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

   1 //===- InstCombineSelect.cpp ----------------------------------------------===//
   2 //
   3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
   4 //
   5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
   6 // License. See LICENSE.TXT for details.
   7 //
   8 //===----------------------------------------------------------------------===//
   9 //
  10 // This file implements the visitSelect function.
  11 //
  12 //===----------------------------------------------------------------------===//
  13
  14 #include "InstCombine.h"
  15 #include "llvm/Analysis/ConstantFolding.h"
  16 #include "llvm/Analysis/InstructionSimplify.h"
  17 #include "llvm/Support/PatternMatch.h"
  18 using namespace llvm;
  19 using namespace PatternMatch;
  20
  21 /// MatchSelectPattern - Pattern match integer [SU]MIN, [SU]MAX, and ABS idioms,
  22 /// returning the kind and providing the out parameter results if we
  23 /// successfully match.
  24 static SelectPatternFlavor
  25 MatchSelectPattern(Value *V, Value *&LHS, Value *&RHS) {
  26   SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(V);
  27   if (SI == 0) return SPF_UNKNOWN;
  28
  29   ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(SI->getCondition());
  30   if (ICI == 0) return SPF_UNKNOWN;
  31
  32   LHS = ICI->getOperand(0);
  33   RHS = ICI->getOperand(1);
  34
  35   // (icmp X, Y) ? X : Y
  36   if (SI->getTrueValue() == ICI->getOperand(0) &&
  37       SI->getFalseValue() == ICI->getOperand(1)) {
  38     switch (ICI->getPredicate()) {
  39     default: return SPF_UNKNOWN; // Equality.
  40     case ICmpInst::ICMP_UGT:
  41     case ICmpInst::ICMP_UGE: return SPF_UMAX;
  42     case ICmpInst::ICMP_SGT:
  43     case ICmpInst::ICMP_SGE: return SPF_SMAX;
  44     case ICmpInst::ICMP_ULT:
  45     case ICmpInst::ICMP_ULE: return SPF_UMIN;
  46     case ICmpInst::ICMP_SLT:
  47     case ICmpInst::ICMP_SLE: return SPF_SMIN;
  48     }
  49   }
  50
  51   // (icmp X, Y) ? Y : X
  52   if (SI->getTrueValue() == ICI->getOperand(1) &&
  53       SI->getFalseValue() == ICI->getOperand(0)) {
  54     switch (ICI->getPredicate()) {
  55       default: return SPF_UNKNOWN; // Equality.
  56       case ICmpInst::ICMP_UGT:
  57       case ICmpInst::ICMP_UGE: return SPF_UMIN;
  58       case ICmpInst::ICMP_SGT:
  59       case ICmpInst::ICMP_SGE: return SPF_SMIN;
  60       case ICmpInst::ICMP_ULT:
  61       case ICmpInst::ICMP_ULE: return SPF_UMAX;
  62       case ICmpInst::ICMP_SLT:
  63       case ICmpInst::ICMP_SLE: return SPF_SMAX;
  64     }
  65   }
  66
  67   // TODO: (X > 4) ? X : 5   -->  (X >= 5) ? X : 5  -->  MAX(X, 5)
  68
  69   return SPF_UNKNOWN;
  70 }
  71
  72
  73 /// GetSelectFoldableOperands - We want to turn code that looks like this:
  74 ///   %C = or %A, %B
  75 ///   %D = select %cond, %C, %A
  76 /// into:
  77 ///   %C = select %cond, %B, 0
  78 ///   %D = or %A, %C
  79 ///
  80 /// Assuming that the specified instruction is an operand to the select, return
  81 /// a bitmask indicating which operands of this instruction are foldable if they
  82 /// equal the other incoming value of the select.
  83 ///
  84 static unsigned GetSelectFoldableOperands(Instruction *I) {
  85   switch (I->getOpcode()) {
  86   case Instruction::Add:
  87   case Instruction::Mul:
  88   case Instruction::And:
  89   case Instruction::Or:
  90   case Instruction::Xor:
  91     return 3;              // Can fold through either operand.
  92   case Instruction::Sub:   // Can only fold on the amount subtracted.
  93   case Instruction::Shl:   // Can only fold on the shift amount.
  94   case Instruction::LShr:
  95   case Instruction::AShr:
  96     return 1;
  97   default:
  98     return 0;              // Cannot fold
  99   }
 100 }
 101
 102 /// GetSelectFoldableConstant - For the same transformation as the previous
 103 /// function, return the identity constant that goes into the select.
 104 static Constant *GetSelectFoldableConstant(Instruction *I) {
 105   switch (I->getOpcode()) {
 106   default: llvm_unreachable("This cannot happen!");
 107   case Instruction::Add:
 108   case Instruction::Sub:
 109   case Instruction::Or:
 110   case Instruction::Xor:
 111   case Instruction::Shl:
 112   case Instruction::LShr:
 113   case Instruction::AShr:
 114     return Constant::getNullValue(I->getType());
 115   case Instruction::And:
 116     return Constant::getAllOnesValue(I->getType());
 117   case Instruction::Mul:
 118     return ConstantInt::get(I->getType(), 1);
 119   }
 120 }
 121
 122 /// FoldSelectOpOp - Here we have (select c, TI, FI), and we know that TI and FI
 123 /// have the same opcode and only one use each.  Try to simplify this.
 124 Instruction *InstCombiner::FoldSelectOpOp(SelectInst &SI, Instruction *TI,
 125                                           Instruction *FI) {
 126   if (TI->getNumOperands() == 1) {
 127     // If this is a non-volatile load or a cast from the same type,
 128     // merge.
 129     if (TI->isCast()) {
 130       Type *FIOpndTy = FI->getOperand(0)->getType();
 131       if (TI->getOperand(0)->getType() != FIOpndTy)
 132         return 0;
 133       // The select condition may be a vector. We may only change the operand
 134       // type if the vector width remains the same (and matches the condition).
 135       Type *CondTy = SI.getCondition()->getType();
 136       if (CondTy->isVectorTy() && (!FIOpndTy->isVectorTy() ||
 137           CondTy->getVectorNumElements() != FIOpndTy->getVectorNumElements()))
 138         return 0;
 139     } else {
 140       return 0;  // unknown unary op.
 141     }
 142
 143     // Fold this by inserting a select from the input values.
 144     Value *NewSI = Builder->CreateSelect(SI.getCondition(), TI->getOperand(0),
 145                                          FI->getOperand(0), SI.getName()+".v");
 146     return CastInst::Create(Instruction::CastOps(TI->getOpcode()), NewSI,
 147                             TI->getType());
 148   }
 149
 150   // Only handle binary operators here.
 151   if (!isa<BinaryOperator>(TI))
 152     return 0;
 153
 154   // Figure out if the operations have any operands in common.
 155   Value *MatchOp, *OtherOpT, *OtherOpF;
 156   bool MatchIsOpZero;
 157   if (TI->getOperand(0) == FI->getOperand(0)) {
 158     MatchOp  = TI->getOperand(0);
 159     OtherOpT = TI->getOperand(1);
 160     OtherOpF = FI->getOperand(1);
 161     MatchIsOpZero = true;
 162   } else if (TI->getOperand(1) == FI->getOperand(1)) {
 163     MatchOp  = TI->getOperand(1);
 164     OtherOpT = TI->getOperand(0);
 165     OtherOpF = FI->getOperand(0);
 166     MatchIsOpZero = false;
 167   } else if (!TI->isCommutative()) {
 168     return 0;
 169   } else if (TI->getOperand(0) == FI->getOperand(1)) {
 170     MatchOp  = TI->getOperand(0);
 171     OtherOpT = TI->getOperand(1);
 172     OtherOpF = FI->getOperand(0);
 173     MatchIsOpZero = true;
 174   } else if (TI->getOperand(1) == FI->getOperand(0)) {
 175     MatchOp  = TI->getOperand(1);
 176     OtherOpT = TI->getOperand(0);
 177     OtherOpF = FI->getOperand(1);
 178     MatchIsOpZero = true;
 179   } else {
 180     return 0;
 181   }
 182
 183   // If we reach here, they do have operations in common.
 184   Value *NewSI = Builder->CreateSelect(SI.getCondition(), OtherOpT,
 185                                        OtherOpF, SI.getName()+".v");
 186
 187   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(TI)) {
 188     if (MatchIsOpZero)
 189       return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), MatchOp, NewSI);
 190     else
 191       return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), NewSI, MatchOp);
 192   }
 193   llvm_unreachable("Shouldn't get here");
 194 }
 195
 196 static bool isSelect01(Constant *C1, Constant *C2) {
 197   ConstantInt *C1I = dyn_cast<ConstantInt>(C1);
 198   if (!C1I)
 199     return false;
 200   ConstantInt *C2I = dyn_cast<ConstantInt>(C2);
 201   if (!C2I)
 202     return false;
 203   if (!C1I->isZero() && !C2I->isZero()) // One side must be zero.
 204     return false;
 205   return C1I->isOne() || C1I->isAllOnesValue() ||
 206          C2I->isOne() || C2I->isAllOnesValue();
 207 }
 208
 209 /// FoldSelectIntoOp - Try fold the select into one of the operands to
 210 /// facilitate further optimization.
 211 Instruction *InstCombiner::FoldSelectIntoOp(SelectInst &SI, Value *TrueVal,
 212                                             Value *FalseVal) {
 213   // See the comment above GetSelectFoldableOperands for a description of the
 214   // transformation we are doing here.
 215   if (Instruction *TVI = dyn_cast<Instruction>(TrueVal)) {
 216     if (TVI->hasOneUse() && TVI->getNumOperands() == 2 &&
 217         !isa<Constant>(FalseVal)) {
 218       if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(TVI)) {
 219         unsigned OpToFold = 0;
 220         if ((SFO & 1) && FalseVal == TVI->getOperand(0)) {
 221           OpToFold = 1;
 222         } else if ((SFO & 2) && FalseVal == TVI->getOperand(1)) {
 223           OpToFold = 2;
 224         }
 225
 226         if (OpToFold) {
 227           Constant *C = GetSelectFoldableConstant(TVI);
 228           Value *OOp = TVI->getOperand(2-OpToFold);
 229           // Avoid creating select between 2 constants unless it's selecting
 230           // between 0, 1 and -1.
 231           if (!isa<Constant>(OOp) || isSelect01(C, cast<Constant>(OOp))) {
 232             Value *NewSel = Builder->CreateSelect(SI.getCondition(), OOp, C);
 233             NewSel->takeName(TVI);
 234             BinaryOperator *TVI_BO = cast<BinaryOperator>(TVI);
 235             BinaryOperator *BO = BinaryOperator::Create(TVI_BO->getOpcode(),
 236                                                         FalseVal, NewSel);
 237             if (isa<PossiblyExactOperator>(BO))
 238               BO->setIsExact(TVI_BO->isExact());
 239             if (isa<OverflowingBinaryOperator>(BO)) {
 240               BO->setHasNoUnsignedWrap(TVI_BO->hasNoUnsignedWrap());
 241               BO->setHasNoSignedWrap(TVI_BO->hasNoSignedWrap());
 242             }
 243             return BO;
 244           }
 245         }
 246       }
 247     }
 248   }
 249
 250   if (Instruction *FVI = dyn_cast<Instruction>(FalseVal)) {
 251     if (FVI->hasOneUse() && FVI->getNumOperands() == 2 &&
 252         !isa<Constant>(TrueVal)) {
 253       if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(FVI)) {
 254         unsigned OpToFold = 0;
 255         if ((SFO & 1) && TrueVal == FVI->getOperand(0)) {
 256           OpToFold = 1;
 257         } else if ((SFO & 2) && TrueVal == FVI->getOperand(1)) {
 258           OpToFold = 2;
 259         }
 260
 261         if (OpToFold) {
 262           Constant *C = GetSelectFoldableConstant(FVI);
 263           Value *OOp = FVI->getOperand(2-OpToFold);
 264           // Avoid creating select between 2 constants unless it's selecting
 265           // between 0, 1 and -1.
 266           if (!isa<Constant>(OOp) || isSelect01(C, cast<Constant>(OOp))) {
 267             Value *NewSel = Builder->CreateSelect(SI.getCondition(), C, OOp);
 268             NewSel->takeName(FVI);
 269             BinaryOperator *FVI_BO = cast<BinaryOperator>(FVI);
 270             BinaryOperator *BO = BinaryOperator::Create(FVI_BO->getOpcode(),
 271                                                         TrueVal, NewSel);
 272             if (isa<PossiblyExactOperator>(BO))
 273               BO->setIsExact(FVI_BO->isExact());
 274             if (isa<OverflowingBinaryOperator>(BO)) {
 275               BO->setHasNoUnsignedWrap(FVI_BO->hasNoUnsignedWrap());
 276               BO->setHasNoSignedWrap(FVI_BO->hasNoSignedWrap());
 277             }
 278             return BO;
 279           }
 280         }
 281       }
 282     }
 283   }
 284
 285   return 0;
 286 }
 287
 288 /// SimplifyWithOpReplaced - See if V simplifies when its operand Op is
 289 /// replaced with RepOp.
 290 static Value *SimplifyWithOpReplaced(Value *V, Value *Op, Value *RepOp,
 291                                      const DataLayout *TD,
 292                                      const TargetLibraryInfo *TLI) {
 293   // Trivial replacement.
 294   if (V == Op)
 295     return RepOp;
 296
 297   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
 298   if (!I)
 299     return 0;
 300
 301   // If this is a binary operator, try to simplify it with the replaced op.
 302   if (BinaryOperator *B = dyn_cast<BinaryOperator>(I)) {
 303     if (B->getOperand(0) == Op)
 304       return SimplifyBinOp(B->getOpcode(), RepOp, B->getOperand(1), TD, TLI);
 305     if (B->getOperand(1) == Op)
 306       return SimplifyBinOp(B->getOpcode(), B->getOperand(0), RepOp, TD, TLI);
 307   }
 308
 309   // Same for CmpInsts.
 310   if (CmpInst *C = dyn_cast<CmpInst>(I)) {
 311     if (C->getOperand(0) == Op)
 312       return SimplifyCmpInst(C->getPredicate(), RepOp, C->getOperand(1), TD,
 313                              TLI);
 314     if (C->getOperand(1) == Op)
 315       return SimplifyCmpInst(C->getPredicate(), C->getOperand(0), RepOp, TD,
 316                              TLI);
 317   }
 318
 319   // TODO: We could hand off more cases to instsimplify here.
 320
 321   // If all operands are constant after substituting Op for RepOp then we can
 322   // constant fold the instruction.
 323   if (Constant *CRepOp = dyn_cast<Constant>(RepOp)) {
 324     // Build a list of all constant operands.
 325     SmallVector<Constant*, 8> ConstOps;
 326     for (unsigned i = 0, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i) {
 327       if (I->getOperand(i) == Op)
 328         ConstOps.push_back(CRepOp);
 329       else if (Constant *COp = dyn_cast<Constant>(I->getOperand(i)))
 330         ConstOps.push_back(COp);
 331       else
 332         break;
 333     }
 334
 335     // All operands were constants, fold it.
 336     if (ConstOps.size() == I->getNumOperands()) {
 337       if (CmpInst *C = dyn_cast<CmpInst>(I))
 338         return ConstantFoldCompareInstOperands(C->getPredicate(), ConstOps[0],
 339                                                ConstOps[1], TD, TLI);
 340
 341       if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I))
 342         if (!LI->isVolatile())
 343           return ConstantFoldLoadFromConstPtr(ConstOps[0], TD);
 344
 345       return ConstantFoldInstOperands(I->getOpcode(), I->getType(),
 346                                       ConstOps, TD, TLI);
 347     }
 348   }
 349
 350   return 0;
 351 }
 352
 353 /// foldSelectICmpAndOr - We want to turn:
 354 ///   (select (icmp eq (and X, C1), 0), Y, (or Y, C2))
 355 /// into:
 356 ///   (or (shl (and X, C1), C3), y)
 357 /// iff:
 358 ///   C1 and C2 are both powers of 2
 359 /// where:
 360 ///   C3 = Log(C2) - Log(C1)
 361 ///
 362 /// This transform handles cases where:
 363 /// 1. The icmp predicate is inverted
 364 /// 2. The select operands are reversed
 365 /// 3. The magnitude of C2 and C1 are flipped
 366 static Value *foldSelectICmpAndOr(const SelectInst &SI, Value *TrueVal,
 367                                   Value *FalseVal,
 368                                   InstCombiner::BuilderTy *Builder) {
 369   const ICmpInst *IC = dyn_cast<ICmpInst>(SI.getCondition());
 370   if (!IC || !IC->isEquality())
 371     return 0;
 372
 373   Value *CmpLHS = IC->getOperand(0);
 374   Value *CmpRHS = IC->getOperand(1);
 375
 376   if (!match(CmpRHS, m_Zero()))
 377     return 0;
 378
 379   Value *X;
 380   const APInt *C1;
 381   if (!match(CmpLHS, m_And(m_Value(X), m_Power2(C1))))
 382     return 0;
 383
 384   const APInt *C2;
 385   bool OrOnTrueVal = false;
 386   bool OrOnFalseVal = match(FalseVal, m_Or(m_Specific(TrueVal), m_Power2(C2)));
 387   if (!OrOnFalseVal)
 388     OrOnTrueVal = match(TrueVal, m_Or(m_Specific(FalseVal), m_Power2(C2)));
 389
 390   if (!OrOnFalseVal && !OrOnTrueVal)
 391     return 0;
 392
 393   Value *V = CmpLHS;
 394   Value *Y = OrOnFalseVal ? TrueVal : FalseVal;
 395
 396   unsigned C1Log = C1->logBase2();
 397   unsigned C2Log = C2->logBase2();
 398   if (C2Log > C1Log) {
 399     V = Builder->CreateZExtOrTrunc(V, Y->getType());
 400     V = Builder->CreateShl(V, C2Log - C1Log);
 401   } else if (C1Log > C2Log) {
 402     V = Builder->CreateLShr(V, C1Log - C2Log);
 403     V = Builder->CreateZExtOrTrunc(V, Y->getType());
 404   } else
 405     V = Builder->CreateZExtOrTrunc(V, Y->getType());
 406
 407   ICmpInst::Predicate Pred = IC->getPredicate();
 408   if ((Pred == ICmpInst::ICMP_NE && OrOnFalseVal) ||
 409       (Pred == ICmpInst::ICMP_EQ && OrOnTrueVal))
 410     V = Builder->CreateXor(V, *C2);
 411
 412   return Builder->CreateOr(V, Y);
 413 }
 414
 415 /// visitSelectInstWithICmp - Visit a SelectInst that has an
 416 /// ICmpInst as its first operand.
 417 ///
 418 Instruction *InstCombiner::visitSelectInstWithICmp(SelectInst &SI,
 419                                                    ICmpInst *ICI) {
 420   bool Changed = false;
 421   ICmpInst::Predicate Pred = ICI->getPredicate();
 422   Value *CmpLHS = ICI->getOperand(0);
 423   Value *CmpRHS = ICI->getOperand(1);
 424   Value *TrueVal = SI.getTrueValue();
 425   Value *FalseVal = SI.getFalseValue();
 426
 427   // Check cases where the comparison is with a constant that
 428   // can be adjusted to fit the min/max idiom. We may move or edit ICI
 429   // here, so make sure the select is the only user.
 430   if (ICI->hasOneUse())
 431     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(CmpRHS)) {
 432       // X < MIN ? T : F  -->  F
 433       if ((Pred == ICmpInst::ICMP_SLT || Pred == ICmpInst::ICMP_ULT)
 434           && CI->isMinValue(Pred == ICmpInst::ICMP_SLT))
 435         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
 436       // X > MAX ? T : F  -->  F
 437       else if ((Pred == ICmpInst::ICMP_SGT || Pred == ICmpInst::ICMP_UGT)
 438                && CI->isMaxValue(Pred == ICmpInst::ICMP_SGT))
 439         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
 440       switch (Pred) {
 441       default: break;
 442       case ICmpInst::ICMP_ULT:
 443       case ICmpInst::ICMP_SLT:
 444       case ICmpInst::ICMP_UGT:
 445       case ICmpInst::ICMP_SGT: {
 446         // These transformations only work for selects over integers.
 447         IntegerType *SelectTy = dyn_cast<IntegerType>(SI.getType());
 448         if (!SelectTy)
 449           break;
 450
 451         Constant *AdjustedRHS;
 452         if (Pred == ICmpInst::ICMP_UGT || Pred == ICmpInst::ICMP_SGT)
 453           AdjustedRHS = ConstantInt::get(CI->getContext(), CI->getValue() + 1);
 454         else // (Pred == ICmpInst::ICMP_ULT || Pred == ICmpInst::ICMP_SLT)
 455           AdjustedRHS = ConstantInt::get(CI->getContext(), CI->getValue() - 1);
 456
 457         // X > C ? X : C+1  -->  X < C+1 ? C+1 : X
 458         // X < C ? X : C-1  -->  X > C-1 ? C-1 : X
 459         if ((CmpLHS == TrueVal && AdjustedRHS == FalseVal) ||
 460             (CmpLHS == FalseVal && AdjustedRHS == TrueVal))
 461           ; // Nothing to do here. Values match without any sign/zero extension.
 462
 463         // Types do not match. Instead of calculating this with mixed types
 464         // promote all to the larger type. This enables scalar evolution to
 465         // analyze this expression.
 466         else if (CmpRHS->getType()->getScalarSizeInBits()
 467                  < SelectTy->getBitWidth()) {
 468           Constant *sextRHS = ConstantExpr::getSExt(AdjustedRHS, SelectTy);
 469
 470           // X = sext x; x >s c ? X : C+1 --> X = sext x; X <s C+1 ? C+1 : X
 471           // X = sext x; x <s c ? X : C-1 --> X = sext x; X >s C-1 ? C-1 : X
 472           // X = sext x; x >u c ? X : C+1 --> X = sext x; X <u C+1 ? C+1 : X
 473           // X = sext x; x <u c ? X : C-1 --> X = sext x; X >u C-1 ? C-1 : X
 474           if (match(TrueVal, m_SExt(m_Specific(CmpLHS))) &&
 475                 sextRHS == FalseVal) {
 476             CmpLHS = TrueVal;
 477             AdjustedRHS = sextRHS;
 478           } else if (match(FalseVal, m_SExt(m_Specific(CmpLHS))) &&
 479                      sextRHS == TrueVal) {
 480             CmpLHS = FalseVal;
 481             AdjustedRHS = sextRHS;
 482           } else if (ICI->isUnsigned()) {
 483             Constant *zextRHS = ConstantExpr::getZExt(AdjustedRHS, SelectTy);
 484             // X = zext x; x >u c ? X : C+1 --> X = zext x; X <u C+1 ? C+1 : X
 485             // X = zext x; x <u c ? X : C-1 --> X = zext x; X >u C-1 ? C-1 : X
 486             // zext + signed compare cannot be changed:
 487             //    0xff <s 0x00, but 0x00ff >s 0x0000
 488             if (match(TrueVal, m_ZExt(m_Specific(CmpLHS))) &&
 489                 zextRHS == FalseVal) {
 490               CmpLHS = TrueVal;
 491               AdjustedRHS = zextRHS;
 492             } else if (match(FalseVal, m_ZExt(m_Specific(CmpLHS))) &&
 493                        zextRHS == TrueVal) {
 494               CmpLHS = FalseVal;
 495               AdjustedRHS = zextRHS;
 496             } else
 497               break;
 498           } else
 499             break;
 500         } else
 501           break;
 502
 503         Pred = ICmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
 504         CmpRHS = AdjustedRHS;
 505         std::swap(FalseVal, TrueVal);
 506         ICI->setPredicate(Pred);
 507         ICI->setOperand(0, CmpLHS);
 508         ICI->setOperand(1, CmpRHS);
 509         SI.setOperand(1, TrueVal);
 510         SI.setOperand(2, FalseVal);
 511
 512         // Move ICI instruction right before the select instruction. Otherwise
 513         // the sext/zext value may be defined after the ICI instruction uses it.
 514         ICI->moveBefore(&SI);
 515
 516         Changed = true;
 517         break;
 518       }
 519       }
 520     }
 521
 522   // Transform (X >s -1) ? C1 : C2 --> ((X >>s 31) & (C2 - C1)) + C1
 523   // and       (X <s  0) ? C2 : C1 --> ((X >>s 31) & (C2 - C1)) + C1
 524   // FIXME: Type and constness constraints could be lifted, but we have to
 525   //        watch code size carefully. We should consider xor instead of
 526   //        sub/add when we decide to do that.
 527   if (IntegerType *Ty = dyn_cast<IntegerType>(CmpLHS->getType())) {
 528     if (TrueVal->getType() == Ty) {
 529       if (ConstantInt *Cmp = dyn_cast<ConstantInt>(CmpRHS)) {
 530         ConstantInt *C1 = NULL, *C2 = NULL;
 531         if (Pred == ICmpInst::ICMP_SGT && Cmp->isAllOnesValue()) {
 532           C1 = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal);
 533           C2 = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal);
 534         } else if (Pred == ICmpInst::ICMP_SLT && Cmp->isNullValue()) {
 535           C1 = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal);
 536           C2 = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal);
 537         }
 538         if (C1 && C2) {
 539           // This shift results in either -1 or 0.
 540           Value *AShr = Builder->CreateAShr(CmpLHS, Ty->getBitWidth()-1);
 541
 542           // Check if we can express the operation with a single or.
 543           if (C2->isAllOnesValue())
 544             return ReplaceInstUsesWith(SI, Builder->CreateOr(AShr, C1));
 545
 546           Value *And = Builder->CreateAnd(AShr, C2->getValue()-C1->getValue());
 547           return ReplaceInstUsesWith(SI, Builder->CreateAdd(And, C1));
 548         }
 549       }
 550     }
 551   }
 552
 553   // If we have an equality comparison then we know the value in one of the
 554   // arms of the select. See if substituting this value into the arm and
 555   // simplifying the result yields the same value as the other arm.
 556   if (Pred == ICmpInst::ICMP_EQ) {
 557     if (SimplifyWithOpReplaced(FalseVal, CmpLHS, CmpRHS, TD, TLI) == TrueVal ||
 558         SimplifyWithOpReplaced(FalseVal, CmpRHS, CmpLHS, TD, TLI) == TrueVal)
 559       return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
 560     if (SimplifyWithOpReplaced(TrueVal, CmpLHS, CmpRHS, TD, TLI) == FalseVal ||
 561         SimplifyWithOpReplaced(TrueVal, CmpRHS, CmpLHS, TD, TLI) == FalseVal)
 562       return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
 563   } else if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE) {
 564     if (SimplifyWithOpReplaced(TrueVal, CmpLHS, CmpRHS, TD, TLI) == FalseVal ||
 565         SimplifyWithOpReplaced(TrueVal, CmpRHS, CmpLHS, TD, TLI) == FalseVal)
 566       return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
 567     if (SimplifyWithOpReplaced(FalseVal, CmpLHS, CmpRHS, TD, TLI) == TrueVal ||
 568         SimplifyWithOpReplaced(FalseVal, CmpRHS, CmpLHS, TD, TLI) == TrueVal)
 569       return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
 570   }
 571
 572   // NOTE: if we wanted to, this is where to detect integer MIN/MAX
 573
 574   if (CmpRHS != CmpLHS && isa<Constant>(CmpRHS)) {
 575     if (CmpLHS == TrueVal && Pred == ICmpInst::ICMP_EQ) {
 576       // Transform (X == C) ? X : Y -> (X == C) ? C : Y
 577       SI.setOperand(1, CmpRHS);
 578       Changed = true;
 579     } else if (CmpLHS == FalseVal && Pred == ICmpInst::ICMP_NE) {
 580       // Transform (X != C) ? Y : X -> (X != C) ? Y : C
 581       SI.setOperand(2, CmpRHS);
 582       Changed = true;
 583     }
 584   }
 585
 586   if (Value *V = foldSelectICmpAndOr(SI, TrueVal, FalseVal, Builder))
 587     return ReplaceInstUsesWith(SI, V);
 588
 589   return Changed ? &SI : 0;
 590 }
 591
 592
 593 /// CanSelectOperandBeMappingIntoPredBlock - SI is a select whose condition is a
 594 /// PHI node (but the two may be in different blocks).  See if the true/false
 595 /// values (V) are live in all of the predecessor blocks of the PHI.  For
 596 /// example, cases like this cannot be mapped:
 597 ///
 598 ///   X = phi [ C1, BB1], [C2, BB2]
 599 ///   Y = add
 600 ///   Z = select X, Y, 0
 601 ///
 602 /// because Y is not live in BB1/BB2.
 603 ///
 604 static bool CanSelectOperandBeMappingIntoPredBlock(const Value *V,
 605                                                    const SelectInst &SI) {
 606   // If the value is a non-instruction value like a constant or argument, it
 607   // can always be mapped.
 608   const Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
 609   if (I == 0) return true;
 610
 611   // If V is a PHI node defined in the same block as the condition PHI, we can
 612   // map the arguments.
 613   const PHINode *CondPHI = cast<PHINode>(SI.getCondition());
 614
 615   if (const PHINode *VP = dyn_cast<PHINode>(I))
 616     if (VP->getParent() == CondPHI->getParent())
 617       return true;
 618
 619   // Otherwise, if the PHI and select are defined in the same block and if V is
 620   // defined in a different block, then we can transform it.
 621   if (SI.getParent() == CondPHI->getParent() &&
 622       I->getParent() != CondPHI->getParent())
 623     return true;
 624
 625   // Otherwise we have a 'hard' case and we can't tell without doing more
 626   // detailed dominator based analysis, punt.
 627   return false;
 628 }
 629
 630 /// FoldSPFofSPF - We have an SPF (e.g. a min or max) of an SPF of the form:
 631 ///   SPF2(SPF1(A, B), C)
 632 Instruction *InstCombiner::FoldSPFofSPF(Instruction *Inner,
 633                                         SelectPatternFlavor SPF1,
 634                                         Value *A, Value *B,
 635                                         Instruction &Outer,
 636                                         SelectPatternFlavor SPF2, Value *C) {
 637   if (C == A || C == B) {
 638     // MAX(MAX(A, B), B) -> MAX(A, B)
 639     // MIN(MIN(a, b), a) -> MIN(a, b)
 640     if (SPF1 == SPF2)
 641       return ReplaceInstUsesWith(Outer, Inner);
 642
 643     // MAX(MIN(a, b), a) -> a
 644     // MIN(MAX(a, b), a) -> a
 645     if ((SPF1 == SPF_SMIN && SPF2 == SPF_SMAX) ||
 646         (SPF1 == SPF_SMAX && SPF2 == SPF_SMIN) ||
 647         (SPF1 == SPF_UMIN && SPF2 == SPF_UMAX) ||
 648         (SPF1 == SPF_UMAX && SPF2 == SPF_UMIN))
 649       return ReplaceInstUsesWith(Outer, C);
 650   }
 651
 652   // TODO: MIN(MIN(A, 23), 97)
 653   return 0;
 654 }
 655
 656
 657 /// foldSelectICmpAnd - If one of the constants is zero (we know they can't
 658 /// both be) and we have an icmp instruction with zero, and we have an 'and'
 659 /// with the non-constant value and a power of two we can turn the select
 660 /// into a shift on the result of the 'and'.
 661 static Value *foldSelectICmpAnd(const SelectInst &SI, ConstantInt *TrueVal,
 662                                 ConstantInt *FalseVal,
 663                                 InstCombiner::BuilderTy *Builder) {
 664   const ICmpInst *IC = dyn_cast<ICmpInst>(SI.getCondition());
 665   if (!IC || !IC->isEquality())
 666     return 0;
 667
 668   if (!match(IC->getOperand(1), m_Zero()))
 669     return 0;
 670
 671   ConstantInt *AndRHS;
 672   Value *LHS = IC->getOperand(0);
 673   if (LHS->getType() != SI.getType() ||
 674       !match(LHS, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(AndRHS))))
 675     return 0;
 676
 677   // If both select arms are non-zero see if we have a select of the form
 678   // 'x ? 2^n + C : C'. Then we can offset both arms by C, use the logic
 679   // for 'x ? 2^n : 0' and fix the thing up at the end.
 680   ConstantInt *Offset = 0;
 681   if (!TrueVal->isZero() && !FalseVal->isZero()) {
 682     if ((TrueVal->getValue() - FalseVal->getValue()).isPowerOf2())
 683       Offset = FalseVal;
 684     else if ((FalseVal->getValue() - TrueVal->getValue()).isPowerOf2())
 685       Offset = TrueVal;
 686     else
 687       return 0;
 688
 689     // Adjust TrueVal and FalseVal to the offset.
 690     TrueVal = ConstantInt::get(Builder->getContext(),
 691                                TrueVal->getValue() - Offset->getValue());
 692     FalseVal = ConstantInt::get(Builder->getContext(),
 693                                 FalseVal->getValue() - Offset->getValue());
 694   }
 695
 696   // Make sure the mask in the 'and' and one of the select arms is a power of 2.
 697   if (!AndRHS->getValue().isPowerOf2() ||
 698       (!TrueVal->getValue().isPowerOf2() &&
 699        !FalseVal->getValue().isPowerOf2()))
 700     return 0;
 701
 702   // Determine which shift is needed to transform result of the 'and' into the
 703   // desired result.
 704   ConstantInt *ValC = !TrueVal->isZero() ? TrueVal : FalseVal;
 705   unsigned ValZeros = ValC->getValue().logBase2();
 706   unsigned AndZeros = AndRHS->getValue().logBase2();
 707
 708   Value *V = LHS;
 709   if (ValZeros > AndZeros)
 710     V = Builder->CreateShl(V, ValZeros - AndZeros);
 711   else if (ValZeros < AndZeros)
 712     V = Builder->CreateLShr(V, AndZeros - ValZeros);
 713
 714   // Okay, now we know that everything is set up, we just don't know whether we
 715   // have a icmp_ne or icmp_eq and whether the true or false val is the zero.
 716   bool ShouldNotVal = !TrueVal->isZero();
 717   ShouldNotVal ^= IC->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
 718   if (ShouldNotVal)
 719     V = Builder->CreateXor(V, ValC);
 720
 721   // Apply an offset if needed.
 722   if (Offset)
 723     V = Builder->CreateAdd(V, Offset);
 724   return V;
 725 }
 726
 727 Instruction *InstCombiner::visitSelectInst(SelectInst &SI) {
 728   Value *CondVal = SI.getCondition();
 729   Value *TrueVal = SI.getTrueValue();
 730   Value *FalseVal = SI.getFalseValue();
 731
 732   if (Value *V = SimplifySelectInst(CondVal, TrueVal, FalseVal, TD))
 733     return ReplaceInstUsesWith(SI, V);
 734
 735   if (SI.getType()->isIntegerTy(1)) {
 736     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal)) {
 737       if (C->getZExtValue()) {
 738         // Change: A = select B, true, C --> A = or B, C
 739         return BinaryOperator::CreateOr(CondVal, FalseVal);
 740       }
 741       // Change: A = select B, false, C --> A = and !B, C
 742       Value *NotCond = Builder->CreateNot(CondVal, "not."+CondVal->getName());
 743       return BinaryOperator::CreateAnd(NotCond, FalseVal);
 744     }
 745     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal)) {
 746       if (C->getZExtValue() == false) {
 747         // Change: A = select B, C, false --> A = and B, C
 748         return BinaryOperator::CreateAnd(CondVal, TrueVal);
 749       }
 750       // Change: A = select B, C, true --> A = or !B, C
 751       Value *NotCond = Builder->CreateNot(CondVal, "not."+CondVal->getName());
 752       return BinaryOperator::CreateOr(NotCond, TrueVal);
 753     }
 754
 755     // select a, b, a  -> a&b
 756     // select a, a, b  -> a|b
 757     if (CondVal == TrueVal)
 758       return BinaryOperator::CreateOr(CondVal, FalseVal);
 759     if (CondVal == FalseVal)
 760       return BinaryOperator::CreateAnd(CondVal, TrueVal);
 761
 762     // select a, ~a, b -> (~a)&b
 763     // select a, b, ~a -> (~a)|b
 764     if (match(TrueVal, m_Not(m_Specific(CondVal))))
 765       return BinaryOperator::CreateAnd(TrueVal, FalseVal);
 766     if (match(FalseVal, m_Not(m_Specific(CondVal))))
 767       return BinaryOperator::CreateOr(TrueVal, FalseVal);
 768   }
 769
 770   // Selecting between two integer constants?
 771   if (ConstantInt *TrueValC = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal))
 772     if (ConstantInt *FalseValC = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal)) {
 773       // select C, 1, 0 -> zext C to int
 774       if (FalseValC->isZero() && TrueValC->getValue() == 1)
 775         return new ZExtInst(CondVal, SI.getType());
 776
 777       // select C, -1, 0 -> sext C to int
 778       if (FalseValC->isZero() && TrueValC->isAllOnesValue())
 779         return new SExtInst(CondVal, SI.getType());
 780
 781       // select C, 0, 1 -> zext !C to int
 782       if (TrueValC->isZero() && FalseValC->getValue() == 1) {
 783         Value *NotCond = Builder->CreateNot(CondVal, "not."+CondVal->getName());
 784         return new ZExtInst(NotCond, SI.getType());
 785       }
 786
 787       // select C, 0, -1 -> sext !C to int
 788       if (TrueValC->isZero() && FalseValC->isAllOnesValue()) {
 789         Value *NotCond = Builder->CreateNot(CondVal, "not."+CondVal->getName());
 790         return new SExtInst(NotCond, SI.getType());
 791       }
 792
 793       if (Value *V = foldSelectICmpAnd(SI, TrueValC, FalseValC, Builder))
 794         return ReplaceInstUsesWith(SI, V);
 795     }
 796
 797   // See if we are selecting two values based on a comparison of the two values.
 798   if (FCmpInst *FCI = dyn_cast<FCmpInst>(CondVal)) {
 799     if (FCI->getOperand(0) == TrueVal && FCI->getOperand(1) == FalseVal) {
 800       // Transform (X == Y) ? X : Y  -> Y
 801       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_OEQ) {
 802         // This is not safe in general for floating point:
 803         // consider X== -0, Y== +0.
 804         // It becomes safe if either operand is a nonzero constant.
 805         ConstantFP *CFPt, *CFPf;
 806         if (((CFPt = dyn_cast<ConstantFP>(TrueVal)) &&
 807               !CFPt->getValueAPF().isZero()) ||
 808             ((CFPf = dyn_cast<ConstantFP>(FalseVal)) &&
 809              !CFPf->getValueAPF().isZero()))
 810         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
 811       }
 812       // Transform (X une Y) ? X : Y  -> X
 813       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_UNE) {
 814         // This is not safe in general for floating point:
 815         // consider X== -0, Y== +0.
 816         // It becomes safe if either operand is a nonzero constant.
 817         ConstantFP *CFPt, *CFPf;
 818         if (((CFPt = dyn_cast<ConstantFP>(TrueVal)) &&
 819               !CFPt->getValueAPF().isZero()) ||
 820             ((CFPf = dyn_cast<ConstantFP>(FalseVal)) &&
 821              !CFPf->getValueAPF().isZero()))
 822         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
 823       }
 824       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX
 825
 826     } else if (FCI->getOperand(0) == FalseVal && FCI->getOperand(1) == TrueVal){
 827       // Transform (X == Y) ? Y : X  -> X
 828       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_OEQ) {
 829         // This is not safe in general for floating point:
 830         // consider X== -0, Y== +0.
 831         // It becomes safe if either operand is a nonzero constant.
 832         ConstantFP *CFPt, *CFPf;
 833         if (((CFPt = dyn_cast<ConstantFP>(TrueVal)) &&
 834               !CFPt->getValueAPF().isZero()) ||
 835             ((CFPf = dyn_cast<ConstantFP>(FalseVal)) &&
 836              !CFPf->getValueAPF().isZero()))
 837           return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
 838       }
 839       // Transform (X une Y) ? Y : X  -> Y
 840       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_UNE) {
 841         // This is not safe in general for floating point:
 842         // consider X== -0, Y== +0.
 843         // It becomes safe if either operand is a nonzero constant.
 844         ConstantFP *CFPt, *CFPf;
 845         if (((CFPt = dyn_cast<ConstantFP>(TrueVal)) &&
 846               !CFPt->getValueAPF().isZero()) ||
 847             ((CFPf = dyn_cast<ConstantFP>(FalseVal)) &&
 848              !CFPf->getValueAPF().isZero()))
 849           return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
 850       }
 851       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX
 852     }
 853     // NOTE: if we wanted to, this is where to detect ABS
 854   }
 855
 856   // See if we are selecting two values based on a comparison of the two values.
 857   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(CondVal))
 858     if (Instruction *Result = visitSelectInstWithICmp(SI, ICI))
 859       return Result;
 860
 861   if (Instruction *TI = dyn_cast<Instruction>(TrueVal))
 862     if (Instruction *FI = dyn_cast<Instruction>(FalseVal))
 863       if (TI->hasOneUse() && FI->hasOneUse()) {
 864         Instruction *AddOp = 0, *SubOp = 0;
 865
 866         // Turn (select C, (op X, Y), (op X, Z)) -> (op X, (select C, Y, Z))
 867         if (TI->getOpcode() == FI->getOpcode())
 868           if (Instruction *IV = FoldSelectOpOp(SI, TI, FI))
 869             return IV;
 870
 871         // Turn select C, (X+Y), (X-Y) --> (X+(select C, Y, (-Y))).  This is
 872         // even legal for FP.
 873         if ((TI->getOpcode() == Instruction::Sub &&
 874              FI->getOpcode() == Instruction::Add) ||
 875             (TI->getOpcode() == Instruction::FSub &&
 876              FI->getOpcode() == Instruction::FAdd)) {
 877           AddOp = FI; SubOp = TI;
 878         } else if ((FI->getOpcode() == Instruction::Sub &&
 879                     TI->getOpcode() == Instruction::Add) ||
 880                    (FI->getOpcode() == Instruction::FSub &&
 881                     TI->getOpcode() == Instruction::FAdd)) {
 882           AddOp = TI; SubOp = FI;
 883         }
 884
 885         if (AddOp) {
 886           Value *OtherAddOp = 0;
 887           if (SubOp->getOperand(0) == AddOp->getOperand(0)) {
 888             OtherAddOp = AddOp->getOperand(1);
 889           } else if (SubOp->getOperand(0) == AddOp->getOperand(1)) {
 890             OtherAddOp = AddOp->getOperand(0);
 891           }
 892
 893           if (OtherAddOp) {
 894             // So at this point we know we have (Y -> OtherAddOp):
 895             //        select C, (add X, Y), (sub X, Z)
 896             Value *NegVal;  // Compute -Z
 897             if (SI.getType()->isFPOrFPVectorTy()) {
 898               NegVal = Builder->CreateFNeg(SubOp->getOperand(1));
 899             } else {
 900               NegVal = Builder->CreateNeg(SubOp->getOperand(1));
 901             }
 902
 903             Value *NewTrueOp = OtherAddOp;
 904             Value *NewFalseOp = NegVal;
 905             if (AddOp != TI)
 906               std::swap(NewTrueOp, NewFalseOp);
 907             Value *NewSel =
 908               Builder->CreateSelect(CondVal, NewTrueOp,
 909                                     NewFalseOp, SI.getName() + ".p");
 910
 911             if (SI.getType()->isFPOrFPVectorTy())
 912               return BinaryOperator::CreateFAdd(SubOp->getOperand(0), NewSel);
 913             else
 914               return BinaryOperator::CreateAdd(SubOp->getOperand(0), NewSel);
 915           }
 916         }
 917       }
 918
 919   // See if we can fold the select into one of our operands.
 920   if (SI.getType()->isIntegerTy()) {
 921     if (Instruction *FoldI = FoldSelectIntoOp(SI, TrueVal, FalseVal))
 922       return FoldI;
 923
 924     // MAX(MAX(a, b), a) -> MAX(a, b)
 925     // MIN(MIN(a, b), a) -> MIN(a, b)
 926     // MAX(MIN(a, b), a) -> a
 927     // MIN(MAX(a, b), a) -> a
 928     Value *LHS, *RHS, *LHS2, *RHS2;
 929     if (SelectPatternFlavor SPF = MatchSelectPattern(&SI, LHS, RHS)) {
 930       if (SelectPatternFlavor SPF2 = MatchSelectPattern(LHS, LHS2, RHS2))
 931         if (Instruction *R = FoldSPFofSPF(cast<Instruction>(LHS),SPF2,LHS2,RHS2,
 932                                           SI, SPF, RHS))
 933           return R;
 934       if (SelectPatternFlavor SPF2 = MatchSelectPattern(RHS, LHS2, RHS2))
 935         if (Instruction *R = FoldSPFofSPF(cast<Instruction>(RHS),SPF2,LHS2,RHS2,
 936                                           SI, SPF, LHS))
 937           return R;
 938     }
 939
 940     // TODO.
 941     // ABS(-X) -> ABS(X)
 942     // ABS(ABS(X)) -> ABS(X)
 943   }
 944
 945   // See if we can fold the select into a phi node if the condition is a select.
 946   if (isa<PHINode>(SI.getCondition()))
 947     // The true/false values have to be live in the PHI predecessor's blocks.
 948     if (CanSelectOperandBeMappingIntoPredBlock(TrueVal, SI) &&
 949         CanSelectOperandBeMappingIntoPredBlock(FalseVal, SI))
 950       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(SI))
 951         return NV;
 952
 953   if (SelectInst *TrueSI = dyn_cast<SelectInst>(TrueVal)) {
 954     if (TrueSI->getCondition() == CondVal) {
 955       if (SI.getTrueValue() == TrueSI->getTrueValue())
 956         return 0;
 957       SI.setOperand(1, TrueSI->getTrueValue());
 958       return &SI;
 959     }
 960   }
 961   if (SelectInst *FalseSI = dyn_cast<SelectInst>(FalseVal)) {
 962     if (FalseSI->getCondition() == CondVal) {
 963       if (SI.getFalseValue() == FalseSI->getFalseValue())
 964         return 0;
 965       SI.setOperand(2, FalseSI->getFalseValue());
 966       return &SI;
 967     }
 968   }
 969
 970   if (BinaryOperator::isNot(CondVal)) {
 971     SI.setOperand(0, BinaryOperator::getNotArgument(CondVal));
 972     SI.setOperand(1, FalseVal);
 973     SI.setOperand(2, TrueVal);
 974     return &SI;
 975   }
 976
 977   if (VectorType* VecTy = dyn_cast<VectorType>(SI.getType())) {
 978     unsigned VWidth = VecTy->getNumElements();
 979     APInt UndefElts(VWidth, 0);
 980     APInt AllOnesEltMask(APInt::getAllOnesValue(VWidth));
 981     if (Value *V = SimplifyDemandedVectorElts(&SI, AllOnesEltMask, UndefElts)) {
 982       if (V != &SI)
 983         return ReplaceInstUsesWith(SI, V);
 984       return &SI;
 985     }
 986
 987     if (isa<ConstantAggregateZero>(CondVal)) {
 988       return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
 989     }
 990   }
 991
 992   return 0;
 993 }