]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - llvm/lib/Transforms/InstCombine/InstCombineSelect.cpp
Vendor import of llvm-project branch release/10.x
[FreeBSD/FreeBSD.git] / llvm / lib / Transforms / InstCombine / InstCombineSelect.cpp
1 //===- InstCombineSelect.cpp ----------------------------------------------===//
2 //
3 // Part of the LLVM Project, under the Apache License v2.0 with LLVM Exceptions.
4 // See https://llvm.org/LICENSE.txt for license information.
5 // SPDX-License-Identifier: Apache-2.0 WITH LLVM-exception
6 //
7 //===----------------------------------------------------------------------===//
8 //
9 // This file implements the visitSelect function.
10 //
11 //===----------------------------------------------------------------------===//
12
13 #include "InstCombineInternal.h"
14 #include "llvm/ADT/APInt.h"
15 #include "llvm/ADT/Optional.h"
16 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
17 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
18 #include "llvm/Analysis/AssumptionCache.h"
19 #include "llvm/Analysis/CmpInstAnalysis.h"
20 #include "llvm/Analysis/InstructionSimplify.h"
21 #include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
22 #include "llvm/IR/BasicBlock.h"
23 #include "llvm/IR/Constant.h"
24 #include "llvm/IR/Constants.h"
25 #include "llvm/IR/DerivedTypes.h"
26 #include "llvm/IR/IRBuilder.h"
27 #include "llvm/IR/InstrTypes.h"
28 #include "llvm/IR/Instruction.h"
29 #include "llvm/IR/Instructions.h"
30 #include "llvm/IR/IntrinsicInst.h"
31 #include "llvm/IR/Intrinsics.h"
32 #include "llvm/IR/Operator.h"
33 #include "llvm/IR/PatternMatch.h"
34 #include "llvm/IR/Type.h"
35 #include "llvm/IR/User.h"
36 #include "llvm/IR/Value.h"
37 #include "llvm/Support/Casting.h"
38 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
39 #include "llvm/Support/KnownBits.h"
40 #include "llvm/Transforms/InstCombine/InstCombineWorklist.h"
41 #include <cassert>
42 #include <utility>
43
44 using namespace llvm;
45 using namespace PatternMatch;
46
47 #define DEBUG_TYPE "instcombine"
48
49 static Value *createMinMax(InstCombiner::BuilderTy &Builder,
50                            SelectPatternFlavor SPF, Value *A, Value *B) {
51   CmpInst::Predicate Pred = getMinMaxPred(SPF);
52   assert(CmpInst::isIntPredicate(Pred) && "Expected integer predicate");
53   return Builder.CreateSelect(Builder.CreateICmp(Pred, A, B), A, B);
54 }
55
56 /// Replace a select operand based on an equality comparison with the identity
57 /// constant of a binop.
58 static Instruction *foldSelectBinOpIdentity(SelectInst &Sel,
59                                             const TargetLibraryInfo &TLI) {
60   // The select condition must be an equality compare with a constant operand.
61   Value *X;
62   Constant *C;
63   CmpInst::Predicate Pred;
64   if (!match(Sel.getCondition(), m_Cmp(Pred, m_Value(X), m_Constant(C))))
65     return nullptr;
66
67   bool IsEq;
68   if (ICmpInst::isEquality(Pred))
69     IsEq = Pred == ICmpInst::ICMP_EQ;
70   else if (Pred == FCmpInst::FCMP_OEQ)
71     IsEq = true;
72   else if (Pred == FCmpInst::FCMP_UNE)
73     IsEq = false;
74   else
75     return nullptr;
76
77   // A select operand must be a binop.
78   BinaryOperator *BO;
79   if (!match(Sel.getOperand(IsEq ? 1 : 2), m_BinOp(BO)))
80     return nullptr;
81
82   // The compare constant must be the identity constant for that binop.
83   // If this a floating-point compare with 0.0, any zero constant will do.
84   Type *Ty = BO->getType();
85   Constant *IdC = ConstantExpr::getBinOpIdentity(BO->getOpcode(), Ty, true);
86   if (IdC != C) {
87     if (!IdC || !CmpInst::isFPPredicate(Pred))
88       return nullptr;
89     if (!match(IdC, m_AnyZeroFP()) || !match(C, m_AnyZeroFP()))
90       return nullptr;
91   }
92
93   // Last, match the compare variable operand with a binop operand.
94   Value *Y;
95   if (!BO->isCommutative() && !match(BO, m_BinOp(m_Value(Y), m_Specific(X))))
96     return nullptr;
97   if (!match(BO, m_c_BinOp(m_Value(Y), m_Specific(X))))
98     return nullptr;
99
100   // +0.0 compares equal to -0.0, and so it does not behave as required for this
101   // transform. Bail out if we can not exclude that possibility.
102   if (isa<FPMathOperator>(BO))
103     if (!BO->hasNoSignedZeros() && !CannotBeNegativeZero(Y, &TLI))
104       return nullptr;
105
106   // BO = binop Y, X
107   // S = { select (cmp eq X, C), BO, ? } or { select (cmp ne X, C), ?, BO }
108   // =>
109   // S = { select (cmp eq X, C),  Y, ? } or { select (cmp ne X, C), ?,  Y }
110   Sel.setOperand(IsEq ? 1 : 2, Y);
111   return &Sel;
112 }
113
114 /// This folds:
115 ///  select (icmp eq (and X, C1)), TC, FC
116 ///    iff C1 is a power 2 and the difference between TC and FC is a power-of-2.
117 /// To something like:
118 ///  (shr (and (X, C1)), (log2(C1) - log2(TC-FC))) + FC
119 /// Or:
120 ///  (shl (and (X, C1)), (log2(TC-FC) - log2(C1))) + FC
121 /// With some variations depending if FC is larger than TC, or the shift
122 /// isn't needed, or the bit widths don't match.
123 static Value *foldSelectICmpAnd(SelectInst &Sel, ICmpInst *Cmp,
124                                 InstCombiner::BuilderTy &Builder) {
125   const APInt *SelTC, *SelFC;
126   if (!match(Sel.getTrueValue(), m_APInt(SelTC)) ||
127       !match(Sel.getFalseValue(), m_APInt(SelFC)))
128     return nullptr;
129
130   // If this is a vector select, we need a vector compare.
131   Type *SelType = Sel.getType();
132   if (SelType->isVectorTy() != Cmp->getType()->isVectorTy())
133     return nullptr;
134
135   Value *V;
136   APInt AndMask;
137   bool CreateAnd = false;
138   ICmpInst::Predicate Pred = Cmp->getPredicate();
139   if (ICmpInst::isEquality(Pred)) {
140     if (!match(Cmp->getOperand(1), m_Zero()))
141       return nullptr;
142
143     V = Cmp->getOperand(0);
144     const APInt *AndRHS;
145     if (!match(V, m_And(m_Value(), m_Power2(AndRHS))))
146       return nullptr;
147
148     AndMask = *AndRHS;
149   } else if (decomposeBitTestICmp(Cmp->getOperand(0), Cmp->getOperand(1),
150                                   Pred, V, AndMask)) {
151     assert(ICmpInst::isEquality(Pred) && "Not equality test?");
152     if (!AndMask.isPowerOf2())
153       return nullptr;
154
155     CreateAnd = true;
156   } else {
157     return nullptr;
158   }
159
160   // In general, when both constants are non-zero, we would need an offset to
161   // replace the select. This would require more instructions than we started
162   // with. But there's one special-case that we handle here because it can
163   // simplify/reduce the instructions.
164   APInt TC = *SelTC;
165   APInt FC = *SelFC;
166   if (!TC.isNullValue() && !FC.isNullValue()) {
167     // If the select constants differ by exactly one bit and that's the same
168     // bit that is masked and checked by the select condition, the select can
169     // be replaced by bitwise logic to set/clear one bit of the constant result.
170     if (TC.getBitWidth() != AndMask.getBitWidth() || (TC ^ FC) != AndMask)
171       return nullptr;
172     if (CreateAnd) {
173       // If we have to create an 'and', then we must kill the cmp to not
174       // increase the instruction count.
175       if (!Cmp->hasOneUse())
176         return nullptr;
177       V = Builder.CreateAnd(V, ConstantInt::get(SelType, AndMask));
178     }
179     bool ExtraBitInTC = TC.ugt(FC);
180     if (Pred == ICmpInst::ICMP_EQ) {
181       // If the masked bit in V is clear, clear or set the bit in the result:
182       // (V & AndMaskC) == 0 ? TC : FC --> (V & AndMaskC) ^ TC
183       // (V & AndMaskC) == 0 ? TC : FC --> (V & AndMaskC) | TC
184       Constant *C = ConstantInt::get(SelType, TC);
185       return ExtraBitInTC ? Builder.CreateXor(V, C) : Builder.CreateOr(V, C);
186     }
187     if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE) {
188       // If the masked bit in V is set, set or clear the bit in the result:
189       // (V & AndMaskC) != 0 ? TC : FC --> (V & AndMaskC) | FC
190       // (V & AndMaskC) != 0 ? TC : FC --> (V & AndMaskC) ^ FC
191       Constant *C = ConstantInt::get(SelType, FC);
192       return ExtraBitInTC ? Builder.CreateOr(V, C) : Builder.CreateXor(V, C);
193     }
194     llvm_unreachable("Only expecting equality predicates");
195   }
196
197   // Make sure one of the select arms is a power-of-2.
198   if (!TC.isPowerOf2() && !FC.isPowerOf2())
199     return nullptr;
200
201   // Determine which shift is needed to transform result of the 'and' into the
202   // desired result.
203   const APInt &ValC = !TC.isNullValue() ? TC : FC;
204   unsigned ValZeros = ValC.logBase2();
205   unsigned AndZeros = AndMask.logBase2();
206
207   // Insert the 'and' instruction on the input to the truncate.
208   if (CreateAnd)
209     V = Builder.CreateAnd(V, ConstantInt::get(V->getType(), AndMask));
210
211   // If types don't match, we can still convert the select by introducing a zext
212   // or a trunc of the 'and'.
213   if (ValZeros > AndZeros) {
214     V = Builder.CreateZExtOrTrunc(V, SelType);
215     V = Builder.CreateShl(V, ValZeros - AndZeros);
216   } else if (ValZeros < AndZeros) {
217     V = Builder.CreateLShr(V, AndZeros - ValZeros);
218     V = Builder.CreateZExtOrTrunc(V, SelType);
219   } else {
220     V = Builder.CreateZExtOrTrunc(V, SelType);
221   }
222
223   // Okay, now we know that everything is set up, we just don't know whether we
224   // have a icmp_ne or icmp_eq and whether the true or false val is the zero.
225   bool ShouldNotVal = !TC.isNullValue();
226   ShouldNotVal ^= Pred == ICmpInst::ICMP_NE;
227   if (ShouldNotVal)
228     V = Builder.CreateXor(V, ValC);
229
230   return V;
231 }
232
233 /// We want to turn code that looks like this:
234 ///   %C = or %A, %B
235 ///   %D = select %cond, %C, %A
236 /// into:
237 ///   %C = select %cond, %B, 0
238 ///   %D = or %A, %C
239 ///
240 /// Assuming that the specified instruction is an operand to the select, return
241 /// a bitmask indicating which operands of this instruction are foldable if they
242 /// equal the other incoming value of the select.
243 static unsigned getSelectFoldableOperands(BinaryOperator *I) {
244   switch (I->getOpcode()) {
245   case Instruction::Add:
246   case Instruction::Mul:
247   case Instruction::And:
248   case Instruction::Or:
249   case Instruction::Xor:
250     return 3;              // Can fold through either operand.
251   case Instruction::Sub:   // Can only fold on the amount subtracted.
252   case Instruction::Shl:   // Can only fold on the shift amount.
253   case Instruction::LShr:
254   case Instruction::AShr:
255     return 1;
256   default:
257     return 0;              // Cannot fold
258   }
259 }
260
261 /// For the same transformation as the previous function, return the identity
262 /// constant that goes into the select.
263 static APInt getSelectFoldableConstant(BinaryOperator *I) {
264   switch (I->getOpcode()) {
265   default: llvm_unreachable("This cannot happen!");
266   case Instruction::Add:
267   case Instruction::Sub:
268   case Instruction::Or:
269   case Instruction::Xor:
270   case Instruction::Shl:
271   case Instruction::LShr:
272   case Instruction::AShr:
273     return APInt::getNullValue(I->getType()->getScalarSizeInBits());
274   case Instruction::And:
275     return APInt::getAllOnesValue(I->getType()->getScalarSizeInBits());
276   case Instruction::Mul:
277     return APInt(I->getType()->getScalarSizeInBits(), 1);
278   }
279 }
280
281 /// We have (select c, TI, FI), and we know that TI and FI have the same opcode.
282 Instruction *InstCombiner::foldSelectOpOp(SelectInst &SI, Instruction *TI,
283                                           Instruction *FI) {
284   // Don't break up min/max patterns. The hasOneUse checks below prevent that
285   // for most cases, but vector min/max with bitcasts can be transformed. If the
286   // one-use restrictions are eased for other patterns, we still don't want to
287   // obfuscate min/max.
288   if ((match(&SI, m_SMin(m_Value(), m_Value())) ||
289        match(&SI, m_SMax(m_Value(), m_Value())) ||
290        match(&SI, m_UMin(m_Value(), m_Value())) ||
291        match(&SI, m_UMax(m_Value(), m_Value()))))
292     return nullptr;
293
294   // If this is a cast from the same type, merge.
295   Value *Cond = SI.getCondition();
296   Type *CondTy = Cond->getType();
297   if (TI->getNumOperands() == 1 && TI->isCast()) {
298     Type *FIOpndTy = FI->getOperand(0)->getType();
299     if (TI->getOperand(0)->getType() != FIOpndTy)
300       return nullptr;
301
302     // The select condition may be a vector. We may only change the operand
303     // type if the vector width remains the same (and matches the condition).
304     if (CondTy->isVectorTy()) {
305       if (!FIOpndTy->isVectorTy())
306         return nullptr;
307       if (CondTy->getVectorNumElements() != FIOpndTy->getVectorNumElements())
308         return nullptr;
309
310       // TODO: If the backend knew how to deal with casts better, we could
311       // remove this limitation. For now, there's too much potential to create
312       // worse codegen by promoting the select ahead of size-altering casts
313       // (PR28160).
314       //
315       // Note that ValueTracking's matchSelectPattern() looks through casts
316       // without checking 'hasOneUse' when it matches min/max patterns, so this
317       // transform may end up happening anyway.
318       if (TI->getOpcode() != Instruction::BitCast &&
319           (!TI->hasOneUse() || !FI->hasOneUse()))
320         return nullptr;
321     } else if (!TI->hasOneUse() || !FI->hasOneUse()) {
322       // TODO: The one-use restrictions for a scalar select could be eased if
323       // the fold of a select in visitLoadInst() was enhanced to match a pattern
324       // that includes a cast.
325       return nullptr;
326     }
327
328     // Fold this by inserting a select from the input values.
329     Value *NewSI =
330         Builder.CreateSelect(Cond, TI->getOperand(0), FI->getOperand(0),
331                              SI.getName() + ".v", &SI);
332     return CastInst::Create(Instruction::CastOps(TI->getOpcode()), NewSI,
333                             TI->getType());
334   }
335
336   // Cond ? -X : -Y --> -(Cond ? X : Y)
337   Value *X, *Y;
338   if (match(TI, m_FNeg(m_Value(X))) && match(FI, m_FNeg(m_Value(Y))) &&
339       (TI->hasOneUse() || FI->hasOneUse())) {
340     Value *NewSel = Builder.CreateSelect(Cond, X, Y, SI.getName() + ".v", &SI);
341     // TODO: Remove the hack for the binop form when the unary op is optimized
342     //       properly with all IR passes.
343     if (TI->getOpcode() != Instruction::FNeg)
344       return BinaryOperator::CreateFNegFMF(NewSel, cast<BinaryOperator>(TI));
345     return UnaryOperator::CreateFNeg(NewSel);
346   }
347
348   // Only handle binary operators (including two-operand getelementptr) with
349   // one-use here. As with the cast case above, it may be possible to relax the
350   // one-use constraint, but that needs be examined carefully since it may not
351   // reduce the total number of instructions.
352   if (TI->getNumOperands() != 2 || FI->getNumOperands() != 2 ||
353       (!isa<BinaryOperator>(TI) && !isa<GetElementPtrInst>(TI)) ||
354       !TI->hasOneUse() || !FI->hasOneUse())
355     return nullptr;
356
357   // Figure out if the operations have any operands in common.
358   Value *MatchOp, *OtherOpT, *OtherOpF;
359   bool MatchIsOpZero;
360   if (TI->getOperand(0) == FI->getOperand(0)) {
361     MatchOp  = TI->getOperand(0);
362     OtherOpT = TI->getOperand(1);
363     OtherOpF = FI->getOperand(1);
364     MatchIsOpZero = true;
365   } else if (TI->getOperand(1) == FI->getOperand(1)) {
366     MatchOp  = TI->getOperand(1);
367     OtherOpT = TI->getOperand(0);
368     OtherOpF = FI->getOperand(0);
369     MatchIsOpZero = false;
370   } else if (!TI->isCommutative()) {
371     return nullptr;
372   } else if (TI->getOperand(0) == FI->getOperand(1)) {
373     MatchOp  = TI->getOperand(0);
374     OtherOpT = TI->getOperand(1);
375     OtherOpF = FI->getOperand(0);
376     MatchIsOpZero = true;
377   } else if (TI->getOperand(1) == FI->getOperand(0)) {
378     MatchOp  = TI->getOperand(1);
379     OtherOpT = TI->getOperand(0);
380     OtherOpF = FI->getOperand(1);
381     MatchIsOpZero = true;
382   } else {
383     return nullptr;
384   }
385
386   // If the select condition is a vector, the operands of the original select's
387   // operands also must be vectors. This may not be the case for getelementptr
388   // for example.
389   if (CondTy->isVectorTy() && (!OtherOpT->getType()->isVectorTy() ||
390                                !OtherOpF->getType()->isVectorTy()))
391     return nullptr;
392
393   // If we reach here, they do have operations in common.
394   Value *NewSI = Builder.CreateSelect(Cond, OtherOpT, OtherOpF,
395                                       SI.getName() + ".v", &SI);
396   Value *Op0 = MatchIsOpZero ? MatchOp : NewSI;
397   Value *Op1 = MatchIsOpZero ? NewSI : MatchOp;
398   if (auto *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(TI)) {
399     BinaryOperator *NewBO = BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), Op0, Op1);
400     NewBO->copyIRFlags(TI);
401     NewBO->andIRFlags(FI);
402     return NewBO;
403   }
404   if (auto *TGEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(TI)) {
405     auto *FGEP = cast<GetElementPtrInst>(FI);
406     Type *ElementType = TGEP->getResultElementType();
407     return TGEP->isInBounds() && FGEP->isInBounds()
408                ? GetElementPtrInst::CreateInBounds(ElementType, Op0, {Op1})
409                : GetElementPtrInst::Create(ElementType, Op0, {Op1});
410   }
411   llvm_unreachable("Expected BinaryOperator or GEP");
412   return nullptr;
413 }
414
415 static bool isSelect01(const APInt &C1I, const APInt &C2I) {
416   if (!C1I.isNullValue() && !C2I.isNullValue()) // One side must be zero.
417     return false;
418   return C1I.isOneValue() || C1I.isAllOnesValue() ||
419          C2I.isOneValue() || C2I.isAllOnesValue();
420 }
421
422 /// Try to fold the select into one of the operands to allow further
423 /// optimization.
424 Instruction *InstCombiner::foldSelectIntoOp(SelectInst &SI, Value *TrueVal,
425                                             Value *FalseVal) {
426   // See the comment above GetSelectFoldableOperands for a description of the
427   // transformation we are doing here.
428   if (auto *TVI = dyn_cast<BinaryOperator>(TrueVal)) {
429     if (TVI->hasOneUse() && !isa<Constant>(FalseVal)) {
430       if (unsigned SFO = getSelectFoldableOperands(TVI)) {
431         unsigned OpToFold = 0;
432         if ((SFO & 1) && FalseVal == TVI->getOperand(0)) {
433           OpToFold = 1;
434         } else if ((SFO & 2) && FalseVal == TVI->getOperand(1)) {
435           OpToFold = 2;
436         }
437
438         if (OpToFold) {
439           APInt CI = getSelectFoldableConstant(TVI);
440           Value *OOp = TVI->getOperand(2-OpToFold);
441           // Avoid creating select between 2 constants unless it's selecting
442           // between 0, 1 and -1.
443           const APInt *OOpC;
444           bool OOpIsAPInt = match(OOp, m_APInt(OOpC));
445           if (!isa<Constant>(OOp) || (OOpIsAPInt && isSelect01(CI, *OOpC))) {
446             Value *C = ConstantInt::get(OOp->getType(), CI);
447             Value *NewSel = Builder.CreateSelect(SI.getCondition(), OOp, C);
448             NewSel->takeName(TVI);
449             BinaryOperator *BO = BinaryOperator::Create(TVI->getOpcode(),
450                                                         FalseVal, NewSel);
451             BO->copyIRFlags(TVI);
452             return BO;
453           }
454         }
455       }
456     }
457   }
458
459   if (auto *FVI = dyn_cast<BinaryOperator>(FalseVal)) {
460     if (FVI->hasOneUse() && !isa<Constant>(TrueVal)) {
461       if (unsigned SFO = getSelectFoldableOperands(FVI)) {
462         unsigned OpToFold = 0;
463         if ((SFO & 1) && TrueVal == FVI->getOperand(0)) {
464           OpToFold = 1;
465         } else if ((SFO & 2) && TrueVal == FVI->getOperand(1)) {
466           OpToFold = 2;
467         }
468
469         if (OpToFold) {
470           APInt CI = getSelectFoldableConstant(FVI);
471           Value *OOp = FVI->getOperand(2-OpToFold);
472           // Avoid creating select between 2 constants unless it's selecting
473           // between 0, 1 and -1.
474           const APInt *OOpC;
475           bool OOpIsAPInt = match(OOp, m_APInt(OOpC));
476           if (!isa<Constant>(OOp) || (OOpIsAPInt && isSelect01(CI, *OOpC))) {
477             Value *C = ConstantInt::get(OOp->getType(), CI);
478             Value *NewSel = Builder.CreateSelect(SI.getCondition(), C, OOp);
479             NewSel->takeName(FVI);
480             BinaryOperator *BO = BinaryOperator::Create(FVI->getOpcode(),
481                                                         TrueVal, NewSel);
482             BO->copyIRFlags(FVI);
483             return BO;
484           }
485         }
486       }
487     }
488   }
489
490   return nullptr;
491 }
492
493 /// We want to turn:
494 ///   (select (icmp eq (and X, Y), 0), (and (lshr X, Z), 1), 1)
495 /// into:
496 ///   zext (icmp ne i32 (and X, (or Y, (shl 1, Z))), 0)
497 /// Note:
498 ///   Z may be 0 if lshr is missing.
499 /// Worst-case scenario is that we will replace 5 instructions with 5 different
500 /// instructions, but we got rid of select.
501 static Instruction *foldSelectICmpAndAnd(Type *SelType, const ICmpInst *Cmp,
502                                          Value *TVal, Value *FVal,
503                                          InstCombiner::BuilderTy &Builder) {
504   if (!(Cmp->hasOneUse() && Cmp->getOperand(0)->hasOneUse() &&
505         Cmp->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ &&
506         match(Cmp->getOperand(1), m_Zero()) && match(FVal, m_One())))
507     return nullptr;
508
509   // The TrueVal has general form of:  and %B, 1
510   Value *B;
511   if (!match(TVal, m_OneUse(m_And(m_Value(B), m_One()))))
512     return nullptr;
513
514   // Where %B may be optionally shifted:  lshr %X, %Z.
515   Value *X, *Z;
516   const bool HasShift = match(B, m_OneUse(m_LShr(m_Value(X), m_Value(Z))));
517   if (!HasShift)
518     X = B;
519
520   Value *Y;
521   if (!match(Cmp->getOperand(0), m_c_And(m_Specific(X), m_Value(Y))))
522     return nullptr;
523
524   // ((X & Y) == 0) ? ((X >> Z) & 1) : 1 --> (X & (Y | (1 << Z))) != 0
525   // ((X & Y) == 0) ? (X & 1) : 1 --> (X & (Y | 1)) != 0
526   Constant *One = ConstantInt::get(SelType, 1);
527   Value *MaskB = HasShift ? Builder.CreateShl(One, Z) : One;
528   Value *FullMask = Builder.CreateOr(Y, MaskB);
529   Value *MaskedX = Builder.CreateAnd(X, FullMask);
530   Value *ICmpNeZero = Builder.CreateIsNotNull(MaskedX);
531   return new ZExtInst(ICmpNeZero, SelType);
532 }
533
534 /// We want to turn:
535 ///   (select (icmp sgt x, C), lshr (X, Y), ashr (X, Y)); iff C s>= -1
536 ///   (select (icmp slt x, C), ashr (X, Y), lshr (X, Y)); iff C s>= 0
537 /// into:
538 ///   ashr (X, Y)
539 static Value *foldSelectICmpLshrAshr(const ICmpInst *IC, Value *TrueVal,
540                                      Value *FalseVal,
541                                      InstCombiner::BuilderTy &Builder) {
542   ICmpInst::Predicate Pred = IC->getPredicate();
543   Value *CmpLHS = IC->getOperand(0);
544   Value *CmpRHS = IC->getOperand(1);
545   if (!CmpRHS->getType()->isIntOrIntVectorTy())
546     return nullptr;
547
548   Value *X, *Y;
549   unsigned Bitwidth = CmpRHS->getType()->getScalarSizeInBits();
550   if ((Pred != ICmpInst::ICMP_SGT ||
551        !match(CmpRHS,
552               m_SpecificInt_ICMP(ICmpInst::ICMP_SGE, APInt(Bitwidth, -1)))) &&
553       (Pred != ICmpInst::ICMP_SLT ||
554        !match(CmpRHS,
555               m_SpecificInt_ICMP(ICmpInst::ICMP_SGE, APInt(Bitwidth, 0)))))
556     return nullptr;
557
558   // Canonicalize so that ashr is in FalseVal.
559   if (Pred == ICmpInst::ICMP_SLT)
560     std::swap(TrueVal, FalseVal);
561
562   if (match(TrueVal, m_LShr(m_Value(X), m_Value(Y))) &&
563       match(FalseVal, m_AShr(m_Specific(X), m_Specific(Y))) &&
564       match(CmpLHS, m_Specific(X))) {
565     const auto *Ashr = cast<Instruction>(FalseVal);
566     // if lshr is not exact and ashr is, this new ashr must not be exact.
567     bool IsExact = Ashr->isExact() && cast<Instruction>(TrueVal)->isExact();
568     return Builder.CreateAShr(X, Y, IC->getName(), IsExact);
569   }
570
571   return nullptr;
572 }
573
574 /// We want to turn:
575 ///   (select (icmp eq (and X, C1), 0), Y, (or Y, C2))
576 /// into:
577 ///   (or (shl (and X, C1), C3), Y)
578 /// iff:
579 ///   C1 and C2 are both powers of 2
580 /// where:
581 ///   C3 = Log(C2) - Log(C1)
582 ///
583 /// This transform handles cases where:
584 /// 1. The icmp predicate is inverted
585 /// 2. The select operands are reversed
586 /// 3. The magnitude of C2 and C1 are flipped
587 static Value *foldSelectICmpAndOr(const ICmpInst *IC, Value *TrueVal,
588                                   Value *FalseVal,
589                                   InstCombiner::BuilderTy &Builder) {
590   // Only handle integer compares. Also, if this is a vector select, we need a
591   // vector compare.
592   if (!TrueVal->getType()->isIntOrIntVectorTy() ||
593       TrueVal->getType()->isVectorTy() != IC->getType()->isVectorTy())
594     return nullptr;
595
596   Value *CmpLHS = IC->getOperand(0);
597   Value *CmpRHS = IC->getOperand(1);
598
599   Value *V;
600   unsigned C1Log;
601   bool IsEqualZero;
602   bool NeedAnd = false;
603   if (IC->isEquality()) {
604     if (!match(CmpRHS, m_Zero()))
605       return nullptr;
606
607     const APInt *C1;
608     if (!match(CmpLHS, m_And(m_Value(), m_Power2(C1))))
609       return nullptr;
610
611     V = CmpLHS;
612     C1Log = C1->logBase2();
613     IsEqualZero = IC->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ;
614   } else if (IC->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT ||
615              IC->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT) {
616     // We also need to recognize (icmp slt (trunc (X)), 0) and
617     // (icmp sgt (trunc (X)), -1).
618     IsEqualZero = IC->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT;
619     if ((IsEqualZero && !match(CmpRHS, m_AllOnes())) ||
620         (!IsEqualZero && !match(CmpRHS, m_Zero())))
621       return nullptr;
622
623     if (!match(CmpLHS, m_OneUse(m_Trunc(m_Value(V)))))
624       return nullptr;
625
626     C1Log = CmpLHS->getType()->getScalarSizeInBits() - 1;
627     NeedAnd = true;
628   } else {
629     return nullptr;
630   }
631
632   const APInt *C2;
633   bool OrOnTrueVal = false;
634   bool OrOnFalseVal = match(FalseVal, m_Or(m_Specific(TrueVal), m_Power2(C2)));
635   if (!OrOnFalseVal)
636     OrOnTrueVal = match(TrueVal, m_Or(m_Specific(FalseVal), m_Power2(C2)));
637
638   if (!OrOnFalseVal && !OrOnTrueVal)
639     return nullptr;
640
641   Value *Y = OrOnFalseVal ? TrueVal : FalseVal;
642
643   unsigned C2Log = C2->logBase2();
644
645   bool NeedXor = (!IsEqualZero && OrOnFalseVal) || (IsEqualZero && OrOnTrueVal);
646   bool NeedShift = C1Log != C2Log;
647   bool NeedZExtTrunc = Y->getType()->getScalarSizeInBits() !=
648                        V->getType()->getScalarSizeInBits();
649
650   // Make sure we don't create more instructions than we save.
651   Value *Or = OrOnFalseVal ? FalseVal : TrueVal;
652   if ((NeedShift + NeedXor + NeedZExtTrunc) >
653       (IC->hasOneUse() + Or->hasOneUse()))
654     return nullptr;
655
656   if (NeedAnd) {
657     // Insert the AND instruction on the input to the truncate.
658     APInt C1 = APInt::getOneBitSet(V->getType()->getScalarSizeInBits(), C1Log);
659     V = Builder.CreateAnd(V, ConstantInt::get(V->getType(), C1));
660   }
661
662   if (C2Log > C1Log) {
663     V = Builder.CreateZExtOrTrunc(V, Y->getType());
664     V = Builder.CreateShl(V, C2Log - C1Log);
665   } else if (C1Log > C2Log) {
666     V = Builder.CreateLShr(V, C1Log - C2Log);
667     V = Builder.CreateZExtOrTrunc(V, Y->getType());
668   } else
669     V = Builder.CreateZExtOrTrunc(V, Y->getType());
670
671   if (NeedXor)
672     V = Builder.CreateXor(V, *C2);
673
674   return Builder.CreateOr(V, Y);
675 }
676
677 /// Transform patterns such as (a > b) ? a - b : 0 into usub.sat(a, b).
678 /// There are 8 commuted/swapped variants of this pattern.
679 /// TODO: Also support a - UMIN(a,b) patterns.
680 static Value *canonicalizeSaturatedSubtract(const ICmpInst *ICI,
681                                             const Value *TrueVal,
682                                             const Value *FalseVal,
683                                             InstCombiner::BuilderTy &Builder) {
684   ICmpInst::Predicate Pred = ICI->getPredicate();
685   if (!ICmpInst::isUnsigned(Pred))
686     return nullptr;
687
688   // (b > a) ? 0 : a - b -> (b <= a) ? a - b : 0
689   if (match(TrueVal, m_Zero())) {
690     Pred = ICmpInst::getInversePredicate(Pred);
691     std::swap(TrueVal, FalseVal);
692   }
693   if (!match(FalseVal, m_Zero()))
694     return nullptr;
695
696   Value *A = ICI->getOperand(0);
697   Value *B = ICI->getOperand(1);
698   if (Pred == ICmpInst::ICMP_ULE || Pred == ICmpInst::ICMP_ULT) {
699     // (b < a) ? a - b : 0 -> (a > b) ? a - b : 0
700     std::swap(A, B);
701     Pred = ICmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
702   }
703
704   assert((Pred == ICmpInst::ICMP_UGE || Pred == ICmpInst::ICMP_UGT) &&
705          "Unexpected isUnsigned predicate!");
706
707   // Ensure the sub is of the form:
708   //  (a > b) ? a - b : 0 -> usub.sat(a, b)
709   //  (a > b) ? b - a : 0 -> -usub.sat(a, b)
710   // Checking for both a-b and a+(-b) as a constant.
711   bool IsNegative = false;
712   const APInt *C;
713   if (match(TrueVal, m_Sub(m_Specific(B), m_Specific(A))) ||
714       (match(A, m_APInt(C)) &&
715        match(TrueVal, m_Add(m_Specific(B), m_SpecificInt(-*C)))))
716     IsNegative = true;
717   else if (!match(TrueVal, m_Sub(m_Specific(A), m_Specific(B))) &&
718            !(match(B, m_APInt(C)) &&
719              match(TrueVal, m_Add(m_Specific(A), m_SpecificInt(-*C)))))
720     return nullptr;
721
722   // If we are adding a negate and the sub and icmp are used anywhere else, we
723   // would end up with more instructions.
724   if (IsNegative && !TrueVal->hasOneUse() && !ICI->hasOneUse())
725     return nullptr;
726
727   // (a > b) ? a - b : 0 -> usub.sat(a, b)
728   // (a > b) ? b - a : 0 -> -usub.sat(a, b)
729   Value *Result = Builder.CreateBinaryIntrinsic(Intrinsic::usub_sat, A, B);
730   if (IsNegative)
731     Result = Builder.CreateNeg(Result);
732   return Result;
733 }
734
735 static Value *canonicalizeSaturatedAdd(ICmpInst *Cmp, Value *TVal, Value *FVal,
736                                        InstCombiner::BuilderTy &Builder) {
737   if (!Cmp->hasOneUse())
738     return nullptr;
739
740   // Match unsigned saturated add with constant.
741   Value *Cmp0 = Cmp->getOperand(0);
742   Value *Cmp1 = Cmp->getOperand(1);
743   ICmpInst::Predicate Pred = Cmp->getPredicate();
744   Value *X;
745   const APInt *C, *CmpC;
746   if (Pred == ICmpInst::ICMP_ULT &&
747       match(TVal, m_Add(m_Value(X), m_APInt(C))) && X == Cmp0 &&
748       match(FVal, m_AllOnes()) && match(Cmp1, m_APInt(CmpC)) && *CmpC == ~*C) {
749     // (X u< ~C) ? (X + C) : -1 --> uadd.sat(X, C)
750     return Builder.CreateBinaryIntrinsic(
751         Intrinsic::uadd_sat, X, ConstantInt::get(X->getType(), *C));
752   }
753
754   // Match unsigned saturated add of 2 variables with an unnecessary 'not'.
755   // There are 8 commuted variants.
756   // Canonicalize -1 (saturated result) to true value of the select. Just
757   // swapping the compare operands is legal, because the selected value is the
758   // same in case of equality, so we can interchange u< and u<=.
759   if (match(FVal, m_AllOnes())) {
760     std::swap(TVal, FVal);
761     std::swap(Cmp0, Cmp1);
762   }
763   if (!match(TVal, m_AllOnes()))
764     return nullptr;
765
766   // Canonicalize predicate to 'ULT'.
767   if (Pred == ICmpInst::ICMP_UGT) {
768     Pred = ICmpInst::ICMP_ULT;
769     std::swap(Cmp0, Cmp1);
770   }
771   if (Pred != ICmpInst::ICMP_ULT)
772     return nullptr;
773
774   // Match unsigned saturated add of 2 variables with an unnecessary 'not'.
775   Value *Y;
776   if (match(Cmp0, m_Not(m_Value(X))) &&
777       match(FVal, m_c_Add(m_Specific(X), m_Value(Y))) && Y == Cmp1) {
778     // (~X u< Y) ? -1 : (X + Y) --> uadd.sat(X, Y)
779     // (~X u< Y) ? -1 : (Y + X) --> uadd.sat(X, Y)
780     return Builder.CreateBinaryIntrinsic(Intrinsic::uadd_sat, X, Y);
781   }
782   // The 'not' op may be included in the sum but not the compare.
783   X = Cmp0;
784   Y = Cmp1;
785   if (match(FVal, m_c_Add(m_Not(m_Specific(X)), m_Specific(Y)))) {
786     // (X u< Y) ? -1 : (~X + Y) --> uadd.sat(~X, Y)
787     // (X u< Y) ? -1 : (Y + ~X) --> uadd.sat(Y, ~X)
788     BinaryOperator *BO = cast<BinaryOperator>(FVal);
789     return Builder.CreateBinaryIntrinsic(
790         Intrinsic::uadd_sat, BO->getOperand(0), BO->getOperand(1));
791   }
792   // The overflow may be detected via the add wrapping round.
793   if (match(Cmp0, m_c_Add(m_Specific(Cmp1), m_Value(Y))) &&
794       match(FVal, m_c_Add(m_Specific(Cmp1), m_Specific(Y)))) {
795     // ((X + Y) u< X) ? -1 : (X + Y) --> uadd.sat(X, Y)
796     // ((X + Y) u< Y) ? -1 : (X + Y) --> uadd.sat(X, Y)
797     return Builder.CreateBinaryIntrinsic(Intrinsic::uadd_sat, Cmp1, Y);
798   }
799
800   return nullptr;
801 }
802
803 /// Fold the following code sequence:
804 /// \code
805 ///   int a = ctlz(x & -x);
806 //    x ? 31 - a : a;
807 /// \code
808 ///
809 /// into:
810 ///   cttz(x)
811 static Instruction *foldSelectCtlzToCttz(ICmpInst *ICI, Value *TrueVal,
812                                          Value *FalseVal,
813                                          InstCombiner::BuilderTy &Builder) {
814   unsigned BitWidth = TrueVal->getType()->getScalarSizeInBits();
815   if (!ICI->isEquality() || !match(ICI->getOperand(1), m_Zero()))
816     return nullptr;
817
818   if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
819     std::swap(TrueVal, FalseVal);
820
821   if (!match(FalseVal,
822              m_Xor(m_Deferred(TrueVal), m_SpecificInt(BitWidth - 1))))
823     return nullptr;
824
825   if (!match(TrueVal, m_Intrinsic<Intrinsic::ctlz>()))
826     return nullptr;
827
828   Value *X = ICI->getOperand(0);
829   auto *II = cast<IntrinsicInst>(TrueVal);
830   if (!match(II->getOperand(0), m_c_And(m_Specific(X), m_Neg(m_Specific(X)))))
831     return nullptr;
832
833   Function *F = Intrinsic::getDeclaration(II->getModule(), Intrinsic::cttz,
834                                           II->getType());
835   return CallInst::Create(F, {X, II->getArgOperand(1)});
836 }
837
838 /// Attempt to fold a cttz/ctlz followed by a icmp plus select into a single
839 /// call to cttz/ctlz with flag 'is_zero_undef' cleared.
840 ///
841 /// For example, we can fold the following code sequence:
842 /// \code
843 ///   %0 = tail call i32 @llvm.cttz.i32(i32 %x, i1 true)
844 ///   %1 = icmp ne i32 %x, 0
845 ///   %2 = select i1 %1, i32 %0, i32 32
846 /// \code
847 ///
848 /// into:
849 ///   %0 = tail call i32 @llvm.cttz.i32(i32 %x, i1 false)
850 static Value *foldSelectCttzCtlz(ICmpInst *ICI, Value *TrueVal, Value *FalseVal,
851                                  InstCombiner::BuilderTy &Builder) {
852   ICmpInst::Predicate Pred = ICI->getPredicate();
853   Value *CmpLHS = ICI->getOperand(0);
854   Value *CmpRHS = ICI->getOperand(1);
855
856   // Check if the condition value compares a value for equality against zero.
857   if (!ICI->isEquality() || !match(CmpRHS, m_Zero()))
858     return nullptr;
859
860   Value *Count = FalseVal;
861   Value *ValueOnZero = TrueVal;
862   if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE)
863     std::swap(Count, ValueOnZero);
864
865   // Skip zero extend/truncate.
866   Value *V = nullptr;
867   if (match(Count, m_ZExt(m_Value(V))) ||
868       match(Count, m_Trunc(m_Value(V))))
869     Count = V;
870
871   // Check that 'Count' is a call to intrinsic cttz/ctlz. Also check that the
872   // input to the cttz/ctlz is used as LHS for the compare instruction.
873   if (!match(Count, m_Intrinsic<Intrinsic::cttz>(m_Specific(CmpLHS))) &&
874       !match(Count, m_Intrinsic<Intrinsic::ctlz>(m_Specific(CmpLHS))))
875     return nullptr;
876
877   IntrinsicInst *II = cast<IntrinsicInst>(Count);
878
879   // Check if the value propagated on zero is a constant number equal to the
880   // sizeof in bits of 'Count'.
881   unsigned SizeOfInBits = Count->getType()->getScalarSizeInBits();
882   if (match(ValueOnZero, m_SpecificInt(SizeOfInBits))) {
883     // Explicitly clear the 'undef_on_zero' flag.
884     IntrinsicInst *NewI = cast<IntrinsicInst>(II->clone());
885     NewI->setArgOperand(1, ConstantInt::getFalse(NewI->getContext()));
886     Builder.Insert(NewI);
887     return Builder.CreateZExtOrTrunc(NewI, ValueOnZero->getType());
888   }
889
890   // If the ValueOnZero is not the bitwidth, we can at least make use of the
891   // fact that the cttz/ctlz result will not be used if the input is zero, so
892   // it's okay to relax it to undef for that case.
893   if (II->hasOneUse() && !match(II->getArgOperand(1), m_One()))
894     II->setArgOperand(1, ConstantInt::getTrue(II->getContext()));
895
896   return nullptr;
897 }
898
899 /// Return true if we find and adjust an icmp+select pattern where the compare
900 /// is with a constant that can be incremented or decremented to match the
901 /// minimum or maximum idiom.
902 static bool adjustMinMax(SelectInst &Sel, ICmpInst &Cmp) {
903   ICmpInst::Predicate Pred = Cmp.getPredicate();
904   Value *CmpLHS = Cmp.getOperand(0);
905   Value *CmpRHS = Cmp.getOperand(1);
906   Value *TrueVal = Sel.getTrueValue();
907   Value *FalseVal = Sel.getFalseValue();
908
909   // We may move or edit the compare, so make sure the select is the only user.
910   const APInt *CmpC;
911   if (!Cmp.hasOneUse() || !match(CmpRHS, m_APInt(CmpC)))
912     return false;
913
914   // These transforms only work for selects of integers or vector selects of
915   // integer vectors.
916   Type *SelTy = Sel.getType();
917   auto *SelEltTy = dyn_cast<IntegerType>(SelTy->getScalarType());
918   if (!SelEltTy || SelTy->isVectorTy() != Cmp.getType()->isVectorTy())
919     return false;
920
921   Constant *AdjustedRHS;
922   if (Pred == ICmpInst::ICMP_UGT || Pred == ICmpInst::ICMP_SGT)
923     AdjustedRHS = ConstantInt::get(CmpRHS->getType(), *CmpC + 1);
924   else if (Pred == ICmpInst::ICMP_ULT || Pred == ICmpInst::ICMP_SLT)
925     AdjustedRHS = ConstantInt::get(CmpRHS->getType(), *CmpC - 1);
926   else
927     return false;
928
929   // X > C ? X : C+1  -->  X < C+1 ? C+1 : X
930   // X < C ? X : C-1  -->  X > C-1 ? C-1 : X
931   if ((CmpLHS == TrueVal && AdjustedRHS == FalseVal) ||
932       (CmpLHS == FalseVal && AdjustedRHS == TrueVal)) {
933     ; // Nothing to do here. Values match without any sign/zero extension.
934   }
935   // Types do not match. Instead of calculating this with mixed types, promote
936   // all to the larger type. This enables scalar evolution to analyze this
937   // expression.
938   else if (CmpRHS->getType()->getScalarSizeInBits() < SelEltTy->getBitWidth()) {
939     Constant *SextRHS = ConstantExpr::getSExt(AdjustedRHS, SelTy);
940
941     // X = sext x; x >s c ? X : C+1 --> X = sext x; X <s C+1 ? C+1 : X
942     // X = sext x; x <s c ? X : C-1 --> X = sext x; X >s C-1 ? C-1 : X
943     // X = sext x; x >u c ? X : C+1 --> X = sext x; X <u C+1 ? C+1 : X
944     // X = sext x; x <u c ? X : C-1 --> X = sext x; X >u C-1 ? C-1 : X
945     if (match(TrueVal, m_SExt(m_Specific(CmpLHS))) && SextRHS == FalseVal) {
946       CmpLHS = TrueVal;
947       AdjustedRHS = SextRHS;
948     } else if (match(FalseVal, m_SExt(m_Specific(CmpLHS))) &&
949                SextRHS == TrueVal) {
950       CmpLHS = FalseVal;
951       AdjustedRHS = SextRHS;
952     } else if (Cmp.isUnsigned()) {
953       Constant *ZextRHS = ConstantExpr::getZExt(AdjustedRHS, SelTy);
954       // X = zext x; x >u c ? X : C+1 --> X = zext x; X <u C+1 ? C+1 : X
955       // X = zext x; x <u c ? X : C-1 --> X = zext x; X >u C-1 ? C-1 : X
956       // zext + signed compare cannot be changed:
957       //    0xff <s 0x00, but 0x00ff >s 0x0000
958       if (match(TrueVal, m_ZExt(m_Specific(CmpLHS))) && ZextRHS == FalseVal) {
959         CmpLHS = TrueVal;
960         AdjustedRHS = ZextRHS;
961       } else if (match(FalseVal, m_ZExt(m_Specific(CmpLHS))) &&
962                  ZextRHS == TrueVal) {
963         CmpLHS = FalseVal;
964         AdjustedRHS = ZextRHS;
965       } else {
966         return false;
967       }
968     } else {
969       return false;
970     }
971   } else {
972     return false;
973   }
974
975   Pred = ICmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
976   CmpRHS = AdjustedRHS;
977   std::swap(FalseVal, TrueVal);
978   Cmp.setPredicate(Pred);
979   Cmp.setOperand(0, CmpLHS);
980   Cmp.setOperand(1, CmpRHS);
981   Sel.setOperand(1, TrueVal);
982   Sel.setOperand(2, FalseVal);
983   Sel.swapProfMetadata();
984
985   // Move the compare instruction right before the select instruction. Otherwise
986   // the sext/zext value may be defined after the compare instruction uses it.
987   Cmp.moveBefore(&Sel);
988
989   return true;
990 }
991
992 /// If this is an integer min/max (icmp + select) with a constant operand,
993 /// create the canonical icmp for the min/max operation and canonicalize the
994 /// constant to the 'false' operand of the select:
995 /// select (icmp Pred X, C1), C2, X --> select (icmp Pred' X, C2), X, C2
996 /// Note: if C1 != C2, this will change the icmp constant to the existing
997 /// constant operand of the select.
998 static Instruction *
999 canonicalizeMinMaxWithConstant(SelectInst &Sel, ICmpInst &Cmp,
1000                                InstCombiner::BuilderTy &Builder) {
1001   if (!Cmp.hasOneUse() || !isa<Constant>(Cmp.getOperand(1)))
1002     return nullptr;
1003
1004   // Canonicalize the compare predicate based on whether we have min or max.
1005   Value *LHS, *RHS;
1006   SelectPatternResult SPR = matchSelectPattern(&Sel, LHS, RHS);
1007   if (!SelectPatternResult::isMinOrMax(SPR.Flavor))
1008     return nullptr;
1009
1010   // Is this already canonical?
1011   ICmpInst::Predicate CanonicalPred = getMinMaxPred(SPR.Flavor);
1012   if (Cmp.getOperand(0) == LHS && Cmp.getOperand(1) == RHS &&
1013       Cmp.getPredicate() == CanonicalPred)
1014     return nullptr;
1015
1016   // Bail out on unsimplified X-0 operand (due to some worklist management bug),
1017   // as this may cause an infinite combine loop. Let the sub be folded first.
1018   if (match(LHS, m_Sub(m_Value(), m_Zero())) ||
1019       match(RHS, m_Sub(m_Value(), m_Zero())))
1020     return nullptr;
1021
1022   // Create the canonical compare and plug it into the select.
1023   Sel.setCondition(Builder.CreateICmp(CanonicalPred, LHS, RHS));
1024
1025   // If the select operands did not change, we're done.
1026   if (Sel.getTrueValue() == LHS && Sel.getFalseValue() == RHS)
1027     return &Sel;
1028
1029   // If we are swapping the select operands, swap the metadata too.
1030   assert(Sel.getTrueValue() == RHS && Sel.getFalseValue() == LHS &&
1031          "Unexpected results from matchSelectPattern");
1032   Sel.swapValues();
1033   Sel.swapProfMetadata();
1034   return &Sel;
1035 }
1036
1037 /// There are many select variants for each of ABS/NABS.
1038 /// In matchSelectPattern(), there are different compare constants, compare
1039 /// predicates/operands and select operands.
1040 /// In isKnownNegation(), there are different formats of negated operands.
1041 /// Canonicalize all these variants to 1 pattern.
1042 /// This makes CSE more likely.
1043 static Instruction *canonicalizeAbsNabs(SelectInst &Sel, ICmpInst &Cmp,
1044                                         InstCombiner::BuilderTy &Builder) {
1045   if (!Cmp.hasOneUse() || !isa<Constant>(Cmp.getOperand(1)))
1046     return nullptr;
1047
1048   // Choose a sign-bit check for the compare (likely simpler for codegen).
1049   // ABS:  (X <s 0) ? -X : X
1050   // NABS: (X <s 0) ? X : -X
1051   Value *LHS, *RHS;
1052   SelectPatternFlavor SPF = matchSelectPattern(&Sel, LHS, RHS).Flavor;
1053   if (SPF != SelectPatternFlavor::SPF_ABS &&
1054       SPF != SelectPatternFlavor::SPF_NABS)
1055     return nullptr;
1056
1057   Value *TVal = Sel.getTrueValue();
1058   Value *FVal = Sel.getFalseValue();
1059   assert(isKnownNegation(TVal, FVal) &&
1060          "Unexpected result from matchSelectPattern");
1061
1062   // The compare may use the negated abs()/nabs() operand, or it may use
1063   // negation in non-canonical form such as: sub A, B.
1064   bool CmpUsesNegatedOp = match(Cmp.getOperand(0), m_Neg(m_Specific(TVal))) ||
1065                           match(Cmp.getOperand(0), m_Neg(m_Specific(FVal)));
1066
1067   bool CmpCanonicalized = !CmpUsesNegatedOp &&
1068                           match(Cmp.getOperand(1), m_ZeroInt()) &&
1069                           Cmp.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT;
1070   bool RHSCanonicalized = match(RHS, m_Neg(m_Specific(LHS)));
1071
1072   // Is this already canonical?
1073   if (CmpCanonicalized && RHSCanonicalized)
1074     return nullptr;
1075
1076   // If RHS is used by other instructions except compare and select, don't
1077   // canonicalize it to not increase the instruction count.
1078   if (!(RHS->hasOneUse() || (RHS->hasNUses(2) && CmpUsesNegatedOp)))
1079     return nullptr;
1080
1081   // Create the canonical compare: icmp slt LHS 0.
1082   if (!CmpCanonicalized) {
1083     Cmp.setPredicate(ICmpInst::ICMP_SLT);
1084     Cmp.setOperand(1, ConstantInt::getNullValue(Cmp.getOperand(0)->getType()));
1085     if (CmpUsesNegatedOp)
1086       Cmp.setOperand(0, LHS);
1087   }
1088
1089   // Create the canonical RHS: RHS = sub (0, LHS).
1090   if (!RHSCanonicalized) {
1091     assert(RHS->hasOneUse() && "RHS use number is not right");
1092     RHS = Builder.CreateNeg(LHS);
1093     if (TVal == LHS) {
1094       Sel.setFalseValue(RHS);
1095       FVal = RHS;
1096     } else {
1097       Sel.setTrueValue(RHS);
1098       TVal = RHS;
1099     }
1100   }
1101
1102   // If the select operands do not change, we're done.
1103   if (SPF == SelectPatternFlavor::SPF_NABS) {
1104     if (TVal == LHS)
1105       return &Sel;
1106     assert(FVal == LHS && "Unexpected results from matchSelectPattern");
1107   } else {
1108     if (FVal == LHS)
1109       return &Sel;
1110     assert(TVal == LHS && "Unexpected results from matchSelectPattern");
1111   }
1112
1113   // We are swapping the select operands, so swap the metadata too.
1114   Sel.swapValues();
1115   Sel.swapProfMetadata();
1116   return &Sel;
1117 }
1118
1119 static Value *simplifyWithOpReplaced(Value *V, Value *Op, Value *ReplaceOp,
1120                                      const SimplifyQuery &Q) {
1121   // If this is a binary operator, try to simplify it with the replaced op
1122   // because we know Op and ReplaceOp are equivalant.
1123   // For example: V = X + 1, Op = X, ReplaceOp = 42
1124   // Simplifies as: add(42, 1) --> 43
1125   if (auto *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(V)) {
1126     if (BO->getOperand(0) == Op)
1127       return SimplifyBinOp(BO->getOpcode(), ReplaceOp, BO->getOperand(1), Q);
1128     if (BO->getOperand(1) == Op)
1129       return SimplifyBinOp(BO->getOpcode(), BO->getOperand(0), ReplaceOp, Q);
1130   }
1131
1132   return nullptr;
1133 }
1134
1135 /// If we have a select with an equality comparison, then we know the value in
1136 /// one of the arms of the select. See if substituting this value into an arm
1137 /// and simplifying the result yields the same value as the other arm.
1138 ///
1139 /// To make this transform safe, we must drop poison-generating flags
1140 /// (nsw, etc) if we simplified to a binop because the select may be guarding
1141 /// that poison from propagating. If the existing binop already had no
1142 /// poison-generating flags, then this transform can be done by instsimplify.
1143 ///
1144 /// Consider:
1145 ///   %cmp = icmp eq i32 %x, 2147483647
1146 ///   %add = add nsw i32 %x, 1
1147 ///   %sel = select i1 %cmp, i32 -2147483648, i32 %add
1148 ///
1149 /// We can't replace %sel with %add unless we strip away the flags.
1150 /// TODO: Wrapping flags could be preserved in some cases with better analysis.
1151 static Value *foldSelectValueEquivalence(SelectInst &Sel, ICmpInst &Cmp,
1152                                          const SimplifyQuery &Q) {
1153   if (!Cmp.isEquality())
1154     return nullptr;
1155
1156   // Canonicalize the pattern to ICMP_EQ by swapping the select operands.
1157   Value *TrueVal = Sel.getTrueValue(), *FalseVal = Sel.getFalseValue();
1158   if (Cmp.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
1159     std::swap(TrueVal, FalseVal);
1160
1161   // Try each equivalence substitution possibility.
1162   // We have an 'EQ' comparison, so the select's false value will propagate.
1163   // Example:
1164   // (X == 42) ? 43 : (X + 1) --> (X == 42) ? (X + 1) : (X + 1) --> X + 1
1165   // (X == 42) ? (X + 1) : 43 --> (X == 42) ? (42 + 1) : 43 --> 43
1166   Value *CmpLHS = Cmp.getOperand(0), *CmpRHS = Cmp.getOperand(1);
1167   if (simplifyWithOpReplaced(FalseVal, CmpLHS, CmpRHS, Q) == TrueVal ||
1168       simplifyWithOpReplaced(FalseVal, CmpRHS, CmpLHS, Q) == TrueVal ||
1169       simplifyWithOpReplaced(TrueVal, CmpLHS, CmpRHS, Q) == FalseVal ||
1170       simplifyWithOpReplaced(TrueVal, CmpRHS, CmpLHS, Q) == FalseVal) {
1171     if (auto *FalseInst = dyn_cast<Instruction>(FalseVal))
1172       FalseInst->dropPoisonGeneratingFlags();
1173     return FalseVal;
1174   }
1175   return nullptr;
1176 }
1177
1178 // See if this is a pattern like:
1179 //   %old_cmp1 = icmp slt i32 %x, C2
1180 //   %old_replacement = select i1 %old_cmp1, i32 %target_low, i32 %target_high
1181 //   %old_x_offseted = add i32 %x, C1
1182 //   %old_cmp0 = icmp ult i32 %old_x_offseted, C0
1183 //   %r = select i1 %old_cmp0, i32 %x, i32 %old_replacement
1184 // This can be rewritten as more canonical pattern:
1185 //   %new_cmp1 = icmp slt i32 %x, -C1
1186 //   %new_cmp2 = icmp sge i32 %x, C0-C1
1187 //   %new_clamped_low = select i1 %new_cmp1, i32 %target_low, i32 %x
1188 //   %r = select i1 %new_cmp2, i32 %target_high, i32 %new_clamped_low
1189 // Iff -C1 s<= C2 s<= C0-C1
1190 // Also ULT predicate can also be UGT iff C0 != -1 (+invert result)
1191 //      SLT predicate can also be SGT iff C2 != INT_MAX (+invert res.)
1192 static Instruction *canonicalizeClampLike(SelectInst &Sel0, ICmpInst &Cmp0,
1193                                           InstCombiner::BuilderTy &Builder) {
1194   Value *X = Sel0.getTrueValue();
1195   Value *Sel1 = Sel0.getFalseValue();
1196
1197   // First match the condition of the outermost select.
1198   // Said condition must be one-use.
1199   if (!Cmp0.hasOneUse())
1200     return nullptr;
1201   Value *Cmp00 = Cmp0.getOperand(0);
1202   Constant *C0;
1203   if (!match(Cmp0.getOperand(1),
1204              m_CombineAnd(m_AnyIntegralConstant(), m_Constant(C0))))
1205     return nullptr;
1206   // Canonicalize Cmp0 into the form we expect.
1207   // FIXME: we shouldn't care about lanes that are 'undef' in the end?
1208   switch (Cmp0.getPredicate()) {
1209   case ICmpInst::Predicate::ICMP_ULT:
1210     break; // Great!
1211   case ICmpInst::Predicate::ICMP_ULE:
1212     // We'd have to increment C0 by one, and for that it must not have all-ones
1213     // element, but then it would have been canonicalized to 'ult' before
1214     // we get here. So we can't do anything useful with 'ule'.
1215     return nullptr;
1216   case ICmpInst::Predicate::ICMP_UGT:
1217     // We want to canonicalize it to 'ult', so we'll need to increment C0,
1218     // which again means it must not have any all-ones elements.
1219     if (!match(C0,
1220                m_SpecificInt_ICMP(ICmpInst::Predicate::ICMP_NE,
1221                                   APInt::getAllOnesValue(
1222                                       C0->getType()->getScalarSizeInBits()))))
1223       return nullptr; // Can't do, have all-ones element[s].
1224     C0 = AddOne(C0);
1225     std::swap(X, Sel1);
1226     break;
1227   case ICmpInst::Predicate::ICMP_UGE:
1228     // The only way we'd get this predicate if this `icmp` has extra uses,
1229     // but then we won't be able to do this fold.
1230     return nullptr;
1231   default:
1232     return nullptr; // Unknown predicate.
1233   }
1234
1235   // Now that we've canonicalized the ICmp, we know the X we expect;
1236   // the select in other hand should be one-use.
1237   if (!Sel1->hasOneUse())
1238     return nullptr;
1239
1240   // We now can finish matching the condition of the outermost select:
1241   // it should either be the X itself, or an addition of some constant to X.
1242   Constant *C1;
1243   if (Cmp00 == X)
1244     C1 = ConstantInt::getNullValue(Sel0.getType());
1245   else if (!match(Cmp00,
1246                   m_Add(m_Specific(X),
1247                         m_CombineAnd(m_AnyIntegralConstant(), m_Constant(C1)))))
1248     return nullptr;
1249
1250   Value *Cmp1;
1251   ICmpInst::Predicate Pred1;
1252   Constant *C2;
1253   Value *ReplacementLow, *ReplacementHigh;
1254   if (!match(Sel1, m_Select(m_Value(Cmp1), m_Value(ReplacementLow),
1255                             m_Value(ReplacementHigh))) ||
1256       !match(Cmp1,
1257              m_ICmp(Pred1, m_Specific(X),
1258                     m_CombineAnd(m_AnyIntegralConstant(), m_Constant(C2)))))
1259     return nullptr;
1260
1261   if (!Cmp1->hasOneUse() && (Cmp00 == X || !Cmp00->hasOneUse()))
1262     return nullptr; // Not enough one-use instructions for the fold.
1263   // FIXME: this restriction could be relaxed if Cmp1 can be reused as one of
1264   //        two comparisons we'll need to build.
1265
1266   // Canonicalize Cmp1 into the form we expect.
1267   // FIXME: we shouldn't care about lanes that are 'undef' in the end?
1268   switch (Pred1) {
1269   case ICmpInst::Predicate::ICMP_SLT:
1270     break;
1271   case ICmpInst::Predicate::ICMP_SLE:
1272     // We'd have to increment C2 by one, and for that it must not have signed
1273     // max element, but then it would have been canonicalized to 'slt' before
1274     // we get here. So we can't do anything useful with 'sle'.
1275     return nullptr;
1276   case ICmpInst::Predicate::ICMP_SGT:
1277     // We want to canonicalize it to 'slt', so we'll need to increment C2,
1278     // which again means it must not have any signed max elements.
1279     if (!match(C2,
1280                m_SpecificInt_ICMP(ICmpInst::Predicate::ICMP_NE,
1281                                   APInt::getSignedMaxValue(
1282                                       C2->getType()->getScalarSizeInBits()))))
1283       return nullptr; // Can't do, have signed max element[s].
1284     C2 = AddOne(C2);
1285     LLVM_FALLTHROUGH;
1286   case ICmpInst::Predicate::ICMP_SGE:
1287     // Also non-canonical, but here we don't need to change C2,
1288     // so we don't have any restrictions on C2, so we can just handle it.
1289     std::swap(ReplacementLow, ReplacementHigh);
1290     break;
1291   default:
1292     return nullptr; // Unknown predicate.
1293   }
1294
1295   // The thresholds of this clamp-like pattern.
1296   auto *ThresholdLowIncl = ConstantExpr::getNeg(C1);
1297   auto *ThresholdHighExcl = ConstantExpr::getSub(C0, C1);
1298
1299   // The fold has a precondition 1: C2 s>= ThresholdLow
1300   auto *Precond1 = ConstantExpr::getICmp(ICmpInst::Predicate::ICMP_SGE, C2,
1301                                          ThresholdLowIncl);
1302   if (!match(Precond1, m_One()))
1303     return nullptr;
1304   // The fold has a precondition 2: C2 s<= ThresholdHigh
1305   auto *Precond2 = ConstantExpr::getICmp(ICmpInst::Predicate::ICMP_SLE, C2,
1306                                          ThresholdHighExcl);
1307   if (!match(Precond2, m_One()))
1308     return nullptr;
1309
1310   // All good, finally emit the new pattern.
1311   Value *ShouldReplaceLow = Builder.CreateICmpSLT(X, ThresholdLowIncl);
1312   Value *ShouldReplaceHigh = Builder.CreateICmpSGE(X, ThresholdHighExcl);
1313   Value *MaybeReplacedLow =
1314       Builder.CreateSelect(ShouldReplaceLow, ReplacementLow, X);
1315   Instruction *MaybeReplacedHigh =
1316       SelectInst::Create(ShouldReplaceHigh, ReplacementHigh, MaybeReplacedLow);
1317
1318   return MaybeReplacedHigh;
1319 }
1320
1321 // If we have
1322 //  %cmp = icmp [canonical predicate] i32 %x, C0
1323 //  %r = select i1 %cmp, i32 %y, i32 C1
1324 // Where C0 != C1 and %x may be different from %y, see if the constant that we
1325 // will have if we flip the strictness of the predicate (i.e. without changing
1326 // the result) is identical to the C1 in select. If it matches we can change
1327 // original comparison to one with swapped predicate, reuse the constant,
1328 // and swap the hands of select.
1329 static Instruction *
1330 tryToReuseConstantFromSelectInComparison(SelectInst &Sel, ICmpInst &Cmp,
1331                                          InstCombiner::BuilderTy &Builder) {
1332   ICmpInst::Predicate Pred;
1333   Value *X;
1334   Constant *C0;
1335   if (!match(&Cmp, m_OneUse(m_ICmp(
1336                        Pred, m_Value(X),
1337                        m_CombineAnd(m_AnyIntegralConstant(), m_Constant(C0))))))
1338     return nullptr;
1339
1340   // If comparison predicate is non-relational, we won't be able to do anything.
1341   if (ICmpInst::isEquality(Pred))
1342     return nullptr;
1343
1344   // If comparison predicate is non-canonical, then we certainly won't be able
1345   // to make it canonical; canonicalizeCmpWithConstant() already tried.
1346   if (!isCanonicalPredicate(Pred))
1347     return nullptr;
1348
1349   // If the [input] type of comparison and select type are different, lets abort
1350   // for now. We could try to compare constants with trunc/[zs]ext though.
1351   if (C0->getType() != Sel.getType())
1352     return nullptr;
1353
1354   // FIXME: are there any magic icmp predicate+constant pairs we must not touch?
1355
1356   Value *SelVal0, *SelVal1; // We do not care which one is from where.
1357   match(&Sel, m_Select(m_Value(), m_Value(SelVal0), m_Value(SelVal1)));
1358   // At least one of these values we are selecting between must be a constant
1359   // else we'll never succeed.
1360   if (!match(SelVal0, m_AnyIntegralConstant()) &&
1361       !match(SelVal1, m_AnyIntegralConstant()))
1362     return nullptr;
1363
1364   // Does this constant C match any of the `select` values?
1365   auto MatchesSelectValue = [SelVal0, SelVal1](Constant *C) {
1366     return C->isElementWiseEqual(SelVal0) || C->isElementWiseEqual(SelVal1);
1367   };
1368
1369   // If C0 *already* matches true/false value of select, we are done.
1370   if (MatchesSelectValue(C0))
1371     return nullptr;
1372
1373   // Check the constant we'd have with flipped-strictness predicate.
1374   auto FlippedStrictness = getFlippedStrictnessPredicateAndConstant(Pred, C0);
1375   if (!FlippedStrictness)
1376     return nullptr;
1377
1378   // If said constant doesn't match either, then there is no hope,
1379   if (!MatchesSelectValue(FlippedStrictness->second))
1380     return nullptr;
1381
1382   // It matched! Lets insert the new comparison just before select.
1383   InstCombiner::BuilderTy::InsertPointGuard Guard(Builder);
1384   Builder.SetInsertPoint(&Sel);
1385
1386   Pred = ICmpInst::getSwappedPredicate(Pred); // Yes, swapped.
1387   Value *NewCmp = Builder.CreateICmp(Pred, X, FlippedStrictness->second,
1388                                      Cmp.getName() + ".inv");
1389   Sel.setCondition(NewCmp);
1390   Sel.swapValues();
1391   Sel.swapProfMetadata();
1392
1393   return &Sel;
1394 }
1395
1396 /// Visit a SelectInst that has an ICmpInst as its first operand.
1397 Instruction *InstCombiner::foldSelectInstWithICmp(SelectInst &SI,
1398                                                   ICmpInst *ICI) {
1399   if (Value *V = foldSelectValueEquivalence(SI, *ICI, SQ))
1400     return replaceInstUsesWith(SI, V);
1401
1402   if (Instruction *NewSel = canonicalizeMinMaxWithConstant(SI, *ICI, Builder))
1403     return NewSel;
1404
1405   if (Instruction *NewAbs = canonicalizeAbsNabs(SI, *ICI, Builder))
1406     return NewAbs;
1407
1408   if (Instruction *NewAbs = canonicalizeClampLike(SI, *ICI, Builder))
1409     return NewAbs;
1410
1411   if (Instruction *NewSel =
1412           tryToReuseConstantFromSelectInComparison(SI, *ICI, Builder))
1413     return NewSel;
1414
1415   bool Changed = adjustMinMax(SI, *ICI);
1416
1417   if (Value *V = foldSelectICmpAnd(SI, ICI, Builder))
1418     return replaceInstUsesWith(SI, V);
1419
1420   // NOTE: if we wanted to, this is where to detect integer MIN/MAX
1421   Value *TrueVal = SI.getTrueValue();
1422   Value *FalseVal = SI.getFalseValue();
1423   ICmpInst::Predicate Pred = ICI->getPredicate();
1424   Value *CmpLHS = ICI->getOperand(0);
1425   Value *CmpRHS = ICI->getOperand(1);
1426   if (CmpRHS != CmpLHS && isa<Constant>(CmpRHS)) {
1427     if (CmpLHS == TrueVal && Pred == ICmpInst::ICMP_EQ) {
1428       // Transform (X == C) ? X : Y -> (X == C) ? C : Y
1429       SI.setOperand(1, CmpRHS);
1430       Changed = true;
1431     } else if (CmpLHS == FalseVal && Pred == ICmpInst::ICMP_NE) {
1432       // Transform (X != C) ? Y : X -> (X != C) ? Y : C
1433       SI.setOperand(2, CmpRHS);
1434       Changed = true;
1435     }
1436   }
1437
1438   // FIXME: This code is nearly duplicated in InstSimplify. Using/refactoring
1439   // decomposeBitTestICmp() might help.
1440   {
1441     unsigned BitWidth =
1442         DL.getTypeSizeInBits(TrueVal->getType()->getScalarType());
1443     APInt MinSignedValue = APInt::getSignedMinValue(BitWidth);
1444     Value *X;
1445     const APInt *Y, *C;
1446     bool TrueWhenUnset;
1447     bool IsBitTest = false;
1448     if (ICmpInst::isEquality(Pred) &&
1449         match(CmpLHS, m_And(m_Value(X), m_Power2(Y))) &&
1450         match(CmpRHS, m_Zero())) {
1451       IsBitTest = true;
1452       TrueWhenUnset = Pred == ICmpInst::ICMP_EQ;
1453     } else if (Pred == ICmpInst::ICMP_SLT && match(CmpRHS, m_Zero())) {
1454       X = CmpLHS;
1455       Y = &MinSignedValue;
1456       IsBitTest = true;
1457       TrueWhenUnset = false;
1458     } else if (Pred == ICmpInst::ICMP_SGT && match(CmpRHS, m_AllOnes())) {
1459       X = CmpLHS;
1460       Y = &MinSignedValue;
1461       IsBitTest = true;
1462       TrueWhenUnset = true;
1463     }
1464     if (IsBitTest) {
1465       Value *V = nullptr;
1466       // (X & Y) == 0 ? X : X ^ Y  --> X & ~Y
1467       if (TrueWhenUnset && TrueVal == X &&
1468           match(FalseVal, m_Xor(m_Specific(X), m_APInt(C))) && *Y == *C)
1469         V = Builder.CreateAnd(X, ~(*Y));
1470       // (X & Y) != 0 ? X ^ Y : X  --> X & ~Y
1471       else if (!TrueWhenUnset && FalseVal == X &&
1472                match(TrueVal, m_Xor(m_Specific(X), m_APInt(C))) && *Y == *C)
1473         V = Builder.CreateAnd(X, ~(*Y));
1474       // (X & Y) == 0 ? X ^ Y : X  --> X | Y
1475       else if (TrueWhenUnset && FalseVal == X &&
1476                match(TrueVal, m_Xor(m_Specific(X), m_APInt(C))) && *Y == *C)
1477         V = Builder.CreateOr(X, *Y);
1478       // (X & Y) != 0 ? X : X ^ Y  --> X | Y
1479       else if (!TrueWhenUnset && TrueVal == X &&
1480                match(FalseVal, m_Xor(m_Specific(X), m_APInt(C))) && *Y == *C)
1481         V = Builder.CreateOr(X, *Y);
1482
1483       if (V)
1484         return replaceInstUsesWith(SI, V);
1485     }
1486   }
1487
1488   if (Instruction *V =
1489           foldSelectICmpAndAnd(SI.getType(), ICI, TrueVal, FalseVal, Builder))
1490     return V;
1491
1492   if (Instruction *V = foldSelectCtlzToCttz(ICI, TrueVal, FalseVal, Builder))
1493     return V;
1494
1495   if (Value *V = foldSelectICmpAndOr(ICI, TrueVal, FalseVal, Builder))
1496     return replaceInstUsesWith(SI, V);
1497
1498   if (Value *V = foldSelectICmpLshrAshr(ICI, TrueVal, FalseVal, Builder))
1499     return replaceInstUsesWith(SI, V);
1500
1501   if (Value *V = foldSelectCttzCtlz(ICI, TrueVal, FalseVal, Builder))
1502     return replaceInstUsesWith(SI, V);
1503
1504   if (Value *V = canonicalizeSaturatedSubtract(ICI, TrueVal, FalseVal, Builder))
1505     return replaceInstUsesWith(SI, V);
1506
1507   if (Value *V = canonicalizeSaturatedAdd(ICI, TrueVal, FalseVal, Builder))
1508     return replaceInstUsesWith(SI, V);
1509
1510   return Changed ? &SI : nullptr;
1511 }
1512
1513 /// SI is a select whose condition is a PHI node (but the two may be in
1514 /// different blocks). See if the true/false values (V) are live in all of the
1515 /// predecessor blocks of the PHI. For example, cases like this can't be mapped:
1516 ///
1517 ///   X = phi [ C1, BB1], [C2, BB2]
1518 ///   Y = add
1519 ///   Z = select X, Y, 0
1520 ///
1521 /// because Y is not live in BB1/BB2.
1522 static bool canSelectOperandBeMappingIntoPredBlock(const Value *V,
1523                                                    const SelectInst &SI) {
1524   // If the value is a non-instruction value like a constant or argument, it
1525   // can always be mapped.
1526   const Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
1527   if (!I) return true;
1528
1529   // If V is a PHI node defined in the same block as the condition PHI, we can
1530   // map the arguments.
1531   const PHINode *CondPHI = cast<PHINode>(SI.getCondition());
1532
1533   if (const PHINode *VP = dyn_cast<PHINode>(I))
1534     if (VP->getParent() == CondPHI->getParent())
1535       return true;
1536
1537   // Otherwise, if the PHI and select are defined in the same block and if V is
1538   // defined in a different block, then we can transform it.
1539   if (SI.getParent() == CondPHI->getParent() &&
1540       I->getParent() != CondPHI->getParent())
1541     return true;
1542
1543   // Otherwise we have a 'hard' case and we can't tell without doing more
1544   // detailed dominator based analysis, punt.
1545   return false;
1546 }
1547
1548 /// We have an SPF (e.g. a min or max) of an SPF of the form:
1549 ///   SPF2(SPF1(A, B), C)
1550 Instruction *InstCombiner::foldSPFofSPF(Instruction *Inner,
1551                                         SelectPatternFlavor SPF1,
1552                                         Value *A, Value *B,
1553                                         Instruction &Outer,
1554                                         SelectPatternFlavor SPF2, Value *C) {
1555   if (Outer.getType() != Inner->getType())
1556     return nullptr;
1557
1558   if (C == A || C == B) {
1559     // MAX(MAX(A, B), B) -> MAX(A, B)
1560     // MIN(MIN(a, b), a) -> MIN(a, b)
1561     // TODO: This could be done in instsimplify.
1562     if (SPF1 == SPF2 && SelectPatternResult::isMinOrMax(SPF1))
1563       return replaceInstUsesWith(Outer, Inner);
1564
1565     // MAX(MIN(a, b), a) -> a
1566     // MIN(MAX(a, b), a) -> a
1567     // TODO: This could be done in instsimplify.
1568     if ((SPF1 == SPF_SMIN && SPF2 == SPF_SMAX) ||
1569         (SPF1 == SPF_SMAX && SPF2 == SPF_SMIN) ||
1570         (SPF1 == SPF_UMIN && SPF2 == SPF_UMAX) ||
1571         (SPF1 == SPF_UMAX && SPF2 == SPF_UMIN))
1572       return replaceInstUsesWith(Outer, C);
1573   }
1574
1575   if (SPF1 == SPF2) {
1576     const APInt *CB, *CC;
1577     if (match(B, m_APInt(CB)) && match(C, m_APInt(CC))) {
1578       // MIN(MIN(A, 23), 97) -> MIN(A, 23)
1579       // MAX(MAX(A, 97), 23) -> MAX(A, 97)
1580       // TODO: This could be done in instsimplify.
1581       if ((SPF1 == SPF_UMIN && CB->ule(*CC)) ||
1582           (SPF1 == SPF_SMIN && CB->sle(*CC)) ||
1583           (SPF1 == SPF_UMAX && CB->uge(*CC)) ||
1584           (SPF1 == SPF_SMAX && CB->sge(*CC)))
1585         return replaceInstUsesWith(Outer, Inner);
1586
1587       // MIN(MIN(A, 97), 23) -> MIN(A, 23)
1588       // MAX(MAX(A, 23), 97) -> MAX(A, 97)
1589       if ((SPF1 == SPF_UMIN && CB->ugt(*CC)) ||
1590           (SPF1 == SPF_SMIN && CB->sgt(*CC)) ||
1591           (SPF1 == SPF_UMAX && CB->ult(*CC)) ||
1592           (SPF1 == SPF_SMAX && CB->slt(*CC))) {
1593         Outer.replaceUsesOfWith(Inner, A);
1594         return &Outer;
1595       }
1596     }
1597   }
1598
1599   // max(max(A, B), min(A, B)) --> max(A, B)
1600   // min(min(A, B), max(A, B)) --> min(A, B)
1601   // TODO: This could be done in instsimplify.
1602   if (SPF1 == SPF2 &&
1603       ((SPF1 == SPF_UMIN && match(C, m_c_UMax(m_Specific(A), m_Specific(B)))) ||
1604        (SPF1 == SPF_SMIN && match(C, m_c_SMax(m_Specific(A), m_Specific(B)))) ||
1605        (SPF1 == SPF_UMAX && match(C, m_c_UMin(m_Specific(A), m_Specific(B)))) ||
1606        (SPF1 == SPF_SMAX && match(C, m_c_SMin(m_Specific(A), m_Specific(B))))))
1607     return replaceInstUsesWith(Outer, Inner);
1608
1609   // ABS(ABS(X)) -> ABS(X)
1610   // NABS(NABS(X)) -> NABS(X)
1611   // TODO: This could be done in instsimplify.
1612   if (SPF1 == SPF2 && (SPF1 == SPF_ABS || SPF1 == SPF_NABS)) {
1613     return replaceInstUsesWith(Outer, Inner);
1614   }
1615
1616   // ABS(NABS(X)) -> ABS(X)
1617   // NABS(ABS(X)) -> NABS(X)
1618   if ((SPF1 == SPF_ABS && SPF2 == SPF_NABS) ||
1619       (SPF1 == SPF_NABS && SPF2 == SPF_ABS)) {
1620     SelectInst *SI = cast<SelectInst>(Inner);
1621     Value *NewSI =
1622         Builder.CreateSelect(SI->getCondition(), SI->getFalseValue(),
1623                              SI->getTrueValue(), SI->getName(), SI);
1624     return replaceInstUsesWith(Outer, NewSI);
1625   }
1626
1627   auto IsFreeOrProfitableToInvert =
1628       [&](Value *V, Value *&NotV, bool &ElidesXor) {
1629     if (match(V, m_Not(m_Value(NotV)))) {
1630       // If V has at most 2 uses then we can get rid of the xor operation
1631       // entirely.
1632       ElidesXor |= !V->hasNUsesOrMore(3);
1633       return true;
1634     }
1635
1636     if (isFreeToInvert(V, !V->hasNUsesOrMore(3))) {
1637       NotV = nullptr;
1638       return true;
1639     }
1640
1641     return false;
1642   };
1643
1644   Value *NotA, *NotB, *NotC;
1645   bool ElidesXor = false;
1646
1647   // MIN(MIN(~A, ~B), ~C) == ~MAX(MAX(A, B), C)
1648   // MIN(MAX(~A, ~B), ~C) == ~MAX(MIN(A, B), C)
1649   // MAX(MIN(~A, ~B), ~C) == ~MIN(MAX(A, B), C)
1650   // MAX(MAX(~A, ~B), ~C) == ~MIN(MIN(A, B), C)
1651   //
1652   // This transform is performance neutral if we can elide at least one xor from
1653   // the set of three operands, since we'll be tacking on an xor at the very
1654   // end.
1655   if (SelectPatternResult::isMinOrMax(SPF1) &&
1656       SelectPatternResult::isMinOrMax(SPF2) &&
1657       IsFreeOrProfitableToInvert(A, NotA, ElidesXor) &&
1658       IsFreeOrProfitableToInvert(B, NotB, ElidesXor) &&
1659       IsFreeOrProfitableToInvert(C, NotC, ElidesXor) && ElidesXor) {
1660     if (!NotA)
1661       NotA = Builder.CreateNot(A);
1662     if (!NotB)
1663       NotB = Builder.CreateNot(B);
1664     if (!NotC)
1665       NotC = Builder.CreateNot(C);
1666
1667     Value *NewInner = createMinMax(Builder, getInverseMinMaxFlavor(SPF1), NotA,
1668                                    NotB);
1669     Value *NewOuter = Builder.CreateNot(
1670         createMinMax(Builder, getInverseMinMaxFlavor(SPF2), NewInner, NotC));
1671     return replaceInstUsesWith(Outer, NewOuter);
1672   }
1673
1674   return nullptr;
1675 }
1676
1677 /// Turn select C, (X + Y), (X - Y) --> (X + (select C, Y, (-Y))).
1678 /// This is even legal for FP.
1679 static Instruction *foldAddSubSelect(SelectInst &SI,
1680                                      InstCombiner::BuilderTy &Builder) {
1681   Value *CondVal = SI.getCondition();
1682   Value *TrueVal = SI.getTrueValue();
1683   Value *FalseVal = SI.getFalseValue();
1684   auto *TI = dyn_cast<Instruction>(TrueVal);
1685   auto *FI = dyn_cast<Instruction>(FalseVal);
1686   if (!TI || !FI || !TI->hasOneUse() || !FI->hasOneUse())
1687     return nullptr;
1688
1689   Instruction *AddOp = nullptr, *SubOp = nullptr;
1690   if ((TI->getOpcode() == Instruction::Sub &&
1691        FI->getOpcode() == Instruction::Add) ||
1692       (TI->getOpcode() == Instruction::FSub &&
1693        FI->getOpcode() == Instruction::FAdd)) {
1694     AddOp = FI;
1695     SubOp = TI;
1696   } else if ((FI->getOpcode() == Instruction::Sub &&
1697               TI->getOpcode() == Instruction::Add) ||
1698              (FI->getOpcode() == Instruction::FSub &&
1699               TI->getOpcode() == Instruction::FAdd)) {
1700     AddOp = TI;
1701     SubOp = FI;
1702   }
1703
1704   if (AddOp) {
1705     Value *OtherAddOp = nullptr;
1706     if (SubOp->getOperand(0) == AddOp->getOperand(0)) {
1707       OtherAddOp = AddOp->getOperand(1);
1708     } else if (SubOp->getOperand(0) == AddOp->getOperand(1)) {
1709       OtherAddOp = AddOp->getOperand(0);
1710     }
1711
1712     if (OtherAddOp) {
1713       // So at this point we know we have (Y -> OtherAddOp):
1714       //        select C, (add X, Y), (sub X, Z)
1715       Value *NegVal; // Compute -Z
1716       if (SI.getType()->isFPOrFPVectorTy()) {
1717         NegVal = Builder.CreateFNeg(SubOp->getOperand(1));
1718         if (Instruction *NegInst = dyn_cast<Instruction>(NegVal)) {
1719           FastMathFlags Flags = AddOp->getFastMathFlags();
1720           Flags &= SubOp->getFastMathFlags();
1721           NegInst->setFastMathFlags(Flags);
1722         }
1723       } else {
1724         NegVal = Builder.CreateNeg(SubOp->getOperand(1));
1725       }
1726
1727       Value *NewTrueOp = OtherAddOp;
1728       Value *NewFalseOp = NegVal;
1729       if (AddOp != TI)
1730         std::swap(NewTrueOp, NewFalseOp);
1731       Value *NewSel = Builder.CreateSelect(CondVal, NewTrueOp, NewFalseOp,
1732                                            SI.getName() + ".p", &SI);
1733
1734       if (SI.getType()->isFPOrFPVectorTy()) {
1735         Instruction *RI =
1736             BinaryOperator::CreateFAdd(SubOp->getOperand(0), NewSel);
1737
1738         FastMathFlags Flags = AddOp->getFastMathFlags();
1739         Flags &= SubOp->getFastMathFlags();
1740         RI->setFastMathFlags(Flags);
1741         return RI;
1742       } else
1743         return BinaryOperator::CreateAdd(SubOp->getOperand(0), NewSel);
1744     }
1745   }
1746   return nullptr;
1747 }
1748
1749 /// Turn X + Y overflows ? -1 : X + Y -> uadd_sat X, Y
1750 /// And X - Y overflows ? 0 : X - Y -> usub_sat X, Y
1751 /// Along with a number of patterns similar to:
1752 /// X + Y overflows ? (X < 0 ? INTMIN : INTMAX) : X + Y --> sadd_sat X, Y
1753 /// X - Y overflows ? (X > 0 ? INTMAX : INTMIN) : X - Y --> ssub_sat X, Y
1754 static Instruction *
1755 foldOverflowingAddSubSelect(SelectInst &SI, InstCombiner::BuilderTy &Builder) {
1756   Value *CondVal = SI.getCondition();
1757   Value *TrueVal = SI.getTrueValue();
1758   Value *FalseVal = SI.getFalseValue();
1759
1760   WithOverflowInst *II;
1761   if (!match(CondVal, m_ExtractValue<1>(m_WithOverflowInst(II))) ||
1762       !match(FalseVal, m_ExtractValue<0>(m_Specific(II))))
1763     return nullptr;
1764
1765   Value *X = II->getLHS();
1766   Value *Y = II->getRHS();
1767
1768   auto IsSignedSaturateLimit = [&](Value *Limit, bool IsAdd) {
1769     Type *Ty = Limit->getType();
1770
1771     ICmpInst::Predicate Pred;
1772     Value *TrueVal, *FalseVal, *Op;
1773     const APInt *C;
1774     if (!match(Limit, m_Select(m_ICmp(Pred, m_Value(Op), m_APInt(C)),
1775                                m_Value(TrueVal), m_Value(FalseVal))))
1776       return false;
1777
1778     auto IsZeroOrOne = [](const APInt &C) {
1779       return C.isNullValue() || C.isOneValue();
1780     };
1781     auto IsMinMax = [&](Value *Min, Value *Max) {
1782       APInt MinVal = APInt::getSignedMinValue(Ty->getScalarSizeInBits());
1783       APInt MaxVal = APInt::getSignedMaxValue(Ty->getScalarSizeInBits());
1784       return match(Min, m_SpecificInt(MinVal)) &&
1785              match(Max, m_SpecificInt(MaxVal));
1786     };
1787
1788     if (Op != X && Op != Y)
1789       return false;
1790
1791     if (IsAdd) {
1792       // X + Y overflows ? (X <s 0 ? INTMIN : INTMAX) : X + Y --> sadd_sat X, Y
1793       // X + Y overflows ? (X <s 1 ? INTMIN : INTMAX) : X + Y --> sadd_sat X, Y
1794       // X + Y overflows ? (Y <s 0 ? INTMIN : INTMAX) : X + Y --> sadd_sat X, Y
1795       // X + Y overflows ? (Y <s 1 ? INTMIN : INTMAX) : X + Y --> sadd_sat X, Y
1796       if (Pred == ICmpInst::ICMP_SLT && IsZeroOrOne(*C) &&
1797           IsMinMax(TrueVal, FalseVal))
1798         return true;
1799       // X + Y overflows ? (X >s 0 ? INTMAX : INTMIN) : X + Y --> sadd_sat X, Y
1800       // X + Y overflows ? (X >s -1 ? INTMAX : INTMIN) : X + Y --> sadd_sat X, Y
1801       // X + Y overflows ? (Y >s 0 ? INTMAX : INTMIN) : X + Y --> sadd_sat X, Y
1802       // X + Y overflows ? (Y >s -1 ? INTMAX : INTMIN) : X + Y --> sadd_sat X, Y
1803       if (Pred == ICmpInst::ICMP_SGT && IsZeroOrOne(*C + 1) &&
1804           IsMinMax(FalseVal, TrueVal))
1805         return true;
1806     } else {
1807       // X - Y overflows ? (X <s 0 ? INTMIN : INTMAX) : X - Y --> ssub_sat X, Y
1808       // X - Y overflows ? (X <s -1 ? INTMIN : INTMAX) : X - Y --> ssub_sat X, Y
1809       if (Op == X && Pred == ICmpInst::ICMP_SLT && IsZeroOrOne(*C + 1) &&
1810           IsMinMax(TrueVal, FalseVal))
1811         return true;
1812       // X - Y overflows ? (X >s -1 ? INTMAX : INTMIN) : X - Y --> ssub_sat X, Y
1813       // X - Y overflows ? (X >s -2 ? INTMAX : INTMIN) : X - Y --> ssub_sat X, Y
1814       if (Op == X && Pred == ICmpInst::ICMP_SGT && IsZeroOrOne(*C + 2) &&
1815           IsMinMax(FalseVal, TrueVal))
1816         return true;
1817       // X - Y overflows ? (Y <s 0 ? INTMAX : INTMIN) : X - Y --> ssub_sat X, Y
1818       // X - Y overflows ? (Y <s 1 ? INTMAX : INTMIN) : X - Y --> ssub_sat X, Y
1819       if (Op == Y && Pred == ICmpInst::ICMP_SLT && IsZeroOrOne(*C) &&
1820           IsMinMax(FalseVal, TrueVal))
1821         return true;
1822       // X - Y overflows ? (Y >s 0 ? INTMIN : INTMAX) : X - Y --> ssub_sat X, Y
1823       // X - Y overflows ? (Y >s -1 ? INTMIN : INTMAX) : X - Y --> ssub_sat X, Y
1824       if (Op == Y && Pred == ICmpInst::ICMP_SGT && IsZeroOrOne(*C + 1) &&
1825           IsMinMax(TrueVal, FalseVal))
1826         return true;
1827     }
1828
1829     return false;
1830   };
1831
1832   Intrinsic::ID NewIntrinsicID;
1833   if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::uadd_with_overflow &&
1834       match(TrueVal, m_AllOnes()))
1835     // X + Y overflows ? -1 : X + Y -> uadd_sat X, Y
1836     NewIntrinsicID = Intrinsic::uadd_sat;
1837   else if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::usub_with_overflow &&
1838            match(TrueVal, m_Zero()))
1839     // X - Y overflows ? 0 : X - Y -> usub_sat X, Y
1840     NewIntrinsicID = Intrinsic::usub_sat;
1841   else if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::sadd_with_overflow &&
1842            IsSignedSaturateLimit(TrueVal, /*IsAdd=*/true))
1843     // X + Y overflows ? (X <s 0 ? INTMIN : INTMAX) : X + Y --> sadd_sat X, Y
1844     // X + Y overflows ? (X <s 1 ? INTMIN : INTMAX) : X + Y --> sadd_sat X, Y
1845     // X + Y overflows ? (X >s 0 ? INTMAX : INTMIN) : X + Y --> sadd_sat X, Y
1846     // X + Y overflows ? (X >s -1 ? INTMAX : INTMIN) : X + Y --> sadd_sat X, Y
1847     // X + Y overflows ? (Y <s 0 ? INTMIN : INTMAX) : X + Y --> sadd_sat X, Y
1848     // X + Y overflows ? (Y <s 1 ? INTMIN : INTMAX) : X + Y --> sadd_sat X, Y
1849     // X + Y overflows ? (Y >s 0 ? INTMAX : INTMIN) : X + Y --> sadd_sat X, Y
1850     // X + Y overflows ? (Y >s -1 ? INTMAX : INTMIN) : X + Y --> sadd_sat X, Y
1851     NewIntrinsicID = Intrinsic::sadd_sat;
1852   else if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::ssub_with_overflow &&
1853            IsSignedSaturateLimit(TrueVal, /*IsAdd=*/false))
1854     // X - Y overflows ? (X <s 0 ? INTMIN : INTMAX) : X - Y --> ssub_sat X, Y
1855     // X - Y overflows ? (X <s -1 ? INTMIN : INTMAX) : X - Y --> ssub_sat X, Y
1856     // X - Y overflows ? (X >s -1 ? INTMAX : INTMIN) : X - Y --> ssub_sat X, Y
1857     // X - Y overflows ? (X >s -2 ? INTMAX : INTMIN) : X - Y --> ssub_sat X, Y
1858     // X - Y overflows ? (Y <s 0 ? INTMAX : INTMIN) : X - Y --> ssub_sat X, Y
1859     // X - Y overflows ? (Y <s 1 ? INTMAX : INTMIN) : X - Y --> ssub_sat X, Y
1860     // X - Y overflows ? (Y >s 0 ? INTMIN : INTMAX) : X - Y --> ssub_sat X, Y
1861     // X - Y overflows ? (Y >s -1 ? INTMIN : INTMAX) : X - Y --> ssub_sat X, Y
1862     NewIntrinsicID = Intrinsic::ssub_sat;
1863   else
1864     return nullptr;
1865
1866   Function *F =
1867       Intrinsic::getDeclaration(SI.getModule(), NewIntrinsicID, SI.getType());
1868   return CallInst::Create(F, {X, Y});
1869 }
1870
1871 Instruction *InstCombiner::foldSelectExtConst(SelectInst &Sel) {
1872   Constant *C;
1873   if (!match(Sel.getTrueValue(), m_Constant(C)) &&
1874       !match(Sel.getFalseValue(), m_Constant(C)))
1875     return nullptr;
1876
1877   Instruction *ExtInst;
1878   if (!match(Sel.getTrueValue(), m_Instruction(ExtInst)) &&
1879       !match(Sel.getFalseValue(), m_Instruction(ExtInst)))
1880     return nullptr;
1881
1882   auto ExtOpcode = ExtInst->getOpcode();
1883   if (ExtOpcode != Instruction::ZExt && ExtOpcode != Instruction::SExt)
1884     return nullptr;
1885
1886   // If we are extending from a boolean type or if we can create a select that
1887   // has the same size operands as its condition, try to narrow the select.
1888   Value *X = ExtInst->getOperand(0);
1889   Type *SmallType = X->getType();
1890   Value *Cond = Sel.getCondition();
1891   auto *Cmp = dyn_cast<CmpInst>(Cond);
1892   if (!SmallType->isIntOrIntVectorTy(1) &&
1893       (!Cmp || Cmp->getOperand(0)->getType() != SmallType))
1894     return nullptr;
1895
1896   // If the constant is the same after truncation to the smaller type and
1897   // extension to the original type, we can narrow the select.
1898   Type *SelType = Sel.getType();
1899   Constant *TruncC = ConstantExpr::getTrunc(C, SmallType);
1900   Constant *ExtC = ConstantExpr::getCast(ExtOpcode, TruncC, SelType);
1901   if (ExtC == C) {
1902     Value *TruncCVal = cast<Value>(TruncC);
1903     if (ExtInst == Sel.getFalseValue())
1904       std::swap(X, TruncCVal);
1905
1906     // select Cond, (ext X), C --> ext(select Cond, X, C')
1907     // select Cond, C, (ext X) --> ext(select Cond, C', X)
1908     Value *NewSel = Builder.CreateSelect(Cond, X, TruncCVal, "narrow", &Sel);
1909     return CastInst::Create(Instruction::CastOps(ExtOpcode), NewSel, SelType);
1910   }
1911
1912   // If one arm of the select is the extend of the condition, replace that arm
1913   // with the extension of the appropriate known bool value.
1914   if (Cond == X) {
1915     if (ExtInst == Sel.getTrueValue()) {
1916       // select X, (sext X), C --> select X, -1, C
1917       // select X, (zext X), C --> select X,  1, C
1918       Constant *One = ConstantInt::getTrue(SmallType);
1919       Constant *AllOnesOrOne = ConstantExpr::getCast(ExtOpcode, One, SelType);
1920       return SelectInst::Create(Cond, AllOnesOrOne, C, "", nullptr, &Sel);
1921     } else {
1922       // select X, C, (sext X) --> select X, C, 0
1923       // select X, C, (zext X) --> select X, C, 0
1924       Constant *Zero = ConstantInt::getNullValue(SelType);
1925       return SelectInst::Create(Cond, C, Zero, "", nullptr, &Sel);
1926     }
1927   }
1928
1929   return nullptr;
1930 }
1931
1932 /// Try to transform a vector select with a constant condition vector into a
1933 /// shuffle for easier combining with other shuffles and insert/extract.
1934 static Instruction *canonicalizeSelectToShuffle(SelectInst &SI) {
1935   Value *CondVal = SI.getCondition();
1936   Constant *CondC;
1937   if (!CondVal->getType()->isVectorTy() || !match(CondVal, m_Constant(CondC)))
1938     return nullptr;
1939
1940   unsigned NumElts = CondVal->getType()->getVectorNumElements();
1941   SmallVector<Constant *, 16> Mask;
1942   Mask.reserve(NumElts);
1943   Type *Int32Ty = Type::getInt32Ty(CondVal->getContext());
1944   for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i) {
1945     Constant *Elt = CondC->getAggregateElement(i);
1946     if (!Elt)
1947       return nullptr;
1948
1949     if (Elt->isOneValue()) {
1950       // If the select condition element is true, choose from the 1st vector.
1951       Mask.push_back(ConstantInt::get(Int32Ty, i));
1952     } else if (Elt->isNullValue()) {
1953       // If the select condition element is false, choose from the 2nd vector.
1954       Mask.push_back(ConstantInt::get(Int32Ty, i + NumElts));
1955     } else if (isa<UndefValue>(Elt)) {
1956       // Undef in a select condition (choose one of the operands) does not mean
1957       // the same thing as undef in a shuffle mask (any value is acceptable), so
1958       // give up.
1959       return nullptr;
1960     } else {
1961       // Bail out on a constant expression.
1962       return nullptr;
1963     }
1964   }
1965
1966   return new ShuffleVectorInst(SI.getTrueValue(), SI.getFalseValue(),
1967                                ConstantVector::get(Mask));
1968 }
1969
1970 /// If we have a select of vectors with a scalar condition, try to convert that
1971 /// to a vector select by splatting the condition. A splat may get folded with
1972 /// other operations in IR and having all operands of a select be vector types
1973 /// is likely better for vector codegen.
1974 static Instruction *canonicalizeScalarSelectOfVecs(
1975     SelectInst &Sel, InstCombiner::BuilderTy &Builder) {
1976   Type *Ty = Sel.getType();
1977   if (!Ty->isVectorTy())
1978     return nullptr;
1979
1980   // We can replace a single-use extract with constant index.
1981   Value *Cond = Sel.getCondition();
1982   if (!match(Cond, m_OneUse(m_ExtractElement(m_Value(), m_ConstantInt()))))
1983     return nullptr;
1984
1985   // select (extelt V, Index), T, F --> select (splat V, Index), T, F
1986   // Splatting the extracted condition reduces code (we could directly create a
1987   // splat shuffle of the source vector to eliminate the intermediate step).
1988   unsigned NumElts = Ty->getVectorNumElements();
1989   Value *SplatCond = Builder.CreateVectorSplat(NumElts, Cond);
1990   Sel.setCondition(SplatCond);
1991   return &Sel;
1992 }
1993
1994 /// Reuse bitcasted operands between a compare and select:
1995 /// select (cmp (bitcast C), (bitcast D)), (bitcast' C), (bitcast' D) -->
1996 /// bitcast (select (cmp (bitcast C), (bitcast D)), (bitcast C), (bitcast D))
1997 static Instruction *foldSelectCmpBitcasts(SelectInst &Sel,
1998                                           InstCombiner::BuilderTy &Builder) {
1999   Value *Cond = Sel.getCondition();
2000   Value *TVal = Sel.getTrueValue();
2001   Value *FVal = Sel.getFalseValue();
2002
2003   CmpInst::Predicate Pred;
2004   Value *A, *B;
2005   if (!match(Cond, m_Cmp(Pred, m_Value(A), m_Value(B))))
2006     return nullptr;
2007
2008   // The select condition is a compare instruction. If the select's true/false
2009   // values are already the same as the compare operands, there's nothing to do.
2010   if (TVal == A || TVal == B || FVal == A || FVal == B)
2011     return nullptr;
2012
2013   Value *C, *D;
2014   if (!match(A, m_BitCast(m_Value(C))) || !match(B, m_BitCast(m_Value(D))))
2015     return nullptr;
2016
2017   // select (cmp (bitcast C), (bitcast D)), (bitcast TSrc), (bitcast FSrc)
2018   Value *TSrc, *FSrc;
2019   if (!match(TVal, m_BitCast(m_Value(TSrc))) ||
2020       !match(FVal, m_BitCast(m_Value(FSrc))))
2021     return nullptr;
2022
2023   // If the select true/false values are *different bitcasts* of the same source
2024   // operands, make the select operands the same as the compare operands and
2025   // cast the result. This is the canonical select form for min/max.
2026   Value *NewSel;
2027   if (TSrc == C && FSrc == D) {
2028     // select (cmp (bitcast C), (bitcast D)), (bitcast' C), (bitcast' D) -->
2029     // bitcast (select (cmp A, B), A, B)
2030     NewSel = Builder.CreateSelect(Cond, A, B, "", &Sel);
2031   } else if (TSrc == D && FSrc == C) {
2032     // select (cmp (bitcast C), (bitcast D)), (bitcast' D), (bitcast' C) -->
2033     // bitcast (select (cmp A, B), B, A)
2034     NewSel = Builder.CreateSelect(Cond, B, A, "", &Sel);
2035   } else {
2036     return nullptr;
2037   }
2038   return CastInst::CreateBitOrPointerCast(NewSel, Sel.getType());
2039 }
2040
2041 /// Try to eliminate select instructions that test the returned flag of cmpxchg
2042 /// instructions.
2043 ///
2044 /// If a select instruction tests the returned flag of a cmpxchg instruction and
2045 /// selects between the returned value of the cmpxchg instruction its compare
2046 /// operand, the result of the select will always be equal to its false value.
2047 /// For example:
2048 ///
2049 ///   %0 = cmpxchg i64* %ptr, i64 %compare, i64 %new_value seq_cst seq_cst
2050 ///   %1 = extractvalue { i64, i1 } %0, 1
2051 ///   %2 = extractvalue { i64, i1 } %0, 0
2052 ///   %3 = select i1 %1, i64 %compare, i64 %2
2053 ///   ret i64 %3
2054 ///
2055 /// The returned value of the cmpxchg instruction (%2) is the original value
2056 /// located at %ptr prior to any update. If the cmpxchg operation succeeds, %2
2057 /// must have been equal to %compare. Thus, the result of the select is always
2058 /// equal to %2, and the code can be simplified to:
2059 ///
2060 ///   %0 = cmpxchg i64* %ptr, i64 %compare, i64 %new_value seq_cst seq_cst
2061 ///   %1 = extractvalue { i64, i1 } %0, 0
2062 ///   ret i64 %1
2063 ///
2064 static Instruction *foldSelectCmpXchg(SelectInst &SI) {
2065   // A helper that determines if V is an extractvalue instruction whose
2066   // aggregate operand is a cmpxchg instruction and whose single index is equal
2067   // to I. If such conditions are true, the helper returns the cmpxchg
2068   // instruction; otherwise, a nullptr is returned.
2069   auto isExtractFromCmpXchg = [](Value *V, unsigned I) -> AtomicCmpXchgInst * {
2070     auto *Extract = dyn_cast<ExtractValueInst>(V);
2071     if (!Extract)
2072       return nullptr;
2073     if (Extract->getIndices()[0] != I)
2074       return nullptr;
2075     return dyn_cast<AtomicCmpXchgInst>(Extract->getAggregateOperand());
2076   };
2077
2078   // If the select has a single user, and this user is a select instruction that
2079   // we can simplify, skip the cmpxchg simplification for now.
2080   if (SI.hasOneUse())
2081     if (auto *Select = dyn_cast<SelectInst>(SI.user_back()))
2082       if (Select->getCondition() == SI.getCondition())
2083         if (Select->getFalseValue() == SI.getTrueValue() ||
2084             Select->getTrueValue() == SI.getFalseValue())
2085           return nullptr;
2086
2087   // Ensure the select condition is the returned flag of a cmpxchg instruction.
2088   auto *CmpXchg = isExtractFromCmpXchg(SI.getCondition(), 1);
2089   if (!CmpXchg)
2090     return nullptr;
2091
2092   // Check the true value case: The true value of the select is the returned
2093   // value of the same cmpxchg used by the condition, and the false value is the
2094   // cmpxchg instruction's compare operand.
2095   if (auto *X = isExtractFromCmpXchg(SI.getTrueValue(), 0))
2096     if (X == CmpXchg && X->getCompareOperand() == SI.getFalseValue()) {
2097       SI.setTrueValue(SI.getFalseValue());
2098       return &SI;
2099     }
2100
2101   // Check the false value case: The false value of the select is the returned
2102   // value of the same cmpxchg used by the condition, and the true value is the
2103   // cmpxchg instruction's compare operand.
2104   if (auto *X = isExtractFromCmpXchg(SI.getFalseValue(), 0))
2105     if (X == CmpXchg && X->getCompareOperand() == SI.getTrueValue()) {
2106       SI.setTrueValue(SI.getFalseValue());
2107       return &SI;
2108     }
2109
2110   return nullptr;
2111 }
2112
2113 static Instruction *moveAddAfterMinMax(SelectPatternFlavor SPF, Value *X,
2114                                        Value *Y,
2115                                        InstCombiner::BuilderTy &Builder) {
2116   assert(SelectPatternResult::isMinOrMax(SPF) && "Expected min/max pattern");
2117   bool IsUnsigned = SPF == SelectPatternFlavor::SPF_UMIN ||
2118                     SPF == SelectPatternFlavor::SPF_UMAX;
2119   // TODO: If InstSimplify could fold all cases where C2 <= C1, we could change
2120   // the constant value check to an assert.
2121   Value *A;
2122   const APInt *C1, *C2;
2123   if (IsUnsigned && match(X, m_NUWAdd(m_Value(A), m_APInt(C1))) &&
2124       match(Y, m_APInt(C2)) && C2->uge(*C1) && X->hasNUses(2)) {
2125     // umin (add nuw A, C1), C2 --> add nuw (umin A, C2 - C1), C1
2126     // umax (add nuw A, C1), C2 --> add nuw (umax A, C2 - C1), C1
2127     Value *NewMinMax = createMinMax(Builder, SPF, A,
2128                                     ConstantInt::get(X->getType(), *C2 - *C1));
2129     return BinaryOperator::CreateNUW(BinaryOperator::Add, NewMinMax,
2130                                      ConstantInt::get(X->getType(), *C1));
2131   }
2132
2133   if (!IsUnsigned && match(X, m_NSWAdd(m_Value(A), m_APInt(C1))) &&
2134       match(Y, m_APInt(C2)) && X->hasNUses(2)) {
2135     bool Overflow;
2136     APInt Diff = C2->ssub_ov(*C1, Overflow);
2137     if (!Overflow) {
2138       // smin (add nsw A, C1), C2 --> add nsw (smin A, C2 - C1), C1
2139       // smax (add nsw A, C1), C2 --> add nsw (smax A, C2 - C1), C1
2140       Value *NewMinMax = createMinMax(Builder, SPF, A,
2141                                       ConstantInt::get(X->getType(), Diff));
2142       return BinaryOperator::CreateNSW(BinaryOperator::Add, NewMinMax,
2143                                        ConstantInt::get(X->getType(), *C1));
2144     }
2145   }
2146
2147   return nullptr;
2148 }
2149
2150 /// Match a sadd_sat or ssub_sat which is using min/max to clamp the value.
2151 Instruction *InstCombiner::matchSAddSubSat(SelectInst &MinMax1) {
2152   Type *Ty = MinMax1.getType();
2153
2154   // We are looking for a tree of:
2155   // max(INT_MIN, min(INT_MAX, add(sext(A), sext(B))))
2156   // Where the min and max could be reversed
2157   Instruction *MinMax2;
2158   BinaryOperator *AddSub;
2159   const APInt *MinValue, *MaxValue;
2160   if (match(&MinMax1, m_SMin(m_Instruction(MinMax2), m_APInt(MaxValue)))) {
2161     if (!match(MinMax2, m_SMax(m_BinOp(AddSub), m_APInt(MinValue))))
2162       return nullptr;
2163   } else if (match(&MinMax1,
2164                    m_SMax(m_Instruction(MinMax2), m_APInt(MinValue)))) {
2165     if (!match(MinMax2, m_SMin(m_BinOp(AddSub), m_APInt(MaxValue))))
2166       return nullptr;
2167   } else
2168     return nullptr;
2169
2170   // Check that the constants clamp a saturate, and that the new type would be
2171   // sensible to convert to.
2172   if (!(*MaxValue + 1).isPowerOf2() || -*MinValue != *MaxValue + 1)
2173     return nullptr;
2174   // In what bitwidth can this be treated as saturating arithmetics?
2175   unsigned NewBitWidth = (*MaxValue + 1).logBase2() + 1;
2176   // FIXME: This isn't quite right for vectors, but using the scalar type is a
2177   // good first approximation for what should be done there.
2178   if (!shouldChangeType(Ty->getScalarType()->getIntegerBitWidth(), NewBitWidth))
2179     return nullptr;
2180
2181   // Also make sure that the number of uses is as expected. The "3"s are for the
2182   // the two items of min/max (the compare and the select).
2183   if (MinMax2->hasNUsesOrMore(3) || AddSub->hasNUsesOrMore(3))
2184     return nullptr;
2185
2186   // Create the new type (which can be a vector type)
2187   Type *NewTy = Ty->getWithNewBitWidth(NewBitWidth);
2188   // Match the two extends from the add/sub
2189   Value *A, *B;
2190   if(!match(AddSub, m_BinOp(m_SExt(m_Value(A)), m_SExt(m_Value(B)))))
2191     return nullptr;
2192   // And check the incoming values are of a type smaller than or equal to the
2193   // size of the saturation. Otherwise the higher bits can cause different
2194   // results.
2195   if (A->getType()->getScalarSizeInBits() > NewBitWidth ||
2196       B->getType()->getScalarSizeInBits() > NewBitWidth)
2197     return nullptr;
2198
2199   Intrinsic::ID IntrinsicID;
2200   if (AddSub->getOpcode() == Instruction::Add)
2201     IntrinsicID = Intrinsic::sadd_sat;
2202   else if (AddSub->getOpcode() == Instruction::Sub)
2203     IntrinsicID = Intrinsic::ssub_sat;
2204   else
2205     return nullptr;
2206
2207   // Finally create and return the sat intrinsic, truncated to the new type
2208   Function *F = Intrinsic::getDeclaration(MinMax1.getModule(), IntrinsicID, NewTy);
2209   Value *AT = Builder.CreateSExt(A, NewTy);
2210   Value *BT = Builder.CreateSExt(B, NewTy);
2211   Value *Sat = Builder.CreateCall(F, {AT, BT});
2212   return CastInst::Create(Instruction::SExt, Sat, Ty);
2213 }
2214
2215 /// Reduce a sequence of min/max with a common operand.
2216 static Instruction *factorizeMinMaxTree(SelectPatternFlavor SPF, Value *LHS,
2217                                         Value *RHS,
2218                                         InstCombiner::BuilderTy &Builder) {
2219   assert(SelectPatternResult::isMinOrMax(SPF) && "Expected a min/max");
2220   // TODO: Allow FP min/max with nnan/nsz.
2221   if (!LHS->getType()->isIntOrIntVectorTy())
2222     return nullptr;
2223
2224   // Match 3 of the same min/max ops. Example: umin(umin(), umin()).
2225   Value *A, *B, *C, *D;
2226   SelectPatternResult L = matchSelectPattern(LHS, A, B);
2227   SelectPatternResult R = matchSelectPattern(RHS, C, D);
2228   if (SPF != L.Flavor || L.Flavor != R.Flavor)
2229     return nullptr;
2230
2231   // Look for a common operand. The use checks are different than usual because
2232   // a min/max pattern typically has 2 uses of each op: 1 by the cmp and 1 by
2233   // the select.
2234   Value *MinMaxOp = nullptr;
2235   Value *ThirdOp = nullptr;
2236   if (!LHS->hasNUsesOrMore(3) && RHS->hasNUsesOrMore(3)) {
2237     // If the LHS is only used in this chain and the RHS is used outside of it,
2238     // reuse the RHS min/max because that will eliminate the LHS.
2239     if (D == A || C == A) {
2240       // min(min(a, b), min(c, a)) --> min(min(c, a), b)
2241       // min(min(a, b), min(a, d)) --> min(min(a, d), b)
2242       MinMaxOp = RHS;
2243       ThirdOp = B;
2244     } else if (D == B || C == B) {
2245       // min(min(a, b), min(c, b)) --> min(min(c, b), a)
2246       // min(min(a, b), min(b, d)) --> min(min(b, d), a)
2247       MinMaxOp = RHS;
2248       ThirdOp = A;
2249     }
2250   } else if (!RHS->hasNUsesOrMore(3)) {
2251     // Reuse the LHS. This will eliminate the RHS.
2252     if (D == A || D == B) {
2253       // min(min(a, b), min(c, a)) --> min(min(a, b), c)
2254       // min(min(a, b), min(c, b)) --> min(min(a, b), c)
2255       MinMaxOp = LHS;
2256       ThirdOp = C;
2257     } else if (C == A || C == B) {
2258       // min(min(a, b), min(b, d)) --> min(min(a, b), d)
2259       // min(min(a, b), min(c, b)) --> min(min(a, b), d)
2260       MinMaxOp = LHS;
2261       ThirdOp = D;
2262     }
2263   }
2264   if (!MinMaxOp || !ThirdOp)
2265     return nullptr;
2266
2267   CmpInst::Predicate P = getMinMaxPred(SPF);
2268   Value *CmpABC = Builder.CreateICmp(P, MinMaxOp, ThirdOp);
2269   return SelectInst::Create(CmpABC, MinMaxOp, ThirdOp);
2270 }
2271
2272 /// Try to reduce a rotate pattern that includes a compare and select into a
2273 /// funnel shift intrinsic. Example:
2274 /// rotl32(a, b) --> (b == 0 ? a : ((a >> (32 - b)) | (a << b)))
2275 ///              --> call llvm.fshl.i32(a, a, b)
2276 static Instruction *foldSelectRotate(SelectInst &Sel) {
2277   // The false value of the select must be a rotate of the true value.
2278   Value *Or0, *Or1;
2279   if (!match(Sel.getFalseValue(), m_OneUse(m_Or(m_Value(Or0), m_Value(Or1)))))
2280     return nullptr;
2281
2282   Value *TVal = Sel.getTrueValue();
2283   Value *SA0, *SA1;
2284   if (!match(Or0, m_OneUse(m_LogicalShift(m_Specific(TVal), m_Value(SA0)))) ||
2285       !match(Or1, m_OneUse(m_LogicalShift(m_Specific(TVal), m_Value(SA1)))))
2286     return nullptr;
2287
2288   auto ShiftOpcode0 = cast<BinaryOperator>(Or0)->getOpcode();
2289   auto ShiftOpcode1 = cast<BinaryOperator>(Or1)->getOpcode();
2290   if (ShiftOpcode0 == ShiftOpcode1)
2291     return nullptr;
2292
2293   // We have one of these patterns so far:
2294   // select ?, TVal, (or (lshr TVal, SA0), (shl TVal, SA1))
2295   // select ?, TVal, (or (shl TVal, SA0), (lshr TVal, SA1))
2296   // This must be a power-of-2 rotate for a bitmasking transform to be valid.
2297   unsigned Width = Sel.getType()->getScalarSizeInBits();
2298   if (!isPowerOf2_32(Width))
2299     return nullptr;
2300
2301   // Check the shift amounts to see if they are an opposite pair.
2302   Value *ShAmt;
2303   if (match(SA1, m_OneUse(m_Sub(m_SpecificInt(Width), m_Specific(SA0)))))
2304     ShAmt = SA0;
2305   else if (match(SA0, m_OneUse(m_Sub(m_SpecificInt(Width), m_Specific(SA1)))))
2306     ShAmt = SA1;
2307   else
2308     return nullptr;
2309
2310   // Finally, see if the select is filtering out a shift-by-zero.
2311   Value *Cond = Sel.getCondition();
2312   ICmpInst::Predicate Pred;
2313   if (!match(Cond, m_OneUse(m_ICmp(Pred, m_Specific(ShAmt), m_ZeroInt()))) ||
2314       Pred != ICmpInst::ICMP_EQ)
2315     return nullptr;
2316
2317   // This is a rotate that avoids shift-by-bitwidth UB in a suboptimal way.
2318   // Convert to funnel shift intrinsic.
2319   bool IsFshl = (ShAmt == SA0 && ShiftOpcode0 == BinaryOperator::Shl) ||
2320                 (ShAmt == SA1 && ShiftOpcode1 == BinaryOperator::Shl);
2321   Intrinsic::ID IID = IsFshl ? Intrinsic::fshl : Intrinsic::fshr;
2322   Function *F = Intrinsic::getDeclaration(Sel.getModule(), IID, Sel.getType());
2323   return IntrinsicInst::Create(F, { TVal, TVal, ShAmt });
2324 }
2325
2326 Instruction *InstCombiner::visitSelectInst(SelectInst &SI) {
2327   Value *CondVal = SI.getCondition();
2328   Value *TrueVal = SI.getTrueValue();
2329   Value *FalseVal = SI.getFalseValue();
2330   Type *SelType = SI.getType();
2331
2332   // FIXME: Remove this workaround when freeze related patches are done.
2333   // For select with undef operand which feeds into an equality comparison,
2334   // don't simplify it so loop unswitch can know the equality comparison
2335   // may have an undef operand. This is a workaround for PR31652 caused by
2336   // descrepancy about branch on undef between LoopUnswitch and GVN.
2337   if (isa<UndefValue>(TrueVal) || isa<UndefValue>(FalseVal)) {
2338     if (llvm::any_of(SI.users(), [&](User *U) {
2339           ICmpInst *CI = dyn_cast<ICmpInst>(U);
2340           if (CI && CI->isEquality())
2341             return true;
2342           return false;
2343         })) {
2344       return nullptr;
2345     }
2346   }
2347
2348   if (Value *V = SimplifySelectInst(CondVal, TrueVal, FalseVal,
2349                                     SQ.getWithInstruction(&SI)))
2350     return replaceInstUsesWith(SI, V);
2351
2352   if (Instruction *I = canonicalizeSelectToShuffle(SI))
2353     return I;
2354
2355   if (Instruction *I = canonicalizeScalarSelectOfVecs(SI, Builder))
2356     return I;
2357
2358   // Canonicalize a one-use integer compare with a non-canonical predicate by
2359   // inverting the predicate and swapping the select operands. This matches a
2360   // compare canonicalization for conditional branches.
2361   // TODO: Should we do the same for FP compares?
2362   CmpInst::Predicate Pred;
2363   if (match(CondVal, m_OneUse(m_ICmp(Pred, m_Value(), m_Value()))) &&
2364       !isCanonicalPredicate(Pred)) {
2365     // Swap true/false values and condition.
2366     CmpInst *Cond = cast<CmpInst>(CondVal);
2367     Cond->setPredicate(CmpInst::getInversePredicate(Pred));
2368     SI.setOperand(1, FalseVal);
2369     SI.setOperand(2, TrueVal);
2370     SI.swapProfMetadata();
2371     Worklist.Add(Cond);
2372     return &SI;
2373   }
2374
2375   if (SelType->isIntOrIntVectorTy(1) &&
2376       TrueVal->getType() == CondVal->getType()) {
2377     if (match(TrueVal, m_One())) {
2378       // Change: A = select B, true, C --> A = or B, C
2379       return BinaryOperator::CreateOr(CondVal, FalseVal);
2380     }
2381     if (match(TrueVal, m_Zero())) {
2382       // Change: A = select B, false, C --> A = and !B, C
2383       Value *NotCond = Builder.CreateNot(CondVal, "not." + CondVal->getName());
2384       return BinaryOperator::CreateAnd(NotCond, FalseVal);
2385     }
2386     if (match(FalseVal, m_Zero())) {
2387       // Change: A = select B, C, false --> A = and B, C
2388       return BinaryOperator::CreateAnd(CondVal, TrueVal);
2389     }
2390     if (match(FalseVal, m_One())) {
2391       // Change: A = select B, C, true --> A = or !B, C
2392       Value *NotCond = Builder.CreateNot(CondVal, "not." + CondVal->getName());
2393       return BinaryOperator::CreateOr(NotCond, TrueVal);
2394     }
2395
2396     // select a, a, b  -> a | b
2397     // select a, b, a  -> a & b
2398     if (CondVal == TrueVal)
2399       return BinaryOperator::CreateOr(CondVal, FalseVal);
2400     if (CondVal == FalseVal)
2401       return BinaryOperator::CreateAnd(CondVal, TrueVal);
2402
2403     // select a, ~a, b -> (~a) & b
2404     // select a, b, ~a -> (~a) | b
2405     if (match(TrueVal, m_Not(m_Specific(CondVal))))
2406       return BinaryOperator::CreateAnd(TrueVal, FalseVal);
2407     if (match(FalseVal, m_Not(m_Specific(CondVal))))
2408       return BinaryOperator::CreateOr(TrueVal, FalseVal);
2409   }
2410
2411   // Selecting between two integer or vector splat integer constants?
2412   //
2413   // Note that we don't handle a scalar select of vectors:
2414   // select i1 %c, <2 x i8> <1, 1>, <2 x i8> <0, 0>
2415   // because that may need 3 instructions to splat the condition value:
2416   // extend, insertelement, shufflevector.
2417   if (SelType->isIntOrIntVectorTy() &&
2418       CondVal->getType()->isVectorTy() == SelType->isVectorTy()) {
2419     // select C, 1, 0 -> zext C to int
2420     if (match(TrueVal, m_One()) && match(FalseVal, m_Zero()))
2421       return new ZExtInst(CondVal, SelType);
2422
2423     // select C, -1, 0 -> sext C to int
2424     if (match(TrueVal, m_AllOnes()) && match(FalseVal, m_Zero()))
2425       return new SExtInst(CondVal, SelType);
2426
2427     // select C, 0, 1 -> zext !C to int
2428     if (match(TrueVal, m_Zero()) && match(FalseVal, m_One())) {
2429       Value *NotCond = Builder.CreateNot(CondVal, "not." + CondVal->getName());
2430       return new ZExtInst(NotCond, SelType);
2431     }
2432
2433     // select C, 0, -1 -> sext !C to int
2434     if (match(TrueVal, m_Zero()) && match(FalseVal, m_AllOnes())) {
2435       Value *NotCond = Builder.CreateNot(CondVal, "not." + CondVal->getName());
2436       return new SExtInst(NotCond, SelType);
2437     }
2438   }
2439
2440   // See if we are selecting two values based on a comparison of the two values.
2441   if (FCmpInst *FCI = dyn_cast<FCmpInst>(CondVal)) {
2442     Value *Cmp0 = FCI->getOperand(0), *Cmp1 = FCI->getOperand(1);
2443     if ((Cmp0 == TrueVal && Cmp1 == FalseVal) ||
2444         (Cmp0 == FalseVal && Cmp1 == TrueVal)) {
2445       // Canonicalize to use ordered comparisons by swapping the select
2446       // operands.
2447       //
2448       // e.g.
2449       // (X ugt Y) ? X : Y -> (X ole Y) ? Y : X
2450       if (FCI->hasOneUse() && FCmpInst::isUnordered(FCI->getPredicate())) {
2451         FCmpInst::Predicate InvPred = FCI->getInversePredicate();
2452         IRBuilder<>::FastMathFlagGuard FMFG(Builder);
2453         // FIXME: The FMF should propagate from the select, not the fcmp.
2454         Builder.setFastMathFlags(FCI->getFastMathFlags());
2455         Value *NewCond = Builder.CreateFCmp(InvPred, Cmp0, Cmp1,
2456                                             FCI->getName() + ".inv");
2457         Value *NewSel = Builder.CreateSelect(NewCond, FalseVal, TrueVal);
2458         return replaceInstUsesWith(SI, NewSel);
2459       }
2460
2461       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX
2462     }
2463   }
2464
2465   // Canonicalize select with fcmp to fabs(). -0.0 makes this tricky. We need
2466   // fast-math-flags (nsz) or fsub with +0.0 (not fneg) for this to work. We
2467   // also require nnan because we do not want to unintentionally change the
2468   // sign of a NaN value.
2469   // FIXME: These folds should test/propagate FMF from the select, not the
2470   //        fsub or fneg.
2471   // (X <= +/-0.0) ? (0.0 - X) : X --> fabs(X)
2472   Instruction *FSub;
2473   if (match(CondVal, m_FCmp(Pred, m_Specific(FalseVal), m_AnyZeroFP())) &&
2474       match(TrueVal, m_FSub(m_PosZeroFP(), m_Specific(FalseVal))) &&
2475       match(TrueVal, m_Instruction(FSub)) && FSub->hasNoNaNs() &&
2476       (Pred == FCmpInst::FCMP_OLE || Pred == FCmpInst::FCMP_ULE)) {
2477     Value *Fabs = Builder.CreateUnaryIntrinsic(Intrinsic::fabs, FalseVal, FSub);
2478     return replaceInstUsesWith(SI, Fabs);
2479   }
2480   // (X >  +/-0.0) ? X : (0.0 - X) --> fabs(X)
2481   if (match(CondVal, m_FCmp(Pred, m_Specific(TrueVal), m_AnyZeroFP())) &&
2482       match(FalseVal, m_FSub(m_PosZeroFP(), m_Specific(TrueVal))) &&
2483       match(FalseVal, m_Instruction(FSub)) && FSub->hasNoNaNs() &&
2484       (Pred == FCmpInst::FCMP_OGT || Pred == FCmpInst::FCMP_UGT)) {
2485     Value *Fabs = Builder.CreateUnaryIntrinsic(Intrinsic::fabs, TrueVal, FSub);
2486     return replaceInstUsesWith(SI, Fabs);
2487   }
2488   // With nnan and nsz:
2489   // (X <  +/-0.0) ? -X : X --> fabs(X)
2490   // (X <= +/-0.0) ? -X : X --> fabs(X)
2491   Instruction *FNeg;
2492   if (match(CondVal, m_FCmp(Pred, m_Specific(FalseVal), m_AnyZeroFP())) &&
2493       match(TrueVal, m_FNeg(m_Specific(FalseVal))) &&
2494       match(TrueVal, m_Instruction(FNeg)) &&
2495       FNeg->hasNoNaNs() && FNeg->hasNoSignedZeros() &&
2496       (Pred == FCmpInst::FCMP_OLT || Pred == FCmpInst::FCMP_OLE ||
2497        Pred == FCmpInst::FCMP_ULT || Pred == FCmpInst::FCMP_ULE)) {
2498     Value *Fabs = Builder.CreateUnaryIntrinsic(Intrinsic::fabs, FalseVal, FNeg);
2499     return replaceInstUsesWith(SI, Fabs);
2500   }
2501   // With nnan and nsz:
2502   // (X >  +/-0.0) ? X : -X --> fabs(X)
2503   // (X >= +/-0.0) ? X : -X --> fabs(X)
2504   if (match(CondVal, m_FCmp(Pred, m_Specific(TrueVal), m_AnyZeroFP())) &&
2505       match(FalseVal, m_FNeg(m_Specific(TrueVal))) &&
2506       match(FalseVal, m_Instruction(FNeg)) &&
2507       FNeg->hasNoNaNs() && FNeg->hasNoSignedZeros() &&
2508       (Pred == FCmpInst::FCMP_OGT || Pred == FCmpInst::FCMP_OGE ||
2509        Pred == FCmpInst::FCMP_UGT || Pred == FCmpInst::FCMP_UGE)) {
2510     Value *Fabs = Builder.CreateUnaryIntrinsic(Intrinsic::fabs, TrueVal, FNeg);
2511     return replaceInstUsesWith(SI, Fabs);
2512   }
2513
2514   // See if we are selecting two values based on a comparison of the two values.
2515   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(CondVal))
2516     if (Instruction *Result = foldSelectInstWithICmp(SI, ICI))
2517       return Result;
2518
2519   if (Instruction *Add = foldAddSubSelect(SI, Builder))
2520     return Add;
2521   if (Instruction *Add = foldOverflowingAddSubSelect(SI, Builder))
2522     return Add;
2523
2524   // Turn (select C, (op X, Y), (op X, Z)) -> (op X, (select C, Y, Z))
2525   auto *TI = dyn_cast<Instruction>(TrueVal);
2526   auto *FI = dyn_cast<Instruction>(FalseVal);
2527   if (TI && FI && TI->getOpcode() == FI->getOpcode())
2528     if (Instruction *IV = foldSelectOpOp(SI, TI, FI))
2529       return IV;
2530
2531   if (Instruction *I = foldSelectExtConst(SI))
2532     return I;
2533
2534   // See if we can fold the select into one of our operands.
2535   if (SelType->isIntOrIntVectorTy() || SelType->isFPOrFPVectorTy()) {
2536     if (Instruction *FoldI = foldSelectIntoOp(SI, TrueVal, FalseVal))
2537       return FoldI;
2538
2539     Value *LHS, *RHS;
2540     Instruction::CastOps CastOp;
2541     SelectPatternResult SPR = matchSelectPattern(&SI, LHS, RHS, &CastOp);
2542     auto SPF = SPR.Flavor;
2543     if (SPF) {
2544       Value *LHS2, *RHS2;
2545       if (SelectPatternFlavor SPF2 = matchSelectPattern(LHS, LHS2, RHS2).Flavor)
2546         if (Instruction *R = foldSPFofSPF(cast<Instruction>(LHS), SPF2, LHS2,
2547                                           RHS2, SI, SPF, RHS))
2548           return R;
2549       if (SelectPatternFlavor SPF2 = matchSelectPattern(RHS, LHS2, RHS2).Flavor)
2550         if (Instruction *R = foldSPFofSPF(cast<Instruction>(RHS), SPF2, LHS2,
2551                                           RHS2, SI, SPF, LHS))
2552           return R;
2553       // TODO.
2554       // ABS(-X) -> ABS(X)
2555     }
2556
2557     if (SelectPatternResult::isMinOrMax(SPF)) {
2558       // Canonicalize so that
2559       // - type casts are outside select patterns.
2560       // - float clamp is transformed to min/max pattern
2561
2562       bool IsCastNeeded = LHS->getType() != SelType;
2563       Value *CmpLHS = cast<CmpInst>(CondVal)->getOperand(0);
2564       Value *CmpRHS = cast<CmpInst>(CondVal)->getOperand(1);
2565       if (IsCastNeeded ||
2566           (LHS->getType()->isFPOrFPVectorTy() &&
2567            ((CmpLHS != LHS && CmpLHS != RHS) ||
2568             (CmpRHS != LHS && CmpRHS != RHS)))) {
2569         CmpInst::Predicate MinMaxPred = getMinMaxPred(SPF, SPR.Ordered);
2570
2571         Value *Cmp;
2572         if (CmpInst::isIntPredicate(MinMaxPred)) {
2573           Cmp = Builder.CreateICmp(MinMaxPred, LHS, RHS);
2574         } else {
2575           IRBuilder<>::FastMathFlagGuard FMFG(Builder);
2576           auto FMF =
2577               cast<FPMathOperator>(SI.getCondition())->getFastMathFlags();
2578           Builder.setFastMathFlags(FMF);
2579           Cmp = Builder.CreateFCmp(MinMaxPred, LHS, RHS);
2580         }
2581
2582         Value *NewSI = Builder.CreateSelect(Cmp, LHS, RHS, SI.getName(), &SI);
2583         if (!IsCastNeeded)
2584           return replaceInstUsesWith(SI, NewSI);
2585
2586         Value *NewCast = Builder.CreateCast(CastOp, NewSI, SelType);
2587         return replaceInstUsesWith(SI, NewCast);
2588       }
2589
2590       // MAX(~a, ~b) -> ~MIN(a, b)
2591       // MAX(~a, C)  -> ~MIN(a, ~C)
2592       // MIN(~a, ~b) -> ~MAX(a, b)
2593       // MIN(~a, C)  -> ~MAX(a, ~C)
2594       auto moveNotAfterMinMax = [&](Value *X, Value *Y) -> Instruction * {
2595         Value *A;
2596         if (match(X, m_Not(m_Value(A))) && !X->hasNUsesOrMore(3) &&
2597             !isFreeToInvert(A, A->hasOneUse()) &&
2598             // Passing false to only consider m_Not and constants.
2599             isFreeToInvert(Y, false)) {
2600           Value *B = Builder.CreateNot(Y);
2601           Value *NewMinMax = createMinMax(Builder, getInverseMinMaxFlavor(SPF),
2602                                           A, B);
2603           // Copy the profile metadata.
2604           if (MDNode *MD = SI.getMetadata(LLVMContext::MD_prof)) {
2605             cast<SelectInst>(NewMinMax)->setMetadata(LLVMContext::MD_prof, MD);
2606             // Swap the metadata if the operands are swapped.
2607             if (X == SI.getFalseValue() && Y == SI.getTrueValue())
2608               cast<SelectInst>(NewMinMax)->swapProfMetadata();
2609           }
2610
2611           return BinaryOperator::CreateNot(NewMinMax);
2612         }
2613
2614         return nullptr;
2615       };
2616
2617       if (Instruction *I = moveNotAfterMinMax(LHS, RHS))
2618         return I;
2619       if (Instruction *I = moveNotAfterMinMax(RHS, LHS))
2620         return I;
2621
2622       if (Instruction *I = moveAddAfterMinMax(SPF, LHS, RHS, Builder))
2623         return I;
2624
2625       if (Instruction *I = factorizeMinMaxTree(SPF, LHS, RHS, Builder))
2626         return I;
2627       if (Instruction *I = matchSAddSubSat(SI))
2628         return I;
2629     }
2630   }
2631
2632   // Canonicalize select of FP values where NaN and -0.0 are not valid as
2633   // minnum/maxnum intrinsics.
2634   if (isa<FPMathOperator>(SI) && SI.hasNoNaNs() && SI.hasNoSignedZeros()) {
2635     Value *X, *Y;
2636     if (match(&SI, m_OrdFMax(m_Value(X), m_Value(Y))))
2637       return replaceInstUsesWith(
2638           SI, Builder.CreateBinaryIntrinsic(Intrinsic::maxnum, X, Y, &SI));
2639
2640     if (match(&SI, m_OrdFMin(m_Value(X), m_Value(Y))))
2641       return replaceInstUsesWith(
2642           SI, Builder.CreateBinaryIntrinsic(Intrinsic::minnum, X, Y, &SI));
2643   }
2644
2645   // See if we can fold the select into a phi node if the condition is a select.
2646   if (auto *PN = dyn_cast<PHINode>(SI.getCondition()))
2647     // The true/false values have to be live in the PHI predecessor's blocks.
2648     if (canSelectOperandBeMappingIntoPredBlock(TrueVal, SI) &&
2649         canSelectOperandBeMappingIntoPredBlock(FalseVal, SI))
2650       if (Instruction *NV = foldOpIntoPhi(SI, PN))
2651         return NV;
2652
2653   if (SelectInst *TrueSI = dyn_cast<SelectInst>(TrueVal)) {
2654     if (TrueSI->getCondition()->getType() == CondVal->getType()) {
2655       // select(C, select(C, a, b), c) -> select(C, a, c)
2656       if (TrueSI->getCondition() == CondVal) {
2657         if (SI.getTrueValue() == TrueSI->getTrueValue())
2658           return nullptr;
2659         SI.setOperand(1, TrueSI->getTrueValue());
2660         return &SI;
2661       }
2662       // select(C0, select(C1, a, b), b) -> select(C0&C1, a, b)
2663       // We choose this as normal form to enable folding on the And and shortening
2664       // paths for the values (this helps GetUnderlyingObjects() for example).
2665       if (TrueSI->getFalseValue() == FalseVal && TrueSI->hasOneUse()) {
2666         Value *And = Builder.CreateAnd(CondVal, TrueSI->getCondition());
2667         SI.setOperand(0, And);
2668         SI.setOperand(1, TrueSI->getTrueValue());
2669         return &SI;
2670       }
2671     }
2672   }
2673   if (SelectInst *FalseSI = dyn_cast<SelectInst>(FalseVal)) {
2674     if (FalseSI->getCondition()->getType() == CondVal->getType()) {
2675       // select(C, a, select(C, b, c)) -> select(C, a, c)
2676       if (FalseSI->getCondition() == CondVal) {
2677         if (SI.getFalseValue() == FalseSI->getFalseValue())
2678           return nullptr;
2679         SI.setOperand(2, FalseSI->getFalseValue());
2680         return &SI;
2681       }
2682       // select(C0, a, select(C1, a, b)) -> select(C0|C1, a, b)
2683       if (FalseSI->getTrueValue() == TrueVal && FalseSI->hasOneUse()) {
2684         Value *Or = Builder.CreateOr(CondVal, FalseSI->getCondition());
2685         SI.setOperand(0, Or);
2686         SI.setOperand(2, FalseSI->getFalseValue());
2687         return &SI;
2688       }
2689     }
2690   }
2691
2692   auto canMergeSelectThroughBinop = [](BinaryOperator *BO) {
2693     // The select might be preventing a division by 0.
2694     switch (BO->getOpcode()) {
2695     default:
2696       return true;
2697     case Instruction::SRem:
2698     case Instruction::URem:
2699     case Instruction::SDiv:
2700     case Instruction::UDiv:
2701       return false;
2702     }
2703   };
2704
2705   // Try to simplify a binop sandwiched between 2 selects with the same
2706   // condition.
2707   // select(C, binop(select(C, X, Y), W), Z) -> select(C, binop(X, W), Z)
2708   BinaryOperator *TrueBO;
2709   if (match(TrueVal, m_OneUse(m_BinOp(TrueBO))) &&
2710       canMergeSelectThroughBinop(TrueBO)) {
2711     if (auto *TrueBOSI = dyn_cast<SelectInst>(TrueBO->getOperand(0))) {
2712       if (TrueBOSI->getCondition() == CondVal) {
2713         TrueBO->setOperand(0, TrueBOSI->getTrueValue());
2714         Worklist.Add(TrueBO);
2715         return &SI;
2716       }
2717     }
2718     if (auto *TrueBOSI = dyn_cast<SelectInst>(TrueBO->getOperand(1))) {
2719       if (TrueBOSI->getCondition() == CondVal) {
2720         TrueBO->setOperand(1, TrueBOSI->getTrueValue());
2721         Worklist.Add(TrueBO);
2722         return &SI;
2723       }
2724     }
2725   }
2726
2727   // select(C, Z, binop(select(C, X, Y), W)) -> select(C, Z, binop(Y, W))
2728   BinaryOperator *FalseBO;
2729   if (match(FalseVal, m_OneUse(m_BinOp(FalseBO))) &&
2730       canMergeSelectThroughBinop(FalseBO)) {
2731     if (auto *FalseBOSI = dyn_cast<SelectInst>(FalseBO->getOperand(0))) {
2732       if (FalseBOSI->getCondition() == CondVal) {
2733         FalseBO->setOperand(0, FalseBOSI->getFalseValue());
2734         Worklist.Add(FalseBO);
2735         return &SI;
2736       }
2737     }
2738     if (auto *FalseBOSI = dyn_cast<SelectInst>(FalseBO->getOperand(1))) {
2739       if (FalseBOSI->getCondition() == CondVal) {
2740         FalseBO->setOperand(1, FalseBOSI->getFalseValue());
2741         Worklist.Add(FalseBO);
2742         return &SI;
2743       }
2744     }
2745   }
2746
2747   Value *NotCond;
2748   if (match(CondVal, m_Not(m_Value(NotCond)))) {
2749     SI.setOperand(0, NotCond);
2750     SI.setOperand(1, FalseVal);
2751     SI.setOperand(2, TrueVal);
2752     SI.swapProfMetadata();
2753     return &SI;
2754   }
2755
2756   if (VectorType *VecTy = dyn_cast<VectorType>(SelType)) {
2757     unsigned VWidth = VecTy->getNumElements();
2758     APInt UndefElts(VWidth, 0);
2759     APInt AllOnesEltMask(APInt::getAllOnesValue(VWidth));
2760     if (Value *V = SimplifyDemandedVectorElts(&SI, AllOnesEltMask, UndefElts)) {
2761       if (V != &SI)
2762         return replaceInstUsesWith(SI, V);
2763       return &SI;
2764     }
2765   }
2766
2767   // If we can compute the condition, there's no need for a select.
2768   // Like the above fold, we are attempting to reduce compile-time cost by
2769   // putting this fold here with limitations rather than in InstSimplify.
2770   // The motivation for this call into value tracking is to take advantage of
2771   // the assumption cache, so make sure that is populated.
2772   if (!CondVal->getType()->isVectorTy() && !AC.assumptions().empty()) {
2773     KnownBits Known(1);
2774     computeKnownBits(CondVal, Known, 0, &SI);
2775     if (Known.One.isOneValue())
2776       return replaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
2777     if (Known.Zero.isOneValue())
2778       return replaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
2779   }
2780
2781   if (Instruction *BitCastSel = foldSelectCmpBitcasts(SI, Builder))
2782     return BitCastSel;
2783
2784   // Simplify selects that test the returned flag of cmpxchg instructions.
2785   if (Instruction *Select = foldSelectCmpXchg(SI))
2786     return Select;
2787
2788   if (Instruction *Select = foldSelectBinOpIdentity(SI, TLI))
2789     return Select;
2790
2791   if (Instruction *Rot = foldSelectRotate(SI))
2792     return Rot;
2793
2794   return nullptr;
2795 }