]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - lib/Transforms/InstCombine/InstructionCombining.cpp
Vendor import of llvm trunk r300890:
[FreeBSD/FreeBSD.git] / lib / Transforms / InstCombine / InstructionCombining.cpp
1 //===- InstructionCombining.cpp - Combine multiple instructions -----------===//
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 // InstructionCombining - Combine instructions to form fewer, simple
11 // instructions.  This pass does not modify the CFG.  This pass is where
12 // algebraic simplification happens.
13 //
14 // This pass combines things like:
15 //    %Y = add i32 %X, 1
16 //    %Z = add i32 %Y, 1
17 // into:
18 //    %Z = add i32 %X, 2
19 //
20 // This is a simple worklist driven algorithm.
21 //
22 // This pass guarantees that the following canonicalizations are performed on
23 // the program:
24 //    1. If a binary operator has a constant operand, it is moved to the RHS
25 //    2. Bitwise operators with constant operands are always grouped so that
26 //       shifts are performed first, then or's, then and's, then xor's.
27 //    3. Compare instructions are converted from <,>,<=,>= to ==,!= if possible
28 //    4. All cmp instructions on boolean values are replaced with logical ops
29 //    5. add X, X is represented as (X*2) => (X << 1)
30 //    6. Multiplies with a power-of-two constant argument are transformed into
31 //       shifts.
32 //   ... etc.
33 //
34 //===----------------------------------------------------------------------===//
35
36 #include "llvm/Transforms/InstCombine/InstCombine.h"
37 #include "InstCombineInternal.h"
38 #include "llvm-c/Initialization.h"
39 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
40 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
41 #include "llvm/ADT/StringSwitch.h"
42 #include "llvm/Analysis/AliasAnalysis.h"
43 #include "llvm/Analysis/AssumptionCache.h"
44 #include "llvm/Analysis/BasicAliasAnalysis.h"
45 #include "llvm/Analysis/CFG.h"
46 #include "llvm/Analysis/ConstantFolding.h"
47 #include "llvm/Analysis/EHPersonalities.h"
48 #include "llvm/Analysis/GlobalsModRef.h"
49 #include "llvm/Analysis/InstructionSimplify.h"
50 #include "llvm/Analysis/LoopInfo.h"
51 #include "llvm/Analysis/MemoryBuiltins.h"
52 #include "llvm/Analysis/TargetLibraryInfo.h"
53 #include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
54 #include "llvm/IR/CFG.h"
55 #include "llvm/IR/DataLayout.h"
56 #include "llvm/IR/Dominators.h"
57 #include "llvm/IR/GetElementPtrTypeIterator.h"
58 #include "llvm/IR/IntrinsicInst.h"
59 #include "llvm/IR/PatternMatch.h"
60 #include "llvm/IR/ValueHandle.h"
61 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
62 #include "llvm/Support/Debug.h"
63 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
64 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
65 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
66 #include <algorithm>
67 #include <climits>
68 using namespace llvm;
69 using namespace llvm::PatternMatch;
70
71 #define DEBUG_TYPE "instcombine"
72
73 STATISTIC(NumCombined , "Number of insts combined");
74 STATISTIC(NumConstProp, "Number of constant folds");
75 STATISTIC(NumDeadInst , "Number of dead inst eliminated");
76 STATISTIC(NumSunkInst , "Number of instructions sunk");
77 STATISTIC(NumExpand,    "Number of expansions");
78 STATISTIC(NumFactor   , "Number of factorizations");
79 STATISTIC(NumReassoc  , "Number of reassociations");
80
81 static cl::opt<bool>
82 EnableExpensiveCombines("expensive-combines",
83                         cl::desc("Enable expensive instruction combines"));
84
85 static cl::opt<unsigned>
86 MaxArraySize("instcombine-maxarray-size", cl::init(1024),
87              cl::desc("Maximum array size considered when doing a combine"));
88
89 Value *InstCombiner::EmitGEPOffset(User *GEP) {
90   return llvm::EmitGEPOffset(Builder, DL, GEP);
91 }
92
93 /// Return true if it is desirable to convert an integer computation from a
94 /// given bit width to a new bit width.
95 /// We don't want to convert from a legal to an illegal type or from a smaller
96 /// to a larger illegal type. A width of '1' is always treated as a legal type
97 /// because i1 is a fundamental type in IR, and there are many specialized
98 /// optimizations for i1 types.
99 bool InstCombiner::shouldChangeType(unsigned FromWidth,
100                                     unsigned ToWidth) const {
101   bool FromLegal = FromWidth == 1 || DL.isLegalInteger(FromWidth);
102   bool ToLegal = ToWidth == 1 || DL.isLegalInteger(ToWidth);
103
104   // If this is a legal integer from type, and the result would be an illegal
105   // type, don't do the transformation.
106   if (FromLegal && !ToLegal)
107     return false;
108
109   // Otherwise, if both are illegal, do not increase the size of the result. We
110   // do allow things like i160 -> i64, but not i64 -> i160.
111   if (!FromLegal && !ToLegal && ToWidth > FromWidth)
112     return false;
113
114   return true;
115 }
116
117 /// Return true if it is desirable to convert a computation from 'From' to 'To'.
118 /// We don't want to convert from a legal to an illegal type or from a smaller
119 /// to a larger illegal type. i1 is always treated as a legal type because it is
120 /// a fundamental type in IR, and there are many specialized optimizations for
121 /// i1 types.
122 bool InstCombiner::shouldChangeType(Type *From, Type *To) const {
123   assert(From->isIntegerTy() && To->isIntegerTy());
124
125   unsigned FromWidth = From->getPrimitiveSizeInBits();
126   unsigned ToWidth = To->getPrimitiveSizeInBits();
127   return shouldChangeType(FromWidth, ToWidth);
128 }
129
130 // Return true, if No Signed Wrap should be maintained for I.
131 // The No Signed Wrap flag can be kept if the operation "B (I.getOpcode) C",
132 // where both B and C should be ConstantInts, results in a constant that does
133 // not overflow. This function only handles the Add and Sub opcodes. For
134 // all other opcodes, the function conservatively returns false.
135 static bool MaintainNoSignedWrap(BinaryOperator &I, Value *B, Value *C) {
136   OverflowingBinaryOperator *OBO = dyn_cast<OverflowingBinaryOperator>(&I);
137   if (!OBO || !OBO->hasNoSignedWrap())
138     return false;
139
140   // We reason about Add and Sub Only.
141   Instruction::BinaryOps Opcode = I.getOpcode();
142   if (Opcode != Instruction::Add && Opcode != Instruction::Sub)
143     return false;
144
145   const APInt *BVal, *CVal;
146   if (!match(B, m_APInt(BVal)) || !match(C, m_APInt(CVal)))
147     return false;
148
149   bool Overflow = false;
150   if (Opcode == Instruction::Add)
151     (void)BVal->sadd_ov(*CVal, Overflow);
152   else
153     (void)BVal->ssub_ov(*CVal, Overflow);
154
155   return !Overflow;
156 }
157
158 /// Conservatively clears subclassOptionalData after a reassociation or
159 /// commutation. We preserve fast-math flags when applicable as they can be
160 /// preserved.
161 static void ClearSubclassDataAfterReassociation(BinaryOperator &I) {
162   FPMathOperator *FPMO = dyn_cast<FPMathOperator>(&I);
163   if (!FPMO) {
164     I.clearSubclassOptionalData();
165     return;
166   }
167
168   FastMathFlags FMF = I.getFastMathFlags();
169   I.clearSubclassOptionalData();
170   I.setFastMathFlags(FMF);
171 }
172
173 /// Combine constant operands of associative operations either before or after a
174 /// cast to eliminate one of the associative operations:
175 /// (op (cast (op X, C2)), C1) --> (cast (op X, op (C1, C2)))
176 /// (op (cast (op X, C2)), C1) --> (op (cast X), op (C1, C2))
177 static bool simplifyAssocCastAssoc(BinaryOperator *BinOp1) {
178   auto *Cast = dyn_cast<CastInst>(BinOp1->getOperand(0));
179   if (!Cast || !Cast->hasOneUse())
180     return false;
181
182   // TODO: Enhance logic for other casts and remove this check.
183   auto CastOpcode = Cast->getOpcode();
184   if (CastOpcode != Instruction::ZExt)
185     return false;
186
187   // TODO: Enhance logic for other BinOps and remove this check.
188   if (!BinOp1->isBitwiseLogicOp())
189     return false;
190
191   auto AssocOpcode = BinOp1->getOpcode();
192   auto *BinOp2 = dyn_cast<BinaryOperator>(Cast->getOperand(0));
193   if (!BinOp2 || !BinOp2->hasOneUse() || BinOp2->getOpcode() != AssocOpcode)
194     return false;
195
196   Constant *C1, *C2;
197   if (!match(BinOp1->getOperand(1), m_Constant(C1)) ||
198       !match(BinOp2->getOperand(1), m_Constant(C2)))
199     return false;
200
201   // TODO: This assumes a zext cast.
202   // Eg, if it was a trunc, we'd cast C1 to the source type because casting C2
203   // to the destination type might lose bits.
204
205   // Fold the constants together in the destination type:
206   // (op (cast (op X, C2)), C1) --> (op (cast X), FoldedC)
207   Type *DestTy = C1->getType();
208   Constant *CastC2 = ConstantExpr::getCast(CastOpcode, C2, DestTy);
209   Constant *FoldedC = ConstantExpr::get(AssocOpcode, C1, CastC2);
210   Cast->setOperand(0, BinOp2->getOperand(0));
211   BinOp1->setOperand(1, FoldedC);
212   return true;
213 }
214
215 /// This performs a few simplifications for operators that are associative or
216 /// commutative:
217 ///
218 ///  Commutative operators:
219 ///
220 ///  1. Order operands such that they are listed from right (least complex) to
221 ///     left (most complex).  This puts constants before unary operators before
222 ///     binary operators.
223 ///
224 ///  Associative operators:
225 ///
226 ///  2. Transform: "(A op B) op C" ==> "A op (B op C)" if "B op C" simplifies.
227 ///  3. Transform: "A op (B op C)" ==> "(A op B) op C" if "A op B" simplifies.
228 ///
229 ///  Associative and commutative operators:
230 ///
231 ///  4. Transform: "(A op B) op C" ==> "(C op A) op B" if "C op A" simplifies.
232 ///  5. Transform: "A op (B op C)" ==> "B op (C op A)" if "C op A" simplifies.
233 ///  6. Transform: "(A op C1) op (B op C2)" ==> "(A op B) op (C1 op C2)"
234 ///     if C1 and C2 are constants.
235 bool InstCombiner::SimplifyAssociativeOrCommutative(BinaryOperator &I) {
236   Instruction::BinaryOps Opcode = I.getOpcode();
237   bool Changed = false;
238
239   do {
240     // Order operands such that they are listed from right (least complex) to
241     // left (most complex).  This puts constants before unary operators before
242     // binary operators.
243     if (I.isCommutative() && getComplexity(I.getOperand(0)) <
244         getComplexity(I.getOperand(1)))
245       Changed = !I.swapOperands();
246
247     BinaryOperator *Op0 = dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(0));
248     BinaryOperator *Op1 = dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(1));
249
250     if (I.isAssociative()) {
251       // Transform: "(A op B) op C" ==> "A op (B op C)" if "B op C" simplifies.
252       if (Op0 && Op0->getOpcode() == Opcode) {
253         Value *A = Op0->getOperand(0);
254         Value *B = Op0->getOperand(1);
255         Value *C = I.getOperand(1);
256
257         // Does "B op C" simplify?
258         if (Value *V = SimplifyBinOp(Opcode, B, C, DL)) {
259           // It simplifies to V.  Form "A op V".
260           I.setOperand(0, A);
261           I.setOperand(1, V);
262           // Conservatively clear the optional flags, since they may not be
263           // preserved by the reassociation.
264           if (MaintainNoSignedWrap(I, B, C) &&
265               (!Op0 || (isa<BinaryOperator>(Op0) && Op0->hasNoSignedWrap()))) {
266             // Note: this is only valid because SimplifyBinOp doesn't look at
267             // the operands to Op0.
268             I.clearSubclassOptionalData();
269             I.setHasNoSignedWrap(true);
270           } else {
271             ClearSubclassDataAfterReassociation(I);
272           }
273
274           Changed = true;
275           ++NumReassoc;
276           continue;
277         }
278       }
279
280       // Transform: "A op (B op C)" ==> "(A op B) op C" if "A op B" simplifies.
281       if (Op1 && Op1->getOpcode() == Opcode) {
282         Value *A = I.getOperand(0);
283         Value *B = Op1->getOperand(0);
284         Value *C = Op1->getOperand(1);
285
286         // Does "A op B" simplify?
287         if (Value *V = SimplifyBinOp(Opcode, A, B, DL)) {
288           // It simplifies to V.  Form "V op C".
289           I.setOperand(0, V);
290           I.setOperand(1, C);
291           // Conservatively clear the optional flags, since they may not be
292           // preserved by the reassociation.
293           ClearSubclassDataAfterReassociation(I);
294           Changed = true;
295           ++NumReassoc;
296           continue;
297         }
298       }
299     }
300
301     if (I.isAssociative() && I.isCommutative()) {
302       if (simplifyAssocCastAssoc(&I)) {
303         Changed = true;
304         ++NumReassoc;
305         continue;
306       }
307
308       // Transform: "(A op B) op C" ==> "(C op A) op B" if "C op A" simplifies.
309       if (Op0 && Op0->getOpcode() == Opcode) {
310         Value *A = Op0->getOperand(0);
311         Value *B = Op0->getOperand(1);
312         Value *C = I.getOperand(1);
313
314         // Does "C op A" simplify?
315         if (Value *V = SimplifyBinOp(Opcode, C, A, DL)) {
316           // It simplifies to V.  Form "V op B".
317           I.setOperand(0, V);
318           I.setOperand(1, B);
319           // Conservatively clear the optional flags, since they may not be
320           // preserved by the reassociation.
321           ClearSubclassDataAfterReassociation(I);
322           Changed = true;
323           ++NumReassoc;
324           continue;
325         }
326       }
327
328       // Transform: "A op (B op C)" ==> "B op (C op A)" if "C op A" simplifies.
329       if (Op1 && Op1->getOpcode() == Opcode) {
330         Value *A = I.getOperand(0);
331         Value *B = Op1->getOperand(0);
332         Value *C = Op1->getOperand(1);
333
334         // Does "C op A" simplify?
335         if (Value *V = SimplifyBinOp(Opcode, C, A, DL)) {
336           // It simplifies to V.  Form "B op V".
337           I.setOperand(0, B);
338           I.setOperand(1, V);
339           // Conservatively clear the optional flags, since they may not be
340           // preserved by the reassociation.
341           ClearSubclassDataAfterReassociation(I);
342           Changed = true;
343           ++NumReassoc;
344           continue;
345         }
346       }
347
348       // Transform: "(A op C1) op (B op C2)" ==> "(A op B) op (C1 op C2)"
349       // if C1 and C2 are constants.
350       if (Op0 && Op1 &&
351           Op0->getOpcode() == Opcode && Op1->getOpcode() == Opcode &&
352           isa<Constant>(Op0->getOperand(1)) &&
353           isa<Constant>(Op1->getOperand(1)) &&
354           Op0->hasOneUse() && Op1->hasOneUse()) {
355         Value *A = Op0->getOperand(0);
356         Constant *C1 = cast<Constant>(Op0->getOperand(1));
357         Value *B = Op1->getOperand(0);
358         Constant *C2 = cast<Constant>(Op1->getOperand(1));
359
360         Constant *Folded = ConstantExpr::get(Opcode, C1, C2);
361         BinaryOperator *New = BinaryOperator::Create(Opcode, A, B);
362         if (isa<FPMathOperator>(New)) {
363           FastMathFlags Flags = I.getFastMathFlags();
364           Flags &= Op0->getFastMathFlags();
365           Flags &= Op1->getFastMathFlags();
366           New->setFastMathFlags(Flags);
367         }
368         InsertNewInstWith(New, I);
369         New->takeName(Op1);
370         I.setOperand(0, New);
371         I.setOperand(1, Folded);
372         // Conservatively clear the optional flags, since they may not be
373         // preserved by the reassociation.
374         ClearSubclassDataAfterReassociation(I);
375
376         Changed = true;
377         continue;
378       }
379     }
380
381     // No further simplifications.
382     return Changed;
383   } while (1);
384 }
385
386 /// Return whether "X LOp (Y ROp Z)" is always equal to
387 /// "(X LOp Y) ROp (X LOp Z)".
388 static bool LeftDistributesOverRight(Instruction::BinaryOps LOp,
389                                      Instruction::BinaryOps ROp) {
390   switch (LOp) {
391   default:
392     return false;
393
394   case Instruction::And:
395     // And distributes over Or and Xor.
396     switch (ROp) {
397     default:
398       return false;
399     case Instruction::Or:
400     case Instruction::Xor:
401       return true;
402     }
403
404   case Instruction::Mul:
405     // Multiplication distributes over addition and subtraction.
406     switch (ROp) {
407     default:
408       return false;
409     case Instruction::Add:
410     case Instruction::Sub:
411       return true;
412     }
413
414   case Instruction::Or:
415     // Or distributes over And.
416     switch (ROp) {
417     default:
418       return false;
419     case Instruction::And:
420       return true;
421     }
422   }
423 }
424
425 /// Return whether "(X LOp Y) ROp Z" is always equal to
426 /// "(X ROp Z) LOp (Y ROp Z)".
427 static bool RightDistributesOverLeft(Instruction::BinaryOps LOp,
428                                      Instruction::BinaryOps ROp) {
429   if (Instruction::isCommutative(ROp))
430     return LeftDistributesOverRight(ROp, LOp);
431
432   switch (LOp) {
433   default:
434     return false;
435   // (X >> Z) & (Y >> Z)  -> (X&Y) >> Z  for all shifts.
436   // (X >> Z) | (Y >> Z)  -> (X|Y) >> Z  for all shifts.
437   // (X >> Z) ^ (Y >> Z)  -> (X^Y) >> Z  for all shifts.
438   case Instruction::And:
439   case Instruction::Or:
440   case Instruction::Xor:
441     switch (ROp) {
442     default:
443       return false;
444     case Instruction::Shl:
445     case Instruction::LShr:
446     case Instruction::AShr:
447       return true;
448     }
449   }
450   // TODO: It would be nice to handle division, aka "(X + Y)/Z = X/Z + Y/Z",
451   // but this requires knowing that the addition does not overflow and other
452   // such subtleties.
453   return false;
454 }
455
456 /// This function returns identity value for given opcode, which can be used to
457 /// factor patterns like (X * 2) + X ==> (X * 2) + (X * 1) ==> X * (2 + 1).
458 static Value *getIdentityValue(Instruction::BinaryOps Opcode, Value *V) {
459   if (isa<Constant>(V))
460     return nullptr;
461
462   return ConstantExpr::getBinOpIdentity(Opcode, V->getType());
463 }
464
465 /// This function factors binary ops which can be combined using distributive
466 /// laws. This function tries to transform 'Op' based TopLevelOpcode to enable
467 /// factorization e.g for ADD(SHL(X , 2), MUL(X, 5)), When this function called
468 /// with TopLevelOpcode == Instruction::Add and Op = SHL(X, 2), transforms
469 /// SHL(X, 2) to MUL(X, 4) i.e. returns Instruction::Mul with LHS set to 'X' and
470 /// RHS to 4.
471 static Instruction::BinaryOps
472 getBinOpsForFactorization(Instruction::BinaryOps TopLevelOpcode,
473                           BinaryOperator *Op, Value *&LHS, Value *&RHS) {
474   assert(Op && "Expected a binary operator");
475
476   LHS = Op->getOperand(0);
477   RHS = Op->getOperand(1);
478
479   switch (TopLevelOpcode) {
480   default:
481     return Op->getOpcode();
482
483   case Instruction::Add:
484   case Instruction::Sub:
485     if (Op->getOpcode() == Instruction::Shl) {
486       if (Constant *CST = dyn_cast<Constant>(Op->getOperand(1))) {
487         // The multiplier is really 1 << CST.
488         RHS = ConstantExpr::getShl(ConstantInt::get(Op->getType(), 1), CST);
489         return Instruction::Mul;
490       }
491     }
492     return Op->getOpcode();
493   }
494
495   // TODO: We can add other conversions e.g. shr => div etc.
496 }
497
498 /// This tries to simplify binary operations by factorizing out common terms
499 /// (e. g. "(A*B)+(A*C)" -> "A*(B+C)").
500 static Value *tryFactorization(InstCombiner::BuilderTy *Builder,
501                                const DataLayout &DL, BinaryOperator &I,
502                                Instruction::BinaryOps InnerOpcode, Value *A,
503                                Value *B, Value *C, Value *D) {
504   assert(A && B && C && D && "All values must be provided");
505
506   Value *V = nullptr;
507   Value *SimplifiedInst = nullptr;
508   Value *LHS = I.getOperand(0), *RHS = I.getOperand(1);
509   Instruction::BinaryOps TopLevelOpcode = I.getOpcode();
510
511   // Does "X op' Y" always equal "Y op' X"?
512   bool InnerCommutative = Instruction::isCommutative(InnerOpcode);
513
514   // Does "X op' (Y op Z)" always equal "(X op' Y) op (X op' Z)"?
515   if (LeftDistributesOverRight(InnerOpcode, TopLevelOpcode))
516     // Does the instruction have the form "(A op' B) op (A op' D)" or, in the
517     // commutative case, "(A op' B) op (C op' A)"?
518     if (A == C || (InnerCommutative && A == D)) {
519       if (A != C)
520         std::swap(C, D);
521       // Consider forming "A op' (B op D)".
522       // If "B op D" simplifies then it can be formed with no cost.
523       V = SimplifyBinOp(TopLevelOpcode, B, D, DL);
524       // If "B op D" doesn't simplify then only go on if both of the existing
525       // operations "A op' B" and "C op' D" will be zapped as no longer used.
526       if (!V && LHS->hasOneUse() && RHS->hasOneUse())
527         V = Builder->CreateBinOp(TopLevelOpcode, B, D, RHS->getName());
528       if (V) {
529         SimplifiedInst = Builder->CreateBinOp(InnerOpcode, A, V);
530       }
531     }
532
533   // Does "(X op Y) op' Z" always equal "(X op' Z) op (Y op' Z)"?
534   if (!SimplifiedInst && RightDistributesOverLeft(TopLevelOpcode, InnerOpcode))
535     // Does the instruction have the form "(A op' B) op (C op' B)" or, in the
536     // commutative case, "(A op' B) op (B op' D)"?
537     if (B == D || (InnerCommutative && B == C)) {
538       if (B != D)
539         std::swap(C, D);
540       // Consider forming "(A op C) op' B".
541       // If "A op C" simplifies then it can be formed with no cost.
542       V = SimplifyBinOp(TopLevelOpcode, A, C, DL);
543
544       // If "A op C" doesn't simplify then only go on if both of the existing
545       // operations "A op' B" and "C op' D" will be zapped as no longer used.
546       if (!V && LHS->hasOneUse() && RHS->hasOneUse())
547         V = Builder->CreateBinOp(TopLevelOpcode, A, C, LHS->getName());
548       if (V) {
549         SimplifiedInst = Builder->CreateBinOp(InnerOpcode, V, B);
550       }
551     }
552
553   if (SimplifiedInst) {
554     ++NumFactor;
555     SimplifiedInst->takeName(&I);
556
557     // Check if we can add NSW flag to SimplifiedInst. If so, set NSW flag.
558     // TODO: Check for NUW.
559     if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(SimplifiedInst)) {
560       if (isa<OverflowingBinaryOperator>(SimplifiedInst)) {
561         bool HasNSW = false;
562         if (isa<OverflowingBinaryOperator>(&I))
563           HasNSW = I.hasNoSignedWrap();
564
565         if (auto *LOBO = dyn_cast<OverflowingBinaryOperator>(LHS))
566           HasNSW &= LOBO->hasNoSignedWrap();
567
568         if (auto *ROBO = dyn_cast<OverflowingBinaryOperator>(RHS))
569           HasNSW &= ROBO->hasNoSignedWrap();
570
571         // We can propagate 'nsw' if we know that
572         //  %Y = mul nsw i16 %X, C
573         //  %Z = add nsw i16 %Y, %X
574         // =>
575         //  %Z = mul nsw i16 %X, C+1
576         //
577         // iff C+1 isn't INT_MIN
578         const APInt *CInt;
579         if (TopLevelOpcode == Instruction::Add &&
580             InnerOpcode == Instruction::Mul)
581           if (match(V, m_APInt(CInt)) && !CInt->isMinSignedValue())
582             BO->setHasNoSignedWrap(HasNSW);
583       }
584     }
585   }
586   return SimplifiedInst;
587 }
588
589 /// This tries to simplify binary operations which some other binary operation
590 /// distributes over either by factorizing out common terms
591 /// (eg "(A*B)+(A*C)" -> "A*(B+C)") or expanding out if this results in
592 /// simplifications (eg: "A & (B | C) -> (A&B) | (A&C)" if this is a win).
593 /// Returns the simplified value, or null if it didn't simplify.
594 Value *InstCombiner::SimplifyUsingDistributiveLaws(BinaryOperator &I) {
595   Value *LHS = I.getOperand(0), *RHS = I.getOperand(1);
596   BinaryOperator *Op0 = dyn_cast<BinaryOperator>(LHS);
597   BinaryOperator *Op1 = dyn_cast<BinaryOperator>(RHS);
598   Instruction::BinaryOps TopLevelOpcode = I.getOpcode();
599
600   {
601     // Factorization.
602     Value *A, *B, *C, *D;
603     Instruction::BinaryOps LHSOpcode, RHSOpcode;
604     if (Op0)
605       LHSOpcode = getBinOpsForFactorization(TopLevelOpcode, Op0, A, B);
606     if (Op1)
607       RHSOpcode = getBinOpsForFactorization(TopLevelOpcode, Op1, C, D);
608
609     // The instruction has the form "(A op' B) op (C op' D)".  Try to factorize
610     // a common term.
611     if (Op0 && Op1 && LHSOpcode == RHSOpcode)
612       if (Value *V = tryFactorization(Builder, DL, I, LHSOpcode, A, B, C, D))
613         return V;
614
615     // The instruction has the form "(A op' B) op (C)".  Try to factorize common
616     // term.
617     if (Op0)
618       if (Value *Ident = getIdentityValue(LHSOpcode, RHS))
619         if (Value *V = tryFactorization(Builder, DL, I, LHSOpcode, A, B, RHS,
620                                         Ident))
621           return V;
622
623     // The instruction has the form "(B) op (C op' D)".  Try to factorize common
624     // term.
625     if (Op1)
626       if (Value *Ident = getIdentityValue(RHSOpcode, LHS))
627         if (Value *V = tryFactorization(Builder, DL, I, RHSOpcode, LHS, Ident,
628                                         C, D))
629           return V;
630   }
631
632   // Expansion.
633   if (Op0 && RightDistributesOverLeft(Op0->getOpcode(), TopLevelOpcode)) {
634     // The instruction has the form "(A op' B) op C".  See if expanding it out
635     // to "(A op C) op' (B op C)" results in simplifications.
636     Value *A = Op0->getOperand(0), *B = Op0->getOperand(1), *C = RHS;
637     Instruction::BinaryOps InnerOpcode = Op0->getOpcode(); // op'
638
639     // Do "A op C" and "B op C" both simplify?
640     if (Value *L = SimplifyBinOp(TopLevelOpcode, A, C, DL))
641       if (Value *R = SimplifyBinOp(TopLevelOpcode, B, C, DL)) {
642         // They do! Return "L op' R".
643         ++NumExpand;
644         // If "L op' R" equals "A op' B" then "L op' R" is just the LHS.
645         if ((L == A && R == B) ||
646             (Instruction::isCommutative(InnerOpcode) && L == B && R == A))
647           return Op0;
648         // Otherwise return "L op' R" if it simplifies.
649         if (Value *V = SimplifyBinOp(InnerOpcode, L, R, DL))
650           return V;
651         // Otherwise, create a new instruction.
652         C = Builder->CreateBinOp(InnerOpcode, L, R);
653         C->takeName(&I);
654         return C;
655       }
656   }
657
658   if (Op1 && LeftDistributesOverRight(TopLevelOpcode, Op1->getOpcode())) {
659     // The instruction has the form "A op (B op' C)".  See if expanding it out
660     // to "(A op B) op' (A op C)" results in simplifications.
661     Value *A = LHS, *B = Op1->getOperand(0), *C = Op1->getOperand(1);
662     Instruction::BinaryOps InnerOpcode = Op1->getOpcode(); // op'
663
664     // Do "A op B" and "A op C" both simplify?
665     if (Value *L = SimplifyBinOp(TopLevelOpcode, A, B, DL))
666       if (Value *R = SimplifyBinOp(TopLevelOpcode, A, C, DL)) {
667         // They do! Return "L op' R".
668         ++NumExpand;
669         // If "L op' R" equals "B op' C" then "L op' R" is just the RHS.
670         if ((L == B && R == C) ||
671             (Instruction::isCommutative(InnerOpcode) && L == C && R == B))
672           return Op1;
673         // Otherwise return "L op' R" if it simplifies.
674         if (Value *V = SimplifyBinOp(InnerOpcode, L, R, DL))
675           return V;
676         // Otherwise, create a new instruction.
677         A = Builder->CreateBinOp(InnerOpcode, L, R);
678         A->takeName(&I);
679         return A;
680       }
681   }
682
683   // (op (select (a, c, b)), (select (a, d, b))) -> (select (a, (op c, d), 0))
684   // (op (select (a, b, c)), (select (a, b, d))) -> (select (a, 0, (op c, d)))
685   if (auto *SI0 = dyn_cast<SelectInst>(LHS)) {
686     if (auto *SI1 = dyn_cast<SelectInst>(RHS)) {
687       if (SI0->getCondition() == SI1->getCondition()) {
688         Value *SI = nullptr;
689         if (Value *V = SimplifyBinOp(TopLevelOpcode, SI0->getFalseValue(),
690                                      SI1->getFalseValue(), DL, &TLI, &DT, &AC))
691           SI = Builder->CreateSelect(SI0->getCondition(),
692                                      Builder->CreateBinOp(TopLevelOpcode,
693                                                           SI0->getTrueValue(),
694                                                           SI1->getTrueValue()),
695                                      V);
696         if (Value *V = SimplifyBinOp(TopLevelOpcode, SI0->getTrueValue(),
697                                      SI1->getTrueValue(), DL, &TLI, &DT, &AC))
698           SI = Builder->CreateSelect(
699               SI0->getCondition(), V,
700               Builder->CreateBinOp(TopLevelOpcode, SI0->getFalseValue(),
701                                    SI1->getFalseValue()));
702         if (SI) {
703           SI->takeName(&I);
704           return SI;
705         }
706       }
707     }
708   }
709
710   return nullptr;
711 }
712
713 /// Given a 'sub' instruction, return the RHS of the instruction if the LHS is a
714 /// constant zero (which is the 'negate' form).
715 Value *InstCombiner::dyn_castNegVal(Value *V) const {
716   if (BinaryOperator::isNeg(V))
717     return BinaryOperator::getNegArgument(V);
718
719   // Constants can be considered to be negated values if they can be folded.
720   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(V))
721     return ConstantExpr::getNeg(C);
722
723   if (ConstantDataVector *C = dyn_cast<ConstantDataVector>(V))
724     if (C->getType()->getElementType()->isIntegerTy())
725       return ConstantExpr::getNeg(C);
726
727   if (ConstantVector *CV = dyn_cast<ConstantVector>(V)) {
728     for (unsigned i = 0, e = CV->getNumOperands(); i != e; ++i) {
729       Constant *Elt = CV->getAggregateElement(i);
730       if (!Elt)
731         return nullptr;
732
733       if (isa<UndefValue>(Elt))
734         continue;
735
736       if (!isa<ConstantInt>(Elt))
737         return nullptr;
738     }
739     return ConstantExpr::getNeg(CV);
740   }
741
742   return nullptr;
743 }
744
745 /// Given a 'fsub' instruction, return the RHS of the instruction if the LHS is
746 /// a constant negative zero (which is the 'negate' form).
747 Value *InstCombiner::dyn_castFNegVal(Value *V, bool IgnoreZeroSign) const {
748   if (BinaryOperator::isFNeg(V, IgnoreZeroSign))
749     return BinaryOperator::getFNegArgument(V);
750
751   // Constants can be considered to be negated values if they can be folded.
752   if (ConstantFP *C = dyn_cast<ConstantFP>(V))
753     return ConstantExpr::getFNeg(C);
754
755   if (ConstantDataVector *C = dyn_cast<ConstantDataVector>(V))
756     if (C->getType()->getElementType()->isFloatingPointTy())
757       return ConstantExpr::getFNeg(C);
758
759   return nullptr;
760 }
761
762 static Value *foldOperationIntoSelectOperand(Instruction &I, Value *SO,
763                                              InstCombiner *IC) {
764   if (auto *Cast = dyn_cast<CastInst>(&I))
765     return IC->Builder->CreateCast(Cast->getOpcode(), SO, I.getType());
766
767   assert(I.isBinaryOp() && "Unexpected opcode for select folding");
768
769   // Figure out if the constant is the left or the right argument.
770   bool ConstIsRHS = isa<Constant>(I.getOperand(1));
771   Constant *ConstOperand = cast<Constant>(I.getOperand(ConstIsRHS));
772
773   if (auto *SOC = dyn_cast<Constant>(SO)) {
774     if (ConstIsRHS)
775       return ConstantExpr::get(I.getOpcode(), SOC, ConstOperand);
776     return ConstantExpr::get(I.getOpcode(), ConstOperand, SOC);
777   }
778
779   Value *Op0 = SO, *Op1 = ConstOperand;
780   if (!ConstIsRHS)
781     std::swap(Op0, Op1);
782
783   auto *BO = cast<BinaryOperator>(&I);
784   Value *RI = IC->Builder->CreateBinOp(BO->getOpcode(), Op0, Op1,
785                                        SO->getName() + ".op");
786   auto *FPInst = dyn_cast<Instruction>(RI);
787   if (FPInst && isa<FPMathOperator>(FPInst))
788     FPInst->copyFastMathFlags(BO);
789   return RI;
790 }
791
792 Instruction *InstCombiner::FoldOpIntoSelect(Instruction &Op, SelectInst *SI) {
793   // Don't modify shared select instructions.
794   if (!SI->hasOneUse())
795     return nullptr;
796
797   Value *TV = SI->getTrueValue();
798   Value *FV = SI->getFalseValue();
799   if (!(isa<Constant>(TV) || isa<Constant>(FV)))
800     return nullptr;
801
802   // Bool selects with constant operands can be folded to logical ops.
803   if (SI->getType()->getScalarType()->isIntegerTy(1))
804     return nullptr;
805
806   // If it's a bitcast involving vectors, make sure it has the same number of
807   // elements on both sides.
808   if (auto *BC = dyn_cast<BitCastInst>(&Op)) {
809     VectorType *DestTy = dyn_cast<VectorType>(BC->getDestTy());
810     VectorType *SrcTy = dyn_cast<VectorType>(BC->getSrcTy());
811
812     // Verify that either both or neither are vectors.
813     if ((SrcTy == nullptr) != (DestTy == nullptr))
814       return nullptr;
815
816     // If vectors, verify that they have the same number of elements.
817     if (SrcTy && SrcTy->getNumElements() != DestTy->getNumElements())
818       return nullptr;
819   }
820
821   // Test if a CmpInst instruction is used exclusively by a select as
822   // part of a minimum or maximum operation. If so, refrain from doing
823   // any other folding. This helps out other analyses which understand
824   // non-obfuscated minimum and maximum idioms, such as ScalarEvolution
825   // and CodeGen. And in this case, at least one of the comparison
826   // operands has at least one user besides the compare (the select),
827   // which would often largely negate the benefit of folding anyway.
828   if (auto *CI = dyn_cast<CmpInst>(SI->getCondition())) {
829     if (CI->hasOneUse()) {
830       Value *Op0 = CI->getOperand(0), *Op1 = CI->getOperand(1);
831       if ((SI->getOperand(1) == Op0 && SI->getOperand(2) == Op1) ||
832           (SI->getOperand(2) == Op0 && SI->getOperand(1) == Op1))
833         return nullptr;
834     }
835   }
836
837   Value *NewTV = foldOperationIntoSelectOperand(Op, TV, this);
838   Value *NewFV = foldOperationIntoSelectOperand(Op, FV, this);
839   return SelectInst::Create(SI->getCondition(), NewTV, NewFV, "", nullptr, SI);
840 }
841
842 static Value *foldOperationIntoPhiValue(BinaryOperator *I, Value *InV,
843                                         InstCombiner *IC) {
844   bool ConstIsRHS = isa<Constant>(I->getOperand(1));
845   Constant *C = cast<Constant>(I->getOperand(ConstIsRHS));
846
847   if (auto *InC = dyn_cast<Constant>(InV)) {
848     if (ConstIsRHS)
849       return ConstantExpr::get(I->getOpcode(), InC, C);
850     return ConstantExpr::get(I->getOpcode(), C, InC);
851   }
852
853   Value *Op0 = InV, *Op1 = C;
854   if (!ConstIsRHS)
855     std::swap(Op0, Op1);
856
857   Value *RI = IC->Builder->CreateBinOp(I->getOpcode(), Op0, Op1, "phitmp");
858   auto *FPInst = dyn_cast<Instruction>(RI);
859   if (FPInst && isa<FPMathOperator>(FPInst))
860     FPInst->copyFastMathFlags(I);
861   return RI;
862 }
863
864 Instruction *InstCombiner::foldOpIntoPhi(Instruction &I, PHINode *PN) {
865   unsigned NumPHIValues = PN->getNumIncomingValues();
866   if (NumPHIValues == 0)
867     return nullptr;
868
869   // We normally only transform phis with a single use.  However, if a PHI has
870   // multiple uses and they are all the same operation, we can fold *all* of the
871   // uses into the PHI.
872   if (!PN->hasOneUse()) {
873     // Walk the use list for the instruction, comparing them to I.
874     for (User *U : PN->users()) {
875       Instruction *UI = cast<Instruction>(U);
876       if (UI != &I && !I.isIdenticalTo(UI))
877         return nullptr;
878     }
879     // Otherwise, we can replace *all* users with the new PHI we form.
880   }
881
882   // Check to see if all of the operands of the PHI are simple constants
883   // (constantint/constantfp/undef).  If there is one non-constant value,
884   // remember the BB it is in.  If there is more than one or if *it* is a PHI,
885   // bail out.  We don't do arbitrary constant expressions here because moving
886   // their computation can be expensive without a cost model.
887   BasicBlock *NonConstBB = nullptr;
888   for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
889     Value *InVal = PN->getIncomingValue(i);
890     if (isa<Constant>(InVal) && !isa<ConstantExpr>(InVal))
891       continue;
892
893     if (isa<PHINode>(InVal)) return nullptr;  // Itself a phi.
894     if (NonConstBB) return nullptr;  // More than one non-const value.
895
896     NonConstBB = PN->getIncomingBlock(i);
897
898     // If the InVal is an invoke at the end of the pred block, then we can't
899     // insert a computation after it without breaking the edge.
900     if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(InVal))
901       if (II->getParent() == NonConstBB)
902         return nullptr;
903
904     // If the incoming non-constant value is in I's block, we will remove one
905     // instruction, but insert another equivalent one, leading to infinite
906     // instcombine.
907     if (isPotentiallyReachable(I.getParent(), NonConstBB, &DT, LI))
908       return nullptr;
909   }
910
911   // If there is exactly one non-constant value, we can insert a copy of the
912   // operation in that block.  However, if this is a critical edge, we would be
913   // inserting the computation on some other paths (e.g. inside a loop).  Only
914   // do this if the pred block is unconditionally branching into the phi block.
915   if (NonConstBB != nullptr) {
916     BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(NonConstBB->getTerminator());
917     if (!BI || !BI->isUnconditional()) return nullptr;
918   }
919
920   // Okay, we can do the transformation: create the new PHI node.
921   PHINode *NewPN = PHINode::Create(I.getType(), PN->getNumIncomingValues());
922   InsertNewInstBefore(NewPN, *PN);
923   NewPN->takeName(PN);
924
925   // If we are going to have to insert a new computation, do so right before the
926   // predecessor's terminator.
927   if (NonConstBB)
928     Builder->SetInsertPoint(NonConstBB->getTerminator());
929
930   // Next, add all of the operands to the PHI.
931   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(&I)) {
932     // We only currently try to fold the condition of a select when it is a phi,
933     // not the true/false values.
934     Value *TrueV = SI->getTrueValue();
935     Value *FalseV = SI->getFalseValue();
936     BasicBlock *PhiTransBB = PN->getParent();
937     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
938       BasicBlock *ThisBB = PN->getIncomingBlock(i);
939       Value *TrueVInPred = TrueV->DoPHITranslation(PhiTransBB, ThisBB);
940       Value *FalseVInPred = FalseV->DoPHITranslation(PhiTransBB, ThisBB);
941       Value *InV = nullptr;
942       // Beware of ConstantExpr:  it may eventually evaluate to getNullValue,
943       // even if currently isNullValue gives false.
944       Constant *InC = dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i));
945       // For vector constants, we cannot use isNullValue to fold into
946       // FalseVInPred versus TrueVInPred. When we have individual nonzero
947       // elements in the vector, we will incorrectly fold InC to
948       // `TrueVInPred`.
949       if (InC && !isa<ConstantExpr>(InC) && isa<ConstantInt>(InC))
950         InV = InC->isNullValue() ? FalseVInPred : TrueVInPred;
951       else
952         InV = Builder->CreateSelect(PN->getIncomingValue(i),
953                                     TrueVInPred, FalseVInPred, "phitmp");
954       NewPN->addIncoming(InV, ThisBB);
955     }
956   } else if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I)) {
957     Constant *C = cast<Constant>(I.getOperand(1));
958     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
959       Value *InV = nullptr;
960       if (Constant *InC = dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i)))
961         InV = ConstantExpr::getCompare(CI->getPredicate(), InC, C);
962       else if (isa<ICmpInst>(CI))
963         InV = Builder->CreateICmp(CI->getPredicate(), PN->getIncomingValue(i),
964                                   C, "phitmp");
965       else
966         InV = Builder->CreateFCmp(CI->getPredicate(), PN->getIncomingValue(i),
967                                   C, "phitmp");
968       NewPN->addIncoming(InV, PN->getIncomingBlock(i));
969     }
970   } else if (auto *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(&I)) {
971     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
972       Value *InV = foldOperationIntoPhiValue(BO, PN->getIncomingValue(i), this);
973       NewPN->addIncoming(InV, PN->getIncomingBlock(i));
974     }
975   } else {
976     CastInst *CI = cast<CastInst>(&I);
977     Type *RetTy = CI->getType();
978     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
979       Value *InV;
980       if (Constant *InC = dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i)))
981         InV = ConstantExpr::getCast(CI->getOpcode(), InC, RetTy);
982       else
983         InV = Builder->CreateCast(CI->getOpcode(),
984                                 PN->getIncomingValue(i), I.getType(), "phitmp");
985       NewPN->addIncoming(InV, PN->getIncomingBlock(i));
986     }
987   }
988
989   for (auto UI = PN->user_begin(), E = PN->user_end(); UI != E;) {
990     Instruction *User = cast<Instruction>(*UI++);
991     if (User == &I) continue;
992     replaceInstUsesWith(*User, NewPN);
993     eraseInstFromFunction(*User);
994   }
995   return replaceInstUsesWith(I, NewPN);
996 }
997
998 Instruction *InstCombiner::foldOpWithConstantIntoOperand(BinaryOperator &I) {
999   assert(isa<Constant>(I.getOperand(1)) && "Unexpected operand type");
1000
1001   if (auto *Sel = dyn_cast<SelectInst>(I.getOperand(0))) {
1002     if (Instruction *NewSel = FoldOpIntoSelect(I, Sel))
1003       return NewSel;
1004   } else if (auto *PN = dyn_cast<PHINode>(I.getOperand(0))) {
1005     if (Instruction *NewPhi = foldOpIntoPhi(I, PN))
1006       return NewPhi;
1007   }
1008   return nullptr;
1009 }
1010
1011 /// Given a pointer type and a constant offset, determine whether or not there
1012 /// is a sequence of GEP indices into the pointed type that will land us at the
1013 /// specified offset. If so, fill them into NewIndices and return the resultant
1014 /// element type, otherwise return null.
1015 Type *InstCombiner::FindElementAtOffset(PointerType *PtrTy, int64_t Offset,
1016                                         SmallVectorImpl<Value *> &NewIndices) {
1017   Type *Ty = PtrTy->getElementType();
1018   if (!Ty->isSized())
1019     return nullptr;
1020
1021   // Start with the index over the outer type.  Note that the type size
1022   // might be zero (even if the offset isn't zero) if the indexed type
1023   // is something like [0 x {int, int}]
1024   Type *IntPtrTy = DL.getIntPtrType(PtrTy);
1025   int64_t FirstIdx = 0;
1026   if (int64_t TySize = DL.getTypeAllocSize(Ty)) {
1027     FirstIdx = Offset/TySize;
1028     Offset -= FirstIdx*TySize;
1029
1030     // Handle hosts where % returns negative instead of values [0..TySize).
1031     if (Offset < 0) {
1032       --FirstIdx;
1033       Offset += TySize;
1034       assert(Offset >= 0);
1035     }
1036     assert((uint64_t)Offset < (uint64_t)TySize && "Out of range offset");
1037   }
1038
1039   NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy, FirstIdx));
1040
1041   // Index into the types.  If we fail, set OrigBase to null.
1042   while (Offset) {
1043     // Indexing into tail padding between struct/array elements.
1044     if (uint64_t(Offset * 8) >= DL.getTypeSizeInBits(Ty))
1045       return nullptr;
1046
1047     if (StructType *STy = dyn_cast<StructType>(Ty)) {
1048       const StructLayout *SL = DL.getStructLayout(STy);
1049       assert(Offset < (int64_t)SL->getSizeInBytes() &&
1050              "Offset must stay within the indexed type");
1051
1052       unsigned Elt = SL->getElementContainingOffset(Offset);
1053       NewIndices.push_back(ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Ty->getContext()),
1054                                             Elt));
1055
1056       Offset -= SL->getElementOffset(Elt);
1057       Ty = STy->getElementType(Elt);
1058     } else if (ArrayType *AT = dyn_cast<ArrayType>(Ty)) {
1059       uint64_t EltSize = DL.getTypeAllocSize(AT->getElementType());
1060       assert(EltSize && "Cannot index into a zero-sized array");
1061       NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy,Offset/EltSize));
1062       Offset %= EltSize;
1063       Ty = AT->getElementType();
1064     } else {
1065       // Otherwise, we can't index into the middle of this atomic type, bail.
1066       return nullptr;
1067     }
1068   }
1069
1070   return Ty;
1071 }
1072
1073 static bool shouldMergeGEPs(GEPOperator &GEP, GEPOperator &Src) {
1074   // If this GEP has only 0 indices, it is the same pointer as
1075   // Src. If Src is not a trivial GEP too, don't combine
1076   // the indices.
1077   if (GEP.hasAllZeroIndices() && !Src.hasAllZeroIndices() &&
1078       !Src.hasOneUse())
1079     return false;
1080   return true;
1081 }
1082
1083 /// Return a value X such that Val = X * Scale, or null if none.
1084 /// If the multiplication is known not to overflow, then NoSignedWrap is set.
1085 Value *InstCombiner::Descale(Value *Val, APInt Scale, bool &NoSignedWrap) {
1086   assert(isa<IntegerType>(Val->getType()) && "Can only descale integers!");
1087   assert(cast<IntegerType>(Val->getType())->getBitWidth() ==
1088          Scale.getBitWidth() && "Scale not compatible with value!");
1089
1090   // If Val is zero or Scale is one then Val = Val * Scale.
1091   if (match(Val, m_Zero()) || Scale == 1) {
1092     NoSignedWrap = true;
1093     return Val;
1094   }
1095
1096   // If Scale is zero then it does not divide Val.
1097   if (Scale.isMinValue())
1098     return nullptr;
1099
1100   // Look through chains of multiplications, searching for a constant that is
1101   // divisible by Scale.  For example, descaling X*(Y*(Z*4)) by a factor of 4
1102   // will find the constant factor 4 and produce X*(Y*Z).  Descaling X*(Y*8) by
1103   // a factor of 4 will produce X*(Y*2).  The principle of operation is to bore
1104   // down from Val:
1105   //
1106   //     Val = M1 * X          ||   Analysis starts here and works down
1107   //      M1 = M2 * Y          ||   Doesn't descend into terms with more
1108   //      M2 =  Z * 4          \/   than one use
1109   //
1110   // Then to modify a term at the bottom:
1111   //
1112   //     Val = M1 * X
1113   //      M1 =  Z * Y          ||   Replaced M2 with Z
1114   //
1115   // Then to work back up correcting nsw flags.
1116
1117   // Op - the term we are currently analyzing.  Starts at Val then drills down.
1118   // Replaced with its descaled value before exiting from the drill down loop.
1119   Value *Op = Val;
1120
1121   // Parent - initially null, but after drilling down notes where Op came from.
1122   // In the example above, Parent is (Val, 0) when Op is M1, because M1 is the
1123   // 0'th operand of Val.
1124   std::pair<Instruction*, unsigned> Parent;
1125
1126   // Set if the transform requires a descaling at deeper levels that doesn't
1127   // overflow.
1128   bool RequireNoSignedWrap = false;
1129
1130   // Log base 2 of the scale. Negative if not a power of 2.
1131   int32_t logScale = Scale.exactLogBase2();
1132
1133   for (;; Op = Parent.first->getOperand(Parent.second)) { // Drill down
1134
1135     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op)) {
1136       // If Op is a constant divisible by Scale then descale to the quotient.
1137       APInt Quotient(Scale), Remainder(Scale); // Init ensures right bitwidth.
1138       APInt::sdivrem(CI->getValue(), Scale, Quotient, Remainder);
1139       if (!Remainder.isMinValue())
1140         // Not divisible by Scale.
1141         return nullptr;
1142       // Replace with the quotient in the parent.
1143       Op = ConstantInt::get(CI->getType(), Quotient);
1144       NoSignedWrap = true;
1145       break;
1146     }
1147
1148     if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op)) {
1149
1150       if (BO->getOpcode() == Instruction::Mul) {
1151         // Multiplication.
1152         NoSignedWrap = BO->hasNoSignedWrap();
1153         if (RequireNoSignedWrap && !NoSignedWrap)
1154           return nullptr;
1155
1156         // There are three cases for multiplication: multiplication by exactly
1157         // the scale, multiplication by a constant different to the scale, and
1158         // multiplication by something else.
1159         Value *LHS = BO->getOperand(0);
1160         Value *RHS = BO->getOperand(1);
1161
1162         if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
1163           // Multiplication by a constant.
1164           if (CI->getValue() == Scale) {
1165             // Multiplication by exactly the scale, replace the multiplication
1166             // by its left-hand side in the parent.
1167             Op = LHS;
1168             break;
1169           }
1170
1171           // Otherwise drill down into the constant.
1172           if (!Op->hasOneUse())
1173             return nullptr;
1174
1175           Parent = std::make_pair(BO, 1);
1176           continue;
1177         }
1178
1179         // Multiplication by something else. Drill down into the left-hand side
1180         // since that's where the reassociate pass puts the good stuff.
1181         if (!Op->hasOneUse())
1182           return nullptr;
1183
1184         Parent = std::make_pair(BO, 0);
1185         continue;
1186       }
1187
1188       if (logScale > 0 && BO->getOpcode() == Instruction::Shl &&
1189           isa<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
1190         // Multiplication by a power of 2.
1191         NoSignedWrap = BO->hasNoSignedWrap();
1192         if (RequireNoSignedWrap && !NoSignedWrap)
1193           return nullptr;
1194
1195         Value *LHS = BO->getOperand(0);
1196         int32_t Amt = cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))->
1197           getLimitedValue(Scale.getBitWidth());
1198         // Op = LHS << Amt.
1199
1200         if (Amt == logScale) {
1201           // Multiplication by exactly the scale, replace the multiplication
1202           // by its left-hand side in the parent.
1203           Op = LHS;
1204           break;
1205         }
1206         if (Amt < logScale || !Op->hasOneUse())
1207           return nullptr;
1208
1209         // Multiplication by more than the scale.  Reduce the multiplying amount
1210         // by the scale in the parent.
1211         Parent = std::make_pair(BO, 1);
1212         Op = ConstantInt::get(BO->getType(), Amt - logScale);
1213         break;
1214       }
1215     }
1216
1217     if (!Op->hasOneUse())
1218       return nullptr;
1219
1220     if (CastInst *Cast = dyn_cast<CastInst>(Op)) {
1221       if (Cast->getOpcode() == Instruction::SExt) {
1222         // Op is sign-extended from a smaller type, descale in the smaller type.
1223         unsigned SmallSize = Cast->getSrcTy()->getPrimitiveSizeInBits();
1224         APInt SmallScale = Scale.trunc(SmallSize);
1225         // Suppose Op = sext X, and we descale X as Y * SmallScale.  We want to
1226         // descale Op as (sext Y) * Scale.  In order to have
1227         //   sext (Y * SmallScale) = (sext Y) * Scale
1228         // some conditions need to hold however: SmallScale must sign-extend to
1229         // Scale and the multiplication Y * SmallScale should not overflow.
1230         if (SmallScale.sext(Scale.getBitWidth()) != Scale)
1231           // SmallScale does not sign-extend to Scale.
1232           return nullptr;
1233         assert(SmallScale.exactLogBase2() == logScale);
1234         // Require that Y * SmallScale must not overflow.
1235         RequireNoSignedWrap = true;
1236
1237         // Drill down through the cast.
1238         Parent = std::make_pair(Cast, 0);
1239         Scale = SmallScale;
1240         continue;
1241       }
1242
1243       if (Cast->getOpcode() == Instruction::Trunc) {
1244         // Op is truncated from a larger type, descale in the larger type.
1245         // Suppose Op = trunc X, and we descale X as Y * sext Scale.  Then
1246         //   trunc (Y * sext Scale) = (trunc Y) * Scale
1247         // always holds.  However (trunc Y) * Scale may overflow even if
1248         // trunc (Y * sext Scale) does not, so nsw flags need to be cleared
1249         // from this point up in the expression (see later).
1250         if (RequireNoSignedWrap)
1251           return nullptr;
1252
1253         // Drill down through the cast.
1254         unsigned LargeSize = Cast->getSrcTy()->getPrimitiveSizeInBits();
1255         Parent = std::make_pair(Cast, 0);
1256         Scale = Scale.sext(LargeSize);
1257         if (logScale + 1 == (int32_t)Cast->getType()->getPrimitiveSizeInBits())
1258           logScale = -1;
1259         assert(Scale.exactLogBase2() == logScale);
1260         continue;
1261       }
1262     }
1263
1264     // Unsupported expression, bail out.
1265     return nullptr;
1266   }
1267
1268   // If Op is zero then Val = Op * Scale.
1269   if (match(Op, m_Zero())) {
1270     NoSignedWrap = true;
1271     return Op;
1272   }
1273
1274   // We know that we can successfully descale, so from here on we can safely
1275   // modify the IR.  Op holds the descaled version of the deepest term in the
1276   // expression.  NoSignedWrap is 'true' if multiplying Op by Scale is known
1277   // not to overflow.
1278
1279   if (!Parent.first)
1280     // The expression only had one term.
1281     return Op;
1282
1283   // Rewrite the parent using the descaled version of its operand.
1284   assert(Parent.first->hasOneUse() && "Drilled down when more than one use!");
1285   assert(Op != Parent.first->getOperand(Parent.second) &&
1286          "Descaling was a no-op?");
1287   Parent.first->setOperand(Parent.second, Op);
1288   Worklist.Add(Parent.first);
1289
1290   // Now work back up the expression correcting nsw flags.  The logic is based
1291   // on the following observation: if X * Y is known not to overflow as a signed
1292   // multiplication, and Y is replaced by a value Z with smaller absolute value,
1293   // then X * Z will not overflow as a signed multiplication either.  As we work
1294   // our way up, having NoSignedWrap 'true' means that the descaled value at the
1295   // current level has strictly smaller absolute value than the original.
1296   Instruction *Ancestor = Parent.first;
1297   do {
1298     if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Ancestor)) {
1299       // If the multiplication wasn't nsw then we can't say anything about the
1300       // value of the descaled multiplication, and we have to clear nsw flags
1301       // from this point on up.
1302       bool OpNoSignedWrap = BO->hasNoSignedWrap();
1303       NoSignedWrap &= OpNoSignedWrap;
1304       if (NoSignedWrap != OpNoSignedWrap) {
1305         BO->setHasNoSignedWrap(NoSignedWrap);
1306         Worklist.Add(Ancestor);
1307       }
1308     } else if (Ancestor->getOpcode() == Instruction::Trunc) {
1309       // The fact that the descaled input to the trunc has smaller absolute
1310       // value than the original input doesn't tell us anything useful about
1311       // the absolute values of the truncations.
1312       NoSignedWrap = false;
1313     }
1314     assert((Ancestor->getOpcode() != Instruction::SExt || NoSignedWrap) &&
1315            "Failed to keep proper track of nsw flags while drilling down?");
1316
1317     if (Ancestor == Val)
1318       // Got to the top, all done!
1319       return Val;
1320
1321     // Move up one level in the expression.
1322     assert(Ancestor->hasOneUse() && "Drilled down when more than one use!");
1323     Ancestor = Ancestor->user_back();
1324   } while (1);
1325 }
1326
1327 /// \brief Creates node of binary operation with the same attributes as the
1328 /// specified one but with other operands.
1329 static Value *CreateBinOpAsGiven(BinaryOperator &Inst, Value *LHS, Value *RHS,
1330                                  InstCombiner::BuilderTy *B) {
1331   Value *BO = B->CreateBinOp(Inst.getOpcode(), LHS, RHS);
1332   // If LHS and RHS are constant, BO won't be a binary operator.
1333   if (BinaryOperator *NewBO = dyn_cast<BinaryOperator>(BO))
1334     NewBO->copyIRFlags(&Inst);
1335   return BO;
1336 }
1337
1338 /// \brief Makes transformation of binary operation specific for vector types.
1339 /// \param Inst Binary operator to transform.
1340 /// \return Pointer to node that must replace the original binary operator, or
1341 ///         null pointer if no transformation was made.
1342 Value *InstCombiner::SimplifyVectorOp(BinaryOperator &Inst) {
1343   if (!Inst.getType()->isVectorTy()) return nullptr;
1344
1345   // It may not be safe to reorder shuffles and things like div, urem, etc.
1346   // because we may trap when executing those ops on unknown vector elements.
1347   // See PR20059.
1348   if (!isSafeToSpeculativelyExecute(&Inst))
1349     return nullptr;
1350
1351   unsigned VWidth = cast<VectorType>(Inst.getType())->getNumElements();
1352   Value *LHS = Inst.getOperand(0), *RHS = Inst.getOperand(1);
1353   assert(cast<VectorType>(LHS->getType())->getNumElements() == VWidth);
1354   assert(cast<VectorType>(RHS->getType())->getNumElements() == VWidth);
1355
1356   // If both arguments of the binary operation are shuffles that use the same
1357   // mask and shuffle within a single vector, move the shuffle after the binop:
1358   //   Op(shuffle(v1, m), shuffle(v2, m)) -> shuffle(Op(v1, v2), m)
1359   auto *LShuf = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(LHS);
1360   auto *RShuf = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(RHS);
1361   if (LShuf && RShuf && LShuf->getMask() == RShuf->getMask() &&
1362       isa<UndefValue>(LShuf->getOperand(1)) &&
1363       isa<UndefValue>(RShuf->getOperand(1)) &&
1364       LShuf->getOperand(0)->getType() == RShuf->getOperand(0)->getType()) {
1365     Value *NewBO = CreateBinOpAsGiven(Inst, LShuf->getOperand(0),
1366                                       RShuf->getOperand(0), Builder);
1367     return Builder->CreateShuffleVector(
1368         NewBO, UndefValue::get(NewBO->getType()), LShuf->getMask());
1369   }
1370
1371   // If one argument is a shuffle within one vector, the other is a constant,
1372   // try moving the shuffle after the binary operation.
1373   ShuffleVectorInst *Shuffle = nullptr;
1374   Constant *C1 = nullptr;
1375   if (isa<ShuffleVectorInst>(LHS)) Shuffle = cast<ShuffleVectorInst>(LHS);
1376   if (isa<ShuffleVectorInst>(RHS)) Shuffle = cast<ShuffleVectorInst>(RHS);
1377   if (isa<Constant>(LHS)) C1 = cast<Constant>(LHS);
1378   if (isa<Constant>(RHS)) C1 = cast<Constant>(RHS);
1379   if (Shuffle && C1 &&
1380       (isa<ConstantVector>(C1) || isa<ConstantDataVector>(C1)) &&
1381       isa<UndefValue>(Shuffle->getOperand(1)) &&
1382       Shuffle->getType() == Shuffle->getOperand(0)->getType()) {
1383     SmallVector<int, 16> ShMask = Shuffle->getShuffleMask();
1384     // Find constant C2 that has property:
1385     //   shuffle(C2, ShMask) = C1
1386     // If such constant does not exist (example: ShMask=<0,0> and C1=<1,2>)
1387     // reorder is not possible.
1388     SmallVector<Constant*, 16> C2M(VWidth,
1389                                UndefValue::get(C1->getType()->getScalarType()));
1390     bool MayChange = true;
1391     for (unsigned I = 0; I < VWidth; ++I) {
1392       if (ShMask[I] >= 0) {
1393         assert(ShMask[I] < (int)VWidth);
1394         if (!isa<UndefValue>(C2M[ShMask[I]])) {
1395           MayChange = false;
1396           break;
1397         }
1398         C2M[ShMask[I]] = C1->getAggregateElement(I);
1399       }
1400     }
1401     if (MayChange) {
1402       Constant *C2 = ConstantVector::get(C2M);
1403       Value *NewLHS = isa<Constant>(LHS) ? C2 : Shuffle->getOperand(0);
1404       Value *NewRHS = isa<Constant>(LHS) ? Shuffle->getOperand(0) : C2;
1405       Value *NewBO = CreateBinOpAsGiven(Inst, NewLHS, NewRHS, Builder);
1406       return Builder->CreateShuffleVector(NewBO,
1407           UndefValue::get(Inst.getType()), Shuffle->getMask());
1408     }
1409   }
1410
1411   return nullptr;
1412 }
1413
1414 Instruction *InstCombiner::visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP) {
1415   SmallVector<Value*, 8> Ops(GEP.op_begin(), GEP.op_end());
1416
1417   if (Value *V =
1418           SimplifyGEPInst(GEP.getSourceElementType(), Ops, DL, &TLI, &DT, &AC))
1419     return replaceInstUsesWith(GEP, V);
1420
1421   Value *PtrOp = GEP.getOperand(0);
1422
1423   // Eliminate unneeded casts for indices, and replace indices which displace
1424   // by multiples of a zero size type with zero.
1425   bool MadeChange = false;
1426   Type *IntPtrTy =
1427     DL.getIntPtrType(GEP.getPointerOperandType()->getScalarType());
1428
1429   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
1430   for (User::op_iterator I = GEP.op_begin() + 1, E = GEP.op_end(); I != E;
1431        ++I, ++GTI) {
1432     // Skip indices into struct types.
1433     if (GTI.isStruct())
1434       continue;
1435
1436     // Index type should have the same width as IntPtr
1437     Type *IndexTy = (*I)->getType();
1438     Type *NewIndexType = IndexTy->isVectorTy() ?
1439       VectorType::get(IntPtrTy, IndexTy->getVectorNumElements()) : IntPtrTy;
1440
1441     // If the element type has zero size then any index over it is equivalent
1442     // to an index of zero, so replace it with zero if it is not zero already.
1443     Type *EltTy = GTI.getIndexedType();
1444     if (EltTy->isSized() && DL.getTypeAllocSize(EltTy) == 0)
1445       if (!isa<Constant>(*I) || !cast<Constant>(*I)->isNullValue()) {
1446         *I = Constant::getNullValue(NewIndexType);
1447         MadeChange = true;
1448       }
1449
1450     if (IndexTy != NewIndexType) {
1451       // If we are using a wider index than needed for this platform, shrink
1452       // it to what we need.  If narrower, sign-extend it to what we need.
1453       // This explicit cast can make subsequent optimizations more obvious.
1454       *I = Builder->CreateIntCast(*I, NewIndexType, true);
1455       MadeChange = true;
1456     }
1457   }
1458   if (MadeChange)
1459     return &GEP;
1460
1461   // Check to see if the inputs to the PHI node are getelementptr instructions.
1462   if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(PtrOp)) {
1463     GetElementPtrInst *Op1 = dyn_cast<GetElementPtrInst>(PN->getOperand(0));
1464     if (!Op1)
1465       return nullptr;
1466
1467     // Don't fold a GEP into itself through a PHI node. This can only happen
1468     // through the back-edge of a loop. Folding a GEP into itself means that
1469     // the value of the previous iteration needs to be stored in the meantime,
1470     // thus requiring an additional register variable to be live, but not
1471     // actually achieving anything (the GEP still needs to be executed once per
1472     // loop iteration).
1473     if (Op1 == &GEP)
1474       return nullptr;
1475
1476     int DI = -1;
1477
1478     for (auto I = PN->op_begin()+1, E = PN->op_end(); I !=E; ++I) {
1479       GetElementPtrInst *Op2 = dyn_cast<GetElementPtrInst>(*I);
1480       if (!Op2 || Op1->getNumOperands() != Op2->getNumOperands())
1481         return nullptr;
1482
1483       // As for Op1 above, don't try to fold a GEP into itself.
1484       if (Op2 == &GEP)
1485         return nullptr;
1486
1487       // Keep track of the type as we walk the GEP.
1488       Type *CurTy = nullptr;
1489
1490       for (unsigned J = 0, F = Op1->getNumOperands(); J != F; ++J) {
1491         if (Op1->getOperand(J)->getType() != Op2->getOperand(J)->getType())
1492           return nullptr;
1493
1494         if (Op1->getOperand(J) != Op2->getOperand(J)) {
1495           if (DI == -1) {
1496             // We have not seen any differences yet in the GEPs feeding the
1497             // PHI yet, so we record this one if it is allowed to be a
1498             // variable.
1499
1500             // The first two arguments can vary for any GEP, the rest have to be
1501             // static for struct slots
1502             if (J > 1 && CurTy->isStructTy())
1503               return nullptr;
1504
1505             DI = J;
1506           } else {
1507             // The GEP is different by more than one input. While this could be
1508             // extended to support GEPs that vary by more than one variable it
1509             // doesn't make sense since it greatly increases the complexity and
1510             // would result in an R+R+R addressing mode which no backend
1511             // directly supports and would need to be broken into several
1512             // simpler instructions anyway.
1513             return nullptr;
1514           }
1515         }
1516
1517         // Sink down a layer of the type for the next iteration.
1518         if (J > 0) {
1519           if (J == 1) {
1520             CurTy = Op1->getSourceElementType();
1521           } else if (CompositeType *CT = dyn_cast<CompositeType>(CurTy)) {
1522             CurTy = CT->getTypeAtIndex(Op1->getOperand(J));
1523           } else {
1524             CurTy = nullptr;
1525           }
1526         }
1527       }
1528     }
1529
1530     // If not all GEPs are identical we'll have to create a new PHI node.
1531     // Check that the old PHI node has only one use so that it will get
1532     // removed.
1533     if (DI != -1 && !PN->hasOneUse())
1534       return nullptr;
1535
1536     GetElementPtrInst *NewGEP = cast<GetElementPtrInst>(Op1->clone());
1537     if (DI == -1) {
1538       // All the GEPs feeding the PHI are identical. Clone one down into our
1539       // BB so that it can be merged with the current GEP.
1540       GEP.getParent()->getInstList().insert(
1541           GEP.getParent()->getFirstInsertionPt(), NewGEP);
1542     } else {
1543       // All the GEPs feeding the PHI differ at a single offset. Clone a GEP
1544       // into the current block so it can be merged, and create a new PHI to
1545       // set that index.
1546       PHINode *NewPN;
1547       {
1548         IRBuilderBase::InsertPointGuard Guard(*Builder);
1549         Builder->SetInsertPoint(PN);
1550         NewPN = Builder->CreatePHI(Op1->getOperand(DI)->getType(),
1551                                    PN->getNumOperands());
1552       }
1553
1554       for (auto &I : PN->operands())
1555         NewPN->addIncoming(cast<GEPOperator>(I)->getOperand(DI),
1556                            PN->getIncomingBlock(I));
1557
1558       NewGEP->setOperand(DI, NewPN);
1559       GEP.getParent()->getInstList().insert(
1560           GEP.getParent()->getFirstInsertionPt(), NewGEP);
1561       NewGEP->setOperand(DI, NewPN);
1562     }
1563
1564     GEP.setOperand(0, NewGEP);
1565     PtrOp = NewGEP;
1566   }
1567
1568   // Combine Indices - If the source pointer to this getelementptr instruction
1569   // is a getelementptr instruction, combine the indices of the two
1570   // getelementptr instructions into a single instruction.
1571   //
1572   if (GEPOperator *Src = dyn_cast<GEPOperator>(PtrOp)) {
1573     if (!shouldMergeGEPs(*cast<GEPOperator>(&GEP), *Src))
1574       return nullptr;
1575
1576     // Note that if our source is a gep chain itself then we wait for that
1577     // chain to be resolved before we perform this transformation.  This
1578     // avoids us creating a TON of code in some cases.
1579     if (GEPOperator *SrcGEP =
1580           dyn_cast<GEPOperator>(Src->getOperand(0)))
1581       if (SrcGEP->getNumOperands() == 2 && shouldMergeGEPs(*Src, *SrcGEP))
1582         return nullptr;   // Wait until our source is folded to completion.
1583
1584     SmallVector<Value*, 8> Indices;
1585
1586     // Find out whether the last index in the source GEP is a sequential idx.
1587     bool EndsWithSequential = false;
1588     for (gep_type_iterator I = gep_type_begin(*Src), E = gep_type_end(*Src);
1589          I != E; ++I)
1590       EndsWithSequential = I.isSequential();
1591
1592     // Can we combine the two pointer arithmetics offsets?
1593     if (EndsWithSequential) {
1594       // Replace: gep (gep %P, long B), long A, ...
1595       // With:    T = long A+B; gep %P, T, ...
1596       //
1597       Value *SO1 = Src->getOperand(Src->getNumOperands()-1);
1598       Value *GO1 = GEP.getOperand(1);
1599
1600       // If they aren't the same type, then the input hasn't been processed
1601       // by the loop above yet (which canonicalizes sequential index types to
1602       // intptr_t).  Just avoid transforming this until the input has been
1603       // normalized.
1604       if (SO1->getType() != GO1->getType())
1605         return nullptr;
1606
1607       Value* Sum = SimplifyAddInst(GO1, SO1, false, false, DL, &TLI, &DT, &AC);
1608       // Only do the combine when we are sure the cost after the
1609       // merge is never more than that before the merge.
1610       if (Sum == nullptr)
1611         return nullptr;
1612
1613       // Update the GEP in place if possible.
1614       if (Src->getNumOperands() == 2) {
1615         GEP.setOperand(0, Src->getOperand(0));
1616         GEP.setOperand(1, Sum);
1617         return &GEP;
1618       }
1619       Indices.append(Src->op_begin()+1, Src->op_end()-1);
1620       Indices.push_back(Sum);
1621       Indices.append(GEP.op_begin()+2, GEP.op_end());
1622     } else if (isa<Constant>(*GEP.idx_begin()) &&
1623                cast<Constant>(*GEP.idx_begin())->isNullValue() &&
1624                Src->getNumOperands() != 1) {
1625       // Otherwise we can do the fold if the first index of the GEP is a zero
1626       Indices.append(Src->op_begin()+1, Src->op_end());
1627       Indices.append(GEP.idx_begin()+1, GEP.idx_end());
1628     }
1629
1630     if (!Indices.empty())
1631       return GEP.isInBounds() && Src->isInBounds()
1632                  ? GetElementPtrInst::CreateInBounds(
1633                        Src->getSourceElementType(), Src->getOperand(0), Indices,
1634                        GEP.getName())
1635                  : GetElementPtrInst::Create(Src->getSourceElementType(),
1636                                              Src->getOperand(0), Indices,
1637                                              GEP.getName());
1638   }
1639
1640   if (GEP.getNumIndices() == 1) {
1641     unsigned AS = GEP.getPointerAddressSpace();
1642     if (GEP.getOperand(1)->getType()->getScalarSizeInBits() ==
1643         DL.getPointerSizeInBits(AS)) {
1644       Type *Ty = GEP.getSourceElementType();
1645       uint64_t TyAllocSize = DL.getTypeAllocSize(Ty);
1646
1647       bool Matched = false;
1648       uint64_t C;
1649       Value *V = nullptr;
1650       if (TyAllocSize == 1) {
1651         V = GEP.getOperand(1);
1652         Matched = true;
1653       } else if (match(GEP.getOperand(1),
1654                        m_AShr(m_Value(V), m_ConstantInt(C)))) {
1655         if (TyAllocSize == 1ULL << C)
1656           Matched = true;
1657       } else if (match(GEP.getOperand(1),
1658                        m_SDiv(m_Value(V), m_ConstantInt(C)))) {
1659         if (TyAllocSize == C)
1660           Matched = true;
1661       }
1662
1663       if (Matched) {
1664         // Canonicalize (gep i8* X, -(ptrtoint Y))
1665         // to (inttoptr (sub (ptrtoint X), (ptrtoint Y)))
1666         // The GEP pattern is emitted by the SCEV expander for certain kinds of
1667         // pointer arithmetic.
1668         if (match(V, m_Neg(m_PtrToInt(m_Value())))) {
1669           Operator *Index = cast<Operator>(V);
1670           Value *PtrToInt = Builder->CreatePtrToInt(PtrOp, Index->getType());
1671           Value *NewSub = Builder->CreateSub(PtrToInt, Index->getOperand(1));
1672           return CastInst::Create(Instruction::IntToPtr, NewSub, GEP.getType());
1673         }
1674         // Canonicalize (gep i8* X, (ptrtoint Y)-(ptrtoint X))
1675         // to (bitcast Y)
1676         Value *Y;
1677         if (match(V, m_Sub(m_PtrToInt(m_Value(Y)),
1678                            m_PtrToInt(m_Specific(GEP.getOperand(0)))))) {
1679           return CastInst::CreatePointerBitCastOrAddrSpaceCast(Y,
1680                                                                GEP.getType());
1681         }
1682       }
1683     }
1684   }
1685
1686   // We do not handle pointer-vector geps here.
1687   if (GEP.getType()->isVectorTy())
1688     return nullptr;
1689
1690   // Handle gep(bitcast x) and gep(gep x, 0, 0, 0).
1691   Value *StrippedPtr = PtrOp->stripPointerCasts();
1692   PointerType *StrippedPtrTy = cast<PointerType>(StrippedPtr->getType());
1693
1694   if (StrippedPtr != PtrOp) {
1695     bool HasZeroPointerIndex = false;
1696     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(GEP.getOperand(1)))
1697       HasZeroPointerIndex = C->isZero();
1698
1699     // Transform: GEP (bitcast [10 x i8]* X to [0 x i8]*), i32 0, ...
1700     // into     : GEP [10 x i8]* X, i32 0, ...
1701     //
1702     // Likewise, transform: GEP (bitcast i8* X to [0 x i8]*), i32 0, ...
1703     //           into     : GEP i8* X, ...
1704     //
1705     // This occurs when the program declares an array extern like "int X[];"
1706     if (HasZeroPointerIndex) {
1707       if (ArrayType *CATy =
1708           dyn_cast<ArrayType>(GEP.getSourceElementType())) {
1709         // GEP (bitcast i8* X to [0 x i8]*), i32 0, ... ?
1710         if (CATy->getElementType() == StrippedPtrTy->getElementType()) {
1711           // -> GEP i8* X, ...
1712           SmallVector<Value*, 8> Idx(GEP.idx_begin()+1, GEP.idx_end());
1713           GetElementPtrInst *Res = GetElementPtrInst::Create(
1714               StrippedPtrTy->getElementType(), StrippedPtr, Idx, GEP.getName());
1715           Res->setIsInBounds(GEP.isInBounds());
1716           if (StrippedPtrTy->getAddressSpace() == GEP.getAddressSpace())
1717             return Res;
1718           // Insert Res, and create an addrspacecast.
1719           // e.g.,
1720           // GEP (addrspacecast i8 addrspace(1)* X to [0 x i8]*), i32 0, ...
1721           // ->
1722           // %0 = GEP i8 addrspace(1)* X, ...
1723           // addrspacecast i8 addrspace(1)* %0 to i8*
1724           return new AddrSpaceCastInst(Builder->Insert(Res), GEP.getType());
1725         }
1726
1727         if (ArrayType *XATy =
1728               dyn_cast<ArrayType>(StrippedPtrTy->getElementType())){
1729           // GEP (bitcast [10 x i8]* X to [0 x i8]*), i32 0, ... ?
1730           if (CATy->getElementType() == XATy->getElementType()) {
1731             // -> GEP [10 x i8]* X, i32 0, ...
1732             // At this point, we know that the cast source type is a pointer
1733             // to an array of the same type as the destination pointer
1734             // array.  Because the array type is never stepped over (there
1735             // is a leading zero) we can fold the cast into this GEP.
1736             if (StrippedPtrTy->getAddressSpace() == GEP.getAddressSpace()) {
1737               GEP.setOperand(0, StrippedPtr);
1738               GEP.setSourceElementType(XATy);
1739               return &GEP;
1740             }
1741             // Cannot replace the base pointer directly because StrippedPtr's
1742             // address space is different. Instead, create a new GEP followed by
1743             // an addrspacecast.
1744             // e.g.,
1745             // GEP (addrspacecast [10 x i8] addrspace(1)* X to [0 x i8]*),
1746             //   i32 0, ...
1747             // ->
1748             // %0 = GEP [10 x i8] addrspace(1)* X, ...
1749             // addrspacecast i8 addrspace(1)* %0 to i8*
1750             SmallVector<Value*, 8> Idx(GEP.idx_begin(), GEP.idx_end());
1751             Value *NewGEP = GEP.isInBounds()
1752                                 ? Builder->CreateInBoundsGEP(
1753                                       nullptr, StrippedPtr, Idx, GEP.getName())
1754                                 : Builder->CreateGEP(nullptr, StrippedPtr, Idx,
1755                                                      GEP.getName());
1756             return new AddrSpaceCastInst(NewGEP, GEP.getType());
1757           }
1758         }
1759       }
1760     } else if (GEP.getNumOperands() == 2) {
1761       // Transform things like:
1762       // %t = getelementptr i32* bitcast ([2 x i32]* %str to i32*), i32 %V
1763       // into:  %t1 = getelementptr [2 x i32]* %str, i32 0, i32 %V; bitcast
1764       Type *SrcElTy = StrippedPtrTy->getElementType();
1765       Type *ResElTy = GEP.getSourceElementType();
1766       if (SrcElTy->isArrayTy() &&
1767           DL.getTypeAllocSize(SrcElTy->getArrayElementType()) ==
1768               DL.getTypeAllocSize(ResElTy)) {
1769         Type *IdxType = DL.getIntPtrType(GEP.getType());
1770         Value *Idx[2] = { Constant::getNullValue(IdxType), GEP.getOperand(1) };
1771         Value *NewGEP =
1772             GEP.isInBounds()
1773                 ? Builder->CreateInBoundsGEP(nullptr, StrippedPtr, Idx,
1774                                              GEP.getName())
1775                 : Builder->CreateGEP(nullptr, StrippedPtr, Idx, GEP.getName());
1776
1777         // V and GEP are both pointer types --> BitCast
1778         return CastInst::CreatePointerBitCastOrAddrSpaceCast(NewGEP,
1779                                                              GEP.getType());
1780       }
1781
1782       // Transform things like:
1783       // %V = mul i64 %N, 4
1784       // %t = getelementptr i8* bitcast (i32* %arr to i8*), i32 %V
1785       // into:  %t1 = getelementptr i32* %arr, i32 %N; bitcast
1786       if (ResElTy->isSized() && SrcElTy->isSized()) {
1787         // Check that changing the type amounts to dividing the index by a scale
1788         // factor.
1789         uint64_t ResSize = DL.getTypeAllocSize(ResElTy);
1790         uint64_t SrcSize = DL.getTypeAllocSize(SrcElTy);
1791         if (ResSize && SrcSize % ResSize == 0) {
1792           Value *Idx = GEP.getOperand(1);
1793           unsigned BitWidth = Idx->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
1794           uint64_t Scale = SrcSize / ResSize;
1795
1796           // Earlier transforms ensure that the index has type IntPtrType, which
1797           // considerably simplifies the logic by eliminating implicit casts.
1798           assert(Idx->getType() == DL.getIntPtrType(GEP.getType()) &&
1799                  "Index not cast to pointer width?");
1800
1801           bool NSW;
1802           if (Value *NewIdx = Descale(Idx, APInt(BitWidth, Scale), NSW)) {
1803             // Successfully decomposed Idx as NewIdx * Scale, form a new GEP.
1804             // If the multiplication NewIdx * Scale may overflow then the new
1805             // GEP may not be "inbounds".
1806             Value *NewGEP =
1807                 GEP.isInBounds() && NSW
1808                     ? Builder->CreateInBoundsGEP(nullptr, StrippedPtr, NewIdx,
1809                                                  GEP.getName())
1810                     : Builder->CreateGEP(nullptr, StrippedPtr, NewIdx,
1811                                          GEP.getName());
1812
1813             // The NewGEP must be pointer typed, so must the old one -> BitCast
1814             return CastInst::CreatePointerBitCastOrAddrSpaceCast(NewGEP,
1815                                                                  GEP.getType());
1816           }
1817         }
1818       }
1819
1820       // Similarly, transform things like:
1821       // getelementptr i8* bitcast ([100 x double]* X to i8*), i32 %tmp
1822       //   (where tmp = 8*tmp2) into:
1823       // getelementptr [100 x double]* %arr, i32 0, i32 %tmp2; bitcast
1824       if (ResElTy->isSized() && SrcElTy->isSized() && SrcElTy->isArrayTy()) {
1825         // Check that changing to the array element type amounts to dividing the
1826         // index by a scale factor.
1827         uint64_t ResSize = DL.getTypeAllocSize(ResElTy);
1828         uint64_t ArrayEltSize =
1829             DL.getTypeAllocSize(SrcElTy->getArrayElementType());
1830         if (ResSize && ArrayEltSize % ResSize == 0) {
1831           Value *Idx = GEP.getOperand(1);
1832           unsigned BitWidth = Idx->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
1833           uint64_t Scale = ArrayEltSize / ResSize;
1834
1835           // Earlier transforms ensure that the index has type IntPtrType, which
1836           // considerably simplifies the logic by eliminating implicit casts.
1837           assert(Idx->getType() == DL.getIntPtrType(GEP.getType()) &&
1838                  "Index not cast to pointer width?");
1839
1840           bool NSW;
1841           if (Value *NewIdx = Descale(Idx, APInt(BitWidth, Scale), NSW)) {
1842             // Successfully decomposed Idx as NewIdx * Scale, form a new GEP.
1843             // If the multiplication NewIdx * Scale may overflow then the new
1844             // GEP may not be "inbounds".
1845             Value *Off[2] = {
1846                 Constant::getNullValue(DL.getIntPtrType(GEP.getType())),
1847                 NewIdx};
1848
1849             Value *NewGEP = GEP.isInBounds() && NSW
1850                                 ? Builder->CreateInBoundsGEP(
1851                                       SrcElTy, StrippedPtr, Off, GEP.getName())
1852                                 : Builder->CreateGEP(SrcElTy, StrippedPtr, Off,
1853                                                      GEP.getName());
1854             // The NewGEP must be pointer typed, so must the old one -> BitCast
1855             return CastInst::CreatePointerBitCastOrAddrSpaceCast(NewGEP,
1856                                                                  GEP.getType());
1857           }
1858         }
1859       }
1860     }
1861   }
1862
1863   // addrspacecast between types is canonicalized as a bitcast, then an
1864   // addrspacecast. To take advantage of the below bitcast + struct GEP, look
1865   // through the addrspacecast.
1866   if (AddrSpaceCastInst *ASC = dyn_cast<AddrSpaceCastInst>(PtrOp)) {
1867     //   X = bitcast A addrspace(1)* to B addrspace(1)*
1868     //   Y = addrspacecast A addrspace(1)* to B addrspace(2)*
1869     //   Z = gep Y, <...constant indices...>
1870     // Into an addrspacecasted GEP of the struct.
1871     if (BitCastInst *BC = dyn_cast<BitCastInst>(ASC->getOperand(0)))
1872       PtrOp = BC;
1873   }
1874
1875   /// See if we can simplify:
1876   ///   X = bitcast A* to B*
1877   ///   Y = gep X, <...constant indices...>
1878   /// into a gep of the original struct.  This is important for SROA and alias
1879   /// analysis of unions.  If "A" is also a bitcast, wait for A/X to be merged.
1880   if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(PtrOp)) {
1881     Value *Operand = BCI->getOperand(0);
1882     PointerType *OpType = cast<PointerType>(Operand->getType());
1883     unsigned OffsetBits = DL.getPointerTypeSizeInBits(GEP.getType());
1884     APInt Offset(OffsetBits, 0);
1885     if (!isa<BitCastInst>(Operand) &&
1886         GEP.accumulateConstantOffset(DL, Offset)) {
1887
1888       // If this GEP instruction doesn't move the pointer, just replace the GEP
1889       // with a bitcast of the real input to the dest type.
1890       if (!Offset) {
1891         // If the bitcast is of an allocation, and the allocation will be
1892         // converted to match the type of the cast, don't touch this.
1893         if (isa<AllocaInst>(Operand) || isAllocationFn(Operand, &TLI)) {
1894           // See if the bitcast simplifies, if so, don't nuke this GEP yet.
1895           if (Instruction *I = visitBitCast(*BCI)) {
1896             if (I != BCI) {
1897               I->takeName(BCI);
1898               BCI->getParent()->getInstList().insert(BCI->getIterator(), I);
1899               replaceInstUsesWith(*BCI, I);
1900             }
1901             return &GEP;
1902           }
1903         }
1904
1905         if (Operand->getType()->getPointerAddressSpace() != GEP.getAddressSpace())
1906           return new AddrSpaceCastInst(Operand, GEP.getType());
1907         return new BitCastInst(Operand, GEP.getType());
1908       }
1909
1910       // Otherwise, if the offset is non-zero, we need to find out if there is a
1911       // field at Offset in 'A's type.  If so, we can pull the cast through the
1912       // GEP.
1913       SmallVector<Value*, 8> NewIndices;
1914       if (FindElementAtOffset(OpType, Offset.getSExtValue(), NewIndices)) {
1915         Value *NGEP =
1916             GEP.isInBounds()
1917                 ? Builder->CreateInBoundsGEP(nullptr, Operand, NewIndices)
1918                 : Builder->CreateGEP(nullptr, Operand, NewIndices);
1919
1920         if (NGEP->getType() == GEP.getType())
1921           return replaceInstUsesWith(GEP, NGEP);
1922         NGEP->takeName(&GEP);
1923
1924         if (NGEP->getType()->getPointerAddressSpace() != GEP.getAddressSpace())
1925           return new AddrSpaceCastInst(NGEP, GEP.getType());
1926         return new BitCastInst(NGEP, GEP.getType());
1927       }
1928     }
1929   }
1930
1931   if (!GEP.isInBounds()) {
1932     unsigned PtrWidth =
1933         DL.getPointerSizeInBits(PtrOp->getType()->getPointerAddressSpace());
1934     APInt BasePtrOffset(PtrWidth, 0);
1935     Value *UnderlyingPtrOp =
1936             PtrOp->stripAndAccumulateInBoundsConstantOffsets(DL,
1937                                                              BasePtrOffset);
1938     if (auto *AI = dyn_cast<AllocaInst>(UnderlyingPtrOp)) {
1939       if (GEP.accumulateConstantOffset(DL, BasePtrOffset) &&
1940           BasePtrOffset.isNonNegative()) {
1941         APInt AllocSize(PtrWidth, DL.getTypeAllocSize(AI->getAllocatedType()));
1942         if (BasePtrOffset.ule(AllocSize)) {
1943           return GetElementPtrInst::CreateInBounds(
1944               PtrOp, makeArrayRef(Ops).slice(1), GEP.getName());
1945         }
1946       }
1947     }
1948   }
1949
1950   return nullptr;
1951 }
1952
1953 static bool isNeverEqualToUnescapedAlloc(Value *V, const TargetLibraryInfo *TLI,
1954                                          Instruction *AI) {
1955   if (isa<ConstantPointerNull>(V))
1956     return true;
1957   if (auto *LI = dyn_cast<LoadInst>(V))
1958     return isa<GlobalVariable>(LI->getPointerOperand());
1959   // Two distinct allocations will never be equal.
1960   // We rely on LookThroughBitCast in isAllocLikeFn being false, since looking
1961   // through bitcasts of V can cause
1962   // the result statement below to be true, even when AI and V (ex:
1963   // i8* ->i32* ->i8* of AI) are the same allocations.
1964   return isAllocLikeFn(V, TLI) && V != AI;
1965 }
1966
1967 static bool
1968 isAllocSiteRemovable(Instruction *AI, SmallVectorImpl<WeakVH> &Users,
1969                      const TargetLibraryInfo *TLI) {
1970   SmallVector<Instruction*, 4> Worklist;
1971   Worklist.push_back(AI);
1972
1973   do {
1974     Instruction *PI = Worklist.pop_back_val();
1975     for (User *U : PI->users()) {
1976       Instruction *I = cast<Instruction>(U);
1977       switch (I->getOpcode()) {
1978       default:
1979         // Give up the moment we see something we can't handle.
1980         return false;
1981
1982       case Instruction::BitCast:
1983       case Instruction::GetElementPtr:
1984         Users.emplace_back(I);
1985         Worklist.push_back(I);
1986         continue;
1987
1988       case Instruction::ICmp: {
1989         ICmpInst *ICI = cast<ICmpInst>(I);
1990         // We can fold eq/ne comparisons with null to false/true, respectively.
1991         // We also fold comparisons in some conditions provided the alloc has
1992         // not escaped (see isNeverEqualToUnescapedAlloc).
1993         if (!ICI->isEquality())
1994           return false;
1995         unsigned OtherIndex = (ICI->getOperand(0) == PI) ? 1 : 0;
1996         if (!isNeverEqualToUnescapedAlloc(ICI->getOperand(OtherIndex), TLI, AI))
1997           return false;
1998         Users.emplace_back(I);
1999         continue;
2000       }
2001
2002       case Instruction::Call:
2003         // Ignore no-op and store intrinsics.
2004         if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I)) {
2005           switch (II->getIntrinsicID()) {
2006           default:
2007             return false;
2008
2009           case Intrinsic::memmove:
2010           case Intrinsic::memcpy:
2011           case Intrinsic::memset: {
2012             MemIntrinsic *MI = cast<MemIntrinsic>(II);
2013             if (MI->isVolatile() || MI->getRawDest() != PI)
2014               return false;
2015             LLVM_FALLTHROUGH;
2016           }
2017           case Intrinsic::dbg_declare:
2018           case Intrinsic::dbg_value:
2019           case Intrinsic::invariant_start:
2020           case Intrinsic::invariant_end:
2021           case Intrinsic::lifetime_start:
2022           case Intrinsic::lifetime_end:
2023           case Intrinsic::objectsize:
2024             Users.emplace_back(I);
2025             continue;
2026           }
2027         }
2028
2029         if (isFreeCall(I, TLI)) {
2030           Users.emplace_back(I);
2031           continue;
2032         }
2033         return false;
2034
2035       case Instruction::Store: {
2036         StoreInst *SI = cast<StoreInst>(I);
2037         if (SI->isVolatile() || SI->getPointerOperand() != PI)
2038           return false;
2039         Users.emplace_back(I);
2040         continue;
2041       }
2042       }
2043       llvm_unreachable("missing a return?");
2044     }
2045   } while (!Worklist.empty());
2046   return true;
2047 }
2048
2049 Instruction *InstCombiner::visitAllocSite(Instruction &MI) {
2050   // If we have a malloc call which is only used in any amount of comparisons
2051   // to null and free calls, delete the calls and replace the comparisons with
2052   // true or false as appropriate.
2053   SmallVector<WeakVH, 64> Users;
2054   if (isAllocSiteRemovable(&MI, Users, &TLI)) {
2055     for (unsigned i = 0, e = Users.size(); i != e; ++i) {
2056       // Lowering all @llvm.objectsize calls first because they may
2057       // use a bitcast/GEP of the alloca we are removing.
2058       if (!Users[i])
2059        continue;
2060
2061       Instruction *I = cast<Instruction>(&*Users[i]);
2062
2063       if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I)) {
2064         if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::objectsize) {
2065           ConstantInt *Result = lowerObjectSizeCall(II, DL, &TLI,
2066                                                     /*MustSucceed=*/true);
2067           replaceInstUsesWith(*I, Result);
2068           eraseInstFromFunction(*I);
2069           Users[i] = nullptr; // Skip examining in the next loop.
2070         }
2071       }
2072     }
2073     for (unsigned i = 0, e = Users.size(); i != e; ++i) {
2074       if (!Users[i])
2075         continue;
2076
2077       Instruction *I = cast<Instruction>(&*Users[i]);
2078
2079       if (ICmpInst *C = dyn_cast<ICmpInst>(I)) {
2080         replaceInstUsesWith(*C,
2081                             ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(C->getContext()),
2082                                              C->isFalseWhenEqual()));
2083       } else if (isa<BitCastInst>(I) || isa<GetElementPtrInst>(I)) {
2084         replaceInstUsesWith(*I, UndefValue::get(I->getType()));
2085       }
2086       eraseInstFromFunction(*I);
2087     }
2088
2089     if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(&MI)) {
2090       // Replace invoke with a NOP intrinsic to maintain the original CFG
2091       Module *M = II->getModule();
2092       Function *F = Intrinsic::getDeclaration(M, Intrinsic::donothing);
2093       InvokeInst::Create(F, II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
2094                          None, "", II->getParent());
2095     }
2096     return eraseInstFromFunction(MI);
2097   }
2098   return nullptr;
2099 }
2100
2101 /// \brief Move the call to free before a NULL test.
2102 ///
2103 /// Check if this free is accessed after its argument has been test
2104 /// against NULL (property 0).
2105 /// If yes, it is legal to move this call in its predecessor block.
2106 ///
2107 /// The move is performed only if the block containing the call to free
2108 /// will be removed, i.e.:
2109 /// 1. it has only one predecessor P, and P has two successors
2110 /// 2. it contains the call and an unconditional branch
2111 /// 3. its successor is the same as its predecessor's successor
2112 ///
2113 /// The profitability is out-of concern here and this function should
2114 /// be called only if the caller knows this transformation would be
2115 /// profitable (e.g., for code size).
2116 static Instruction *
2117 tryToMoveFreeBeforeNullTest(CallInst &FI) {
2118   Value *Op = FI.getArgOperand(0);
2119   BasicBlock *FreeInstrBB = FI.getParent();
2120   BasicBlock *PredBB = FreeInstrBB->getSinglePredecessor();
2121
2122   // Validate part of constraint #1: Only one predecessor
2123   // FIXME: We can extend the number of predecessor, but in that case, we
2124   //        would duplicate the call to free in each predecessor and it may
2125   //        not be profitable even for code size.
2126   if (!PredBB)
2127     return nullptr;
2128
2129   // Validate constraint #2: Does this block contains only the call to
2130   //                         free and an unconditional branch?
2131   // FIXME: We could check if we can speculate everything in the
2132   //        predecessor block
2133   if (FreeInstrBB->size() != 2)
2134     return nullptr;
2135   BasicBlock *SuccBB;
2136   if (!match(FreeInstrBB->getTerminator(), m_UnconditionalBr(SuccBB)))
2137     return nullptr;
2138
2139   // Validate the rest of constraint #1 by matching on the pred branch.
2140   TerminatorInst *TI = PredBB->getTerminator();
2141   BasicBlock *TrueBB, *FalseBB;
2142   ICmpInst::Predicate Pred;
2143   if (!match(TI, m_Br(m_ICmp(Pred, m_Specific(Op), m_Zero()), TrueBB, FalseBB)))
2144     return nullptr;
2145   if (Pred != ICmpInst::ICMP_EQ && Pred != ICmpInst::ICMP_NE)
2146     return nullptr;
2147
2148   // Validate constraint #3: Ensure the null case just falls through.
2149   if (SuccBB != (Pred == ICmpInst::ICMP_EQ ? TrueBB : FalseBB))
2150     return nullptr;
2151   assert(FreeInstrBB == (Pred == ICmpInst::ICMP_EQ ? FalseBB : TrueBB) &&
2152          "Broken CFG: missing edge from predecessor to successor");
2153
2154   FI.moveBefore(TI);
2155   return &FI;
2156 }
2157
2158
2159 Instruction *InstCombiner::visitFree(CallInst &FI) {
2160   Value *Op = FI.getArgOperand(0);
2161
2162   // free undef -> unreachable.
2163   if (isa<UndefValue>(Op)) {
2164     // Insert a new store to null because we cannot modify the CFG here.
2165     Builder->CreateStore(ConstantInt::getTrue(FI.getContext()),
2166                          UndefValue::get(Type::getInt1PtrTy(FI.getContext())));
2167     return eraseInstFromFunction(FI);
2168   }
2169
2170   // If we have 'free null' delete the instruction.  This can happen in stl code
2171   // when lots of inlining happens.
2172   if (isa<ConstantPointerNull>(Op))
2173     return eraseInstFromFunction(FI);
2174
2175   // If we optimize for code size, try to move the call to free before the null
2176   // test so that simplify cfg can remove the empty block and dead code
2177   // elimination the branch. I.e., helps to turn something like:
2178   // if (foo) free(foo);
2179   // into
2180   // free(foo);
2181   if (MinimizeSize)
2182     if (Instruction *I = tryToMoveFreeBeforeNullTest(FI))
2183       return I;
2184
2185   return nullptr;
2186 }
2187
2188 Instruction *InstCombiner::visitReturnInst(ReturnInst &RI) {
2189   if (RI.getNumOperands() == 0) // ret void
2190     return nullptr;
2191
2192   Value *ResultOp = RI.getOperand(0);
2193   Type *VTy = ResultOp->getType();
2194   if (!VTy->isIntegerTy())
2195     return nullptr;
2196
2197   // There might be assume intrinsics dominating this return that completely
2198   // determine the value. If so, constant fold it.
2199   unsigned BitWidth = VTy->getPrimitiveSizeInBits();
2200   APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
2201   computeKnownBits(ResultOp, KnownZero, KnownOne, 0, &RI);
2202   if ((KnownZero|KnownOne).isAllOnesValue())
2203     RI.setOperand(0, Constant::getIntegerValue(VTy, KnownOne));
2204
2205   return nullptr;
2206 }
2207
2208 Instruction *InstCombiner::visitBranchInst(BranchInst &BI) {
2209   // Change br (not X), label True, label False to: br X, label False, True
2210   Value *X = nullptr;
2211   BasicBlock *TrueDest;
2212   BasicBlock *FalseDest;
2213   if (match(&BI, m_Br(m_Not(m_Value(X)), TrueDest, FalseDest)) &&
2214       !isa<Constant>(X)) {
2215     // Swap Destinations and condition...
2216     BI.setCondition(X);
2217     BI.swapSuccessors();
2218     return &BI;
2219   }
2220
2221   // If the condition is irrelevant, remove the use so that other
2222   // transforms on the condition become more effective.
2223   if (BI.isConditional() &&
2224       BI.getSuccessor(0) == BI.getSuccessor(1) &&
2225       !isa<UndefValue>(BI.getCondition())) {
2226     BI.setCondition(UndefValue::get(BI.getCondition()->getType()));
2227     return &BI;
2228   }
2229
2230   // Canonicalize fcmp_one -> fcmp_oeq
2231   FCmpInst::Predicate FPred; Value *Y;
2232   if (match(&BI, m_Br(m_FCmp(FPred, m_Value(X), m_Value(Y)),
2233                              TrueDest, FalseDest)) &&
2234       BI.getCondition()->hasOneUse())
2235     if (FPred == FCmpInst::FCMP_ONE || FPred == FCmpInst::FCMP_OLE ||
2236         FPred == FCmpInst::FCMP_OGE) {
2237       FCmpInst *Cond = cast<FCmpInst>(BI.getCondition());
2238       Cond->setPredicate(FCmpInst::getInversePredicate(FPred));
2239
2240       // Swap Destinations and condition.
2241       BI.swapSuccessors();
2242       Worklist.Add(Cond);
2243       return &BI;
2244     }
2245
2246   // Canonicalize icmp_ne -> icmp_eq
2247   ICmpInst::Predicate IPred;
2248   if (match(&BI, m_Br(m_ICmp(IPred, m_Value(X), m_Value(Y)),
2249                       TrueDest, FalseDest)) &&
2250       BI.getCondition()->hasOneUse())
2251     if (IPred == ICmpInst::ICMP_NE  || IPred == ICmpInst::ICMP_ULE ||
2252         IPred == ICmpInst::ICMP_SLE || IPred == ICmpInst::ICMP_UGE ||
2253         IPred == ICmpInst::ICMP_SGE) {
2254       ICmpInst *Cond = cast<ICmpInst>(BI.getCondition());
2255       Cond->setPredicate(ICmpInst::getInversePredicate(IPred));
2256       // Swap Destinations and condition.
2257       BI.swapSuccessors();
2258       Worklist.Add(Cond);
2259       return &BI;
2260     }
2261
2262   return nullptr;
2263 }
2264
2265 Instruction *InstCombiner::visitSwitchInst(SwitchInst &SI) {
2266   Value *Cond = SI.getCondition();
2267   Value *Op0;
2268   ConstantInt *AddRHS;
2269   if (match(Cond, m_Add(m_Value(Op0), m_ConstantInt(AddRHS)))) {
2270     // Change 'switch (X+4) case 1:' into 'switch (X) case -3'.
2271     for (auto Case : SI.cases()) {
2272       Constant *NewCase = ConstantExpr::getSub(Case.getCaseValue(), AddRHS);
2273       assert(isa<ConstantInt>(NewCase) &&
2274              "Result of expression should be constant");
2275       Case.setValue(cast<ConstantInt>(NewCase));
2276     }
2277     SI.setCondition(Op0);
2278     return &SI;
2279   }
2280
2281   unsigned BitWidth = cast<IntegerType>(Cond->getType())->getBitWidth();
2282   APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
2283   computeKnownBits(Cond, KnownZero, KnownOne, 0, &SI);
2284   unsigned LeadingKnownZeros = KnownZero.countLeadingOnes();
2285   unsigned LeadingKnownOnes = KnownOne.countLeadingOnes();
2286
2287   // Compute the number of leading bits we can ignore.
2288   // TODO: A better way to determine this would use ComputeNumSignBits().
2289   for (auto &C : SI.cases()) {
2290     LeadingKnownZeros = std::min(
2291         LeadingKnownZeros, C.getCaseValue()->getValue().countLeadingZeros());
2292     LeadingKnownOnes = std::min(
2293         LeadingKnownOnes, C.getCaseValue()->getValue().countLeadingOnes());
2294   }
2295
2296   unsigned NewWidth = BitWidth - std::max(LeadingKnownZeros, LeadingKnownOnes);
2297
2298   // Shrink the condition operand if the new type is smaller than the old type.
2299   // This may produce a non-standard type for the switch, but that's ok because
2300   // the backend should extend back to a legal type for the target.
2301   if (NewWidth > 0 && NewWidth < BitWidth) {
2302     IntegerType *Ty = IntegerType::get(SI.getContext(), NewWidth);
2303     Builder->SetInsertPoint(&SI);
2304     Value *NewCond = Builder->CreateTrunc(Cond, Ty, "trunc");
2305     SI.setCondition(NewCond);
2306
2307     for (auto Case : SI.cases()) {
2308       APInt TruncatedCase = Case.getCaseValue()->getValue().trunc(NewWidth);
2309       Case.setValue(ConstantInt::get(SI.getContext(), TruncatedCase));
2310     }
2311     return &SI;
2312   }
2313
2314   return nullptr;
2315 }
2316
2317 Instruction *InstCombiner::visitExtractValueInst(ExtractValueInst &EV) {
2318   Value *Agg = EV.getAggregateOperand();
2319
2320   if (!EV.hasIndices())
2321     return replaceInstUsesWith(EV, Agg);
2322
2323   if (Value *V =
2324           SimplifyExtractValueInst(Agg, EV.getIndices(), DL, &TLI, &DT, &AC))
2325     return replaceInstUsesWith(EV, V);
2326
2327   if (InsertValueInst *IV = dyn_cast<InsertValueInst>(Agg)) {
2328     // We're extracting from an insertvalue instruction, compare the indices
2329     const unsigned *exti, *exte, *insi, *inse;
2330     for (exti = EV.idx_begin(), insi = IV->idx_begin(),
2331          exte = EV.idx_end(), inse = IV->idx_end();
2332          exti != exte && insi != inse;
2333          ++exti, ++insi) {
2334       if (*insi != *exti)
2335         // The insert and extract both reference distinctly different elements.
2336         // This means the extract is not influenced by the insert, and we can
2337         // replace the aggregate operand of the extract with the aggregate
2338         // operand of the insert. i.e., replace
2339         // %I = insertvalue { i32, { i32 } } %A, { i32 } { i32 42 }, 1
2340         // %E = extractvalue { i32, { i32 } } %I, 0
2341         // with
2342         // %E = extractvalue { i32, { i32 } } %A, 0
2343         return ExtractValueInst::Create(IV->getAggregateOperand(),
2344                                         EV.getIndices());
2345     }
2346     if (exti == exte && insi == inse)
2347       // Both iterators are at the end: Index lists are identical. Replace
2348       // %B = insertvalue { i32, { i32 } } %A, i32 42, 1, 0
2349       // %C = extractvalue { i32, { i32 } } %B, 1, 0
2350       // with "i32 42"
2351       return replaceInstUsesWith(EV, IV->getInsertedValueOperand());
2352     if (exti == exte) {
2353       // The extract list is a prefix of the insert list. i.e. replace
2354       // %I = insertvalue { i32, { i32 } } %A, i32 42, 1, 0
2355       // %E = extractvalue { i32, { i32 } } %I, 1
2356       // with
2357       // %X = extractvalue { i32, { i32 } } %A, 1
2358       // %E = insertvalue { i32 } %X, i32 42, 0
2359       // by switching the order of the insert and extract (though the
2360       // insertvalue should be left in, since it may have other uses).
2361       Value *NewEV = Builder->CreateExtractValue(IV->getAggregateOperand(),
2362                                                  EV.getIndices());
2363       return InsertValueInst::Create(NewEV, IV->getInsertedValueOperand(),
2364                                      makeArrayRef(insi, inse));
2365     }
2366     if (insi == inse)
2367       // The insert list is a prefix of the extract list
2368       // We can simply remove the common indices from the extract and make it
2369       // operate on the inserted value instead of the insertvalue result.
2370       // i.e., replace
2371       // %I = insertvalue { i32, { i32 } } %A, { i32 } { i32 42 }, 1
2372       // %E = extractvalue { i32, { i32 } } %I, 1, 0
2373       // with
2374       // %E extractvalue { i32 } { i32 42 }, 0
2375       return ExtractValueInst::Create(IV->getInsertedValueOperand(),
2376                                       makeArrayRef(exti, exte));
2377   }
2378   if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(Agg)) {
2379     // We're extracting from an intrinsic, see if we're the only user, which
2380     // allows us to simplify multiple result intrinsics to simpler things that
2381     // just get one value.
2382     if (II->hasOneUse()) {
2383       // Check if we're grabbing the overflow bit or the result of a 'with
2384       // overflow' intrinsic.  If it's the latter we can remove the intrinsic
2385       // and replace it with a traditional binary instruction.
2386       switch (II->getIntrinsicID()) {
2387       case Intrinsic::uadd_with_overflow:
2388       case Intrinsic::sadd_with_overflow:
2389         if (*EV.idx_begin() == 0) {  // Normal result.
2390           Value *LHS = II->getArgOperand(0), *RHS = II->getArgOperand(1);
2391           replaceInstUsesWith(*II, UndefValue::get(II->getType()));
2392           eraseInstFromFunction(*II);
2393           return BinaryOperator::CreateAdd(LHS, RHS);
2394         }
2395
2396         // If the normal result of the add is dead, and the RHS is a constant,
2397         // we can transform this into a range comparison.
2398         // overflow = uadd a, -4  -->  overflow = icmp ugt a, 3
2399         if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::uadd_with_overflow)
2400           if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(II->getArgOperand(1)))
2401             return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, II->getArgOperand(0),
2402                                 ConstantExpr::getNot(CI));
2403         break;
2404       case Intrinsic::usub_with_overflow:
2405       case Intrinsic::ssub_with_overflow:
2406         if (*EV.idx_begin() == 0) {  // Normal result.
2407           Value *LHS = II->getArgOperand(0), *RHS = II->getArgOperand(1);
2408           replaceInstUsesWith(*II, UndefValue::get(II->getType()));
2409           eraseInstFromFunction(*II);
2410           return BinaryOperator::CreateSub(LHS, RHS);
2411         }
2412         break;
2413       case Intrinsic::umul_with_overflow:
2414       case Intrinsic::smul_with_overflow:
2415         if (*EV.idx_begin() == 0) {  // Normal result.
2416           Value *LHS = II->getArgOperand(0), *RHS = II->getArgOperand(1);
2417           replaceInstUsesWith(*II, UndefValue::get(II->getType()));
2418           eraseInstFromFunction(*II);
2419           return BinaryOperator::CreateMul(LHS, RHS);
2420         }
2421         break;
2422       default:
2423         break;
2424       }
2425     }
2426   }
2427   if (LoadInst *L = dyn_cast<LoadInst>(Agg))
2428     // If the (non-volatile) load only has one use, we can rewrite this to a
2429     // load from a GEP. This reduces the size of the load. If a load is used
2430     // only by extractvalue instructions then this either must have been
2431     // optimized before, or it is a struct with padding, in which case we
2432     // don't want to do the transformation as it loses padding knowledge.
2433     if (L->isSimple() && L->hasOneUse()) {
2434       // extractvalue has integer indices, getelementptr has Value*s. Convert.
2435       SmallVector<Value*, 4> Indices;
2436       // Prefix an i32 0 since we need the first element.
2437       Indices.push_back(Builder->getInt32(0));
2438       for (ExtractValueInst::idx_iterator I = EV.idx_begin(), E = EV.idx_end();
2439             I != E; ++I)
2440         Indices.push_back(Builder->getInt32(*I));
2441
2442       // We need to insert these at the location of the old load, not at that of
2443       // the extractvalue.
2444       Builder->SetInsertPoint(L);
2445       Value *GEP = Builder->CreateInBoundsGEP(L->getType(),
2446                                               L->getPointerOperand(), Indices);
2447       // Returning the load directly will cause the main loop to insert it in
2448       // the wrong spot, so use replaceInstUsesWith().
2449       return replaceInstUsesWith(EV, Builder->CreateLoad(GEP));
2450     }
2451   // We could simplify extracts from other values. Note that nested extracts may
2452   // already be simplified implicitly by the above: extract (extract (insert) )
2453   // will be translated into extract ( insert ( extract ) ) first and then just
2454   // the value inserted, if appropriate. Similarly for extracts from single-use
2455   // loads: extract (extract (load)) will be translated to extract (load (gep))
2456   // and if again single-use then via load (gep (gep)) to load (gep).
2457   // However, double extracts from e.g. function arguments or return values
2458   // aren't handled yet.
2459   return nullptr;
2460 }
2461
2462 /// Return 'true' if the given typeinfo will match anything.
2463 static bool isCatchAll(EHPersonality Personality, Constant *TypeInfo) {
2464   switch (Personality) {
2465   case EHPersonality::GNU_C:
2466   case EHPersonality::GNU_C_SjLj:
2467   case EHPersonality::Rust:
2468     // The GCC C EH and Rust personality only exists to support cleanups, so
2469     // it's not clear what the semantics of catch clauses are.
2470     return false;
2471   case EHPersonality::Unknown:
2472     return false;
2473   case EHPersonality::GNU_Ada:
2474     // While __gnat_all_others_value will match any Ada exception, it doesn't
2475     // match foreign exceptions (or didn't, before gcc-4.7).
2476     return false;
2477   case EHPersonality::GNU_CXX:
2478   case EHPersonality::GNU_CXX_SjLj:
2479   case EHPersonality::GNU_ObjC:
2480   case EHPersonality::MSVC_X86SEH:
2481   case EHPersonality::MSVC_Win64SEH:
2482   case EHPersonality::MSVC_CXX:
2483   case EHPersonality::CoreCLR:
2484     return TypeInfo->isNullValue();
2485   }
2486   llvm_unreachable("invalid enum");
2487 }
2488
2489 static bool shorter_filter(const Value *LHS, const Value *RHS) {
2490   return
2491     cast<ArrayType>(LHS->getType())->getNumElements()
2492   <
2493     cast<ArrayType>(RHS->getType())->getNumElements();
2494 }
2495
2496 Instruction *InstCombiner::visitLandingPadInst(LandingPadInst &LI) {
2497   // The logic here should be correct for any real-world personality function.
2498   // However if that turns out not to be true, the offending logic can always
2499   // be conditioned on the personality function, like the catch-all logic is.
2500   EHPersonality Personality =
2501       classifyEHPersonality(LI.getParent()->getParent()->getPersonalityFn());
2502
2503   // Simplify the list of clauses, eg by removing repeated catch clauses
2504   // (these are often created by inlining).
2505   bool MakeNewInstruction = false; // If true, recreate using the following:
2506   SmallVector<Constant *, 16> NewClauses; // - Clauses for the new instruction;
2507   bool CleanupFlag = LI.isCleanup();   // - The new instruction is a cleanup.
2508
2509   SmallPtrSet<Value *, 16> AlreadyCaught; // Typeinfos known caught already.
2510   for (unsigned i = 0, e = LI.getNumClauses(); i != e; ++i) {
2511     bool isLastClause = i + 1 == e;
2512     if (LI.isCatch(i)) {
2513       // A catch clause.
2514       Constant *CatchClause = LI.getClause(i);
2515       Constant *TypeInfo = CatchClause->stripPointerCasts();
2516
2517       // If we already saw this clause, there is no point in having a second
2518       // copy of it.
2519       if (AlreadyCaught.insert(TypeInfo).second) {
2520         // This catch clause was not already seen.
2521         NewClauses.push_back(CatchClause);
2522       } else {
2523         // Repeated catch clause - drop the redundant copy.
2524         MakeNewInstruction = true;
2525       }
2526
2527       // If this is a catch-all then there is no point in keeping any following
2528       // clauses or marking the landingpad as having a cleanup.
2529       if (isCatchAll(Personality, TypeInfo)) {
2530         if (!isLastClause)
2531           MakeNewInstruction = true;
2532         CleanupFlag = false;
2533         break;
2534       }
2535     } else {
2536       // A filter clause.  If any of the filter elements were already caught
2537       // then they can be dropped from the filter.  It is tempting to try to
2538       // exploit the filter further by saying that any typeinfo that does not
2539       // occur in the filter can't be caught later (and thus can be dropped).
2540       // However this would be wrong, since typeinfos can match without being
2541       // equal (for example if one represents a C++ class, and the other some
2542       // class derived from it).
2543       assert(LI.isFilter(i) && "Unsupported landingpad clause!");
2544       Constant *FilterClause = LI.getClause(i);
2545       ArrayType *FilterType = cast<ArrayType>(FilterClause->getType());
2546       unsigned NumTypeInfos = FilterType->getNumElements();
2547
2548       // An empty filter catches everything, so there is no point in keeping any
2549       // following clauses or marking the landingpad as having a cleanup.  By
2550       // dealing with this case here the following code is made a bit simpler.
2551       if (!NumTypeInfos) {
2552         NewClauses.push_back(FilterClause);
2553         if (!isLastClause)
2554           MakeNewInstruction = true;
2555         CleanupFlag = false;
2556         break;
2557       }
2558
2559       bool MakeNewFilter = false; // If true, make a new filter.
2560       SmallVector<Constant *, 16> NewFilterElts; // New elements.
2561       if (isa<ConstantAggregateZero>(FilterClause)) {
2562         // Not an empty filter - it contains at least one null typeinfo.
2563         assert(NumTypeInfos > 0 && "Should have handled empty filter already!");
2564         Constant *TypeInfo =
2565           Constant::getNullValue(FilterType->getElementType());
2566         // If this typeinfo is a catch-all then the filter can never match.
2567         if (isCatchAll(Personality, TypeInfo)) {
2568           // Throw the filter away.
2569           MakeNewInstruction = true;
2570           continue;
2571         }
2572
2573         // There is no point in having multiple copies of this typeinfo, so
2574         // discard all but the first copy if there is more than one.
2575         NewFilterElts.push_back(TypeInfo);
2576         if (NumTypeInfos > 1)
2577           MakeNewFilter = true;
2578       } else {
2579         ConstantArray *Filter = cast<ConstantArray>(FilterClause);
2580         SmallPtrSet<Value *, 16> SeenInFilter; // For uniquing the elements.
2581         NewFilterElts.reserve(NumTypeInfos);
2582
2583         // Remove any filter elements that were already caught or that already
2584         // occurred in the filter.  While there, see if any of the elements are
2585         // catch-alls.  If so, the filter can be discarded.
2586         bool SawCatchAll = false;
2587         for (unsigned j = 0; j != NumTypeInfos; ++j) {
2588           Constant *Elt = Filter->getOperand(j);
2589           Constant *TypeInfo = Elt->stripPointerCasts();
2590           if (isCatchAll(Personality, TypeInfo)) {
2591             // This element is a catch-all.  Bail out, noting this fact.
2592             SawCatchAll = true;
2593             break;
2594           }
2595
2596           // Even if we've seen a type in a catch clause, we don't want to
2597           // remove it from the filter.  An unexpected type handler may be
2598           // set up for a call site which throws an exception of the same
2599           // type caught.  In order for the exception thrown by the unexpected
2600           // handler to propagate correctly, the filter must be correctly
2601           // described for the call site.
2602           //
2603           // Example:
2604           //
2605           // void unexpected() { throw 1;}
2606           // void foo() throw (int) {
2607           //   std::set_unexpected(unexpected);
2608           //   try {
2609           //     throw 2.0;
2610           //   } catch (int i) {}
2611           // }
2612
2613           // There is no point in having multiple copies of the same typeinfo in
2614           // a filter, so only add it if we didn't already.
2615           if (SeenInFilter.insert(TypeInfo).second)
2616             NewFilterElts.push_back(cast<Constant>(Elt));
2617         }
2618         // A filter containing a catch-all cannot match anything by definition.
2619         if (SawCatchAll) {
2620           // Throw the filter away.
2621           MakeNewInstruction = true;
2622           continue;
2623         }
2624
2625         // If we dropped something from the filter, make a new one.
2626         if (NewFilterElts.size() < NumTypeInfos)
2627           MakeNewFilter = true;
2628       }
2629       if (MakeNewFilter) {
2630         FilterType = ArrayType::get(FilterType->getElementType(),
2631                                     NewFilterElts.size());
2632         FilterClause = ConstantArray::get(FilterType, NewFilterElts);
2633         MakeNewInstruction = true;
2634       }
2635
2636       NewClauses.push_back(FilterClause);
2637
2638       // If the new filter is empty then it will catch everything so there is
2639       // no point in keeping any following clauses or marking the landingpad
2640       // as having a cleanup.  The case of the original filter being empty was
2641       // already handled above.
2642       if (MakeNewFilter && !NewFilterElts.size()) {
2643         assert(MakeNewInstruction && "New filter but not a new instruction!");
2644         CleanupFlag = false;
2645         break;
2646       }
2647     }
2648   }
2649
2650   // If several filters occur in a row then reorder them so that the shortest
2651   // filters come first (those with the smallest number of elements).  This is
2652   // advantageous because shorter filters are more likely to match, speeding up
2653   // unwinding, but mostly because it increases the effectiveness of the other
2654   // filter optimizations below.
2655   for (unsigned i = 0, e = NewClauses.size(); i + 1 < e; ) {
2656     unsigned j;
2657     // Find the maximal 'j' s.t. the range [i, j) consists entirely of filters.
2658     for (j = i; j != e; ++j)
2659       if (!isa<ArrayType>(NewClauses[j]->getType()))
2660         break;
2661
2662     // Check whether the filters are already sorted by length.  We need to know
2663     // if sorting them is actually going to do anything so that we only make a
2664     // new landingpad instruction if it does.
2665     for (unsigned k = i; k + 1 < j; ++k)
2666       if (shorter_filter(NewClauses[k+1], NewClauses[k])) {
2667         // Not sorted, so sort the filters now.  Doing an unstable sort would be
2668         // correct too but reordering filters pointlessly might confuse users.
2669         std::stable_sort(NewClauses.begin() + i, NewClauses.begin() + j,
2670                          shorter_filter);
2671         MakeNewInstruction = true;
2672         break;
2673       }
2674
2675     // Look for the next batch of filters.
2676     i = j + 1;
2677   }
2678
2679   // If typeinfos matched if and only if equal, then the elements of a filter L
2680   // that occurs later than a filter F could be replaced by the intersection of
2681   // the elements of F and L.  In reality two typeinfos can match without being
2682   // equal (for example if one represents a C++ class, and the other some class
2683   // derived from it) so it would be wrong to perform this transform in general.
2684   // However the transform is correct and useful if F is a subset of L.  In that
2685   // case L can be replaced by F, and thus removed altogether since repeating a
2686   // filter is pointless.  So here we look at all pairs of filters F and L where
2687   // L follows F in the list of clauses, and remove L if every element of F is
2688   // an element of L.  This can occur when inlining C++ functions with exception
2689   // specifications.
2690   for (unsigned i = 0; i + 1 < NewClauses.size(); ++i) {
2691     // Examine each filter in turn.
2692     Value *Filter = NewClauses[i];
2693     ArrayType *FTy = dyn_cast<ArrayType>(Filter->getType());
2694     if (!FTy)
2695       // Not a filter - skip it.
2696       continue;
2697     unsigned FElts = FTy->getNumElements();
2698     // Examine each filter following this one.  Doing this backwards means that
2699     // we don't have to worry about filters disappearing under us when removed.
2700     for (unsigned j = NewClauses.size() - 1; j != i; --j) {
2701       Value *LFilter = NewClauses[j];
2702       ArrayType *LTy = dyn_cast<ArrayType>(LFilter->getType());
2703       if (!LTy)
2704         // Not a filter - skip it.
2705         continue;
2706       // If Filter is a subset of LFilter, i.e. every element of Filter is also
2707       // an element of LFilter, then discard LFilter.
2708       SmallVectorImpl<Constant *>::iterator J = NewClauses.begin() + j;
2709       // If Filter is empty then it is a subset of LFilter.
2710       if (!FElts) {
2711         // Discard LFilter.
2712         NewClauses.erase(J);
2713         MakeNewInstruction = true;
2714         // Move on to the next filter.
2715         continue;
2716       }
2717       unsigned LElts = LTy->getNumElements();
2718       // If Filter is longer than LFilter then it cannot be a subset of it.
2719       if (FElts > LElts)
2720         // Move on to the next filter.
2721         continue;
2722       // At this point we know that LFilter has at least one element.
2723       if (isa<ConstantAggregateZero>(LFilter)) { // LFilter only contains zeros.
2724         // Filter is a subset of LFilter iff Filter contains only zeros (as we
2725         // already know that Filter is not longer than LFilter).
2726         if (isa<ConstantAggregateZero>(Filter)) {
2727           assert(FElts <= LElts && "Should have handled this case earlier!");
2728           // Discard LFilter.
2729           NewClauses.erase(J);
2730           MakeNewInstruction = true;
2731         }
2732         // Move on to the next filter.
2733         continue;
2734       }
2735       ConstantArray *LArray = cast<ConstantArray>(LFilter);
2736       if (isa<ConstantAggregateZero>(Filter)) { // Filter only contains zeros.
2737         // Since Filter is non-empty and contains only zeros, it is a subset of
2738         // LFilter iff LFilter contains a zero.
2739         assert(FElts > 0 && "Should have eliminated the empty filter earlier!");
2740         for (unsigned l = 0; l != LElts; ++l)
2741           if (LArray->getOperand(l)->isNullValue()) {
2742             // LFilter contains a zero - discard it.
2743             NewClauses.erase(J);
2744             MakeNewInstruction = true;
2745             break;
2746           }
2747         // Move on to the next filter.
2748         continue;
2749       }
2750       // At this point we know that both filters are ConstantArrays.  Loop over
2751       // operands to see whether every element of Filter is also an element of
2752       // LFilter.  Since filters tend to be short this is probably faster than
2753       // using a method that scales nicely.
2754       ConstantArray *FArray = cast<ConstantArray>(Filter);
2755       bool AllFound = true;
2756       for (unsigned f = 0; f != FElts; ++f) {
2757         Value *FTypeInfo = FArray->getOperand(f)->stripPointerCasts();
2758         AllFound = false;
2759         for (unsigned l = 0; l != LElts; ++l) {
2760           Value *LTypeInfo = LArray->getOperand(l)->stripPointerCasts();
2761           if (LTypeInfo == FTypeInfo) {
2762             AllFound = true;
2763             break;
2764           }
2765         }
2766         if (!AllFound)
2767           break;
2768       }
2769       if (AllFound) {
2770         // Discard LFilter.
2771         NewClauses.erase(J);
2772         MakeNewInstruction = true;
2773       }
2774       // Move on to the next filter.
2775     }
2776   }
2777
2778   // If we changed any of the clauses, replace the old landingpad instruction
2779   // with a new one.
2780   if (MakeNewInstruction) {
2781     LandingPadInst *NLI = LandingPadInst::Create(LI.getType(),
2782                                                  NewClauses.size());
2783     for (unsigned i = 0, e = NewClauses.size(); i != e; ++i)
2784       NLI->addClause(NewClauses[i]);
2785     // A landing pad with no clauses must have the cleanup flag set.  It is
2786     // theoretically possible, though highly unlikely, that we eliminated all
2787     // clauses.  If so, force the cleanup flag to true.
2788     if (NewClauses.empty())
2789       CleanupFlag = true;
2790     NLI->setCleanup(CleanupFlag);
2791     return NLI;
2792   }
2793
2794   // Even if none of the clauses changed, we may nonetheless have understood
2795   // that the cleanup flag is pointless.  Clear it if so.
2796   if (LI.isCleanup() != CleanupFlag) {
2797     assert(!CleanupFlag && "Adding a cleanup, not removing one?!");
2798     LI.setCleanup(CleanupFlag);
2799     return &LI;
2800   }
2801
2802   return nullptr;
2803 }
2804
2805 /// Try to move the specified instruction from its current block into the
2806 /// beginning of DestBlock, which can only happen if it's safe to move the
2807 /// instruction past all of the instructions between it and the end of its
2808 /// block.
2809 static bool TryToSinkInstruction(Instruction *I, BasicBlock *DestBlock) {
2810   assert(I->hasOneUse() && "Invariants didn't hold!");
2811
2812   // Cannot move control-flow-involving, volatile loads, vaarg, etc.
2813   if (isa<PHINode>(I) || I->isEHPad() || I->mayHaveSideEffects() ||
2814       isa<TerminatorInst>(I))
2815     return false;
2816
2817   // Do not sink alloca instructions out of the entry block.
2818   if (isa<AllocaInst>(I) && I->getParent() ==
2819         &DestBlock->getParent()->getEntryBlock())
2820     return false;
2821
2822   // Do not sink into catchswitch blocks.
2823   if (isa<CatchSwitchInst>(DestBlock->getTerminator()))
2824     return false;
2825
2826   // Do not sink convergent call instructions.
2827   if (auto *CI = dyn_cast<CallInst>(I)) {
2828     if (CI->isConvergent())
2829       return false;
2830   }
2831   // We can only sink load instructions if there is nothing between the load and
2832   // the end of block that could change the value.
2833   if (I->mayReadFromMemory()) {
2834     for (BasicBlock::iterator Scan = I->getIterator(),
2835                               E = I->getParent()->end();
2836          Scan != E; ++Scan)
2837       if (Scan->mayWriteToMemory())
2838         return false;
2839   }
2840
2841   BasicBlock::iterator InsertPos = DestBlock->getFirstInsertionPt();
2842   I->moveBefore(&*InsertPos);
2843   ++NumSunkInst;
2844   return true;
2845 }
2846
2847 bool InstCombiner::run() {
2848   while (!Worklist.isEmpty()) {
2849     Instruction *I = Worklist.RemoveOne();
2850     if (I == nullptr) continue;  // skip null values.
2851
2852     // Check to see if we can DCE the instruction.
2853     if (isInstructionTriviallyDead(I, &TLI)) {
2854       DEBUG(dbgs() << "IC: DCE: " << *I << '\n');
2855       eraseInstFromFunction(*I);
2856       ++NumDeadInst;
2857       MadeIRChange = true;
2858       continue;
2859     }
2860
2861     // Instruction isn't dead, see if we can constant propagate it.
2862     if (!I->use_empty() &&
2863         (I->getNumOperands() == 0 || isa<Constant>(I->getOperand(0)))) {
2864       if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(I, DL, &TLI)) {
2865         DEBUG(dbgs() << "IC: ConstFold to: " << *C << " from: " << *I << '\n');
2866
2867         // Add operands to the worklist.
2868         replaceInstUsesWith(*I, C);
2869         ++NumConstProp;
2870         if (isInstructionTriviallyDead(I, &TLI))
2871           eraseInstFromFunction(*I);
2872         MadeIRChange = true;
2873         continue;
2874       }
2875     }
2876
2877     // In general, it is possible for computeKnownBits to determine all bits in
2878     // a value even when the operands are not all constants.
2879     Type *Ty = I->getType();
2880     if (ExpensiveCombines && !I->use_empty() && Ty->isIntOrIntVectorTy()) {
2881       unsigned BitWidth = Ty->getScalarSizeInBits();
2882       APInt KnownZero(BitWidth, 0);
2883       APInt KnownOne(BitWidth, 0);
2884       computeKnownBits(I, KnownZero, KnownOne, /*Depth*/0, I);
2885       if ((KnownZero | KnownOne).isAllOnesValue()) {
2886         Constant *C = ConstantInt::get(Ty, KnownOne);
2887         DEBUG(dbgs() << "IC: ConstFold (all bits known) to: " << *C <<
2888                         " from: " << *I << '\n');
2889
2890         // Add operands to the worklist.
2891         replaceInstUsesWith(*I, C);
2892         ++NumConstProp;
2893         if (isInstructionTriviallyDead(I, &TLI))
2894           eraseInstFromFunction(*I);
2895         MadeIRChange = true;
2896         continue;
2897       }
2898     }
2899
2900     // See if we can trivially sink this instruction to a successor basic block.
2901     if (I->hasOneUse()) {
2902       BasicBlock *BB = I->getParent();
2903       Instruction *UserInst = cast<Instruction>(*I->user_begin());
2904       BasicBlock *UserParent;
2905
2906       // Get the block the use occurs in.
2907       if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(UserInst))
2908         UserParent = PN->getIncomingBlock(*I->use_begin());
2909       else
2910         UserParent = UserInst->getParent();
2911
2912       if (UserParent != BB) {
2913         bool UserIsSuccessor = false;
2914         // See if the user is one of our successors.
2915         for (succ_iterator SI = succ_begin(BB), E = succ_end(BB); SI != E; ++SI)
2916           if (*SI == UserParent) {
2917             UserIsSuccessor = true;
2918             break;
2919           }
2920
2921         // If the user is one of our immediate successors, and if that successor
2922         // only has us as a predecessors (we'd have to split the critical edge
2923         // otherwise), we can keep going.
2924         if (UserIsSuccessor && UserParent->getUniquePredecessor()) {
2925           // Okay, the CFG is simple enough, try to sink this instruction.
2926           if (TryToSinkInstruction(I, UserParent)) {
2927             DEBUG(dbgs() << "IC: Sink: " << *I << '\n');
2928             MadeIRChange = true;
2929             // We'll add uses of the sunk instruction below, but since sinking
2930             // can expose opportunities for it's *operands* add them to the
2931             // worklist
2932             for (Use &U : I->operands())
2933               if (Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(U.get()))
2934                 Worklist.Add(OpI);
2935           }
2936         }
2937       }
2938     }
2939
2940     // Now that we have an instruction, try combining it to simplify it.
2941     Builder->SetInsertPoint(I);
2942     Builder->SetCurrentDebugLocation(I->getDebugLoc());
2943
2944 #ifndef NDEBUG
2945     std::string OrigI;
2946 #endif
2947     DEBUG(raw_string_ostream SS(OrigI); I->print(SS); OrigI = SS.str(););
2948     DEBUG(dbgs() << "IC: Visiting: " << OrigI << '\n');
2949
2950     if (Instruction *Result = visit(*I)) {
2951       ++NumCombined;
2952       // Should we replace the old instruction with a new one?
2953       if (Result != I) {
2954         DEBUG(dbgs() << "IC: Old = " << *I << '\n'
2955                      << "    New = " << *Result << '\n');
2956
2957         if (I->getDebugLoc())
2958           Result->setDebugLoc(I->getDebugLoc());
2959         // Everything uses the new instruction now.
2960         I->replaceAllUsesWith(Result);
2961
2962         // Move the name to the new instruction first.
2963         Result->takeName(I);
2964
2965         // Push the new instruction and any users onto the worklist.
2966         Worklist.AddUsersToWorkList(*Result);
2967         Worklist.Add(Result);
2968
2969         // Insert the new instruction into the basic block...
2970         BasicBlock *InstParent = I->getParent();
2971         BasicBlock::iterator InsertPos = I->getIterator();
2972
2973         // If we replace a PHI with something that isn't a PHI, fix up the
2974         // insertion point.
2975         if (!isa<PHINode>(Result) && isa<PHINode>(InsertPos))
2976           InsertPos = InstParent->getFirstInsertionPt();
2977
2978         InstParent->getInstList().insert(InsertPos, Result);
2979
2980         eraseInstFromFunction(*I);
2981       } else {
2982         DEBUG(dbgs() << "IC: Mod = " << OrigI << '\n'
2983                      << "    New = " << *I << '\n');
2984
2985         // If the instruction was modified, it's possible that it is now dead.
2986         // if so, remove it.
2987         if (isInstructionTriviallyDead(I, &TLI)) {
2988           eraseInstFromFunction(*I);
2989         } else {
2990           Worklist.AddUsersToWorkList(*I);
2991           Worklist.Add(I);
2992         }
2993       }
2994       MadeIRChange = true;
2995     }
2996   }
2997
2998   Worklist.Zap();
2999   return MadeIRChange;
3000 }
3001
3002 /// Walk the function in depth-first order, adding all reachable code to the
3003 /// worklist.
3004 ///
3005 /// This has a couple of tricks to make the code faster and more powerful.  In
3006 /// particular, we constant fold and DCE instructions as we go, to avoid adding
3007 /// them to the worklist (this significantly speeds up instcombine on code where
3008 /// many instructions are dead or constant).  Additionally, if we find a branch
3009 /// whose condition is a known constant, we only visit the reachable successors.
3010 ///
3011 static bool AddReachableCodeToWorklist(BasicBlock *BB, const DataLayout &DL,
3012                                        SmallPtrSetImpl<BasicBlock *> &Visited,
3013                                        InstCombineWorklist &ICWorklist,
3014                                        const TargetLibraryInfo *TLI) {
3015   bool MadeIRChange = false;
3016   SmallVector<BasicBlock*, 256> Worklist;
3017   Worklist.push_back(BB);
3018
3019   SmallVector<Instruction*, 128> InstrsForInstCombineWorklist;
3020   DenseMap<Constant *, Constant *> FoldedConstants;
3021
3022   do {
3023     BB = Worklist.pop_back_val();
3024
3025     // We have now visited this block!  If we've already been here, ignore it.
3026     if (!Visited.insert(BB).second)
3027       continue;
3028
3029     for (BasicBlock::iterator BBI = BB->begin(), E = BB->end(); BBI != E; ) {
3030       Instruction *Inst = &*BBI++;
3031
3032       // DCE instruction if trivially dead.
3033       if (isInstructionTriviallyDead(Inst, TLI)) {
3034         ++NumDeadInst;
3035         DEBUG(dbgs() << "IC: DCE: " << *Inst << '\n');
3036         Inst->eraseFromParent();
3037         continue;
3038       }
3039
3040       // ConstantProp instruction if trivially constant.
3041       if (!Inst->use_empty() &&
3042           (Inst->getNumOperands() == 0 || isa<Constant>(Inst->getOperand(0))))
3043         if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(Inst, DL, TLI)) {
3044           DEBUG(dbgs() << "IC: ConstFold to: " << *C << " from: "
3045                        << *Inst << '\n');
3046           Inst->replaceAllUsesWith(C);
3047           ++NumConstProp;
3048           if (isInstructionTriviallyDead(Inst, TLI))
3049             Inst->eraseFromParent();
3050           continue;
3051         }
3052
3053       // See if we can constant fold its operands.
3054       for (Use &U : Inst->operands()) {
3055         if (!isa<ConstantVector>(U) && !isa<ConstantExpr>(U))
3056           continue;
3057
3058         auto *C = cast<Constant>(U);
3059         Constant *&FoldRes = FoldedConstants[C];
3060         if (!FoldRes)
3061           FoldRes = ConstantFoldConstant(C, DL, TLI);
3062         if (!FoldRes)
3063           FoldRes = C;
3064
3065         if (FoldRes != C) {
3066           DEBUG(dbgs() << "IC: ConstFold operand of: " << *Inst
3067                        << "\n    Old = " << *C
3068                        << "\n    New = " << *FoldRes << '\n');
3069           U = FoldRes;
3070           MadeIRChange = true;
3071         }
3072       }
3073
3074       InstrsForInstCombineWorklist.push_back(Inst);
3075     }
3076
3077     // Recursively visit successors.  If this is a branch or switch on a
3078     // constant, only visit the reachable successor.
3079     TerminatorInst *TI = BB->getTerminator();
3080     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
3081       if (BI->isConditional() && isa<ConstantInt>(BI->getCondition())) {
3082         bool CondVal = cast<ConstantInt>(BI->getCondition())->getZExtValue();
3083         BasicBlock *ReachableBB = BI->getSuccessor(!CondVal);
3084         Worklist.push_back(ReachableBB);
3085         continue;
3086       }
3087     } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
3088       if (ConstantInt *Cond = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getCondition())) {
3089         Worklist.push_back(SI->findCaseValue(Cond)->getCaseSuccessor());
3090         continue;
3091       }
3092     }
3093
3094     for (BasicBlock *SuccBB : TI->successors())
3095       Worklist.push_back(SuccBB);
3096   } while (!Worklist.empty());
3097
3098   // Once we've found all of the instructions to add to instcombine's worklist,
3099   // add them in reverse order.  This way instcombine will visit from the top
3100   // of the function down.  This jives well with the way that it adds all uses
3101   // of instructions to the worklist after doing a transformation, thus avoiding
3102   // some N^2 behavior in pathological cases.
3103   ICWorklist.AddInitialGroup(InstrsForInstCombineWorklist);
3104
3105   return MadeIRChange;
3106 }
3107
3108 /// \brief Populate the IC worklist from a function, and prune any dead basic
3109 /// blocks discovered in the process.
3110 ///
3111 /// This also does basic constant propagation and other forward fixing to make
3112 /// the combiner itself run much faster.
3113 static bool prepareICWorklistFromFunction(Function &F, const DataLayout &DL,
3114                                           TargetLibraryInfo *TLI,
3115                                           InstCombineWorklist &ICWorklist) {
3116   bool MadeIRChange = false;
3117
3118   // Do a depth-first traversal of the function, populate the worklist with
3119   // the reachable instructions.  Ignore blocks that are not reachable.  Keep
3120   // track of which blocks we visit.
3121   SmallPtrSet<BasicBlock *, 32> Visited;
3122   MadeIRChange |=
3123       AddReachableCodeToWorklist(&F.front(), DL, Visited, ICWorklist, TLI);
3124
3125   // Do a quick scan over the function.  If we find any blocks that are
3126   // unreachable, remove any instructions inside of them.  This prevents
3127   // the instcombine code from having to deal with some bad special cases.
3128   for (BasicBlock &BB : F) {
3129     if (Visited.count(&BB))
3130       continue;
3131
3132     unsigned NumDeadInstInBB = removeAllNonTerminatorAndEHPadInstructions(&BB);
3133     MadeIRChange |= NumDeadInstInBB > 0;
3134     NumDeadInst += NumDeadInstInBB;
3135   }
3136
3137   return MadeIRChange;
3138 }
3139
3140 static bool
3141 combineInstructionsOverFunction(Function &F, InstCombineWorklist &Worklist,
3142                                 AliasAnalysis *AA, AssumptionCache &AC,
3143                                 TargetLibraryInfo &TLI, DominatorTree &DT,
3144                                 bool ExpensiveCombines = true,
3145                                 LoopInfo *LI = nullptr) {
3146   auto &DL = F.getParent()->getDataLayout();
3147   ExpensiveCombines |= EnableExpensiveCombines;
3148
3149   /// Builder - This is an IRBuilder that automatically inserts new
3150   /// instructions into the worklist when they are created.
3151   IRBuilder<TargetFolder, IRBuilderCallbackInserter> Builder(
3152       F.getContext(), TargetFolder(DL),
3153       IRBuilderCallbackInserter([&Worklist, &AC](Instruction *I) {
3154         Worklist.Add(I);
3155
3156         using namespace llvm::PatternMatch;
3157         if (match(I, m_Intrinsic<Intrinsic::assume>()))
3158           AC.registerAssumption(cast<CallInst>(I));
3159       }));
3160
3161   // Lower dbg.declare intrinsics otherwise their value may be clobbered
3162   // by instcombiner.
3163   bool DbgDeclaresChanged = LowerDbgDeclare(F);
3164
3165   // Iterate while there is work to do.
3166   int Iteration = 0;
3167   for (;;) {
3168     ++Iteration;
3169     DEBUG(dbgs() << "\n\nINSTCOMBINE ITERATION #" << Iteration << " on "
3170                  << F.getName() << "\n");
3171
3172     bool Changed = prepareICWorklistFromFunction(F, DL, &TLI, Worklist);
3173
3174     InstCombiner IC(Worklist, &Builder, F.optForMinSize(), ExpensiveCombines,
3175                     AA, AC, TLI, DT, DL, LI);
3176     IC.MaxArraySizeForCombine = MaxArraySize;
3177     Changed |= IC.run();
3178
3179     if (!Changed)
3180       break;
3181   }
3182
3183   return DbgDeclaresChanged || Iteration > 1;
3184 }
3185
3186 PreservedAnalyses InstCombinePass::run(Function &F,
3187                                        FunctionAnalysisManager &AM) {
3188   auto &AC = AM.getResult<AssumptionAnalysis>(F);
3189   auto &DT = AM.getResult<DominatorTreeAnalysis>(F);
3190   auto &TLI = AM.getResult<TargetLibraryAnalysis>(F);
3191
3192   auto *LI = AM.getCachedResult<LoopAnalysis>(F);
3193
3194   // FIXME: The AliasAnalysis is not yet supported in the new pass manager
3195   if (!combineInstructionsOverFunction(F, Worklist, nullptr, AC, TLI, DT,
3196                                        ExpensiveCombines, LI))
3197     // No changes, all analyses are preserved.
3198     return PreservedAnalyses::all();
3199
3200   // Mark all the analyses that instcombine updates as preserved.
3201   PreservedAnalyses PA;
3202   PA.preserveSet<CFGAnalyses>();
3203   PA.preserve<AAManager>();
3204   PA.preserve<GlobalsAA>();
3205   return PA;
3206 }
3207
3208 void InstructionCombiningPass::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
3209   AU.setPreservesCFG();
3210   AU.addRequired<AAResultsWrapperPass>();
3211   AU.addRequired<AssumptionCacheTracker>();
3212   AU.addRequired<TargetLibraryInfoWrapperPass>();
3213   AU.addRequired<DominatorTreeWrapperPass>();
3214   AU.addPreserved<DominatorTreeWrapperPass>();
3215   AU.addPreserved<AAResultsWrapperPass>();
3216   AU.addPreserved<BasicAAWrapperPass>();
3217   AU.addPreserved<GlobalsAAWrapperPass>();
3218 }
3219
3220 bool InstructionCombiningPass::runOnFunction(Function &F) {
3221   if (skipFunction(F))
3222     return false;
3223
3224   // Required analyses.
3225   auto AA = &getAnalysis<AAResultsWrapperPass>().getAAResults();
3226   auto &AC = getAnalysis<AssumptionCacheTracker>().getAssumptionCache(F);
3227   auto &TLI = getAnalysis<TargetLibraryInfoWrapperPass>().getTLI();
3228   auto &DT = getAnalysis<DominatorTreeWrapperPass>().getDomTree();
3229
3230   // Optional analyses.
3231   auto *LIWP = getAnalysisIfAvailable<LoopInfoWrapperPass>();
3232   auto *LI = LIWP ? &LIWP->getLoopInfo() : nullptr;
3233
3234   return combineInstructionsOverFunction(F, Worklist, AA, AC, TLI, DT,
3235                                          ExpensiveCombines, LI);
3236 }
3237
3238 char InstructionCombiningPass::ID = 0;
3239 INITIALIZE_PASS_BEGIN(InstructionCombiningPass, "instcombine",
3240                       "Combine redundant instructions", false, false)
3241 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(AssumptionCacheTracker)
3242 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(TargetLibraryInfoWrapperPass)
3243 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(DominatorTreeWrapperPass)
3244 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(AAResultsWrapperPass)
3245 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(GlobalsAAWrapperPass)
3246 INITIALIZE_PASS_END(InstructionCombiningPass, "instcombine",
3247                     "Combine redundant instructions", false, false)
3248
3249 // Initialization Routines
3250 void llvm::initializeInstCombine(PassRegistry &Registry) {
3251   initializeInstructionCombiningPassPass(Registry);
3252 }
3253
3254 void LLVMInitializeInstCombine(LLVMPassRegistryRef R) {
3255   initializeInstructionCombiningPassPass(*unwrap(R));
3256 }
3257
3258 FunctionPass *llvm::createInstructionCombiningPass(bool ExpensiveCombines) {
3259   return new InstructionCombiningPass(ExpensiveCombines);
3260 }