contrib/llvm/lib/Transforms/InstCombine/InstCombineAndOrXor.cpp

   1 //===- InstCombineAndOrXor.cpp --------------------------------------------===//
   2 //
   3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
   4 //
   5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
   6 // License. See LICENSE.TXT for details.
   7 //
   8 //===----------------------------------------------------------------------===//
   9 //
  10 // This file implements the visitAnd, visitOr, and visitXor functions.
  11 //
  12 //===----------------------------------------------------------------------===//
  13
  14 #include "InstCombineInternal.h"
  15 #include "llvm/Analysis/CmpInstAnalysis.h"
  16 #include "llvm/Analysis/InstructionSimplify.h"
  17 #include "llvm/IR/ConstantRange.h"
  18 #include "llvm/IR/Intrinsics.h"
  19 #include "llvm/IR/PatternMatch.h"
  20 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
  21 using namespace llvm;
  22 using namespace PatternMatch;
  23
  24 #define DEBUG_TYPE "instcombine"
  25
  26 /// Similar to getICmpCode but for FCmpInst. This encodes a fcmp predicate into
  27 /// a four bit mask.
  28 static unsigned getFCmpCode(FCmpInst::Predicate CC) {
  29   assert(FCmpInst::FCMP_FALSE <= CC && CC <= FCmpInst::FCMP_TRUE &&
  30          "Unexpected FCmp predicate!");
  31   // Take advantage of the bit pattern of FCmpInst::Predicate here.
  32   //                                                 U L G E
  33   static_assert(FCmpInst::FCMP_FALSE ==  0, "");  // 0 0 0 0
  34   static_assert(FCmpInst::FCMP_OEQ   ==  1, "");  // 0 0 0 1
  35   static_assert(FCmpInst::FCMP_OGT   ==  2, "");  // 0 0 1 0
  36   static_assert(FCmpInst::FCMP_OGE   ==  3, "");  // 0 0 1 1
  37   static_assert(FCmpInst::FCMP_OLT   ==  4, "");  // 0 1 0 0
  38   static_assert(FCmpInst::FCMP_OLE   ==  5, "");  // 0 1 0 1
  39   static_assert(FCmpInst::FCMP_ONE   ==  6, "");  // 0 1 1 0
  40   static_assert(FCmpInst::FCMP_ORD   ==  7, "");  // 0 1 1 1
  41   static_assert(FCmpInst::FCMP_UNO   ==  8, "");  // 1 0 0 0
  42   static_assert(FCmpInst::FCMP_UEQ   ==  9, "");  // 1 0 0 1
  43   static_assert(FCmpInst::FCMP_UGT   == 10, "");  // 1 0 1 0
  44   static_assert(FCmpInst::FCMP_UGE   == 11, "");  // 1 0 1 1
  45   static_assert(FCmpInst::FCMP_ULT   == 12, "");  // 1 1 0 0
  46   static_assert(FCmpInst::FCMP_ULE   == 13, "");  // 1 1 0 1
  47   static_assert(FCmpInst::FCMP_UNE   == 14, "");  // 1 1 1 0
  48   static_assert(FCmpInst::FCMP_TRUE  == 15, "");  // 1 1 1 1
  49   return CC;
  50 }
  51
  52 /// This is the complement of getICmpCode, which turns an opcode and two
  53 /// operands into either a constant true or false, or a brand new ICmp
  54 /// instruction. The sign is passed in to determine which kind of predicate to
  55 /// use in the new icmp instruction.
  56 static Value *getNewICmpValue(bool Sign, unsigned Code, Value *LHS, Value *RHS,
  57                               InstCombiner::BuilderTy &Builder) {
  58   ICmpInst::Predicate NewPred;
  59   if (Value *NewConstant = getICmpValue(Sign, Code, LHS, RHS, NewPred))
  60     return NewConstant;
  61   return Builder.CreateICmp(NewPred, LHS, RHS);
  62 }
  63
  64 /// This is the complement of getFCmpCode, which turns an opcode and two
  65 /// operands into either a FCmp instruction, or a true/false constant.
  66 static Value *getFCmpValue(unsigned Code, Value *LHS, Value *RHS,
  67                            InstCombiner::BuilderTy &Builder) {
  68   const auto Pred = static_cast<FCmpInst::Predicate>(Code);
  69   assert(FCmpInst::FCMP_FALSE <= Pred && Pred <= FCmpInst::FCMP_TRUE &&
  70          "Unexpected FCmp predicate!");
  71   if (Pred == FCmpInst::FCMP_FALSE)
  72     return ConstantInt::get(CmpInst::makeCmpResultType(LHS->getType()), 0);
  73   if (Pred == FCmpInst::FCMP_TRUE)
  74     return ConstantInt::get(CmpInst::makeCmpResultType(LHS->getType()), 1);
  75   return Builder.CreateFCmp(Pred, LHS, RHS);
  76 }
  77
  78 /// \brief Transform BITWISE_OP(BSWAP(A),BSWAP(B)) or
  79 /// BITWISE_OP(BSWAP(A), Constant) to BSWAP(BITWISE_OP(A, B))
  80 /// \param I Binary operator to transform.
  81 /// \return Pointer to node that must replace the original binary operator, or
  82 ///         null pointer if no transformation was made.
  83 static Value *SimplifyBSwap(BinaryOperator &I,
  84                             InstCombiner::BuilderTy &Builder) {
  85   assert(I.isBitwiseLogicOp() && "Unexpected opcode for bswap simplifying");
  86
  87   Value *OldLHS = I.getOperand(0);
  88   Value *OldRHS = I.getOperand(1);
  89
  90   Value *NewLHS;
  91   if (!match(OldLHS, m_BSwap(m_Value(NewLHS))))
  92     return nullptr;
  93
  94   Value *NewRHS;
  95   const APInt *C;
  96
  97   if (match(OldRHS, m_BSwap(m_Value(NewRHS)))) {
  98     // OP( BSWAP(x), BSWAP(y) ) -> BSWAP( OP(x, y) )
  99     if (!OldLHS->hasOneUse() && !OldRHS->hasOneUse())
 100       return nullptr;
 101     // NewRHS initialized by the matcher.
 102   } else if (match(OldRHS, m_APInt(C))) {
 103     // OP( BSWAP(x), CONSTANT ) -> BSWAP( OP(x, BSWAP(CONSTANT) ) )
 104     if (!OldLHS->hasOneUse())
 105       return nullptr;
 106     NewRHS = ConstantInt::get(I.getType(), C->byteSwap());
 107   } else
 108     return nullptr;
 109
 110   Value *BinOp = Builder.CreateBinOp(I.getOpcode(), NewLHS, NewRHS);
 111   Function *F = Intrinsic::getDeclaration(I.getModule(), Intrinsic::bswap,
 112                                           I.getType());
 113   return Builder.CreateCall(F, BinOp);
 114 }
 115
 116 /// This handles expressions of the form ((val OP C1) & C2).  Where
 117 /// the Op parameter is 'OP', OpRHS is 'C1', and AndRHS is 'C2'.
 118 Instruction *InstCombiner::OptAndOp(BinaryOperator *Op,
 119                                     ConstantInt *OpRHS,
 120                                     ConstantInt *AndRHS,
 121                                     BinaryOperator &TheAnd) {
 122   Value *X = Op->getOperand(0);
 123
 124   switch (Op->getOpcode()) {
 125   default: break;
 126   case Instruction::Add:
 127     if (Op->hasOneUse()) {
 128       // Adding a one to a single bit bit-field should be turned into an XOR
 129       // of the bit.  First thing to check is to see if this AND is with a
 130       // single bit constant.
 131       const APInt &AndRHSV = AndRHS->getValue();
 132
 133       // If there is only one bit set.
 134       if (AndRHSV.isPowerOf2()) {
 135         // Ok, at this point, we know that we are masking the result of the
 136         // ADD down to exactly one bit.  If the constant we are adding has
 137         // no bits set below this bit, then we can eliminate the ADD.
 138         const APInt& AddRHS = OpRHS->getValue();
 139
 140         // Check to see if any bits below the one bit set in AndRHSV are set.
 141         if ((AddRHS & (AndRHSV - 1)).isNullValue()) {
 142           // If not, the only thing that can effect the output of the AND is
 143           // the bit specified by AndRHSV.  If that bit is set, the effect of
 144           // the XOR is to toggle the bit.  If it is clear, then the ADD has
 145           // no effect.
 146           if ((AddRHS & AndRHSV).isNullValue()) { // Bit is not set, noop
 147             TheAnd.setOperand(0, X);
 148             return &TheAnd;
 149           } else {
 150             // Pull the XOR out of the AND.
 151             Value *NewAnd = Builder.CreateAnd(X, AndRHS);
 152             NewAnd->takeName(Op);
 153             return BinaryOperator::CreateXor(NewAnd, AndRHS);
 154           }
 155         }
 156       }
 157     }
 158     break;
 159   }
 160   return nullptr;
 161 }
 162
 163 /// Emit a computation of: (V >= Lo && V < Hi) if Inside is true, otherwise
 164 /// (V < Lo || V >= Hi). This method expects that Lo <= Hi. IsSigned indicates
 165 /// whether to treat V, Lo, and Hi as signed or not.
 166 Value *InstCombiner::insertRangeTest(Value *V, const APInt &Lo, const APInt &Hi,
 167                                      bool isSigned, bool Inside) {
 168   assert((isSigned ? Lo.sle(Hi) : Lo.ule(Hi)) &&
 169          "Lo is not <= Hi in range emission code!");
 170
 171   Type *Ty = V->getType();
 172   if (Lo == Hi)
 173     return Inside ? ConstantInt::getFalse(Ty) : ConstantInt::getTrue(Ty);
 174
 175   // V >= Min && V <  Hi --> V <  Hi
 176   // V <  Min || V >= Hi --> V >= Hi
 177   ICmpInst::Predicate Pred = Inside ? ICmpInst::ICMP_ULT : ICmpInst::ICMP_UGE;
 178   if (isSigned ? Lo.isMinSignedValue() : Lo.isMinValue()) {
 179     Pred = isSigned ? ICmpInst::getSignedPredicate(Pred) : Pred;
 180     return Builder.CreateICmp(Pred, V, ConstantInt::get(Ty, Hi));
 181   }
 182
 183   // V >= Lo && V <  Hi --> V - Lo u<  Hi - Lo
 184   // V <  Lo || V >= Hi --> V - Lo u>= Hi - Lo
 185   Value *VMinusLo =
 186       Builder.CreateSub(V, ConstantInt::get(Ty, Lo), V->getName() + ".off");
 187   Constant *HiMinusLo = ConstantInt::get(Ty, Hi - Lo);
 188   return Builder.CreateICmp(Pred, VMinusLo, HiMinusLo);
 189 }
 190
 191 /// Classify (icmp eq (A & B), C) and (icmp ne (A & B), C) as matching patterns
 192 /// that can be simplified.
 193 /// One of A and B is considered the mask. The other is the value. This is
 194 /// described as the "AMask" or "BMask" part of the enum. If the enum contains
 195 /// only "Mask", then both A and B can be considered masks. If A is the mask,
 196 /// then it was proven that (A & C) == C. This is trivial if C == A or C == 0.
 197 /// If both A and C are constants, this proof is also easy.
 198 /// For the following explanations, we assume that A is the mask.
 199 ///
 200 /// "AllOnes" declares that the comparison is true only if (A & B) == A or all
 201 /// bits of A are set in B.
 202 ///   Example: (icmp eq (A & 3), 3) -> AMask_AllOnes
 203 ///
 204 /// "AllZeros" declares that the comparison is true only if (A & B) == 0 or all
 205 /// bits of A are cleared in B.
 206 ///   Example: (icmp eq (A & 3), 0) -> Mask_AllZeroes
 207 ///
 208 /// "Mixed" declares that (A & B) == C and C might or might not contain any
 209 /// number of one bits and zero bits.
 210 ///   Example: (icmp eq (A & 3), 1) -> AMask_Mixed
 211 ///
 212 /// "Not" means that in above descriptions "==" should be replaced by "!=".
 213 ///   Example: (icmp ne (A & 3), 3) -> AMask_NotAllOnes
 214 ///
 215 /// If the mask A contains a single bit, then the following is equivalent:
 216 ///    (icmp eq (A & B), A) equals (icmp ne (A & B), 0)
 217 ///    (icmp ne (A & B), A) equals (icmp eq (A & B), 0)
 218 enum MaskedICmpType {
 219   AMask_AllOnes           =     1,
 220   AMask_NotAllOnes        =     2,
 221   BMask_AllOnes           =     4,
 222   BMask_NotAllOnes        =     8,
 223   Mask_AllZeros           =    16,
 224   Mask_NotAllZeros        =    32,
 225   AMask_Mixed             =    64,
 226   AMask_NotMixed          =   128,
 227   BMask_Mixed             =   256,
 228   BMask_NotMixed          =   512
 229 };
 230
 231 /// Return the set of patterns (from MaskedICmpType) that (icmp SCC (A & B), C)
 232 /// satisfies.
 233 static unsigned getMaskedICmpType(Value *A, Value *B, Value *C,
 234                                   ICmpInst::Predicate Pred) {
 235   ConstantInt *ACst = dyn_cast<ConstantInt>(A);
 236   ConstantInt *BCst = dyn_cast<ConstantInt>(B);
 237   ConstantInt *CCst = dyn_cast<ConstantInt>(C);
 238   bool IsEq = (Pred == ICmpInst::ICMP_EQ);
 239   bool IsAPow2 = (ACst && !ACst->isZero() && ACst->getValue().isPowerOf2());
 240   bool IsBPow2 = (BCst && !BCst->isZero() && BCst->getValue().isPowerOf2());
 241   unsigned MaskVal = 0;
 242   if (CCst && CCst->isZero()) {
 243     // if C is zero, then both A and B qualify as mask
 244     MaskVal |= (IsEq ? (Mask_AllZeros | AMask_Mixed | BMask_Mixed)
 245                      : (Mask_NotAllZeros | AMask_NotMixed | BMask_NotMixed));
 246     if (IsAPow2)
 247       MaskVal |= (IsEq ? (AMask_NotAllOnes | AMask_NotMixed)
 248                        : (AMask_AllOnes | AMask_Mixed));
 249     if (IsBPow2)
 250       MaskVal |= (IsEq ? (BMask_NotAllOnes | BMask_NotMixed)
 251                        : (BMask_AllOnes | BMask_Mixed));
 252     return MaskVal;
 253   }
 254
 255   if (A == C) {
 256     MaskVal |= (IsEq ? (AMask_AllOnes | AMask_Mixed)
 257                      : (AMask_NotAllOnes | AMask_NotMixed));
 258     if (IsAPow2)
 259       MaskVal |= (IsEq ? (Mask_NotAllZeros | AMask_NotMixed)
 260                        : (Mask_AllZeros | AMask_Mixed));
 261   } else if (ACst && CCst && ConstantExpr::getAnd(ACst, CCst) == CCst) {
 262     MaskVal |= (IsEq ? AMask_Mixed : AMask_NotMixed);
 263   }
 264
 265   if (B == C) {
 266     MaskVal |= (IsEq ? (BMask_AllOnes | BMask_Mixed)
 267                      : (BMask_NotAllOnes | BMask_NotMixed));
 268     if (IsBPow2)
 269       MaskVal |= (IsEq ? (Mask_NotAllZeros | BMask_NotMixed)
 270                        : (Mask_AllZeros | BMask_Mixed));
 271   } else if (BCst && CCst && ConstantExpr::getAnd(BCst, CCst) == CCst) {
 272     MaskVal |= (IsEq ? BMask_Mixed : BMask_NotMixed);
 273   }
 274
 275   return MaskVal;
 276 }
 277
 278 /// Convert an analysis of a masked ICmp into its equivalent if all boolean
 279 /// operations had the opposite sense. Since each "NotXXX" flag (recording !=)
 280 /// is adjacent to the corresponding normal flag (recording ==), this just
 281 /// involves swapping those bits over.
 282 static unsigned conjugateICmpMask(unsigned Mask) {
 283   unsigned NewMask;
 284   NewMask = (Mask & (AMask_AllOnes | BMask_AllOnes | Mask_AllZeros |
 285                      AMask_Mixed | BMask_Mixed))
 286             << 1;
 287
 288   NewMask |= (Mask & (AMask_NotAllOnes | BMask_NotAllOnes | Mask_NotAllZeros |
 289                       AMask_NotMixed | BMask_NotMixed))
 290              >> 1;
 291
 292   return NewMask;
 293 }
 294
 295 // Adapts the external decomposeBitTestICmp for local use.
 296 static bool decomposeBitTestICmp(Value *LHS, Value *RHS, CmpInst::Predicate &Pred,
 297                                  Value *&X, Value *&Y, Value *&Z) {
 298   APInt Mask;
 299   if (!llvm::decomposeBitTestICmp(LHS, RHS, Pred, X, Mask))
 300     return false;
 301
 302   Y = ConstantInt::get(X->getType(), Mask);
 303   Z = ConstantInt::get(X->getType(), 0);
 304   return true;
 305 }
 306
 307 /// Handle (icmp(A & B) ==/!= C) &/| (icmp(A & D) ==/!= E).
 308 /// Return the set of pattern classes (from MaskedICmpType) that both LHS and
 309 /// RHS satisfy.
 310 static unsigned getMaskedTypeForICmpPair(Value *&A, Value *&B, Value *&C,
 311                                          Value *&D, Value *&E, ICmpInst *LHS,
 312                                          ICmpInst *RHS,
 313                                          ICmpInst::Predicate &PredL,
 314                                          ICmpInst::Predicate &PredR) {
 315   // vectors are not (yet?) supported. Don't support pointers either.
 316   if (!LHS->getOperand(0)->getType()->isIntegerTy() ||
 317       !RHS->getOperand(0)->getType()->isIntegerTy())
 318     return 0;
 319
 320   // Here comes the tricky part:
 321   // LHS might be of the form L11 & L12 == X, X == L21 & L22,
 322   // and L11 & L12 == L21 & L22. The same goes for RHS.
 323   // Now we must find those components L** and R**, that are equal, so
 324   // that we can extract the parameters A, B, C, D, and E for the canonical
 325   // above.
 326   Value *L1 = LHS->getOperand(0);
 327   Value *L2 = LHS->getOperand(1);
 328   Value *L11, *L12, *L21, *L22;
 329   // Check whether the icmp can be decomposed into a bit test.
 330   if (decomposeBitTestICmp(L1, L2, PredL, L11, L12, L2)) {
 331     L21 = L22 = L1 = nullptr;
 332   } else {
 333     // Look for ANDs in the LHS icmp.
 334     if (!match(L1, m_And(m_Value(L11), m_Value(L12)))) {
 335       // Any icmp can be viewed as being trivially masked; if it allows us to
 336       // remove one, it's worth it.
 337       L11 = L1;
 338       L12 = Constant::getAllOnesValue(L1->getType());
 339     }
 340
 341     if (!match(L2, m_And(m_Value(L21), m_Value(L22)))) {
 342       L21 = L2;
 343       L22 = Constant::getAllOnesValue(L2->getType());
 344     }
 345   }
 346
 347   // Bail if LHS was a icmp that can't be decomposed into an equality.
 348   if (!ICmpInst::isEquality(PredL))
 349     return 0;
 350
 351   Value *R1 = RHS->getOperand(0);
 352   Value *R2 = RHS->getOperand(1);
 353   Value *R11, *R12;
 354   bool Ok = false;
 355   if (decomposeBitTestICmp(R1, R2, PredR, R11, R12, R2)) {
 356     if (R11 == L11 || R11 == L12 || R11 == L21 || R11 == L22) {
 357       A = R11;
 358       D = R12;
 359     } else if (R12 == L11 || R12 == L12 || R12 == L21 || R12 == L22) {
 360       A = R12;
 361       D = R11;
 362     } else {
 363       return 0;
 364     }
 365     E = R2;
 366     R1 = nullptr;
 367     Ok = true;
 368   } else {
 369     if (!match(R1, m_And(m_Value(R11), m_Value(R12)))) {
 370       // As before, model no mask as a trivial mask if it'll let us do an
 371       // optimization.
 372       R11 = R1;
 373       R12 = Constant::getAllOnesValue(R1->getType());
 374     }
 375
 376     if (R11 == L11 || R11 == L12 || R11 == L21 || R11 == L22) {
 377       A = R11;
 378       D = R12;
 379       E = R2;
 380       Ok = true;
 381     } else if (R12 == L11 || R12 == L12 || R12 == L21 || R12 == L22) {
 382       A = R12;
 383       D = R11;
 384       E = R2;
 385       Ok = true;
 386     }
 387   }
 388
 389   // Bail if RHS was a icmp that can't be decomposed into an equality.
 390   if (!ICmpInst::isEquality(PredR))
 391     return 0;
 392
 393   // Look for ANDs on the right side of the RHS icmp.
 394   if (!Ok) {
 395     if (!match(R2, m_And(m_Value(R11), m_Value(R12)))) {
 396       R11 = R2;
 397       R12 = Constant::getAllOnesValue(R2->getType());
 398     }
 399
 400     if (R11 == L11 || R11 == L12 || R11 == L21 || R11 == L22) {
 401       A = R11;
 402       D = R12;
 403       E = R1;
 404       Ok = true;
 405     } else if (R12 == L11 || R12 == L12 || R12 == L21 || R12 == L22) {
 406       A = R12;
 407       D = R11;
 408       E = R1;
 409       Ok = true;
 410     } else {
 411       return 0;
 412     }
 413   }
 414   if (!Ok)
 415     return 0;
 416
 417   if (L11 == A) {
 418     B = L12;
 419     C = L2;
 420   } else if (L12 == A) {
 421     B = L11;
 422     C = L2;
 423   } else if (L21 == A) {
 424     B = L22;
 425     C = L1;
 426   } else if (L22 == A) {
 427     B = L21;
 428     C = L1;
 429   }
 430
 431   unsigned LeftType = getMaskedICmpType(A, B, C, PredL);
 432   unsigned RightType = getMaskedICmpType(A, D, E, PredR);
 433   return LeftType & RightType;
 434 }
 435
 436 /// Try to fold (icmp(A & B) ==/!= C) &/| (icmp(A & D) ==/!= E)
 437 /// into a single (icmp(A & X) ==/!= Y).
 438 static Value *foldLogOpOfMaskedICmps(ICmpInst *LHS, ICmpInst *RHS, bool IsAnd,
 439                                      llvm::InstCombiner::BuilderTy &Builder) {
 440   Value *A = nullptr, *B = nullptr, *C = nullptr, *D = nullptr, *E = nullptr;
 441   ICmpInst::Predicate PredL = LHS->getPredicate(), PredR = RHS->getPredicate();
 442   unsigned Mask =
 443       getMaskedTypeForICmpPair(A, B, C, D, E, LHS, RHS, PredL, PredR);
 444   if (Mask == 0)
 445     return nullptr;
 446
 447   assert(ICmpInst::isEquality(PredL) && ICmpInst::isEquality(PredR) &&
 448          "Expected equality predicates for masked type of icmps.");
 449
 450   // In full generality:
 451   //     (icmp (A & B) Op C) | (icmp (A & D) Op E)
 452   // ==  ![ (icmp (A & B) !Op C) & (icmp (A & D) !Op E) ]
 453   //
 454   // If the latter can be converted into (icmp (A & X) Op Y) then the former is
 455   // equivalent to (icmp (A & X) !Op Y).
 456   //
 457   // Therefore, we can pretend for the rest of this function that we're dealing
 458   // with the conjunction, provided we flip the sense of any comparisons (both
 459   // input and output).
 460
 461   // In most cases we're going to produce an EQ for the "&&" case.
 462   ICmpInst::Predicate NewCC = IsAnd ? ICmpInst::ICMP_EQ : ICmpInst::ICMP_NE;
 463   if (!IsAnd) {
 464     // Convert the masking analysis into its equivalent with negated
 465     // comparisons.
 466     Mask = conjugateICmpMask(Mask);
 467   }
 468
 469   if (Mask & Mask_AllZeros) {
 470     // (icmp eq (A & B), 0) & (icmp eq (A & D), 0)
 471     // -> (icmp eq (A & (B|D)), 0)
 472     Value *NewOr = Builder.CreateOr(B, D);
 473     Value *NewAnd = Builder.CreateAnd(A, NewOr);
 474     // We can't use C as zero because we might actually handle
 475     //   (icmp ne (A & B), B) & (icmp ne (A & D), D)
 476     // with B and D, having a single bit set.
 477     Value *Zero = Constant::getNullValue(A->getType());
 478     return Builder.CreateICmp(NewCC, NewAnd, Zero);
 479   }
 480   if (Mask & BMask_AllOnes) {
 481     // (icmp eq (A & B), B) & (icmp eq (A & D), D)
 482     // -> (icmp eq (A & (B|D)), (B|D))
 483     Value *NewOr = Builder.CreateOr(B, D);
 484     Value *NewAnd = Builder.CreateAnd(A, NewOr);
 485     return Builder.CreateICmp(NewCC, NewAnd, NewOr);
 486   }
 487   if (Mask & AMask_AllOnes) {
 488     // (icmp eq (A & B), A) & (icmp eq (A & D), A)
 489     // -> (icmp eq (A & (B&D)), A)
 490     Value *NewAnd1 = Builder.CreateAnd(B, D);
 491     Value *NewAnd2 = Builder.CreateAnd(A, NewAnd1);
 492     return Builder.CreateICmp(NewCC, NewAnd2, A);
 493   }
 494
 495   // Remaining cases assume at least that B and D are constant, and depend on
 496   // their actual values. This isn't strictly necessary, just a "handle the
 497   // easy cases for now" decision.
 498   ConstantInt *BCst = dyn_cast<ConstantInt>(B);
 499   if (!BCst)
 500     return nullptr;
 501   ConstantInt *DCst = dyn_cast<ConstantInt>(D);
 502   if (!DCst)
 503     return nullptr;
 504
 505   if (Mask & (Mask_NotAllZeros | BMask_NotAllOnes)) {
 506     // (icmp ne (A & B), 0) & (icmp ne (A & D), 0) and
 507     // (icmp ne (A & B), B) & (icmp ne (A & D), D)
 508     //     -> (icmp ne (A & B), 0) or (icmp ne (A & D), 0)
 509     // Only valid if one of the masks is a superset of the other (check "B&D" is
 510     // the same as either B or D).
 511     APInt NewMask = BCst->getValue() & DCst->getValue();
 512
 513     if (NewMask == BCst->getValue())
 514       return LHS;
 515     else if (NewMask == DCst->getValue())
 516       return RHS;
 517   }
 518
 519   if (Mask & AMask_NotAllOnes) {
 520     // (icmp ne (A & B), B) & (icmp ne (A & D), D)
 521     //     -> (icmp ne (A & B), A) or (icmp ne (A & D), A)
 522     // Only valid if one of the masks is a superset of the other (check "B|D" is
 523     // the same as either B or D).
 524     APInt NewMask = BCst->getValue() | DCst->getValue();
 525
 526     if (NewMask == BCst->getValue())
 527       return LHS;
 528     else if (NewMask == DCst->getValue())
 529       return RHS;
 530   }
 531
 532   if (Mask & BMask_Mixed) {
 533     // (icmp eq (A & B), C) & (icmp eq (A & D), E)
 534     // We already know that B & C == C && D & E == E.
 535     // If we can prove that (B & D) & (C ^ E) == 0, that is, the bits of
 536     // C and E, which are shared by both the mask B and the mask D, don't
 537     // contradict, then we can transform to
 538     // -> (icmp eq (A & (B|D)), (C|E))
 539     // Currently, we only handle the case of B, C, D, and E being constant.
 540     // We can't simply use C and E because we might actually handle
 541     //   (icmp ne (A & B), B) & (icmp eq (A & D), D)
 542     // with B and D, having a single bit set.
 543     ConstantInt *CCst = dyn_cast<ConstantInt>(C);
 544     if (!CCst)
 545       return nullptr;
 546     ConstantInt *ECst = dyn_cast<ConstantInt>(E);
 547     if (!ECst)
 548       return nullptr;
 549     if (PredL != NewCC)
 550       CCst = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getXor(BCst, CCst));
 551     if (PredR != NewCC)
 552       ECst = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getXor(DCst, ECst));
 553
 554     // If there is a conflict, we should actually return a false for the
 555     // whole construct.
 556     if (((BCst->getValue() & DCst->getValue()) &
 557          (CCst->getValue() ^ ECst->getValue())).getBoolValue())
 558       return ConstantInt::get(LHS->getType(), !IsAnd);
 559
 560     Value *NewOr1 = Builder.CreateOr(B, D);
 561     Value *NewOr2 = ConstantExpr::getOr(CCst, ECst);
 562     Value *NewAnd = Builder.CreateAnd(A, NewOr1);
 563     return Builder.CreateICmp(NewCC, NewAnd, NewOr2);
 564   }
 565
 566   return nullptr;
 567 }
 568
 569 /// Try to fold a signed range checked with lower bound 0 to an unsigned icmp.
 570 /// Example: (icmp sge x, 0) & (icmp slt x, n) --> icmp ult x, n
 571 /// If \p Inverted is true then the check is for the inverted range, e.g.
 572 /// (icmp slt x, 0) | (icmp sgt x, n) --> icmp ugt x, n
 573 Value *InstCombiner::simplifyRangeCheck(ICmpInst *Cmp0, ICmpInst *Cmp1,
 574                                         bool Inverted) {
 575   // Check the lower range comparison, e.g. x >= 0
 576   // InstCombine already ensured that if there is a constant it's on the RHS.
 577   ConstantInt *RangeStart = dyn_cast<ConstantInt>(Cmp0->getOperand(1));
 578   if (!RangeStart)
 579     return nullptr;
 580
 581   ICmpInst::Predicate Pred0 = (Inverted ? Cmp0->getInversePredicate() :
 582                                Cmp0->getPredicate());
 583
 584   // Accept x > -1 or x >= 0 (after potentially inverting the predicate).
 585   if (!((Pred0 == ICmpInst::ICMP_SGT && RangeStart->isMinusOne()) ||
 586         (Pred0 == ICmpInst::ICMP_SGE && RangeStart->isZero())))
 587     return nullptr;
 588
 589   ICmpInst::Predicate Pred1 = (Inverted ? Cmp1->getInversePredicate() :
 590                                Cmp1->getPredicate());
 591
 592   Value *Input = Cmp0->getOperand(0);
 593   Value *RangeEnd;
 594   if (Cmp1->getOperand(0) == Input) {
 595     // For the upper range compare we have: icmp x, n
 596     RangeEnd = Cmp1->getOperand(1);
 597   } else if (Cmp1->getOperand(1) == Input) {
 598     // For the upper range compare we have: icmp n, x
 599     RangeEnd = Cmp1->getOperand(0);
 600     Pred1 = ICmpInst::getSwappedPredicate(Pred1);
 601   } else {
 602     return nullptr;
 603   }
 604
 605   // Check the upper range comparison, e.g. x < n
 606   ICmpInst::Predicate NewPred;
 607   switch (Pred1) {
 608     case ICmpInst::ICMP_SLT: NewPred = ICmpInst::ICMP_ULT; break;
 609     case ICmpInst::ICMP_SLE: NewPred = ICmpInst::ICMP_ULE; break;
 610     default: return nullptr;
 611   }
 612
 613   // This simplification is only valid if the upper range is not negative.
 614   KnownBits Known = computeKnownBits(RangeEnd, /*Depth=*/0, Cmp1);
 615   if (!Known.isNonNegative())
 616     return nullptr;
 617
 618   if (Inverted)
 619     NewPred = ICmpInst::getInversePredicate(NewPred);
 620
 621   return Builder.CreateICmp(NewPred, Input, RangeEnd);
 622 }
 623
 624 static Value *
 625 foldAndOrOfEqualityCmpsWithConstants(ICmpInst *LHS, ICmpInst *RHS,
 626                                      bool JoinedByAnd,
 627                                      InstCombiner::BuilderTy &Builder) {
 628   Value *X = LHS->getOperand(0);
 629   if (X != RHS->getOperand(0))
 630     return nullptr;
 631
 632   const APInt *C1, *C2;
 633   if (!match(LHS->getOperand(1), m_APInt(C1)) ||
 634       !match(RHS->getOperand(1), m_APInt(C2)))
 635     return nullptr;
 636
 637   // We only handle (X != C1 && X != C2) and (X == C1 || X == C2).
 638   ICmpInst::Predicate Pred = LHS->getPredicate();
 639   if (Pred !=  RHS->getPredicate())
 640     return nullptr;
 641   if (JoinedByAnd && Pred != ICmpInst::ICMP_NE)
 642     return nullptr;
 643   if (!JoinedByAnd && Pred != ICmpInst::ICMP_EQ)
 644     return nullptr;
 645
 646   // The larger unsigned constant goes on the right.
 647   if (C1->ugt(*C2))
 648     std::swap(C1, C2);
 649
 650   APInt Xor = *C1 ^ *C2;
 651   if (Xor.isPowerOf2()) {
 652     // If LHSC and RHSC differ by only one bit, then set that bit in X and
 653     // compare against the larger constant:
 654     // (X == C1 || X == C2) --> (X | (C1 ^ C2)) == C2
 655     // (X != C1 && X != C2) --> (X | (C1 ^ C2)) != C2
 656     // We choose an 'or' with a Pow2 constant rather than the inverse mask with
 657     // 'and' because that may lead to smaller codegen from a smaller constant.
 658     Value *Or = Builder.CreateOr(X, ConstantInt::get(X->getType(), Xor));
 659     return Builder.CreateICmp(Pred, Or, ConstantInt::get(X->getType(), *C2));
 660   }
 661
 662   // Special case: get the ordering right when the values wrap around zero.
 663   // Ie, we assumed the constants were unsigned when swapping earlier.
 664   if (C1->isNullValue() && C2->isAllOnesValue())
 665     std::swap(C1, C2);
 666
 667   if (*C1 == *C2 - 1) {
 668     // (X == 13 || X == 14) --> X - 13 <=u 1
 669     // (X != 13 && X != 14) --> X - 13  >u 1
 670     // An 'add' is the canonical IR form, so favor that over a 'sub'.
 671     Value *Add = Builder.CreateAdd(X, ConstantInt::get(X->getType(), -(*C1)));
 672     auto NewPred = JoinedByAnd ? ICmpInst::ICMP_UGT : ICmpInst::ICMP_ULE;
 673     return Builder.CreateICmp(NewPred, Add, ConstantInt::get(X->getType(), 1));
 674   }
 675
 676   return nullptr;
 677 }
 678
 679 // Fold (iszero(A & K1) | iszero(A & K2)) -> (A & (K1 | K2)) != (K1 | K2)
 680 // Fold (!iszero(A & K1) & !iszero(A & K2)) -> (A & (K1 | K2)) == (K1 | K2)
 681 Value *InstCombiner::foldAndOrOfICmpsOfAndWithPow2(ICmpInst *LHS, ICmpInst *RHS,
 682                                                    bool JoinedByAnd,
 683                                                    Instruction &CxtI) {
 684   ICmpInst::Predicate Pred = LHS->getPredicate();
 685   if (Pred != RHS->getPredicate())
 686     return nullptr;
 687   if (JoinedByAnd && Pred != ICmpInst::ICMP_NE)
 688     return nullptr;
 689   if (!JoinedByAnd && Pred != ICmpInst::ICMP_EQ)
 690     return nullptr;
 691
 692   // TODO support vector splats
 693   ConstantInt *LHSC = dyn_cast<ConstantInt>(LHS->getOperand(1));
 694   ConstantInt *RHSC = dyn_cast<ConstantInt>(RHS->getOperand(1));
 695   if (!LHSC || !RHSC || !LHSC->isZero() || !RHSC->isZero())
 696     return nullptr;
 697
 698   Value *A, *B, *C, *D;
 699   if (match(LHS->getOperand(0), m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
 700       match(RHS->getOperand(0), m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
 701     if (A == D || B == D)
 702       std::swap(C, D);
 703     if (B == C)
 704       std::swap(A, B);
 705
 706     if (A == C &&
 707         isKnownToBeAPowerOfTwo(B, false, 0, &CxtI) &&
 708         isKnownToBeAPowerOfTwo(D, false, 0, &CxtI)) {
 709       Value *Mask = Builder.CreateOr(B, D);
 710       Value *Masked = Builder.CreateAnd(A, Mask);
 711       auto NewPred = JoinedByAnd ? ICmpInst::ICMP_EQ : ICmpInst::ICMP_NE;
 712       return Builder.CreateICmp(NewPred, Masked, Mask);
 713     }
 714   }
 715
 716   return nullptr;
 717 }
 718
 719 /// Fold (icmp)&(icmp) if possible.
 720 Value *InstCombiner::foldAndOfICmps(ICmpInst *LHS, ICmpInst *RHS,
 721                                     Instruction &CxtI) {
 722   // Fold (!iszero(A & K1) & !iszero(A & K2)) ->  (A & (K1 | K2)) == (K1 | K2)
 723   // if K1 and K2 are a one-bit mask.
 724   if (Value *V = foldAndOrOfICmpsOfAndWithPow2(LHS, RHS, true, CxtI))
 725     return V;
 726
 727   ICmpInst::Predicate PredL = LHS->getPredicate(), PredR = RHS->getPredicate();
 728
 729   // (icmp1 A, B) & (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
 730   if (PredicatesFoldable(PredL, PredR)) {
 731     if (LHS->getOperand(0) == RHS->getOperand(1) &&
 732         LHS->getOperand(1) == RHS->getOperand(0))
 733       LHS->swapOperands();
 734     if (LHS->getOperand(0) == RHS->getOperand(0) &&
 735         LHS->getOperand(1) == RHS->getOperand(1)) {
 736       Value *Op0 = LHS->getOperand(0), *Op1 = LHS->getOperand(1);
 737       unsigned Code = getICmpCode(LHS) & getICmpCode(RHS);
 738       bool isSigned = LHS->isSigned() || RHS->isSigned();
 739       return getNewICmpValue(isSigned, Code, Op0, Op1, Builder);
 740     }
 741   }
 742
 743   // handle (roughly):  (icmp eq (A & B), C) & (icmp eq (A & D), E)
 744   if (Value *V = foldLogOpOfMaskedICmps(LHS, RHS, true, Builder))
 745     return V;
 746
 747   // E.g. (icmp sge x, 0) & (icmp slt x, n) --> icmp ult x, n
 748   if (Value *V = simplifyRangeCheck(LHS, RHS, /*Inverted=*/false))
 749     return V;
 750
 751   // E.g. (icmp slt x, n) & (icmp sge x, 0) --> icmp ult x, n
 752   if (Value *V = simplifyRangeCheck(RHS, LHS, /*Inverted=*/false))
 753     return V;
 754
 755   if (Value *V = foldAndOrOfEqualityCmpsWithConstants(LHS, RHS, true, Builder))
 756     return V;
 757
 758   // This only handles icmp of constants: (icmp1 A, C1) & (icmp2 B, C2).
 759   Value *LHS0 = LHS->getOperand(0), *RHS0 = RHS->getOperand(0);
 760   ConstantInt *LHSC = dyn_cast<ConstantInt>(LHS->getOperand(1));
 761   ConstantInt *RHSC = dyn_cast<ConstantInt>(RHS->getOperand(1));
 762   if (!LHSC || !RHSC)
 763     return nullptr;
 764
 765   if (LHSC == RHSC && PredL == PredR) {
 766     // (icmp ult A, C) & (icmp ult B, C) --> (icmp ult (A|B), C)
 767     // where C is a power of 2 or
 768     // (icmp eq A, 0) & (icmp eq B, 0) --> (icmp eq (A|B), 0)
 769     if ((PredL == ICmpInst::ICMP_ULT && LHSC->getValue().isPowerOf2()) ||
 770         (PredL == ICmpInst::ICMP_EQ && LHSC->isZero())) {
 771       Value *NewOr = Builder.CreateOr(LHS0, RHS0);
 772       return Builder.CreateICmp(PredL, NewOr, LHSC);
 773     }
 774   }
 775
 776   // (trunc x) == C1 & (and x, CA) == C2 -> (and x, CA|CMAX) == C1|C2
 777   // where CMAX is the all ones value for the truncated type,
 778   // iff the lower bits of C2 and CA are zero.
 779   if (PredL == ICmpInst::ICMP_EQ && PredL == PredR && LHS->hasOneUse() &&
 780       RHS->hasOneUse()) {
 781     Value *V;
 782     ConstantInt *AndC, *SmallC = nullptr, *BigC = nullptr;
 783
 784     // (trunc x) == C1 & (and x, CA) == C2
 785     // (and x, CA) == C2 & (trunc x) == C1
 786     if (match(RHS0, m_Trunc(m_Value(V))) &&
 787         match(LHS0, m_And(m_Specific(V), m_ConstantInt(AndC)))) {
 788       SmallC = RHSC;
 789       BigC = LHSC;
 790     } else if (match(LHS0, m_Trunc(m_Value(V))) &&
 791                match(RHS0, m_And(m_Specific(V), m_ConstantInt(AndC)))) {
 792       SmallC = LHSC;
 793       BigC = RHSC;
 794     }
 795
 796     if (SmallC && BigC) {
 797       unsigned BigBitSize = BigC->getType()->getBitWidth();
 798       unsigned SmallBitSize = SmallC->getType()->getBitWidth();
 799
 800       // Check that the low bits are zero.
 801       APInt Low = APInt::getLowBitsSet(BigBitSize, SmallBitSize);
 802       if ((Low & AndC->getValue()).isNullValue() &&
 803           (Low & BigC->getValue()).isNullValue()) {
 804         Value *NewAnd = Builder.CreateAnd(V, Low | AndC->getValue());
 805         APInt N = SmallC->getValue().zext(BigBitSize) | BigC->getValue();
 806         Value *NewVal = ConstantInt::get(AndC->getType()->getContext(), N);
 807         return Builder.CreateICmp(PredL, NewAnd, NewVal);
 808       }
 809     }
 810   }
 811
 812   // From here on, we only handle:
 813   //    (icmp1 A, C1) & (icmp2 A, C2) --> something simpler.
 814   if (LHS0 != RHS0)
 815     return nullptr;
 816
 817   // ICMP_[US][GL]E X, C is folded to ICMP_[US][GL]T elsewhere.
 818   if (PredL == ICmpInst::ICMP_UGE || PredL == ICmpInst::ICMP_ULE ||
 819       PredR == ICmpInst::ICMP_UGE || PredR == ICmpInst::ICMP_ULE ||
 820       PredL == ICmpInst::ICMP_SGE || PredL == ICmpInst::ICMP_SLE ||
 821       PredR == ICmpInst::ICMP_SGE || PredR == ICmpInst::ICMP_SLE)
 822     return nullptr;
 823
 824   // We can't fold (ugt x, C) & (sgt x, C2).
 825   if (!PredicatesFoldable(PredL, PredR))
 826     return nullptr;
 827
 828   // Ensure that the larger constant is on the RHS.
 829   bool ShouldSwap;
 830   if (CmpInst::isSigned(PredL) ||
 831       (ICmpInst::isEquality(PredL) && CmpInst::isSigned(PredR)))
 832     ShouldSwap = LHSC->getValue().sgt(RHSC->getValue());
 833   else
 834     ShouldSwap = LHSC->getValue().ugt(RHSC->getValue());
 835
 836   if (ShouldSwap) {
 837     std::swap(LHS, RHS);
 838     std::swap(LHSC, RHSC);
 839     std::swap(PredL, PredR);
 840   }
 841
 842   // At this point, we know we have two icmp instructions
 843   // comparing a value against two constants and and'ing the result
 844   // together.  Because of the above check, we know that we only have
 845   // icmp eq, icmp ne, icmp [su]lt, and icmp [SU]gt here. We also know
 846   // (from the icmp folding check above), that the two constants
 847   // are not equal and that the larger constant is on the RHS
 848   assert(LHSC != RHSC && "Compares not folded above?");
 849
 850   switch (PredL) {
 851   default:
 852     llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
 853   case ICmpInst::ICMP_NE:
 854     switch (PredR) {
 855     default:
 856       llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
 857     case ICmpInst::ICMP_ULT:
 858       if (LHSC == SubOne(RHSC)) // (X != 13 & X u< 14) -> X < 13
 859         return Builder.CreateICmpULT(LHS0, LHSC);
 860       if (LHSC->isZero()) // (X !=  0 & X u< 14) -> X-1 u< 13
 861         return insertRangeTest(LHS0, LHSC->getValue() + 1, RHSC->getValue(),
 862                                false, true);
 863       break; // (X != 13 & X u< 15) -> no change
 864     case ICmpInst::ICMP_SLT:
 865       if (LHSC == SubOne(RHSC)) // (X != 13 & X s< 14) -> X < 13
 866         return Builder.CreateICmpSLT(LHS0, LHSC);
 867       break;                 // (X != 13 & X s< 15) -> no change
 868     case ICmpInst::ICMP_NE:
 869       // Potential folds for this case should already be handled.
 870       break;
 871     }
 872     break;
 873   case ICmpInst::ICMP_UGT:
 874     switch (PredR) {
 875     default:
 876       llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
 877     case ICmpInst::ICMP_NE:
 878       if (RHSC == AddOne(LHSC)) // (X u> 13 & X != 14) -> X u> 14
 879         return Builder.CreateICmp(PredL, LHS0, RHSC);
 880       break;                 // (X u> 13 & X != 15) -> no change
 881     case ICmpInst::ICMP_ULT: // (X u> 13 & X u< 15) -> (X-14) <u 1
 882       return insertRangeTest(LHS0, LHSC->getValue() + 1, RHSC->getValue(),
 883                              false, true);
 884     }
 885     break;
 886   case ICmpInst::ICMP_SGT:
 887     switch (PredR) {
 888     default:
 889       llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
 890     case ICmpInst::ICMP_NE:
 891       if (RHSC == AddOne(LHSC)) // (X s> 13 & X != 14) -> X s> 14
 892         return Builder.CreateICmp(PredL, LHS0, RHSC);
 893       break;                 // (X s> 13 & X != 15) -> no change
 894     case ICmpInst::ICMP_SLT: // (X s> 13 & X s< 15) -> (X-14) s< 1
 895       return insertRangeTest(LHS0, LHSC->getValue() + 1, RHSC->getValue(), true,
 896                              true);
 897     }
 898     break;
 899   }
 900
 901   return nullptr;
 902 }
 903
 904 Value *InstCombiner::foldLogicOfFCmps(FCmpInst *LHS, FCmpInst *RHS, bool IsAnd) {
 905   Value *LHS0 = LHS->getOperand(0), *LHS1 = LHS->getOperand(1);
 906   Value *RHS0 = RHS->getOperand(0), *RHS1 = RHS->getOperand(1);
 907   FCmpInst::Predicate PredL = LHS->getPredicate(), PredR = RHS->getPredicate();
 908
 909   if (LHS0 == RHS1 && RHS0 == LHS1) {
 910     // Swap RHS operands to match LHS.
 911     PredR = FCmpInst::getSwappedPredicate(PredR);
 912     std::swap(RHS0, RHS1);
 913   }
 914
 915   // Simplify (fcmp cc0 x, y) & (fcmp cc1 x, y).
 916   // Suppose the relation between x and y is R, where R is one of
 917   // U(1000), L(0100), G(0010) or E(0001), and CC0 and CC1 are the bitmasks for
 918   // testing the desired relations.
 919   //
 920   // Since (R & CC0) and (R & CC1) are either R or 0, we actually have this:
 921   //    bool(R & CC0) && bool(R & CC1)
 922   //  = bool((R & CC0) & (R & CC1))
 923   //  = bool(R & (CC0 & CC1)) <= by re-association, commutation, and idempotency
 924   //
 925   // Since (R & CC0) and (R & CC1) are either R or 0, we actually have this:
 926   //    bool(R & CC0) || bool(R & CC1)
 927   //  = bool((R & CC0) | (R & CC1))
 928   //  = bool(R & (CC0 | CC1)) <= by reversed distribution (contribution? ;)
 929   if (LHS0 == RHS0 && LHS1 == RHS1) {
 930     unsigned FCmpCodeL = getFCmpCode(PredL);
 931     unsigned FCmpCodeR = getFCmpCode(PredR);
 932     unsigned NewPred = IsAnd ? FCmpCodeL & FCmpCodeR : FCmpCodeL | FCmpCodeR;
 933     return getFCmpValue(NewPred, LHS0, LHS1, Builder);
 934   }
 935
 936   if ((PredL == FCmpInst::FCMP_ORD && PredR == FCmpInst::FCMP_ORD && IsAnd) ||
 937       (PredL == FCmpInst::FCMP_UNO && PredR == FCmpInst::FCMP_UNO && !IsAnd)) {
 938     if (LHS0->getType() != RHS0->getType())
 939       return nullptr;
 940
 941     // FCmp canonicalization ensures that (fcmp ord/uno X, X) and
 942     // (fcmp ord/uno X, C) will be transformed to (fcmp X, 0.0).
 943     if (match(LHS1, m_Zero()) && LHS1 == RHS1)
 944       // Ignore the constants because they are obviously not NANs:
 945       // (fcmp ord x, 0.0) & (fcmp ord y, 0.0)  -> (fcmp ord x, y)
 946       // (fcmp uno x, 0.0) | (fcmp uno y, 0.0)  -> (fcmp uno x, y)
 947       return Builder.CreateFCmp(PredL, LHS0, RHS0);
 948   }
 949
 950   return nullptr;
 951 }
 952
 953 /// Match De Morgan's Laws:
 954 /// (~A & ~B) == (~(A | B))
 955 /// (~A | ~B) == (~(A & B))
 956 static Instruction *matchDeMorgansLaws(BinaryOperator &I,
 957                                        InstCombiner::BuilderTy &Builder) {
 958   auto Opcode = I.getOpcode();
 959   assert((Opcode == Instruction::And || Opcode == Instruction::Or) &&
 960          "Trying to match De Morgan's Laws with something other than and/or");
 961
 962   // Flip the logic operation.
 963   Opcode = (Opcode == Instruction::And) ? Instruction::Or : Instruction::And;
 964
 965   Value *A, *B;
 966   if (match(I.getOperand(0), m_OneUse(m_Not(m_Value(A)))) &&
 967       match(I.getOperand(1), m_OneUse(m_Not(m_Value(B)))) &&
 968       !IsFreeToInvert(A, A->hasOneUse()) &&
 969       !IsFreeToInvert(B, B->hasOneUse())) {
 970     Value *AndOr = Builder.CreateBinOp(Opcode, A, B, I.getName() + ".demorgan");
 971     return BinaryOperator::CreateNot(AndOr);
 972   }
 973
 974   return nullptr;
 975 }
 976
 977 bool InstCombiner::shouldOptimizeCast(CastInst *CI) {
 978   Value *CastSrc = CI->getOperand(0);
 979
 980   // Noop casts and casts of constants should be eliminated trivially.
 981   if (CI->getSrcTy() == CI->getDestTy() || isa<Constant>(CastSrc))
 982     return false;
 983
 984   // If this cast is paired with another cast that can be eliminated, we prefer
 985   // to have it eliminated.
 986   if (const auto *PrecedingCI = dyn_cast<CastInst>(CastSrc))
 987     if (isEliminableCastPair(PrecedingCI, CI))
 988       return false;
 989
 990   return true;
 991 }
 992
 993 /// Fold {and,or,xor} (cast X), C.
 994 static Instruction *foldLogicCastConstant(BinaryOperator &Logic, CastInst *Cast,
 995                                           InstCombiner::BuilderTy &Builder) {
 996   Constant *C = dyn_cast<Constant>(Logic.getOperand(1));
 997   if (!C)
 998     return nullptr;
 999
1000   auto LogicOpc = Logic.getOpcode();
1001   Type *DestTy = Logic.getType();
1002   Type *SrcTy = Cast->getSrcTy();
1003
1004   // Move the logic operation ahead of a zext or sext if the constant is
1005   // unchanged in the smaller source type. Performing the logic in a smaller
1006   // type may provide more information to later folds, and the smaller logic
1007   // instruction may be cheaper (particularly in the case of vectors).
1008   Value *X;
1009   if (match(Cast, m_OneUse(m_ZExt(m_Value(X))))) {
1010     Constant *TruncC = ConstantExpr::getTrunc(C, SrcTy);
1011     Constant *ZextTruncC = ConstantExpr::getZExt(TruncC, DestTy);
1012     if (ZextTruncC == C) {
1013       // LogicOpc (zext X), C --> zext (LogicOpc X, C)
1014       Value *NewOp = Builder.CreateBinOp(LogicOpc, X, TruncC);
1015       return new ZExtInst(NewOp, DestTy);
1016     }
1017   }
1018
1019   if (match(Cast, m_OneUse(m_SExt(m_Value(X))))) {
1020     Constant *TruncC = ConstantExpr::getTrunc(C, SrcTy);
1021     Constant *SextTruncC = ConstantExpr::getSExt(TruncC, DestTy);
1022     if (SextTruncC == C) {
1023       // LogicOpc (sext X), C --> sext (LogicOpc X, C)
1024       Value *NewOp = Builder.CreateBinOp(LogicOpc, X, TruncC);
1025       return new SExtInst(NewOp, DestTy);
1026     }
1027   }
1028
1029   return nullptr;
1030 }
1031
1032 /// Fold {and,or,xor} (cast X), Y.
1033 Instruction *InstCombiner::foldCastedBitwiseLogic(BinaryOperator &I) {
1034   auto LogicOpc = I.getOpcode();
1035   assert(I.isBitwiseLogicOp() && "Unexpected opcode for bitwise logic folding");
1036
1037   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
1038   CastInst *Cast0 = dyn_cast<CastInst>(Op0);
1039   if (!Cast0)
1040     return nullptr;
1041
1042   // This must be a cast from an integer or integer vector source type to allow
1043   // transformation of the logic operation to the source type.
1044   Type *DestTy = I.getType();
1045   Type *SrcTy = Cast0->getSrcTy();
1046   if (!SrcTy->isIntOrIntVectorTy())
1047     return nullptr;
1048
1049   if (Instruction *Ret = foldLogicCastConstant(I, Cast0, Builder))
1050     return Ret;
1051
1052   CastInst *Cast1 = dyn_cast<CastInst>(Op1);
1053   if (!Cast1)
1054     return nullptr;
1055
1056   // Both operands of the logic operation are casts. The casts must be of the
1057   // same type for reduction.
1058   auto CastOpcode = Cast0->getOpcode();
1059   if (CastOpcode != Cast1->getOpcode() || SrcTy != Cast1->getSrcTy())
1060     return nullptr;
1061
1062   Value *Cast0Src = Cast0->getOperand(0);
1063   Value *Cast1Src = Cast1->getOperand(0);
1064
1065   // fold logic(cast(A), cast(B)) -> cast(logic(A, B))
1066   if (shouldOptimizeCast(Cast0) && shouldOptimizeCast(Cast1)) {
1067     Value *NewOp = Builder.CreateBinOp(LogicOpc, Cast0Src, Cast1Src,
1068                                         I.getName());
1069     return CastInst::Create(CastOpcode, NewOp, DestTy);
1070   }
1071
1072   // For now, only 'and'/'or' have optimizations after this.
1073   if (LogicOpc == Instruction::Xor)
1074     return nullptr;
1075
1076   // If this is logic(cast(icmp), cast(icmp)), try to fold this even if the
1077   // cast is otherwise not optimizable.  This happens for vector sexts.
1078   ICmpInst *ICmp0 = dyn_cast<ICmpInst>(Cast0Src);
1079   ICmpInst *ICmp1 = dyn_cast<ICmpInst>(Cast1Src);
1080   if (ICmp0 && ICmp1) {
1081     Value *Res = LogicOpc == Instruction::And ? foldAndOfICmps(ICmp0, ICmp1, I)
1082                                               : foldOrOfICmps(ICmp0, ICmp1, I);
1083     if (Res)
1084       return CastInst::Create(CastOpcode, Res, DestTy);
1085     return nullptr;
1086   }
1087
1088   // If this is logic(cast(fcmp), cast(fcmp)), try to fold this even if the
1089   // cast is otherwise not optimizable.  This happens for vector sexts.
1090   FCmpInst *FCmp0 = dyn_cast<FCmpInst>(Cast0Src);
1091   FCmpInst *FCmp1 = dyn_cast<FCmpInst>(Cast1Src);
1092   if (FCmp0 && FCmp1)
1093     if (Value *R = foldLogicOfFCmps(FCmp0, FCmp1, LogicOpc == Instruction::And))
1094       return CastInst::Create(CastOpcode, R, DestTy);
1095
1096   return nullptr;
1097 }
1098
1099 static Instruction *foldAndToXor(BinaryOperator &I,
1100                                  InstCombiner::BuilderTy &Builder) {
1101   assert(I.getOpcode() == Instruction::And);
1102   Value *Op0 = I.getOperand(0);
1103   Value *Op1 = I.getOperand(1);
1104   Value *A, *B;
1105
1106   // Operand complexity canonicalization guarantees that the 'or' is Op0.
1107   // (A | B) & ~(A & B) --> A ^ B
1108   // (A | B) & ~(B & A) --> A ^ B
1109   if (match(Op0, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) &&
1110       match(Op1, m_Not(m_c_And(m_Specific(A), m_Specific(B)))))
1111     return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
1112
1113   // (A | ~B) & (~A | B) --> ~(A ^ B)
1114   // (A | ~B) & (B | ~A) --> ~(A ^ B)
1115   // (~B | A) & (~A | B) --> ~(A ^ B)
1116   // (~B | A) & (B | ~A) --> ~(A ^ B)
1117   if (Op0->hasOneUse() || Op1->hasOneUse())
1118     if (match(Op0, m_c_Or(m_Value(A), m_Not(m_Value(B)))) &&
1119         match(Op1, m_c_Or(m_Not(m_Specific(A)), m_Specific(B))))
1120       return BinaryOperator::CreateNot(Builder.CreateXor(A, B));
1121
1122   return nullptr;
1123 }
1124
1125 static Instruction *foldOrToXor(BinaryOperator &I,
1126                                 InstCombiner::BuilderTy &Builder) {
1127   assert(I.getOpcode() == Instruction::Or);
1128   Value *Op0 = I.getOperand(0);
1129   Value *Op1 = I.getOperand(1);
1130   Value *A, *B;
1131
1132   // Operand complexity canonicalization guarantees that the 'and' is Op0.
1133   // (A & B) | ~(A | B) --> ~(A ^ B)
1134   // (A & B) | ~(B | A) --> ~(A ^ B)
1135   if (Op0->hasOneUse() || Op1->hasOneUse())
1136     if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
1137         match(Op1, m_Not(m_c_Or(m_Specific(A), m_Specific(B)))))
1138       return BinaryOperator::CreateNot(Builder.CreateXor(A, B));
1139
1140   // (A & ~B) | (~A & B) --> A ^ B
1141   // (A & ~B) | (B & ~A) --> A ^ B
1142   // (~B & A) | (~A & B) --> A ^ B
1143   // (~B & A) | (B & ~A) --> A ^ B
1144   if (match(Op0, m_c_And(m_Value(A), m_Not(m_Value(B)))) &&
1145       match(Op1, m_c_And(m_Not(m_Specific(A)), m_Specific(B))))
1146     return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
1147
1148   return nullptr;
1149 }
1150
1151 // FIXME: We use commutative matchers (m_c_*) for some, but not all, matches
1152 // here. We should standardize that construct where it is needed or choose some
1153 // other way to ensure that commutated variants of patterns are not missed.
1154 Instruction *InstCombiner::visitAnd(BinaryOperator &I) {
1155   bool Changed = SimplifyAssociativeOrCommutative(I);
1156   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
1157
1158   if (Value *V = SimplifyVectorOp(I))
1159     return replaceInstUsesWith(I, V);
1160
1161   if (Value *V = SimplifyAndInst(Op0, Op1, SQ.getWithInstruction(&I)))
1162     return replaceInstUsesWith(I, V);
1163
1164   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole
1165   // purpose is to compute bits we don't care about.
1166   if (SimplifyDemandedInstructionBits(I))
1167     return &I;
1168
1169   // Do this before using distributive laws to catch simple and/or/not patterns.
1170   if (Instruction *Xor = foldAndToXor(I, Builder))
1171     return Xor;
1172
1173   // (A|B)&(A|C) -> A|(B&C) etc
1174   if (Value *V = SimplifyUsingDistributiveLaws(I))
1175     return replaceInstUsesWith(I, V);
1176
1177   if (Value *V = SimplifyBSwap(I, Builder))
1178     return replaceInstUsesWith(I, V);
1179
1180   const APInt *C;
1181   if (match(Op1, m_APInt(C))) {
1182     Value *X, *Y;
1183     if (match(Op0, m_OneUse(m_LogicalShift(m_One(), m_Value(X)))) &&
1184         C->isOneValue()) {
1185       // (1 << X) & 1 --> zext(X == 0)
1186       // (1 >> X) & 1 --> zext(X == 0)
1187       Value *IsZero = Builder.CreateICmpEQ(X, ConstantInt::get(I.getType(), 0));
1188       return new ZExtInst(IsZero, I.getType());
1189     }
1190
1191     const APInt *XorC;
1192     if (match(Op0, m_OneUse(m_Xor(m_Value(X), m_APInt(XorC))))) {
1193       // (X ^ C1) & C2 --> (X & C2) ^ (C1&C2)
1194       Constant *NewC = ConstantInt::get(I.getType(), *C & *XorC);
1195       Value *And = Builder.CreateAnd(X, Op1);
1196       And->takeName(Op0);
1197       return BinaryOperator::CreateXor(And, NewC);
1198     }
1199
1200     const APInt *OrC;
1201     if (match(Op0, m_OneUse(m_Or(m_Value(X), m_APInt(OrC))))) {
1202       // (X | C1) & C2 --> (X & C2^(C1&C2)) | (C1&C2)
1203       // NOTE: This reduces the number of bits set in the & mask, which
1204       // can expose opportunities for store narrowing for scalars.
1205       // NOTE: SimplifyDemandedBits should have already removed bits from C1
1206       // that aren't set in C2. Meaning we can replace (C1&C2) with C1 in
1207       // above, but this feels safer.
1208       APInt Together = *C & *OrC;
1209       Value *And = Builder.CreateAnd(X, ConstantInt::get(I.getType(),
1210                                                          Together ^ *C));
1211       And->takeName(Op0);
1212       return BinaryOperator::CreateOr(And, ConstantInt::get(I.getType(),
1213                                                             Together));
1214     }
1215
1216     // If the mask is only needed on one incoming arm, push the 'and' op up.
1217     if (match(Op0, m_OneUse(m_Xor(m_Value(X), m_Value(Y)))) ||
1218         match(Op0, m_OneUse(m_Or(m_Value(X), m_Value(Y))))) {
1219       APInt NotAndMask(~(*C));
1220       BinaryOperator::BinaryOps BinOp = cast<BinaryOperator>(Op0)->getOpcode();
1221       if (MaskedValueIsZero(X, NotAndMask, 0, &I)) {
1222         // Not masking anything out for the LHS, move mask to RHS.
1223         // and ({x}or X, Y), C --> {x}or X, (and Y, C)
1224         Value *NewRHS = Builder.CreateAnd(Y, Op1, Y->getName() + ".masked");
1225         return BinaryOperator::Create(BinOp, X, NewRHS);
1226       }
1227       if (!isa<Constant>(Y) && MaskedValueIsZero(Y, NotAndMask, 0, &I)) {
1228         // Not masking anything out for the RHS, move mask to LHS.
1229         // and ({x}or X, Y), C --> {x}or (and X, C), Y
1230         Value *NewLHS = Builder.CreateAnd(X, Op1, X->getName() + ".masked");
1231         return BinaryOperator::Create(BinOp, NewLHS, Y);
1232       }
1233     }
1234
1235   }
1236
1237   if (ConstantInt *AndRHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
1238     const APInt &AndRHSMask = AndRHS->getValue();
1239
1240     // Optimize a variety of ((val OP C1) & C2) combinations...
1241     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
1242       // ((C1 OP zext(X)) & C2) -> zext((C1-X) & C2) if C2 fits in the bitwidth
1243       // of X and OP behaves well when given trunc(C1) and X.
1244       switch (Op0I->getOpcode()) {
1245       default:
1246         break;
1247       case Instruction::Xor:
1248       case Instruction::Or:
1249       case Instruction::Mul:
1250       case Instruction::Add:
1251       case Instruction::Sub:
1252         Value *X;
1253         ConstantInt *C1;
1254         if (match(Op0I, m_c_BinOp(m_ZExt(m_Value(X)), m_ConstantInt(C1)))) {
1255           if (AndRHSMask.isIntN(X->getType()->getScalarSizeInBits())) {
1256             auto *TruncC1 = ConstantExpr::getTrunc(C1, X->getType());
1257             Value *BinOp;
1258             Value *Op0LHS = Op0I->getOperand(0);
1259             if (isa<ZExtInst>(Op0LHS))
1260               BinOp = Builder.CreateBinOp(Op0I->getOpcode(), X, TruncC1);
1261             else
1262               BinOp = Builder.CreateBinOp(Op0I->getOpcode(), TruncC1, X);
1263             auto *TruncC2 = ConstantExpr::getTrunc(AndRHS, X->getType());
1264             auto *And = Builder.CreateAnd(BinOp, TruncC2);
1265             return new ZExtInst(And, I.getType());
1266           }
1267         }
1268       }
1269
1270       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1)))
1271         if (Instruction *Res = OptAndOp(Op0I, Op0CI, AndRHS, I))
1272           return Res;
1273     }
1274
1275     // If this is an integer truncation, and if the source is an 'and' with
1276     // immediate, transform it.  This frequently occurs for bitfield accesses.
1277     {
1278       Value *X = nullptr; ConstantInt *YC = nullptr;
1279       if (match(Op0, m_Trunc(m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(YC))))) {
1280         // Change: and (trunc (and X, YC) to T), C2
1281         // into  : and (trunc X to T), trunc(YC) & C2
1282         // This will fold the two constants together, which may allow
1283         // other simplifications.
1284         Value *NewCast = Builder.CreateTrunc(X, I.getType(), "and.shrunk");
1285         Constant *C3 = ConstantExpr::getTrunc(YC, I.getType());
1286         C3 = ConstantExpr::getAnd(C3, AndRHS);
1287         return BinaryOperator::CreateAnd(NewCast, C3);
1288       }
1289     }
1290   }
1291
1292   if (isa<Constant>(Op1))
1293     if (Instruction *FoldedLogic = foldOpWithConstantIntoOperand(I))
1294       return FoldedLogic;
1295
1296   if (Instruction *DeMorgan = matchDeMorgansLaws(I, Builder))
1297     return DeMorgan;
1298
1299   {
1300     Value *A = nullptr, *B = nullptr, *C = nullptr;
1301     // A&(A^B) => A & ~B
1302     {
1303       Value *tmpOp0 = Op0;
1304       Value *tmpOp1 = Op1;
1305       if (match(Op0, m_OneUse(m_Xor(m_Value(A), m_Value(B))))) {
1306         if (A == Op1 || B == Op1 ) {
1307           tmpOp1 = Op0;
1308           tmpOp0 = Op1;
1309           // Simplify below
1310         }
1311       }
1312
1313       if (match(tmpOp1, m_OneUse(m_Xor(m_Value(A), m_Value(B))))) {
1314         if (B == tmpOp0) {
1315           std::swap(A, B);
1316         }
1317         // Notice that the pattern (A&(~B)) is actually (A&(-1^B)), so if
1318         // A is originally -1 (or a vector of -1 and undefs), then we enter
1319         // an endless loop. By checking that A is non-constant we ensure that
1320         // we will never get to the loop.
1321         if (A == tmpOp0 && !isa<Constant>(A)) // A&(A^B) -> A & ~B
1322           return BinaryOperator::CreateAnd(A, Builder.CreateNot(B));
1323       }
1324     }
1325
1326     // (A ^ B) & ((B ^ C) ^ A) -> (A ^ B) & ~C
1327     if (match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B))))
1328       if (match(Op1, m_Xor(m_Xor(m_Specific(B), m_Value(C)), m_Specific(A))))
1329         if (Op1->hasOneUse() || IsFreeToInvert(C, C->hasOneUse()))
1330           return BinaryOperator::CreateAnd(Op0, Builder.CreateNot(C));
1331
1332     // ((A ^ C) ^ B) & (B ^ A) -> (B ^ A) & ~C
1333     if (match(Op0, m_Xor(m_Xor(m_Value(A), m_Value(C)), m_Value(B))))
1334       if (match(Op1, m_Xor(m_Specific(B), m_Specific(A))))
1335         if (Op0->hasOneUse() || IsFreeToInvert(C, C->hasOneUse()))
1336           return BinaryOperator::CreateAnd(Op1, Builder.CreateNot(C));
1337
1338     // (A | B) & ((~A) ^ B) -> (A & B)
1339     // (A | B) & (B ^ (~A)) -> (A & B)
1340     // (B | A) & ((~A) ^ B) -> (A & B)
1341     // (B | A) & (B ^ (~A)) -> (A & B)
1342     if (match(Op1, m_c_Xor(m_Not(m_Value(A)), m_Value(B))) &&
1343         match(Op0, m_c_Or(m_Specific(A), m_Specific(B))))
1344       return BinaryOperator::CreateAnd(A, B);
1345
1346     // ((~A) ^ B) & (A | B) -> (A & B)
1347     // ((~A) ^ B) & (B | A) -> (A & B)
1348     // (B ^ (~A)) & (A | B) -> (A & B)
1349     // (B ^ (~A)) & (B | A) -> (A & B)
1350     if (match(Op0, m_c_Xor(m_Not(m_Value(A)), m_Value(B))) &&
1351         match(Op1, m_c_Or(m_Specific(A), m_Specific(B))))
1352       return BinaryOperator::CreateAnd(A, B);
1353   }
1354
1355   {
1356     ICmpInst *LHS = dyn_cast<ICmpInst>(Op0);
1357     ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(Op1);
1358     if (LHS && RHS)
1359       if (Value *Res = foldAndOfICmps(LHS, RHS, I))
1360         return replaceInstUsesWith(I, Res);
1361
1362     // TODO: Make this recursive; it's a little tricky because an arbitrary
1363     // number of 'and' instructions might have to be created.
1364     Value *X, *Y;
1365     if (LHS && match(Op1, m_OneUse(m_And(m_Value(X), m_Value(Y))))) {
1366       if (auto *Cmp = dyn_cast<ICmpInst>(X))
1367         if (Value *Res = foldAndOfICmps(LHS, Cmp, I))
1368           return replaceInstUsesWith(I, Builder.CreateAnd(Res, Y));
1369       if (auto *Cmp = dyn_cast<ICmpInst>(Y))
1370         if (Value *Res = foldAndOfICmps(LHS, Cmp, I))
1371           return replaceInstUsesWith(I, Builder.CreateAnd(Res, X));
1372     }
1373     if (RHS && match(Op0, m_OneUse(m_And(m_Value(X), m_Value(Y))))) {
1374       if (auto *Cmp = dyn_cast<ICmpInst>(X))
1375         if (Value *Res = foldAndOfICmps(Cmp, RHS, I))
1376           return replaceInstUsesWith(I, Builder.CreateAnd(Res, Y));
1377       if (auto *Cmp = dyn_cast<ICmpInst>(Y))
1378         if (Value *Res = foldAndOfICmps(Cmp, RHS, I))
1379           return replaceInstUsesWith(I, Builder.CreateAnd(Res, X));
1380     }
1381   }
1382
1383   if (FCmpInst *LHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(0)))
1384     if (FCmpInst *RHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(1)))
1385       if (Value *Res = foldLogicOfFCmps(LHS, RHS, true))
1386         return replaceInstUsesWith(I, Res);
1387
1388   if (Instruction *CastedAnd = foldCastedBitwiseLogic(I))
1389     return CastedAnd;
1390
1391   // and(sext(A), B) / and(B, sext(A)) --> A ? B : 0, where A is i1 or <N x i1>.
1392   Value *A;
1393   if (match(Op0, m_OneUse(m_SExt(m_Value(A)))) &&
1394       A->getType()->isIntOrIntVectorTy(1))
1395     return SelectInst::Create(A, Op1, Constant::getNullValue(I.getType()));
1396   if (match(Op1, m_OneUse(m_SExt(m_Value(A)))) &&
1397       A->getType()->isIntOrIntVectorTy(1))
1398     return SelectInst::Create(A, Op0, Constant::getNullValue(I.getType()));
1399
1400   return Changed ? &I : nullptr;
1401 }
1402
1403 /// Given an OR instruction, check to see if this is a bswap idiom. If so,
1404 /// insert the new intrinsic and return it.
1405 Instruction *InstCombiner::MatchBSwap(BinaryOperator &I) {
1406   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
1407
1408   // Look through zero extends.
1409   if (Instruction *Ext = dyn_cast<ZExtInst>(Op0))
1410     Op0 = Ext->getOperand(0);
1411
1412   if (Instruction *Ext = dyn_cast<ZExtInst>(Op1))
1413     Op1 = Ext->getOperand(0);
1414
1415   // (A | B) | C  and  A | (B | C)                  -> bswap if possible.
1416   bool OrOfOrs = match(Op0, m_Or(m_Value(), m_Value())) ||
1417                  match(Op1, m_Or(m_Value(), m_Value()));
1418
1419   // (A >> B) | (C << D)  and  (A << B) | (B >> C)  -> bswap if possible.
1420   bool OrOfShifts = match(Op0, m_LogicalShift(m_Value(), m_Value())) &&
1421                     match(Op1, m_LogicalShift(m_Value(), m_Value()));
1422
1423   // (A & B) | (C & D)                              -> bswap if possible.
1424   bool OrOfAnds = match(Op0, m_And(m_Value(), m_Value())) &&
1425                   match(Op1, m_And(m_Value(), m_Value()));
1426
1427   if (!OrOfOrs && !OrOfShifts && !OrOfAnds)
1428     return nullptr;
1429
1430   SmallVector<Instruction*, 4> Insts;
1431   if (!recognizeBSwapOrBitReverseIdiom(&I, true, false, Insts))
1432     return nullptr;
1433   Instruction *LastInst = Insts.pop_back_val();
1434   LastInst->removeFromParent();
1435
1436   for (auto *Inst : Insts)
1437     Worklist.Add(Inst);
1438   return LastInst;
1439 }
1440
1441 /// If all elements of two constant vectors are 0/-1 and inverses, return true.
1442 static bool areInverseVectorBitmasks(Constant *C1, Constant *C2) {
1443   unsigned NumElts = C1->getType()->getVectorNumElements();
1444   for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i) {
1445     Constant *EltC1 = C1->getAggregateElement(i);
1446     Constant *EltC2 = C2->getAggregateElement(i);
1447     if (!EltC1 || !EltC2)
1448       return false;
1449
1450     // One element must be all ones, and the other must be all zeros.
1451     // FIXME: Allow undef elements.
1452     if (!((match(EltC1, m_Zero()) && match(EltC2, m_AllOnes())) ||
1453           (match(EltC2, m_Zero()) && match(EltC1, m_AllOnes()))))
1454       return false;
1455   }
1456   return true;
1457 }
1458
1459 /// We have an expression of the form (A & C) | (B & D). If A is a scalar or
1460 /// vector composed of all-zeros or all-ones values and is the bitwise 'not' of
1461 /// B, it can be used as the condition operand of a select instruction.
1462 static Value *getSelectCondition(Value *A, Value *B,
1463                                  InstCombiner::BuilderTy &Builder) {
1464   // If these are scalars or vectors of i1, A can be used directly.
1465   Type *Ty = A->getType();
1466   if (match(A, m_Not(m_Specific(B))) && Ty->isIntOrIntVectorTy(1))
1467     return A;
1468
1469   // If A and B are sign-extended, look through the sexts to find the booleans.
1470   Value *Cond;
1471   Value *NotB;
1472   if (match(A, m_SExt(m_Value(Cond))) &&
1473       Cond->getType()->isIntOrIntVectorTy(1) &&
1474       match(B, m_OneUse(m_Not(m_Value(NotB))))) {
1475     NotB = peekThroughBitcast(NotB, true);
1476     if (match(NotB, m_SExt(m_Specific(Cond))))
1477       return Cond;
1478   }
1479
1480   // All scalar (and most vector) possibilities should be handled now.
1481   // Try more matches that only apply to non-splat constant vectors.
1482   if (!Ty->isVectorTy())
1483     return nullptr;
1484
1485   // If both operands are constants, see if the constants are inverse bitmasks.
1486   Constant *AC, *BC;
1487   if (match(A, m_Constant(AC)) && match(B, m_Constant(BC)) &&
1488       areInverseVectorBitmasks(AC, BC)) {
1489     return Builder.CreateZExtOrTrunc(AC, CmpInst::makeCmpResultType(Ty));
1490   }
1491
1492   // If both operands are xor'd with constants using the same sexted boolean
1493   // operand, see if the constants are inverse bitmasks.
1494   if (match(A, (m_Xor(m_SExt(m_Value(Cond)), m_Constant(AC)))) &&
1495       match(B, (m_Xor(m_SExt(m_Specific(Cond)), m_Constant(BC)))) &&
1496       Cond->getType()->isIntOrIntVectorTy(1) &&
1497       areInverseVectorBitmasks(AC, BC)) {
1498     AC = ConstantExpr::getTrunc(AC, CmpInst::makeCmpResultType(Ty));
1499     return Builder.CreateXor(Cond, AC);
1500   }
1501   return nullptr;
1502 }
1503
1504 /// We have an expression of the form (A & C) | (B & D). Try to simplify this
1505 /// to "A' ? C : D", where A' is a boolean or vector of booleans.
1506 static Value *matchSelectFromAndOr(Value *A, Value *C, Value *B, Value *D,
1507                                    InstCombiner::BuilderTy &Builder) {
1508   // The potential condition of the select may be bitcasted. In that case, look
1509   // through its bitcast and the corresponding bitcast of the 'not' condition.
1510   Type *OrigType = A->getType();
1511   A = peekThroughBitcast(A, true);
1512   B = peekThroughBitcast(B, true);
1513
1514   if (Value *Cond = getSelectCondition(A, B, Builder)) {
1515     // ((bc Cond) & C) | ((bc ~Cond) & D) --> bc (select Cond, (bc C), (bc D))
1516     // The bitcasts will either all exist or all not exist. The builder will
1517     // not create unnecessary casts if the types already match.
1518     Value *BitcastC = Builder.CreateBitCast(C, A->getType());
1519     Value *BitcastD = Builder.CreateBitCast(D, A->getType());
1520     Value *Select = Builder.CreateSelect(Cond, BitcastC, BitcastD);
1521     return Builder.CreateBitCast(Select, OrigType);
1522   }
1523
1524   return nullptr;
1525 }
1526
1527 /// Fold (icmp)|(icmp) if possible.
1528 Value *InstCombiner::foldOrOfICmps(ICmpInst *LHS, ICmpInst *RHS,
1529                                    Instruction &CxtI) {
1530   // Fold (iszero(A & K1) | iszero(A & K2)) ->  (A & (K1 | K2)) != (K1 | K2)
1531   // if K1 and K2 are a one-bit mask.
1532   if (Value *V = foldAndOrOfICmpsOfAndWithPow2(LHS, RHS, false, CxtI))
1533     return V;
1534
1535   ICmpInst::Predicate PredL = LHS->getPredicate(), PredR = RHS->getPredicate();
1536
1537   ConstantInt *LHSC = dyn_cast<ConstantInt>(LHS->getOperand(1));
1538   ConstantInt *RHSC = dyn_cast<ConstantInt>(RHS->getOperand(1));
1539
1540   // Fold (icmp ult/ule (A + C1), C3) | (icmp ult/ule (A + C2), C3)
1541   //                   -->  (icmp ult/ule ((A & ~(C1 ^ C2)) + max(C1, C2)), C3)
1542   // The original condition actually refers to the following two ranges:
1543   // [MAX_UINT-C1+1, MAX_UINT-C1+1+C3] and [MAX_UINT-C2+1, MAX_UINT-C2+1+C3]
1544   // We can fold these two ranges if:
1545   // 1) C1 and C2 is unsigned greater than C3.
1546   // 2) The two ranges are separated.
1547   // 3) C1 ^ C2 is one-bit mask.
1548   // 4) LowRange1 ^ LowRange2 and HighRange1 ^ HighRange2 are one-bit mask.
1549   // This implies all values in the two ranges differ by exactly one bit.
1550
1551   if ((PredL == ICmpInst::ICMP_ULT || PredL == ICmpInst::ICMP_ULE) &&
1552       PredL == PredR && LHSC && RHSC && LHS->hasOneUse() && RHS->hasOneUse() &&
1553       LHSC->getType() == RHSC->getType() &&
1554       LHSC->getValue() == (RHSC->getValue())) {
1555
1556     Value *LAdd = LHS->getOperand(0);
1557     Value *RAdd = RHS->getOperand(0);
1558
1559     Value *LAddOpnd, *RAddOpnd;
1560     ConstantInt *LAddC, *RAddC;
1561     if (match(LAdd, m_Add(m_Value(LAddOpnd), m_ConstantInt(LAddC))) &&
1562         match(RAdd, m_Add(m_Value(RAddOpnd), m_ConstantInt(RAddC))) &&
1563         LAddC->getValue().ugt(LHSC->getValue()) &&
1564         RAddC->getValue().ugt(LHSC->getValue())) {
1565
1566       APInt DiffC = LAddC->getValue() ^ RAddC->getValue();
1567       if (LAddOpnd == RAddOpnd && DiffC.isPowerOf2()) {
1568         ConstantInt *MaxAddC = nullptr;
1569         if (LAddC->getValue().ult(RAddC->getValue()))
1570           MaxAddC = RAddC;
1571         else
1572           MaxAddC = LAddC;
1573
1574         APInt RRangeLow = -RAddC->getValue();
1575         APInt RRangeHigh = RRangeLow + LHSC->getValue();
1576         APInt LRangeLow = -LAddC->getValue();
1577         APInt LRangeHigh = LRangeLow + LHSC->getValue();
1578         APInt LowRangeDiff = RRangeLow ^ LRangeLow;
1579         APInt HighRangeDiff = RRangeHigh ^ LRangeHigh;
1580         APInt RangeDiff = LRangeLow.sgt(RRangeLow) ? LRangeLow - RRangeLow
1581                                                    : RRangeLow - LRangeLow;
1582
1583         if (LowRangeDiff.isPowerOf2() && LowRangeDiff == HighRangeDiff &&
1584             RangeDiff.ugt(LHSC->getValue())) {
1585           Value *MaskC = ConstantInt::get(LAddC->getType(), ~DiffC);
1586
1587           Value *NewAnd = Builder.CreateAnd(LAddOpnd, MaskC);
1588           Value *NewAdd = Builder.CreateAdd(NewAnd, MaxAddC);
1589           return Builder.CreateICmp(LHS->getPredicate(), NewAdd, LHSC);
1590         }
1591       }
1592     }
1593   }
1594
1595   // (icmp1 A, B) | (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
1596   if (PredicatesFoldable(PredL, PredR)) {
1597     if (LHS->getOperand(0) == RHS->getOperand(1) &&
1598         LHS->getOperand(1) == RHS->getOperand(0))
1599       LHS->swapOperands();
1600     if (LHS->getOperand(0) == RHS->getOperand(0) &&
1601         LHS->getOperand(1) == RHS->getOperand(1)) {
1602       Value *Op0 = LHS->getOperand(0), *Op1 = LHS->getOperand(1);
1603       unsigned Code = getICmpCode(LHS) | getICmpCode(RHS);
1604       bool isSigned = LHS->isSigned() || RHS->isSigned();
1605       return getNewICmpValue(isSigned, Code, Op0, Op1, Builder);
1606     }
1607   }
1608
1609   // handle (roughly):
1610   // (icmp ne (A & B), C) | (icmp ne (A & D), E)
1611   if (Value *V = foldLogOpOfMaskedICmps(LHS, RHS, false, Builder))
1612     return V;
1613
1614   Value *LHS0 = LHS->getOperand(0), *RHS0 = RHS->getOperand(0);
1615   if (LHS->hasOneUse() || RHS->hasOneUse()) {
1616     // (icmp eq B, 0) | (icmp ult A, B) -> (icmp ule A, B-1)
1617     // (icmp eq B, 0) | (icmp ugt B, A) -> (icmp ule A, B-1)
1618     Value *A = nullptr, *B = nullptr;
1619     if (PredL == ICmpInst::ICMP_EQ && LHSC && LHSC->isZero()) {
1620       B = LHS0;
1621       if (PredR == ICmpInst::ICMP_ULT && LHS0 == RHS->getOperand(1))
1622         A = RHS0;
1623       else if (PredR == ICmpInst::ICMP_UGT && LHS0 == RHS0)
1624         A = RHS->getOperand(1);
1625     }
1626     // (icmp ult A, B) | (icmp eq B, 0) -> (icmp ule A, B-1)
1627     // (icmp ugt B, A) | (icmp eq B, 0) -> (icmp ule A, B-1)
1628     else if (PredR == ICmpInst::ICMP_EQ && RHSC && RHSC->isZero()) {
1629       B = RHS0;
1630       if (PredL == ICmpInst::ICMP_ULT && RHS0 == LHS->getOperand(1))
1631         A = LHS0;
1632       else if (PredL == ICmpInst::ICMP_UGT && LHS0 == RHS0)
1633         A = LHS->getOperand(1);
1634     }
1635     if (A && B)
1636       return Builder.CreateICmp(
1637           ICmpInst::ICMP_UGE,
1638           Builder.CreateAdd(B, ConstantInt::getSigned(B->getType(), -1)), A);
1639   }
1640
1641   // E.g. (icmp slt x, 0) | (icmp sgt x, n) --> icmp ugt x, n
1642   if (Value *V = simplifyRangeCheck(LHS, RHS, /*Inverted=*/true))
1643     return V;
1644
1645   // E.g. (icmp sgt x, n) | (icmp slt x, 0) --> icmp ugt x, n
1646   if (Value *V = simplifyRangeCheck(RHS, LHS, /*Inverted=*/true))
1647     return V;
1648
1649   if (Value *V = foldAndOrOfEqualityCmpsWithConstants(LHS, RHS, false, Builder))
1650     return V;
1651
1652   // This only handles icmp of constants: (icmp1 A, C1) | (icmp2 B, C2).
1653   if (!LHSC || !RHSC)
1654     return nullptr;
1655
1656   if (LHSC == RHSC && PredL == PredR) {
1657     // (icmp ne A, 0) | (icmp ne B, 0) --> (icmp ne (A|B), 0)
1658     if (PredL == ICmpInst::ICMP_NE && LHSC->isZero()) {
1659       Value *NewOr = Builder.CreateOr(LHS0, RHS0);
1660       return Builder.CreateICmp(PredL, NewOr, LHSC);
1661     }
1662   }
1663
1664   // (icmp ult (X + CA), C1) | (icmp eq X, C2) -> (icmp ule (X + CA), C1)
1665   //   iff C2 + CA == C1.
1666   if (PredL == ICmpInst::ICMP_ULT && PredR == ICmpInst::ICMP_EQ) {
1667     ConstantInt *AddC;
1668     if (match(LHS0, m_Add(m_Specific(RHS0), m_ConstantInt(AddC))))
1669       if (RHSC->getValue() + AddC->getValue() == LHSC->getValue())
1670         return Builder.CreateICmpULE(LHS0, LHSC);
1671   }
1672
1673   // From here on, we only handle:
1674   //    (icmp1 A, C1) | (icmp2 A, C2) --> something simpler.
1675   if (LHS0 != RHS0)
1676     return nullptr;
1677
1678   // ICMP_[US][GL]E X, C is folded to ICMP_[US][GL]T elsewhere.
1679   if (PredL == ICmpInst::ICMP_UGE || PredL == ICmpInst::ICMP_ULE ||
1680       PredR == ICmpInst::ICMP_UGE || PredR == ICmpInst::ICMP_ULE ||
1681       PredL == ICmpInst::ICMP_SGE || PredL == ICmpInst::ICMP_SLE ||
1682       PredR == ICmpInst::ICMP_SGE || PredR == ICmpInst::ICMP_SLE)
1683     return nullptr;
1684
1685   // We can't fold (ugt x, C) | (sgt x, C2).
1686   if (!PredicatesFoldable(PredL, PredR))
1687     return nullptr;
1688
1689   // Ensure that the larger constant is on the RHS.
1690   bool ShouldSwap;
1691   if (CmpInst::isSigned(PredL) ||
1692       (ICmpInst::isEquality(PredL) && CmpInst::isSigned(PredR)))
1693     ShouldSwap = LHSC->getValue().sgt(RHSC->getValue());
1694   else
1695     ShouldSwap = LHSC->getValue().ugt(RHSC->getValue());
1696
1697   if (ShouldSwap) {
1698     std::swap(LHS, RHS);
1699     std::swap(LHSC, RHSC);
1700     std::swap(PredL, PredR);
1701   }
1702
1703   // At this point, we know we have two icmp instructions
1704   // comparing a value against two constants and or'ing the result
1705   // together.  Because of the above check, we know that we only have
1706   // ICMP_EQ, ICMP_NE, ICMP_LT, and ICMP_GT here. We also know (from the
1707   // icmp folding check above), that the two constants are not
1708   // equal.
1709   assert(LHSC != RHSC && "Compares not folded above?");
1710
1711   switch (PredL) {
1712   default:
1713     llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
1714   case ICmpInst::ICMP_EQ:
1715     switch (PredR) {
1716     default:
1717       llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
1718     case ICmpInst::ICMP_EQ:
1719       // Potential folds for this case should already be handled.
1720       break;
1721     case ICmpInst::ICMP_UGT: // (X == 13 | X u> 14) -> no change
1722     case ICmpInst::ICMP_SGT: // (X == 13 | X s> 14) -> no change
1723       break;
1724     }
1725     break;
1726   case ICmpInst::ICMP_ULT:
1727     switch (PredR) {
1728     default:
1729       llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
1730     case ICmpInst::ICMP_EQ: // (X u< 13 | X == 14) -> no change
1731       break;
1732     case ICmpInst::ICMP_UGT: // (X u< 13 | X u> 15) -> (X-13) u> 2
1733       assert(!RHSC->isMaxValue(false) && "Missed icmp simplification");
1734       return insertRangeTest(LHS0, LHSC->getValue(), RHSC->getValue() + 1,
1735                              false, false);
1736     }
1737     break;
1738   case ICmpInst::ICMP_SLT:
1739     switch (PredR) {
1740     default:
1741       llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
1742     case ICmpInst::ICMP_EQ: // (X s< 13 | X == 14) -> no change
1743       break;
1744     case ICmpInst::ICMP_SGT: // (X s< 13 | X s> 15) -> (X-13) s> 2
1745       assert(!RHSC->isMaxValue(true) && "Missed icmp simplification");
1746       return insertRangeTest(LHS0, LHSC->getValue(), RHSC->getValue() + 1, true,
1747                              false);
1748     }
1749     break;
1750   }
1751   return nullptr;
1752 }
1753
1754 // FIXME: We use commutative matchers (m_c_*) for some, but not all, matches
1755 // here. We should standardize that construct where it is needed or choose some
1756 // other way to ensure that commutated variants of patterns are not missed.
1757 Instruction *InstCombiner::visitOr(BinaryOperator &I) {
1758   bool Changed = SimplifyAssociativeOrCommutative(I);
1759   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
1760
1761   if (Value *V = SimplifyVectorOp(I))
1762     return replaceInstUsesWith(I, V);
1763
1764   if (Value *V = SimplifyOrInst(Op0, Op1, SQ.getWithInstruction(&I)))
1765     return replaceInstUsesWith(I, V);
1766
1767   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole
1768   // purpose is to compute bits we don't care about.
1769   if (SimplifyDemandedInstructionBits(I))
1770     return &I;
1771
1772   // Do this before using distributive laws to catch simple and/or/not patterns.
1773   if (Instruction *Xor = foldOrToXor(I, Builder))
1774     return Xor;
1775
1776   // (A&B)|(A&C) -> A&(B|C) etc
1777   if (Value *V = SimplifyUsingDistributiveLaws(I))
1778     return replaceInstUsesWith(I, V);
1779
1780   if (Value *V = SimplifyBSwap(I, Builder))
1781     return replaceInstUsesWith(I, V);
1782
1783   if (isa<Constant>(Op1))
1784     if (Instruction *FoldedLogic = foldOpWithConstantIntoOperand(I))
1785       return FoldedLogic;
1786
1787   // Given an OR instruction, check to see if this is a bswap.
1788   if (Instruction *BSwap = MatchBSwap(I))
1789     return BSwap;
1790
1791   {
1792     Value *A;
1793     const APInt *C;
1794     // (X^C)|Y -> (X|Y)^C iff Y&C == 0
1795     if (match(Op0, m_OneUse(m_Xor(m_Value(A), m_APInt(C)))) &&
1796         MaskedValueIsZero(Op1, *C, 0, &I)) {
1797       Value *NOr = Builder.CreateOr(A, Op1);
1798       NOr->takeName(Op0);
1799       return BinaryOperator::CreateXor(NOr,
1800                                        ConstantInt::get(NOr->getType(), *C));
1801     }
1802
1803     // Y|(X^C) -> (X|Y)^C iff Y&C == 0
1804     if (match(Op1, m_OneUse(m_Xor(m_Value(A), m_APInt(C)))) &&
1805         MaskedValueIsZero(Op0, *C, 0, &I)) {
1806       Value *NOr = Builder.CreateOr(A, Op0);
1807       NOr->takeName(Op0);
1808       return BinaryOperator::CreateXor(NOr,
1809                                        ConstantInt::get(NOr->getType(), *C));
1810     }
1811   }
1812
1813   Value *A, *B;
1814
1815   // (A & C)|(B & D)
1816   Value *C = nullptr, *D = nullptr;
1817   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(C))) &&
1818       match(Op1, m_And(m_Value(B), m_Value(D)))) {
1819     ConstantInt *C1 = dyn_cast<ConstantInt>(C);
1820     ConstantInt *C2 = dyn_cast<ConstantInt>(D);
1821     if (C1 && C2) {  // (A & C1)|(B & C2)
1822       Value *V1 = nullptr, *V2 = nullptr;
1823       if ((C1->getValue() & C2->getValue()).isNullValue()) {
1824         // ((V | N) & C1) | (V & C2) --> (V|N) & (C1|C2)
1825         // iff (C1&C2) == 0 and (N&~C1) == 0
1826         if (match(A, m_Or(m_Value(V1), m_Value(V2))) &&
1827             ((V1 == B &&
1828               MaskedValueIsZero(V2, ~C1->getValue(), 0, &I)) || // (V|N)
1829              (V2 == B &&
1830               MaskedValueIsZero(V1, ~C1->getValue(), 0, &I))))  // (N|V)
1831           return BinaryOperator::CreateAnd(A,
1832                                 Builder.getInt(C1->getValue()|C2->getValue()));
1833         // Or commutes, try both ways.
1834         if (match(B, m_Or(m_Value(V1), m_Value(V2))) &&
1835             ((V1 == A &&
1836               MaskedValueIsZero(V2, ~C2->getValue(), 0, &I)) || // (V|N)
1837              (V2 == A &&
1838               MaskedValueIsZero(V1, ~C2->getValue(), 0, &I))))  // (N|V)
1839           return BinaryOperator::CreateAnd(B,
1840                                  Builder.getInt(C1->getValue()|C2->getValue()));
1841
1842         // ((V|C3)&C1) | ((V|C4)&C2) --> (V|C3|C4)&(C1|C2)
1843         // iff (C1&C2) == 0 and (C3&~C1) == 0 and (C4&~C2) == 0.
1844         ConstantInt *C3 = nullptr, *C4 = nullptr;
1845         if (match(A, m_Or(m_Value(V1), m_ConstantInt(C3))) &&
1846             (C3->getValue() & ~C1->getValue()).isNullValue() &&
1847             match(B, m_Or(m_Specific(V1), m_ConstantInt(C4))) &&
1848             (C4->getValue() & ~C2->getValue()).isNullValue()) {
1849           V2 = Builder.CreateOr(V1, ConstantExpr::getOr(C3, C4), "bitfield");
1850           return BinaryOperator::CreateAnd(V2,
1851                                  Builder.getInt(C1->getValue()|C2->getValue()));
1852         }
1853       }
1854
1855       if (C1->getValue() == ~C2->getValue()) {
1856         Value *X;
1857
1858         // ((X|B)&C1)|(B&C2) -> (X&C1) | B iff C1 == ~C2
1859         if (match(A, m_c_Or(m_Value(X), m_Specific(B))))
1860           return BinaryOperator::CreateOr(Builder.CreateAnd(X, C1), B);
1861         // (A&C2)|((X|A)&C1) -> (X&C2) | A iff C1 == ~C2
1862         if (match(B, m_c_Or(m_Specific(A), m_Value(X))))
1863           return BinaryOperator::CreateOr(Builder.CreateAnd(X, C2), A);
1864
1865         // ((X^B)&C1)|(B&C2) -> (X&C1) ^ B iff C1 == ~C2
1866         if (match(A, m_c_Xor(m_Value(X), m_Specific(B))))
1867           return BinaryOperator::CreateXor(Builder.CreateAnd(X, C1), B);
1868         // (A&C2)|((X^A)&C1) -> (X&C2) ^ A iff C1 == ~C2
1869         if (match(B, m_c_Xor(m_Specific(A), m_Value(X))))
1870           return BinaryOperator::CreateXor(Builder.CreateAnd(X, C2), A);
1871       }
1872     }
1873
1874     // Don't try to form a select if it's unlikely that we'll get rid of at
1875     // least one of the operands. A select is generally more expensive than the
1876     // 'or' that it is replacing.
1877     if (Op0->hasOneUse() || Op1->hasOneUse()) {
1878       // (Cond & C) | (~Cond & D) -> Cond ? C : D, and commuted variants.
1879       if (Value *V = matchSelectFromAndOr(A, C, B, D, Builder))
1880         return replaceInstUsesWith(I, V);
1881       if (Value *V = matchSelectFromAndOr(A, C, D, B, Builder))
1882         return replaceInstUsesWith(I, V);
1883       if (Value *V = matchSelectFromAndOr(C, A, B, D, Builder))
1884         return replaceInstUsesWith(I, V);
1885       if (Value *V = matchSelectFromAndOr(C, A, D, B, Builder))
1886         return replaceInstUsesWith(I, V);
1887       if (Value *V = matchSelectFromAndOr(B, D, A, C, Builder))
1888         return replaceInstUsesWith(I, V);
1889       if (Value *V = matchSelectFromAndOr(B, D, C, A, Builder))
1890         return replaceInstUsesWith(I, V);
1891       if (Value *V = matchSelectFromAndOr(D, B, A, C, Builder))
1892         return replaceInstUsesWith(I, V);
1893       if (Value *V = matchSelectFromAndOr(D, B, C, A, Builder))
1894         return replaceInstUsesWith(I, V);
1895     }
1896   }
1897
1898   // (A ^ B) | ((B ^ C) ^ A) -> (A ^ B) | C
1899   if (match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B))))
1900     if (match(Op1, m_Xor(m_Xor(m_Specific(B), m_Value(C)), m_Specific(A))))
1901       return BinaryOperator::CreateOr(Op0, C);
1902
1903   // ((A ^ C) ^ B) | (B ^ A) -> (B ^ A) | C
1904   if (match(Op0, m_Xor(m_Xor(m_Value(A), m_Value(C)), m_Value(B))))
1905     if (match(Op1, m_Xor(m_Specific(B), m_Specific(A))))
1906       return BinaryOperator::CreateOr(Op1, C);
1907
1908   // ((B | C) & A) | B -> B | (A & C)
1909   if (match(Op0, m_And(m_Or(m_Specific(Op1), m_Value(C)), m_Value(A))))
1910     return BinaryOperator::CreateOr(Op1, Builder.CreateAnd(A, C));
1911
1912   if (Instruction *DeMorgan = matchDeMorgansLaws(I, Builder))
1913     return DeMorgan;
1914
1915   // Canonicalize xor to the RHS.
1916   bool SwappedForXor = false;
1917   if (match(Op0, m_Xor(m_Value(), m_Value()))) {
1918     std::swap(Op0, Op1);
1919     SwappedForXor = true;
1920   }
1921
1922   // A | ( A ^ B) -> A |  B
1923   // A | (~A ^ B) -> A | ~B
1924   // (A & B) | (A ^ B)
1925   if (match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
1926     if (Op0 == A || Op0 == B)
1927       return BinaryOperator::CreateOr(A, B);
1928
1929     if (match(Op0, m_And(m_Specific(A), m_Specific(B))) ||
1930         match(Op0, m_And(m_Specific(B), m_Specific(A))))
1931       return BinaryOperator::CreateOr(A, B);
1932
1933     if (Op1->hasOneUse() && match(A, m_Not(m_Specific(Op0)))) {
1934       Value *Not = Builder.CreateNot(B, B->getName() + ".not");
1935       return BinaryOperator::CreateOr(Not, Op0);
1936     }
1937     if (Op1->hasOneUse() && match(B, m_Not(m_Specific(Op0)))) {
1938       Value *Not = Builder.CreateNot(A, A->getName() + ".not");
1939       return BinaryOperator::CreateOr(Not, Op0);
1940     }
1941   }
1942
1943   // A | ~(A | B) -> A | ~B
1944   // A | ~(A ^ B) -> A | ~B
1945   if (match(Op1, m_Not(m_Value(A))))
1946     if (BinaryOperator *B = dyn_cast<BinaryOperator>(A))
1947       if ((Op0 == B->getOperand(0) || Op0 == B->getOperand(1)) &&
1948           Op1->hasOneUse() && (B->getOpcode() == Instruction::Or ||
1949                                B->getOpcode() == Instruction::Xor)) {
1950         Value *NotOp = Op0 == B->getOperand(0) ? B->getOperand(1) :
1951                                                  B->getOperand(0);
1952         Value *Not = Builder.CreateNot(NotOp, NotOp->getName() + ".not");
1953         return BinaryOperator::CreateOr(Not, Op0);
1954       }
1955
1956   if (SwappedForXor)
1957     std::swap(Op0, Op1);
1958
1959   {
1960     ICmpInst *LHS = dyn_cast<ICmpInst>(Op0);
1961     ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(Op1);
1962     if (LHS && RHS)
1963       if (Value *Res = foldOrOfICmps(LHS, RHS, I))
1964         return replaceInstUsesWith(I, Res);
1965
1966     // TODO: Make this recursive; it's a little tricky because an arbitrary
1967     // number of 'or' instructions might have to be created.
1968     Value *X, *Y;
1969     if (LHS && match(Op1, m_OneUse(m_Or(m_Value(X), m_Value(Y))))) {
1970       if (auto *Cmp = dyn_cast<ICmpInst>(X))
1971         if (Value *Res = foldOrOfICmps(LHS, Cmp, I))
1972           return replaceInstUsesWith(I, Builder.CreateOr(Res, Y));
1973       if (auto *Cmp = dyn_cast<ICmpInst>(Y))
1974         if (Value *Res = foldOrOfICmps(LHS, Cmp, I))
1975           return replaceInstUsesWith(I, Builder.CreateOr(Res, X));
1976     }
1977     if (RHS && match(Op0, m_OneUse(m_Or(m_Value(X), m_Value(Y))))) {
1978       if (auto *Cmp = dyn_cast<ICmpInst>(X))
1979         if (Value *Res = foldOrOfICmps(Cmp, RHS, I))
1980           return replaceInstUsesWith(I, Builder.CreateOr(Res, Y));
1981       if (auto *Cmp = dyn_cast<ICmpInst>(Y))
1982         if (Value *Res = foldOrOfICmps(Cmp, RHS, I))
1983           return replaceInstUsesWith(I, Builder.CreateOr(Res, X));
1984     }
1985   }
1986
1987   if (FCmpInst *LHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(0)))
1988     if (FCmpInst *RHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(1)))
1989       if (Value *Res = foldLogicOfFCmps(LHS, RHS, false))
1990         return replaceInstUsesWith(I, Res);
1991
1992   if (Instruction *CastedOr = foldCastedBitwiseLogic(I))
1993     return CastedOr;
1994
1995   // or(sext(A), B) / or(B, sext(A)) --> A ? -1 : B, where A is i1 or <N x i1>.
1996   if (match(Op0, m_OneUse(m_SExt(m_Value(A)))) &&
1997       A->getType()->isIntOrIntVectorTy(1))
1998     return SelectInst::Create(A, ConstantInt::getSigned(I.getType(), -1), Op1);
1999   if (match(Op1, m_OneUse(m_SExt(m_Value(A)))) &&
2000       A->getType()->isIntOrIntVectorTy(1))
2001     return SelectInst::Create(A, ConstantInt::getSigned(I.getType(), -1), Op0);
2002
2003   // Note: If we've gotten to the point of visiting the outer OR, then the
2004   // inner one couldn't be simplified.  If it was a constant, then it won't
2005   // be simplified by a later pass either, so we try swapping the inner/outer
2006   // ORs in the hopes that we'll be able to simplify it this way.
2007   // (X|C) | V --> (X|V) | C
2008   ConstantInt *C1;
2009   if (Op0->hasOneUse() && !isa<ConstantInt>(Op1) &&
2010       match(Op0, m_Or(m_Value(A), m_ConstantInt(C1)))) {
2011     Value *Inner = Builder.CreateOr(A, Op1);
2012     Inner->takeName(Op0);
2013     return BinaryOperator::CreateOr(Inner, C1);
2014   }
2015
2016   // Change (or (bool?A:B),(bool?C:D)) --> (bool?(or A,C):(or B,D))
2017   // Since this OR statement hasn't been optimized further yet, we hope
2018   // that this transformation will allow the new ORs to be optimized.
2019   {
2020     Value *X = nullptr, *Y = nullptr;
2021     if (Op0->hasOneUse() && Op1->hasOneUse() &&
2022         match(Op0, m_Select(m_Value(X), m_Value(A), m_Value(B))) &&
2023         match(Op1, m_Select(m_Value(Y), m_Value(C), m_Value(D))) && X == Y) {
2024       Value *orTrue = Builder.CreateOr(A, C);
2025       Value *orFalse = Builder.CreateOr(B, D);
2026       return SelectInst::Create(X, orTrue, orFalse);
2027     }
2028   }
2029
2030   return Changed ? &I : nullptr;
2031 }
2032
2033 /// A ^ B can be specified using other logic ops in a variety of patterns. We
2034 /// can fold these early and efficiently by morphing an existing instruction.
2035 static Instruction *foldXorToXor(BinaryOperator &I,
2036                                  InstCombiner::BuilderTy &Builder) {
2037   assert(I.getOpcode() == Instruction::Xor);
2038   Value *Op0 = I.getOperand(0);
2039   Value *Op1 = I.getOperand(1);
2040   Value *A, *B;
2041
2042   // There are 4 commuted variants for each of the basic patterns.
2043
2044   // (A & B) ^ (A | B) -> A ^ B
2045   // (A & B) ^ (B | A) -> A ^ B
2046   // (A | B) ^ (A & B) -> A ^ B
2047   // (A | B) ^ (B & A) -> A ^ B
2048   if ((match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2049        match(Op1, m_c_Or(m_Specific(A), m_Specific(B)))) ||
2050       (match(Op0, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2051        match(Op1, m_c_And(m_Specific(A), m_Specific(B))))) {
2052     I.setOperand(0, A);
2053     I.setOperand(1, B);
2054     return &I;
2055   }
2056
2057   // (A | ~B) ^ (~A | B) -> A ^ B
2058   // (~B | A) ^ (~A | B) -> A ^ B
2059   // (~A | B) ^ (A | ~B) -> A ^ B
2060   // (B | ~A) ^ (A | ~B) -> A ^ B
2061   if ((match(Op0, m_Or(m_Value(A), m_Not(m_Value(B)))) &&
2062        match(Op1, m_c_Or(m_Not(m_Specific(A)), m_Specific(B)))) ||
2063       (match(Op0, m_Or(m_Not(m_Value(A)), m_Value(B))) &&
2064        match(Op1, m_c_Or(m_Specific(A), m_Not(m_Specific(B)))))) {
2065     I.setOperand(0, A);
2066     I.setOperand(1, B);
2067     return &I;
2068   }
2069
2070   // (A & ~B) ^ (~A & B) -> A ^ B
2071   // (~B & A) ^ (~A & B) -> A ^ B
2072   // (~A & B) ^ (A & ~B) -> A ^ B
2073   // (B & ~A) ^ (A & ~B) -> A ^ B
2074   if ((match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Not(m_Value(B)))) &&
2075        match(Op1, m_c_And(m_Not(m_Specific(A)), m_Specific(B)))) ||
2076       (match(Op0, m_And(m_Not(m_Value(A)), m_Value(B))) &&
2077        match(Op1, m_c_And(m_Specific(A), m_Not(m_Specific(B)))))) {
2078     I.setOperand(0, A);
2079     I.setOperand(1, B);
2080     return &I;
2081   }
2082
2083   // For the remaining cases we need to get rid of one of the operands.
2084   if (!Op0->hasOneUse() && !Op1->hasOneUse())
2085     return nullptr;
2086
2087   // (A | B) ^ ~(A & B) -> ~(A ^ B)
2088   // (A | B) ^ ~(B & A) -> ~(A ^ B)
2089   // (A & B) ^ ~(A | B) -> ~(A ^ B)
2090   // (A & B) ^ ~(B | A) -> ~(A ^ B)
2091   // Complexity sorting ensures the not will be on the right side.
2092   if ((match(Op0, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2093        match(Op1, m_Not(m_c_And(m_Specific(A), m_Specific(B))))) ||
2094       (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2095        match(Op1, m_Not(m_c_Or(m_Specific(A), m_Specific(B))))))
2096     return BinaryOperator::CreateNot(Builder.CreateXor(A, B));
2097
2098   return nullptr;
2099 }
2100
2101 Value *InstCombiner::foldXorOfICmps(ICmpInst *LHS, ICmpInst *RHS) {
2102   if (PredicatesFoldable(LHS->getPredicate(), RHS->getPredicate())) {
2103     if (LHS->getOperand(0) == RHS->getOperand(1) &&
2104         LHS->getOperand(1) == RHS->getOperand(0))
2105       LHS->swapOperands();
2106     if (LHS->getOperand(0) == RHS->getOperand(0) &&
2107         LHS->getOperand(1) == RHS->getOperand(1)) {
2108       // (icmp1 A, B) ^ (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
2109       Value *Op0 = LHS->getOperand(0), *Op1 = LHS->getOperand(1);
2110       unsigned Code = getICmpCode(LHS) ^ getICmpCode(RHS);
2111       bool isSigned = LHS->isSigned() || RHS->isSigned();
2112       return getNewICmpValue(isSigned, Code, Op0, Op1, Builder);
2113     }
2114   }
2115
2116   // Instead of trying to imitate the folds for and/or, decompose this 'xor'
2117   // into those logic ops. That is, try to turn this into an and-of-icmps
2118   // because we have many folds for that pattern.
2119   //
2120   // This is based on a truth table definition of xor:
2121   // X ^ Y --> (X | Y) & !(X & Y)
2122   if (Value *OrICmp = SimplifyBinOp(Instruction::Or, LHS, RHS, SQ)) {
2123     // TODO: If OrICmp is true, then the definition of xor simplifies to !(X&Y).
2124     // TODO: If OrICmp is false, the whole thing is false (InstSimplify?).
2125     if (Value *AndICmp = SimplifyBinOp(Instruction::And, LHS, RHS, SQ)) {
2126       // TODO: Independently handle cases where the 'and' side is a constant.
2127       if (OrICmp == LHS && AndICmp == RHS && RHS->hasOneUse()) {
2128         // (LHS | RHS) & !(LHS & RHS) --> LHS & !RHS
2129         RHS->setPredicate(RHS->getInversePredicate());
2130         return Builder.CreateAnd(LHS, RHS);
2131       }
2132       if (OrICmp == RHS && AndICmp == LHS && LHS->hasOneUse()) {
2133         // !(LHS & RHS) & (LHS | RHS) --> !LHS & RHS
2134         LHS->setPredicate(LHS->getInversePredicate());
2135         return Builder.CreateAnd(LHS, RHS);
2136       }
2137     }
2138   }
2139
2140   return nullptr;
2141 }
2142
2143 // FIXME: We use commutative matchers (m_c_*) for some, but not all, matches
2144 // here. We should standardize that construct where it is needed or choose some
2145 // other way to ensure that commutated variants of patterns are not missed.
2146 Instruction *InstCombiner::visitXor(BinaryOperator &I) {
2147   bool Changed = SimplifyAssociativeOrCommutative(I);
2148   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2149
2150   if (Value *V = SimplifyVectorOp(I))
2151     return replaceInstUsesWith(I, V);
2152
2153   if (Value *V = SimplifyXorInst(Op0, Op1, SQ.getWithInstruction(&I)))
2154     return replaceInstUsesWith(I, V);
2155
2156   if (Instruction *NewXor = foldXorToXor(I, Builder))
2157     return NewXor;
2158
2159   // (A&B)^(A&C) -> A&(B^C) etc
2160   if (Value *V = SimplifyUsingDistributiveLaws(I))
2161     return replaceInstUsesWith(I, V);
2162
2163   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole
2164   // purpose is to compute bits we don't care about.
2165   if (SimplifyDemandedInstructionBits(I))
2166     return &I;
2167
2168   if (Value *V = SimplifyBSwap(I, Builder))
2169     return replaceInstUsesWith(I, V);
2170
2171   // Apply DeMorgan's Law for 'nand' / 'nor' logic with an inverted operand.
2172   Value *X, *Y;
2173
2174   // We must eliminate the and/or (one-use) for these transforms to not increase
2175   // the instruction count.
2176   // ~(~X & Y) --> (X | ~Y)
2177   // ~(Y & ~X) --> (X | ~Y)
2178   if (match(&I, m_Not(m_OneUse(m_c_And(m_Not(m_Value(X)), m_Value(Y)))))) {
2179     Value *NotY = Builder.CreateNot(Y, Y->getName() + ".not");
2180     return BinaryOperator::CreateOr(X, NotY);
2181   }
2182   // ~(~X | Y) --> (X & ~Y)
2183   // ~(Y | ~X) --> (X & ~Y)
2184   if (match(&I, m_Not(m_OneUse(m_c_Or(m_Not(m_Value(X)), m_Value(Y)))))) {
2185     Value *NotY = Builder.CreateNot(Y, Y->getName() + ".not");
2186     return BinaryOperator::CreateAnd(X, NotY);
2187   }
2188
2189   // Is this a 'not' (~) fed by a binary operator?
2190   BinaryOperator *NotVal;
2191   if (match(&I, m_Not(m_BinOp(NotVal)))) {
2192     if (NotVal->getOpcode() == Instruction::And ||
2193         NotVal->getOpcode() == Instruction::Or) {
2194       // Apply DeMorgan's Law when inverts are free:
2195       // ~(X & Y) --> (~X | ~Y)
2196       // ~(X | Y) --> (~X & ~Y)
2197       if (IsFreeToInvert(NotVal->getOperand(0),
2198                          NotVal->getOperand(0)->hasOneUse()) &&
2199           IsFreeToInvert(NotVal->getOperand(1),
2200                          NotVal->getOperand(1)->hasOneUse())) {
2201         Value *NotX = Builder.CreateNot(NotVal->getOperand(0), "notlhs");
2202         Value *NotY = Builder.CreateNot(NotVal->getOperand(1), "notrhs");
2203         if (NotVal->getOpcode() == Instruction::And)
2204           return BinaryOperator::CreateOr(NotX, NotY);
2205         return BinaryOperator::CreateAnd(NotX, NotY);
2206       }
2207     }
2208
2209     // ~(~X >>s Y) --> (X >>s Y)
2210     if (match(NotVal, m_AShr(m_Not(m_Value(X)), m_Value(Y))))
2211       return BinaryOperator::CreateAShr(X, Y);
2212
2213     // If we are inverting a right-shifted constant, we may be able to eliminate
2214     // the 'not' by inverting the constant and using the opposite shift type.
2215     // Canonicalization rules ensure that only a negative constant uses 'ashr',
2216     // but we must check that in case that transform has not fired yet.
2217     const APInt *C;
2218     if (match(NotVal, m_AShr(m_APInt(C), m_Value(Y))) && C->isNegative()) {
2219       // ~(C >>s Y) --> ~C >>u Y (when inverting the replicated sign bits)
2220       Constant *NotC = ConstantInt::get(I.getType(), ~(*C));
2221       return BinaryOperator::CreateLShr(NotC, Y);
2222     }
2223
2224     if (match(NotVal, m_LShr(m_APInt(C), m_Value(Y))) && C->isNonNegative()) {
2225       // ~(C >>u Y) --> ~C >>s Y (when inverting the replicated sign bits)
2226       Constant *NotC = ConstantInt::get(I.getType(), ~(*C));
2227       return BinaryOperator::CreateAShr(NotC, Y);
2228     }
2229   }
2230
2231   // not (cmp A, B) = !cmp A, B
2232   CmpInst::Predicate Pred;
2233   if (match(&I, m_Not(m_OneUse(m_Cmp(Pred, m_Value(), m_Value()))))) {
2234     cast<CmpInst>(Op0)->setPredicate(CmpInst::getInversePredicate(Pred));
2235     return replaceInstUsesWith(I, Op0);
2236   }
2237
2238   {
2239     const APInt *RHSC;
2240     if (match(Op1, m_APInt(RHSC))) {
2241       Value *X;
2242       const APInt *C;
2243       if (match(Op0, m_Sub(m_APInt(C), m_Value(X)))) {
2244         // ~(c-X) == X-c-1 == X+(-c-1)
2245         if (RHSC->isAllOnesValue()) {
2246           Constant *NewC = ConstantInt::get(I.getType(), -(*C) - 1);
2247           return BinaryOperator::CreateAdd(X, NewC);
2248         }
2249         if (RHSC->isSignMask()) {
2250           // (C - X) ^ signmask -> (C + signmask - X)
2251           Constant *NewC = ConstantInt::get(I.getType(), *C + *RHSC);
2252           return BinaryOperator::CreateSub(NewC, X);
2253         }
2254       } else if (match(Op0, m_Add(m_Value(X), m_APInt(C)))) {
2255         // ~(X-c) --> (-c-1)-X
2256         if (RHSC->isAllOnesValue()) {
2257           Constant *NewC = ConstantInt::get(I.getType(), -(*C) - 1);
2258           return BinaryOperator::CreateSub(NewC, X);
2259         }
2260         if (RHSC->isSignMask()) {
2261           // (X + C) ^ signmask -> (X + C + signmask)
2262           Constant *NewC = ConstantInt::get(I.getType(), *C + *RHSC);
2263           return BinaryOperator::CreateAdd(X, NewC);
2264         }
2265       }
2266
2267       // (X|C1)^C2 -> X^(C1^C2) iff X&~C1 == 0
2268       if (match(Op0, m_Or(m_Value(X), m_APInt(C))) &&
2269           MaskedValueIsZero(X, *C, 0, &I)) {
2270         Constant *NewC = ConstantInt::get(I.getType(), *C ^ *RHSC);
2271         Worklist.Add(cast<Instruction>(Op0));
2272         I.setOperand(0, X);
2273         I.setOperand(1, NewC);
2274         return &I;
2275       }
2276     }
2277   }
2278
2279   if (ConstantInt *RHSC = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2280     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
2281       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1))) {
2282         if (Op0I->getOpcode() == Instruction::LShr) {
2283           // ((X^C1) >> C2) ^ C3 -> (X>>C2) ^ ((C1>>C2)^C3)
2284           // E1 = "X ^ C1"
2285           BinaryOperator *E1;
2286           ConstantInt *C1;
2287           if (Op0I->hasOneUse() &&
2288               (E1 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0I->getOperand(0))) &&
2289               E1->getOpcode() == Instruction::Xor &&
2290               (C1 = dyn_cast<ConstantInt>(E1->getOperand(1)))) {
2291             // fold (C1 >> C2) ^ C3
2292             ConstantInt *C2 = Op0CI, *C3 = RHSC;
2293             APInt FoldConst = C1->getValue().lshr(C2->getValue());
2294             FoldConst ^= C3->getValue();
2295             // Prepare the two operands.
2296             Value *Opnd0 = Builder.CreateLShr(E1->getOperand(0), C2);
2297             Opnd0->takeName(Op0I);
2298             cast<Instruction>(Opnd0)->setDebugLoc(I.getDebugLoc());
2299             Value *FoldVal = ConstantInt::get(Opnd0->getType(), FoldConst);
2300
2301             return BinaryOperator::CreateXor(Opnd0, FoldVal);
2302           }
2303         }
2304       }
2305     }
2306   }
2307
2308   if (isa<Constant>(Op1))
2309     if (Instruction *FoldedLogic = foldOpWithConstantIntoOperand(I))
2310       return FoldedLogic;
2311
2312   {
2313     Value *A, *B;
2314     if (match(Op1, m_OneUse(m_Or(m_Value(A), m_Value(B))))) {
2315       if (A == Op0) {                                      // A^(A|B) == A^(B|A)
2316         cast<BinaryOperator>(Op1)->swapOperands();
2317         std::swap(A, B);
2318       }
2319       if (B == Op0) {                                      // A^(B|A) == (B|A)^A
2320         I.swapOperands();     // Simplified below.
2321         std::swap(Op0, Op1);
2322       }
2323     } else if (match(Op1, m_OneUse(m_And(m_Value(A), m_Value(B))))) {
2324       if (A == Op0) {                                      // A^(A&B) -> A^(B&A)
2325         cast<BinaryOperator>(Op1)->swapOperands();
2326         std::swap(A, B);
2327       }
2328       if (B == Op0) {                                      // A^(B&A) -> (B&A)^A
2329         I.swapOperands();     // Simplified below.
2330         std::swap(Op0, Op1);
2331       }
2332     }
2333   }
2334
2335   {
2336     Value *A, *B;
2337     if (match(Op0, m_OneUse(m_Or(m_Value(A), m_Value(B))))) {
2338       if (A == Op1)                                  // (B|A)^B == (A|B)^B
2339         std::swap(A, B);
2340       if (B == Op1)                                  // (A|B)^B == A & ~B
2341         return BinaryOperator::CreateAnd(A, Builder.CreateNot(Op1));
2342     } else if (match(Op0, m_OneUse(m_And(m_Value(A), m_Value(B))))) {
2343       if (A == Op1)                                        // (A&B)^A -> (B&A)^A
2344         std::swap(A, B);
2345       const APInt *C;
2346       if (B == Op1 &&                                      // (B&A)^A == ~B & A
2347           !match(Op1, m_APInt(C))) {  // Canonical form is (B&C)^C
2348         return BinaryOperator::CreateAnd(Builder.CreateNot(A), Op1);
2349       }
2350     }
2351   }
2352
2353   {
2354     Value *A, *B, *C, *D;
2355     // (A ^ C)^(A | B) -> ((~A) & B) ^ C
2356     if (match(Op0, m_Xor(m_Value(D), m_Value(C))) &&
2357         match(Op1, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
2358       if (D == A)
2359         return BinaryOperator::CreateXor(
2360             Builder.CreateAnd(Builder.CreateNot(A), B), C);
2361       if (D == B)
2362         return BinaryOperator::CreateXor(
2363             Builder.CreateAnd(Builder.CreateNot(B), A), C);
2364     }
2365     // (A | B)^(A ^ C) -> ((~A) & B) ^ C
2366     if (match(Op0, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2367         match(Op1, m_Xor(m_Value(D), m_Value(C)))) {
2368       if (D == A)
2369         return BinaryOperator::CreateXor(
2370             Builder.CreateAnd(Builder.CreateNot(A), B), C);
2371       if (D == B)
2372         return BinaryOperator::CreateXor(
2373             Builder.CreateAnd(Builder.CreateNot(B), A), C);
2374     }
2375     // (A & B) ^ (A ^ B) -> (A | B)
2376     if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2377         match(Op1, m_c_Xor(m_Specific(A), m_Specific(B))))
2378       return BinaryOperator::CreateOr(A, B);
2379     // (A ^ B) ^ (A & B) -> (A | B)
2380     if (match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2381         match(Op1, m_c_And(m_Specific(A), m_Specific(B))))
2382       return BinaryOperator::CreateOr(A, B);
2383   }
2384
2385   // (A & ~B) ^ ~A -> ~(A & B)
2386   // (~B & A) ^ ~A -> ~(A & B)
2387   Value *A, *B;
2388   if (match(Op0, m_c_And(m_Value(A), m_Not(m_Value(B)))) &&
2389       match(Op1, m_Not(m_Specific(A))))
2390     return BinaryOperator::CreateNot(Builder.CreateAnd(A, B));
2391
2392   if (auto *LHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(0)))
2393     if (auto *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(1)))
2394       if (Value *V = foldXorOfICmps(LHS, RHS))
2395         return replaceInstUsesWith(I, V);
2396
2397   if (Instruction *CastedXor = foldCastedBitwiseLogic(I))
2398     return CastedXor;
2399
2400   // Canonicalize the shifty way to code absolute value to the common pattern.
2401   // There are 4 potential commuted variants. Move the 'ashr' candidate to Op1.
2402   // We're relying on the fact that we only do this transform when the shift has
2403   // exactly 2 uses and the add has exactly 1 use (otherwise, we might increase
2404   // instructions).
2405   if (Op0->getNumUses() == 2)
2406     std::swap(Op0, Op1);
2407
2408   const APInt *ShAmt;
2409   Type *Ty = I.getType();
2410   if (match(Op1, m_AShr(m_Value(A), m_APInt(ShAmt))) &&
2411       Op1->getNumUses() == 2 && *ShAmt == Ty->getScalarSizeInBits() - 1 &&
2412       match(Op0, m_OneUse(m_c_Add(m_Specific(A), m_Specific(Op1))))) {
2413     // B = ashr i32 A, 31 ; smear the sign bit
2414     // xor (add A, B), B  ; add -1 and flip bits if negative
2415     // --> (A < 0) ? -A : A
2416     Value *Cmp = Builder.CreateICmpSLT(A, ConstantInt::getNullValue(Ty));
2417     return SelectInst::Create(Cmp, Builder.CreateNeg(A), A);
2418   }
2419
2420   return Changed ? &I : nullptr;
2421 }