op A)" if it simplifies completely.
256   if (Op1 && Op1->getOpcode() == Opcode) {
257     Value *A = LHS;
258     Value *B = Op1->getOperand(0);
259     Value *C = Op1->getOperand(1);
260
261     // Does "C op A" simplify?
262     if (Value *V = SimplifyBinOp(Opcode, C, A, Q, MaxRecurse)) {
263       // It does!  Return "B op V" if it simplifies or is already available.
264       // If V equals C then "B op V" is just the RHS.
265       if (V == C) return RHS;
266       // Otherwise return "B op V" if it simplifies.
267       if (Value *W = SimplifyBinOp(Opcode, B, V, Q, MaxRecurse)) {
268         ++NumReassoc;
269         return W;
270       }
271     }
272   }
273
274   return nullptr;
275 }
276
277 /// In the case of a binary operation with a select instruction as an operand,
278 /// try to simplify the binop by seeing whether evaluating it on both branches
279 /// of the select results in the same value. Returns the common value if so,
280 /// otherwise returns null.
281 static Value *ThreadBinOpOverSelect(Instruction::BinaryOps Opcode, Value *LHS,
282                                     Value *RHS, const SimplifyQuery &Q,
283                                     unsigned MaxRecurse) {
284   // Recursion is always used, so bail out at once if we already hit the limit.
285   if (!MaxRecurse--)
286     return nullptr;
287
288   SelectInst *SI;
289   if (isa<SelectInst>(LHS)) {
290     SI = cast<SelectInst>(LHS);
291   } else {
292     assert(isa<SelectInst>(RHS) && "No select instruction operand!");
293     SI = cast<SelectInst>(RHS);
294   }
295
296   // Evaluate the BinOp on the true and false branches of the select.
297   Value *TV;
298   Value *FV;
299   if (SI == LHS) {
300     TV = SimplifyBinOp(Opcode, SI->getTrueValue(), RHS, Q, MaxRecurse);
301     FV = SimplifyBinOp(Opcode, SI->getFalseValue(), RHS, Q, MaxRecurse);
302   } else {
303     TV = SimplifyBinOp(Opcode, LHS, SI->getTrueValue(), Q, MaxRecurse);
304     FV = SimplifyBinOp(Opcode, LHS, SI->getFalseValue(), Q, MaxRecurse);
305   }
306
307   // If they simplified to the same value, then return the common value.
308   // If they both failed to simplify then return null.
309   if (TV == FV)
310     return TV;
311
312   // If one branch simplified to undef, return the other one.
313   if (TV && isa<UndefValue>(TV))
314     return FV;
315   if (FV && isa<UndefValue>(FV))
316     return TV;
317
318   // If applying the operation did not change the true and false select values,
319   // then the result of the binop is the select itself.
320   if (TV == SI->getTrueValue() && FV == SI->getFalseValue())
321     return SI;
322
323   // If one branch simplified and the other did not, and the simplified
324   // value is equal to the unsimplified one, return the simplified value.
325   // For example, select (cond, X, X & Z) & Z -> X & Z.
326   if ((FV && !TV) || (TV && !FV)) {
327     // Check that the simplified value has the form "X op Y" where "op" is the
328     // same as the original operation.
329     Instruction *Simplified = dyn_cast<Instruction>(FV ? FV : TV);
330     if (Simplified && Simplified->getOpcode() == Opcode) {
331       // The value that didn't simplify is "UnsimplifiedLHS op UnsimplifiedRHS".
332       // We already know that "op" is the same as for the simplified value.  See
333       // if the operands match too.  If so, return the simplified value.
334       Value *UnsimplifiedBranch = FV ? SI->getTrueValue() : SI->getFalseValue();
335       Value *UnsimplifiedLHS = SI == LHS ? UnsimplifiedBranch : LHS;
336       Value *UnsimplifiedRHS = SI == LHS ? RHS : UnsimplifiedBranch;
337       if (Simplified->getOperand(0) == UnsimplifiedLHS &&
338           Simplified->getOperand(1) == UnsimplifiedRHS)
339         return Simplified;
340       if (Simplified->isCommutative() &&
341           Simplified->getOperand(1) == UnsimplifiedLHS &&
342           Simplified->getOperand(0) == UnsimplifiedRHS)
343         return Simplified;
344     }
345   }
346
347   return nullptr;
348 }
349
350 /// In the case of a comparison with a select instruction, try to simplify the
351 /// comparison by seeing whether both branches of the select result in the same
352 /// value. Returns the common value if so, otherwise returns null.
353 static Value *ThreadCmpOverSelect(CmpInst::Predicate Pred, Value *LHS,
354                                   Value *RHS, const SimplifyQuery &Q,
355                                   unsigned MaxRecurse) {
356   // Recursion is always used, so bail out at once if we already hit the limit.
357   if (!MaxRecurse--)
358     return nullptr;
359
360   // Make sure the select is on the LHS.
361   if (!isa<SelectInst>(LHS)) {
362     std::swap(LHS, RHS);
363     Pred = CmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
364   }
365   assert(isa<SelectInst>(LHS) && "Not comparing with a select instruction!");
366   SelectInst *SI = cast<SelectInst>(LHS);
367   Value *Cond = SI->getCondition();
368   Value *TV = SI->getTrueValue();
369   Value *FV = SI->getFalseValue();
370
371   // Now that we have "cmp select(Cond, TV, FV), RHS", analyse it.
372   // Does "cmp TV, RHS" simplify?
373   Value *TCmp = SimplifyCmpInst(Pred, TV, RHS, Q, MaxRecurse);
374   if (TCmp == Cond) {
375     // It not only simplified, it simplified to the select condition.  Replace
376     // it with 'true'.
377     TCmp = getTrue(Cond->getType());
378   } else if (!TCmp) {
379     // It didn't simplify.  However if "cmp TV, RHS" is equal to the select
380     // condition then we can replace it with 'true'.  Otherwise give up.
381     if (!isSameCompare(Cond, Pred, TV, RHS))
382       return nullptr;
383     TCmp = getTrue(Cond->getType());
384   }
385
386   // Does "cmp FV, RHS" simplify?
387   Value *FCmp = SimplifyCmpInst(Pred, FV, RHS, Q, MaxRecurse);
388   if (FCmp == Cond) {
389     // It not only simplified, it simplified to the select condition.  Replace
390     // it with 'false'.
391     FCmp = getFalse(Cond->getType());
392   } else if (!FCmp) {
393     // It didn't simplify.  However if "cmp FV, RHS" is equal to the select
394     // condition then we can replace it with 'false'.  Otherwise give up.
395     if (!isSameCompare(Cond, Pred, FV, RHS))
396       return nullptr;
397     FCmp = getFalse(Cond->getType());
398   }
399
400   // If both sides simplified to the same value, then use it as the result of
401   // the original comparison.
402   if (TCmp == FCmp)
403     return TCmp;
404
405   // The remaining cases only make sense if the select condition has the same
406   // type as the result of the comparison, so bail out if this is not so.
407   if (Cond->getType()->isVectorTy() != RHS->getType()->isVectorTy())
408     return nullptr;
409   // If the false value simplified to false, then the result of the compare
410   // is equal to "Cond && TCmp".  This also catches the case when the false
411   // value simplified to false and the true value to true, returning "Cond".
412   if (match(FCmp, m_Zero()))
413     if (Value *V = SimplifyAndInst(Cond, TCmp, Q, MaxRecurse))
414       return V;
415   // If the true value simplified to true, then the result of the compare
416   // is equal to "Cond || FCmp".
417   if (match(TCmp, m_One()))
418     if (Value *V = SimplifyOrInst(Cond, FCmp, Q, MaxRecurse))
419       return V;
420   // Finally, if the false value simplified to true and the true value to
421   // false, then the result of the compare is equal to "!Cond".
422   if (match(FCmp, m_One()) && match(TCmp, m_Zero()))
423     if (Value *V =
424         SimplifyXorInst(Cond, Constant::getAllOnesValue(Cond->getType()),
425                         Q, MaxRecurse))
426       return V;
427
428   return nullptr;
429 }
430
431 /// In the case of a binary operation with an operand that is a PHI instruction,
432 /// try to simplify the binop by seeing whether evaluating it on the incoming
433 /// phi values yields the same result for every value. If so returns the common
434 /// value, otherwise returns null.
435 static Value *ThreadBinOpOverPHI(Instruction::BinaryOps Opcode, Value *LHS,
436                                  Value *RHS, const SimplifyQuery &Q,
437                                  unsigned MaxRecurse) {
438   // Recursion is always used, so bail out at once if we already hit the limit.
439   if (!MaxRecurse--)
440     return nullptr;
441
442   PHINode *PI;
443   if (isa<PHINode>(LHS)) {
444     PI = cast<PHINode>(LHS);
445     // Bail out if RHS and the phi may be mutually interdependent due to a loop.
446     if (!ValueDominatesPHI(RHS, PI, Q.DT))
447       return nullptr;
448   } else {
449     assert(isa<PHINode>(RHS) && "No PHI instruction operand!");
450     PI = cast<PHINode>(RHS);
451     // Bail out if LHS and the phi may be mutually interdependent due to a loop.
452     if (!ValueDominatesPHI(LHS, PI, Q.DT))
453       return nullptr;
454   }
455
456   // Evaluate the BinOp on the incoming phi values.
457   Value *CommonValue = nullptr;
458   for (Value *Incoming : PI->incoming_values()) {
459     // If the incoming value is the phi node itself, it can safely be skipped.
460     if (Incoming == PI) continue;
461     Value *V = PI == LHS ?
462       SimplifyBinOp(Opcode, Incoming, RHS, Q, MaxRecurse) :
463       SimplifyBinOp(Opcode, LHS, Incoming, Q, MaxRecurse);
464     // If the operation failed to simplify, or simplified to a different value
465     // to previously, then give up.
466     if (!V || (CommonValue && V != CommonValue))
467       return nullptr;
468     CommonValue = V;
469   }
470
471   return CommonValue;
472 }
473
474 /// In the case of a comparison with a PHI instruction, try to simplify the
475 /// comparison by seeing whether comparing with all of the incoming phi values
476 /// yields the same result every time. If so returns the common result,
477 /// otherwise returns null.
478 static Value *ThreadCmpOverPHI(CmpInst::Predicate Pred, Value *LHS, Value *RHS,
479                                const SimplifyQuery &Q, unsigned MaxRecurse) {
480   // Recursion is always used, so bail out at once if we already hit the limit.
481   if (!MaxRecurse--)
482     return nullptr;
483
484   // Make sure the phi is on the LHS.
485   if (!isa<PHINode>(LHS)) {
486     std::swap(LHS, RHS);
487     Pred = CmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
488   }
489   assert(isa<PHINode>(LHS) && "Not comparing with a phi instruction!");
490   PHINode *PI = cast<PHINode>(LHS);
491
492   // Bail out if RHS and the phi may be mutually interdependent due to a loop.
493   if (!ValueDominatesPHI(RHS, PI, Q.DT))
494     return nullptr;
495
496   // Evaluate the BinOp on the incoming phi values.
497   Value *CommonValue = nullptr;
498   for (Value *Incoming : PI->incoming_values()) {
499     // If the incoming value is the phi node itself, it can safely be skipped.
500     if (Incoming == PI) continue;
501     Value *V = SimplifyCmpInst(Pred, Incoming, RHS, Q, MaxRecurse);
502     // If the operation failed to simplify, or simplified to a different value
503     // to previously, then give up.
504     if (!V || (CommonValue && V != CommonValue))
505       return nullptr;
506     CommonValue = V;
507   }
508
509   return CommonValue;
510 }
511
512 static Constant *foldOrCommuteConstant(Instruction::BinaryOps Opcode,
513                                        Value *&Op0, Value *&Op1,
514                                        const SimplifyQuery &Q) {
515   if (auto *CLHS = dyn_cast<Constant>(Op0)) {
516     if (auto *CRHS = dyn_cast<Constant>(Op1))
517       return ConstantFoldBinaryOpOperands(Opcode, CLHS, CRHS, Q.DL);
518
519     // Canonicalize the constant to the RHS if this is a commutative operation.
520     if (Instruction::isCommutative(Opcode))
521       std::swap(Op0, Op1);
522   }
523   return nullptr;
524 }
525
526 /// Given operands for an Add, see if we can fold the result.
527 /// If not, this returns null.
528 static Value *SimplifyAddInst(Value *Op0, Value *Op1, bool isNSW, bool isNUW,
529                               const SimplifyQuery &Q, unsigned MaxRecurse) {
530   if (Constant *C = foldOrCommuteConstant(Instruction::Add, Op0, Op1, Q))
531     return C;
532
533   // X + undef -> undef
534   if (match(Op1, m_Undef()))
535     return Op1;
536
537   // X + 0 -> X
538   if (match(Op1, m_Zero()))
539     return Op0;
540
541   // X + (Y - X) -> Y
542   // (Y - X) + X -> Y
543   // Eg: X + -X -> 0
544   Value *Y = nullptr;
545   if (match(Op1, m_Sub(m_Value(Y), m_Specific(Op0))) ||
546       match(Op0, m_Sub(m_Value(Y), m_Specific(Op1))))
547     return Y;
548
549   // X + ~X -> -1   since   ~X = -X-1
550   Type *Ty = Op0->getType();
551   if (match(Op0, m_Not(m_Specific(Op1))) ||
552       match(Op1, m_Not(m_Specific(Op0))))
553     return Constant::getAllOnesValue(Ty);
554
555   // add nsw/nuw (xor Y, signmask), signmask --> Y
556   // The no-wrapping add guarantees that the top bit will be set by the add.
557   // Therefore, the xor must be clearing the already set sign bit of Y.
558   if ((isNSW || isNUW) && match(Op1, m_SignMask()) &&
559       match(Op0, m_Xor(m_Value(Y), m_SignMask())))
560     return Y;
561
562   /// i1 add -> xor.
563   if (MaxRecurse && Op0->getType()->getScalarType()->isIntegerTy(1))
564     if (Value *V = SimplifyXorInst(Op0, Op1, Q, MaxRecurse-1))
565       return V;
566
567   // Try some generic simplifications for associative operations.
568   if (Value *V = SimplifyAssociativeBinOp(Instruction::Add, Op0, Op1, Q,
569                                           MaxRecurse))
570     return V;
571
572   // Threading Add over selects and phi nodes is pointless, so don't bother.
573   // Threading over the select in "A + select(cond, B, C)" means evaluating
574   // "A+B" and "A+C" and seeing if they are equal; but they are equal if and
575   // only if B and C are equal.  If B and C are equal then (since we assume
576   // that operands have already been simplified) "select(cond, B, C)" should
577   // have been simplified to the common value of B and C already.  Analysing
578   // "A+B" and "A+C" thus gains nothing, but costs compile time.  Similarly
579   // for threading over phi nodes.
580
581   return nullptr;
582 }
583
584 Value *llvm::SimplifyAddInst(Value *Op0, Value *Op1, bool isNSW, bool isNUW,
585                              const SimplifyQuery &Query) {
586   return ::SimplifyAddInst(Op0, Op1, isNSW, isNUW, Query, RecursionLimit);
587 }
588
589 /// \brief Compute the base pointer and cumulative constant offsets for V.
590 ///
591 /// This strips all constant offsets off of V, leaving it the base pointer, and
592 /// accumulates the total constant offset applied in the returned constant. It
593 /// returns 0 if V is not a pointer, and returns the constant '0' if there are
594 /// no constant offsets applied.
595 ///
596 /// This is very similar to GetPointerBaseWithConstantOffset except it doesn't
597 /// follow non-inbounds geps. This allows it to remain usable for icmp ult/etc.
598 /// folding.
599 static Constant *stripAndComputeConstantOffsets(const DataLayout &DL, Value *&V,
600                                                 bool AllowNonInbounds = false) {
601   assert(V->getType()->getScalarType()->isPointerTy());
602
603   Type *IntPtrTy = DL.getIntPtrType(V->getType())->getScalarType();
604   APInt Offset = APInt::getNullValue(IntPtrTy->getIntegerBitWidth());
605
606   // Even though we don't look through PHI nodes, we could be called on an
607   // instruction in an unreachable block, which may be on a cycle.
608   SmallPtrSet<Value *, 4> Visited;
609   Visited.insert(V);
610   do {
611     if (GEPOperator *GEP = dyn_cast<GEPOperator>(V)) {
612       if ((!AllowNonInbounds && !GEP->isInBounds()) ||
613           !GEP->accumulateConstantOffset(DL, Offset))
614         break;
615       V = GEP->getPointerOperand();
616     } else if (Operator::getOpcode(V) == Instruction::BitCast) {
617       V = cast<Operator>(V)->getOperand(0);
618     } else if (GlobalAlias *GA = dyn_cast<GlobalAlias>(V)) {
619       if (GA->isInterposable())
620         break;
621       V = GA->getAliasee();
622     } else {
623       if (auto CS = CallSite(V))
624         if (Value *RV = CS.getReturnedArgOperand()) {
625           V = RV;
626           continue;
627         }
628       break;
629     }
630     assert(V->getType()->getScalarType()->isPointerTy() &&
631            "Unexpected operand type!");
632   } while (Visited.insert(V).second);
633
634   Constant *OffsetIntPtr = ConstantInt::get(IntPtrTy, Offset);
635   if (V->getType()->isVectorTy())
636     return ConstantVector::getSplat(V->getType()->getVectorNumElements(),
637                                     OffsetIntPtr);
638   return OffsetIntPtr;
639 }
640
641 /// \brief Compute the constant difference between two pointer values.
642 /// If the difference is not a constant, returns zero.
643 static Constant *computePointerDifference(const DataLayout &DL, Value *LHS,
644                                           Value *RHS) {
645   Constant *LHSOffset = stripAndComputeConstantOffsets(DL, LHS);
646   Constant *RHSOffset = stripAndComputeConstantOffsets(DL, RHS);
647
648   // If LHS and RHS are not related via constant offsets to the same base
649   // value, there is nothing we can do here.
650   if (LHS != RHS)
651     return nullptr;
652
653   // Otherwise, the difference of LHS - RHS can be computed as:
654   //    LHS - RHS
655   //  = (LHSOffset + Base) - (RHSOffset + Base)
656   //  = LHSOffset - RHSOffset
657   return ConstantExpr::getSub(LHSOffset, RHSOffset);
658 }
659
660 /// Given operands for a Sub, see if we can fold the result.
661 /// If not, this returns null.
662 static Value *SimplifySubInst(Value *Op0, Value *Op1, bool isNSW, bool isNUW,
663                               const SimplifyQuery &Q, unsigned MaxRecurse) {
664   if (Constant *C = foldOrCommuteConstant(Instruction::Sub, Op0, Op1, Q))
665     return C;
666
667   // X - undef -> undef
668   // undef - X -> undef
669   if (match(Op0, m_Undef()) || match(Op1, m_Undef()))
670     return UndefValue::get(Op0->getType());
671
672   // X - 0 -> X
673   if (match(Op1, m_Zero()))
674     return Op0;
675
676   // X - X -> 0
677   if (Op0 == Op1)
678     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
679
680   // Is this a negation?
681   if (match(Op0, m_Zero())) {
682     // 0 - X -> 0 if the sub is NUW.
683     if (isNUW)
684       return Op0;
685
686     KnownBits Known = computeKnownBits(Op1, Q.DL, 0, Q.AC, Q.CxtI, Q.DT);
687     if (Known.Zero.isMaxSignedValue()) {
688       // Op1 is either 0 or the minimum signed value. If the sub is NSW, then
689       // Op1 must be 0 because negating the minimum signed value is undefined.
690       if (isNSW)
691         return Op0;
692
693       // 0 - X -> X if X is 0 or the minimum signed value.
694       return Op1;
695     }
696   }
697
698   // (X + Y) - Z -> X + (Y - Z) or Y + (X - Z) if everything simplifies.
699   // For example, (X + Y) - Y -> X; (Y + X) - Y -> X
700   Value *X = nullptr, *Y = nullptr, *Z = Op1;
701   if (MaxRecurse && match(Op0, m_Add(m_Value(X), m_Value(Y)))) { // (X + Y) - Z
702     // See if "V === Y - Z" simplifies.
703     if (Value *V = SimplifyBinOp(Instruction::Sub, Y, Z, Q, MaxRecurse-1))
704       // It does!  Now see if "X + V" simplifies.
705       if (Value *W = SimplifyBinOp(Instruction::Add, X, V, Q, MaxRecurse-1)) {
706         // It does, we successfully reassociated!
707         ++NumReassoc;
708         return W;
709       }
710     // See if "V === X - Z" simplifies.
711     if (Value *V = SimplifyBinOp(Instruction::Sub, X, Z, Q, MaxRecurse-1))
712       // It does!  Now see if "Y + V" simplifies.
713       if (Value *W = SimplifyBinOp(Instruction::Add, Y, V, Q, MaxRecurse-1)) {
714         // It does, we successfully reassociated!
715         ++NumReassoc;
716         return W;
717       }
718   }
719
720   // X - (Y + Z) -> (X - Y) - Z or (X - Z) - Y if everything simplifies.
721   // For example, X - (X + 1) -> -1
722   X = Op0;
723   if (MaxRecurse && match(Op1, m_Add(m_Value(Y), m_Value(Z)))) { // X - (Y + Z)
724     // See if "V === X - Y" simplifies.
725     if (Value *V = SimplifyBinOp(Instruction::Sub, X, Y, Q, MaxRecurse-1))
726       // It does!  Now see if "V - Z" simplifies.
727       if (Value *W = SimplifyBinOp(Instruction::Sub, V, Z, Q, MaxRecurse-1)) {
728         // It does, we successfully reassociated!
729         ++NumReassoc;
730         return W;
731       }
732     // See if "V === X - Z" simplifies.
733     if (Value *V = SimplifyBinOp(Instruction::Sub, X, Z, Q, MaxRecurse-1))
734       // It does!  Now see if "V - Y" simplifies.
735       if (Value *W = SimplifyBinOp(Instruction::Sub, V, Y, Q, MaxRecurse-1)) {
736         // It does, we successfully reassociated!
737         ++NumReassoc;
738         return W;
739       }
740   }
741
742   // Z - (X - Y) -> (Z - X) + Y if everything simplifies.
743   // For example, X - (X - Y) -> Y.
744   Z = Op0;
745   if (MaxRecurse && match(Op1, m_Sub(m_Value(X), m_Value(Y)))) // Z - (X - Y)
746     // See if "V === Z - X" simplifies.
747     if (Value *V = SimplifyBinOp(Instruction::Sub, Z, X, Q, MaxRecurse-1))
748       // It does!  Now see if "V + Y" simplifies.
749       if (Value *W = SimplifyBinOp(Instruction::Add, V, Y, Q, MaxRecurse-1)) {
750         // It does, we successfully reassociated!
751         ++NumReassoc;
752         return W;
753       }
754
755   // trunc(X) - trunc(Y) -> trunc(X - Y) if everything simplifies.
756   if (MaxRecurse && match(Op0, m_Trunc(m_Value(X))) &&
757       match(Op1, m_Trunc(m_Value(Y))))
758     if (X->getType() == Y->getType())
759       // See if "V === X - Y" simplifies.
760       if (Value *V = SimplifyBinOp(Instruction::Sub, X, Y, Q, MaxRecurse-1))
761         // It does!  Now see if "trunc V" simplifies.
762         if (Value *W = SimplifyCastInst(Instruction::Trunc, V, Op0->getType(),
763                                         Q, MaxRecurse - 1))
764           // It does, return the simplified "trunc V".
765           return W;
766
767   // Variations on GEP(base, I, ...) - GEP(base, i, ...) -> GEP(null, I-i, ...).
768   if (match(Op0, m_PtrToInt(m_Value(X))) &&
769       match(Op1, m_PtrToInt(m_Value(Y))))
770     if (Constant *Result = computePointerDifference(Q.DL, X, Y))
771       return ConstantExpr::getIntegerCast(Result, Op0->getType(), true);
772
773   // i1 sub -> xor.
774   if (MaxRecurse && Op0->getType()->getScalarType()->isIntegerTy(1))
775     if (Value *V = SimplifyXorInst(Op0, Op1, Q, MaxRecurse-1))
776       return V;
777
778   // Threading Sub over selects and phi nodes is pointless, so don't bother.
779   // Threading over the select in "A - select(cond, B, C)" means evaluating
780   // "A-B" and "A-C" and seeing if they are equal; but they are equal if and
781   // only if B and C are equal.  If B and C are equal then (since we assume
782   // that operands have already been simplified) "select(cond, B, C)" should
783   // have been simplified to the common value of B and C already.  Analysing
784   // "A-B" and "A-C" thus gains nothing, but costs compile time.  Similarly
785   // for threading over phi nodes.
786
787   return nullptr;
788 }
789
790 Value *llvm::SimplifySubInst(Value *Op0, Value *Op1, bool isNSW, bool isNUW,
791                              const SimplifyQuery &Q) {
792   return ::SimplifySubInst(Op0, Op1, isNSW, isNUW, Q, RecursionLimit);
793 }
794
795 /// Given operands for an FAdd, see if we can fold the result.  If not, this
796 /// returns null.
797 static Value *SimplifyFAddInst(Value *Op0, Value *Op1, FastMathFlags FMF,
798                               const SimplifyQuery &Q, unsigned MaxRecurse) {
799   if (Constant *C = foldOrCommuteConstant(Instruction::FAdd, Op0, Op1, Q))
800     return C;
801
802   // fadd X, -0 ==> X
803   if (match(Op1, m_NegZero()))
804     return Op0;
805
806   // fadd X, 0 ==> X, when we know X is not -0
807   if (match(Op1, m_Zero()) &&
808       (FMF.noSignedZeros() || CannotBeNegativeZero(Op0, Q.TLI)))
809     return Op0;
810
811   // fadd [nnan ninf] X, (fsub [nnan ninf] 0, X) ==> 0
812   //   where nnan and ninf have to occur at least once somewhere in this
813   //   expression
814   Value *SubOp = nullptr;
815   if (match(Op1, m_FSub(m_AnyZero(), m_Specific(Op0))))
816     SubOp = Op1;
817   else if (match(Op0, m_FSub(m_AnyZero(), m_Specific(Op1))))
818     SubOp = Op0;
819   if (SubOp) {
820     Instruction *FSub = cast<Instruction>(SubOp);
821     if ((FMF.noNaNs() || FSub->hasNoNaNs()) &&
822         (FMF.noInfs() || FSub->hasNoInfs()))
823       return Constant::getNullValue(Op0->getType());
824   }
825
826   return nullptr;
827 }
828
829 /// Given operands for an FSub, see if we can fold the result.  If not, this
830 /// returns null.
831 static Value *SimplifyFSubInst(Value *Op0, Value *Op1, FastMathFlags FMF,
832                               const SimplifyQuery &Q, unsigned MaxRecurse) {
833   if (Constant *C = foldOrCommuteConstant(Instruction::FSub, Op0, Op1, Q))
834     return C;
835
836   // fsub X, 0 ==> X
837   if (match(Op1, m_Zero()))
838     return Op0;
839
840   // fsub X, -0 ==> X, when we know X is not -0
841   if (match(Op1, m_NegZero()) &&
842       (FMF.noSignedZeros() || CannotBeNegativeZero(Op0, Q.TLI)))
843     return Op0;
844
845   // fsub -0.0, (fsub -0.0, X) ==> X
846   Value *X;
847   if (match(Op0, m_NegZero()) && match(Op1, m_FSub(m_NegZero(), m_Value(X))))
848     return X;
849
850   // fsub 0.0, (fsub 0.0, X) ==> X if signed zeros are ignored.
851   if (FMF.noSignedZeros() && match(Op0, m_AnyZero()) &&
852       match(Op1, m_FSub(m_AnyZero(), m_Value(X))))
853     return X;
854
855   // fsub nnan x, x ==> 0.0
856   if (FMF.noNaNs() && Op0 == Op1)
857     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
858
859   return nullptr;
860 }
861
862 /// Given the operands for an FMul, see if we can fold the result
863 static Value *SimplifyFMulInst(Value *Op0, Value *Op1, FastMathFlags FMF,
864                                const SimplifyQuery &Q, unsigned MaxRecurse) {
865   if (Constant *C = foldOrCommuteConstant(Instruction::FMul, Op0, Op1, Q))
866     return C;
867
868   // fmul X, 1.0 ==> X
869   if (match(Op1, m_FPOne()))
870     return Op0;
871
872   // fmul nnan nsz X, 0 ==> 0
873   if (FMF.noNaNs() && FMF.noSignedZeros() && match(Op1, m_AnyZero()))
874     return Op1;
875
876   return nullptr;
877 }
878
879 /// Given operands for a Mul, see if we can fold the result.
880 /// If not, this returns null.
881 static Value *SimplifyMulInst(Value *Op0, Value *Op1, const SimplifyQuery &Q,
882                               unsigned MaxRecurse) {
883   if (Constant *C = foldOrCommuteConstant(Instruction::Mul, Op0, Op1, Q))
884     return C;
885
886   // X * undef -> 0
887   if (match(Op1, m_Undef()))
888     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
889
890   // X * 0 -> 0
891   if (match(Op1, m_Zero()))
892     return Op1;
893
894   // X * 1 -> X
895   if (match(Op1, m_One()))
896     return Op0;
897
898   // (X / Y) * Y -> X if the division is exact.
899   Value *X = nullptr;
900   if (match(Op0, m_Exact(m_IDiv(m_Value(X), m_Specific(Op1)))) || // (X / Y) * Y
901       match(Op1, m_Exact(m_IDiv(m_Value(X), m_Specific(Op0)))))   // Y * (X / Y)
902     return X;
903
904   // i1 mul -> and.
905   if (MaxRecurse && Op0->getType()->getScalarType()->isIntegerTy(1))
906     if (Value *V = SimplifyAndInst(Op0, Op1, Q, MaxRecurse-1))
907       return V;
908
909   // Try some generic simplifications for associative operations.
910   if (Value *V = SimplifyAssociativeBinOp(Instruction::Mul, Op0, Op1, Q,
911                                           MaxRecurse))
912     return V;
913
914   // Mul distributes over Add.  Try some generic simplifications based on this.
915   if (Value *V = ExpandBinOp(Instruction::Mul, Op0, Op1, Instruction::Add,
916                              Q, MaxRecurse))
917     return V;
918
919   // If the operation is with the result of a select instruction, check whether
920   // operating on either branch of the select always yields the same value.
921   if (isa<SelectInst>(Op0) || isa<SelectInst>(Op1))
922     if (Value *V = ThreadBinOpOverSelect(Instruction::Mul, Op0, Op1, Q,
923                                          MaxRecurse))
924       return V;
925
926   // If the operation is with the result of a phi instruction, check whether
927   // operating on all incoming values of the phi always yields the same value.
928   if (isa<PHINode>(Op0) || isa<PHINode>(Op1))
929     if (Value *V = ThreadBinOpOverPHI(Instruction::Mul, Op0, Op1, Q,
930                                       MaxRecurse))
931       return V;
932
933   return nullptr;
934 }
935
936 Value *llvm::SimplifyFAddInst(Value *Op0, Value *Op1, FastMathFlags FMF,
937                               const SimplifyQuery &Q) {
938   return ::SimplifyFAddInst(Op0, Op1, FMF, Q, RecursionLimit);
939 }
940
941
942 Value *llvm::SimplifyFSubInst(Value *Op0, Value *Op1, FastMathFlags FMF,
943                               const SimplifyQuery &Q) {
944   return ::SimplifyFSubInst(Op0, Op1, FMF, Q, RecursionLimit);
945 }
946
947 Value *llvm::SimplifyFMulInst(Value *Op0, Value *Op1, FastMathFlags FMF,
948                               const SimplifyQuery &Q) {
949   return ::SimplifyFMulInst(Op0, Op1, FMF, Q, RecursionLimit);
950 }
951
952 Value *llvm::SimplifyMulInst(Value *Op0, Value *Op1, const SimplifyQuery &Q) {
953   return ::SimplifyMulInst(Op0, Op1, Q, RecursionLimit);
954 }
955
956 /// Check for common or similar folds of integer division or integer remainder.
957 static Value *simplifyDivRem(Value *Op0, Value *Op1, bool IsDiv) {
958   Type *Ty = Op0->getType();
959
960   // X / undef -> undef
961   // X % undef -> undef
962   if (match(Op1, m_Undef()))
963     return Op1;
964
965   // X / 0 -> undef
966   // X % 0 -> undef
967   // We don't need to preserve faults!
968   if (match(Op1, m_Zero()))
969     return UndefValue::get(Ty);
970
971   // If any element of a constant divisor vector is zero, the whole op is undef.
972   auto *Op1C = dyn_cast<Constant>(Op1);
973   if (Op1C && Ty->isVectorTy()) {
974     unsigned NumElts = Ty->getVectorNumElements();
975     for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i) {
976       Constant *Elt = Op1C->getAggregateElement(i);
977       if (Elt && Elt->isNullValue())
978         return UndefValue::get(Ty);
979     }
980   }
981
982   // undef / X -> 0
983   // undef % X -> 0
984   if (match(Op0, m_Undef()))
985     return Constant::getNullValue(Ty);
986
987   // 0 / X -> 0
988   // 0 % X -> 0
989   if (match(Op0, m_Zero()))
990     return Op0;
991
992   // X / X -> 1
993   // X % X -> 0
994   if (Op0 == Op1)
995     return IsDiv ? ConstantInt::get(Ty, 1) : Constant::getNullValue(Ty);
996
997   // X / 1 -> X
998   // X % 1 -> 0
999   // If this is a boolean op (single-bit element type), we can't have
1000   // division-by-zero or remainder-by-zero, so assume the divisor is 1.
1001   if (match(Op1, m_One()) || Ty->getScalarType()->isIntegerTy(1))
1002     return IsDiv ? Op0 : Constant::getNullValue(Ty);
1003
1004   return nullptr;
1005 }
1006
1007 /// Given operands for an SDiv or UDiv, see if we can fold the result.
1008 /// If not, this returns null.
1009 static Value *SimplifyDiv(Instruction::BinaryOps Opcode, Value *Op0, Value *Op1,
1010                           const SimplifyQuery &Q, unsigned MaxRecurse) {
1011   if (Constant *C = foldOrCommuteConstant(Opcode, Op0, Op1, Q))
1012     return C;
1013
1014   if (Value *V = simplifyDivRem(Op0, Op1, true))
1015     return V;
1016
1017   bool isSigned = Opcode == Instruction::SDiv;
1018
1019   // (X * Y) / Y -> X if the multiplication does not overflow.
1020   Value *X = nullptr, *Y = nullptr;
1021   if (match(Op0, m_Mul(m_Value(X), m_Value(Y))) && (X == Op1 || Y == Op1)) {
1022     if (Y != Op1) std::swap(X, Y); // Ensure expression is (X * Y) / Y, Y = Op1
1023     OverflowingBinaryOperator *Mul = cast<OverflowingBinaryOperator>(Op0);
1024     // If the Mul knows it does not overflow, then we are good to go.
1025     if ((isSigned && Mul->hasNoSignedWrap()) ||
1026         (!isSigned && Mul->hasNoUnsignedWrap()))
1027       return X;
1028     // If X has the form X = A / Y then X * Y cannot overflow.
1029     if (BinaryOperator *Div = dyn_cast<BinaryOperator>(X))
1030       if (Div->getOpcode() == Opcode && Div->getOperand(1) == Y)
1031         return X;
1032   }
1033
1034   // (X rem Y) / Y -> 0
1035   if ((isSigned && match(Op0, m_SRem(m_Value(), m_Specific(Op1)))) ||
1036       (!isSigned && match(Op0, m_URem(m_Value(), m_Specific(Op1)))))
1037     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
1038
1039   // (X /u C1) /u C2 -> 0 if C1 * C2 overflow
1040   ConstantInt *C1, *C2;
1041   if (!isSigned && match(Op0, m_UDiv(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) &&
1042       match(Op1, m_ConstantInt(C2))) {
1043     bool Overflow;
1044     (void)C1->getValue().umul_ov(C2->getValue(), Overflow);
1045     if (Overflow)
1046       return Constant::getNullValue(Op0->getType());
1047   }
1048
1049   // If the operation is with the result of a select instruction, check whether
1050   // operating on either branch of the select always yields the same value.
1051   if (isa<SelectInst>(Op0) || isa<SelectInst>(Op1))
1052     if (Value *V = ThreadBinOpOverSelect(Opcode, Op0, Op1, Q, MaxRecurse))
1053       return V;
1054
1055   // If the operation is with the result of a phi instruction, check whether
1056   // operating on all incoming values of the phi always yields the same value.
1057   if (isa<PHINode>(Op0) || isa<PHINode>(Op1))
1058     if (Value *V = ThreadBinOpOverPHI(Opcode, Op0, Op1, Q, MaxRecurse))
1059       return V;
1060
1061   return nullptr;
1062 }
1063
1064 /// Given operands for an SDiv, see if we can fold the result.
1065 /// If not, this returns null.
1066 static Value *SimplifySDivInst(Value *Op0, Value *Op1, const SimplifyQuery &Q,
1067                                unsigned MaxRecurse) {
1068   if (Value *V = SimplifyDiv(Instruction::SDiv, Op0, Op1, Q, MaxRecurse))
1069     return V;
1070
1071   return nullptr;
1072 }
1073
1074 Value *llvm::SimplifySDivInst(Value *Op0, Value *Op1, const SimplifyQuery &Q) {
1075   return ::SimplifySDivInst(Op0, Op1, Q, RecursionLimit);
1076 }
1077
1078 /// Given operands for a UDiv, see if we can fold the result.
1079 /// If not, this returns null.
1080 static Value *SimplifyUDivInst(Value *Op0, Value *Op1, const SimplifyQuery &Q,
1081                                unsigned MaxRecurse) {
1082   if (Value *V = SimplifyDiv(Instruction::UDiv, Op0, Op1, Q, MaxRecurse))
1083     return V;
1084
1085   // udiv %V, C -> 0 if %V < C
1086   if (MaxRecurse) {
1087     if (Constant *C = dyn_cast_or_null<Constant>(SimplifyICmpInst(
1088             ICmpInst::ICMP_ULT, Op0, Op1, Q, MaxRecurse - 1))) {
1089       if (C->isAllOnesValue()) {
1090         return Constant::getNullValue(Op0->getType());
1091       }
1092     }
1093   }
1094
1095   return nullptr;
1096 }
1097
1098 Value *llvm::SimplifyUDivInst(Value *Op0, Value *Op1, const SimplifyQuery &Q) {
1099   return ::SimplifyUDivInst(Op0, Op1, Q, RecursionLimit);
1100 }
1101
1102 static Value *SimplifyFDivInst(Value *Op0, Value *Op1, FastMathFlags FMF,
1103                                const SimplifyQuery &Q, unsigned) {
1104   if (Constant *C = foldOrCommuteConstant(Instruction::FDiv, Op0, Op1, Q))
1105     return C;
1106
1107   // undef / X -> undef    (the undef could be a snan).
1108   if (match(Op0, m_Undef()))
1109     return Op0;
1110
1111   // X / undef -> undef
1112   if (match(Op1, m_Undef()))
1113     return Op1;
1114
1115   // X / 1.0 -> X
1116   if (match(Op1, m_FPOne()))
1117     return Op0;
1118
1119   // 0 / X -> 0
1120   // Requires that NaNs are off (X could be zero) and signed zeroes are
1121   // ignored (X could be positive or negative, so the output sign is unknown).
1122   if (FMF.noNaNs() && FMF.noSignedZeros() && match(Op0, m_AnyZero()))
1123     return Op0;
1124
1125   if (FMF.noNaNs()) {
1126     // X / X -> 1.0 is legal when NaNs are ignored.
1127     if (Op0 == Op1)
1128       return ConstantFP::get(Op0->getType(), 1.0);
1129
1130     // -X /  X -> -1.0 and
1131     //  X / -X -> -1.0 are legal when NaNs are ignored.
1132     // We can ignore signed zeros because +-0.0/+-0.0 is NaN and ignored.
1133     if ((BinaryOperator::isFNeg(Op0, /*IgnoreZeroSign=*/true) &&
1134          BinaryOperator::getFNegArgument(Op0) == Op1) ||
1135         (BinaryOperator::isFNeg(Op1, /*IgnoreZeroSign=*/true) &&
1136          BinaryOperator::getFNegArgument(Op1) == Op0))
1137       return ConstantFP::get(Op0->getType(), -1.0);
1138   }
1139
1140   return nullptr;
1141 }
1142
1143 Value *llvm::SimplifyFDivInst(Value *Op0, Value *Op1, FastMathFlags FMF,
1144                               const SimplifyQuery &Q) {
1145   return ::SimplifyFDivInst(Op0, Op1, FMF, Q, RecursionLimit);
1146 }
1147
1148 /// Given operands for an SRem or URem, see if we can fold the result.
1149 /// If not, this returns null.
1150 static Value *SimplifyRem(Instruction::BinaryOps Opcode, Value *Op0, Value *Op1,
1151                           const SimplifyQuery &Q, unsigned MaxRecurse) {
1152   if (Constant *C = foldOrCommuteConstant(Opcode, Op0, Op1, Q))
1153     return C;
1154
1155   if (Value *V = simplifyDivRem(Op0, Op1, false))
1156     return V;
1157
1158   // (X % Y) % Y -> X % Y
1159   if ((Opcode == Instruction::SRem &&
1160        match(Op0, m_SRem(m_Value(), m_Specific(Op1)))) ||
1161       (Opcode == Instruction::URem &&
1162        match(Op0, m_URem(m_Value(), m_Specific(Op1)))))
1163     return Op0;
1164
1165   // If the operation is with the result of a select instruction, check whether
1166   // operating on either branch of the select always yields the same value.
1167   if (isa<SelectInst>(Op0) || isa<SelectInst>(Op1))
1168     if (Value *V = ThreadBinOpOverSelect(Opcode, Op0, Op1, Q, MaxRecurse))
1169       return V;
1170
1171   // If the operation is with the result of a phi instruction, check whether
1172   // operating on all incoming values of the phi always yields the same value.
1173   if (isa<PHINode>(Op0) || isa<PHINode>(Op1))
1174     if (Value *V = ThreadBinOpOverPHI(Opcode, Op0, Op1, Q, MaxRecurse))
1175       return V;
1176
1177   return nullptr;
1178 }
1179
1180 /// Given operands for an SRem, see if we can fold the result.
1181 /// If not, this returns null.
1182 static Value *SimplifySRemInst(Value *Op0, Value *Op1, const SimplifyQuery &Q,
1183                                unsigned MaxRecurse) {
1184   if (Value *V = SimplifyRem(Instruction::SRem, Op0, Op1, Q, MaxRecurse))
1185     return V;
1186
1187   return nullptr;
1188 }
1189
1190 Value *llvm::SimplifySRemInst(Value *Op0, Value *Op1, const SimplifyQuery &Q) {
1191   return ::SimplifySRemInst(Op0, Op1, Q, RecursionLimit);
1192 }
1193
1194 /// Given operands for a URem, see if we can fold the result.
1195 /// If not, this returns null.
1196 static Value *SimplifyURemInst(Value *Op0, Value *Op1, const SimplifyQuery &Q,
1197                                unsigned MaxRecurse) {
1198   if (Value *V = SimplifyRem(Instruction::URem, Op0, Op1, Q, MaxRecurse))
1199     return V;
1200
1201   // urem %V, C -> %V if %V < C
1202   if (MaxRecurse) {
1203     if (Constant *C = dyn_cast_or_null<Constant>(SimplifyICmpInst(
1204             ICmpInst::ICMP_ULT, Op0, Op1, Q, MaxRecurse - 1))) {
1205       if (C->isAllOnesValue()) {
1206         return Op0;
1207       }
1208     }
1209   }
1210
1211   return nullptr;
1212 }
1213
1214 Value *llvm::SimplifyURemInst(Value *Op0, Value *Op1, const SimplifyQuery &Q) {
1215   return ::SimplifyURemInst(Op0, Op1, Q, RecursionLimit);
1216 }
1217
1218 static Value *SimplifyFRemInst(Value *Op0, Value *Op1, FastMathFlags FMF,
1219                                const SimplifyQuery &Q, unsigned) {
1220   if (Constant *C = foldOrCommuteConstant(Instruction::FRem, Op0, Op1, Q))
1221     return C;
1222
1223   // undef % X -> undef    (the undef could be a snan).
1224   if (match(Op0, m_Undef()))
1225     return Op0;
1226
1227   // X % undef -> undef
1228   if (match(Op1, m_Undef()))
1229     return Op1;
1230
1231   // 0 % X -> 0
1232   // Requires that NaNs are off (X could be zero) and signed zeroes are
1233   // ignored (X could be positive or negative, so the output sign is unknown).
1234   if (FMF.noNaNs() && FMF.noSignedZeros() && match(Op0, m_AnyZero()))
1235     return Op0;
1236
1237   return nullptr;
1238 }
1239
1240 Value *llvm::SimplifyFRemInst(Value *Op0, Value *Op1, FastMathFlags FMF,
1241                               const SimplifyQuery &Q) {
1242   return ::SimplifyFRemInst(Op0, Op1, FMF, Q, RecursionLimit);
1243 }
1244
1245 /// Returns true if a shift by \c Amount always yields undef.
1246 static bool isUndefShift(Value *Amount) {
1247   Constant *C = dyn_cast<Constant>(Amount);
1248   if (!C)
1249     return false;
1250
1251   // X shift by undef -> undef because it may shift by the bitwidth.
1252   if (isa<UndefValue>(C))
1253     return true;
1254
1255   // Shifting by the bitwidth or more is undefined.
1256   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(C))
1257     if (CI->getValue().getLimitedValue() >=
1258         CI->getType()->getScalarSizeInBits())
1259       return true;
1260
1261   // If all lanes of a vector shift are undefined the whole shift is.
1262   if (isa<ConstantVector>(C) || isa<ConstantDataVector>(C)) {
1263     for (unsigned I = 0, E = C->getType()->getVectorNumElements(); I != E; ++I)
1264       if (!isUndefShift(C->getAggregateElement(I)))
1265         return false;
1266     return true;
1267   }
1268
1269   return false;
1270 }
1271
1272 /// Given operands for an Shl, LShr or AShr, see if we can fold the result.
1273 /// If not, this returns null.
1274 static Value *SimplifyShift(Instruction::BinaryOps Opcode, Value *Op0,
1275                             Value *Op1, const SimplifyQuery &Q, unsigned MaxRecurse) {
1276   if (Constant *C = foldOrCommuteConstant(Opcode, Op0, Op1, Q))
1277     return C;
1278
1279   // 0 shift by X -> 0
1280   if (match(Op0, m_Zero()))
1281     return Op0;
1282
1283   // X shift by 0 -> X
1284   if (match(Op1, m_Zero()))
1285     return Op0;
1286
1287   // Fold undefined shifts.
1288   if (isUndefShift(Op1))
1289     return UndefValue::get(Op0->getType());
1290
1291   // If the operation is with the result of a select instruction, check whether
1292   // operating on either branch of the select always yields the same value.
1293   if (isa<SelectInst>(Op0) || isa<SelectInst>(Op1))
1294     if (Value *V = ThreadBinOpOverSelect(Opcode, Op0, Op1, Q, MaxRecurse))
1295       return V;
1296
1297   // If the operation is with the result of a phi instruction, check whether
1298   // operating on all incoming values of the phi always yields the same value.
1299   if (isa<PHINode>(Op0) || isa<PHINode>(Op1))
1300     if (Value *V = ThreadBinOpOverPHI(Opcode, Op0, Op1, Q, MaxRecurse))
1301       return V;
1302
1303   // If any bits in the shift amount make that value greater than or equal to
1304   // the number of bits in the type, the shift is undefined.
1305   KnownBits Known = computeKnownBits(Op1, Q.DL, 0, Q.AC, Q.CxtI, Q.DT);
1306   if (Known.One.getLimitedValue() >= Known.getBitWidth())
1307     return UndefValue::get(Op0->getType());
1308
1309   // If all valid bits in the shift amount are known zero, the first operand is
1310   // unchanged.
1311   unsigned NumValidShiftBits = Log2_32_Ceil(Known.getBitWidth());
1312   if (Known.countMinTrailingZeros() >= NumValidShiftBits)
1313     return Op0;
1314
1315   return nullptr;
1316 }
1317
1318 /// \brief Given operands for an Shl, LShr or AShr, see if we can
1319 /// fold the result.  If not, this returns null.
1320 static Value *SimplifyRightShift(Instruction::BinaryOps Opcode, Value *Op0,
1321                                  Value *Op1, bool isExact, const SimplifyQuery &Q,
1322                                  unsigned MaxRecurse) {
1323   if (Value *V = SimplifyShift(Opcode, Op0, Op1, Q, MaxRecurse))
1324     return V;
1325
1326   // X >> X -> 0
1327   if (Op0 == Op1)
1328     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
1329
1330   // undef >> X -> 0
1331   // undef >> X -> undef (if it's exact)
1332   if (match(Op0, m_Undef()))
1333     return isExact ? Op0 : Constant::getNullValue(Op0->getType());
1334
1335   // The low bit cannot be shifted out of an exact shift if it is set.
1336   if (isExact) {
1337     KnownBits Op0Known = computeKnownBits(Op0, Q.DL, /*Depth=*/0, Q.AC, Q.CxtI, Q.DT);
1338     if (Op0Known.One[0])
1339       return Op0;
1340   }
1341
1342   return nullptr;
1343 }
1344
1345 /// Given operands for an Shl, see if we can fold the result.
1346 /// If not, this returns null.
1347 static Value *SimplifyShlInst(Value *Op0, Value *Op1, bool isNSW, bool isNUW,
1348                               const SimplifyQuery &Q, unsigned MaxRecurse) {
1349   if (Value *V = SimplifyShift(Instruction::Shl, Op0, Op1, Q, MaxRecurse))
1350     return V;
1351
1352   // undef << X -> 0
1353   // undef << X -> undef if (if it's NSW/NUW)
1354   if (match(Op0, m_Undef()))
1355     return isNSW || isNUW ? Op0 : Constant::getNullValue(Op0->getType());
1356
1357   // (X >> A) << A -> X
1358   Value *X;
1359   if (match(Op0, m_Exact(m_Shr(m_Value(X), m_Specific(Op1)))))
1360     return X;
1361   return nullptr;
1362 }
1363
1364 Value *llvm::SimplifyShlInst(Value *Op0, Value *Op1, bool isNSW, bool isNUW,
1365                              const SimplifyQuery &Q) {
1366   return ::SimplifyShlInst(Op0, Op1, isNSW, isNUW, Q, RecursionLimit);
1367 }
1368
1369 /// Given operands for an LShr, see if we can fold the result.
1370 /// If not, this returns null.
1371 static Value *SimplifyLShrInst(Value *Op0, Value *Op1, bool isExact,
1372                                const SimplifyQuery &Q, unsigned MaxRecurse) {
1373   if (Value *V = SimplifyRightShift(Instruction::LShr, Op0, Op1, isExact, Q,
1374                                     MaxRecurse))
1375       return V;
1376
1377   // (X << A) >> A -> X
1378   Value *X;
1379   if (match(Op0, m_NUWShl(m_Value(X), m_Specific(Op1))))
1380     return X;
1381
1382   return nullptr;
1383 }
1384
1385 Value *llvm::SimplifyLShrInst(Value *Op0, Value *Op1, bool isExact,
1386                               const SimplifyQuery &Q) {
1387   return ::SimplifyLShrInst(Op0, Op1, isExact, Q, RecursionLimit);
1388 }
1389
1390 /// Given operands for an AShr, see if we can fold the result.
1391 /// If not, this returns null.
1392 static Value *SimplifyAShrInst(Value *Op0, Value *Op1, bool isExact,
1393                                const SimplifyQuery &Q, unsigned MaxRecurse) {
1394   if (Value *V = SimplifyRightShift(Instruction::AShr, Op0, Op1, isExact, Q,
1395                                     MaxRecurse))
1396     return V;
1397
1398   // all ones >>a X -> all ones
1399   if (match(Op0, m_AllOnes()))
1400     return Op0;
1401
1402   // (X << A) >> A -> X
1403   Value *X;
1404   if (match(Op0, m_NSWShl(m_Value(X), m_Specific(Op1))))
1405     return X;
1406
1407   // Arithmetic shifting an all-sign-bit value is a no-op.
1408   unsigned NumSignBits = ComputeNumSignBits(Op0, Q.DL, 0, Q.AC, Q.CxtI, Q.DT);
1409   if (NumSignBits == Op0->getType()->getScalarSizeInBits())
1410     return Op0;
1411
1412   return nullptr;
1413 }
1414
1415 Value *llvm::SimplifyAShrInst(Value *Op0, Value *Op1, bool isExact,
1416                               const SimplifyQuery &Q) {
1417   return ::SimplifyAShrInst(Op0, Op1, isExact, Q, RecursionLimit);
1418 }
1419
1420 /// Commuted variants are assumed to be handled by calling this function again
1421 /// with the parameters swapped.
1422 static Value *simplifyUnsignedRangeCheck(ICmpInst *ZeroICmp,
1423                                          ICmpInst *UnsignedICmp, bool IsAnd) {
1424   Value *X, *Y;
1425
1426   ICmpInst::Predicate EqPred;
1427   if (!match(ZeroICmp, m_ICmp(EqPred, m_Value(Y), m_Zero())) ||
1428       !ICmpInst::isEquality(EqPred))
1429     return nullptr;
1430
1431   ICmpInst::Predicate UnsignedPred;
1432   if (match(UnsignedICmp, m_ICmp(UnsignedPred, m_Value(X), m_Specific(Y))) &&
1433       ICmpInst::isUnsigned(UnsignedPred))
1434     ;
1435   else if (match(UnsignedICmp,
1436                  m_ICmp(UnsignedPred, m_Value(Y), m_Specific(X))) &&
1437            ICmpInst::isUnsigned(UnsignedPred))
1438     UnsignedPred = ICmpInst::getSwappedPredicate(UnsignedPred);
1439   else
1440     return nullptr;
1441
1442   // X < Y && Y != 0  -->  X < Y
1443   // X < Y || Y != 0  -->  Y != 0
1444   if (UnsignedPred == ICmpInst::ICMP_ULT && EqPred == ICmpInst::ICMP_NE)
1445     return IsAnd ? UnsignedICmp : ZeroICmp;
1446
1447   // X >= Y || Y != 0  -->  true
1448   // X >= Y || Y == 0  -->  X >= Y
1449   if (UnsignedPred == ICmpInst::ICMP_UGE && !IsAnd) {
1450     if (EqPred == ICmpInst::ICMP_NE)
1451       return getTrue(UnsignedICmp->getType());
1452     return UnsignedICmp;
1453   }
1454
1455   // X < Y && Y == 0  -->  false
1456   if (UnsignedPred == ICmpInst::ICMP_ULT && EqPred == ICmpInst::ICMP_EQ &&
1457       IsAnd)
1458     return getFalse(UnsignedICmp->getType());
1459
1460   return nullptr;
1461 }
1462
1463 /// Commuted variants are assumed to be handled by calling this function again
1464 /// with the parameters swapped.
1465 static Value *simplifyAndOfICmpsWithSameOperands(ICmpInst *Op0, ICmpInst *Op1) {
1466   ICmpInst::Predicate Pred0, Pred1;
1467   Value *A ,*B;
1468   if (!match(Op0, m_ICmp(Pred0, m_Value(A), m_Value(B))) ||
1469       !match(Op1, m_ICmp(Pred1, m_Specific(A), m_Specific(B))))
1470     return nullptr;
1471
1472   // We have (icmp Pred0, A, B) & (icmp Pred1, A, B).
1473   // If Op1 is always implied true by Op0, then Op0 is a subset of Op1, and we
1474   // can eliminate Op1 from this 'and'.
1475   if (ICmpInst::isImpliedTrueByMatchingCmp(Pred0, Pred1))
1476     return Op0;
1477
1478   // Check for any combination of predicates that are guaranteed to be disjoint.
1479   if ((Pred0 == ICmpInst::getInversePredicate(Pred1)) ||
1480       (Pred0 == ICmpInst::ICMP_EQ && ICmpInst::isFalseWhenEqual(Pred1)) ||
1481       (Pred0 == ICmpInst::ICMP_SLT && Pred1 == ICmpInst::ICMP_SGT) ||
1482       (Pred0 == ICmpInst::ICMP_ULT && Pred1 == ICmpInst::ICMP_UGT))
1483     return getFalse(Op0->getType());
1484
1485   return nullptr;
1486 }
1487
1488 /// Commuted variants are assumed to be handled by calling this function again
1489 /// with the parameters swapped.
1490 static Value *simplifyOrOfICmpsWithSameOperands(ICmpInst *Op0, ICmpInst *Op1) {
1491   ICmpInst::Predicate Pred0, Pred1;
1492   Value *A ,*B;
1493   if (!match(Op0, m_ICmp(Pred0, m_Value(A), m_Value(B))) ||
1494       !match(Op1, m_ICmp(Pred1, m_Specific(A), m_Specific(B))))
1495     return nullptr;
1496
1497   // We have (icmp Pred0, A, B) | (icmp Pred1, A, B).
1498   // If Op1 is always implied true by Op0, then Op0 is a subset of Op1, and we
1499   // can eliminate Op0 from this 'or'.
1500   if (ICmpInst::isImpliedTrueByMatchingCmp(Pred0, Pred1))
1501     return Op1;
1502
1503   // Check for any combination of predicates that cover the entire range of
1504   // possibilities.
1505   if ((Pred0 == ICmpInst::getInversePredicate(Pred1)) ||
1506       (Pred0 == ICmpInst::ICMP_NE && ICmpInst::isTrueWhenEqual(Pred1)) ||
1507       (Pred0 == ICmpInst::ICMP_SLE && Pred1 == ICmpInst::ICMP_SGE) ||
1508       (Pred0 == ICmpInst::ICMP_ULE && Pred1 == ICmpInst::ICMP_UGE))
1509     return getTrue(Op0->getType());
1510
1511   return nullptr;
1512 }
1513
1514 /// Test if a pair of compares with a shared operand and 2 constants has an
1515 /// empty set intersection, full set union, or if one compare is a superset of
1516 /// the other.
1517 static Value *simplifyAndOrOfICmpsWithConstants(ICmpInst *Cmp0, ICmpInst *Cmp1,
1518                                                 bool IsAnd) {
1519   // Look for this pattern: {and/or} (icmp X, C0), (icmp X, C1)).
1520   if (Cmp0->getOperand(0) != Cmp1->getOperand(0))
1521     return nullptr;
1522
1523   const APInt *C0, *C1;
1524   if (!match(Cmp0->getOperand(1), m_APInt(C0)) ||
1525       !match(Cmp1->getOperand(1), m_APInt(C1)))
1526     return nullptr;
1527
1528   auto Range0 = ConstantRange::makeExactICmpRegion(Cmp0->getPredicate(), *C0);
1529   auto Range1 = ConstantRange::makeExactICmpRegion(Cmp1->getPredicate(), *C1);
1530
1531   // For and-of-compares, check if the intersection is empty:
1532   // (icmp X, C0) && (icmp X, C1) --> empty set --> false
1533   if (IsAnd && Range0.intersectWith(Range1).isEmptySet())
1534     return getFalse(Cmp0->getType());
1535
1536   // For or-of-compares, check if the union is full:
1537   // (icmp X, C0) || (icmp X, C1) --> full set --> true
1538   if (!IsAnd && Range0.unionWith(Range1).isFullSet())
1539     return getTrue(Cmp0->getType());
1540
1541   // Is one range a superset of the other?
1542   // If this is and-of-compares, take the smaller set:
1543   // (icmp sgt X, 4) && (icmp sgt X, 42) --> icmp sgt X, 42
1544   // If this is or-of-compares, take the larger set:
1545   // (icmp sgt X, 4) || (icmp sgt X, 42) --> icmp sgt X, 4
1546   if (Range0.contains(Range1))
1547     return IsAnd ? Cmp1 : Cmp0;
1548   if (Range1.contains(Range0))
1549     return IsAnd ? Cmp0 : Cmp1;
1550
1551   return nullptr;
1552 }
1553
1554 static Value *simplifyAndOfICmpsWithAdd(ICmpInst *Op0, ICmpInst *Op1) {
1555   // (icmp (add V, C0), C1) & (icmp V, C0)
1556   ICmpInst::Predicate Pred0, Pred1;
1557   const APInt *C0, *C1;
1558   Value *V;
1559   if (!match(Op0, m_ICmp(Pred0, m_Add(m_Value(V), m_APInt(C0)), m_APInt(C1))))
1560     return nullptr;
1561
1562   if (!match(Op1, m_ICmp(Pred1, m_Specific(V), m_Value())))
1563     return nullptr;
1564
1565   auto *AddInst = cast<BinaryOperator>(Op0->getOperand(0));
1566   if (AddInst->getOperand(1) != Op1->getOperand(1))
1567     return nullptr;
1568
1569   Type *ITy = Op0->getType();
1570   bool isNSW = AddInst->hasNoSignedWrap();
1571   bool isNUW = AddInst->hasNoUnsignedWrap();
1572
1573   const APInt Delta = *C1 - *C0;
1574   if (C0->isStrictlyPositive()) {
1575     if (Delta == 2) {
1576       if (Pred0 == ICmpInst::ICMP_ULT && Pred1 == ICmpInst::ICMP_SGT)
1577         return getFalse(ITy);
1578       if (Pred0 == ICmpInst::ICMP_SLT && Pred1 == ICmpInst::ICMP_SGT && isNSW)
1579         return getFalse(ITy);
1580     }
1581     if (Delta == 1) {
1582       if (Pred0 == ICmpInst::ICMP_ULE && Pred1 == ICmpInst::ICMP_SGT)
1583         return getFalse(ITy);
1584       if (Pred0 == ICmpInst::ICMP_SLE && Pred1 == ICmpInst::ICMP_SGT && isNSW)
1585         return getFalse(ITy);
1586     }
1587   }
1588   if (C0->getBoolValue() && isNUW) {
1589     if (Delta == 2)
1590       if (Pred0 == ICmpInst::ICMP_ULT && Pred1 == ICmpInst::ICMP_UGT)
1591         return getFalse(ITy);
1592     if (Delta == 1)
1593       if (Pred0 == ICmpInst::ICMP_ULE && Pred1 == ICmpInst::ICMP_UGT)
1594         return getFalse(ITy);
1595   }
1596
1597   return nullptr;
1598 }
1599
1600 static Value *simplifyAndOfICmps(ICmpInst *Op0, ICmpInst *Op1) {
1601   if (Value *X = simplifyUnsignedRangeCheck(Op0, Op1, /*IsAnd=*/true))
1602     return X;
1603   if (Value *X = simplifyUnsignedRangeCheck(Op1, Op0, /*IsAnd=*/true))
1604     return X;
1605
1606   if (Value *X = simplifyAndOfICmpsWithSameOperands(Op0, Op1))
1607     return X;
1608   if (Value *X = simplifyAndOfICmpsWithSameOperands(Op1, Op0))
1609     return X;
1610
1611   if (Value *X = simplifyAndOrOfICmpsWithConstants(Op0, Op1, true))
1612     return X;
1613
1614   if (Value *X = simplifyAndOfICmpsWithAdd(Op0, Op1))
1615     return X;
1616   if (Value *X = simplifyAndOfICmpsWithAdd(Op1, Op0))
1617     return X;
1618
1619   return nullptr;
1620 }
1621
1622 static Value *simplifyOrOfICmpsWithAdd(ICmpInst *Op0, ICmpInst *Op1) {
1623   // (icmp (add V, C0), C1) | (icmp V, C0)
1624   ICmpInst::Predicate Pred0, Pred1;
1625   const APInt *C0, *C1;
1626   Value *V;
1627   if (!match(Op0, m_ICmp(Pred0, m_Add(m_Value(V), m_APInt(C0)), m_APInt(C1))))
1628     return nullptr;
1629
1630   if (!match(Op1, m_ICmp(Pred1, m_Specific(V), m_Value())))
1631     return nullptr;
1632
1633   auto *AddInst = cast<BinaryOperator>(Op0->getOperand(0));
1634   if (AddInst->getOperand(1) != Op1->getOperand(1))
1635     return nullptr;
1636
1637   Type *ITy = Op0->getType();
1638   bool isNSW = AddInst->hasNoSignedWrap();
1639   bool isNUW = AddInst->hasNoUnsignedWrap();
1640
1641   const APInt Delta = *C1 - *C0;
1642   if (C0->isStrictlyPositive()) {
1643     if (Delta == 2) {
1644       if (Pred0 == ICmpInst::ICMP_UGE && Pred1 == ICmpInst::ICMP_SLE)
1645         return getTrue(ITy);
1646       if (Pred0 == ICmpInst::ICMP_SGE && Pred1 == ICmpInst::ICMP_SLE && isNSW)
1647         return getTrue(ITy);
1648     }
1649     if (Delta == 1) {
1650       if (Pred0 == ICmpInst::ICMP_UGT && Pred1 == ICmpInst::ICMP_SLE)
1651         return getTrue(ITy);
1652       if (Pred0 == ICmpInst::ICMP_SGT && Pred1 == ICmpInst::ICMP_SLE && isNSW)
1653         return getTrue(ITy);
1654     }
1655   }
1656   if (C0->getBoolValue() && isNUW) {
1657     if (Delta == 2)
1658       if (Pred0 == ICmpInst::ICMP_UGE && Pred1 == ICmpInst::ICMP_ULE)
1659         return getTrue(ITy);
1660     if (Delta == 1)
1661       if (Pred0 == ICmpInst::ICMP_UGT && Pred1 == ICmpInst::ICMP_ULE)
1662         return getTrue(ITy);
1663   }
1664
1665   return nullptr;
1666 }
1667
1668 static Value *simplifyOrOfICmps(ICmpInst *Op0, ICmpInst *Op1) {
1669   if (Value *X = simplifyUnsignedRangeCheck(Op0, Op1, /*IsAnd=*/false))
1670     return X;
1671   if (Value *X = simplifyUnsignedRangeCheck(Op1, Op0, /*IsAnd=*/false))
1672     return X;
1673
1674   if (Value *X = simplifyOrOfICmpsWithSameOperands(Op0, Op1))
1675     return X;
1676   if (Value *X = simplifyOrOfICmpsWithSameOperands(Op1, Op0))
1677     return X;
1678
1679   if (Value *X = simplifyAndOrOfICmpsWithConstants(Op0, Op1, false))
1680     return X;
1681
1682   if (Value *X = simplifyOrOfICmpsWithAdd(Op0, Op1))
1683     return X;
1684   if (Value *X = simplifyOrOfICmpsWithAdd(Op1, Op0))
1685     return X;
1686
1687   return nullptr;
1688 }
1689
1690 static Value *simplifyAndOrOfICmps(Value *Op0, Value *Op1, bool IsAnd) {
1691   // Look through casts of the 'and' operands to find compares.
1692   auto *Cast0 = dyn_cast<CastInst>(Op0);
1693   auto *Cast1 = dyn_cast<CastInst>(Op1);
1694   if (Cast0 && Cast1 && Cast0->getOpcode() == Cast1->getOpcode() &&
1695       Cast0->getSrcTy() == Cast1->getSrcTy()) {
1696     Op0 = Cast0->getOperand(0);
1697     Op1 = Cast1->getOperand(0);
1698   }
1699
1700   auto *Cmp0 = dyn_cast<ICmpInst>(Op0);
1701   auto *Cmp1 = dyn_cast<ICmpInst>(Op1);
1702   if (!Cmp0 || !Cmp1)
1703     return nullptr;
1704
1705   Value *V =
1706       IsAnd ? simplifyAndOfICmps(Cmp0, Cmp1) : simplifyOrOfICmps(Cmp0, Cmp1);
1707   if (!V)
1708     return nullptr;
1709   if (!Cast0)
1710     return V;
1711
1712   // If we looked through casts, we can only handle a constant simplification
1713   // because we are not allowed to create a cast instruction here.
1714   if (auto *C = dyn_cast<Constant>(V))
1715     return ConstantExpr::getCast(Cast0->getOpcode(), C, Cast0->getType());
1716
1717   return nullptr;
1718 }
1719
1720 /// Given operands for an And, see if we can fold the result.
1721 /// If not, this returns null.
1722 static Value *SimplifyAndInst(Value *Op0, Value *Op1, const SimplifyQuery &Q,
1723                               unsigned MaxRecurse) {
1724   if (Constant *C = foldOrCommuteConstant(Instruction::And, Op0, Op1, Q))
1725     return C;
1726
1727   // X & undef -> 0
1728   if (match(Op1, m_Undef()))
1729     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
1730
1731   // X & X = X
1732   if (Op0 == Op1)
1733     return Op0;
1734
1735   // X & 0 = 0
1736   if (match(Op1, m_Zero()))
1737     return Op1;
1738
1739   // X & -1 = X
1740   if (match(Op1, m_AllOnes()))
1741     return Op0;
1742
1743   // A & ~A  =  ~A & A  =  0
1744   if (match(Op0, m_Not(m_Specific(Op1))) ||
1745       match(Op1, m_Not(m_Specific(Op0))))
1746     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
1747
1748   // (A | ?) & A = A
1749   Value *A = nullptr, *B = nullptr;
1750   if (match(Op0, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) &&
1751       (A == Op1 || B == Op1))
1752     return Op1;
1753
1754   // A & (A | ?) = A
1755   if (match(Op1, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) &&
1756       (A == Op0 || B == Op0))
1757     return Op0;
1758
1759   // A mask that only clears known zeros of a shifted value is a no-op.
1760   Value *X;
1761   const APInt *Mask;
1762   const APInt *ShAmt;
1763   if (match(Op1, m_APInt(Mask))) {
1764     // If all bits in the inverted and shifted mask are clear:
1765     // and (shl X, ShAmt), Mask --> shl X, ShAmt
1766     if (match(Op0, m_Shl(m_Value(X), m_APInt(ShAmt))) &&
1767         (~(*Mask)).lshr(*ShAmt).isNullValue())
1768       return Op0;
1769
1770     // If all bits in the inverted and shifted mask are clear:
1771     // and (lshr X, ShAmt), Mask --> lshr X, ShAmt
1772     if (match(Op0, m_LShr(m_Value(X), m_APInt(ShAmt))) &&
1773         (~(*Mask)).shl(*ShAmt).isNullValue())
1774       return Op0;
1775   }
1776
1777   // A & (-A) = A if A is a power of two or zero.
1778   if (match(Op0, m_Neg(m_Specific(Op1))) ||
1779       match(Op1, m_Neg(m_Specific(Op0)))) {
1780     if (isKnownToBeAPowerOfTwo(Op0, Q.DL, /*OrZero*/ true, 0, Q.AC, Q.CxtI,
1781                                Q.DT))
1782       return Op0;
1783     if (isKnownToBeAPowerOfTwo(Op1, Q.DL, /*OrZero*/ true, 0, Q.AC, Q.CxtI,
1784                                Q.DT))
1785       return Op1;
1786   }
1787
1788   if (Value *V = simplifyAndOrOfICmps(Op0, Op1, true))
1789     return V;
1790
1791   // Try some generic simplifications for associative operations.
1792   if (Value *V = SimplifyAssociativeBinOp(Instruction::And, Op0, Op1, Q,
1793                                           MaxRecurse))
1794     return V;
1795
1796   // And distributes over Or.  Try some generic simplifications based on this.
1797   if (Value *V = ExpandBinOp(Instruction::And, Op0, Op1, Instruction::Or,
1798                              Q, MaxRecurse))
1799     return V;
1800
1801   // And distributes over Xor.  Try some generic simplifications based on this.
1802   if (Value *V = ExpandBinOp(Instruction::And, Op0, Op1, Instruction::Xor,
1803                              Q, MaxRecurse))
1804     return V;
1805
1806   // If the operation is with the result of a select instruction, check whether
1807   // operating on either branch of the select always yields the same value.
1808   if (isa<SelectInst>(Op0) || isa<SelectInst>(Op1))
1809     if (Value *V = ThreadBinOpOverSelect(Instruction::And, Op0, Op1, Q,
1810                                          MaxRecurse))
1811       return V;
1812
1813   // If the operation is with the result of a phi instruction, check whether
1814   // operating on all incoming values of the phi always yields the same value.
1815   if (isa<PHINode>(Op0) || isa<PHINode>(Op1))
1816     if (Value *V = ThreadBinOpOverPHI(Instruction::And, Op0, Op1, Q,
1817                                       MaxRecurse))
1818       return V;
1819
1820   return nullptr;
1821 }
1822
1823 Value *llvm::SimplifyAndInst(Value *Op0, Value *Op1, const SimplifyQuery &Q) {
1824   return ::SimplifyAndInst(Op0, Op1, Q, RecursionLimit);
1825 }
1826
1827 /// Given operands for an Or, see if we can fold the result.
1828 /// If not, this returns null.
1829 static Value *SimplifyOrInst(Value *Op0, Value *Op1, const SimplifyQuery &Q,
1830                              unsigned MaxRecurse) {
1831   if (Constant *C = foldOrCommuteConstant(Instruction::Or, Op0, Op1, Q))
1832     return C;
1833
1834   // X | undef -> -1
1835   if (match(Op1, m_Undef()))
1836     return Constant::getAllOnesValue(Op0->getType());
1837
1838   // X | X = X
1839   if (Op0 == Op1)
1840     return Op0;
1841
1842   // X | 0 = X
1843   if (match(Op1, m_Zero()))
1844     return Op0;
1845
1846   // X | -1 = -1
1847   if (match(Op1, m_AllOnes()))
1848     return Op1;
1849
1850   // A | ~A  =  ~A | A  =  -1
1851   if (match(Op0, m_Not(m_Specific(Op1))) ||
1852       match(Op1, m_Not(m_Specific(Op0))))
1853     return Constant::getAllOnesValue(Op0->getType());
1854
1855   // (A & ?) | A = A
1856   Value *A = nullptr, *B = nullptr;
1857   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
1858       (A == Op1 || B == Op1))
1859     return Op1;
1860
1861   // A | (A & ?) = A
1862   if (match(Op1, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
1863       (A == Op0 || B == Op0))
1864     return Op0;
1865
1866   // ~(A & ?) | A = -1
1867   if (match(Op0, m_Not(m_And(m_Value(A), m_Value(B)))) &&
1868       (A == Op1 || B == Op1))
1869     return Constant::getAllOnesValue(Op1->getType());
1870
1871   // A | ~(A & ?) = -1
1872   if (match(Op1, m_Not(m_And(m_Value(A), m_Value(B)))) &&
1873       (A == Op0 || B == Op0))
1874     return Constant::getAllOnesValue(Op0->getType());
1875
1876   // (A & ~B) | (A ^ B) -> (A ^ B)
1877   // (~B & A) | (A ^ B) -> (A ^ B)
1878   // (A & ~B) | (B ^ A) -> (B ^ A)
1879   // (~B & A) | (B ^ A) -> (B ^ A)
1880   if (match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B))) &&
1881       (match(Op0, m_c_And(m_Specific(A), m_Not(m_Specific(B)))) ||
1882        match(Op0, m_c_And(m_Not(m_Specific(A)), m_Specific(B)))))
1883     return Op1;
1884
1885   // Commute the 'or' operands.
1886   // (A ^ B) | (A & ~B) -> (A ^ B)
1887   // (A ^ B) | (~B & A) -> (A ^ B)
1888   // (B ^ A) | (A & ~B) -> (B ^ A)
1889   // (B ^ A) | (~B & A) -> (B ^ A)
1890   if (match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B))) &&
1891       (match(Op1, m_c_And(m_Specific(A), m_Not(m_Specific(B)))) ||
1892        match(Op1, m_c_And(m_Not(m_Specific(A)), m_Specific(B)))))
1893     return Op0;
1894
1895   // (A & B) | (~A ^ B) -> (~A ^ B)
1896   // (B & A) | (~A ^ B) -> (~A ^ B)
1897   // (A & B) | (B ^ ~A) -> (B ^ ~A)
1898   // (B & A) | (B ^ ~A) -> (B ^ ~A)
1899   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
1900       (match(Op1, m_c_Xor(m_Specific(A), m_Not(m_Specific(B)))) ||
1901        match(Op1, m_c_Xor(m_Not(m_Specific(A)), m_Specific(B)))))
1902     return Op1;
1903
1904   // (~A ^ B) | (A & B) -> (~A ^ B)
1905   // (~A ^ B) | (B & A) -> (~A ^ B)
1906   // (B ^ ~A) | (A & B) -> (B ^ ~A)
1907   // (B ^ ~A) | (B & A) -> (B ^ ~A)
1908   if (match(Op1, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
1909       (match(Op0, m_c_Xor(m_Specific(A), m_Not(m_Specific(B)))) ||
1910        match(Op0, m_c_Xor(m_Not(m_Specific(A)), m_Specific(B)))))
1911     return Op0;
1912
1913   if (Value *V = simplifyAndOrOfICmps(Op0, Op1, false))
1914     return V;
1915
1916   // Try some generic simplifications for associative operations.
1917   if (Value *V = SimplifyAssociativeBinOp(Instruction::Or, Op0, Op1, Q,
1918                                           MaxRecurse))
1919     return V;
1920
1921   // Or distributes over And.  Try some generic simplifications based on this.
1922   if (Value *V = ExpandBinOp(Instruction::Or, Op0, Op1, Instruction::And, Q,
1923                              MaxRecurse))
1924     return V;
1925
1926   // If the operation is with the result of a select instruction, check whether
1927   // operating on either branch of the select always yields the same value.
1928   if (isa<SelectInst>(Op0) || isa<SelectInst>(Op1))
1929     if (Value *V = ThreadBinOpOverSelect(Instruction::Or, Op0, Op1, Q,
1930                                          MaxRecurse))
1931       return V;
1932
1933   // (A & C1)|(B & C2)
1934   const APInt *C1, *C2;
1935   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_APInt(C1))) &&
1936       match(Op1, m_And(m_Value(B), m_APInt(C2)))) {
1937     if (*C1 == ~*C2) {
1938       // (A & C1)|(B & C2)
1939       // If we have: ((V + N) & C1) | (V & C2)
1940       // .. and C2 = ~C1 and C2 is 0+1+ and (N & C2) == 0
1941       // replace with V+N.
1942       Value *N;
1943       if (C2->isMask() && // C2 == 0+1+
1944           match(A, m_c_Add(m_Specific(B), m_Value(N)))) {
1945         // Add commutes, try both ways.
1946         if (MaskedValueIsZero(N, *C2, Q.DL, 0, Q.AC, Q.CxtI, Q.DT))
1947           return A;
1948       }
1949       // Or commutes, try both ways.
1950       if (C1->isMask() &&
1951           match(B, m_c_Add(m_Specific(A), m_Value(N)))) {
1952         // Add commutes, try both ways.
1953         if (MaskedValueIsZero(N, *C1, Q.DL, 0, Q.AC, Q.CxtI, Q.DT))
1954           return B;
1955       }
1956     }
1957   }
1958
1959   // If the operation is with the result of a phi instruction, check whether
1960   // operating on all incoming values of the phi always yields the same value.
1961   if (isa<PHINode>(Op0) || isa<PHINode>(Op1))
1962     if (Value *V = ThreadBinOpOverPHI(Instruction::Or, Op0, Op1, Q, MaxRecurse))
1963       return V;
1964
1965   return nullptr;
1966 }
1967
1968 Value *llvm::SimplifyOrInst(Value *Op0, Value *Op1, const SimplifyQuery &Q) {
1969   return ::SimplifyOrInst(Op0, Op1, Q, RecursionLimit);
1970 }
1971
1972 /// Given operands for a Xor, see if we can fold the result.
1973 /// If not, this returns null.
1974 static Value *SimplifyXorInst(Value *Op0, Value *Op1, const SimplifyQuery &Q,
1975                               unsigned MaxRecurse) {
1976   if (Constant *C = foldOrCommuteConstant(Instruction::Xor, Op0, Op1, Q))
1977     return C;
1978
1979   // A ^ undef -> undef
1980   if (match(Op1, m_Undef()))
1981     return Op1;
1982
1983   // A ^ 0 = A
1984   if (match(Op1, m_Zero()))
1985     return Op0;
1986
1987   // A ^ A = 0
1988   if (Op0 == Op1)
1989     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
1990
1991   // A ^ ~A  =  ~A ^ A  =  -1
1992   if (match(Op0, m_Not(m_Specific(Op1))) ||
1993       match(Op1, m_Not(m_Specific(Op0))))
1994     return Constant::getAllOnesValue(Op0->getType());
1995
1996   // Try some generic simplifications for associative operations.
1997   if (Value *V = SimplifyAssociativeBinOp(Instruction::Xor, Op0, Op1, Q,
1998                                           MaxRecurse))
1999     return V;
2000
2001   // Threading Xor over selects and phi nodes is pointless, so don't bother.
2002   // Threading over the select in "A ^ select(cond, B, C)" means evaluating
2003   // "A^B" and "A^C" and seeing if they are equal; but they are equal if and
2004   // only if B and C are equal.  If B and C are equal then (since we assume
2005   // that operands have already been simplified) "select(cond, B, C)" should
2006   // have been simplified to the common value of B and C already.  Analysing
2007   // "A^B" and "A^C" thus gains nothing, but costs compile time.  Similarly
2008   // for threading over phi nodes.
2009
2010   return nullptr;
2011 }
2012
2013 Value *llvm::SimplifyXorInst(Value *Op0, Value *Op1, const SimplifyQuery &Q) {
2014   return ::SimplifyXorInst(Op0, Op1, Q, RecursionLimit);
2015 }
2016
2017
2018 static Type *GetCompareTy(Value *Op) {
2019   return CmpInst::makeCmpResultType(Op->getType());
2020 }
2021
2022 /// Rummage around inside V looking for something equivalent to the comparison
2023 /// "LHS Pred RHS". Return such a value if found, otherwise return null.
2024 /// Helper function for analyzing max/min idioms.
2025 static Value *ExtractEquivalentCondition(Value *V, CmpInst::Predicate Pred,
2026                                          Value *LHS, Value *RHS) {
2027   SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(V);
2028   if (!SI)
2029     return nullptr;
2030   CmpInst *Cmp = dyn_cast<CmpInst>(SI->getCondition());
2031   if (!Cmp)
2032     return nullptr;
2033   Value *CmpLHS = Cmp->getOperand(0), *CmpRHS = Cmp->getOperand(1);
2034   if (Pred == Cmp->getPredicate() && LHS == CmpLHS && RHS == CmpRHS)
2035     return Cmp;
2036   if (Pred == CmpInst::getSwappedPredicate(Cmp->getPredicate()) &&
2037       LHS == CmpRHS && RHS == CmpLHS)
2038     return Cmp;
2039   return nullptr;
2040 }
2041
2042 // A significant optimization not implemented here is assuming that alloca
2043 // addresses are not equal to incoming argument values. They don't *alias*,
2044 // as we say, but that doesn't mean they aren't equal, so we take a
2045 // conservative approach.
2046 //
2047 // This is inspired in part by C++11 5.10p1:
2048 //   "Two pointers of the same type compare equal if and only if they are both
2049 //    null, both point to the same function, or both represent the same
2050 //    address."
2051 //
2052 // This is pretty permissive.
2053 //
2054 // It's also partly due to C11 6.5.9p6:
2055 //   "Two pointers compare equal if and only if both are null pointers, both are
2056 //    pointers to the same object (including a pointer to an object and a
2057 //    subobject at its beginning) or function, both are pointers to one past the
2058 //    last element of the same array object, or one is a pointer to one past the
2059 //    end of one array object and the other is a pointer to the start of a
2060 //    different array object that happens to immediately follow the first array
2061 //    object in the address space.)
2062 //
2063 // C11's version is more restrictive, however there's no reason why an argument
2064 // couldn't be a one-past-the-end value for a stack object in the caller and be
2065 // equal to the beginning of a stack object in the callee.
2066 //
2067 // If the C and C++ standards are ever made sufficiently restrictive in this
2068 // area, it may be possible to update LLVM's semantics accordingly and reinstate
2069 // this optimization.
2070 static Constant *
2071 computePointerICmp(const DataLayout &DL, const TargetLibraryInfo *TLI,
2072                    const DominatorTree *DT, CmpInst::Predicate Pred,
2073                    const Instruction *CxtI, Value *LHS, Value *RHS) {
2074   // First, skip past any trivial no-ops.
2075   LHS = LHS->stripPointerCasts();
2076   RHS = RHS->stripPointerCasts();
2077
2078   // A non-null pointer is not equal to a null pointer.
2079   if (llvm::isKnownNonNull(LHS) && isa<ConstantPointerNull>(RHS) &&
2080       (Pred == CmpInst::ICMP_EQ || Pred == CmpInst::ICMP_NE))
2081     return ConstantInt::get(GetCompareTy(LHS),
2082                             !CmpInst::isTrueWhenEqual(Pred));
2083
2084   // We can only fold certain predicates on pointer comparisons.
2085   switch (Pred) {
2086   default:
2087     return nullptr;
2088
2089     // Equality comaprisons are easy to fold.
2090   case CmpInst::ICMP_EQ:
2091   case CmpInst::ICMP_NE:
2092     break;
2093
2094     // We can only handle unsigned relational comparisons because 'inbounds' on
2095     // a GEP only protects against unsigned wrapping.
2096   case CmpInst::ICMP_UGT:
2097   case CmpInst::ICMP_UGE:
2098   case CmpInst::ICMP_ULT:
2099   case CmpInst::ICMP_ULE:
2100     // However, we have to switch them to their signed variants to handle
2101     // negative indices from the base pointer.
2102     Pred = ICmpInst::getSignedPredicate(Pred);
2103     break;
2104   }
2105
2106   // Strip off any constant offsets so that we can reason about them.
2107   // It's tempting to use getUnderlyingObject or even just stripInBoundsOffsets
2108   // here and compare base addresses like AliasAnalysis does, however there are
2109   // numerous hazards. AliasAnalysis and its utilities rely on special rules
2110   // governing loads and stores which don't apply to icmps. Also, AliasAnalysis
2111   // doesn't need to guarantee pointer inequality when it says NoAlias.
2112   Constant *LHSOffset = stripAndComputeConstantOffsets(DL, LHS);
2113   Constant *RHSOffset = stripAndComputeConstantOffsets(DL, RHS);
2114
2115   // If LHS and RHS are related via constant offsets to the same base
2116   // value, we can replace it with an icmp which just compares the offsets.
2117   if (LHS == RHS)
2118     return ConstantExpr::getICmp(Pred, LHSOffset, RHSOffset);
2119
2120   // Various optimizations for (in)equality comparisons.
2121   if (Pred == CmpInst::ICMP_EQ || Pred == CmpInst::ICMP_NE) {
2122     // Different non-empty allocations that exist at the same time have
2123     // different addresses (if the program can tell). Global variables always
2124     // exist, so they always exist during the lifetime of each other and all
2125     // allocas. Two different allocas usually have different addresses...
2126     //
2127     // However, if there's an @llvm.stackrestore dynamically in between two
2128     // allocas, they may have the same address. It's tempting to reduce the
2129     // scope of the problem by only looking at *static* allocas here. That would
2130     // cover the majority of allocas while significantly reducing the likelihood
2131     // of having an @llvm.stackrestore pop up in the middle. However, it's not
2132     // actually impossible for an @llvm.stackrestore to pop up in the middle of
2133     // an entry block. Also, if we have a block that's not attached to a
2134     // function, we can't tell if it's "static" under the current definition.
2135     // Theoretically, this problem could be fixed by creating a new kind of
2136     // instruction kind specifically for static allocas. Such a new instruction
2137     // could be required to be at the top of the entry block, thus preventing it
2138     // from being subject to a @llvm.stackrestore. Instcombine could even
2139     // convert regular allocas into these special allocas. It'd be nifty.
2140     // However, until then, this problem remains open.
2141     //
2142     // So, we'll assume that two non-empty allocas have different addresses
2143     // for now.
2144     //
2145     // With all that, if the offsets are within the bounds of their allocations
2146     // (and not one-past-the-end! so we can't use inbounds!), and their
2147     // allocations aren't the same, the pointers are not equal.
2148     //
2149     // Note that it's not necessary to check for LHS being a global variable
2150     // address, due to canonicalization and constant folding.
2151     if (isa<AllocaInst>(LHS) &&
2152         (isa<AllocaInst>(RHS) || isa<GlobalVariable>(RHS))) {
2153       ConstantInt *LHSOffsetCI = dyn_cast<ConstantInt>(LHSOffset);
2154       ConstantInt *RHSOffsetCI = dyn_cast<ConstantInt>(RHSOffset);
2155       uint64_t LHSSize, RHSSize;
2156       if (LHSOffsetCI && RHSOffsetCI &&
2157           getObjectSize(LHS, LHSSize, DL, TLI) &&
2158           getObjectSize(RHS, RHSSize, DL, TLI)) {
2159         const APInt &LHSOffsetValue = LHSOffsetCI->getValue();
2160         const APInt &RHSOffsetValue = RHSOffsetCI->getValue();
2161         if (!LHSOffsetValue.isNegative() &&
2162             !RHSOffsetValue.isNegative() &&
2163             LHSOffsetValue.ult(LHSSize) &&
2164             RHSOffsetValue.ult(RHSSize)) {
2165           return ConstantInt::get(GetCompareTy(LHS),
2166                                   !CmpInst::isTrueWhenEqual(Pred));
2167         }
2168       }
2169
2170       // Repeat the above check but this time without depending on DataLayout
2171       // or being able to compute a precise size.
2172       if (!cast<PointerType>(LHS->getType())->isEmptyTy() &&
2173           !cast<PointerType>(RHS->getType())->isEmptyTy() &&
2174           LHSOffset->isNullValue() &&
2175           RHSOffset->isNullValue())
2176         return ConstantInt::get(GetCompareTy(LHS),
2177                                 !CmpInst::isTrueWhenEqual(Pred));
2178     }
2179
2180     // Even if an non-inbounds GEP occurs along the path we can still optimize
2181     // equality comparisons concerning the result. We avoid walking the whole
2182     // chain again by starting where the last calls to
2183     // stripAndComputeConstantOffsets left off and accumulate the offsets.
2184     Constant *LHSNoBound = stripAndComputeConstantOffsets(DL, LHS, true);
2185     Constant *RHSNoBound = stripAndComputeConstantOffsets(DL, RHS, true);
2186     if (LHS == RHS)
2187       return ConstantExpr::getICmp(Pred,
2188                                    ConstantExpr::getAdd(LHSOffset, LHSNoBound),
2189                                    ConstantExpr::getAdd(RHSOffset, RHSNoBound));
2190
2191     // If one side of the equality comparison must come from a noalias call
2192     // (meaning a system memory allocation function), and the other side must
2193     // come from a pointer that cannot overlap with dynamically-allocated
2194     // memory within the lifetime of the current function (allocas, byval
2195     // arguments, globals), then determine the comparison result here.
2196     SmallVector<Value *, 8> LHSUObjs, RHSUObjs;
2197     GetUnderlyingObjects(LHS, LHSUObjs, DL);
2198     GetUnderlyingObjects(RHS, RHSUObjs, DL);
2199
2200     // Is the set of underlying objects all noalias calls?
2201     auto IsNAC = [](ArrayRef<Value *> Objects) {
2202       return all_of(Objects, isNoAliasCall);
2203     };
2204
2205     // Is the set of underlying objects all things which must be disjoint from
2206     // noalias calls. For allocas, we consider only static ones (dynamic
2207     // allocas might be transformed into calls to malloc not simultaneously
2208     // live with the compared-to allocation). For globals, we exclude symbols
2209     // that might be resolve lazily to symbols in another dynamically-loaded
2210     // library (and, thus, could be malloc'ed by the implementation).
2211     auto IsAllocDisjoint = [](ArrayRef<Value *> Objects) {
2212       return all_of(Objects, [](Value *V) {
2213         if (const AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(V))
2214           return AI->getParent() && AI->getFunction() && AI->isStaticAlloca();
2215         if (const GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(V))
2216           return (GV->hasLocalLinkage() || GV->hasHiddenVisibility() ||
2217                   GV->hasProtectedVisibility() || GV->hasGlobalUnnamedAddr()) &&
2218                  !GV->isThreadLocal();
2219         if (const Argument *A = dyn_cast<Argument>(V))
2220           return A->hasByValAttr();
2221         return false;
2222       });
2223     };
2224
2225     if ((IsNAC(LHSUObjs) && IsAllocDisjoint(RHSUObjs)) ||
2226         (IsNAC(RHSUObjs) && IsAllocDisjoint(LHSUObjs)))
2227         return ConstantInt::get(GetCompareTy(LHS),
2228                                 !CmpInst::isTrueWhenEqual(Pred));
2229
2230     // Fold comparisons for non-escaping pointer even if the allocation call
2231     // cannot be elided. We cannot fold malloc comparison to null. Also, the
2232     // dynamic allocation call could be either of the operands.
2233     Value *MI = nullptr;
2234     if (isAllocLikeFn(LHS, TLI) && llvm::isKnownNonNullAt(RHS, CxtI, DT))
2235       MI = LHS;
2236     else if (isAllocLikeFn(RHS, TLI) && llvm::isKnownNonNullAt(LHS, CxtI, DT))
2237       MI = RHS;
2238     // FIXME: We should also fold the compare when the pointer escapes, but the
2239     // compare dominates the pointer escape
2240     if (MI && !PointerMayBeCaptured(MI, true, true))
2241       return ConstantInt::get(GetCompareTy(LHS),
2242                               CmpInst::isFalseWhenEqual(Pred));
2243   }
2244
2245   // Otherwise, fail.
2246   return nullptr;
2247 }
2248
2249 /// Fold an icmp when its operands have i1 scalar type.
2250 static Value *simplifyICmpOfBools(CmpInst::Predicate Pred, Value *LHS,
2251                                   Value *RHS, const SimplifyQuery &Q) {
2252   Type *ITy = GetCompareTy(LHS); // The return type.
2253   Type *OpTy = LHS->getType();   // The operand type.
2254   if (!OpTy->getScalarType()->isIntegerTy(1))
2255     return nullptr;
2256
2257   // A boolean compared to true/false can be simplified in 14 out of the 20
2258   // (10 predicates * 2 constants) possible combinations. Cases not handled here
2259   // require a 'not' of the LHS, so those must be transformed in InstCombine.
2260   if (match(RHS, m_Zero())) {
2261     switch (Pred) {
2262     case CmpInst::ICMP_NE:  // X !=  0 -> X
2263     case CmpInst::ICMP_UGT: // X >u  0 -> X
2264     case CmpInst::ICMP_SLT: // X <s  0 -> X
2265       return LHS;
2266
2267     case CmpInst::ICMP_ULT: // X <u  0 -> false
2268     case CmpInst::ICMP_SGT: // X >s  0 -> false
2269       return getFalse(ITy);
2270
2271     case CmpInst::ICMP_UGE: // X >=u 0 -> true
2272     case CmpInst::ICMP_SLE: // X <=s 0 -> true
2273       return getTrue(ITy);
2274
2275     default: break;
2276     }
2277   } else if (match(RHS, m_One())) {
2278     switch (Pred) {
2279     case CmpInst::ICMP_EQ:  // X ==   1 -> X
2280     case CmpInst::ICMP_UGE: // X >=u  1 -> X
2281     case CmpInst::ICMP_SLE: // X <=s -1 -> X
2282       return LHS;
2283
2284     case CmpInst::ICMP_UGT: // X >u   1 -> false
2285     case CmpInst::ICMP_SLT: // X <s  -1 -> false
2286       return getFalse(ITy);
2287
2288     case CmpInst::ICMP_ULE: // X <=u  1 -> true
2289     case CmpInst::ICMP_SGE: // X >=s -1 -> true
2290       return getTrue(ITy);
2291
2292     default: break;
2293     }
2294   }
2295
2296   switch (Pred) {
2297   default:
2298     break;
2299   case ICmpInst::ICMP_UGE:
2300     if (isImpliedCondition(RHS, LHS, Q.DL).getValueOr(false))
2301       return getTrue(ITy);
2302     break;
2303   case ICmpInst::ICMP_SGE:
2304     /// For signed comparison, the values for an i1 are 0 and -1
2305     /// respectively. This maps into a truth table of:
2306     /// LHS | RHS | LHS >=s RHS   | LHS implies RHS
2307     ///  0  |  0  |  1 (0 >= 0)   |  1
2308     ///  0  |  1  |  1 (0 >= -1)  |  1
2309     ///  1  |  0  |  0 (-1 >= 0)  |  0
2310     ///  1  |  1  |  1 (-1 >= -1) |  1
2311     if (isImpliedCondition(LHS, RHS, Q.DL).getValueOr(false))
2312       return getTrue(ITy);
2313     break;
2314   case ICmpInst::ICMP_ULE:
2315     if (isImpliedCondition(LHS, RHS, Q.DL).getValueOr(false))
2316       return getTrue(ITy);
2317     break;
2318   }
2319
2320   return nullptr;
2321 }
2322
2323 /// Try hard to fold icmp with zero RHS because this is a common case.
2324 static Value *simplifyICmpWithZero(CmpInst::Predicate Pred, Value *LHS,
2325                                    Value *RHS, const SimplifyQuery &Q) {
2326   if (!match(RHS, m_Zero()))
2327     return nullptr;
2328
2329   Type *ITy = GetCompareTy(LHS); // The return type.
2330   switch (Pred) {
2331   default:
2332     llvm_unreachable("Unknown ICmp predicate!");
2333   case ICmpInst::ICMP_ULT:
2334     return getFalse(ITy);
2335   case ICmpInst::ICMP_UGE:
2336     return getTrue(ITy);
2337   case ICmpInst::ICMP_EQ:
2338   case ICmpInst::ICMP_ULE:
2339     if (isKnownNonZero(LHS, Q.DL, 0, Q.AC, Q.CxtI, Q.DT))
2340       return getFalse(ITy);
2341     break;
2342   case ICmpInst::ICMP_NE:
2343   case ICmpInst::ICMP_UGT:
2344     if (isKnownNonZero(LHS, Q.DL, 0, Q.AC, Q.CxtI, Q.DT))
2345       return getTrue(ITy);
2346     break;
2347   case ICmpInst::ICMP_SLT: {
2348     KnownBits LHSKnown = computeKnownBits(LHS, Q.DL, 0, Q.AC, Q.CxtI, Q.DT);
2349     if (LHSKnown.isNegative())
2350       return getTrue(ITy);
2351     if (LHSKnown.isNonNegative())
2352       return getFalse(ITy);
2353     break;
2354   }
2355   case ICmpInst::ICMP_SLE: {
2356     KnownBits LHSKnown = computeKnownBits(LHS, Q.DL, 0, Q.AC, Q.CxtI, Q.DT);
2357     if (LHSKnown.isNegative())
2358       return getTrue(ITy);
2359     if (LHSKnown.isNonNegative() &&
2360         isKnownNonZero(LHS, Q.DL, 0, Q.AC, Q.CxtI, Q.DT))
2361       return getFalse(ITy);
2362     break;
2363   }
2364   case ICmpInst::ICMP_SGE: {
2365     KnownBits LHSKnown = computeKnownBits(LHS, Q.DL, 0, Q.AC, Q.CxtI, Q.DT);
2366     if (LHSKnown.isNegative())
2367       return getFalse(ITy);
2368     if (LHSKnown.isNonNegative())
2369       return getTrue(ITy);
2370     break;
2371   }
2372   case ICmpInst::ICMP_SGT: {
2373     KnownBits LHSKnown = computeKnownBits(LHS, Q.DL, 0, Q.AC, Q.CxtI, Q.DT);
2374     if (LHSKnown.isNegative())
2375       return getFalse(ITy);
2376     if (LHSKnown.isNonNegative() &&
2377         isKnownNonZero(LHS, Q.DL, 0, Q.AC, Q.CxtI, Q.DT))
2378       return getTrue(ITy);
2379     break;
2380   }
2381   }
2382
2383   return nullptr;
2384 }
2385
2386 /// Many binary operators with a constant operand have an easy-to-compute
2387 /// range of outputs. This can be used to fold a comparison to always true or
2388 /// always false.
2389 static void setLimitsForBinOp(BinaryOperator &BO, APInt &Lower, APInt &Upper) {
2390   unsigned Width = Lower.getBitWidth();
2391   const APInt *C;
2392   switch (BO.getOpcode()) {
2393   case Instruction::Add:
2394     if (match(BO.getOperand(1), m_APInt(C)) && !C->isNullValue()) {
2395       // FIXME: If we have both nuw and nsw, we should reduce the range further.
2396       if (BO.hasNoUnsignedWrap()) {
2397         // 'add nuw x, C' produces [C, UINT_MAX].
2398         Lower = *C;
2399       } else if (BO.hasNoSignedWrap()) {
2400         if (C->isNegative()) {
2401           // 'add nsw x, -C' produces [SINT_MIN, SINT_MAX - C].
2402           Lower = APInt::getSignedMinValue(Width);
2403           Upper = APInt::getSignedMaxValue(Width) + *C + 1;
2404         } else {
2405           // 'add nsw x, +C' produces [SINT_MIN + C, SINT_MAX].
2406           Lower = APInt::getSignedMinValue(Width) + *C;
2407           Upper = APInt::getSignedMaxValue(Width) + 1;
2408         }
2409       }
2410     }
2411     break;
2412
2413   case Instruction::And:
2414     if (match(BO.getOperand(1), m_APInt(C)))
2415       // 'and x, C' produces [0, C].
2416       Upper = *C + 1;
2417     break;
2418
2419   case Instruction::Or:
2420     if (match(BO.getOperand(1), m_APInt(C)))
2421       // 'or x, C' produces [C, UINT_MAX].
2422       Lower = *C;
2423     break;
2424
2425   case Instruction::AShr:
2426     if (match(BO.getOperand(1), m_APInt(C)) && C->ult(Width)) {
2427       // 'ashr x, C' produces [INT_MIN >> C, INT_MAX >> C].
2428       Lower = APInt::getSignedMinValue(Width).ashr(*C);
2429       Upper = APInt::getSignedMaxValue(Width).ashr(*C) + 1;
2430     } else if (match(BO.getOperand(0), m_APInt(C))) {
2431       unsigned ShiftAmount = Width - 1;
2432       if (!C->isNullValue() && BO.isExact())
2433         ShiftAmount = C->countTrailingZeros();
2434       if (C->isNegative()) {
2435         // 'ashr C, x' produces [C, C >> (Width-1)]
2436         Lower = *C;
2437         Upper = C->ashr(ShiftAmount) + 1;
2438       } else {
2439         // 'ashr C, x' produces [C >> (Width-1), C]
2440         Lower = C->ashr(ShiftAmount);
2441         Upper = *C + 1;
2442       }
2443     }
2444     break;
2445
2446   case Instruction::LShr:
2447     if (match(BO.getOperand(1), m_APInt(C)) && C->ult(Width)) {
2448       // 'lshr x, C' produces [0, UINT_MAX >> C].
2449       Upper = APInt::getAllOnesValue(Width).lshr(*C) + 1;
2450     } else if (match(BO.getOperand(0), m_APInt(C))) {
2451       // 'lshr C, x' produces [C >> (Width-1), C].
2452       unsigned ShiftAmount = Width - 1;
2453       if (!C->isNullValue() && BO.isExact())
2454         ShiftAmount = C->countTrailingZeros();
2455       Lower = C->lshr(ShiftAmount);
2456       Upper = *C + 1;
2457     }
2458     break;
2459
2460   case Instruction::Shl:
2461     if (match(BO.getOperand(0), m_APInt(C))) {
2462       if (BO.hasNoUnsignedWrap()) {
2463         // 'shl nuw C, x' produces [C, C << CLZ(C)]
2464         Lower = *C;
2465         Upper = Lower.shl(Lower.countLeadingZeros()) + 1;
2466       } else if (BO.hasNoSignedWrap()) { // TODO: What if both nuw+nsw?
2467         if (C->isNegative()) {
2468           // 'shl nsw C, x' produces [C << CLO(C)-1, C]
2469           unsigned ShiftAmount = C->countLeadingOnes() - 1;
2470           Lower = C->shl(ShiftAmount);
2471           Upper = *C + 1;
2472         } else {
2473           // 'shl nsw C, x' produces [C, C << CLZ(C)-1]
2474           unsigned ShiftAmount = C->countLeadingZeros() - 1;
2475           Lower = *C;
2476           Upper = C->shl(ShiftAmount) + 1;
2477         }
2478       }
2479     }
2480     break;
2481
2482   case Instruction::SDiv:
2483     if (match(BO.getOperand(1), m_APInt(C))) {
2484       APInt IntMin = APInt::getSignedMinValue(Width);
2485       APInt IntMax = APInt::getSignedMaxValue(Width);
2486       if (C->isAllOnesValue()) {
2487         // 'sdiv x, -1' produces [INT_MIN + 1, INT_MAX]
2488         //    where C != -1 and C != 0 and C != 1
2489         Lower = IntMin + 1;
2490         Upper = IntMax + 1;
2491       } else if (C->countLeadingZeros() < Width - 1) {
2492         // 'sdiv x, C' produces [INT_MIN / C, INT_MAX / C]
2493         //    where C != -1 and C != 0 and C != 1
2494         Lower = IntMin.sdiv(*C);
2495         Upper = IntMax.sdiv(*C);
2496         if (Lower.sgt(Upper))
2497           std::swap(Lower, Upper);
2498         Upper = Upper + 1;
2499         assert(Upper != Lower && "Upper part of range has wrapped!");
2500       }
2501     } else if (match(BO.getOperand(0), m_APInt(C))) {
2502       if (C->isMinSignedValue()) {
2503         // 'sdiv INT_MIN, x' produces [INT_MIN, INT_MIN / -2].
2504         Lower = *C;
2505         Upper = Lower.lshr(1) + 1;
2506       } else {
2507         // 'sdiv C, x' produces [-|C|, |C|].
2508         Upper = C->abs() + 1;
2509         Lower = (-Upper) + 1;
2510       }
2511     }
2512     break;
2513
2514   case Instruction::UDiv:
2515     if (match(BO.getOperand(1), m_APInt(C)) && !C->isNullValue()) {
2516       // 'udiv x, C' produces [0, UINT_MAX / C].
2517       Upper = APInt::getMaxValue(Width).udiv(*C) + 1;
2518     } else if (match(BO.getOperand(0), m_APInt(C))) {
2519       // 'udiv C, x' produces [0, C].
2520       Upper = *C + 1;
2521     }
2522     break;
2523
2524   case Instruction::SRem:
2525     if (match(BO.getOperand(1), m_APInt(C))) {
2526       // 'srem x, C' produces (-|C|, |C|).
2527       Upper = C->abs();
2528       Lower = (-Upper) + 1;
2529     }
2530     break;
2531
2532   case Instruction::URem:
2533     if (match(BO.getOperand(1), m_APInt(C)))
2534       // 'urem x, C' produces [0, C).
2535       Upper = *C;
2536     break;
2537
2538   default:
2539     break;
2540   }
2541 }
2542
2543 static Value *simplifyICmpWithConstant(CmpInst::Predicate Pred, Value *LHS,
2544                                        Value *RHS) {
2545   const APInt *C;
2546   if (!match(RHS, m_APInt(C)))
2547     return nullptr;
2548
2549   // Rule out tautological comparisons (eg., ult 0 or uge 0).
2550   ConstantRange RHS_CR = ConstantRange::makeExactICmpRegion(Pred, *C);
2551   if (RHS_CR.isEmptySet())
2552     return ConstantInt::getFalse(GetCompareTy(RHS));
2553   if (RHS_CR.isFullSet())
2554     return ConstantInt::getTrue(GetCompareTy(RHS));
2555
2556   // Find the range of possible values for binary operators.
2557   unsigned Width = C->getBitWidth();
2558   APInt Lower = APInt(Width, 0);
2559   APInt Upper = APInt(Width, 0);
2560   if (auto *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(LHS))
2561     setLimitsForBinOp(*BO, Lower, Upper);
2562
2563   ConstantRange LHS_CR =
2564       Lower != Upper ? ConstantRange(Lower, Upper) : ConstantRange(Width, true);
2565
2566   if (auto *I = dyn_cast<Instruction>(LHS))
2567     if (auto *Ranges = I->getMetadata(LLVMContext::MD_range))
2568       LHS_CR = LHS_CR.intersectWith(getConstantRangeFromMetadata(*Ranges));
2569
2570   if (!LHS_CR.isFullSet()) {
2571     if (RHS_CR.contains(LHS_CR))
2572       return ConstantInt::getTrue(GetCompareTy(RHS));
2573     if (RHS_CR.inverse().contains(LHS_CR))
2574       return ConstantInt::getFalse(GetCompareTy(RHS));
2575   }
2576
2577   return nullptr;
2578 }
2579
2580 /// TODO: A large part of this logic is duplicated in InstCombine's
2581 /// foldICmpBinOp(). We should be able to share that and avoid the code
2582 /// duplication.
2583 static Value *simplifyICmpWithBinOp(CmpInst::Predicate Pred, Value *LHS,
2584                                     Value *RHS, const SimplifyQuery &Q,
2585                                     unsigned MaxRecurse) {
2586   Type *ITy = GetCompareTy(LHS); // The return type.
2587
2588   BinaryOperator *LBO = dyn_cast<BinaryOperator>(LHS);
2589   BinaryOperator *RBO = dyn_cast<BinaryOperator>(RHS);
2590   if (MaxRecurse && (LBO || RBO)) {
2591     // Analyze the case when either LHS or RHS is an add instruction.
2592     Value *A = nullptr, *B = nullptr, *C = nullptr, *D = nullptr;
2593     // LHS = A + B (or A and B are null); RHS = C + D (or C and D are null).
2594     bool NoLHSWrapProblem = false, NoRHSWrapProblem = false;
2595     if (LBO && LBO->getOpcode() == Instruction::Add) {
2596       A = LBO->getOperand(0);
2597       B = LBO->getOperand(1);
2598       NoLHSWrapProblem =
2599           ICmpInst::isEquality(Pred) ||
2600           (CmpInst::isUnsigned(Pred) && LBO->hasNoUnsignedWrap()) ||
2601           (CmpInst::isSigned(Pred) && LBO->hasNoSignedWrap());
2602     }
2603     if (RBO && RBO->getOpcode() == Instruction::Add) {
2604       C = RBO->getOperand(0);
2605       D = RBO->getOperand(1);
2606       NoRHSWrapProblem =
2607           ICmpInst::isEquality(Pred) ||
2608           (CmpInst::isUnsigned(Pred) && RBO->hasNoUnsignedWrap()) ||
2609           (CmpInst::isSigned(Pred) && RBO->hasNoSignedWrap());
2610     }
2611
2612     // icmp (X+Y), X -> icmp Y, 0 for equalities or if there is no overflow.
2613     if ((A == RHS || B == RHS) && NoLHSWrapProblem)
2614       if (Value *V = SimplifyICmpInst(Pred, A == RHS ? B : A,
2615                                       Constant::getNullValue(RHS->getType()), Q,
2616                                       MaxRecurse - 1))
2617         return V;
2618
2619     // icmp X, (X+Y) -> icmp 0, Y for equalities or if there is no overflow.
2620     if ((C == LHS || D == LHS) && NoRHSWrapProblem)
2621       if (Value *V =
2622               SimplifyICmpInst(Pred, Constant::getNullValue(LHS->getType()),
2623                                C == LHS ? D : C, Q, MaxRecurse - 1))
2624         return V;
2625
2626     // icmp (X+Y), (X+Z) -> icmp Y,Z for equalities or if there is no overflow.
2627     if (A && C && (A == C || A == D || B == C || B == D) && NoLHSWrapProblem &&
2628         NoRHSWrapProblem) {
2629       // Determine Y and Z in the form icmp (X+Y), (X+Z).
2630       Value *Y, *Z;
2631       if (A == C) {
2632         // C + B == C + D  ->  B == D
2633         Y = B;
2634         Z = D;
2635       } else if (A == D) {
2636         // D + B == C + D  ->  B == C
2637         Y = B;
2638         Z = C;
2639       } else if (B == C) {
2640         // A + C == C + D  ->  A == D
2641         Y = A;
2642         Z = D;
2643       } else {
2644         assert(B == D);
2645         // A + D == C + D  ->  A == C
2646         Y = A;
2647         Z = C;
2648       }
2649       if (Value *V = SimplifyICmpInst(Pred, Y, Z, Q, MaxRecurse - 1))
2650         return V;
2651     }
2652   }
2653
2654   {
2655     Value *Y = nullptr;
2656     // icmp pred (or X, Y), X
2657     if (LBO && match(LBO, m_c_Or(m_Value(Y), m_Specific(RHS)))) {
2658       if (Pred == ICmpInst::ICMP_ULT)
2659         return getFalse(ITy);
2660       if (Pred == ICmpInst::ICMP_UGE)
2661         return getTrue(ITy);
2662
2663       if (Pred == ICmpInst::ICMP_SLT || Pred == ICmpInst::ICMP_SGE) {
2664         KnownBits RHSKnown = computeKnownBits(RHS, Q.DL, 0, Q.AC, Q.CxtI, Q.DT);
2665         KnownBits YKnown = computeKnownBits(Y, Q.DL, 0, Q.AC, Q.CxtI, Q.DT);
2666         if (RHSKnown.isNonNegative() && YKnown.isNegative())
2667           return Pred == ICmpInst::ICMP_SLT ? getTrue(ITy) : getFalse(ITy);
2668         if (RHSKnown.isNegative() || YKnown.isNonNegative())
2669           return Pred == ICmpInst::ICMP_SLT ? getFalse(ITy) : getTrue(ITy);
2670       }
2671     }
2672     // icmp pred X, (or X, Y)
2673     if (RBO && match(RBO, m_c_Or(m_Value(Y), m_Specific(LHS)))) {
2674       if (Pred == ICmpInst::ICMP_ULE)
2675         return getTrue(ITy);
2676       if (Pred == ICmpInst::ICMP_UGT)
2677         return getFalse(ITy);
2678
2679       if (Pred == ICmpInst::ICMP_SGT || Pred == ICmpInst::ICMP_SLE) {
2680         KnownBits LHSKnown = computeKnownBits(LHS, Q.DL, 0, Q.AC, Q.CxtI, Q.DT);
2681         KnownBits YKnown = computeKnownBits(Y, Q.DL, 0, Q.AC, Q.CxtI, Q.DT);
2682         if (LHSKnown.isNonNegative() && YKnown.isNegative())
2683           return Pred == ICmpInst::ICMP_SGT ? getTrue(ITy) : getFalse(ITy);
2684         if (LHSKnown.isNegative() || YKnown.isNonNegative())
2685           return Pred == ICmpInst::ICMP_SGT ? getFalse(ITy) : getTrue(ITy);
2686       }
2687     }
2688   }
2689
2690   // icmp pred (and X, Y), X
2691   if (LBO && match(LBO, m_c_And(m_Value(), m_Specific(RHS)))) {
2692     if (Pred == ICmpInst::ICMP_UGT)
2693       return getFalse(ITy);
2694     if (Pred == ICmpInst::ICMP_ULE)
2695       return getTrue(ITy);
2696   }
2697   // icmp pred X, (and X, Y)
2698   if (RBO && match(RBO, m_c_And(m_Value(), m_Specific(LHS)))) {
2699     if (Pred == ICmpInst::ICMP_UGE)
2700       return getTrue(ITy);
2701     if (Pred == ICmpInst::ICMP_ULT)
2702       return getFalse(ITy);
2703   }
2704
2705   // 0 - (zext X) pred C
2706   if (!CmpInst::isUnsigned(Pred) && match(LHS, m_Neg(m_ZExt(m_Value())))) {
2707     if (ConstantInt *RHSC = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
2708       if (RHSC->getValue().isStrictlyPositive()) {
2709         if (Pred == ICmpInst::ICMP_SLT)
2710           return ConstantInt::getTrue(RHSC->getContext());
2711         if (Pred == ICmpInst::ICMP_SGE)
2712           return ConstantInt::getFalse(RHSC->getContext());
2713         if (Pred == ICmpInst::ICMP_EQ)
2714           return ConstantInt::getFalse(RHSC->getContext());
2715         if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE)
2716           return ConstantInt::getTrue(RHSC->getContext());
2717       }
2718       if (RHSC->getValue().isNonNegative()) {
2719         if (Pred == ICmpInst::ICMP_SLE)
2720           return ConstantInt::getTrue(RHSC->getContext());
2721         if (Pred == ICmpInst::ICMP_SGT)
2722           return ConstantInt::getFalse(RHSC->getContext());
2723       }
2724     }
2725   }
2726
2727   // icmp pred (urem X, Y), Y
2728   if (LBO && match(LBO, m_URem(m_Value(), m_Specific(RHS)))) {
2729     switch (Pred) {
2730     default:
2731       break;
2732     case ICmpInst::ICMP_SGT:
2733     case ICmpInst::ICMP_SGE: {
2734       KnownBits Known = computeKnownBits(RHS, Q.DL, 0, Q.AC, Q.CxtI, Q.DT);
2735       if (!Known.isNonNegative())
2736         break;
2737       LLVM_FALLTHROUGH;
2738     }
2739     case ICmpInst::ICMP_EQ:
2740     case ICmpInst::ICMP_UGT:
2741     case ICmpInst::ICMP_UGE:
2742       return getFalse(ITy);
2743     case ICmpInst::ICMP_SLT:
2744     case ICmpInst::ICMP_SLE: {
2745       KnownBits Known = computeKnownBits(RHS, Q.DL, 0, Q.AC, Q.CxtI, Q.DT);
2746       if (!Known.isNonNegative())
2747         break;
2748       LLVM_FALLTHROUGH;
2749     }
2750     case ICmpInst::ICMP_NE:
2751     case ICmpInst::ICMP_ULT:
2752     case ICmpInst::ICMP_ULE:
2753       return getTrue(ITy);
2754     }
2755   }
2756
2757   // icmp pred X, (urem Y, X)
2758   if (RBO && match(RBO, m_URem(m_Value(), m_Specific(LHS)))) {
2759     switch (Pred) {
2760     default:
2761       break;
2762     case ICmpInst::ICMP_SGT:
2763     case ICmpInst::ICMP_SGE: {
2764       KnownBits Known = computeKnownBits(LHS, Q.DL, 0, Q.AC, Q.CxtI, Q.DT);
2765       if (!Known.isNonNegative())
2766         break;
2767       LLVM_FALLTHROUGH;
2768     }
2769     case ICmpInst::ICMP_NE:
2770     case ICmpInst::ICMP_UGT:
2771     case ICmpInst::ICMP_UGE:
2772       return getTrue(ITy);
2773     case ICmpInst::ICMP_SLT:
2774     case ICmpInst::ICMP_SLE: {
2775       KnownBits Known = computeKnownBits(LHS, Q.DL, 0, Q.AC, Q.CxtI, Q.DT);
2776       if (!Known.isNonNegative())
2777         break;
2778       LLVM_FALLTHROUGH;
2779     }
2780     case ICmpInst::ICMP_EQ:
2781     case ICmpInst::ICMP_ULT:
2782     case ICmpInst::ICMP_ULE:
2783       return getFalse(ITy);
2784     }
2785   }
2786
2787   // x >> y <=u x
2788   // x udiv y <=u x.
2789   if (LBO && (match(LBO, m_LShr(m_Specific(RHS), m_Value())) ||
2790               match(LBO, m_UDiv(m_Specific(RHS), m_Value())))) {
2791     // icmp pred (X op Y), X
2792     if (Pred == ICmpInst::ICMP_UGT)
2793       return getFalse(ITy);
2794     if (Pred == ICmpInst::ICMP_ULE)
2795       return getTrue(ITy);
2796   }
2797
2798   // x >=u x >> y
2799   // x >=u x udiv y.
2800   if (RBO && (match(RBO, m_LShr(m_Specific(LHS), m_Value())) ||
2801               match(RBO, m_UDiv(m_Specific(LHS), m_Value())))) {
2802     // icmp pred X, (X op Y)
2803     if (Pred == ICmpInst::ICMP_ULT)
2804       return getFalse(ITy);
2805     if (Pred == ICmpInst::ICMP_UGE)
2806       return getTrue(ITy);
2807   }
2808
2809   // handle:
2810   //   CI2 << X == CI
2811   //   CI2 << X != CI
2812   //
2813   //   where CI2 is a power of 2 and CI isn't
2814   if (auto *CI = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
2815     const APInt *CI2Val, *CIVal = &CI->getValue();
2816     if (LBO && match(LBO, m_Shl(m_APInt(CI2Val), m_Value())) &&
2817         CI2Val->isPowerOf2()) {
2818       if (!CIVal->isPowerOf2()) {
2819         // CI2 << X can equal zero in some circumstances,
2820         // this simplification is unsafe if CI is zero.
2821         //
2822         // We know it is safe if:
2823         // - The shift is nsw, we can't shift out the one bit.
2824         // - The shift is nuw, we can't shift out the one bit.
2825         // - CI2 is one
2826         // - CI isn't zero
2827         if (LBO->hasNoSignedWrap() || LBO->hasNoUnsignedWrap() ||
2828             CI2Val->isOneValue() || !CI->isZero()) {
2829           if (Pred == ICmpInst::ICMP_EQ)
2830             return ConstantInt::getFalse(RHS->getContext());
2831           if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE)
2832             return ConstantInt::getTrue(RHS->getContext());
2833         }
2834       }
2835       if (CIVal->isSignMask() && CI2Val->isOneValue()) {
2836         if (Pred == ICmpInst::ICMP_UGT)
2837           return ConstantInt::getFalse(RHS->getContext());
2838         if (Pred == ICmpInst::ICMP_ULE)
2839           return ConstantInt::getTrue(RHS->getContext());
2840       }
2841     }
2842   }
2843
2844   if (MaxRecurse && LBO && RBO && LBO->getOpcode() == RBO->getOpcode() &&
2845       LBO->getOperand(1) == RBO->getOperand(1)) {
2846     switch (LBO->getOpcode()) {
2847     default:
2848       break;
2849     case Instruction::UDiv:
2850     case Instruction::LShr:
2851       if (ICmpInst::isSigned(Pred) || !LBO->isExact() || !RBO->isExact())
2852         break;
2853       if (Value *V = SimplifyICmpInst(Pred, LBO->getOperand(0),
2854                                       RBO->getOperand(0), Q, MaxRecurse - 1))
2855           return V;
2856       break;
2857     case Instruction::SDiv:
2858       if (!ICmpInst::isEquality(Pred) || !LBO->isExact() || !RBO->isExact())
2859         break;
2860       if (Value *V = SimplifyICmpInst(Pred, LBO->getOperand(0),
2861                                       RBO->getOperand(0), Q, MaxRecurse - 1))
2862         return V;
2863       break;
2864     case Instruction::AShr:
2865       if (!LBO->isExact() || !RBO->isExact())
2866         break;
2867       if (Value *V = SimplifyICmpInst(Pred, LBO->getOperand(0),
2868                                       RBO->getOperand(0), Q, MaxRecurse - 1))
2869         return V;
2870       break;
2871     case Instruction::Shl: {
2872       bool NUW = LBO->hasNoUnsignedWrap() && RBO->hasNoUnsignedWrap();
2873       bool NSW = LBO->hasNoSignedWrap() && RBO->hasNoSignedWrap();
2874       if (!NUW && !NSW)
2875         break;
2876       if (!NSW && ICmpInst::isSigned(Pred))
2877         break;
2878       if (Value *V = SimplifyICmpInst(Pred, LBO->getOperand(0),
2879                                       RBO->getOperand(0), Q, MaxRecurse - 1))
2880         return V;
2881       break;
2882     }
2883     }
2884   }
2885   return nullptr;
2886 }
2887
2888 /// Simplify integer comparisons where at least one operand of the compare
2889 /// matches an integer min/max idiom.
2890 static Value *simplifyICmpWithMinMax(CmpInst::Predicate Pred, Value *LHS,
2891                                      Value *RHS, const SimplifyQuery &Q,
2892                                      unsigned MaxRecurse) {
2893   Type *ITy = GetCompareTy(LHS); // The return type.
2894   Value *A, *B;
2895   CmpInst::Predicate P = CmpInst::BAD_ICMP_PREDICATE;
2896   CmpInst::Predicate EqP; // Chosen so that "A == max/min(A,B)" iff "A EqP B".
2897
2898   // Signed variants on "max(a,b)>=a -> true".
2899   if (match(LHS, m_SMax(m_Value(A), m_Value(B))) && (A == RHS || B == RHS)) {
2900     if (A != RHS)
2901       std::swap(A, B);       // smax(A, B) pred A.
2902     EqP = CmpInst::ICMP_SGE; // "A == smax(A, B)" iff "A sge B".
2903     // We analyze this as smax(A, B) pred A.
2904     P = Pred;
2905   } else if (match(RHS, m_SMax(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2906              (A == LHS || B == LHS)) {
2907     if (A != LHS)
2908       std::swap(A, B);       // A pred smax(A, B).
2909     EqP = CmpInst::ICMP_SGE; // "A == smax(A, B)" iff "A sge B".
2910     // We analyze this as smax(A, B) swapped-pred A.
2911     P = CmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
2912   } else if (match(LHS, m_SMin(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2913              (A == RHS || B == RHS)) {
2914     if (A != RHS)
2915       std::swap(A, B);       // smin(A, B) pred A.
2916     EqP = CmpInst::ICMP_SLE; // "A == smin(A, B)" iff "A sle B".
2917     // We analyze this as smax(-A, -B) swapped-pred -A.
2918     // Note that we do not need to actually form -A or -B thanks to EqP.
2919     P = CmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
2920   } else if (match(RHS, m_SMin(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2921              (A == LHS || B == LHS)) {
2922     if (A != LHS)
2923       std::swap(A, B);       // A pred smin(A, B).
2924     EqP = CmpInst::ICMP_SLE; // "A == smin(A, B)" iff "A sle B".
2925     // We analyze this as smax(-A, -B) pred -A.
2926     // Note that we do not need to actually form -A or -B thanks to EqP.
2927     P = Pred;
2928   }
2929   if (P != CmpInst::BAD_ICMP_PREDICATE) {
2930     // Cases correspond to "max(A, B) p A".
2931     switch (P) {
2932     default:
2933       break;
2934     case CmpInst::ICMP_EQ:
2935     case CmpInst::ICMP_SLE:
2936       // Equivalent to "A EqP B".  This may be the same as the condition tested
2937       // in the max/min; if so, we can just return that.
2938       if (Value *V = ExtractEquivalentCondition(LHS, EqP, A, B))
2939         return V;
2940       if (Value *V = ExtractEquivalentCondition(RHS, EqP, A, B))
2941         return V;
2942       // Otherwise, see if "A EqP B" simplifies.
2943       if (MaxRecurse)
2944         if (Value *V = SimplifyICmpInst(EqP, A, B, Q, MaxRecurse - 1))
2945           return V;
2946       break;
2947     case CmpInst::ICMP_NE:
2948     case CmpInst::ICMP_SGT: {
2949       CmpInst::Predicate InvEqP = CmpInst::getInversePredicate(EqP);
2950       // Equivalent to "A InvEqP B".  This may be the same as the condition
2951       // tested in the max/min; if so, we can just return that.
2952       if (Value *V = ExtractEquivalentCondition(LHS, InvEqP, A, B))
2953         return V;
2954       if (Value *V = ExtractEquivalentCondition(RHS, InvEqP, A, B))
2955         return V;
2956       // Otherwise, see if "A InvEqP B" simplifies.
2957       if (MaxRecurse)
2958         if (Value *V = SimplifyICmpInst(InvEqP, A, B, Q, MaxRecurse - 1))
2959           return V;
2960       break;
2961     }
2962     case CmpInst::ICMP_SGE:
2963       // Always true.
2964       return getTrue(ITy);
2965     case CmpInst::ICMP_SLT:
2966       // Always false.
2967       return getFalse(ITy);
2968     }
2969   }
2970
2971   // Unsigned variants on "max(a,b)>=a -> true".
2972   P = CmpInst::BAD_ICMP_PREDICATE;
2973   if (match(LHS, m_UMax(m_Value(A), m_Value(B))) && (A == RHS || B == RHS)) {
2974     if (A != RHS)
2975       std::swap(A, B);       // umax(A, B) pred A.
2976     EqP = CmpInst::ICMP_UGE; // "A == umax(A, B)" iff "A uge B".
2977     // We analyze this as umax(A, B) pred A.
2978     P = Pred;
2979   } else if (match(RHS, m_UMax(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2980              (A == LHS || B == LHS)) {
2981     if (A != LHS)
2982       std::swap(A, B);       // A pred umax(A, B).
2983     EqP = CmpInst::ICMP_UGE; // "A == umax(A, B)" iff "A uge B".
2984     // We analyze this as umax(A, B) swapped-pred A.
2985     P = CmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
2986   } else if (match(LHS, m_UMin(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2987              (A == RHS || B == RHS)) {
2988     if (A != RHS)
2989       std::swap(A, B);       // umin(A, B) pred A.
2990     EqP = CmpInst::ICMP_ULE; // "A == umin(A, B)" iff "A ule B".
2991     // We analyze this as umax(-A, -B) swapped-pred -A.
2992     // Note that we do not need to actually form -A or -B thanks to EqP.
2993     P = CmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
2994   } else if (match(RHS, m_UMin(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2995              (A == LHS || B == LHS)) {
2996     if (A != LHS)
2997       std::swap(A, B);       // A pred umin(A, B).
2998     EqP = CmpInst::ICMP_ULE; // "A == umin(A, B)" iff "A ule B".
2999     // We analyze this as umax(-A, -B) pred -A.
3000     // Note that we do not need to actually form -A or -B thanks to EqP.
3001     P = Pred;
3002   }
3003   if (P != CmpInst::BAD_ICMP_PREDICATE) {
3004     // Cases correspond to "max(A, B) p A".
3005     switch (P) {
3006     default:
3007       break;
3008     case CmpInst::ICMP_EQ:
3009     case CmpInst::ICMP_ULE:
3010       // Equivalent to "A EqP B".  This may be the same as the condition tested
3011       // in the max/min; if so, we can just return that.
3012       if (Value *V = ExtractEquivalentCondition(LHS, EqP, A, B))
3013         return V;
3014       if (Value *V = ExtractEquivalentCondition(RHS, EqP, A, B))
3015         return V;
3016       // Otherwise, see if "A EqP B" simplifies.
3017       if (MaxRecurse)
3018         if (Value *V = SimplifyICmpInst(EqP, A, B, Q, MaxRecurse - 1))
3019           return V;
3020       break;
3021     case CmpInst::ICMP_NE:
3022     case CmpInst::ICMP_UGT: {
3023       CmpInst::Predicate InvEqP = CmpInst::getInversePredicate(EqP);
3024       // Equivalent to "A InvEqP B".  This may be the same as the condition
3025       // tested in the max/min; if so, we can just return that.
3026       if (Value *V = ExtractEquivalentCondition(LHS, InvEqP, A, B))
3027         return V;
3028       if (Value *V = ExtractEquivalentCondition(RHS, InvEqP, A, B))
3029         return V;
3030       // Otherwise, see if "A InvEqP B" simplifies.
3031       if (MaxRecurse)
3032         if (Value *V = SimplifyICmpInst(InvEqP, A, B, Q, MaxRecurse - 1))
3033           return V;
3034       break;
3035     }
3036     case CmpInst::ICMP_UGE:
3037       // Always true.
3038       return getTrue(ITy);
3039     case CmpInst::ICMP_ULT:
3040       // Always false.
3041       return getFalse(ITy);
3042     }
3043   }
3044
3045   // Variants on "max(x,y) >= min(x,z)".
3046   Value *C, *D;
3047   if (match(LHS, m_SMax(m_Value(A), m_Value(B))) &&
3048       match(RHS, m_SMin(m_Value(C), m_Value(D))) &&
3049       (A == C || A == D || B == C || B == D)) {
3050     // max(x, ?) pred min(x, ?).
3051     if (Pred == CmpInst::ICMP_SGE)
3052       // Always true.
3053       return getTrue(ITy);
3054     if (Pred == CmpInst::ICMP_SLT)
3055       // Always false.
3056       return getFalse(ITy);
3057   } else if (match(LHS, m_SMin(m_Value(A), m_Value(B))) &&
3058              match(RHS, m_SMax(m_Value(C), m_Value(D))) &&
3059              (A == C || A == D || B == C || B == D)) {
3060     // min(x, ?) pred max(x, ?).
3061     if (Pred == CmpInst::ICMP_SLE)
3062       // Always true.
3063       return getTrue(ITy);
3064     if (Pred == CmpInst::ICMP_SGT)
3065       // Always false.
3066       return getFalse(ITy);
3067   } else if (match(LHS, m_UMax(m_Value(A), m_Value(B))) &&
3068              match(RHS, m_UMin(m_Value(C), m_Value(D))) &&
3069              (A == C || A == D || B == C || B == D)) {
3070     // max(x, ?) pred min(x, ?).
3071     if (Pred == CmpInst::ICMP_UGE)
3072       // Always true.
3073       return getTrue(ITy);
3074     if (Pred == CmpInst::ICMP_ULT)
3075       // Always false.
3076       return getFalse(ITy);
3077   } else if (match(LHS, m_UMin(m_Value(A), m_Value(B))) &&
3078              match(RHS, m_UMax(m_Value(C), m_Value(D))) &&
3079              (A == C || A == D || B == C || B == D)) {
3080     // min(x, ?) pred max(x, ?).
3081     if (Pred == CmpInst::ICMP_ULE)
3082       // Always true.
3083       return getTrue(ITy);
3084     if (Pred == CmpInst::ICMP_UGT)
3085       // Always false.
3086       return getFalse(ITy);
3087   }
3088
3089   return nullptr;
3090 }
3091
3092 /// Given operands for an ICmpInst, see if we can fold the result.
3093 /// If not, this returns null.
3094 static Value *SimplifyICmpInst(unsigned Predicate, Value *LHS, Value *RHS,
3095                                const SimplifyQuery &Q, unsigned MaxRecurse) {
3096   CmpInst::Predicate Pred = (CmpInst::Predicate)Predicate;
3097   assert(CmpInst::isIntPredicate(Pred) && "Not an integer compare!");
3098
3099   if (Constant *CLHS = dyn_cast<Constant>(LHS)) {
3100     if (Constant *CRHS = dyn_cast<Constant>(RHS))
3101       return ConstantFoldCompareInstOperands(Pred, CLHS, CRHS, Q.DL, Q.TLI);
3102
3103     // If we have a constant, make sure it is on the RHS.
3104     std::swap(LHS, RHS);
3105     Pred = CmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
3106   }
3107
3108   Type *ITy = GetCompareTy(LHS); // The return type.
3109
3110   // icmp X, X -> true/false
3111   // X icmp undef -> true/false.  For example, icmp ugt %X, undef -> false
3112   // because X could be 0.
3113   if (LHS == RHS || isa<UndefValue>(RHS))
3114     return ConstantInt::get(ITy, CmpInst::isTrueWhenEqual(Pred));
3115
3116   if (Value *V = simplifyICmpOfBools(Pred, LHS, RHS, Q))
3117     return V;
3118
3119   if (Value *V = simplifyICmpWithZero(Pred, LHS, RHS, Q))
3120     return V;
3121
3122   if (Value *V = simplifyICmpWithConstant(Pred, LHS, RHS))
3123     return V;
3124
3125   // If both operands have range metadata, use the metadata
3126   // to simplify the comparison.
3127   if (isa<Instruction>(RHS) && isa<Instruction>(LHS)) {
3128     auto RHS_Instr = cast<Instruction>(RHS);
3129     auto LHS_Instr = cast<Instruction>(LHS);
3130
3131     if (RHS_Instr->getMetadata(LLVMContext::MD_range) &&
3132         LHS_Instr->getMetadata(LLVMContext::MD_range)) {
3133       auto RHS_CR = getConstantRangeFromMetadata(
3134           *RHS_Instr->getMetadata(LLVMContext::MD_range));
3135       auto LHS_CR = getConstantRangeFromMetadata(
3136           *LHS_Instr->getMetadata(LLVMContext::MD_range));
3137
3138       auto Satisfied_CR = ConstantRange::makeSatisfyingICmpRegion(Pred, RHS_CR);
3139       if (Satisfied_CR.contains(LHS_CR))
3140         return ConstantInt::getTrue(RHS->getContext());
3141
3142       auto InversedSatisfied_CR = ConstantRange::makeSatisfyingICmpRegion(
3143                 CmpInst::getInversePredicate(Pred), RHS_CR);
3144       if (InversedSatisfied_CR.contains(LHS_CR))
3145         return ConstantInt::getFalse(RHS->getContext());
3146     }
3147   }
3148
3149   // Compare of cast, for example (zext X) != 0 -> X != 0
3150   if (isa<CastInst>(LHS) && (isa<Constant>(RHS) || isa<CastInst>(RHS))) {
3151     Instruction *LI = cast<CastInst>(LHS);
3152     Value *SrcOp = LI->getOperand(0);
3153     Type *SrcTy = SrcOp->getType();
3154     Type *DstTy = LI->getType();
3155
3156     // Turn icmp (ptrtoint x), (ptrtoint/constant) into a compare of the input
3157     // if the integer type is the same size as the pointer type.
3158     if (MaxRecurse && isa<PtrToIntInst>(LI) &&
3159         Q.DL.getTypeSizeInBits(SrcTy) == DstTy->getPrimitiveSizeInBits()) {
3160       if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(RHS)) {
3161         // Transfer the cast to the constant.
3162         if (Value *V = SimplifyICmpInst(Pred, SrcOp,
3163                                         ConstantExpr::getIntToPtr(RHSC, SrcTy),
3164                                         Q, MaxRecurse-1))
3165           return V;
3166       } else if (PtrToIntInst *RI = dyn_cast<PtrToIntInst>(RHS)) {
3167         if (RI->getOperand(0)->getType() == SrcTy)
3168           // Compare without the cast.
3169           if (Value *V = SimplifyICmpInst(Pred, SrcOp, RI->getOperand(0),
3170                                           Q, MaxRecurse-1))
3171             return V;
3172       }
3173     }
3174
3175     if (isa<ZExtInst>(LHS)) {
3176       // Turn icmp (zext X), (zext Y) into a compare of X and Y if they have the
3177       // same type.
3178       if (ZExtInst *RI = dyn_cast<ZExtInst>(RHS)) {
3179         if (MaxRecurse && SrcTy == RI->getOperand(0)->getType())
3180           // Compare X and Y.  Note that signed predicates become unsigned.
3181           if (Value *V = SimplifyICmpInst(ICmpInst::getUnsignedPredicate(Pred),
3182                                           SrcOp, RI->getOperand(0), Q,
3183                                           MaxRecurse-1))
3184             return V;
3185       }
3186       // Turn icmp (zext X), Cst into a compare of X and Cst if Cst is extended
3187       // too.  If not, then try to deduce the result of the comparison.
3188       else if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
3189         // Compute the constant that would happen if we truncated to SrcTy then
3190         // reextended to DstTy.
3191         Constant *Trunc = ConstantExpr::getTrunc(CI, SrcTy);
3192         Constant *RExt = ConstantExpr::getCast(CastInst::ZExt, Trunc, DstTy);
3193
3194         // If the re-extended constant didn't change then this is effectively
3195         // also a case of comparing two zero-extended values.
3196         if (RExt == CI && MaxRecurse)
3197           if (Value *V = SimplifyICmpInst(ICmpInst::getUnsignedPredicate(Pred),
3198                                         SrcOp, Trunc, Q, MaxRecurse-1))
3199             return V;
3200
3201         // Otherwise the upper bits of LHS are zero while RHS has a non-zero bit
3202         // there.  Use this to work out the result of the comparison.
3203         if (RExt != CI) {
3204           switch (Pred) {
3205           default: llvm_unreachable("Unknown ICmp predicate!");
3206           // LHS <u RHS.
3207           case ICmpInst::ICMP_EQ:
3208           case ICmpInst::ICMP_UGT:
3209           case ICmpInst::ICMP_UGE:
3210             return ConstantInt::getFalse(CI->getContext());
3211
3212           case ICmpInst::ICMP_NE:
3213           case ICmpInst::ICMP_ULT:
3214           case ICmpInst::ICMP_ULE:
3215             return ConstantInt::getTrue(CI->getContext());
3216
3217           // LHS is non-negative.  If RHS is negative then LHS >s LHS.  If RHS
3218           // is non-negative then LHS <s RHS.
3219           case ICmpInst::ICMP_SGT:
3220           case ICmpInst::ICMP_SGE:
3221             return CI->getValue().isNegative() ?
3222               ConstantInt::getTrue(CI->getContext()) :
3223               ConstantInt::getFalse(CI->getContext());
3224
3225           case ICmpInst::ICMP_SLT:
3226           case ICmpInst::ICMP_SLE:
3227             return CI->getValue().isNegative() ?
3228               ConstantInt::getFalse(CI->getContext()) :
3229               ConstantInt::getTrue(CI->getContext());
3230           }
3231         }
3232       }
3233     }
3234
3235     if (isa<SExtInst>(LHS)) {
3236       // Turn icmp (sext X), (sext Y) into a compare of X and Y if they have the
3237       // same type.
3238       if (SExtInst *RI = dyn_cast<SExtInst>(RHS)) {
3239         if (MaxRecurse && SrcTy == RI->getOperand(0)->getType())
3240           // Compare X and Y.  Note that the predicate does not change.
3241           if (Value *V = SimplifyICmpInst(Pred, SrcOp, RI->getOperand(0),
3242                                           Q, MaxRecurse-1))
3243             return V;
3244       }
3245       // Turn icmp (sext X), Cst into a compare of X and Cst if Cst is extended
3246       // too.  If not, then try to deduce the result of the comparison.
3247       else if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
3248         // Compute the constant that would happen if we truncated to SrcTy then
3249         // reextended to DstTy.
3250         Constant *Trunc = ConstantExpr::getTrunc(CI, SrcTy);
3251         Constant *RExt = ConstantExpr::getCast(CastInst::SExt, Trunc, DstTy);
3252
3253         // If the re-extended constant didn't change then this is effectively
3254         // also a case of comparing two sign-extended values.
3255         if (RExt == CI && MaxRecurse)
3256           if (Value *V = SimplifyICmpInst(Pred, SrcOp, Trunc, Q, MaxRecurse-1))
3257             return V;
3258
3259         // Otherwise the upper bits of LHS are all equal, while RHS has varying
3260         // bits there.  Use this to work out the result of the comparison.
3261         if (RExt != CI) {
3262           switch (Pred) {
3263           default: llvm_unreachable("Unknown ICmp predicate!");
3264           case ICmpInst::ICMP_EQ:
3265             return ConstantInt::getFalse(CI->getContext());
3266           case ICmpInst::ICMP_NE:
3267             return ConstantInt::getTrue(CI->getContext());
3268
3269           // If RHS is non-negative then LHS <s RHS.  If RHS is negative then
3270           // LHS >s RHS.
3271           case ICmpInst::ICMP_SGT:
3272           case ICmpInst::ICMP_SGE:
3273             return CI->getValue().isNegative() ?
3274               ConstantInt::getTrue(CI->getContext()) :
3275               ConstantInt::getFalse(CI->getContext());
3276           case ICmpInst::ICMP_SLT:
3277           case ICmpInst::ICMP_SLE:
3278             return CI->getValue().isNegative() ?
3279               ConstantInt::getFalse(CI->getContext()) :
3280               ConstantInt::getTrue(CI->getContext());
3281
3282           // If LHS is non-negative then LHS <u RHS.  If LHS is negative then
3283           // LHS >u RHS.
3284           case ICmpInst::ICMP_UGT:
3285           case ICmpInst::ICMP_UGE:
3286             // Comparison is true iff the LHS <s 0.
3287             if (MaxRecurse)
3288               if (Value *V = SimplifyICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, SrcOp,
3289                                               Constant::getNullValue(SrcTy),
3290                                               Q, MaxRecurse-1))
3291                 return V;
3292             break;
3293           case ICmpInst::ICMP_ULT:
3294           case ICmpInst::ICMP_ULE:
3295             // Comparison is true iff the LHS >=s 0.
3296             if (MaxRecurse)
3297               if (Value *V = SimplifyICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, SrcOp,
3298                                               Constant::getNullValue(SrcTy),
3299                                               Q, MaxRecurse-1))
3300                 return V;
3301             break;
3302           }
3303         }
3304       }
3305     }
3306   }
3307
3308   // icmp eq|ne X, Y -> false|true if X != Y
3309   if (ICmpInst::isEquality(Pred) &&
3310       isKnownNonEqual(LHS, RHS, Q.DL, Q.AC, Q.CxtI, Q.DT)) {
3311     return Pred == ICmpInst::ICMP_NE ? getTrue(ITy) : getFalse(ITy);
3312   }
3313
3314   if (Value *V = simplifyICmpWithBinOp(Pred, LHS, RHS, Q, MaxRecurse))
3315     return V;
3316
3317   if (Value *V = simplifyICmpWithMinMax(Pred, LHS, RHS, Q, MaxRecurse))
3318     return V;
3319
3320   // Simplify comparisons of related pointers using a powerful, recursive
3321   // GEP-walk when we have target data available..
3322   if (LHS->getType()->isPointerTy())
3323     if (auto *C = computePointerICmp(Q.DL, Q.TLI, Q.DT, Pred, Q.CxtI, LHS, RHS))
3324       return C;
3325   if (auto *CLHS = dyn_cast<PtrToIntOperator>(LHS))
3326     if (auto *CRHS = dyn_cast<PtrToIntOperator>(RHS))
3327       if (Q.DL.getTypeSizeInBits(CLHS->getPointerOperandType()) ==
3328               Q.DL.getTypeSizeInBits(CLHS->getType()) &&
3329           Q.DL.getTypeSizeInBits(CRHS->getPointerOperandType()) ==
3330               Q.DL.getTypeSizeInBits(CRHS->getType()))
3331         if (auto *C = computePointerICmp(Q.DL, Q.TLI, Q.DT, Pred, Q.CxtI,
3332                                          CLHS->getPointerOperand(),
3333                                          CRHS->getPointerOperand()))
3334           return C;
3335
3336   if (GetElementPtrInst *GLHS = dyn_cast<GetElementPtrInst>(LHS)) {
3337     if (GEPOperator *GRHS = dyn_cast<GEPOperator>(RHS)) {
3338       if (GLHS->getPointerOperand() == GRHS->getPointerOperand() &&
3339           GLHS->hasAllConstantIndices() && GRHS->hasAllConstantIndices() &&
3340           (ICmpInst::isEquality(Pred) ||
3341            (GLHS->isInBounds() && GRHS->isInBounds() &&
3342             Pred == ICmpInst::getSignedPredicate(Pred)))) {
3343         // The bases are equal and the indices are constant.  Build a constant
3344         // expression GEP with the same indices and a null base pointer to see
3345         // what constant folding can make out of it.
3346         Constant *Null = Constant::getNullValue(GLHS->getPointerOperandType());
3347         SmallVector<Value *, 4> IndicesLHS(GLHS->idx_begin(), GLHS->idx_end());
3348         Constant *NewLHS = ConstantExpr::getGetElementPtr(
3349             GLHS->getSourceElementType(), Null, IndicesLHS);
3350
3351         SmallVector<Value *, 4> IndicesRHS(GRHS->idx_begin(), GRHS->idx_end());
3352         Constant *NewRHS = ConstantExpr::getGetElementPtr(
3353             GLHS->getSourceElementType(), Null, IndicesRHS);
3354         return ConstantExpr::getICmp(Pred, NewLHS, NewRHS);
3355       }
3356     }
3357   }
3358
3359   // If the comparison is with the result of a select instruction, check whether
3360   // comparing with either branch of the select always yields the same value.
3361   if (isa<SelectInst>(LHS) || isa<SelectInst>(RHS))
3362     if (Value *V = ThreadCmpOverSelect(Pred, LHS, RHS, Q, MaxRecurse))
3363       return V;
3364
3365   // If the comparison is with the result of a phi instruction, check whether
3366   // doing the compare with each incoming phi value yields a common result.
3367   if (isa<PHINode>(LHS) || isa<PHINode>(RHS))
3368     if (Value *V = ThreadCmpOverPHI(Pred, LHS, RHS, Q, MaxRecurse))
3369       return V;
3370
3371   return nullptr;
3372 }
3373
3374 Value *llvm::SimplifyICmpInst(unsigned Predicate, Value *LHS, Value *RHS,
3375                               const SimplifyQuery &Q) {
3376   return ::SimplifyICmpInst(Predicate, LHS, RHS, Q, RecursionLimit);
3377 }
3378
3379 /// Given operands for an FCmpInst, see if we can fold the result.
3380 /// If not, this returns null.
3381 static Value *SimplifyFCmpInst(unsigned Predicate, Value *LHS, Value *RHS,
3382                                FastMathFlags FMF, const SimplifyQuery &Q,
3383                                unsigned MaxRecurse) {
3384   CmpInst::Predicate Pred = (CmpInst::Predicate)Predicate;
3385   assert(CmpInst::isFPPredicate(Pred) && "Not an FP compare!");
3386
3387   if (Constant *CLHS = dyn_cast<Constant>(LHS)) {
3388     if (Constant *CRHS = dyn_cast<Constant>(RHS))
3389       return ConstantFoldCompareInstOperands(Pred, CLHS, CRHS, Q.DL, Q.TLI);
3390
3391     // If we have a constant, make sure it is on the RHS.
3392     std::swap(LHS, RHS);
3393     Pred = CmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
3394   }
3395
3396   // Fold trivial predicates.
3397   Type *RetTy = GetCompareTy(LHS);
3398   if (Pred == FCmpInst::FCMP_FALSE)
3399     return getFalse(RetTy);
3400   if (Pred == FCmpInst::FCMP_TRUE)
3401     return getTrue(RetTy);
3402
3403   // UNO/ORD predicates can be trivially folded if NaNs are ignored.
3404   if (FMF.noNaNs()) {
3405     if (Pred == FCmpInst::FCMP_UNO)
3406       return getFalse(RetTy);
3407     if (Pred == FCmpInst::FCMP_ORD)
3408       return getTrue(RetTy);
3409   }
3410
3411   // fcmp pred x, undef  and  fcmp pred undef, x
3412   // fold to true if unordered, false if ordered
3413   if (isa<UndefValue>(LHS) || isa<UndefValue>(RHS)) {
3414     // Choosing NaN for the undef will always make unordered comparison succeed
3415     // and ordered comparison fail.
3416     return ConstantInt::get(RetTy, CmpInst::isUnordered(Pred));
3417   }
3418
3419   // fcmp x,x -> true/false.  Not all compares are foldable.
3420   if (LHS == RHS) {
3421     if (CmpInst::isTrueWhenEqual(Pred))
3422       return getTrue(RetTy);
3423     if (CmpInst::isFalseWhenEqual(Pred))
3424       return getFalse(RetTy);
3425   }
3426
3427   // Handle fcmp with constant RHS
3428   const ConstantFP *CFP = nullptr;
3429   if (const auto *RHSC = dyn_cast<Constant>(RHS)) {
3430     if (RHS->getType()->isVectorTy())
3431       CFP = dyn_cast_or_null<ConstantFP>(RHSC->getSplatValue());
3432     else
3433       CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHSC);
3434   }
3435   if (CFP) {
3436     // If the constant is a nan, see if we can fold the comparison based on it.
3437     if (CFP->getValueAPF().isNaN()) {
3438       if (FCmpInst::isOrdered(Pred)) // True "if ordered and foo"
3439         return getFalse(RetTy);
3440       assert(FCmpInst::isUnordered(Pred) &&
3441              "Comparison must be either ordered or unordered!");
3442       // True if unordered.
3443       return getTrue(RetTy);
3444     }
3445     // Check whether the constant is an infinity.
3446     if (CFP->getValueAPF().isInfinity()) {
3447       if (CFP->getValueAPF().isNegative()) {
3448         switch (Pred) {
3449         case FCmpInst::FCMP_OLT:
3450           // No value is ordered and less than negative infinity.
3451           return getFalse(RetTy);
3452         case FCmpInst::FCMP_UGE:
3453           // All values are unordered with or at least negative infinity.
3454           return getTrue(RetTy);
3455         default:
3456           break;
3457         }
3458       } else {
3459         switch (Pred) {
3460         case FCmpInst::FCMP_OGT:
3461           // No value is ordered and greater than infinity.
3462           return getFalse(RetTy);
3463         case FCmpInst::FCMP_ULE:
3464           // All values are unordered with and at most infinity.
3465           return getTrue(RetTy);
3466         default:
3467           break;
3468         }
3469       }
3470     }
3471     if (CFP->getValueAPF().isZero()) {
3472       switch (Pred) {
3473       case FCmpInst::FCMP_UGE:
3474         if (CannotBeOrderedLessThanZero(LHS, Q.TLI))
3475           return getTrue(RetTy);
3476         break;
3477       case FCmpInst::FCMP_OLT:
3478         // X < 0
3479         if (CannotBeOrderedLessThanZero(LHS, Q.TLI))
3480           return getFalse(RetTy);
3481         break;
3482       default:
3483         break;
3484       }
3485     }
3486   }
3487
3488   // If the comparison is with the result of a select instruction, check whether
3489   // comparing with either branch of the select always yields the same value.
3490   if (isa<SelectInst>(LHS) || isa<SelectInst>(RHS))
3491     if (Value *V = ThreadCmpOverSelect(Pred, LHS, RHS, Q, MaxRecurse))
3492       return V;
3493
3494   // If the comparison is with the result of a phi instruction, check whether
3495   // doing the compare with each incoming phi value yields a common result.
3496   if (isa<PHINode>(LHS) || isa<PHINode>(RHS))
3497     if (Value *V = ThreadCmpOverPHI(Pred, LHS, RHS, Q, MaxRecurse))
3498       return V;
3499
3500   return nullptr;
3501 }
3502
3503 Value *llvm::SimplifyFCmpInst(unsigned Predicate, Value *LHS, Value *RHS,
3504                               FastMathFlags FMF, const SimplifyQuery &Q) {
3505   return ::SimplifyFCmpInst(Predicate, LHS, RHS, FMF, Q, RecursionLimit);
3506 }
3507
3508 /// See if V simplifies when its operand Op is replaced with RepOp.
3509 static const Value *SimplifyWithOpReplaced(Value *V, Value *Op, Value *RepOp,
3510                                            const SimplifyQuery &Q,
3511                                            unsigned MaxRecurse) {
3512   // Trivial replacement.
3513   if (V == Op)
3514     return RepOp;
3515
3516   // We cannot replace a constant, and shouldn't even try.
3517   if (isa<Constant>(Op))
3518     return nullptr;
3519
3520   auto *I = dyn_cast<Instruction>(V);
3521   if (!I)
3522     return nullptr;
3523
3524   // If this is a binary operator, try to simplify it with the replaced op.
3525   if (auto *B = dyn_cast<BinaryOperator>(I)) {
3526     // Consider:
3527     //   %cmp = icmp eq i32 %x, 2147483647
3528     //   %add = add nsw i32 %x, 1
3529     //   %sel = select i1 %cmp, i32 -2147483648, i32 %add
3530     //
3531     // We can't replace %sel with %add unless we strip away the flags.
3532     if (isa<OverflowingBinaryOperator>(B))
3533       if (B->hasNoSignedWrap() || B->hasNoUnsignedWrap())
3534         return nullptr;
3535     if (isa<PossiblyExactOperator>(B))
3536       if (B->isExact())
3537         return nullptr;
3538
3539     if (MaxRecurse) {
3540       if (B->getOperand(0) == Op)
3541         return SimplifyBinOp(B->getOpcode(), RepOp, B->getOperand(1), Q,
3542                              MaxRecurse - 1);
3543       if (B->getOperand(1) == Op)
3544         return SimplifyBinOp(B->getOpcode(), B->getOperand(0), RepOp, Q,
3545                              MaxRecurse - 1);
3546     }
3547   }
3548
3549   // Same for CmpInsts.
3550   if (CmpInst *C = dyn_cast<CmpInst>(I)) {
3551     if (MaxRecurse) {
3552       if (C->getOperand(0) == Op)
3553         return SimplifyCmpInst(C->getPredicate(), RepOp, C->getOperand(1), Q,
3554                                MaxRecurse - 1);
3555       if (C->getOperand(1) == Op)
3556         return SimplifyCmpInst(C->getPredicate(), C->getOperand(0), RepOp, Q,
3557                                MaxRecurse - 1);
3558     }
3559   }
3560
3561   // TODO: We could hand off more cases to instsimplify here.
3562
3563   // If all operands are constant after substituting Op for RepOp then we can
3564   // constant fold the instruction.
3565   if (Constant *CRepOp = dyn_cast<Constant>(RepOp)) {
3566     // Build a list of all constant operands.
3567     SmallVector<Constant *, 8> ConstOps;
3568     for (unsigned i = 0, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i) {
3569       if (I->getOperand(i) == Op)
3570         ConstOps.push_back(CRepOp);
3571       else if (Constant *COp = dyn_cast<Constant>(I->getOperand(i)))
3572         ConstOps.push_back(COp);
3573       else
3574         break;
3575     }
3576
3577     // All operands were constants, fold it.
3578     if (ConstOps.size() == I->getNumOperands()) {
3579       if (CmpInst *C = dyn_cast<CmpInst>(I))
3580         return ConstantFoldCompareInstOperands(C->getPredicate(), ConstOps[0],
3581                                                ConstOps[1], Q.DL, Q.TLI);
3582
3583       if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I))
3584         if (!LI->isVolatile())
3585           return ConstantFoldLoadFromConstPtr(ConstOps[0], LI->getType(), Q.DL);
3586
3587       return ConstantFoldInstOperands(I, ConstOps, Q.DL, Q.TLI);
3588     }
3589   }
3590
3591   return nullptr;
3592 }
3593
3594 /// Try to simplify a select instruction when its condition operand is an
3595 /// integer comparison where one operand of the compare is a constant.
3596 static Value *simplifySelectBitTest(Value *TrueVal, Value *FalseVal, Value *X,
3597                                     const APInt *Y, bool TrueWhenUnset) {
3598   const APInt *C;
3599
3600   // (X & Y) == 0 ? X & ~Y : X  --> X
3601   // (X & Y) != 0 ? X & ~Y : X  --> X & ~Y
3602   if (FalseVal == X && match(TrueVal, m_And(m_Specific(X), m_APInt(C))) &&
3603       *Y == ~*C)
3604     return TrueWhenUnset ? FalseVal : TrueVal;
3605
3606   // (X & Y) == 0 ? X : X & ~Y  --> X & ~Y
3607   // (X & Y) != 0 ? X : X & ~Y  --> X
3608   if (TrueVal == X && match(FalseVal, m_And(m_Specific(X), m_APInt(C))) &&
3609       *Y == ~*C)
3610     return TrueWhenUnset ? FalseVal : TrueVal;
3611
3612   if (Y->isPowerOf2()) {
3613     // (X & Y) == 0 ? X | Y : X  --> X | Y
3614     // (X & Y) != 0 ? X | Y : X  --> X
3615     if (FalseVal == X && match(TrueVal, m_Or(m_Specific(X), m_APInt(C))) &&
3616         *Y == *C)
3617       return TrueWhenUnset ? TrueVal : FalseVal;
3618
3619     // (X & Y) == 0 ? X : X | Y  --> X
3620     // (X & Y) != 0 ? X : X | Y  --> X | Y
3621     if (TrueVal == X && match(FalseVal, m_Or(m_Specific(X), m_APInt(C))) &&
3622         *Y == *C)
3623       return TrueWhenUnset ? TrueVal : FalseVal;
3624   }
3625
3626   return nullptr;
3627 }
3628
3629 /// An alternative way to test if a bit is set or not uses sgt/slt instead of
3630 /// eq/ne.
3631 static Value *simplifySelectWithFakeICmpEq(Value *CmpLHS, Value *TrueVal,
3632                                            Value *FalseVal,
3633                                            bool TrueWhenUnset) {
3634   unsigned BitWidth = TrueVal->getType()->getScalarSizeInBits();
3635   if (!BitWidth)
3636     return nullptr;
3637
3638   APInt MinSignedValue;
3639   Value *X;
3640   if (match(CmpLHS, m_Trunc(m_Value(X))) && (X == TrueVal || X == FalseVal)) {
3641     // icmp slt (trunc X), 0  <--> icmp ne (and X, C), 0
3642     // icmp sgt (trunc X), -1 <--> icmp eq (and X, C), 0
3643     unsigned DestSize = CmpLHS->getType()->getScalarSizeInBits();
3644     MinSignedValue = APInt::getSignedMinValue(DestSize).zext(BitWidth);
3645   } else {
3646     // icmp slt X, 0  <--> icmp ne (and X, C), 0
3647     // icmp sgt X, -1 <--> icmp eq (and X, C), 0
3648     X = CmpLHS;
3649     MinSignedValue = APInt::getSignedMinValue(BitWidth);
3650   }
3651
3652   if (Value *V = simplifySelectBitTest(TrueVal, FalseVal, X, &MinSignedValue,
3653                                        TrueWhenUnset))
3654     return V;
3655
3656   return nullptr;
3657 }
3658
3659 /// Try to simplify a select instruction when its condition operand is an
3660 /// integer comparison.
3661 static Value *simplifySelectWithICmpCond(Value *CondVal, Value *TrueVal,
3662                                          Value *FalseVal, const SimplifyQuery &Q,
3663                                          unsigned MaxRecurse) {
3664   ICmpInst::Predicate Pred;
3665   Value *CmpLHS, *CmpRHS;
3666   if (!match(CondVal, m_ICmp(Pred, m_Value(CmpLHS), m_Value(CmpRHS))))
3667     return nullptr;
3668
3669   // FIXME: This code is nearly duplicated in InstCombine. Using/refactoring
3670   // decomposeBitTestICmp() might help.
3671   if (ICmpInst::isEquality(Pred) && match(CmpRHS, m_Zero())) {
3672     Value *X;
3673     const APInt *Y;
3674     if (match(CmpLHS, m_And(m_Value(X), m_APInt(Y))))
3675       if (Value *V = simplifySelectBitTest(TrueVal, FalseVal, X, Y,
3676                                            Pred == ICmpInst::ICMP_EQ))
3677         return V;
3678   } else if (Pred == ICmpInst::ICMP_SLT && match(CmpRHS, m_Zero())) {
3679     // Comparing signed-less-than 0 checks if the sign bit is set.
3680     if (Value *V = simplifySelectWithFakeICmpEq(CmpLHS, TrueVal, FalseVal,
3681                                                 false))
3682       return V;
3683   } else if (Pred == ICmpInst::ICMP_SGT && match(CmpRHS, m_AllOnes())) {
3684     // Comparing signed-greater-than -1 checks if the sign bit is not set.
3685     if (Value *V = simplifySelectWithFakeICmpEq(CmpLHS, TrueVal, FalseVal,
3686                                                 true))
3687       return V;
3688   }
3689
3690   if (CondVal->hasOneUse()) {
3691     const APInt *C;
3692     if (match(CmpRHS, m_APInt(C))) {
3693       // X < MIN ? T : F  -->  F
3694       if (Pred == ICmpInst::ICMP_SLT && C->isMinSignedValue())
3695         return FalseVal;
3696       // X < MIN ? T : F  -->  F
3697       if (Pred == ICmpInst::ICMP_ULT && C->isMinValue())
3698         return FalseVal;
3699       // X > MAX ? T : F  -->  F
3700       if (Pred == ICmpInst::ICMP_SGT && C->isMaxSignedValue())
3701         return FalseVal;
3702       // X > MAX ? T : F  -->  F
3703       if (Pred == ICmpInst::ICMP_UGT && C->isMaxValue())
3704         return FalseVal;
3705     }
3706   }
3707
3708   // If we have an equality comparison, then we know the value in one of the
3709   // arms of the select. See if substituting this value into the arm and
3710   // simplifying the result yields the same value as the other arm.
3711   if (Pred == ICmpInst::ICMP_EQ) {
3712     if (SimplifyWithOpReplaced(FalseVal, CmpLHS, CmpRHS, Q, MaxRecurse) ==
3713             TrueVal ||
3714         SimplifyWithOpReplaced(FalseVal, CmpRHS, CmpLHS, Q, MaxRecurse) ==
3715             TrueVal)
3716       return FalseVal;
3717     if (SimplifyWithOpReplaced(TrueVal, CmpLHS, CmpRHS, Q, MaxRecurse) ==
3718             FalseVal ||
3719         SimplifyWithOpReplaced(TrueVal, CmpRHS, CmpLHS, Q, MaxRecurse) ==
3720             FalseVal)
3721       return FalseVal;
3722   } else if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE) {
3723     if (SimplifyWithOpReplaced(TrueVal, CmpLHS, CmpRHS, Q, MaxRecurse) ==
3724             FalseVal ||
3725         SimplifyWithOpReplaced(TrueVal, CmpRHS, CmpLHS, Q, MaxRecurse) ==
3726             FalseVal)
3727       return TrueVal;
3728     if (SimplifyWithOpReplaced(FalseVal, CmpLHS, CmpRHS, Q, MaxRecurse) ==
3729             TrueVal ||
3730         SimplifyWithOpReplaced(FalseVal, CmpRHS, CmpLHS, Q, MaxRecurse) ==
3731             TrueVal)
3732       return TrueVal;
3733   }
3734
3735   return nullptr;
3736 }
3737
3738 /// Given operands for a SelectInst, see if we can fold the result.
3739 /// If not, this returns null.
3740 static Value *SimplifySelectInst(Value *CondVal, Value *TrueVal,
3741                                  Value *FalseVal, const SimplifyQuery &Q,
3742                                  unsigned MaxRecurse) {
3743   // select true, X, Y  -> X
3744   // select false, X, Y -> Y
3745   if (Constant *CB = dyn_cast<Constant>(CondVal)) {
3746     if (CB->isAllOnesValue())
3747       return TrueVal;
3748     if (CB->isNullValue())
3749       return FalseVal;
3750   }
3751
3752   // select C, X, X -> X
3753   if (TrueVal == FalseVal)
3754     return TrueVal;
3755
3756   if (isa<UndefValue>(CondVal)) {  // select undef, X, Y -> X or Y
3757     if (isa<Constant>(FalseVal))
3758       return FalseVal;
3759     return TrueVal;
3760   }
3761   if (isa<UndefValue>(TrueVal))   // select C, undef, X -> X
3762     return FalseVal;
3763   if (isa<UndefValue>(FalseVal))   // select C, X, undef -> X
3764     return TrueVal;
3765
3766   if (Value *V =
3767           simplifySelectWithICmpCond(CondVal, TrueVal, FalseVal, Q, MaxRecurse))
3768     return V;
3769
3770   return nullptr;
3771 }
3772
3773 Value *llvm::SimplifySelectInst(Value *Cond, Value *TrueVal, Value *FalseVal,
3774                                 const SimplifyQuery &Q) {
3775   return ::SimplifySelectInst(Cond, TrueVal, FalseVal, Q, RecursionLimit);
3776 }
3777
3778 /// Given operands for an GetElementPtrInst, see if we can fold the result.
3779 /// If not, this returns null.
3780 static Value *SimplifyGEPInst(Type *SrcTy, ArrayRef<Value *> Ops,
3781                               const SimplifyQuery &Q, unsigned) {
3782   // The type of the GEP pointer operand.
3783   unsigned AS =
3784       cast<PointerType>(Ops[0]->getType()->getScalarType())->getAddressSpace();
3785
3786   // getelementptr P -> P.
3787   if (Ops.size() == 1)
3788     return Ops[0];
3789
3790   // Compute the (pointer) type returned by the GEP instruction.
3791   Type *LastType = GetElementPtrInst::getIndexedType(SrcTy, Ops.slice(1));
3792   Type *GEPTy = PointerType::get(LastType, AS);
3793   if (VectorType *VT = dyn_cast<VectorType>(Ops[0]->getType()))
3794     GEPTy = VectorType::get(GEPTy, VT->getNumElements());
3795   else if (VectorType *VT = dyn_cast<VectorType>(Ops[1]->getType()))
3796     GEPTy = VectorType::get(GEPTy, VT->getNumElements());
3797
3798   if (isa<UndefValue>(Ops[0]))
3799     return UndefValue::get(GEPTy);
3800
3801   if (Ops.size() == 2) {
3802     // getelementptr P, 0 -> P.
3803     if (match(Ops[1], m_Zero()))
3804       return Ops[0];
3805
3806     Type *Ty = SrcTy;
3807     if (Ty->isSized()) {
3808       Value *P;
3809       uint64_t C;
3810       uint64_t TyAllocSize = Q.DL.getTypeAllocSize(Ty);
3811       // getelementptr P, N -> P if P points to a type of zero size.
3812       if (TyAllocSize == 0)
3813         return Ops[0];
3814
3815       // The following transforms are only safe if the ptrtoint cast
3816       // doesn't truncate the pointers.
3817       if (Ops[1]->getType()->getScalarSizeInBits() ==
3818           Q.DL.getPointerSizeInBits(AS)) {
3819         auto PtrToIntOrZero = [GEPTy](Value *P) -> Value * {
3820           if (match(P, m_Zero()))
3821             return Constant::getNullValue(GEPTy);
3822           Value *Temp;
3823           if (match(P, m_PtrToInt(m_Value(Temp))))
3824             if (Temp->getType() == GEPTy)
3825               return Temp;
3826           return nullptr;
3827         };
3828
3829         // getelementptr V, (sub P, V) -> P if P points to a type of size 1.
3830         if (TyAllocSize == 1 &&
3831             match(Ops[1], m_Sub(m_Value(P), m_PtrToInt(m_Specific(Ops[0])))))
3832           if (Value *R = PtrToIntOrZero(P))
3833             return R;
3834
3835         // getelementptr V, (ashr (sub P, V), C) -> Q
3836         // if P points to a type of size 1 << C.
3837         if (match(Ops[1],
3838                   m_AShr(m_Sub(m_Value(P), m_PtrToInt(m_Specific(Ops[0]))),
3839                          m_ConstantInt(C))) &&
3840             TyAllocSize == 1ULL << C)
3841           if (Value *R = PtrToIntOrZero(P))
3842             return R;
3843
3844         // getelementptr V, (sdiv (sub P, V), C) -> Q
3845         // if P points to a type of size C.
3846         if (match(Ops[1],
3847                   m_SDiv(m_Sub(m_Value(P), m_PtrToInt(m_Specific(Ops[0]))),
3848                          m_SpecificInt(TyAllocSize))))
3849           if (Value *R = PtrToIntOrZero(P))
3850             return R;
3851       }
3852     }
3853   }
3854
3855   if (Q.DL.getTypeAllocSize(LastType) == 1 &&
3856       all_of(Ops.slice(1).drop_back(1),
3857              [](Value *Idx) { return match(Idx, m_Zero()); })) {
3858     unsigned PtrWidth =
3859         Q.DL.getPointerSizeInBits(Ops[0]->getType()->getPointerAddressSpace());
3860     if (Q.DL.getTypeSizeInBits(Ops.back()->getType()) == PtrWidth) {
3861       APInt BasePtrOffset(PtrWidth, 0);
3862       Value *StrippedBasePtr =
3863           Ops[0]->stripAndAccumulateInBoundsConstantOffsets(Q.DL,
3864                                                             BasePtrOffset);
3865
3866       // gep (gep V, C), (sub 0, V) -> C
3867       if (match(Ops.back(),
3868                 m_Sub(m_Zero(), m_PtrToInt(m_Specific(StrippedBasePtr))))) {
3869         auto *CI = ConstantInt::get(GEPTy->getContext(), BasePtrOffset);
3870         return ConstantExpr::getIntToPtr(CI, GEPTy);
3871       }
3872       // gep (gep V, C), (xor V, -1) -> C-1
3873       if (match(Ops.back(),
3874                 m_Xor(m_PtrToInt(m_Specific(StrippedBasePtr)), m_AllOnes()))) {
3875         auto *CI = ConstantInt::get(GEPTy->getContext(), BasePtrOffset - 1);
3876         return ConstantExpr::getIntToPtr(CI, GEPTy);
3877       }
3878     }
3879   }
3880
3881   // Check to see if this is constant foldable.
3882   if (!all_of(Ops, [](Value *V) { return isa<Constant>(V); }))
3883     return nullptr;
3884
3885   auto *CE = ConstantExpr::getGetElementPtr(SrcTy, cast<Constant>(Ops[0]),
3886                                             Ops.slice(1));
3887   if (auto *CEFolded = ConstantFoldConstant(CE, Q.DL))
3888     return CEFolded;
3889   return CE;
3890 }
3891
3892 Value *llvm::SimplifyGEPInst(Type *SrcTy, ArrayRef<Value *> Ops,
3893                              const SimplifyQuery &Q) {
3894   return ::SimplifyGEPInst(SrcTy, Ops, Q, RecursionLimit);
3895 }
3896
3897 /// Given operands for an InsertValueInst, see if we can fold the result.
3898 /// If not, this returns null.
3899 static Value *SimplifyInsertValueInst(Value *Agg, Value *Val,
3900                                       ArrayRef<unsigned> Idxs, const SimplifyQuery &Q,
3901                                       unsigned) {
3902   if (Constant *CAgg = dyn_cast<Constant>(Agg))
3903     if (Constant *CVal = dyn_cast<Constant>(Val))
3904       return ConstantFoldInsertValueInstruction(CAgg, CVal, Idxs);
3905
3906   // insertvalue x, undef, n -> x
3907   if (match(Val, m_Undef()))
3908     return Agg;
3909
3910   // insertvalue x, (extractvalue y, n), n
3911   if (ExtractValueInst *EV = dyn_cast<ExtractValueInst>(Val))
3912     if (EV->getAggregateOperand()->getType() == Agg->getType() &&
3913         EV->getIndices() == Idxs) {
3914       // insertvalue undef, (extractvalue y, n), n -> y
3915       if (match(Agg, m_Undef()))
3916         return EV->getAggregateOperand();
3917
3918       // insertvalue y, (extractvalue y, n), n -> y
3919       if (Agg == EV->getAggregateOperand())
3920         return Agg;
3921     }
3922
3923   return nullptr;
3924 }
3925
3926 Value *llvm::SimplifyInsertValueInst(Value *Agg, Value *Val,
3927                                      ArrayRef<unsigned> Idxs,
3928                                      const SimplifyQuery &Q) {
3929   return ::SimplifyInsertValueInst(Agg, Val, Idxs, Q, RecursionLimit);
3930 }
3931
3932 /// Given operands for an ExtractValueInst, see if we can fold the result.
3933 /// If not, this returns null.
3934 static Value *SimplifyExtractValueInst(Value *Agg, ArrayRef<unsigned> Idxs,
3935                                        const SimplifyQuery &, unsigned) {
3936   if (auto *CAgg = dyn_cast<Constant>(Agg))
3937     return ConstantFoldExtractValueInstruction(CAgg, Idxs);
3938
3939   // extractvalue x, (insertvalue y, elt, n), n -> elt
3940   unsigned NumIdxs = Idxs.size();
3941   for (auto *IVI = dyn_cast<InsertValueInst>(Agg); IVI != nullptr;
3942        IVI = dyn_cast<InsertValueInst>(IVI->getAggregateOperand())) {
3943     ArrayRef<unsigned> InsertValueIdxs = IVI->getIndices();
3944     unsigned NumInsertValueIdxs = InsertValueIdxs.size();
3945     unsigned NumCommonIdxs = std::min(NumInsertValueIdxs, NumIdxs);
3946     if (InsertValueIdxs.slice(0, NumCommonIdxs) ==
3947         Idxs.slice(0, NumCommonIdxs)) {
3948       if (NumIdxs == NumInsertValueIdxs)
3949         return IVI->getInsertedValueOperand();
3950       break;
3951     }
3952   }
3953
3954   return nullptr;
3955 }
3956
3957 Value *llvm::SimplifyExtractValueInst(Value *Agg, ArrayRef<unsigned> Idxs,
3958                                       const SimplifyQuery &Q) {
3959   return ::SimplifyExtractValueInst(Agg, Idxs, Q, RecursionLimit);
3960 }
3961
3962 /// Given operands for an ExtractElementInst, see if we can fold the result.
3963 /// If not, this returns null.
3964 static Value *SimplifyExtractElementInst(Value *Vec, Value *Idx, const SimplifyQuery &,
3965                                          unsigned) {
3966   if (auto *CVec = dyn_cast<Constant>(Vec)) {
3967     if (auto *CIdx = dyn_cast<Constant>(Idx))
3968       return ConstantFoldExtractElementInstruction(CVec, CIdx);
3969
3970     // The index is not relevant if our vector is a splat.
3971     if (auto *Splat = CVec->getSplatValue())
3972       return Splat;
3973
3974     if (isa<UndefValue>(Vec))
3975       return UndefValue::get(Vec->getType()->getVectorElementType());
3976   }
3977
3978   // If extracting a specified index from the vector, see if we can recursively
3979   // find a previously computed scalar that was inserted into the vector.
3980   if (auto *IdxC = dyn_cast<ConstantInt>(Idx))
3981     if (Value *Elt = findScalarElement(Vec, IdxC->getZExtValue()))
3982       return Elt;
3983
3984   return nullptr;
3985 }
3986
3987 Value *llvm::SimplifyExtractElementInst(Value *Vec, Value *Idx,
3988                                         const SimplifyQuery &Q) {
3989   return ::SimplifyExtractElementInst(Vec, Idx, Q, RecursionLimit);
3990 }
3991
3992 /// See if we can fold the given phi. If not, returns null.
3993 static Value *SimplifyPHINode(PHINode *PN, const SimplifyQuery &Q) {
3994   // If all of the PHI's incoming values are the same then replace the PHI node
3995   // with the common value.
3996   Value *CommonValue = nullptr;
3997   bool HasUndefInput = false;
3998   for (Value *Incoming : PN->incoming_values()) {
3999     // If the incoming value is the phi node itself, it can safely be skipped.
4000     if (Incoming == PN) continue;
4001     if (isa<UndefValue>(Incoming)) {
4002       // Remember that we saw an undef value, but otherwise ignore them.
4003       HasUndefInput = true;
4004       continue;
4005     }
4006     if (CommonValue && Incoming != CommonValue)
4007       return nullptr;  // Not the same, bail out.
4008     CommonValue = Incoming;
4009   }
4010
4011   // If CommonValue is null then all of the incoming values were either undef or
4012   // equal to the phi node itself.
4013   if (!CommonValue)
4014     return UndefValue::get(PN->getType());
4015
4016   // If we have a PHI node like phi(X, undef, X), where X is defined by some
4017   // instruction, we cannot return X as the result of the PHI node unless it
4018   // dominates the PHI block.
4019   if (HasUndefInput)
4020     return ValueDominatesPHI(CommonValue, PN, Q.DT) ? CommonValue : nullptr;
4021
4022   return CommonValue;
4023 }
4024
4025 static Value *SimplifyCastInst(unsigned CastOpc, Value *Op,
4026                                Type *Ty, const SimplifyQuery &Q, unsigned MaxRecurse) {
4027   if (auto *C = dyn_cast<Constant>(Op))
4028     return ConstantFoldCastOperand(CastOpc, C, Ty, Q.DL);
4029
4030   if (auto *CI = dyn_cast<CastInst>(Op)) {
4031     auto *Src = CI->getOperand(0);
4032     Type *SrcTy = Src->getType();
4033     Type *MidTy = CI->getType();
4034     Type *DstTy = Ty;
4035     if (Src->getType() == Ty) {
4036       auto FirstOp = static_cast<Instruction::CastOps>(CI->getOpcode());
4037       auto SecondOp = static_cast<Instruction::CastOps>(CastOpc);
4038       Type *SrcIntPtrTy =
4039           SrcTy->isPtrOrPtrVectorTy() ? Q.DL.getIntPtrType(SrcTy) : nullptr;
4040       Type *MidIntPtrTy =
4041           MidTy->isPtrOrPtrVectorTy() ? Q.DL.getIntPtrType(MidTy) : nullptr;
4042       Type *DstIntPtrTy =
4043           DstTy->isPtrOrPtrVectorTy() ? Q.DL.getIntPtrType(DstTy) : nullptr;
4044       if (CastInst::isEliminableCastPair(FirstOp, SecondOp, SrcTy, MidTy, DstTy,
4045                                          SrcIntPtrTy, MidIntPtrTy,
4046                                          DstIntPtrTy) == Instruction::BitCast)
4047         return Src;
4048     }
4049   }
4050
4051   // bitcast x -> x
4052   if (CastOpc == Instruction::BitCast)
4053     if (Op->getType() == Ty)
4054       return Op;
4055
4056   return nullptr;
4057 }
4058
4059 Value *llvm::SimplifyCastInst(unsigned CastOpc, Value *Op, Type *Ty,
4060                               const SimplifyQuery &Q) {
4061   return ::SimplifyCastInst(CastOpc, Op, Ty, Q, RecursionLimit);
4062 }
4063
4064 /// For the given destination element of a shuffle, peek through shuffles to
4065 /// match a root vector source operand that contains that element in the same
4066 /// vector lane (ie, the same mask index), so we can eliminate the shuffle(s).
4067 static Value *foldIdentityShuffles(int DestElt, Value *Op0, Value *Op1,
4068                                    int MaskVal, Value *RootVec,
4069                                    unsigned MaxRecurse) {
4070   if (!MaxRecurse--)
4071     return nullptr;
4072
4073   // Bail out if any mask value is undefined. That kind of shuffle may be
4074   // simplified further based on demanded bits or other folds.
4075   if (MaskVal == -1)
4076     return nullptr;
4077
4078   // The mask value chooses which source operand we need to look at next.
4079   int InVecNumElts = Op0->getType()->getVectorNumElements();
4080   int RootElt = MaskVal;
4081   Value *SourceOp = Op0;
4082   if (MaskVal >= InVecNumElts) {
4083     RootElt = MaskVal - InVecNumElts;
4084     SourceOp = Op1;
4085   }
4086
4087   // If the source operand is a shuffle itself, look through it to find the
4088   // matching root vector.
4089   if (auto *SourceShuf = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(SourceOp)) {
4090     return foldIdentityShuffles(
4091         DestElt, SourceShuf->getOperand(0), SourceShuf->getOperand(1),
4092         SourceShuf->getMaskValue(RootElt), RootVec, MaxRecurse);
4093   }
4094
4095   // TODO: Look through bitcasts? What if the bitcast changes the vector element
4096   // size?
4097
4098   // The source operand is not a shuffle. Initialize the root vector value for
4099   // this shuffle if that has not been done yet.
4100   if (!RootVec)
4101     RootVec = SourceOp;
4102
4103   // Give up as soon as a source operand does not match the existing root value.
4104   if (RootVec != SourceOp)
4105     return nullptr;
4106
4107   // The element must be coming from the same lane in the source vector
4108   // (although it may have crossed lanes in intermediate shuffles).
4109   if (RootElt != DestElt)
4110     return nullptr;
4111
4112   return RootVec;
4113 }
4114
4115 static Value *SimplifyShuffleVectorInst(Value *Op0, Value *Op1, Constant *Mask,
4116                                         Type *RetTy, const SimplifyQuery &Q,
4117                                         unsigned MaxRecurse) {
4118   if (isa<UndefValue>(Mask))
4119     return UndefValue::get(RetTy);
4120
4121   Type *InVecTy = Op0->getType();
4122   unsigned MaskNumElts = Mask->getType()->getVectorNumElements();
4123   unsigned InVecNumElts = InVecTy->getVectorNumElements();
4124
4125   SmallVector<int, 32> Indices;
4126   ShuffleVectorInst::getShuffleMask(Mask, Indices);
4127   assert(MaskNumElts == Indices.size() &&
4128          "Size of Indices not same as number of mask elements?");
4129
4130   // Canonicalization: If mask does not select elements from an input vector,
4131   // replace that input vector with undef.
4132   bool MaskSelects0 = false, MaskSelects1 = false;
4133   for (unsigned i = 0; i != MaskNumElts; ++i) {
4134     if (Indices[i] == -1)
4135       continue;
4136     if ((unsigned)Indices[i] < InVecNumElts)
4137       MaskSelects0 = true;
4138     else
4139       MaskSelects1 = true;
4140   }
4141   if (!MaskSelects0)
4142     Op0 = UndefValue::get(InVecTy);
4143   if (!MaskSelects1)
4144     Op1 = UndefValue::get(InVecTy);
4145
4146   auto *Op0Const = dyn_cast<Constant>(Op0);
4147   auto *Op1Const = dyn_cast<Constant>(Op1);
4148
4149   // If all operands are constant, constant fold the shuffle.
4150   if (Op0Const && Op1Const)
4151     return ConstantFoldShuffleVectorInstruction(Op0Const, Op1Const, Mask);
4152
4153   // Canonicalization: if only one input vector is constant, it shall be the
4154   // second one.
4155   if (Op0Const && !Op1Const) {
4156     std::swap(Op0, Op1);
4157     ShuffleVectorInst::commuteShuffleMask(Indices, InVecNumElts);
4158   }
4159
4160   // A shuffle of a splat is always the splat itself. Legal if the shuffle's
4161   // value type is same as the input vectors' type.
4162   if (auto *OpShuf = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(Op0))
4163     if (isa<UndefValue>(Op1) && RetTy == InVecTy &&
4164         OpShuf->getMask()->getSplatValue())
4165       return Op0;
4166
4167   // Don't fold a shuffle with undef mask elements. This may get folded in a
4168   // better way using demanded bits or other analysis.
4169   // TODO: Should we allow this?
4170   if (find(Indices, -1) != Indices.end())
4171     return nullptr;
4172
4173   // Check if every element of this shuffle can be mapped back to the
4174   // corresponding element of a single root vector. If so, we don't need this
4175   // shuffle. This handles simple identity shuffles as well as chains of
4176   // shuffles that may widen/narrow and/or move elements across lanes and back.
4177   Value *RootVec = nullptr;
4178   for (unsigned i = 0; i != MaskNumElts; ++i) {
4179     // Note that recursion is limited for each vector element, so if any element
4180     // exceeds the limit, this will fail to simplify.
4181     RootVec =
4182         foldIdentityShuffles(i, Op0, Op1, Indices[i], RootVec, MaxRecurse);
4183
4184     // We can't replace a widening/narrowing shuffle with one of its operands.
4185     if (!RootVec || RootVec->getType() != RetTy)
4186       return nullptr;
4187   }
4188   return RootVec;
4189 }
4190
4191 /// Given operands for a ShuffleVectorInst, fold the result or return null.
4192 Value *llvm::SimplifyShuffleVectorInst(Value *Op0, Value *Op1, Constant *Mask,
4193                                        Type *RetTy, const SimplifyQuery &Q) {
4194   return ::SimplifyShuffleVectorInst(Op0, Op1, Mask, RetTy, Q, RecursionLimit);
4195 }
4196
4197 //=== Helper functions for higher up the class hierarchy.
4198
4199 /// Given operands for a BinaryOperator, see if we can fold the result.
4200 /// If not, this returns null.
4201 static Value *SimplifyBinOp(unsigned Opcode, Value *LHS, Value *RHS,
4202                             const SimplifyQuery &Q, unsigned MaxRecurse) {
4203   switch (Opcode) {
4204   case Instruction::Add:
4205     return SimplifyAddInst(LHS, RHS, false, false, Q, MaxRecurse);
4206   case Instruction::FAdd:
4207     return SimplifyFAddInst(LHS, RHS, FastMathFlags(), Q, MaxRecurse);
4208   case Instruction::Sub:
4209     return SimplifySubInst(LHS, RHS, false, false, Q, MaxRecurse);
4210   case Instruction::FSub:
4211     return SimplifyFSubInst(LHS, RHS, FastMathFlags(), Q, MaxRecurse);
4212   case Instruction::Mul:
4213     return SimplifyMulInst(LHS, RHS, Q, MaxRecurse);
4214   case Instruction::FMul:
4215     return SimplifyFMulInst(LHS, RHS, FastMathFlags(), Q, MaxRecurse);
4216   case Instruction::SDiv:
4217     return SimplifySDivInst(LHS, RHS, Q, MaxRecurse);
4218   case Instruction::UDiv:
4219     return SimplifyUDivInst(LHS, RHS, Q, MaxRecurse);
4220   case Instruction::FDiv:
4221     return SimplifyFDivInst(LHS, RHS, FastMathFlags(), Q, MaxRecurse);
4222   case Instruction::SRem:
4223     return SimplifySRemInst(LHS, RHS, Q, MaxRecurse);
4224   case Instruction::URem:
4225     return SimplifyURemInst(LHS, RHS, Q, MaxRecurse);
4226   case Instruction::FRem:
4227     return SimplifyFRemInst(LHS, RHS, FastMathFlags(), Q, MaxRecurse);
4228   case Instruction::Shl:
4229     return SimplifyShlInst(LHS, RHS, false, false, Q, MaxRecurse);
4230   case Instruction::LShr:
4231     return SimplifyLShrInst(LHS, RHS, false, Q, MaxRecurse);
4232   case Instruction::AShr:
4233     return SimplifyAShrInst(LHS, RHS, false, Q, MaxRecurse);
4234   case Instruction::And:
4235     return SimplifyAndInst(LHS, RHS, Q, MaxRecurse);
4236   case Instruction::Or:
4237     return SimplifyOrInst(LHS, RHS, Q, MaxRecurse);
4238   case Instruction::Xor:
4239     return SimplifyXorInst(LHS, RHS, Q, MaxRecurse);
4240   default:
4241     llvm_unreachable("Unexpected opcode");
4242   }
4243 }
4244
4245 /// Given operands for a BinaryOperator, see if we can fold the result.
4246 /// If not, this returns null.
4247 /// In contrast to SimplifyBinOp, try to use FastMathFlag when folding the
4248 /// result. In case we don't need FastMathFlags, simply fall to SimplifyBinOp.
4249 static Value *SimplifyFPBinOp(unsigned Opcode, Value *LHS, Value *RHS,
4250                               const FastMathFlags &FMF, const SimplifyQuery &Q,
4251                               unsigned MaxRecurse) {
4252   switch (Opcode) {
4253   case Instruction::FAdd:
4254     return SimplifyFAddInst(LHS, RHS, FMF, Q, MaxRecurse);
4255   case Instruction::FSub:
4256     return SimplifyFSubInst(LHS, RHS, FMF, Q, MaxRecurse);
4257   case Instruction::FMul:
4258     return SimplifyFMulInst(LHS, RHS, FMF, Q, MaxRecurse);
4259   case Instruction::FDiv:
4260     return SimplifyFDivInst(LHS, RHS, FMF, Q, MaxRecurse);
4261   default:
4262     return SimplifyBinOp(Opcode, LHS, RHS, Q, MaxRecurse);
4263   }
4264 }
4265
4266 Value *llvm::SimplifyBinOp(unsigned Opcode, Value *LHS, Value *RHS,
4267                            const SimplifyQuery &Q) {
4268   return ::SimplifyBinOp(Opcode, LHS, RHS, Q, RecursionLimit);
4269 }
4270
4271 Value *llvm::SimplifyFPBinOp(unsigned Opcode, Value *LHS, Value *RHS,
4272                              FastMathFlags FMF, const SimplifyQuery &Q) {
4273   return ::SimplifyFPBinOp(Opcode, LHS, RHS, FMF, Q, RecursionLimit);
4274 }
4275
4276 /// Given operands for a CmpInst, see if we can fold the result.
4277 static Value *SimplifyCmpInst(unsigned Predicate, Value *LHS, Value *RHS,
4278                               const SimplifyQuery &Q, unsigned MaxRecurse) {
4279   if (CmpInst::isIntPredicate((CmpInst::Predicate)Predicate))
4280     return SimplifyICmpInst(Predicate, LHS, RHS, Q, MaxRecurse);
4281   return SimplifyFCmpInst(Predicate, LHS, RHS, FastMathFlags(), Q, MaxRecurse);
4282 }
4283
4284 Value *llvm::SimplifyCmpInst(unsigned Predicate, Value *LHS, Value *RHS,
4285                              const SimplifyQuery &Q) {
4286   return ::SimplifyCmpInst(Predicate, LHS, RHS, Q, RecursionLimit);
4287 }
4288
4289 static bool IsIdempotent(Intrinsic::ID ID) {
4290   switch (ID) {
4291   default: return false;
4292
4293   // Unary idempotent: f(f(x)) = f(x)
4294   case Intrinsic::fabs:
4295   case Intrinsic::floor:
4296   case Intrinsic::ceil:
4297   case Intrinsic::trunc:
4298   case Intrinsic::rint:
4299   case Intrinsic::nearbyint:
4300   case Intrinsic::round:
4301     return true;
4302   }
4303 }
4304
4305 static Value *SimplifyRelativeLoad(Constant *Ptr, Constant *Offset,
4306                                    const DataLayout &DL) {
4307   GlobalValue *PtrSym;
4308   APInt PtrOffset;
4309   if (!IsConstantOffsetFromGlobal(Ptr, PtrSym, PtrOffset, DL))
4310     return nullptr;
4311
4312   Type *Int8PtrTy = Type::getInt8PtrTy(Ptr->getContext());
4313   Type *Int32Ty = Type::getInt32Ty(Ptr->getContext());
4314   Type *Int32PtrTy = Int32Ty->getPointerTo();
4315   Type *Int64Ty = Type::getInt64Ty(Ptr->getContext());
4316
4317   auto *OffsetConstInt = dyn_cast<ConstantInt>(Offset);
4318   if (!OffsetConstInt || OffsetConstInt->getType()->getBitWidth() > 64)
4319     return nullptr;
4320
4321   uint64_t OffsetInt = OffsetConstInt->getSExtValue();
4322   if (OffsetInt % 4 != 0)
4323     return nullptr;
4324
4325   Constant *C = ConstantExpr::getGetElementPtr(
4326       Int32Ty, ConstantExpr::getBitCast(Ptr, Int32PtrTy),
4327       ConstantInt::get(Int64Ty, OffsetInt / 4));
4328   Constant *Loaded = ConstantFoldLoadFromConstPtr(C, Int32Ty, DL);
4329   if (!Loaded)
4330     return nullptr;
4331
4332   auto *LoadedCE = dyn_cast<ConstantExpr>(Loaded);
4333   if (!LoadedCE)
4334     return nullptr;
4335
4336   if (LoadedCE->getOpcode() == Instruction::Trunc) {
4337     LoadedCE = dyn_cast<ConstantExpr>(LoadedCE->getOperand(0));
4338     if (!LoadedCE)
4339       return nullptr;
4340   }
4341
4342   if (LoadedCE->getOpcode() != Instruction::Sub)
4343     return nullptr;
4344
4345   auto *LoadedLHS = dyn_cast<ConstantExpr>(LoadedCE->getOperand(0));
4346   if (!LoadedLHS || LoadedLHS->getOpcode() != Instruction::PtrToInt)
4347     return nullptr;
4348   auto *LoadedLHSPtr = LoadedLHS->getOperand(0);
4349
4350   Constant *LoadedRHS = LoadedCE->getOperand(1);
4351   GlobalValue *LoadedRHSSym;
4352   APInt LoadedRHSOffset;
4353   if (!IsConstantOffsetFromGlobal(LoadedRHS, LoadedRHSSym, LoadedRHSOffset,
4354                                   DL) ||
4355       PtrSym != LoadedRHSSym || PtrOffset != LoadedRHSOffset)
4356     return nullptr;
4357
4358   return ConstantExpr::getBitCast(LoadedLHSPtr, Int8PtrTy);
4359 }
4360
4361 static bool maskIsAllZeroOrUndef(Value *Mask) {
4362   auto *ConstMask = dyn_cast<Constant>(Mask);
4363   if (!ConstMask)
4364     return false;
4365   if (ConstMask->isNullValue() || isa<UndefValue>(ConstMask))
4366     return true;
4367   for (unsigned I = 0, E = ConstMask->getType()->getVectorNumElements(); I != E;
4368        ++I) {
4369     if (auto *MaskElt = ConstMask->getAggregateElement(I))
4370       if (MaskElt->isNullValue() || isa<UndefValue>(MaskElt))
4371         continue;
4372     return false;
4373   }
4374   return true;
4375 }
4376
4377 template <typename IterTy>
4378 static Value *SimplifyIntrinsic(Function *F, IterTy ArgBegin, IterTy ArgEnd,
4379                                 const SimplifyQuery &Q, unsigned MaxRecurse) {
4380   Intrinsic::ID IID = F->getIntrinsicID();
4381   unsigned NumOperands = std::distance(ArgBegin, ArgEnd);
4382
4383   // Unary Ops
4384   if (NumOperands == 1) {
4385     // Perform idempotent optimizations
4386     if (IsIdempotent(IID)) {
4387       if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(*ArgBegin)) {
4388         if (II->getIntrinsicID() == IID)
4389           return II;
4390       }
4391     }
4392
4393     switch (IID) {
4394     case Intrinsic::fabs: {
4395       if (SignBitMustBeZero(*ArgBegin, Q.TLI))
4396         return *ArgBegin;
4397       return nullptr;
4398     }
4399     default:
4400       return nullptr;
4401     }
4402   }
4403
4404   // Binary Ops
4405   if (NumOperands == 2) {
4406     Value *LHS = *ArgBegin;
4407     Value *RHS = *(ArgBegin + 1);
4408     Type *ReturnType = F->getReturnType();
4409
4410     switch (IID) {
4411     case Intrinsic::usub_with_overflow:
4412     case Intrinsic::ssub_with_overflow: {
4413       // X - X -> { 0, false }
4414       if (LHS == RHS)
4415         return Constant::getNullValue(ReturnType);
4416
4417       // X - undef -> undef
4418       // undef - X -> undef
4419       if (isa<UndefValue>(LHS) || isa<UndefValue>(RHS))
4420         return UndefValue::get(ReturnType);
4421
4422       return nullptr;
4423     }
4424     case Intrinsic::uadd_with_overflow:
4425     case Intrinsic::sadd_with_overflow: {
4426       // X + undef -> undef
4427       if (isa<UndefValue>(LHS) || isa<UndefValue>(RHS))
4428         return UndefValue::get(ReturnType);
4429
4430       return nullptr;
4431     }
4432     case Intrinsic::umul_with_overflow:
4433     case Intrinsic::smul_with_overflow: {
4434       // 0 * X -> { 0, false }
4435       // X * 0 -> { 0, false }
4436       if (match(LHS, m_Zero()) || match(RHS, m_Zero()))
4437         return Constant::getNullValue(ReturnType);
4438
4439       // undef * X -> { 0, false }
4440       // X * undef -> { 0, false }
4441       if (match(LHS, m_Undef()) || match(RHS, m_Undef()))
4442         return Constant::getNullValue(ReturnType);
4443
4444       return nullptr;
4445     }
4446     case Intrinsic::load_relative: {
4447       Constant *C0 = dyn_cast<Constant>(LHS);
4448       Constant *C1 = dyn_cast<Constant>(RHS);
4449       if (C0 && C1)
4450         return SimplifyRelativeLoad(C0, C1, Q.DL);
4451       return nullptr;
4452     }
4453     default:
4454       return nullptr;
4455     }
4456   }
4457
4458   // Simplify calls to llvm.masked.load.*
4459   switch (IID) {
4460   case Intrinsic::masked_load: {
4461     Value *MaskArg = ArgBegin[2];
4462     Value *PassthruArg = ArgBegin[3];
4463     // If the mask is all zeros or undef, the "passthru" argument is the result.
4464     if (maskIsAllZeroOrUndef(MaskArg))
4465       return PassthruArg;
4466     return nullptr;
4467   }
4468   default:
4469     return nullptr;
4470   }
4471 }
4472
4473 template <typename IterTy>
4474 static Value *SimplifyCall(ImmutableCallSite CS, Value *V, IterTy ArgBegin,
4475                            IterTy ArgEnd, const SimplifyQuery &Q,
4476                            unsigned MaxRecurse) {
4477   Type *Ty = V->getType();
4478   if (PointerType *PTy = dyn_cast<PointerType>(Ty))
4479     Ty = PTy->getElementType();
4480   FunctionType *FTy = cast<FunctionType>(Ty);
4481
4482   // call undef -> undef
4483   // call null -> undef
4484   if (isa<UndefValue>(V) || isa<ConstantPointerNull>(V))
4485     return UndefValue::get(FTy->getReturnType());
4486
4487   Function *F = dyn_cast<Function>(V);
4488   if (!F)
4489     return nullptr;
4490
4491   if (F->isIntrinsic())
4492     if (Value *Ret = SimplifyIntrinsic(F, ArgBegin, ArgEnd, Q, MaxRecurse))
4493       return Ret;
4494
4495   if (!canConstantFoldCallTo(CS, F))
4496     return nullptr;
4497
4498   SmallVector<Constant *, 4> ConstantArgs;
4499   ConstantArgs.reserve(ArgEnd - ArgBegin);
4500   for (IterTy I = ArgBegin, E = ArgEnd; I != E; ++I) {
4501     Constant *C = dyn_cast<Constant>(*I);
4502     if (!C)
4503       return nullptr;
4504     ConstantArgs.push_back(C);
4505   }
4506
4507   return ConstantFoldCall(CS, F, ConstantArgs, Q.TLI);
4508 }
4509
4510 Value *llvm::SimplifyCall(ImmutableCallSite CS, Value *V,
4511                           User::op_iterator ArgBegin, User::op_iterator ArgEnd,
4512                           const SimplifyQuery &Q) {
4513   return ::SimplifyCall(CS, V, ArgBegin, ArgEnd, Q, RecursionLimit);
4514 }
4515
4516 Value *llvm::SimplifyCall(ImmutableCallSite CS, Value *V,
4517                           ArrayRef<Value *> Args, const SimplifyQuery &Q) {
4518   return ::SimplifyCall(CS, V, Args.begin(), Args.end(), Q, RecursionLimit);
4519 }
4520
4521 /// See if we can compute a simplified version of this instruction.
4522 /// If not, this returns null.
4523
4524 Value *llvm::SimplifyInstruction(Instruction *I, const SimplifyQuery &SQ,
4525                                  OptimizationRemarkEmitter *ORE) {
4526   const SimplifyQuery Q = SQ.CxtI ? SQ : SQ.getWithInstruction(I);
4527   Value *Result;
4528
4529   switch (I->getOpcode()) {
4530   default:
4531     Result = ConstantFoldInstruction(I, Q.DL, Q.TLI);
4532     break;
4533   case Instruction::FAdd:
4534     Result = SimplifyFAddInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
4535                               I->getFastMathFlags(), Q);
4536     break;
4537   case Instruction::Add:
4538     Result = SimplifyAddInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
4539                              cast<BinaryOperator>(I)->hasNoSignedWrap(),
4540                              cast<BinaryOperator>(I)->hasNoUnsignedWrap(), Q);
4541     break;
4542   case Instruction::FSub:
4543     Result = SimplifyFSubInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
4544                               I->getFastMathFlags(), Q);
4545     break;
4546   case Instruction::Sub:
4547     Result = SimplifySubInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
4548                              cast<BinaryOperator>(I)->hasNoSignedWrap(),
4549                              cast<BinaryOperator>(I)->hasNoUnsignedWrap(), Q);
4550     break;
4551   case Instruction::FMul:
4552     Result = SimplifyFMulInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
4553                               I->getFastMathFlags(), Q);
4554     break;
4555   case Instruction::Mul:
4556     Result = SimplifyMulInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1), Q);
4557     break;
4558   case Instruction::SDiv:
4559     Result = SimplifySDivInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1), Q);
4560     break;
4561   case Instruction::UDiv:
4562     Result = SimplifyUDivInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1), Q);
4563     break;
4564   case Instruction::FDiv:
4565     Result = SimplifyFDivInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
4566                               I->getFastMathFlags(), Q);
4567     break;
4568   case Instruction::SRem:
4569     Result = SimplifySRemInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1), Q);
4570     break;
4571   case Instruction::URem:
4572     Result = SimplifyURemInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1), Q);
4573     break;
4574   case Instruction::FRem:
4575     Result = SimplifyFRemInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
4576                               I->getFastMathFlags(), Q);
4577     break;
4578   case Instruction::Shl:
4579     Result = SimplifyShlInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
4580                              cast<BinaryOperator>(I)->hasNoSignedWrap(),
4581                              cast<BinaryOperator>(I)->hasNoUnsignedWrap(), Q);
4582     break;
4583   case Instruction::LShr:
4584     Result = SimplifyLShrInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
4585                               cast<BinaryOperator>(I)->isExact(), Q);
4586     break;
4587   case Instruction::AShr:
4588     Result = SimplifyAShrInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
4589                               cast<BinaryOperator>(I)->isExact(), Q);
4590     break;
4591   case Instruction::And:
4592     Result = SimplifyAndInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1), Q);
4593     break;
4594   case Instruction::Or:
4595     Result = SimplifyOrInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1), Q);
4596     break;
4597   case Instruction::Xor:
4598     Result = SimplifyXorInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1), Q);
4599     break;
4600   case Instruction::ICmp:
4601     Result = SimplifyICmpInst(cast<ICmpInst>(I)->getPredicate(),
4602                               I->getOperand(0), I->getOperand(1), Q);
4603     break;
4604   case Instruction::FCmp:
4605     Result =
4606         SimplifyFCmpInst(cast<FCmpInst>(I)->getPredicate(), I->getOperand(0),
4607                          I->getOperand(1), I->getFastMathFlags(), Q);
4608     break;
4609   case Instruction::Select:
4610     Result = SimplifySelectInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
4611                                 I->getOperand(2), Q);
4612     break;
4613   case Instruction::GetElementPtr: {
4614     SmallVector<Value *, 8> Ops(I->op_begin(), I->op_end());
4615     Result = SimplifyGEPInst(cast<GetElementPtrInst>(I)->getSourceElementType(),
4616                              Ops, Q);
4617     break;
4618   }
4619   case Instruction::InsertValue: {
4620     InsertValueInst *IV = cast<InsertValueInst>(I);
4621     Result = SimplifyInsertValueInst(IV->getAggregateOperand(),
4622                                      IV->getInsertedValueOperand(),
4623                                      IV->getIndices(), Q);
4624     break;
4625   }
4626   case Instruction::ExtractValue: {
4627     auto *EVI = cast<ExtractValueInst>(I);
4628     Result = SimplifyExtractValueInst(EVI->getAggregateOperand(),
4629                                       EVI->getIndices(), Q);
4630     break;
4631   }
4632   case Instruction::ExtractElement: {
4633     auto *EEI = cast<ExtractElementInst>(I);
4634     Result = SimplifyExtractElementInst(EEI->getVectorOperand(),
4635                                         EEI->getIndexOperand(), Q);
4636     break;
4637   }
4638   case Instruction::ShuffleVector: {
4639     auto *SVI = cast<ShuffleVectorInst>(I);
4640     Result = SimplifyShuffleVectorInst(SVI->getOperand(0), SVI->getOperand(1),
4641                                        SVI->getMask(), SVI->getType(), Q);
4642     break;
4643   }
4644   case Instruction::PHI:
4645     Result = SimplifyPHINode(cast<PHINode>(I), Q);
4646     break;
4647   case Instruction::Call: {
4648     CallSite CS(cast<CallInst>(I));
4649     Result = SimplifyCall(CS, CS.getCalledValue(), CS.arg_begin(), CS.arg_end(),
4650                           Q);
4651     break;
4652   }
4653 #define HANDLE_CAST_INST(num, opc, clas) case Instruction::opc:
4654 #include "llvm/IR/Instruction.def"
4655 #undef HANDLE_CAST_INST
4656     Result =
4657         SimplifyCastInst(I->getOpcode(), I->getOperand(0), I->getType(), Q);
4658     break;
4659   case Instruction::Alloca:
4660     // No simplifications for Alloca and it can't be constant folded.
4661     Result = nullptr;
4662     break;
4663   }
4664
4665   // In general, it is possible for computeKnownBits to determine all bits in a
4666   // value even when the operands are not all constants.
4667   if (!Result && I->getType()->isIntOrIntVectorTy()) {
4668     KnownBits Known = computeKnownBits(I, Q.DL, /*Depth*/ 0, Q.AC, I, Q.DT, ORE);
4669     if (Known.isConstant())
4670       Result = ConstantInt::get(I->getType(), Known.getConstant());
4671   }
4672
4673   /// If called on unreachable code, the above logic may report that the
4674   /// instruction simplified to itself.  Make life easier for users by
4675   /// detecting that case here, returning a safe value instead.
4676   return Result == I ? UndefValue::get(I->getType()) : Result;
4677 }
4678
4679 /// \brief Implementation of recursive simplification through an instruction's
4680 /// uses.
4681 ///
4682 /// This is the common implementation of the recursive simplification routines.
4683 /// If we have a pre-simplified value in 'SimpleV', that is forcibly used to
4684 /// replace the instruction 'I'. Otherwise, we simply add 'I' to the list of
4685 /// instructions to process and attempt to simplify it using
4686 /// InstructionSimplify.
4687 ///
4688 /// This routine returns 'true' only when *it* simplifies something. The passed
4689 /// in simplified value does not count toward this.
4690 static bool replaceAndRecursivelySimplifyImpl(Instruction *I, Value *SimpleV,
4691                                               const TargetLibraryInfo *TLI,
4692                                               const DominatorTree *DT,
4693                                               AssumptionCache *AC) {
4694   bool Simplified = false;
4695   SmallSetVector<Instruction *, 8> Worklist;
4696   const DataLayout &DL = I->getModule()->getDataLayout();
4697
4698   // If we have an explicit value to collapse to, do that round of the
4699   // simplification loop by hand initially.
4700   if (SimpleV) {
4701     for (User *U : I->users())
4702       if (U != I)
4703         Worklist.insert(cast<Instruction>(U));
4704
4705     // Replace the instruction with its simplified value.
4706     I->replaceAllUsesWith(SimpleV);
4707
4708     // Gracefully handle edge cases where the instruction is not wired into any
4709     // parent block.
4710     if (I->getParent() && !I->isEHPad() && !isa<TerminatorInst>(I) &&
4711         !I->mayHaveSideEffects())
4712       I->eraseFromParent();
4713   } else {
4714     Worklist.insert(I);
4715   }
4716
4717   // Note that we must test the size on each iteration, the worklist can grow.
4718   for (unsigned Idx = 0; Idx != Worklist.size(); ++Idx) {
4719     I = Worklist[Idx];
4720
4721     // See if this instruction simplifies.
4722     SimpleV = SimplifyInstruction(I, {DL, TLI, DT, AC});
4723     if (!SimpleV)
4724       continue;
4725
4726     Simplified = true;
4727
4728     // Stash away all the uses of the old instruction so we can check them for
4729     // recursive simplifications after a RAUW. This is cheaper than checking all
4730     // uses of To on the recursive step in most cases.
4731     for (User *U : I->users())
4732       Worklist.insert(cast<Instruction>(U));
4733
4734     // Replace the instruction with its simplified value.
4735     I->replaceAllUsesWith(SimpleV);
4736
4737     // Gracefully handle edge cases where the instruction is not wired into any
4738     // parent block.
4739     if (I->getParent() && !I->isEHPad() && !isa<TerminatorInst>(I) &&
4740         !I->mayHaveSideEffects())
4741       I->eraseFromParent();
4742   }
4743   return Simplified;
4744 }
4745
4746 bool llvm::recursivelySimplifyInstruction(Instruction *I,
4747                                           const TargetLibraryInfo *TLI,
4748                                           const DominatorTree *DT,
4749                                           AssumptionCache *AC) {
4750   return replaceAndRecursivelySimplifyImpl(I, nullptr, TLI, DT, AC);
4751 }
4752
4753 bool llvm::replaceAndRecursivelySimplify(Instruction *I, Value *SimpleV,
4754                                          const TargetLibraryInfo *TLI,
4755                                          const DominatorTree *DT,
4756                                          AssumptionCache *AC) {
4757   assert(I != SimpleV && "replaceAndRecursivelySimplify(X,X) is not valid!");
4758   assert(SimpleV && "Must provide a simplified value.");
4759   return replaceAndRecursivelySimplifyImpl(I, SimpleV, TLI, DT, AC);
4760 }
4761
4762 namespace llvm {
4763 const SimplifyQuery getBestSimplifyQuery(Pass &P, Function &F) {
4764   auto *DTWP = P.getAnalysisIfAvailable<DominatorTreeWrapperPass>();
4765   auto *DT = DTWP ? &DTWP->getDomTree() : nullptr;
4766   auto *TLIWP = P.getAnalysisIfAvailable<TargetLibraryInfoWrapperPass>();
4767   auto *TLI = TLIWP ? &TLIWP->getTLI() : nullptr;
4768   auto *ACWP = P.getAnalysisIfAvailable<AssumptionCacheTracker>();
4769   auto *AC = ACWP ? &ACWP->getAssumptionCache(F) : nullptr;
4770   return {F.getParent()->getDataLayout(), TLI, DT, AC};
4771 }
4772
4773 const SimplifyQuery getBestSimplifyQuery(LoopStandardAnalysisResults &AR,
4774                                          const DataLayout &DL) {
4775   return {DL, &AR.TLI, &AR.DT, &AR.AC};
4776 }
4777
4778 template <class T, class... TArgs>
4779 const SimplifyQuery getBestSimplifyQuery(AnalysisManager<T, TArgs...> &AM,
4780                                          Function &F) {
4781   auto *DT = AM.template getCachedResult<DominatorTreeAnalysis>(F);
4782   auto *TLI = AM.template getCachedResult<TargetLibraryAnalysis>(F);
4783   auto *AC = AM.template getCachedResult<AssumptionAnalysis>(F);
4784   return {F.getParent()->getDataLayout(), TLI, DT, AC};
4785 }
4786 template const SimplifyQuery getBestSimplifyQuery(AnalysisManager<Function> &,
4787                                                   Function &);
4788 }