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/InstructionSimplify.h"
  16 #include "llvm/IR/ConstantRange.h"
  17 #include "llvm/IR/Intrinsics.h"
  18 #include "llvm/IR/PatternMatch.h"
  19 #include "llvm/Transforms/Utils/CmpInstAnalysis.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)) to BSWAP(BITWISE_OP(A, B))
  79 /// \param I Binary operator to transform.
  80 /// \return Pointer to node that must replace the original binary operator, or
  81 ///         null pointer if no transformation was made.
  82 Value *InstCombiner::SimplifyBSwap(BinaryOperator &I) {
  83   IntegerType *ITy = dyn_cast<IntegerType>(I.getType());
  84
  85   // Can't do vectors.
  86   if (I.getType()->isVectorTy())
  87     return nullptr;
  88
  89   // Can only do bitwise ops.
  90   if (!I.isBitwiseLogicOp())
  91     return nullptr;
  92
  93   Value *OldLHS = I.getOperand(0);
  94   Value *OldRHS = I.getOperand(1);
  95   ConstantInt *ConstLHS = dyn_cast<ConstantInt>(OldLHS);
  96   ConstantInt *ConstRHS = dyn_cast<ConstantInt>(OldRHS);
  97   IntrinsicInst *IntrLHS = dyn_cast<IntrinsicInst>(OldLHS);
  98   IntrinsicInst *IntrRHS = dyn_cast<IntrinsicInst>(OldRHS);
  99   bool IsBswapLHS = (IntrLHS && IntrLHS->getIntrinsicID() == Intrinsic::bswap);
 100   bool IsBswapRHS = (IntrRHS && IntrRHS->getIntrinsicID() == Intrinsic::bswap);
 101
 102   if (!IsBswapLHS && !IsBswapRHS)
 103     return nullptr;
 104
 105   if (!IsBswapLHS && !ConstLHS)
 106     return nullptr;
 107
 108   if (!IsBswapRHS && !ConstRHS)
 109     return nullptr;
 110
 111   /// OP( BSWAP(x), BSWAP(y) ) -> BSWAP( OP(x, y) )
 112   /// OP( BSWAP(x), CONSTANT ) -> BSWAP( OP(x, BSWAP(CONSTANT) ) )
 113   Value *NewLHS = IsBswapLHS ? IntrLHS->getOperand(0) :
 114                   Builder->getInt(ConstLHS->getValue().byteSwap());
 115
 116   Value *NewRHS = IsBswapRHS ? IntrRHS->getOperand(0) :
 117                   Builder->getInt(ConstRHS->getValue().byteSwap());
 118
 119   Value *BinOp = Builder->CreateBinOp(I.getOpcode(), NewLHS, NewRHS);
 120   Function *F = Intrinsic::getDeclaration(I.getModule(), Intrinsic::bswap, ITy);
 121   return Builder->CreateCall(F, BinOp);
 122 }
 123
 124 /// This handles expressions of the form ((val OP C1) & C2).  Where
 125 /// the Op parameter is 'OP', OpRHS is 'C1', and AndRHS is 'C2'.
 126 Instruction *InstCombiner::OptAndOp(BinaryOperator *Op,
 127                                     ConstantInt *OpRHS,
 128                                     ConstantInt *AndRHS,
 129                                     BinaryOperator &TheAnd) {
 130   Value *X = Op->getOperand(0);
 131   Constant *Together = nullptr;
 132   if (!Op->isShift())
 133     Together = ConstantExpr::getAnd(AndRHS, OpRHS);
 134
 135   switch (Op->getOpcode()) {
 136   default: break;
 137   case Instruction::Xor:
 138     if (Op->hasOneUse()) {
 139       // (X ^ C1) & C2 --> (X & C2) ^ (C1&C2)
 140       Value *And = Builder->CreateAnd(X, AndRHS);
 141       And->takeName(Op);
 142       return BinaryOperator::CreateXor(And, Together);
 143     }
 144     break;
 145   case Instruction::Or:
 146     if (Op->hasOneUse()){
 147       ConstantInt *TogetherCI = dyn_cast<ConstantInt>(Together);
 148       if (TogetherCI && !TogetherCI->isZero()){
 149         // (X | C1) & C2 --> (X & (C2^(C1&C2))) | C1
 150         // NOTE: This reduces the number of bits set in the & mask, which
 151         // can expose opportunities for store narrowing.
 152         Together = ConstantExpr::getXor(AndRHS, Together);
 153         Value *And = Builder->CreateAnd(X, Together);
 154         And->takeName(Op);
 155         return BinaryOperator::CreateOr(And, OpRHS);
 156       }
 157     }
 158
 159     break;
 160   case Instruction::Add:
 161     if (Op->hasOneUse()) {
 162       // Adding a one to a single bit bit-field should be turned into an XOR
 163       // of the bit.  First thing to check is to see if this AND is with a
 164       // single bit constant.
 165       const APInt &AndRHSV = AndRHS->getValue();
 166
 167       // If there is only one bit set.
 168       if (AndRHSV.isPowerOf2()) {
 169         // Ok, at this point, we know that we are masking the result of the
 170         // ADD down to exactly one bit.  If the constant we are adding has
 171         // no bits set below this bit, then we can eliminate the ADD.
 172         const APInt& AddRHS = OpRHS->getValue();
 173
 174         // Check to see if any bits below the one bit set in AndRHSV are set.
 175         if ((AddRHS & (AndRHSV - 1)).isNullValue()) {
 176           // If not, the only thing that can effect the output of the AND is
 177           // the bit specified by AndRHSV.  If that bit is set, the effect of
 178           // the XOR is to toggle the bit.  If it is clear, then the ADD has
 179           // no effect.
 180           if ((AddRHS & AndRHSV).isNullValue()) { // Bit is not set, noop
 181             TheAnd.setOperand(0, X);
 182             return &TheAnd;
 183           } else {
 184             // Pull the XOR out of the AND.
 185             Value *NewAnd = Builder->CreateAnd(X, AndRHS);
 186             NewAnd->takeName(Op);
 187             return BinaryOperator::CreateXor(NewAnd, AndRHS);
 188           }
 189         }
 190       }
 191     }
 192     break;
 193
 194   case Instruction::Shl: {
 195     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
 196     // the anded constant includes them, clear them now!
 197     //
 198     uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
 199     uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
 200     APInt ShlMask(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth-OpRHSVal));
 201     ConstantInt *CI = Builder->getInt(AndRHS->getValue() & ShlMask);
 202
 203     if (CI->getValue() == ShlMask)
 204       // Masking out bits that the shift already masks.
 205       return replaceInstUsesWith(TheAnd, Op);   // No need for the and.
 206
 207     if (CI != AndRHS) {                  // Reducing bits set in and.
 208       TheAnd.setOperand(1, CI);
 209       return &TheAnd;
 210     }
 211     break;
 212   }
 213   case Instruction::LShr: {
 214     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
 215     // the anded constant includes them, clear them now!  This only applies to
 216     // unsigned shifts, because a signed shr may bring in set bits!
 217     //
 218     uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
 219     uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
 220     APInt ShrMask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - OpRHSVal));
 221     ConstantInt *CI = Builder->getInt(AndRHS->getValue() & ShrMask);
 222
 223     if (CI->getValue() == ShrMask)
 224       // Masking out bits that the shift already masks.
 225       return replaceInstUsesWith(TheAnd, Op);
 226
 227     if (CI != AndRHS) {
 228       TheAnd.setOperand(1, CI);  // Reduce bits set in and cst.
 229       return &TheAnd;
 230     }
 231     break;
 232   }
 233   case Instruction::AShr:
 234     // Signed shr.
 235     // See if this is shifting in some sign extension, then masking it out
 236     // with an and.
 237     if (Op->hasOneUse()) {
 238       uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
 239       uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
 240       APInt ShrMask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - OpRHSVal));
 241       Constant *C = Builder->getInt(AndRHS->getValue() & ShrMask);
 242       if (C == AndRHS) {          // Masking out bits shifted in.
 243         // (Val ashr C1) & C2 -> (Val lshr C1) & C2
 244         // Make the argument unsigned.
 245         Value *ShVal = Op->getOperand(0);
 246         ShVal = Builder->CreateLShr(ShVal, OpRHS, Op->getName());
 247         return BinaryOperator::CreateAnd(ShVal, AndRHS, TheAnd.getName());
 248       }
 249     }
 250     break;
 251   }
 252   return nullptr;
 253 }
 254
 255 /// Emit a computation of: (V >= Lo && V < Hi) if Inside is true, otherwise
 256 /// (V < Lo || V >= Hi). This method expects that Lo <= Hi. IsSigned indicates
 257 /// whether to treat V, Lo, and Hi as signed or not.
 258 Value *InstCombiner::insertRangeTest(Value *V, const APInt &Lo, const APInt &Hi,
 259                                      bool isSigned, bool Inside) {
 260   assert((isSigned ? Lo.sle(Hi) : Lo.ule(Hi)) &&
 261          "Lo is not <= Hi in range emission code!");
 262
 263   Type *Ty = V->getType();
 264   if (Lo == Hi)
 265     return Inside ? ConstantInt::getFalse(Ty) : ConstantInt::getTrue(Ty);
 266
 267   // V >= Min && V <  Hi --> V <  Hi
 268   // V <  Min || V >= Hi --> V >= Hi
 269   ICmpInst::Predicate Pred = Inside ? ICmpInst::ICMP_ULT : ICmpInst::ICMP_UGE;
 270   if (isSigned ? Lo.isMinSignedValue() : Lo.isMinValue()) {
 271     Pred = isSigned ? ICmpInst::getSignedPredicate(Pred) : Pred;
 272     return Builder->CreateICmp(Pred, V, ConstantInt::get(Ty, Hi));
 273   }
 274
 275   // V >= Lo && V <  Hi --> V - Lo u<  Hi - Lo
 276   // V <  Lo || V >= Hi --> V - Lo u>= Hi - Lo
 277   Value *VMinusLo =
 278       Builder->CreateSub(V, ConstantInt::get(Ty, Lo), V->getName() + ".off");
 279   Constant *HiMinusLo = ConstantInt::get(Ty, Hi - Lo);
 280   return Builder->CreateICmp(Pred, VMinusLo, HiMinusLo);
 281 }
 282
 283 /// Classify (icmp eq (A & B), C) and (icmp ne (A & B), C) as matching patterns
 284 /// that can be simplified.
 285 /// One of A and B is considered the mask. The other is the value. This is
 286 /// described as the "AMask" or "BMask" part of the enum. If the enum contains
 287 /// only "Mask", then both A and B can be considered masks. If A is the mask,
 288 /// then it was proven that (A & C) == C. This is trivial if C == A or C == 0.
 289 /// If both A and C are constants, this proof is also easy.
 290 /// For the following explanations, we assume that A is the mask.
 291 ///
 292 /// "AllOnes" declares that the comparison is true only if (A & B) == A or all
 293 /// bits of A are set in B.
 294 ///   Example: (icmp eq (A & 3), 3) -> AMask_AllOnes
 295 ///
 296 /// "AllZeros" declares that the comparison is true only if (A & B) == 0 or all
 297 /// bits of A are cleared in B.
 298 ///   Example: (icmp eq (A & 3), 0) -> Mask_AllZeroes
 299 ///
 300 /// "Mixed" declares that (A & B) == C and C might or might not contain any
 301 /// number of one bits and zero bits.
 302 ///   Example: (icmp eq (A & 3), 1) -> AMask_Mixed
 303 ///
 304 /// "Not" means that in above descriptions "==" should be replaced by "!=".
 305 ///   Example: (icmp ne (A & 3), 3) -> AMask_NotAllOnes
 306 ///
 307 /// If the mask A contains a single bit, then the following is equivalent:
 308 ///    (icmp eq (A & B), A) equals (icmp ne (A & B), 0)
 309 ///    (icmp ne (A & B), A) equals (icmp eq (A & B), 0)
 310 enum MaskedICmpType {
 311   AMask_AllOnes           =     1,
 312   AMask_NotAllOnes        =     2,
 313   BMask_AllOnes           =     4,
 314   BMask_NotAllOnes        =     8,
 315   Mask_AllZeros           =    16,
 316   Mask_NotAllZeros        =    32,
 317   AMask_Mixed             =    64,
 318   AMask_NotMixed          =   128,
 319   BMask_Mixed             =   256,
 320   BMask_NotMixed          =   512
 321 };
 322
 323 /// Return the set of patterns (from MaskedICmpType) that (icmp SCC (A & B), C)
 324 /// satisfies.
 325 static unsigned getMaskedICmpType(Value *A, Value *B, Value *C,
 326                                   ICmpInst::Predicate Pred) {
 327   ConstantInt *ACst = dyn_cast<ConstantInt>(A);
 328   ConstantInt *BCst = dyn_cast<ConstantInt>(B);
 329   ConstantInt *CCst = dyn_cast<ConstantInt>(C);
 330   bool IsEq = (Pred == ICmpInst::ICMP_EQ);
 331   bool IsAPow2 = (ACst && !ACst->isZero() && ACst->getValue().isPowerOf2());
 332   bool IsBPow2 = (BCst && !BCst->isZero() && BCst->getValue().isPowerOf2());
 333   unsigned MaskVal = 0;
 334   if (CCst && CCst->isZero()) {
 335     // if C is zero, then both A and B qualify as mask
 336     MaskVal |= (IsEq ? (Mask_AllZeros | AMask_Mixed | BMask_Mixed)
 337                      : (Mask_NotAllZeros | AMask_NotMixed | BMask_NotMixed));
 338     if (IsAPow2)
 339       MaskVal |= (IsEq ? (AMask_NotAllOnes | AMask_NotMixed)
 340                        : (AMask_AllOnes | AMask_Mixed));
 341     if (IsBPow2)
 342       MaskVal |= (IsEq ? (BMask_NotAllOnes | BMask_NotMixed)
 343                        : (BMask_AllOnes | BMask_Mixed));
 344     return MaskVal;
 345   }
 346
 347   if (A == C) {
 348     MaskVal |= (IsEq ? (AMask_AllOnes | AMask_Mixed)
 349                      : (AMask_NotAllOnes | AMask_NotMixed));
 350     if (IsAPow2)
 351       MaskVal |= (IsEq ? (Mask_NotAllZeros | AMask_NotMixed)
 352                        : (Mask_AllZeros | AMask_Mixed));
 353   } else if (ACst && CCst && ConstantExpr::getAnd(ACst, CCst) == CCst) {
 354     MaskVal |= (IsEq ? AMask_Mixed : AMask_NotMixed);
 355   }
 356
 357   if (B == C) {
 358     MaskVal |= (IsEq ? (BMask_AllOnes | BMask_Mixed)
 359                      : (BMask_NotAllOnes | BMask_NotMixed));
 360     if (IsBPow2)
 361       MaskVal |= (IsEq ? (Mask_NotAllZeros | BMask_NotMixed)
 362                        : (Mask_AllZeros | BMask_Mixed));
 363   } else if (BCst && CCst && ConstantExpr::getAnd(BCst, CCst) == CCst) {
 364     MaskVal |= (IsEq ? BMask_Mixed : BMask_NotMixed);
 365   }
 366
 367   return MaskVal;
 368 }
 369
 370 /// Convert an analysis of a masked ICmp into its equivalent if all boolean
 371 /// operations had the opposite sense. Since each "NotXXX" flag (recording !=)
 372 /// is adjacent to the corresponding normal flag (recording ==), this just
 373 /// involves swapping those bits over.
 374 static unsigned conjugateICmpMask(unsigned Mask) {
 375   unsigned NewMask;
 376   NewMask = (Mask & (AMask_AllOnes | BMask_AllOnes | Mask_AllZeros |
 377                      AMask_Mixed | BMask_Mixed))
 378             << 1;
 379
 380   NewMask |= (Mask & (AMask_NotAllOnes | BMask_NotAllOnes | Mask_NotAllZeros |
 381                       AMask_NotMixed | BMask_NotMixed))
 382              >> 1;
 383
 384   return NewMask;
 385 }
 386
 387 /// Handle (icmp(A & B) ==/!= C) &/| (icmp(A & D) ==/!= E).
 388 /// Return the set of pattern classes (from MaskedICmpType) that both LHS and
 389 /// RHS satisfy.
 390 static unsigned getMaskedTypeForICmpPair(Value *&A, Value *&B, Value *&C,
 391                                          Value *&D, Value *&E, ICmpInst *LHS,
 392                                          ICmpInst *RHS,
 393                                          ICmpInst::Predicate &PredL,
 394                                          ICmpInst::Predicate &PredR) {
 395   if (LHS->getOperand(0)->getType() != RHS->getOperand(0)->getType())
 396     return 0;
 397   // vectors are not (yet?) supported
 398   if (LHS->getOperand(0)->getType()->isVectorTy())
 399     return 0;
 400
 401   // Here comes the tricky part:
 402   // LHS might be of the form L11 & L12 == X, X == L21 & L22,
 403   // and L11 & L12 == L21 & L22. The same goes for RHS.
 404   // Now we must find those components L** and R**, that are equal, so
 405   // that we can extract the parameters A, B, C, D, and E for the canonical
 406   // above.
 407   Value *L1 = LHS->getOperand(0);
 408   Value *L2 = LHS->getOperand(1);
 409   Value *L11, *L12, *L21, *L22;
 410   // Check whether the icmp can be decomposed into a bit test.
 411   if (decomposeBitTestICmp(LHS, PredL, L11, L12, L2)) {
 412     L21 = L22 = L1 = nullptr;
 413   } else {
 414     // Look for ANDs in the LHS icmp.
 415     if (!L1->getType()->isIntegerTy()) {
 416       // You can icmp pointers, for example. They really aren't masks.
 417       L11 = L12 = nullptr;
 418     } else if (!match(L1, m_And(m_Value(L11), m_Value(L12)))) {
 419       // Any icmp can be viewed as being trivially masked; if it allows us to
 420       // remove one, it's worth it.
 421       L11 = L1;
 422       L12 = Constant::getAllOnesValue(L1->getType());
 423     }
 424
 425     if (!L2->getType()->isIntegerTy()) {
 426       // You can icmp pointers, for example. They really aren't masks.
 427       L21 = L22 = nullptr;
 428     } else if (!match(L2, m_And(m_Value(L21), m_Value(L22)))) {
 429       L21 = L2;
 430       L22 = Constant::getAllOnesValue(L2->getType());
 431     }
 432   }
 433
 434   // Bail if LHS was a icmp that can't be decomposed into an equality.
 435   if (!ICmpInst::isEquality(PredL))
 436     return 0;
 437
 438   Value *R1 = RHS->getOperand(0);
 439   Value *R2 = RHS->getOperand(1);
 440   Value *R11, *R12;
 441   bool Ok = false;
 442   if (decomposeBitTestICmp(RHS, PredR, R11, R12, R2)) {
 443     if (R11 == L11 || R11 == L12 || R11 == L21 || R11 == L22) {
 444       A = R11;
 445       D = R12;
 446     } else if (R12 == L11 || R12 == L12 || R12 == L21 || R12 == L22) {
 447       A = R12;
 448       D = R11;
 449     } else {
 450       return 0;
 451     }
 452     E = R2;
 453     R1 = nullptr;
 454     Ok = true;
 455   } else if (R1->getType()->isIntegerTy()) {
 456     if (!match(R1, m_And(m_Value(R11), m_Value(R12)))) {
 457       // As before, model no mask as a trivial mask if it'll let us do an
 458       // optimization.
 459       R11 = R1;
 460       R12 = Constant::getAllOnesValue(R1->getType());
 461     }
 462
 463     if (R11 == L11 || R11 == L12 || R11 == L21 || R11 == L22) {
 464       A = R11;
 465       D = R12;
 466       E = R2;
 467       Ok = true;
 468     } else if (R12 == L11 || R12 == L12 || R12 == L21 || R12 == L22) {
 469       A = R12;
 470       D = R11;
 471       E = R2;
 472       Ok = true;
 473     }
 474   }
 475
 476   // Bail if RHS was a icmp that can't be decomposed into an equality.
 477   if (!ICmpInst::isEquality(PredR))
 478     return 0;
 479
 480   // Look for ANDs on the right side of the RHS icmp.
 481   if (!Ok && R2->getType()->isIntegerTy()) {
 482     if (!match(R2, m_And(m_Value(R11), m_Value(R12)))) {
 483       R11 = R2;
 484       R12 = Constant::getAllOnesValue(R2->getType());
 485     }
 486
 487     if (R11 == L11 || R11 == L12 || R11 == L21 || R11 == L22) {
 488       A = R11;
 489       D = R12;
 490       E = R1;
 491       Ok = true;
 492     } else if (R12 == L11 || R12 == L12 || R12 == L21 || R12 == L22) {
 493       A = R12;
 494       D = R11;
 495       E = R1;
 496       Ok = true;
 497     } else {
 498       return 0;
 499     }
 500   }
 501   if (!Ok)
 502     return 0;
 503
 504   if (L11 == A) {
 505     B = L12;
 506     C = L2;
 507   } else if (L12 == A) {
 508     B = L11;
 509     C = L2;
 510   } else if (L21 == A) {
 511     B = L22;
 512     C = L1;
 513   } else if (L22 == A) {
 514     B = L21;
 515     C = L1;
 516   }
 517
 518   unsigned LeftType = getMaskedICmpType(A, B, C, PredL);
 519   unsigned RightType = getMaskedICmpType(A, D, E, PredR);
 520   return LeftType & RightType;
 521 }
 522
 523 /// Try to fold (icmp(A & B) ==/!= C) &/| (icmp(A & D) ==/!= E)
 524 /// into a single (icmp(A & X) ==/!= Y).
 525 static Value *foldLogOpOfMaskedICmps(ICmpInst *LHS, ICmpInst *RHS, bool IsAnd,
 526                                      llvm::InstCombiner::BuilderTy *Builder) {
 527   Value *A = nullptr, *B = nullptr, *C = nullptr, *D = nullptr, *E = nullptr;
 528   ICmpInst::Predicate PredL = LHS->getPredicate(), PredR = RHS->getPredicate();
 529   unsigned Mask =
 530       getMaskedTypeForICmpPair(A, B, C, D, E, LHS, RHS, PredL, PredR);
 531   if (Mask == 0)
 532     return nullptr;
 533
 534   assert(ICmpInst::isEquality(PredL) && ICmpInst::isEquality(PredR) &&
 535          "Expected equality predicates for masked type of icmps.");
 536
 537   // In full generality:
 538   //     (icmp (A & B) Op C) | (icmp (A & D) Op E)
 539   // ==  ![ (icmp (A & B) !Op C) & (icmp (A & D) !Op E) ]
 540   //
 541   // If the latter can be converted into (icmp (A & X) Op Y) then the former is
 542   // equivalent to (icmp (A & X) !Op Y).
 543   //
 544   // Therefore, we can pretend for the rest of this function that we're dealing
 545   // with the conjunction, provided we flip the sense of any comparisons (both
 546   // input and output).
 547
 548   // In most cases we're going to produce an EQ for the "&&" case.
 549   ICmpInst::Predicate NewCC = IsAnd ? ICmpInst::ICMP_EQ : ICmpInst::ICMP_NE;
 550   if (!IsAnd) {
 551     // Convert the masking analysis into its equivalent with negated
 552     // comparisons.
 553     Mask = conjugateICmpMask(Mask);
 554   }
 555
 556   if (Mask & Mask_AllZeros) {
 557     // (icmp eq (A & B), 0) & (icmp eq (A & D), 0)
 558     // -> (icmp eq (A & (B|D)), 0)
 559     Value *NewOr = Builder->CreateOr(B, D);
 560     Value *NewAnd = Builder->CreateAnd(A, NewOr);
 561     // We can't use C as zero because we might actually handle
 562     //   (icmp ne (A & B), B) & (icmp ne (A & D), D)
 563     // with B and D, having a single bit set.
 564     Value *Zero = Constant::getNullValue(A->getType());
 565     return Builder->CreateICmp(NewCC, NewAnd, Zero);
 566   }
 567   if (Mask & BMask_AllOnes) {
 568     // (icmp eq (A & B), B) & (icmp eq (A & D), D)
 569     // -> (icmp eq (A & (B|D)), (B|D))
 570     Value *NewOr = Builder->CreateOr(B, D);
 571     Value *NewAnd = Builder->CreateAnd(A, NewOr);
 572     return Builder->CreateICmp(NewCC, NewAnd, NewOr);
 573   }
 574   if (Mask & AMask_AllOnes) {
 575     // (icmp eq (A & B), A) & (icmp eq (A & D), A)
 576     // -> (icmp eq (A & (B&D)), A)
 577     Value *NewAnd1 = Builder->CreateAnd(B, D);
 578     Value *NewAnd2 = Builder->CreateAnd(A, NewAnd1);
 579     return Builder->CreateICmp(NewCC, NewAnd2, A);
 580   }
 581
 582   // Remaining cases assume at least that B and D are constant, and depend on
 583   // their actual values. This isn't strictly necessary, just a "handle the
 584   // easy cases for now" decision.
 585   ConstantInt *BCst = dyn_cast<ConstantInt>(B);
 586   if (!BCst)
 587     return nullptr;
 588   ConstantInt *DCst = dyn_cast<ConstantInt>(D);
 589   if (!DCst)
 590     return nullptr;
 591
 592   if (Mask & (Mask_NotAllZeros | BMask_NotAllOnes)) {
 593     // (icmp ne (A & B), 0) & (icmp ne (A & D), 0) and
 594     // (icmp ne (A & B), B) & (icmp ne (A & D), D)
 595     //     -> (icmp ne (A & B), 0) or (icmp ne (A & D), 0)
 596     // Only valid if one of the masks is a superset of the other (check "B&D" is
 597     // the same as either B or D).
 598     APInt NewMask = BCst->getValue() & DCst->getValue();
 599
 600     if (NewMask == BCst->getValue())
 601       return LHS;
 602     else if (NewMask == DCst->getValue())
 603       return RHS;
 604   }
 605
 606   if (Mask & AMask_NotAllOnes) {
 607     // (icmp ne (A & B), B) & (icmp ne (A & D), D)
 608     //     -> (icmp ne (A & B), A) or (icmp ne (A & D), A)
 609     // Only valid if one of the masks is a superset of the other (check "B|D" is
 610     // the same as either B or D).
 611     APInt NewMask = BCst->getValue() | DCst->getValue();
 612
 613     if (NewMask == BCst->getValue())
 614       return LHS;
 615     else if (NewMask == DCst->getValue())
 616       return RHS;
 617   }
 618
 619   if (Mask & BMask_Mixed) {
 620     // (icmp eq (A & B), C) & (icmp eq (A & D), E)
 621     // We already know that B & C == C && D & E == E.
 622     // If we can prove that (B & D) & (C ^ E) == 0, that is, the bits of
 623     // C and E, which are shared by both the mask B and the mask D, don't
 624     // contradict, then we can transform to
 625     // -> (icmp eq (A & (B|D)), (C|E))
 626     // Currently, we only handle the case of B, C, D, and E being constant.
 627     // We can't simply use C and E because we might actually handle
 628     //   (icmp ne (A & B), B) & (icmp eq (A & D), D)
 629     // with B and D, having a single bit set.
 630     ConstantInt *CCst = dyn_cast<ConstantInt>(C);
 631     if (!CCst)
 632       return nullptr;
 633     ConstantInt *ECst = dyn_cast<ConstantInt>(E);
 634     if (!ECst)
 635       return nullptr;
 636     if (PredL != NewCC)
 637       CCst = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getXor(BCst, CCst));
 638     if (PredR != NewCC)
 639       ECst = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getXor(DCst, ECst));
 640
 641     // If there is a conflict, we should actually return a false for the
 642     // whole construct.
 643     if (((BCst->getValue() & DCst->getValue()) &
 644          (CCst->getValue() ^ ECst->getValue())).getBoolValue())
 645       return ConstantInt::get(LHS->getType(), !IsAnd);
 646
 647     Value *NewOr1 = Builder->CreateOr(B, D);
 648     Value *NewOr2 = ConstantExpr::getOr(CCst, ECst);
 649     Value *NewAnd = Builder->CreateAnd(A, NewOr1);
 650     return Builder->CreateICmp(NewCC, NewAnd, NewOr2);
 651   }
 652
 653   return nullptr;
 654 }
 655
 656 /// Try to fold a signed range checked with lower bound 0 to an unsigned icmp.
 657 /// Example: (icmp sge x, 0) & (icmp slt x, n) --> icmp ult x, n
 658 /// If \p Inverted is true then the check is for the inverted range, e.g.
 659 /// (icmp slt x, 0) | (icmp sgt x, n) --> icmp ugt x, n
 660 Value *InstCombiner::simplifyRangeCheck(ICmpInst *Cmp0, ICmpInst *Cmp1,
 661                                         bool Inverted) {
 662   // Check the lower range comparison, e.g. x >= 0
 663   // InstCombine already ensured that if there is a constant it's on the RHS.
 664   ConstantInt *RangeStart = dyn_cast<ConstantInt>(Cmp0->getOperand(1));
 665   if (!RangeStart)
 666     return nullptr;
 667
 668   ICmpInst::Predicate Pred0 = (Inverted ? Cmp0->getInversePredicate() :
 669                                Cmp0->getPredicate());
 670
 671   // Accept x > -1 or x >= 0 (after potentially inverting the predicate).
 672   if (!((Pred0 == ICmpInst::ICMP_SGT && RangeStart->isMinusOne()) ||
 673         (Pred0 == ICmpInst::ICMP_SGE && RangeStart->isZero())))
 674     return nullptr;
 675
 676   ICmpInst::Predicate Pred1 = (Inverted ? Cmp1->getInversePredicate() :
 677                                Cmp1->getPredicate());
 678
 679   Value *Input = Cmp0->getOperand(0);
 680   Value *RangeEnd;
 681   if (Cmp1->getOperand(0) == Input) {
 682     // For the upper range compare we have: icmp x, n
 683     RangeEnd = Cmp1->getOperand(1);
 684   } else if (Cmp1->getOperand(1) == Input) {
 685     // For the upper range compare we have: icmp n, x
 686     RangeEnd = Cmp1->getOperand(0);
 687     Pred1 = ICmpInst::getSwappedPredicate(Pred1);
 688   } else {
 689     return nullptr;
 690   }
 691
 692   // Check the upper range comparison, e.g. x < n
 693   ICmpInst::Predicate NewPred;
 694   switch (Pred1) {
 695     case ICmpInst::ICMP_SLT: NewPred = ICmpInst::ICMP_ULT; break;
 696     case ICmpInst::ICMP_SLE: NewPred = ICmpInst::ICMP_ULE; break;
 697     default: return nullptr;
 698   }
 699
 700   // This simplification is only valid if the upper range is not negative.
 701   KnownBits Known = computeKnownBits(RangeEnd, /*Depth=*/0, Cmp1);
 702   if (!Known.isNonNegative())
 703     return nullptr;
 704
 705   if (Inverted)
 706     NewPred = ICmpInst::getInversePredicate(NewPred);
 707
 708   return Builder->CreateICmp(NewPred, Input, RangeEnd);
 709 }
 710
 711 static Value *
 712 foldAndOrOfEqualityCmpsWithConstants(ICmpInst *LHS, ICmpInst *RHS,
 713                                      bool JoinedByAnd,
 714                                      InstCombiner::BuilderTy *Builder) {
 715   Value *X = LHS->getOperand(0);
 716   if (X != RHS->getOperand(0))
 717     return nullptr;
 718
 719   const APInt *C1, *C2;
 720   if (!match(LHS->getOperand(1), m_APInt(C1)) ||
 721       !match(RHS->getOperand(1), m_APInt(C2)))
 722     return nullptr;
 723
 724   // We only handle (X != C1 && X != C2) and (X == C1 || X == C2).
 725   ICmpInst::Predicate Pred = LHS->getPredicate();
 726   if (Pred !=  RHS->getPredicate())
 727     return nullptr;
 728   if (JoinedByAnd && Pred != ICmpInst::ICMP_NE)
 729     return nullptr;
 730   if (!JoinedByAnd && Pred != ICmpInst::ICMP_EQ)
 731     return nullptr;
 732
 733   // The larger unsigned constant goes on the right.
 734   if (C1->ugt(*C2))
 735     std::swap(C1, C2);
 736
 737   APInt Xor = *C1 ^ *C2;
 738   if (Xor.isPowerOf2()) {
 739     // If LHSC and RHSC differ by only one bit, then set that bit in X and
 740     // compare against the larger constant:
 741     // (X == C1 || X == C2) --> (X | (C1 ^ C2)) == C2
 742     // (X != C1 && X != C2) --> (X | (C1 ^ C2)) != C2
 743     // We choose an 'or' with a Pow2 constant rather than the inverse mask with
 744     // 'and' because that may lead to smaller codegen from a smaller constant.
 745     Value *Or = Builder->CreateOr(X, ConstantInt::get(X->getType(), Xor));
 746     return Builder->CreateICmp(Pred, Or, ConstantInt::get(X->getType(), *C2));
 747   }
 748
 749   // Special case: get the ordering right when the values wrap around zero.
 750   // Ie, we assumed the constants were unsigned when swapping earlier.
 751   if (C1->isNullValue() && C2->isAllOnesValue())
 752     std::swap(C1, C2);
 753
 754   if (*C1 == *C2 - 1) {
 755     // (X == 13 || X == 14) --> X - 13 <=u 1
 756     // (X != 13 && X != 14) --> X - 13  >u 1
 757     // An 'add' is the canonical IR form, so favor that over a 'sub'.
 758     Value *Add = Builder->CreateAdd(X, ConstantInt::get(X->getType(), -(*C1)));
 759     auto NewPred = JoinedByAnd ? ICmpInst::ICMP_UGT : ICmpInst::ICMP_ULE;
 760     return Builder->CreateICmp(NewPred, Add, ConstantInt::get(X->getType(), 1));
 761   }
 762
 763   return nullptr;
 764 }
 765
 766 // Fold (iszero(A & K1) | iszero(A & K2)) -> (A & (K1 | K2)) != (K1 | K2)
 767 // Fold (!iszero(A & K1) & !iszero(A & K2)) -> (A & (K1 | K2)) == (K1 | K2)
 768 Value *InstCombiner::foldAndOrOfICmpsOfAndWithPow2(ICmpInst *LHS, ICmpInst *RHS,
 769                                                    bool JoinedByAnd,
 770                                                    Instruction &CxtI) {
 771   ICmpInst::Predicate Pred = LHS->getPredicate();
 772   if (Pred != RHS->getPredicate())
 773     return nullptr;
 774   if (JoinedByAnd && Pred != ICmpInst::ICMP_NE)
 775     return nullptr;
 776   if (!JoinedByAnd && Pred != ICmpInst::ICMP_EQ)
 777     return nullptr;
 778
 779   // TODO support vector splats
 780   ConstantInt *LHSC = dyn_cast<ConstantInt>(LHS->getOperand(1));
 781   ConstantInt *RHSC = dyn_cast<ConstantInt>(RHS->getOperand(1));
 782   if (!LHSC || !RHSC || !LHSC->isZero() || !RHSC->isZero())
 783     return nullptr;
 784
 785   Value *A, *B, *C, *D;
 786   if (match(LHS->getOperand(0), m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
 787       match(RHS->getOperand(0), m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
 788     if (A == D || B == D)
 789       std::swap(C, D);
 790     if (B == C)
 791       std::swap(A, B);
 792
 793     if (A == C &&
 794         isKnownToBeAPowerOfTwo(B, false, 0, &CxtI) &&
 795         isKnownToBeAPowerOfTwo(D, false, 0, &CxtI)) {
 796       Value *Mask = Builder->CreateOr(B, D);
 797       Value *Masked = Builder->CreateAnd(A, Mask);
 798       auto NewPred = JoinedByAnd ? ICmpInst::ICMP_EQ : ICmpInst::ICMP_NE;
 799       return Builder->CreateICmp(NewPred, Masked, Mask);
 800     }
 801   }
 802
 803   return nullptr;
 804 }
 805
 806 /// Fold (icmp)&(icmp) if possible.
 807 Value *InstCombiner::foldAndOfICmps(ICmpInst *LHS, ICmpInst *RHS,
 808                                     Instruction &CxtI) {
 809   // Fold (!iszero(A & K1) & !iszero(A & K2)) ->  (A & (K1 | K2)) == (K1 | K2)
 810   // if K1 and K2 are a one-bit mask.
 811   if (Value *V = foldAndOrOfICmpsOfAndWithPow2(LHS, RHS, true, CxtI))
 812     return V;
 813
 814   ICmpInst::Predicate PredL = LHS->getPredicate(), PredR = RHS->getPredicate();
 815
 816   // (icmp1 A, B) & (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
 817   if (PredicatesFoldable(PredL, PredR)) {
 818     if (LHS->getOperand(0) == RHS->getOperand(1) &&
 819         LHS->getOperand(1) == RHS->getOperand(0))
 820       LHS->swapOperands();
 821     if (LHS->getOperand(0) == RHS->getOperand(0) &&
 822         LHS->getOperand(1) == RHS->getOperand(1)) {
 823       Value *Op0 = LHS->getOperand(0), *Op1 = LHS->getOperand(1);
 824       unsigned Code = getICmpCode(LHS) & getICmpCode(RHS);
 825       bool isSigned = LHS->isSigned() || RHS->isSigned();
 826       return getNewICmpValue(isSigned, Code, Op0, Op1, Builder);
 827     }
 828   }
 829
 830   // handle (roughly):  (icmp eq (A & B), C) & (icmp eq (A & D), E)
 831   if (Value *V = foldLogOpOfMaskedICmps(LHS, RHS, true, Builder))
 832     return V;
 833
 834   // E.g. (icmp sge x, 0) & (icmp slt x, n) --> icmp ult x, n
 835   if (Value *V = simplifyRangeCheck(LHS, RHS, /*Inverted=*/false))
 836     return V;
 837
 838   // E.g. (icmp slt x, n) & (icmp sge x, 0) --> icmp ult x, n
 839   if (Value *V = simplifyRangeCheck(RHS, LHS, /*Inverted=*/false))
 840     return V;
 841
 842   if (Value *V = foldAndOrOfEqualityCmpsWithConstants(LHS, RHS, true, Builder))
 843     return V;
 844
 845   // This only handles icmp of constants: (icmp1 A, C1) & (icmp2 B, C2).
 846   Value *LHS0 = LHS->getOperand(0), *RHS0 = RHS->getOperand(0);
 847   ConstantInt *LHSC = dyn_cast<ConstantInt>(LHS->getOperand(1));
 848   ConstantInt *RHSC = dyn_cast<ConstantInt>(RHS->getOperand(1));
 849   if (!LHSC || !RHSC)
 850     return nullptr;
 851
 852   if (LHSC == RHSC && PredL == PredR) {
 853     // (icmp ult A, C) & (icmp ult B, C) --> (icmp ult (A|B), C)
 854     // where C is a power of 2 or
 855     // (icmp eq A, 0) & (icmp eq B, 0) --> (icmp eq (A|B), 0)
 856     if ((PredL == ICmpInst::ICMP_ULT && LHSC->getValue().isPowerOf2()) ||
 857         (PredL == ICmpInst::ICMP_EQ && LHSC->isZero())) {
 858       Value *NewOr = Builder->CreateOr(LHS0, RHS0);
 859       return Builder->CreateICmp(PredL, NewOr, LHSC);
 860     }
 861   }
 862
 863   // (trunc x) == C1 & (and x, CA) == C2 -> (and x, CA|CMAX) == C1|C2
 864   // where CMAX is the all ones value for the truncated type,
 865   // iff the lower bits of C2 and CA are zero.
 866   if (PredL == ICmpInst::ICMP_EQ && PredL == PredR && LHS->hasOneUse() &&
 867       RHS->hasOneUse()) {
 868     Value *V;
 869     ConstantInt *AndC, *SmallC = nullptr, *BigC = nullptr;
 870
 871     // (trunc x) == C1 & (and x, CA) == C2
 872     // (and x, CA) == C2 & (trunc x) == C1
 873     if (match(RHS0, m_Trunc(m_Value(V))) &&
 874         match(LHS0, m_And(m_Specific(V), m_ConstantInt(AndC)))) {
 875       SmallC = RHSC;
 876       BigC = LHSC;
 877     } else if (match(LHS0, m_Trunc(m_Value(V))) &&
 878                match(RHS0, m_And(m_Specific(V), m_ConstantInt(AndC)))) {
 879       SmallC = LHSC;
 880       BigC = RHSC;
 881     }
 882
 883     if (SmallC && BigC) {
 884       unsigned BigBitSize = BigC->getType()->getBitWidth();
 885       unsigned SmallBitSize = SmallC->getType()->getBitWidth();
 886
 887       // Check that the low bits are zero.
 888       APInt Low = APInt::getLowBitsSet(BigBitSize, SmallBitSize);
 889       if ((Low & AndC->getValue()).isNullValue() &&
 890           (Low & BigC->getValue()).isNullValue()) {
 891         Value *NewAnd = Builder->CreateAnd(V, Low | AndC->getValue());
 892         APInt N = SmallC->getValue().zext(BigBitSize) | BigC->getValue();
 893         Value *NewVal = ConstantInt::get(AndC->getType()->getContext(), N);
 894         return Builder->CreateICmp(PredL, NewAnd, NewVal);
 895       }
 896     }
 897   }
 898
 899   // From here on, we only handle:
 900   //    (icmp1 A, C1) & (icmp2 A, C2) --> something simpler.
 901   if (LHS0 != RHS0)
 902     return nullptr;
 903
 904   // ICMP_[US][GL]E X, C is folded to ICMP_[US][GL]T elsewhere.
 905   if (PredL == ICmpInst::ICMP_UGE || PredL == ICmpInst::ICMP_ULE ||
 906       PredR == ICmpInst::ICMP_UGE || PredR == ICmpInst::ICMP_ULE ||
 907       PredL == ICmpInst::ICMP_SGE || PredL == ICmpInst::ICMP_SLE ||
 908       PredR == ICmpInst::ICMP_SGE || PredR == ICmpInst::ICMP_SLE)
 909     return nullptr;
 910
 911   // We can't fold (ugt x, C) & (sgt x, C2).
 912   if (!PredicatesFoldable(PredL, PredR))
 913     return nullptr;
 914
 915   // Ensure that the larger constant is on the RHS.
 916   bool ShouldSwap;
 917   if (CmpInst::isSigned(PredL) ||
 918       (ICmpInst::isEquality(PredL) && CmpInst::isSigned(PredR)))
 919     ShouldSwap = LHSC->getValue().sgt(RHSC->getValue());
 920   else
 921     ShouldSwap = LHSC->getValue().ugt(RHSC->getValue());
 922
 923   if (ShouldSwap) {
 924     std::swap(LHS, RHS);
 925     std::swap(LHSC, RHSC);
 926     std::swap(PredL, PredR);
 927   }
 928
 929   // At this point, we know we have two icmp instructions
 930   // comparing a value against two constants and and'ing the result
 931   // together.  Because of the above check, we know that we only have
 932   // icmp eq, icmp ne, icmp [su]lt, and icmp [SU]gt here. We also know
 933   // (from the icmp folding check above), that the two constants
 934   // are not equal and that the larger constant is on the RHS
 935   assert(LHSC != RHSC && "Compares not folded above?");
 936
 937   switch (PredL) {
 938   default:
 939     llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
 940   case ICmpInst::ICMP_NE:
 941     switch (PredR) {
 942     default:
 943       llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
 944     case ICmpInst::ICMP_ULT:
 945       if (LHSC == SubOne(RHSC)) // (X != 13 & X u< 14) -> X < 13
 946         return Builder->CreateICmpULT(LHS0, LHSC);
 947       if (LHSC->isNullValue()) // (X !=  0 & X u< 14) -> X-1 u< 13
 948         return insertRangeTest(LHS0, LHSC->getValue() + 1, RHSC->getValue(),
 949                                false, true);
 950       break; // (X != 13 & X u< 15) -> no change
 951     case ICmpInst::ICMP_SLT:
 952       if (LHSC == SubOne(RHSC)) // (X != 13 & X s< 14) -> X < 13
 953         return Builder->CreateICmpSLT(LHS0, LHSC);
 954       break;                 // (X != 13 & X s< 15) -> no change
 955     case ICmpInst::ICMP_NE:
 956       // Potential folds for this case should already be handled.
 957       break;
 958     }
 959     break;
 960   case ICmpInst::ICMP_UGT:
 961     switch (PredR) {
 962     default:
 963       llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
 964     case ICmpInst::ICMP_NE:
 965       if (RHSC == AddOne(LHSC)) // (X u> 13 & X != 14) -> X u> 14
 966         return Builder->CreateICmp(PredL, LHS0, RHSC);
 967       break;                 // (X u> 13 & X != 15) -> no change
 968     case ICmpInst::ICMP_ULT: // (X u> 13 & X u< 15) -> (X-14) <u 1
 969       return insertRangeTest(LHS0, LHSC->getValue() + 1, RHSC->getValue(),
 970                              false, true);
 971     }
 972     break;
 973   case ICmpInst::ICMP_SGT:
 974     switch (PredR) {
 975     default:
 976       llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
 977     case ICmpInst::ICMP_NE:
 978       if (RHSC == AddOne(LHSC)) // (X s> 13 & X != 14) -> X s> 14
 979         return Builder->CreateICmp(PredL, LHS0, RHSC);
 980       break;                 // (X s> 13 & X != 15) -> no change
 981     case ICmpInst::ICMP_SLT: // (X s> 13 & X s< 15) -> (X-14) s< 1
 982       return insertRangeTest(LHS0, LHSC->getValue() + 1, RHSC->getValue(), true,
 983                              true);
 984     }
 985     break;
 986   }
 987
 988   return nullptr;
 989 }
 990
 991 /// Optimize (fcmp)&(fcmp).  NOTE: Unlike the rest of instcombine, this returns
 992 /// a Value which should already be inserted into the function.
 993 Value *InstCombiner::foldAndOfFCmps(FCmpInst *LHS, FCmpInst *RHS) {
 994   Value *Op0LHS = LHS->getOperand(0), *Op0RHS = LHS->getOperand(1);
 995   Value *Op1LHS = RHS->getOperand(0), *Op1RHS = RHS->getOperand(1);
 996   FCmpInst::Predicate Op0CC = LHS->getPredicate(), Op1CC = RHS->getPredicate();
 997
 998   if (Op0LHS == Op1RHS && Op0RHS == Op1LHS) {
 999     // Swap RHS operands to match LHS.
1000     Op1CC = FCmpInst::getSwappedPredicate(Op1CC);
1001     std::swap(Op1LHS, Op1RHS);
1002   }
1003
1004   // Simplify (fcmp cc0 x, y) & (fcmp cc1 x, y).
1005   // Suppose the relation between x and y is R, where R is one of
1006   // U(1000), L(0100), G(0010) or E(0001), and CC0 and CC1 are the bitmasks for
1007   // testing the desired relations.
1008   //
1009   // Since (R & CC0) and (R & CC1) are either R or 0, we actually have this:
1010   //    bool(R & CC0) && bool(R & CC1)
1011   //  = bool((R & CC0) & (R & CC1))
1012   //  = bool(R & (CC0 & CC1)) <= by re-association, commutation, and idempotency
1013   if (Op0LHS == Op1LHS && Op0RHS == Op1RHS)
1014     return getFCmpValue(getFCmpCode(Op0CC) & getFCmpCode(Op1CC), Op0LHS, Op0RHS,
1015                         Builder);
1016
1017   if (LHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ORD &&
1018       RHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ORD) {
1019     if (LHS->getOperand(0)->getType() != RHS->getOperand(0)->getType())
1020       return nullptr;
1021
1022     // (fcmp ord x, c) & (fcmp ord y, c)  -> (fcmp ord x, y)
1023     if (ConstantFP *LHSC = dyn_cast<ConstantFP>(LHS->getOperand(1)))
1024       if (ConstantFP *RHSC = dyn_cast<ConstantFP>(RHS->getOperand(1))) {
1025         // If either of the constants are nans, then the whole thing returns
1026         // false.
1027         if (LHSC->getValueAPF().isNaN() || RHSC->getValueAPF().isNaN())
1028           return Builder->getFalse();
1029         return Builder->CreateFCmpORD(LHS->getOperand(0), RHS->getOperand(0));
1030       }
1031
1032     // Handle vector zeros.  This occurs because the canonical form of
1033     // "fcmp ord x,x" is "fcmp ord x, 0".
1034     if (isa<ConstantAggregateZero>(LHS->getOperand(1)) &&
1035         isa<ConstantAggregateZero>(RHS->getOperand(1)))
1036       return Builder->CreateFCmpORD(LHS->getOperand(0), RHS->getOperand(0));
1037     return nullptr;
1038   }
1039
1040   return nullptr;
1041 }
1042
1043 /// Match De Morgan's Laws:
1044 /// (~A & ~B) == (~(A | B))
1045 /// (~A | ~B) == (~(A & B))
1046 static Instruction *matchDeMorgansLaws(BinaryOperator &I,
1047                                        InstCombiner::BuilderTy &Builder) {
1048   auto Opcode = I.getOpcode();
1049   assert((Opcode == Instruction::And || Opcode == Instruction::Or) &&
1050          "Trying to match De Morgan's Laws with something other than and/or");
1051
1052   // Flip the logic operation.
1053   Opcode = (Opcode == Instruction::And) ? Instruction::Or : Instruction::And;
1054
1055   Value *A, *B;
1056   if (match(I.getOperand(0), m_OneUse(m_Not(m_Value(A)))) &&
1057       match(I.getOperand(1), m_OneUse(m_Not(m_Value(B)))) &&
1058       !IsFreeToInvert(A, A->hasOneUse()) &&
1059       !IsFreeToInvert(B, B->hasOneUse())) {
1060     Value *AndOr = Builder.CreateBinOp(Opcode, A, B, I.getName() + ".demorgan");
1061     return BinaryOperator::CreateNot(AndOr);
1062   }
1063
1064   return nullptr;
1065 }
1066
1067 bool InstCombiner::shouldOptimizeCast(CastInst *CI) {
1068   Value *CastSrc = CI->getOperand(0);
1069
1070   // Noop casts and casts of constants should be eliminated trivially.
1071   if (CI->getSrcTy() == CI->getDestTy() || isa<Constant>(CastSrc))
1072     return false;
1073
1074   // If this cast is paired with another cast that can be eliminated, we prefer
1075   // to have it eliminated.
1076   if (const auto *PrecedingCI = dyn_cast<CastInst>(CastSrc))
1077     if (isEliminableCastPair(PrecedingCI, CI))
1078       return false;
1079
1080   // If this is a vector sext from a compare, then we don't want to break the
1081   // idiom where each element of the extended vector is either zero or all ones.
1082   if (CI->getOpcode() == Instruction::SExt &&
1083       isa<CmpInst>(CastSrc) && CI->getDestTy()->isVectorTy())
1084     return false;
1085
1086   return true;
1087 }
1088
1089 /// Fold {and,or,xor} (cast X), C.
1090 static Instruction *foldLogicCastConstant(BinaryOperator &Logic, CastInst *Cast,
1091                                           InstCombiner::BuilderTy *Builder) {
1092   Constant *C;
1093   if (!match(Logic.getOperand(1), m_Constant(C)))
1094     return nullptr;
1095
1096   auto LogicOpc = Logic.getOpcode();
1097   Type *DestTy = Logic.getType();
1098   Type *SrcTy = Cast->getSrcTy();
1099
1100   // Move the logic operation ahead of a zext if the constant is unchanged in
1101   // the smaller source type. Performing the logic in a smaller type may provide
1102   // more information to later folds, and the smaller logic instruction may be
1103   // cheaper (particularly in the case of vectors).
1104   Value *X;
1105   if (match(Cast, m_OneUse(m_ZExt(m_Value(X))))) {
1106     Constant *TruncC = ConstantExpr::getTrunc(C, SrcTy);
1107     Constant *ZextTruncC = ConstantExpr::getZExt(TruncC, DestTy);
1108     if (ZextTruncC == C) {
1109       // LogicOpc (zext X), C --> zext (LogicOpc X, C)
1110       Value *NewOp = Builder->CreateBinOp(LogicOpc, X, TruncC);
1111       return new ZExtInst(NewOp, DestTy);
1112     }
1113   }
1114
1115   return nullptr;
1116 }
1117
1118 /// Fold {and,or,xor} (cast X), Y.
1119 Instruction *InstCombiner::foldCastedBitwiseLogic(BinaryOperator &I) {
1120   auto LogicOpc = I.getOpcode();
1121   assert(I.isBitwiseLogicOp() && "Unexpected opcode for bitwise logic folding");
1122
1123   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
1124   CastInst *Cast0 = dyn_cast<CastInst>(Op0);
1125   if (!Cast0)
1126     return nullptr;
1127
1128   // This must be a cast from an integer or integer vector source type to allow
1129   // transformation of the logic operation to the source type.
1130   Type *DestTy = I.getType();
1131   Type *SrcTy = Cast0->getSrcTy();
1132   if (!SrcTy->isIntOrIntVectorTy())
1133     return nullptr;
1134
1135   if (Instruction *Ret = foldLogicCastConstant(I, Cast0, Builder))
1136     return Ret;
1137
1138   CastInst *Cast1 = dyn_cast<CastInst>(Op1);
1139   if (!Cast1)
1140     return nullptr;
1141
1142   // Both operands of the logic operation are casts. The casts must be of the
1143   // same type for reduction.
1144   auto CastOpcode = Cast0->getOpcode();
1145   if (CastOpcode != Cast1->getOpcode() || SrcTy != Cast1->getSrcTy())
1146     return nullptr;
1147
1148   Value *Cast0Src = Cast0->getOperand(0);
1149   Value *Cast1Src = Cast1->getOperand(0);
1150
1151   // fold logic(cast(A), cast(B)) -> cast(logic(A, B))
1152   if (shouldOptimizeCast(Cast0) && shouldOptimizeCast(Cast1)) {
1153     Value *NewOp = Builder->CreateBinOp(LogicOpc, Cast0Src, Cast1Src,
1154                                         I.getName());
1155     return CastInst::Create(CastOpcode, NewOp, DestTy);
1156   }
1157
1158   // For now, only 'and'/'or' have optimizations after this.
1159   if (LogicOpc == Instruction::Xor)
1160     return nullptr;
1161
1162   // If this is logic(cast(icmp), cast(icmp)), try to fold this even if the
1163   // cast is otherwise not optimizable.  This happens for vector sexts.
1164   ICmpInst *ICmp0 = dyn_cast<ICmpInst>(Cast0Src);
1165   ICmpInst *ICmp1 = dyn_cast<ICmpInst>(Cast1Src);
1166   if (ICmp0 && ICmp1) {
1167     Value *Res = LogicOpc == Instruction::And ? foldAndOfICmps(ICmp0, ICmp1, I)
1168                                               : foldOrOfICmps(ICmp0, ICmp1, I);
1169     if (Res)
1170       return CastInst::Create(CastOpcode, Res, DestTy);
1171     return nullptr;
1172   }
1173
1174   // If this is logic(cast(fcmp), cast(fcmp)), try to fold this even if the
1175   // cast is otherwise not optimizable.  This happens for vector sexts.
1176   FCmpInst *FCmp0 = dyn_cast<FCmpInst>(Cast0Src);
1177   FCmpInst *FCmp1 = dyn_cast<FCmpInst>(Cast1Src);
1178   if (FCmp0 && FCmp1) {
1179     Value *Res = LogicOpc == Instruction::And ? foldAndOfFCmps(FCmp0, FCmp1)
1180                                               : foldOrOfFCmps(FCmp0, FCmp1);
1181     if (Res)
1182       return CastInst::Create(CastOpcode, Res, DestTy);
1183     return nullptr;
1184   }
1185
1186   return nullptr;
1187 }
1188
1189 static Instruction *foldBoolSextMaskToSelect(BinaryOperator &I) {
1190   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
1191
1192   // Canonicalize SExt or Not to the LHS
1193   if (match(Op1, m_SExt(m_Value())) || match(Op1, m_Not(m_Value()))) {
1194     std::swap(Op0, Op1);
1195   }
1196
1197   // Fold (and (sext bool to A), B) --> (select bool, B, 0)
1198   Value *X = nullptr;
1199   if (match(Op0, m_SExt(m_Value(X))) &&
1200       X->getType()->getScalarType()->isIntegerTy(1)) {
1201     Value *Zero = Constant::getNullValue(Op1->getType());
1202     return SelectInst::Create(X, Op1, Zero);
1203   }
1204
1205   // Fold (and ~(sext bool to A), B) --> (select bool, 0, B)
1206   if (match(Op0, m_Not(m_SExt(m_Value(X)))) &&
1207       X->getType()->getScalarType()->isIntegerTy(1)) {
1208     Value *Zero = Constant::getNullValue(Op0->getType());
1209     return SelectInst::Create(X, Zero, Op1);
1210   }
1211
1212   return nullptr;
1213 }
1214
1215 static Instruction *foldAndToXor(BinaryOperator &I,
1216                                  InstCombiner::BuilderTy &Builder) {
1217   assert(I.getOpcode() == Instruction::And);
1218   Value *Op0 = I.getOperand(0);
1219   Value *Op1 = I.getOperand(1);
1220   Value *A, *B;
1221
1222   // Operand complexity canonicalization guarantees that the 'or' is Op0.
1223   // (A | B) & ~(A & B) --> A ^ B
1224   // (A | B) & ~(B & A) --> A ^ B
1225   if (match(Op0, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) &&
1226       match(Op1, m_Not(m_c_And(m_Specific(A), m_Specific(B)))))
1227     return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
1228
1229   // (A | ~B) & (~A | B) --> ~(A ^ B)
1230   // (A | ~B) & (B | ~A) --> ~(A ^ B)
1231   // (~B | A) & (~A | B) --> ~(A ^ B)
1232   // (~B | A) & (B | ~A) --> ~(A ^ B)
1233   if (Op0->hasOneUse() || Op1->hasOneUse())
1234     if (match(Op0, m_c_Or(m_Value(A), m_Not(m_Value(B)))) &&
1235         match(Op1, m_c_Or(m_Not(m_Specific(A)), m_Specific(B))))
1236       return BinaryOperator::CreateNot(Builder.CreateXor(A, B));
1237
1238   return nullptr;
1239 }
1240
1241 static Instruction *foldOrToXor(BinaryOperator &I,
1242                                 InstCombiner::BuilderTy &Builder) {
1243   assert(I.getOpcode() == Instruction::Or);
1244   Value *Op0 = I.getOperand(0);
1245   Value *Op1 = I.getOperand(1);
1246   Value *A, *B;
1247
1248   // Operand complexity canonicalization guarantees that the 'and' is Op0.
1249   // (A & B) | ~(A | B) --> ~(A ^ B)
1250   // (A & B) | ~(B | A) --> ~(A ^ B)
1251   if (Op0->hasOneUse() || Op1->hasOneUse())
1252     if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
1253         match(Op1, m_Not(m_c_Or(m_Specific(A), m_Specific(B)))))
1254       return BinaryOperator::CreateNot(Builder.CreateXor(A, B));
1255
1256   // (A & ~B) | (~A & B) --> A ^ B
1257   // (A & ~B) | (B & ~A) --> A ^ B
1258   // (~B & A) | (~A & B) --> A ^ B
1259   // (~B & A) | (B & ~A) --> A ^ B
1260   if (match(Op0, m_c_And(m_Value(A), m_Not(m_Value(B)))) &&
1261       match(Op1, m_c_And(m_Not(m_Specific(A)), m_Specific(B))))
1262     return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
1263
1264   return nullptr;
1265 }
1266
1267 // FIXME: We use commutative matchers (m_c_*) for some, but not all, matches
1268 // here. We should standardize that construct where it is needed or choose some
1269 // other way to ensure that commutated variants of patterns are not missed.
1270 Instruction *InstCombiner::visitAnd(BinaryOperator &I) {
1271   bool Changed = SimplifyAssociativeOrCommutative(I);
1272   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
1273
1274   if (Value *V = SimplifyVectorOp(I))
1275     return replaceInstUsesWith(I, V);
1276
1277   if (Value *V = SimplifyAndInst(Op0, Op1, SQ.getWithInstruction(&I)))
1278     return replaceInstUsesWith(I, V);
1279
1280   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole
1281   // purpose is to compute bits we don't care about.
1282   if (SimplifyDemandedInstructionBits(I))
1283     return &I;
1284
1285   // Do this before using distributive laws to catch simple and/or/not patterns.
1286   if (Instruction *Xor = foldAndToXor(I, *Builder))
1287     return Xor;
1288
1289   // (A|B)&(A|C) -> A|(B&C) etc
1290   if (Value *V = SimplifyUsingDistributiveLaws(I))
1291     return replaceInstUsesWith(I, V);
1292
1293   if (Value *V = SimplifyBSwap(I))
1294     return replaceInstUsesWith(I, V);
1295
1296   if (ConstantInt *AndRHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
1297     const APInt &AndRHSMask = AndRHS->getValue();
1298
1299     // Optimize a variety of ((val OP C1) & C2) combinations...
1300     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
1301       Value *Op0LHS = Op0I->getOperand(0);
1302       Value *Op0RHS = Op0I->getOperand(1);
1303       switch (Op0I->getOpcode()) {
1304       default: break;
1305       case Instruction::Xor:
1306       case Instruction::Or: {
1307         // If the mask is only needed on one incoming arm, push it up.
1308         if (!Op0I->hasOneUse()) break;
1309
1310         APInt NotAndRHS(~AndRHSMask);
1311         if (MaskedValueIsZero(Op0LHS, NotAndRHS, 0, &I)) {
1312           // Not masking anything out for the LHS, move to RHS.
1313           Value *NewRHS = Builder->CreateAnd(Op0RHS, AndRHS,
1314                                              Op0RHS->getName()+".masked");
1315           return BinaryOperator::Create(Op0I->getOpcode(), Op0LHS, NewRHS);
1316         }
1317         if (!isa<Constant>(Op0RHS) &&
1318             MaskedValueIsZero(Op0RHS, NotAndRHS, 0, &I)) {
1319           // Not masking anything out for the RHS, move to LHS.
1320           Value *NewLHS = Builder->CreateAnd(Op0LHS, AndRHS,
1321                                              Op0LHS->getName()+".masked");
1322           return BinaryOperator::Create(Op0I->getOpcode(), NewLHS, Op0RHS);
1323         }
1324
1325         break;
1326       }
1327       case Instruction::Sub:
1328         // -x & 1 -> x & 1
1329         if (AndRHSMask.isOneValue() && match(Op0LHS, m_Zero()))
1330           return BinaryOperator::CreateAnd(Op0RHS, AndRHS);
1331
1332         break;
1333
1334       case Instruction::Shl:
1335       case Instruction::LShr:
1336         // (1 << x) & 1 --> zext(x == 0)
1337         // (1 >> x) & 1 --> zext(x == 0)
1338         if (AndRHSMask.isOneValue() && Op0LHS == AndRHS) {
1339           Value *NewICmp =
1340             Builder->CreateICmpEQ(Op0RHS, Constant::getNullValue(I.getType()));
1341           return new ZExtInst(NewICmp, I.getType());
1342         }
1343         break;
1344       }
1345
1346       // ((C1 OP zext(X)) & C2) -> zext((C1-X) & C2) if C2 fits in the bitwidth
1347       // of X and OP behaves well when given trunc(C1) and X.
1348       switch (Op0I->getOpcode()) {
1349       default:
1350         break;
1351       case Instruction::Xor:
1352       case Instruction::Or:
1353       case Instruction::Mul:
1354       case Instruction::Add:
1355       case Instruction::Sub:
1356         Value *X;
1357         ConstantInt *C1;
1358         if (match(Op0I, m_c_BinOp(m_ZExt(m_Value(X)), m_ConstantInt(C1)))) {
1359           if (AndRHSMask.isIntN(X->getType()->getScalarSizeInBits())) {
1360             auto *TruncC1 = ConstantExpr::getTrunc(C1, X->getType());
1361             Value *BinOp;
1362             if (isa<ZExtInst>(Op0LHS))
1363               BinOp = Builder->CreateBinOp(Op0I->getOpcode(), X, TruncC1);
1364             else
1365               BinOp = Builder->CreateBinOp(Op0I->getOpcode(), TruncC1, X);
1366             auto *TruncC2 = ConstantExpr::getTrunc(AndRHS, X->getType());
1367             auto *And = Builder->CreateAnd(BinOp, TruncC2);
1368             return new ZExtInst(And, I.getType());
1369           }
1370         }
1371       }
1372
1373       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1)))
1374         if (Instruction *Res = OptAndOp(Op0I, Op0CI, AndRHS, I))
1375           return Res;
1376     }
1377
1378     // If this is an integer truncation, and if the source is an 'and' with
1379     // immediate, transform it.  This frequently occurs for bitfield accesses.
1380     {
1381       Value *X = nullptr; ConstantInt *YC = nullptr;
1382       if (match(Op0, m_Trunc(m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(YC))))) {
1383         // Change: and (trunc (and X, YC) to T), C2
1384         // into  : and (trunc X to T), trunc(YC) & C2
1385         // This will fold the two constants together, which may allow
1386         // other simplifications.
1387         Value *NewCast = Builder->CreateTrunc(X, I.getType(), "and.shrunk");
1388         Constant *C3 = ConstantExpr::getTrunc(YC, I.getType());
1389         C3 = ConstantExpr::getAnd(C3, AndRHS);
1390         return BinaryOperator::CreateAnd(NewCast, C3);
1391       }
1392     }
1393   }
1394
1395   if (isa<Constant>(Op1))
1396     if (Instruction *FoldedLogic = foldOpWithConstantIntoOperand(I))
1397       return FoldedLogic;
1398
1399   if (Instruction *DeMorgan = matchDeMorgansLaws(I, *Builder))
1400     return DeMorgan;
1401
1402   {
1403     Value *A = nullptr, *B = nullptr, *C = nullptr;
1404     // A&(A^B) => A & ~B
1405     {
1406       Value *tmpOp0 = Op0;
1407       Value *tmpOp1 = Op1;
1408       if (match(Op0, m_OneUse(m_Xor(m_Value(A), m_Value(B))))) {
1409         if (A == Op1 || B == Op1 ) {
1410           tmpOp1 = Op0;
1411           tmpOp0 = Op1;
1412           // Simplify below
1413         }
1414       }
1415
1416       if (match(tmpOp1, m_OneUse(m_Xor(m_Value(A), m_Value(B))))) {
1417         if (B == tmpOp0) {
1418           std::swap(A, B);
1419         }
1420         // Notice that the pattern (A&(~B)) is actually (A&(-1^B)), so if
1421         // A is originally -1 (or a vector of -1 and undefs), then we enter
1422         // an endless loop. By checking that A is non-constant we ensure that
1423         // we will never get to the loop.
1424         if (A == tmpOp0 && !isa<Constant>(A)) // A&(A^B) -> A & ~B
1425           return BinaryOperator::CreateAnd(A, Builder->CreateNot(B));
1426       }
1427     }
1428
1429     // (A&((~A)|B)) -> A&B
1430     if (match(Op0, m_c_Or(m_Not(m_Specific(Op1)), m_Value(A))))
1431       return BinaryOperator::CreateAnd(A, Op1);
1432     if (match(Op1, m_c_Or(m_Not(m_Specific(Op0)), m_Value(A))))
1433       return BinaryOperator::CreateAnd(A, Op0);
1434
1435     // (A ^ B) & ((B ^ C) ^ A) -> (A ^ B) & ~C
1436     if (match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B))))
1437       if (match(Op1, m_Xor(m_Xor(m_Specific(B), m_Value(C)), m_Specific(A))))
1438         if (Op1->hasOneUse() || IsFreeToInvert(C, C->hasOneUse()))
1439           return BinaryOperator::CreateAnd(Op0, Builder->CreateNot(C));
1440
1441     // ((A ^ C) ^ B) & (B ^ A) -> (B ^ A) & ~C
1442     if (match(Op0, m_Xor(m_Xor(m_Value(A), m_Value(C)), m_Value(B))))
1443       if (match(Op1, m_Xor(m_Specific(B), m_Specific(A))))
1444         if (Op0->hasOneUse() || IsFreeToInvert(C, C->hasOneUse()))
1445           return BinaryOperator::CreateAnd(Op1, Builder->CreateNot(C));
1446
1447     // (A | B) & ((~A) ^ B) -> (A & B)
1448     // (A | B) & (B ^ (~A)) -> (A & B)
1449     // (B | A) & ((~A) ^ B) -> (A & B)
1450     // (B | A) & (B ^ (~A)) -> (A & B)
1451     if (match(Op1, m_c_Xor(m_Not(m_Value(A)), m_Value(B))) &&
1452         match(Op0, m_c_Or(m_Specific(A), m_Specific(B))))
1453       return BinaryOperator::CreateAnd(A, B);
1454
1455     // ((~A) ^ B) & (A | B) -> (A & B)
1456     // ((~A) ^ B) & (B | A) -> (A & B)
1457     // (B ^ (~A)) & (A | B) -> (A & B)
1458     // (B ^ (~A)) & (B | A) -> (A & B)
1459     if (match(Op0, m_c_Xor(m_Not(m_Value(A)), m_Value(B))) &&
1460         match(Op1, m_c_Or(m_Specific(A), m_Specific(B))))
1461       return BinaryOperator::CreateAnd(A, B);
1462   }
1463
1464   {
1465     ICmpInst *LHS = dyn_cast<ICmpInst>(Op0);
1466     ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(Op1);
1467     if (LHS && RHS)
1468       if (Value *Res = foldAndOfICmps(LHS, RHS, I))
1469         return replaceInstUsesWith(I, Res);
1470
1471     // TODO: Make this recursive; it's a little tricky because an arbitrary
1472     // number of 'and' instructions might have to be created.
1473     Value *X, *Y;
1474     if (LHS && match(Op1, m_OneUse(m_And(m_Value(X), m_Value(Y))))) {
1475       if (auto *Cmp = dyn_cast<ICmpInst>(X))
1476         if (Value *Res = foldAndOfICmps(LHS, Cmp, I))
1477           return replaceInstUsesWith(I, Builder->CreateAnd(Res, Y));
1478       if (auto *Cmp = dyn_cast<ICmpInst>(Y))
1479         if (Value *Res = foldAndOfICmps(LHS, Cmp, I))
1480           return replaceInstUsesWith(I, Builder->CreateAnd(Res, X));
1481     }
1482     if (RHS && match(Op0, m_OneUse(m_And(m_Value(X), m_Value(Y))))) {
1483       if (auto *Cmp = dyn_cast<ICmpInst>(X))
1484         if (Value *Res = foldAndOfICmps(Cmp, RHS, I))
1485           return replaceInstUsesWith(I, Builder->CreateAnd(Res, Y));
1486       if (auto *Cmp = dyn_cast<ICmpInst>(Y))
1487         if (Value *Res = foldAndOfICmps(Cmp, RHS, I))
1488           return replaceInstUsesWith(I, Builder->CreateAnd(Res, X));
1489     }
1490   }
1491
1492   // If and'ing two fcmp, try combine them into one.
1493   if (FCmpInst *LHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(0)))
1494     if (FCmpInst *RHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(1)))
1495       if (Value *Res = foldAndOfFCmps(LHS, RHS))
1496         return replaceInstUsesWith(I, Res);
1497
1498   if (Instruction *CastedAnd = foldCastedBitwiseLogic(I))
1499     return CastedAnd;
1500
1501   if (Instruction *Select = foldBoolSextMaskToSelect(I))
1502     return Select;
1503
1504   return Changed ? &I : nullptr;
1505 }
1506
1507 /// Given an OR instruction, check to see if this is a bswap idiom. If so,
1508 /// insert the new intrinsic and return it.
1509 Instruction *InstCombiner::MatchBSwap(BinaryOperator &I) {
1510   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
1511
1512   // Look through zero extends.
1513   if (Instruction *Ext = dyn_cast<ZExtInst>(Op0))
1514     Op0 = Ext->getOperand(0);
1515
1516   if (Instruction *Ext = dyn_cast<ZExtInst>(Op1))
1517     Op1 = Ext->getOperand(0);
1518
1519   // (A | B) | C  and  A | (B | C)                  -> bswap if possible.
1520   bool OrOfOrs = match(Op0, m_Or(m_Value(), m_Value())) ||
1521                  match(Op1, m_Or(m_Value(), m_Value()));
1522
1523   // (A >> B) | (C << D)  and  (A << B) | (B >> C)  -> bswap if possible.
1524   bool OrOfShifts = match(Op0, m_LogicalShift(m_Value(), m_Value())) &&
1525                     match(Op1, m_LogicalShift(m_Value(), m_Value()));
1526
1527   // (A & B) | (C & D)                              -> bswap if possible.
1528   bool OrOfAnds = match(Op0, m_And(m_Value(), m_Value())) &&
1529                   match(Op1, m_And(m_Value(), m_Value()));
1530
1531   if (!OrOfOrs && !OrOfShifts && !OrOfAnds)
1532     return nullptr;
1533
1534   SmallVector<Instruction*, 4> Insts;
1535   if (!recognizeBSwapOrBitReverseIdiom(&I, true, false, Insts))
1536     return nullptr;
1537   Instruction *LastInst = Insts.pop_back_val();
1538   LastInst->removeFromParent();
1539
1540   for (auto *Inst : Insts)
1541     Worklist.Add(Inst);
1542   return LastInst;
1543 }
1544
1545 /// If all elements of two constant vectors are 0/-1 and inverses, return true.
1546 static bool areInverseVectorBitmasks(Constant *C1, Constant *C2) {
1547   unsigned NumElts = C1->getType()->getVectorNumElements();
1548   for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i) {
1549     Constant *EltC1 = C1->getAggregateElement(i);
1550     Constant *EltC2 = C2->getAggregateElement(i);
1551     if (!EltC1 || !EltC2)
1552       return false;
1553
1554     // One element must be all ones, and the other must be all zeros.
1555     // FIXME: Allow undef elements.
1556     if (!((match(EltC1, m_Zero()) && match(EltC2, m_AllOnes())) ||
1557           (match(EltC2, m_Zero()) && match(EltC1, m_AllOnes()))))
1558       return false;
1559   }
1560   return true;
1561 }
1562
1563 /// We have an expression of the form (A & C) | (B & D). If A is a scalar or
1564 /// vector composed of all-zeros or all-ones values and is the bitwise 'not' of
1565 /// B, it can be used as the condition operand of a select instruction.
1566 static Value *getSelectCondition(Value *A, Value *B,
1567                                  InstCombiner::BuilderTy &Builder) {
1568   // If these are scalars or vectors of i1, A can be used directly.
1569   Type *Ty = A->getType();
1570   if (match(A, m_Not(m_Specific(B))) && Ty->getScalarType()->isIntegerTy(1))
1571     return A;
1572
1573   // If A and B are sign-extended, look through the sexts to find the booleans.
1574   Value *Cond;
1575   Value *NotB;
1576   if (match(A, m_SExt(m_Value(Cond))) &&
1577       Cond->getType()->getScalarType()->isIntegerTy(1) &&
1578       match(B, m_OneUse(m_Not(m_Value(NotB))))) {
1579     NotB = peekThroughBitcast(NotB, true);
1580     if (match(NotB, m_SExt(m_Specific(Cond))))
1581       return Cond;
1582   }
1583
1584   // All scalar (and most vector) possibilities should be handled now.
1585   // Try more matches that only apply to non-splat constant vectors.
1586   if (!Ty->isVectorTy())
1587     return nullptr;
1588
1589   // If both operands are constants, see if the constants are inverse bitmasks.
1590   Constant *AC, *BC;
1591   if (match(A, m_Constant(AC)) && match(B, m_Constant(BC)) &&
1592       areInverseVectorBitmasks(AC, BC))
1593     return ConstantExpr::getTrunc(AC, CmpInst::makeCmpResultType(Ty));
1594
1595   // If both operands are xor'd with constants using the same sexted boolean
1596   // operand, see if the constants are inverse bitmasks.
1597   if (match(A, (m_Xor(m_SExt(m_Value(Cond)), m_Constant(AC)))) &&
1598       match(B, (m_Xor(m_SExt(m_Specific(Cond)), m_Constant(BC)))) &&
1599       Cond->getType()->getScalarType()->isIntegerTy(1) &&
1600       areInverseVectorBitmasks(AC, BC)) {
1601     AC = ConstantExpr::getTrunc(AC, CmpInst::makeCmpResultType(Ty));
1602     return Builder.CreateXor(Cond, AC);
1603   }
1604   return nullptr;
1605 }
1606
1607 /// We have an expression of the form (A & C) | (B & D). Try to simplify this
1608 /// to "A' ? C : D", where A' is a boolean or vector of booleans.
1609 static Value *matchSelectFromAndOr(Value *A, Value *C, Value *B, Value *D,
1610                                    InstCombiner::BuilderTy &Builder) {
1611   // The potential condition of the select may be bitcasted. In that case, look
1612   // through its bitcast and the corresponding bitcast of the 'not' condition.
1613   Type *OrigType = A->getType();
1614   A = peekThroughBitcast(A, true);
1615   B = peekThroughBitcast(B, true);
1616
1617   if (Value *Cond = getSelectCondition(A, B, Builder)) {
1618     // ((bc Cond) & C) | ((bc ~Cond) & D) --> bc (select Cond, (bc C), (bc D))
1619     // The bitcasts will either all exist or all not exist. The builder will
1620     // not create unnecessary casts if the types already match.
1621     Value *BitcastC = Builder.CreateBitCast(C, A->getType());
1622     Value *BitcastD = Builder.CreateBitCast(D, A->getType());
1623     Value *Select = Builder.CreateSelect(Cond, BitcastC, BitcastD);
1624     return Builder.CreateBitCast(Select, OrigType);
1625   }
1626
1627   return nullptr;
1628 }
1629
1630 /// Fold (icmp)|(icmp) if possible.
1631 Value *InstCombiner::foldOrOfICmps(ICmpInst *LHS, ICmpInst *RHS,
1632                                    Instruction &CxtI) {
1633   // Fold (iszero(A & K1) | iszero(A & K2)) ->  (A & (K1 | K2)) != (K1 | K2)
1634   // if K1 and K2 are a one-bit mask.
1635   if (Value *V = foldAndOrOfICmpsOfAndWithPow2(LHS, RHS, false, CxtI))
1636     return V;
1637
1638   ICmpInst::Predicate PredL = LHS->getPredicate(), PredR = RHS->getPredicate();
1639
1640   ConstantInt *LHSC = dyn_cast<ConstantInt>(LHS->getOperand(1));
1641   ConstantInt *RHSC = dyn_cast<ConstantInt>(RHS->getOperand(1));
1642
1643   // Fold (icmp ult/ule (A + C1), C3) | (icmp ult/ule (A + C2), C3)
1644   //                   -->  (icmp ult/ule ((A & ~(C1 ^ C2)) + max(C1, C2)), C3)
1645   // The original condition actually refers to the following two ranges:
1646   // [MAX_UINT-C1+1, MAX_UINT-C1+1+C3] and [MAX_UINT-C2+1, MAX_UINT-C2+1+C3]
1647   // We can fold these two ranges if:
1648   // 1) C1 and C2 is unsigned greater than C3.
1649   // 2) The two ranges are separated.
1650   // 3) C1 ^ C2 is one-bit mask.
1651   // 4) LowRange1 ^ LowRange2 and HighRange1 ^ HighRange2 are one-bit mask.
1652   // This implies all values in the two ranges differ by exactly one bit.
1653
1654   if ((PredL == ICmpInst::ICMP_ULT || PredL == ICmpInst::ICMP_ULE) &&
1655       PredL == PredR && LHSC && RHSC && LHS->hasOneUse() && RHS->hasOneUse() &&
1656       LHSC->getType() == RHSC->getType() &&
1657       LHSC->getValue() == (RHSC->getValue())) {
1658
1659     Value *LAdd = LHS->getOperand(0);
1660     Value *RAdd = RHS->getOperand(0);
1661
1662     Value *LAddOpnd, *RAddOpnd;
1663     ConstantInt *LAddC, *RAddC;
1664     if (match(LAdd, m_Add(m_Value(LAddOpnd), m_ConstantInt(LAddC))) &&
1665         match(RAdd, m_Add(m_Value(RAddOpnd), m_ConstantInt(RAddC))) &&
1666         LAddC->getValue().ugt(LHSC->getValue()) &&
1667         RAddC->getValue().ugt(LHSC->getValue())) {
1668
1669       APInt DiffC = LAddC->getValue() ^ RAddC->getValue();
1670       if (LAddOpnd == RAddOpnd && DiffC.isPowerOf2()) {
1671         ConstantInt *MaxAddC = nullptr;
1672         if (LAddC->getValue().ult(RAddC->getValue()))
1673           MaxAddC = RAddC;
1674         else
1675           MaxAddC = LAddC;
1676
1677         APInt RRangeLow = -RAddC->getValue();
1678         APInt RRangeHigh = RRangeLow + LHSC->getValue();
1679         APInt LRangeLow = -LAddC->getValue();
1680         APInt LRangeHigh = LRangeLow + LHSC->getValue();
1681         APInt LowRangeDiff = RRangeLow ^ LRangeLow;
1682         APInt HighRangeDiff = RRangeHigh ^ LRangeHigh;
1683         APInt RangeDiff = LRangeLow.sgt(RRangeLow) ? LRangeLow - RRangeLow
1684                                                    : RRangeLow - LRangeLow;
1685
1686         if (LowRangeDiff.isPowerOf2() && LowRangeDiff == HighRangeDiff &&
1687             RangeDiff.ugt(LHSC->getValue())) {
1688           Value *MaskC = ConstantInt::get(LAddC->getType(), ~DiffC);
1689
1690           Value *NewAnd = Builder->CreateAnd(LAddOpnd, MaskC);
1691           Value *NewAdd = Builder->CreateAdd(NewAnd, MaxAddC);
1692           return (Builder->CreateICmp(LHS->getPredicate(), NewAdd, LHSC));
1693         }
1694       }
1695     }
1696   }
1697
1698   // (icmp1 A, B) | (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
1699   if (PredicatesFoldable(PredL, PredR)) {
1700     if (LHS->getOperand(0) == RHS->getOperand(1) &&
1701         LHS->getOperand(1) == RHS->getOperand(0))
1702       LHS->swapOperands();
1703     if (LHS->getOperand(0) == RHS->getOperand(0) &&
1704         LHS->getOperand(1) == RHS->getOperand(1)) {
1705       Value *Op0 = LHS->getOperand(0), *Op1 = LHS->getOperand(1);
1706       unsigned Code = getICmpCode(LHS) | getICmpCode(RHS);
1707       bool isSigned = LHS->isSigned() || RHS->isSigned();
1708       return getNewICmpValue(isSigned, Code, Op0, Op1, Builder);
1709     }
1710   }
1711
1712   // handle (roughly):
1713   // (icmp ne (A & B), C) | (icmp ne (A & D), E)
1714   if (Value *V = foldLogOpOfMaskedICmps(LHS, RHS, false, Builder))
1715     return V;
1716
1717   Value *LHS0 = LHS->getOperand(0), *RHS0 = RHS->getOperand(0);
1718   if (LHS->hasOneUse() || RHS->hasOneUse()) {
1719     // (icmp eq B, 0) | (icmp ult A, B) -> (icmp ule A, B-1)
1720     // (icmp eq B, 0) | (icmp ugt B, A) -> (icmp ule A, B-1)
1721     Value *A = nullptr, *B = nullptr;
1722     if (PredL == ICmpInst::ICMP_EQ && LHSC && LHSC->isZero()) {
1723       B = LHS0;
1724       if (PredR == ICmpInst::ICMP_ULT && LHS0 == RHS->getOperand(1))
1725         A = RHS0;
1726       else if (PredR == ICmpInst::ICMP_UGT && LHS0 == RHS0)
1727         A = RHS->getOperand(1);
1728     }
1729     // (icmp ult A, B) | (icmp eq B, 0) -> (icmp ule A, B-1)
1730     // (icmp ugt B, A) | (icmp eq B, 0) -> (icmp ule A, B-1)
1731     else if (PredR == ICmpInst::ICMP_EQ && RHSC && RHSC->isZero()) {
1732       B = RHS0;
1733       if (PredL == ICmpInst::ICMP_ULT && RHS0 == LHS->getOperand(1))
1734         A = LHS0;
1735       else if (PredL == ICmpInst::ICMP_UGT && LHS0 == RHS0)
1736         A = LHS->getOperand(1);
1737     }
1738     if (A && B)
1739       return Builder->CreateICmp(
1740           ICmpInst::ICMP_UGE,
1741           Builder->CreateAdd(B, ConstantInt::getSigned(B->getType(), -1)), A);
1742   }
1743
1744   // E.g. (icmp slt x, 0) | (icmp sgt x, n) --> icmp ugt x, n
1745   if (Value *V = simplifyRangeCheck(LHS, RHS, /*Inverted=*/true))
1746     return V;
1747
1748   // E.g. (icmp sgt x, n) | (icmp slt x, 0) --> icmp ugt x, n
1749   if (Value *V = simplifyRangeCheck(RHS, LHS, /*Inverted=*/true))
1750     return V;
1751
1752   if (Value *V = foldAndOrOfEqualityCmpsWithConstants(LHS, RHS, false, Builder))
1753     return V;
1754
1755   // This only handles icmp of constants: (icmp1 A, C1) | (icmp2 B, C2).
1756   if (!LHSC || !RHSC)
1757     return nullptr;
1758
1759   if (LHSC == RHSC && PredL == PredR) {
1760     // (icmp ne A, 0) | (icmp ne B, 0) --> (icmp ne (A|B), 0)
1761     if (PredL == ICmpInst::ICMP_NE && LHSC->isZero()) {
1762       Value *NewOr = Builder->CreateOr(LHS0, RHS0);
1763       return Builder->CreateICmp(PredL, NewOr, LHSC);
1764     }
1765   }
1766
1767   // (icmp ult (X + CA), C1) | (icmp eq X, C2) -> (icmp ule (X + CA), C1)
1768   //   iff C2 + CA == C1.
1769   if (PredL == ICmpInst::ICMP_ULT && PredR == ICmpInst::ICMP_EQ) {
1770     ConstantInt *AddC;
1771     if (match(LHS0, m_Add(m_Specific(RHS0), m_ConstantInt(AddC))))
1772       if (RHSC->getValue() + AddC->getValue() == LHSC->getValue())
1773         return Builder->CreateICmpULE(LHS0, LHSC);
1774   }
1775
1776   // From here on, we only handle:
1777   //    (icmp1 A, C1) | (icmp2 A, C2) --> something simpler.
1778   if (LHS0 != RHS0)
1779     return nullptr;
1780
1781   // ICMP_[US][GL]E X, C is folded to ICMP_[US][GL]T elsewhere.
1782   if (PredL == ICmpInst::ICMP_UGE || PredL == ICmpInst::ICMP_ULE ||
1783       PredR == ICmpInst::ICMP_UGE || PredR == ICmpInst::ICMP_ULE ||
1784       PredL == ICmpInst::ICMP_SGE || PredL == ICmpInst::ICMP_SLE ||
1785       PredR == ICmpInst::ICMP_SGE || PredR == ICmpInst::ICMP_SLE)
1786     return nullptr;
1787
1788   // We can't fold (ugt x, C) | (sgt x, C2).
1789   if (!PredicatesFoldable(PredL, PredR))
1790     return nullptr;
1791
1792   // Ensure that the larger constant is on the RHS.
1793   bool ShouldSwap;
1794   if (CmpInst::isSigned(PredL) ||
1795       (ICmpInst::isEquality(PredL) && CmpInst::isSigned(PredR)))
1796     ShouldSwap = LHSC->getValue().sgt(RHSC->getValue());
1797   else
1798     ShouldSwap = LHSC->getValue().ugt(RHSC->getValue());
1799
1800   if (ShouldSwap) {
1801     std::swap(LHS, RHS);
1802     std::swap(LHSC, RHSC);
1803     std::swap(PredL, PredR);
1804   }
1805
1806   // At this point, we know we have two icmp instructions
1807   // comparing a value against two constants and or'ing the result
1808   // together.  Because of the above check, we know that we only have
1809   // ICMP_EQ, ICMP_NE, ICMP_LT, and ICMP_GT here. We also know (from the
1810   // icmp folding check above), that the two constants are not
1811   // equal.
1812   assert(LHSC != RHSC && "Compares not folded above?");
1813
1814   switch (PredL) {
1815   default:
1816     llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
1817   case ICmpInst::ICMP_EQ:
1818     switch (PredR) {
1819     default:
1820       llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
1821     case ICmpInst::ICMP_EQ:
1822       // Potential folds for this case should already be handled.
1823       break;
1824     case ICmpInst::ICMP_UGT: // (X == 13 | X u> 14) -> no change
1825     case ICmpInst::ICMP_SGT: // (X == 13 | X s> 14) -> no change
1826       break;
1827     }
1828     break;
1829   case ICmpInst::ICMP_ULT:
1830     switch (PredR) {
1831     default:
1832       llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
1833     case ICmpInst::ICMP_EQ: // (X u< 13 | X == 14) -> no change
1834       break;
1835     case ICmpInst::ICMP_UGT: // (X u< 13 | X u> 15) -> (X-13) u> 2
1836       assert(!RHSC->isMaxValue(false) && "Missed icmp simplification");
1837       return insertRangeTest(LHS0, LHSC->getValue(), RHSC->getValue() + 1,
1838                              false, false);
1839     }
1840     break;
1841   case ICmpInst::ICMP_SLT:
1842     switch (PredR) {
1843     default:
1844       llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
1845     case ICmpInst::ICMP_EQ: // (X s< 13 | X == 14) -> no change
1846       break;
1847     case ICmpInst::ICMP_SGT: // (X s< 13 | X s> 15) -> (X-13) s> 2
1848       assert(!RHSC->isMaxValue(true) && "Missed icmp simplification");
1849       return insertRangeTest(LHS0, LHSC->getValue(), RHSC->getValue() + 1, true,
1850                              false);
1851     }
1852     break;
1853   }
1854   return nullptr;
1855 }
1856
1857 /// Optimize (fcmp)|(fcmp).  NOTE: Unlike the rest of instcombine, this returns
1858 /// a Value which should already be inserted into the function.
1859 Value *InstCombiner::foldOrOfFCmps(FCmpInst *LHS, FCmpInst *RHS) {
1860   Value *Op0LHS = LHS->getOperand(0), *Op0RHS = LHS->getOperand(1);
1861   Value *Op1LHS = RHS->getOperand(0), *Op1RHS = RHS->getOperand(1);
1862   FCmpInst::Predicate Op0CC = LHS->getPredicate(), Op1CC = RHS->getPredicate();
1863
1864   if (Op0LHS == Op1RHS && Op0RHS == Op1LHS) {
1865     // Swap RHS operands to match LHS.
1866     Op1CC = FCmpInst::getSwappedPredicate(Op1CC);
1867     std::swap(Op1LHS, Op1RHS);
1868   }
1869
1870   // Simplify (fcmp cc0 x, y) | (fcmp cc1 x, y).
1871   // This is a similar transformation to the one in FoldAndOfFCmps.
1872   //
1873   // Since (R & CC0) and (R & CC1) are either R or 0, we actually have this:
1874   //    bool(R & CC0) || bool(R & CC1)
1875   //  = bool((R & CC0) | (R & CC1))
1876   //  = bool(R & (CC0 | CC1)) <= by reversed distribution (contribution? ;)
1877   if (Op0LHS == Op1LHS && Op0RHS == Op1RHS)
1878     return getFCmpValue(getFCmpCode(Op0CC) | getFCmpCode(Op1CC), Op0LHS, Op0RHS,
1879                         Builder);
1880
1881   if (LHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_UNO &&
1882       RHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_UNO &&
1883       LHS->getOperand(0)->getType() == RHS->getOperand(0)->getType()) {
1884     if (ConstantFP *LHSC = dyn_cast<ConstantFP>(LHS->getOperand(1)))
1885       if (ConstantFP *RHSC = dyn_cast<ConstantFP>(RHS->getOperand(1))) {
1886         // If either of the constants are nans, then the whole thing returns
1887         // true.
1888         if (LHSC->getValueAPF().isNaN() || RHSC->getValueAPF().isNaN())
1889           return Builder->getTrue();
1890
1891         // Otherwise, no need to compare the two constants, compare the
1892         // rest.
1893         return Builder->CreateFCmpUNO(LHS->getOperand(0), RHS->getOperand(0));
1894       }
1895
1896     // Handle vector zeros.  This occurs because the canonical form of
1897     // "fcmp uno x,x" is "fcmp uno x, 0".
1898     if (isa<ConstantAggregateZero>(LHS->getOperand(1)) &&
1899         isa<ConstantAggregateZero>(RHS->getOperand(1)))
1900       return Builder->CreateFCmpUNO(LHS->getOperand(0), RHS->getOperand(0));
1901
1902     return nullptr;
1903   }
1904
1905   return nullptr;
1906 }
1907
1908 /// This helper function folds:
1909 ///
1910 ///     ((A | B) & C1) | (B & C2)
1911 ///
1912 /// into:
1913 ///
1914 ///     (A & C1) | B
1915 ///
1916 /// when the XOR of the two constants is "all ones" (-1).
1917 static Instruction *FoldOrWithConstants(BinaryOperator &I, Value *Op,
1918                                         Value *A, Value *B, Value *C,
1919                                         InstCombiner::BuilderTy *Builder) {
1920   ConstantInt *CI1 = dyn_cast<ConstantInt>(C);
1921   if (!CI1) return nullptr;
1922
1923   Value *V1 = nullptr;
1924   ConstantInt *CI2 = nullptr;
1925   if (!match(Op, m_And(m_Value(V1), m_ConstantInt(CI2)))) return nullptr;
1926
1927   APInt Xor = CI1->getValue() ^ CI2->getValue();
1928   if (!Xor.isAllOnesValue()) return nullptr;
1929
1930   if (V1 == A || V1 == B) {
1931     Value *NewOp = Builder->CreateAnd((V1 == A) ? B : A, CI1);
1932     return BinaryOperator::CreateOr(NewOp, V1);
1933   }
1934
1935   return nullptr;
1936 }
1937
1938 /// \brief This helper function folds:
1939 ///
1940 ///     ((A ^ B) & C1) | (B & C2)
1941 ///
1942 /// into:
1943 ///
1944 ///     (A & C1) ^ B
1945 ///
1946 /// when the XOR of the two constants is "all ones" (-1).
1947 static Instruction *FoldXorWithConstants(BinaryOperator &I, Value *Op,
1948                                          Value *A, Value *B, Value *C,
1949                                          InstCombiner::BuilderTy *Builder) {
1950   ConstantInt *CI1 = dyn_cast<ConstantInt>(C);
1951   if (!CI1)
1952     return nullptr;
1953
1954   Value *V1 = nullptr;
1955   ConstantInt *CI2 = nullptr;
1956   if (!match(Op, m_And(m_Value(V1), m_ConstantInt(CI2))))
1957     return nullptr;
1958
1959   APInt Xor = CI1->getValue() ^ CI2->getValue();
1960   if (!Xor.isAllOnesValue())
1961     return nullptr;
1962
1963   if (V1 == A || V1 == B) {
1964     Value *NewOp = Builder->CreateAnd(V1 == A ? B : A, CI1);
1965     return BinaryOperator::CreateXor(NewOp, V1);
1966   }
1967
1968   return nullptr;
1969 }
1970
1971 // FIXME: We use commutative matchers (m_c_*) for some, but not all, matches
1972 // here. We should standardize that construct where it is needed or choose some
1973 // other way to ensure that commutated variants of patterns are not missed.
1974 Instruction *InstCombiner::visitOr(BinaryOperator &I) {
1975   bool Changed = SimplifyAssociativeOrCommutative(I);
1976   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
1977
1978   if (Value *V = SimplifyVectorOp(I))
1979     return replaceInstUsesWith(I, V);
1980
1981   if (Value *V = SimplifyOrInst(Op0, Op1, SQ.getWithInstruction(&I)))
1982     return replaceInstUsesWith(I, V);
1983
1984   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole
1985   // purpose is to compute bits we don't care about.
1986   if (SimplifyDemandedInstructionBits(I))
1987     return &I;
1988
1989   // Do this before using distributive laws to catch simple and/or/not patterns.
1990   if (Instruction *Xor = foldOrToXor(I, *Builder))
1991     return Xor;
1992
1993   // (A&B)|(A&C) -> A&(B|C) etc
1994   if (Value *V = SimplifyUsingDistributiveLaws(I))
1995     return replaceInstUsesWith(I, V);
1996
1997   if (Value *V = SimplifyBSwap(I))
1998     return replaceInstUsesWith(I, V);
1999
2000   if (isa<Constant>(Op1))
2001     if (Instruction *FoldedLogic = foldOpWithConstantIntoOperand(I))
2002       return FoldedLogic;
2003
2004   // Given an OR instruction, check to see if this is a bswap.
2005   if (Instruction *BSwap = MatchBSwap(I))
2006     return BSwap;
2007
2008   {
2009     Value *A;
2010     const APInt *C;
2011     // (X^C)|Y -> (X|Y)^C iff Y&C == 0
2012     if (match(Op0, m_OneUse(m_Xor(m_Value(A), m_APInt(C)))) &&
2013         MaskedValueIsZero(Op1, *C, 0, &I)) {
2014       Value *NOr = Builder->CreateOr(A, Op1);
2015       NOr->takeName(Op0);
2016       return BinaryOperator::CreateXor(NOr,
2017                                        ConstantInt::get(NOr->getType(), *C));
2018     }
2019
2020     // Y|(X^C) -> (X|Y)^C iff Y&C == 0
2021     if (match(Op1, m_OneUse(m_Xor(m_Value(A), m_APInt(C)))) &&
2022         MaskedValueIsZero(Op0, *C, 0, &I)) {
2023       Value *NOr = Builder->CreateOr(A, Op0);
2024       NOr->takeName(Op0);
2025       return BinaryOperator::CreateXor(NOr,
2026                                        ConstantInt::get(NOr->getType(), *C));
2027     }
2028   }
2029
2030   Value *A, *B;
2031
2032   // ((~A & B) | A) -> (A | B)
2033   if (match(Op0, m_c_And(m_Not(m_Specific(Op1)), m_Value(A))))
2034     return BinaryOperator::CreateOr(A, Op1);
2035   if (match(Op1, m_c_And(m_Not(m_Specific(Op0)), m_Value(A))))
2036     return BinaryOperator::CreateOr(Op0, A);
2037
2038   // ((A & B) | ~A) -> (~A | B)
2039   // The NOT is guaranteed to be in the RHS by complexity ordering.
2040   if (match(Op1, m_Not(m_Value(A))) &&
2041       match(Op0, m_c_And(m_Specific(A), m_Value(B))))
2042     return BinaryOperator::CreateOr(Op1, B);
2043
2044   // (A & C)|(B & D)
2045   Value *C = nullptr, *D = nullptr;
2046   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(C))) &&
2047       match(Op1, m_And(m_Value(B), m_Value(D)))) {
2048     Value *V1 = nullptr, *V2 = nullptr;
2049     ConstantInt *C1 = dyn_cast<ConstantInt>(C);
2050     ConstantInt *C2 = dyn_cast<ConstantInt>(D);
2051     if (C1 && C2) {  // (A & C1)|(B & C2)
2052       if ((C1->getValue() & C2->getValue()).isNullValue()) {
2053         // ((V | N) & C1) | (V & C2) --> (V|N) & (C1|C2)
2054         // iff (C1&C2) == 0 and (N&~C1) == 0
2055         if (match(A, m_Or(m_Value(V1), m_Value(V2))) &&
2056             ((V1 == B &&
2057               MaskedValueIsZero(V2, ~C1->getValue(), 0, &I)) || // (V|N)
2058              (V2 == B &&
2059               MaskedValueIsZero(V1, ~C1->getValue(), 0, &I))))  // (N|V)
2060           return BinaryOperator::CreateAnd(A,
2061                                 Builder->getInt(C1->getValue()|C2->getValue()));
2062         // Or commutes, try both ways.
2063         if (match(B, m_Or(m_Value(V1), m_Value(V2))) &&
2064             ((V1 == A &&
2065               MaskedValueIsZero(V2, ~C2->getValue(), 0, &I)) || // (V|N)
2066              (V2 == A &&
2067               MaskedValueIsZero(V1, ~C2->getValue(), 0, &I))))  // (N|V)
2068           return BinaryOperator::CreateAnd(B,
2069                                 Builder->getInt(C1->getValue()|C2->getValue()));
2070
2071         // ((V|C3)&C1) | ((V|C4)&C2) --> (V|C3|C4)&(C1|C2)
2072         // iff (C1&C2) == 0 and (C3&~C1) == 0 and (C4&~C2) == 0.
2073         ConstantInt *C3 = nullptr, *C4 = nullptr;
2074         if (match(A, m_Or(m_Value(V1), m_ConstantInt(C3))) &&
2075             (C3->getValue() & ~C1->getValue()).isNullValue() &&
2076             match(B, m_Or(m_Specific(V1), m_ConstantInt(C4))) &&
2077             (C4->getValue() & ~C2->getValue()).isNullValue()) {
2078           V2 = Builder->CreateOr(V1, ConstantExpr::getOr(C3, C4), "bitfield");
2079           return BinaryOperator::CreateAnd(V2,
2080                                 Builder->getInt(C1->getValue()|C2->getValue()));
2081         }
2082       }
2083     }
2084
2085     // Don't try to form a select if it's unlikely that we'll get rid of at
2086     // least one of the operands. A select is generally more expensive than the
2087     // 'or' that it is replacing.
2088     if (Op0->hasOneUse() || Op1->hasOneUse()) {
2089       // (Cond & C) | (~Cond & D) -> Cond ? C : D, and commuted variants.
2090       if (Value *V = matchSelectFromAndOr(A, C, B, D, *Builder))
2091         return replaceInstUsesWith(I, V);
2092       if (Value *V = matchSelectFromAndOr(A, C, D, B, *Builder))
2093         return replaceInstUsesWith(I, V);
2094       if (Value *V = matchSelectFromAndOr(C, A, B, D, *Builder))
2095         return replaceInstUsesWith(I, V);
2096       if (Value *V = matchSelectFromAndOr(C, A, D, B, *Builder))
2097         return replaceInstUsesWith(I, V);
2098       if (Value *V = matchSelectFromAndOr(B, D, A, C, *Builder))
2099         return replaceInstUsesWith(I, V);
2100       if (Value *V = matchSelectFromAndOr(B, D, C, A, *Builder))
2101         return replaceInstUsesWith(I, V);
2102       if (Value *V = matchSelectFromAndOr(D, B, A, C, *Builder))
2103         return replaceInstUsesWith(I, V);
2104       if (Value *V = matchSelectFromAndOr(D, B, C, A, *Builder))
2105         return replaceInstUsesWith(I, V);
2106     }
2107
2108     // ((A|B)&1)|(B&-2) -> (A&1) | B
2109     if (match(A, m_c_Or(m_Value(V1), m_Specific(B)))) {
2110       if (Instruction *Ret = FoldOrWithConstants(I, Op1, V1, B, C, Builder))
2111         return Ret;
2112     }
2113     // (B&-2)|((A|B)&1) -> (A&1) | B
2114     if (match(B, m_c_Or(m_Specific(A), m_Value(V1)))) {
2115       if (Instruction *Ret = FoldOrWithConstants(I, Op0, A, V1, D, Builder))
2116         return Ret;
2117     }
2118     // ((A^B)&1)|(B&-2) -> (A&1) ^ B
2119     if (match(A, m_c_Xor(m_Value(V1), m_Specific(B)))) {
2120       if (Instruction *Ret = FoldXorWithConstants(I, Op1, V1, B, C, Builder))
2121         return Ret;
2122     }
2123     // (B&-2)|((A^B)&1) -> (A&1) ^ B
2124     if (match(B, m_c_Xor(m_Specific(A), m_Value(V1)))) {
2125       if (Instruction *Ret = FoldXorWithConstants(I, Op0, A, V1, D, Builder))
2126         return Ret;
2127     }
2128   }
2129
2130   // (A ^ B) | ((B ^ C) ^ A) -> (A ^ B) | C
2131   if (match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B))))
2132     if (match(Op1, m_Xor(m_Xor(m_Specific(B), m_Value(C)), m_Specific(A))))
2133       return BinaryOperator::CreateOr(Op0, C);
2134
2135   // ((A ^ C) ^ B) | (B ^ A) -> (B ^ A) | C
2136   if (match(Op0, m_Xor(m_Xor(m_Value(A), m_Value(C)), m_Value(B))))
2137     if (match(Op1, m_Xor(m_Specific(B), m_Specific(A))))
2138       return BinaryOperator::CreateOr(Op1, C);
2139
2140   // ((B | C) & A) | B -> B | (A & C)
2141   if (match(Op0, m_And(m_Or(m_Specific(Op1), m_Value(C)), m_Value(A))))
2142     return BinaryOperator::CreateOr(Op1, Builder->CreateAnd(A, C));
2143
2144   if (Instruction *DeMorgan = matchDeMorgansLaws(I, *Builder))
2145     return DeMorgan;
2146
2147   // Canonicalize xor to the RHS.
2148   bool SwappedForXor = false;
2149   if (match(Op0, m_Xor(m_Value(), m_Value()))) {
2150     std::swap(Op0, Op1);
2151     SwappedForXor = true;
2152   }
2153
2154   // A | ( A ^ B) -> A |  B
2155   // A | (~A ^ B) -> A | ~B
2156   // (A & B) | (A ^ B)
2157   if (match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
2158     if (Op0 == A || Op0 == B)
2159       return BinaryOperator::CreateOr(A, B);
2160
2161     if (match(Op0, m_And(m_Specific(A), m_Specific(B))) ||
2162         match(Op0, m_And(m_Specific(B), m_Specific(A))))
2163       return BinaryOperator::CreateOr(A, B);
2164
2165     if (Op1->hasOneUse() && match(A, m_Not(m_Specific(Op0)))) {
2166       Value *Not = Builder->CreateNot(B, B->getName()+".not");
2167       return BinaryOperator::CreateOr(Not, Op0);
2168     }
2169     if (Op1->hasOneUse() && match(B, m_Not(m_Specific(Op0)))) {
2170       Value *Not = Builder->CreateNot(A, A->getName()+".not");
2171       return BinaryOperator::CreateOr(Not, Op0);
2172     }
2173   }
2174
2175   // A | ~(A | B) -> A | ~B
2176   // A | ~(A ^ B) -> A | ~B
2177   if (match(Op1, m_Not(m_Value(A))))
2178     if (BinaryOperator *B = dyn_cast<BinaryOperator>(A))
2179       if ((Op0 == B->getOperand(0) || Op0 == B->getOperand(1)) &&
2180           Op1->hasOneUse() && (B->getOpcode() == Instruction::Or ||
2181                                B->getOpcode() == Instruction::Xor)) {
2182         Value *NotOp = Op0 == B->getOperand(0) ? B->getOperand(1) :
2183                                                  B->getOperand(0);
2184         Value *Not = Builder->CreateNot(NotOp, NotOp->getName()+".not");
2185         return BinaryOperator::CreateOr(Not, Op0);
2186       }
2187
2188   // (A & B) | (~A ^ B) -> (~A ^ B)
2189   // (A & B) | (B ^ ~A) -> (~A ^ B)
2190   // (B & A) | (~A ^ B) -> (~A ^ B)
2191   // (B & A) | (B ^ ~A) -> (~A ^ B)
2192   // The match order is important: match the xor first because the 'not'
2193   // operation defines 'A'. We do not need to match the xor as Op0 because the
2194   // xor was canonicalized to Op1 above.
2195   if (match(Op1, m_c_Xor(m_Not(m_Value(A)), m_Value(B))) &&
2196       match(Op0, m_c_And(m_Specific(A), m_Specific(B))))
2197     return BinaryOperator::CreateXor(Builder->CreateNot(A), B);
2198
2199   if (SwappedForXor)
2200     std::swap(Op0, Op1);
2201
2202   {
2203     ICmpInst *LHS = dyn_cast<ICmpInst>(Op0);
2204     ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(Op1);
2205     if (LHS && RHS)
2206       if (Value *Res = foldOrOfICmps(LHS, RHS, I))
2207         return replaceInstUsesWith(I, Res);
2208
2209     // TODO: Make this recursive; it's a little tricky because an arbitrary
2210     // number of 'or' instructions might have to be created.
2211     Value *X, *Y;
2212     if (LHS && match(Op1, m_OneUse(m_Or(m_Value(X), m_Value(Y))))) {
2213       if (auto *Cmp = dyn_cast<ICmpInst>(X))
2214         if (Value *Res = foldOrOfICmps(LHS, Cmp, I))
2215           return replaceInstUsesWith(I, Builder->CreateOr(Res, Y));
2216       if (auto *Cmp = dyn_cast<ICmpInst>(Y))
2217         if (Value *Res = foldOrOfICmps(LHS, Cmp, I))
2218           return replaceInstUsesWith(I, Builder->CreateOr(Res, X));
2219     }
2220     if (RHS && match(Op0, m_OneUse(m_Or(m_Value(X), m_Value(Y))))) {
2221       if (auto *Cmp = dyn_cast<ICmpInst>(X))
2222         if (Value *Res = foldOrOfICmps(Cmp, RHS, I))
2223           return replaceInstUsesWith(I, Builder->CreateOr(Res, Y));
2224       if (auto *Cmp = dyn_cast<ICmpInst>(Y))
2225         if (Value *Res = foldOrOfICmps(Cmp, RHS, I))
2226           return replaceInstUsesWith(I, Builder->CreateOr(Res, X));
2227     }
2228   }
2229
2230   // (fcmp uno x, c) | (fcmp uno y, c)  -> (fcmp uno x, y)
2231   if (FCmpInst *LHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(0)))
2232     if (FCmpInst *RHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(1)))
2233       if (Value *Res = foldOrOfFCmps(LHS, RHS))
2234         return replaceInstUsesWith(I, Res);
2235
2236   if (Instruction *CastedOr = foldCastedBitwiseLogic(I))
2237     return CastedOr;
2238
2239   // or(sext(A), B) / or(B, sext(A)) --> A ? -1 : B, where A is i1 or <N x i1>.
2240   if (match(Op0, m_OneUse(m_SExt(m_Value(A)))) &&
2241       A->getType()->getScalarType()->isIntegerTy(1))
2242     return SelectInst::Create(A, ConstantInt::getSigned(I.getType(), -1), Op1);
2243   if (match(Op1, m_OneUse(m_SExt(m_Value(A)))) &&
2244       A->getType()->getScalarType()->isIntegerTy(1))
2245     return SelectInst::Create(A, ConstantInt::getSigned(I.getType(), -1), Op0);
2246
2247   // Note: If we've gotten to the point of visiting the outer OR, then the
2248   // inner one couldn't be simplified.  If it was a constant, then it won't
2249   // be simplified by a later pass either, so we try swapping the inner/outer
2250   // ORs in the hopes that we'll be able to simplify it this way.
2251   // (X|C) | V --> (X|V) | C
2252   ConstantInt *C1;
2253   if (Op0->hasOneUse() && !isa<ConstantInt>(Op1) &&
2254       match(Op0, m_Or(m_Value(A), m_ConstantInt(C1)))) {
2255     Value *Inner = Builder->CreateOr(A, Op1);
2256     Inner->takeName(Op0);
2257     return BinaryOperator::CreateOr(Inner, C1);
2258   }
2259
2260   // Change (or (bool?A:B),(bool?C:D)) --> (bool?(or A,C):(or B,D))
2261   // Since this OR statement hasn't been optimized further yet, we hope
2262   // that this transformation will allow the new ORs to be optimized.
2263   {
2264     Value *X = nullptr, *Y = nullptr;
2265     if (Op0->hasOneUse() && Op1->hasOneUse() &&
2266         match(Op0, m_Select(m_Value(X), m_Value(A), m_Value(B))) &&
2267         match(Op1, m_Select(m_Value(Y), m_Value(C), m_Value(D))) && X == Y) {
2268       Value *orTrue = Builder->CreateOr(A, C);
2269       Value *orFalse = Builder->CreateOr(B, D);
2270       return SelectInst::Create(X, orTrue, orFalse);
2271     }
2272   }
2273
2274   return Changed ? &I : nullptr;
2275 }
2276
2277 /// A ^ B can be specified using other logic ops in a variety of patterns. We
2278 /// can fold these early and efficiently by morphing an existing instruction.
2279 static Instruction *foldXorToXor(BinaryOperator &I) {
2280   assert(I.getOpcode() == Instruction::Xor);
2281   Value *Op0 = I.getOperand(0);
2282   Value *Op1 = I.getOperand(1);
2283   Value *A, *B;
2284
2285   // There are 4 commuted variants for each of the basic patterns.
2286
2287   // (A & B) ^ (A | B) -> A ^ B
2288   // (A & B) ^ (B | A) -> A ^ B
2289   // (A | B) ^ (A & B) -> A ^ B
2290   // (A | B) ^ (B & A) -> A ^ B
2291   if ((match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2292        match(Op1, m_c_Or(m_Specific(A), m_Specific(B)))) ||
2293       (match(Op0, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2294        match(Op1, m_c_And(m_Specific(A), m_Specific(B))))) {
2295     I.setOperand(0, A);
2296     I.setOperand(1, B);
2297     return &I;
2298   }
2299
2300   // (A | ~B) ^ (~A | B) -> A ^ B
2301   // (~B | A) ^ (~A | B) -> A ^ B
2302   // (~A | B) ^ (A | ~B) -> A ^ B
2303   // (B | ~A) ^ (A | ~B) -> A ^ B
2304   if ((match(Op0, m_c_Or(m_Value(A), m_Not(m_Value(B)))) &&
2305        match(Op1, m_Or(m_Not(m_Specific(A)), m_Specific(B)))) ||
2306       (match(Op0, m_c_Or(m_Not(m_Value(A)), m_Value(B))) &&
2307        match(Op1, m_Or(m_Specific(A), m_Not(m_Specific(B)))))) {
2308     I.setOperand(0, A);
2309     I.setOperand(1, B);
2310     return &I;
2311   }
2312
2313   // (A & ~B) ^ (~A & B) -> A ^ B
2314   // (~B & A) ^ (~A & B) -> A ^ B
2315   // (~A & B) ^ (A & ~B) -> A ^ B
2316   // (B & ~A) ^ (A & ~B) -> A ^ B
2317   if ((match(Op0, m_c_And(m_Value(A), m_Not(m_Value(B)))) &&
2318        match(Op1, m_And(m_Not(m_Specific(A)), m_Specific(B)))) ||
2319       (match(Op0, m_c_And(m_Not(m_Value(A)), m_Value(B))) &&
2320        match(Op1, m_And(m_Specific(A), m_Not(m_Specific(B)))))) {
2321     I.setOperand(0, A);
2322     I.setOperand(1, B);
2323     return &I;
2324   }
2325
2326   return nullptr;
2327 }
2328
2329 Value *InstCombiner::foldXorOfICmps(ICmpInst *LHS, ICmpInst *RHS) {
2330   if (PredicatesFoldable(LHS->getPredicate(), RHS->getPredicate())) {
2331     if (LHS->getOperand(0) == RHS->getOperand(1) &&
2332         LHS->getOperand(1) == RHS->getOperand(0))
2333       LHS->swapOperands();
2334     if (LHS->getOperand(0) == RHS->getOperand(0) &&
2335         LHS->getOperand(1) == RHS->getOperand(1)) {
2336       // (icmp1 A, B) ^ (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
2337       Value *Op0 = LHS->getOperand(0), *Op1 = LHS->getOperand(1);
2338       unsigned Code = getICmpCode(LHS) ^ getICmpCode(RHS);
2339       bool isSigned = LHS->isSigned() || RHS->isSigned();
2340       return getNewICmpValue(isSigned, Code, Op0, Op1, Builder);
2341     }
2342   }
2343
2344   // Instead of trying to imitate the folds for and/or, decompose this 'xor'
2345   // into those logic ops. That is, try to turn this into an and-of-icmps
2346   // because we have many folds for that pattern.
2347   //
2348   // This is based on a truth table definition of xor:
2349   // X ^ Y --> (X | Y) & !(X & Y)
2350   if (Value *OrICmp = SimplifyBinOp(Instruction::Or, LHS, RHS, SQ)) {
2351     // TODO: If OrICmp is true, then the definition of xor simplifies to !(X&Y).
2352     // TODO: If OrICmp is false, the whole thing is false (InstSimplify?).
2353     if (Value *AndICmp = SimplifyBinOp(Instruction::And, LHS, RHS, SQ)) {
2354       // TODO: Independently handle cases where the 'and' side is a constant.
2355       if (OrICmp == LHS && AndICmp == RHS && RHS->hasOneUse()) {
2356         // (LHS | RHS) & !(LHS & RHS) --> LHS & !RHS
2357         RHS->setPredicate(RHS->getInversePredicate());
2358         return Builder->CreateAnd(LHS, RHS);
2359       }
2360       if (OrICmp == RHS && AndICmp == LHS && LHS->hasOneUse()) {
2361         // !(LHS & RHS) & (LHS | RHS) --> !LHS & RHS
2362         LHS->setPredicate(LHS->getInversePredicate());
2363         return Builder->CreateAnd(LHS, RHS);
2364       }
2365     }
2366   }
2367
2368   return nullptr;
2369 }
2370
2371 // FIXME: We use commutative matchers (m_c_*) for some, but not all, matches
2372 // here. We should standardize that construct where it is needed or choose some
2373 // other way to ensure that commutated variants of patterns are not missed.
2374 Instruction *InstCombiner::visitXor(BinaryOperator &I) {
2375   bool Changed = SimplifyAssociativeOrCommutative(I);
2376   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2377
2378   if (Value *V = SimplifyVectorOp(I))
2379     return replaceInstUsesWith(I, V);
2380
2381   if (Value *V = SimplifyXorInst(Op0, Op1, SQ.getWithInstruction(&I)))
2382     return replaceInstUsesWith(I, V);
2383
2384   if (Instruction *NewXor = foldXorToXor(I))
2385     return NewXor;
2386
2387   // (A&B)^(A&C) -> A&(B^C) etc
2388   if (Value *V = SimplifyUsingDistributiveLaws(I))
2389     return replaceInstUsesWith(I, V);
2390
2391   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole
2392   // purpose is to compute bits we don't care about.
2393   if (SimplifyDemandedInstructionBits(I))
2394     return &I;
2395
2396   if (Value *V = SimplifyBSwap(I))
2397     return replaceInstUsesWith(I, V);
2398
2399   // Apply DeMorgan's Law for 'nand' / 'nor' logic with an inverted operand.
2400   Value *X, *Y;
2401
2402   // We must eliminate the and/or (one-use) for these transforms to not increase
2403   // the instruction count.
2404   // ~(~X & Y) --> (X | ~Y)
2405   // ~(Y & ~X) --> (X | ~Y)
2406   if (match(&I, m_Not(m_OneUse(m_c_And(m_Not(m_Value(X)), m_Value(Y)))))) {
2407     Value *NotY = Builder->CreateNot(Y, Y->getName() + ".not");
2408     return BinaryOperator::CreateOr(X, NotY);
2409   }
2410   // ~(~X | Y) --> (X & ~Y)
2411   // ~(Y | ~X) --> (X & ~Y)
2412   if (match(&I, m_Not(m_OneUse(m_c_Or(m_Not(m_Value(X)), m_Value(Y)))))) {
2413     Value *NotY = Builder->CreateNot(Y, Y->getName() + ".not");
2414     return BinaryOperator::CreateAnd(X, NotY);
2415   }
2416
2417   // Is this a 'not' (~) fed by a binary operator?
2418   BinaryOperator *NotVal;
2419   if (match(&I, m_Not(m_BinOp(NotVal)))) {
2420     if (NotVal->getOpcode() == Instruction::And ||
2421         NotVal->getOpcode() == Instruction::Or) {
2422       // Apply DeMorgan's Law when inverts are free:
2423       // ~(X & Y) --> (~X | ~Y)
2424       // ~(X | Y) --> (~X & ~Y)
2425       if (IsFreeToInvert(NotVal->getOperand(0),
2426                          NotVal->getOperand(0)->hasOneUse()) &&
2427           IsFreeToInvert(NotVal->getOperand(1),
2428                          NotVal->getOperand(1)->hasOneUse())) {
2429         Value *NotX = Builder->CreateNot(NotVal->getOperand(0), "notlhs");
2430         Value *NotY = Builder->CreateNot(NotVal->getOperand(1), "notrhs");
2431         if (NotVal->getOpcode() == Instruction::And)
2432           return BinaryOperator::CreateOr(NotX, NotY);
2433         return BinaryOperator::CreateAnd(NotX, NotY);
2434       }
2435     }
2436
2437     // ~(~X >>s Y) --> (X >>s Y)
2438     if (match(NotVal, m_AShr(m_Not(m_Value(X)), m_Value(Y))))
2439       return BinaryOperator::CreateAShr(X, Y);
2440
2441     // If we are inverting a right-shifted constant, we may be able to eliminate
2442     // the 'not' by inverting the constant and using the opposite shift type.
2443     // Canonicalization rules ensure that only a negative constant uses 'ashr',
2444     // but we must check that in case that transform has not fired yet.
2445     const APInt *C;
2446     if (match(NotVal, m_AShr(m_APInt(C), m_Value(Y))) && C->isNegative()) {
2447       // ~(C >>s Y) --> ~C >>u Y (when inverting the replicated sign bits)
2448       Constant *NotC = ConstantInt::get(I.getType(), ~(*C));
2449       return BinaryOperator::CreateLShr(NotC, Y);
2450     }
2451
2452     if (match(NotVal, m_LShr(m_APInt(C), m_Value(Y))) && C->isNonNegative()) {
2453       // ~(C >>u Y) --> ~C >>s Y (when inverting the replicated sign bits)
2454       Constant *NotC = ConstantInt::get(I.getType(), ~(*C));
2455       return BinaryOperator::CreateAShr(NotC, Y);
2456     }
2457   }
2458
2459   // xor (cmp A, B), true = not (cmp A, B) = !cmp A, B
2460   ICmpInst::Predicate Pred;
2461   if (match(Op0, m_OneUse(m_Cmp(Pred, m_Value(), m_Value()))) &&
2462       match(Op1, m_AllOnes())) {
2463     cast<CmpInst>(Op0)->setPredicate(CmpInst::getInversePredicate(Pred));
2464     return replaceInstUsesWith(I, Op0);
2465   }
2466
2467   if (ConstantInt *RHSC = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2468     // fold (xor(zext(cmp)), 1) and (xor(sext(cmp)), -1) to ext(!cmp).
2469     if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
2470       if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(Op0C->getOperand(0))) {
2471         if (CI->hasOneUse() && Op0C->hasOneUse()) {
2472           Instruction::CastOps Opcode = Op0C->getOpcode();
2473           if ((Opcode == Instruction::ZExt || Opcode == Instruction::SExt) &&
2474               (RHSC == ConstantExpr::getCast(Opcode, Builder->getTrue(),
2475                                             Op0C->getDestTy()))) {
2476             CI->setPredicate(CI->getInversePredicate());
2477             return CastInst::Create(Opcode, CI, Op0C->getType());
2478           }
2479         }
2480       }
2481     }
2482
2483     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
2484       // ~(c-X) == X-c-1 == X+(-c-1)
2485       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Sub && RHSC->isAllOnesValue())
2486         if (Constant *Op0I0C = dyn_cast<Constant>(Op0I->getOperand(0))) {
2487           Constant *NegOp0I0C = ConstantExpr::getNeg(Op0I0C);
2488           return BinaryOperator::CreateAdd(Op0I->getOperand(1),
2489                                            SubOne(NegOp0I0C));
2490         }
2491
2492       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1))) {
2493         if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add) {
2494           // ~(X-c) --> (-c-1)-X
2495           if (RHSC->isAllOnesValue()) {
2496             Constant *NegOp0CI = ConstantExpr::getNeg(Op0CI);
2497             return BinaryOperator::CreateSub(SubOne(NegOp0CI),
2498                                              Op0I->getOperand(0));
2499           } else if (RHSC->getValue().isSignMask()) {
2500             // (X + C) ^ signmask -> (X + C + signmask)
2501             Constant *C = Builder->getInt(RHSC->getValue() + Op0CI->getValue());
2502             return BinaryOperator::CreateAdd(Op0I->getOperand(0), C);
2503
2504           }
2505         } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Or) {
2506           // (X|C1)^C2 -> X^(C1|C2) iff X&~C1 == 0
2507           if (MaskedValueIsZero(Op0I->getOperand(0), Op0CI->getValue(),
2508                                 0, &I)) {
2509             Constant *NewRHS = ConstantExpr::getOr(Op0CI, RHSC);
2510             // Anything in both C1 and C2 is known to be zero, remove it from
2511             // NewRHS.
2512             Constant *CommonBits = ConstantExpr::getAnd(Op0CI, RHSC);
2513             NewRHS = ConstantExpr::getAnd(NewRHS,
2514                                        ConstantExpr::getNot(CommonBits));
2515             Worklist.Add(Op0I);
2516             I.setOperand(0, Op0I->getOperand(0));
2517             I.setOperand(1, NewRHS);
2518             return &I;
2519           }
2520         } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::LShr) {
2521           // ((X^C1) >> C2) ^ C3 -> (X>>C2) ^ ((C1>>C2)^C3)
2522           // E1 = "X ^ C1"
2523           BinaryOperator *E1;
2524           ConstantInt *C1;
2525           if (Op0I->hasOneUse() &&
2526               (E1 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0I->getOperand(0))) &&
2527               E1->getOpcode() == Instruction::Xor &&
2528               (C1 = dyn_cast<ConstantInt>(E1->getOperand(1)))) {
2529             // fold (C1 >> C2) ^ C3
2530             ConstantInt *C2 = Op0CI, *C3 = RHSC;
2531             APInt FoldConst = C1->getValue().lshr(C2->getValue());
2532             FoldConst ^= C3->getValue();
2533             // Prepare the two operands.
2534             Value *Opnd0 = Builder->CreateLShr(E1->getOperand(0), C2);
2535             Opnd0->takeName(Op0I);
2536             cast<Instruction>(Opnd0)->setDebugLoc(I.getDebugLoc());
2537             Value *FoldVal = ConstantInt::get(Opnd0->getType(), FoldConst);
2538
2539             return BinaryOperator::CreateXor(Opnd0, FoldVal);
2540           }
2541         }
2542       }
2543     }
2544   }
2545
2546   if (isa<Constant>(Op1))
2547     if (Instruction *FoldedLogic = foldOpWithConstantIntoOperand(I))
2548       return FoldedLogic;
2549
2550   {
2551     Value *A, *B;
2552     if (match(Op1, m_OneUse(m_Or(m_Value(A), m_Value(B))))) {
2553       if (A == Op0) {                                      // A^(A|B) == A^(B|A)
2554         cast<BinaryOperator>(Op1)->swapOperands();
2555         std::swap(A, B);
2556       }
2557       if (B == Op0) {                                      // A^(B|A) == (B|A)^A
2558         I.swapOperands();     // Simplified below.
2559         std::swap(Op0, Op1);
2560       }
2561     } else if (match(Op1, m_OneUse(m_And(m_Value(A), m_Value(B))))) {
2562       if (A == Op0) {                                      // A^(A&B) -> A^(B&A)
2563         cast<BinaryOperator>(Op1)->swapOperands();
2564         std::swap(A, B);
2565       }
2566       if (B == Op0) {                                      // A^(B&A) -> (B&A)^A
2567         I.swapOperands();     // Simplified below.
2568         std::swap(Op0, Op1);
2569       }
2570     }
2571   }
2572
2573   {
2574     Value *A, *B;
2575     if (match(Op0, m_OneUse(m_Or(m_Value(A), m_Value(B))))) {
2576       if (A == Op1)                                  // (B|A)^B == (A|B)^B
2577         std::swap(A, B);
2578       if (B == Op1)                                  // (A|B)^B == A & ~B
2579         return BinaryOperator::CreateAnd(A, Builder->CreateNot(Op1));
2580     } else if (match(Op0, m_OneUse(m_And(m_Value(A), m_Value(B))))) {
2581       if (A == Op1)                                        // (A&B)^A -> (B&A)^A
2582         std::swap(A, B);
2583       const APInt *C;
2584       if (B == Op1 &&                                      // (B&A)^A == ~B & A
2585           !match(Op1, m_APInt(C))) {  // Canonical form is (B&C)^C
2586         return BinaryOperator::CreateAnd(Builder->CreateNot(A), Op1);
2587       }
2588     }
2589   }
2590
2591   {
2592     Value *A, *B, *C, *D;
2593     // (A ^ C)^(A | B) -> ((~A) & B) ^ C
2594     if (match(Op0, m_Xor(m_Value(D), m_Value(C))) &&
2595         match(Op1, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
2596       if (D == A)
2597         return BinaryOperator::CreateXor(
2598             Builder->CreateAnd(Builder->CreateNot(A), B), C);
2599       if (D == B)
2600         return BinaryOperator::CreateXor(
2601             Builder->CreateAnd(Builder->CreateNot(B), A), C);
2602     }
2603     // (A | B)^(A ^ C) -> ((~A) & B) ^ C
2604     if (match(Op0, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2605         match(Op1, m_Xor(m_Value(D), m_Value(C)))) {
2606       if (D == A)
2607         return BinaryOperator::CreateXor(
2608             Builder->CreateAnd(Builder->CreateNot(A), B), C);
2609       if (D == B)
2610         return BinaryOperator::CreateXor(
2611             Builder->CreateAnd(Builder->CreateNot(B), A), C);
2612     }
2613     // (A & B) ^ (A ^ B) -> (A | B)
2614     if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2615         match(Op1, m_c_Xor(m_Specific(A), m_Specific(B))))
2616       return BinaryOperator::CreateOr(A, B);
2617     // (A ^ B) ^ (A & B) -> (A | B)
2618     if (match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2619         match(Op1, m_c_And(m_Specific(A), m_Specific(B))))
2620       return BinaryOperator::CreateOr(A, B);
2621   }
2622
2623   // (A & ~B) ^ ~A -> ~(A & B)
2624   // (~B & A) ^ ~A -> ~(A & B)
2625   Value *A, *B;
2626   if (match(Op0, m_c_And(m_Value(A), m_Not(m_Value(B)))) &&
2627       match(Op1, m_Not(m_Specific(A))))
2628     return BinaryOperator::CreateNot(Builder->CreateAnd(A, B));
2629
2630   if (auto *LHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(0)))
2631     if (auto *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(1)))
2632       if (Value *V = foldXorOfICmps(LHS, RHS))
2633         return replaceInstUsesWith(I, V);
2634
2635   if (Instruction *CastedXor = foldCastedBitwiseLogic(I))
2636     return CastedXor;
2637
2638   return Changed ? &I : nullptr;
2639 }