]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/releng/10.2.git/blob - contrib/llvm/lib/Transforms/InstCombine/InstCombineCompares.cpp
- Copy stable/10@285827 to releng/10.2 in preparation for 10.2-RC1
[FreeBSD/releng/10.2.git] / contrib / llvm / lib / Transforms / InstCombine / InstCombineCompares.cpp
1 //===- InstCombineCompares.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 visitICmp and visitFCmp functions.
11 //
12 //===----------------------------------------------------------------------===//
13
14 #include "InstCombine.h"
15 #include "llvm/Analysis/ConstantFolding.h"
16 #include "llvm/Analysis/InstructionSimplify.h"
17 #include "llvm/Analysis/MemoryBuiltins.h"
18 #include "llvm/IR/DataLayout.h"
19 #include "llvm/IR/IntrinsicInst.h"
20 #include "llvm/Support/ConstantRange.h"
21 #include "llvm/Support/GetElementPtrTypeIterator.h"
22 #include "llvm/Support/PatternMatch.h"
23 #include "llvm/Target/TargetLibraryInfo.h"
24 using namespace llvm;
25 using namespace PatternMatch;
26
27 static ConstantInt *getOne(Constant *C) {
28   return ConstantInt::get(cast<IntegerType>(C->getType()), 1);
29 }
30
31 /// AddOne - Add one to a ConstantInt
32 static Constant *AddOne(Constant *C) {
33   return ConstantExpr::getAdd(C, ConstantInt::get(C->getType(), 1));
34 }
35 /// SubOne - Subtract one from a ConstantInt
36 static Constant *SubOne(Constant *C) {
37   return ConstantExpr::getSub(C, ConstantInt::get(C->getType(), 1));
38 }
39
40 static ConstantInt *ExtractElement(Constant *V, Constant *Idx) {
41   return cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getExtractElement(V, Idx));
42 }
43
44 static bool HasAddOverflow(ConstantInt *Result,
45                            ConstantInt *In1, ConstantInt *In2,
46                            bool IsSigned) {
47   if (!IsSigned)
48     return Result->getValue().ult(In1->getValue());
49
50   if (In2->isNegative())
51     return Result->getValue().sgt(In1->getValue());
52   return Result->getValue().slt(In1->getValue());
53 }
54
55 /// AddWithOverflow - Compute Result = In1+In2, returning true if the result
56 /// overflowed for this type.
57 static bool AddWithOverflow(Constant *&Result, Constant *In1,
58                             Constant *In2, bool IsSigned = false) {
59   Result = ConstantExpr::getAdd(In1, In2);
60
61   if (VectorType *VTy = dyn_cast<VectorType>(In1->getType())) {
62     for (unsigned i = 0, e = VTy->getNumElements(); i != e; ++i) {
63       Constant *Idx = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(In1->getContext()), i);
64       if (HasAddOverflow(ExtractElement(Result, Idx),
65                          ExtractElement(In1, Idx),
66                          ExtractElement(In2, Idx),
67                          IsSigned))
68         return true;
69     }
70     return false;
71   }
72
73   return HasAddOverflow(cast<ConstantInt>(Result),
74                         cast<ConstantInt>(In1), cast<ConstantInt>(In2),
75                         IsSigned);
76 }
77
78 static bool HasSubOverflow(ConstantInt *Result,
79                            ConstantInt *In1, ConstantInt *In2,
80                            bool IsSigned) {
81   if (!IsSigned)
82     return Result->getValue().ugt(In1->getValue());
83
84   if (In2->isNegative())
85     return Result->getValue().slt(In1->getValue());
86
87   return Result->getValue().sgt(In1->getValue());
88 }
89
90 /// SubWithOverflow - Compute Result = In1-In2, returning true if the result
91 /// overflowed for this type.
92 static bool SubWithOverflow(Constant *&Result, Constant *In1,
93                             Constant *In2, bool IsSigned = false) {
94   Result = ConstantExpr::getSub(In1, In2);
95
96   if (VectorType *VTy = dyn_cast<VectorType>(In1->getType())) {
97     for (unsigned i = 0, e = VTy->getNumElements(); i != e; ++i) {
98       Constant *Idx = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(In1->getContext()), i);
99       if (HasSubOverflow(ExtractElement(Result, Idx),
100                          ExtractElement(In1, Idx),
101                          ExtractElement(In2, Idx),
102                          IsSigned))
103         return true;
104     }
105     return false;
106   }
107
108   return HasSubOverflow(cast<ConstantInt>(Result),
109                         cast<ConstantInt>(In1), cast<ConstantInt>(In2),
110                         IsSigned);
111 }
112
113 /// isSignBitCheck - Given an exploded icmp instruction, return true if the
114 /// comparison only checks the sign bit.  If it only checks the sign bit, set
115 /// TrueIfSigned if the result of the comparison is true when the input value is
116 /// signed.
117 static bool isSignBitCheck(ICmpInst::Predicate pred, ConstantInt *RHS,
118                            bool &TrueIfSigned) {
119   switch (pred) {
120   case ICmpInst::ICMP_SLT:   // True if LHS s< 0
121     TrueIfSigned = true;
122     return RHS->isZero();
123   case ICmpInst::ICMP_SLE:   // True if LHS s<= RHS and RHS == -1
124     TrueIfSigned = true;
125     return RHS->isAllOnesValue();
126   case ICmpInst::ICMP_SGT:   // True if LHS s> -1
127     TrueIfSigned = false;
128     return RHS->isAllOnesValue();
129   case ICmpInst::ICMP_UGT:
130     // True if LHS u> RHS and RHS == high-bit-mask - 1
131     TrueIfSigned = true;
132     return RHS->isMaxValue(true);
133   case ICmpInst::ICMP_UGE:
134     // True if LHS u>= RHS and RHS == high-bit-mask (2^7, 2^15, 2^31, etc)
135     TrueIfSigned = true;
136     return RHS->getValue().isSignBit();
137   default:
138     return false;
139   }
140 }
141
142 /// Returns true if the exploded icmp can be expressed as a signed comparison
143 /// to zero and updates the predicate accordingly.
144 /// The signedness of the comparison is preserved.
145 static bool isSignTest(ICmpInst::Predicate &pred, const ConstantInt *RHS) {
146   if (!ICmpInst::isSigned(pred))
147     return false;
148
149   if (RHS->isZero())
150     return ICmpInst::isRelational(pred);
151
152   if (RHS->isOne()) {
153     if (pred == ICmpInst::ICMP_SLT) {
154       pred = ICmpInst::ICMP_SLE;
155       return true;
156     }
157   } else if (RHS->isAllOnesValue()) {
158     if (pred == ICmpInst::ICMP_SGT) {
159       pred = ICmpInst::ICMP_SGE;
160       return true;
161     }
162   }
163
164   return false;
165 }
166
167 // isHighOnes - Return true if the constant is of the form 1+0+.
168 // This is the same as lowones(~X).
169 static bool isHighOnes(const ConstantInt *CI) {
170   return (~CI->getValue() + 1).isPowerOf2();
171 }
172
173 /// ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits - Given a signed integer type and a
174 /// set of known zero and one bits, compute the maximum and minimum values that
175 /// could have the specified known zero and known one bits, returning them in
176 /// min/max.
177 static void ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits(const APInt& KnownZero,
178                                                    const APInt& KnownOne,
179                                                    APInt& Min, APInt& Max) {
180   assert(KnownZero.getBitWidth() == KnownOne.getBitWidth() &&
181          KnownZero.getBitWidth() == Min.getBitWidth() &&
182          KnownZero.getBitWidth() == Max.getBitWidth() &&
183          "KnownZero, KnownOne and Min, Max must have equal bitwidth.");
184   APInt UnknownBits = ~(KnownZero|KnownOne);
185
186   // The minimum value is when all unknown bits are zeros, EXCEPT for the sign
187   // bit if it is unknown.
188   Min = KnownOne;
189   Max = KnownOne|UnknownBits;
190
191   if (UnknownBits.isNegative()) { // Sign bit is unknown
192     Min.setBit(Min.getBitWidth()-1);
193     Max.clearBit(Max.getBitWidth()-1);
194   }
195 }
196
197 // ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits - Given an unsigned integer type and
198 // a set of known zero and one bits, compute the maximum and minimum values that
199 // could have the specified known zero and known one bits, returning them in
200 // min/max.
201 static void ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits(const APInt &KnownZero,
202                                                      const APInt &KnownOne,
203                                                      APInt &Min, APInt &Max) {
204   assert(KnownZero.getBitWidth() == KnownOne.getBitWidth() &&
205          KnownZero.getBitWidth() == Min.getBitWidth() &&
206          KnownZero.getBitWidth() == Max.getBitWidth() &&
207          "Ty, KnownZero, KnownOne and Min, Max must have equal bitwidth.");
208   APInt UnknownBits = ~(KnownZero|KnownOne);
209
210   // The minimum value is when the unknown bits are all zeros.
211   Min = KnownOne;
212   // The maximum value is when the unknown bits are all ones.
213   Max = KnownOne|UnknownBits;
214 }
215
216
217
218 /// FoldCmpLoadFromIndexedGlobal - Called we see this pattern:
219 ///   cmp pred (load (gep GV, ...)), cmpcst
220 /// where GV is a global variable with a constant initializer.  Try to simplify
221 /// this into some simple computation that does not need the load.  For example
222 /// we can optimize "icmp eq (load (gep "foo", 0, i)), 0" into "icmp eq i, 3".
223 ///
224 /// If AndCst is non-null, then the loaded value is masked with that constant
225 /// before doing the comparison.  This handles cases like "A[i]&4 == 0".
226 Instruction *InstCombiner::
227 FoldCmpLoadFromIndexedGlobal(GetElementPtrInst *GEP, GlobalVariable *GV,
228                              CmpInst &ICI, ConstantInt *AndCst) {
229   // We need TD information to know the pointer size unless this is inbounds.
230   if (!GEP->isInBounds() && TD == 0)
231     return 0;
232
233   Constant *Init = GV->getInitializer();
234   if (!isa<ConstantArray>(Init) && !isa<ConstantDataArray>(Init))
235     return 0;
236
237   uint64_t ArrayElementCount = Init->getType()->getArrayNumElements();
238   if (ArrayElementCount > 1024) return 0;  // Don't blow up on huge arrays.
239
240   // There are many forms of this optimization we can handle, for now, just do
241   // the simple index into a single-dimensional array.
242   //
243   // Require: GEP GV, 0, i {{, constant indices}}
244   if (GEP->getNumOperands() < 3 ||
245       !isa<ConstantInt>(GEP->getOperand(1)) ||
246       !cast<ConstantInt>(GEP->getOperand(1))->isZero() ||
247       isa<Constant>(GEP->getOperand(2)))
248     return 0;
249
250   // Check that indices after the variable are constants and in-range for the
251   // type they index.  Collect the indices.  This is typically for arrays of
252   // structs.
253   SmallVector<unsigned, 4> LaterIndices;
254
255   Type *EltTy = Init->getType()->getArrayElementType();
256   for (unsigned i = 3, e = GEP->getNumOperands(); i != e; ++i) {
257     ConstantInt *Idx = dyn_cast<ConstantInt>(GEP->getOperand(i));
258     if (Idx == 0) return 0;  // Variable index.
259
260     uint64_t IdxVal = Idx->getZExtValue();
261     if ((unsigned)IdxVal != IdxVal) return 0; // Too large array index.
262
263     if (StructType *STy = dyn_cast<StructType>(EltTy))
264       EltTy = STy->getElementType(IdxVal);
265     else if (ArrayType *ATy = dyn_cast<ArrayType>(EltTy)) {
266       if (IdxVal >= ATy->getNumElements()) return 0;
267       EltTy = ATy->getElementType();
268     } else {
269       return 0; // Unknown type.
270     }
271
272     LaterIndices.push_back(IdxVal);
273   }
274
275   enum { Overdefined = -3, Undefined = -2 };
276
277   // Variables for our state machines.
278
279   // FirstTrueElement/SecondTrueElement - Used to emit a comparison of the form
280   // "i == 47 | i == 87", where 47 is the first index the condition is true for,
281   // and 87 is the second (and last) index.  FirstTrueElement is -2 when
282   // undefined, otherwise set to the first true element.  SecondTrueElement is
283   // -2 when undefined, -3 when overdefined and >= 0 when that index is true.
284   int FirstTrueElement = Undefined, SecondTrueElement = Undefined;
285
286   // FirstFalseElement/SecondFalseElement - Used to emit a comparison of the
287   // form "i != 47 & i != 87".  Same state transitions as for true elements.
288   int FirstFalseElement = Undefined, SecondFalseElement = Undefined;
289
290   /// TrueRangeEnd/FalseRangeEnd - In conjunction with First*Element, these
291   /// define a state machine that triggers for ranges of values that the index
292   /// is true or false for.  This triggers on things like "abbbbc"[i] == 'b'.
293   /// This is -2 when undefined, -3 when overdefined, and otherwise the last
294   /// index in the range (inclusive).  We use -2 for undefined here because we
295   /// use relative comparisons and don't want 0-1 to match -1.
296   int TrueRangeEnd = Undefined, FalseRangeEnd = Undefined;
297
298   // MagicBitvector - This is a magic bitvector where we set a bit if the
299   // comparison is true for element 'i'.  If there are 64 elements or less in
300   // the array, this will fully represent all the comparison results.
301   uint64_t MagicBitvector = 0;
302
303
304   // Scan the array and see if one of our patterns matches.
305   Constant *CompareRHS = cast<Constant>(ICI.getOperand(1));
306   for (unsigned i = 0, e = ArrayElementCount; i != e; ++i) {
307     Constant *Elt = Init->getAggregateElement(i);
308     if (Elt == 0) return 0;
309
310     // If this is indexing an array of structures, get the structure element.
311     if (!LaterIndices.empty())
312       Elt = ConstantExpr::getExtractValue(Elt, LaterIndices);
313
314     // If the element is masked, handle it.
315     if (AndCst) Elt = ConstantExpr::getAnd(Elt, AndCst);
316
317     // Find out if the comparison would be true or false for the i'th element.
318     Constant *C = ConstantFoldCompareInstOperands(ICI.getPredicate(), Elt,
319                                                   CompareRHS, TD, TLI);
320     // If the result is undef for this element, ignore it.
321     if (isa<UndefValue>(C)) {
322       // Extend range state machines to cover this element in case there is an
323       // undef in the middle of the range.
324       if (TrueRangeEnd == (int)i-1)
325         TrueRangeEnd = i;
326       if (FalseRangeEnd == (int)i-1)
327         FalseRangeEnd = i;
328       continue;
329     }
330
331     // If we can't compute the result for any of the elements, we have to give
332     // up evaluating the entire conditional.
333     if (!isa<ConstantInt>(C)) return 0;
334
335     // Otherwise, we know if the comparison is true or false for this element,
336     // update our state machines.
337     bool IsTrueForElt = !cast<ConstantInt>(C)->isZero();
338
339     // State machine for single/double/range index comparison.
340     if (IsTrueForElt) {
341       // Update the TrueElement state machine.
342       if (FirstTrueElement == Undefined)
343         FirstTrueElement = TrueRangeEnd = i;  // First true element.
344       else {
345         // Update double-compare state machine.
346         if (SecondTrueElement == Undefined)
347           SecondTrueElement = i;
348         else
349           SecondTrueElement = Overdefined;
350
351         // Update range state machine.
352         if (TrueRangeEnd == (int)i-1)
353           TrueRangeEnd = i;
354         else
355           TrueRangeEnd = Overdefined;
356       }
357     } else {
358       // Update the FalseElement state machine.
359       if (FirstFalseElement == Undefined)
360         FirstFalseElement = FalseRangeEnd = i; // First false element.
361       else {
362         // Update double-compare state machine.
363         if (SecondFalseElement == Undefined)
364           SecondFalseElement = i;
365         else
366           SecondFalseElement = Overdefined;
367
368         // Update range state machine.
369         if (FalseRangeEnd == (int)i-1)
370           FalseRangeEnd = i;
371         else
372           FalseRangeEnd = Overdefined;
373       }
374     }
375
376
377     // If this element is in range, update our magic bitvector.
378     if (i < 64 && IsTrueForElt)
379       MagicBitvector |= 1ULL << i;
380
381     // If all of our states become overdefined, bail out early.  Since the
382     // predicate is expensive, only check it every 8 elements.  This is only
383     // really useful for really huge arrays.
384     if ((i & 8) == 0 && i >= 64 && SecondTrueElement == Overdefined &&
385         SecondFalseElement == Overdefined && TrueRangeEnd == Overdefined &&
386         FalseRangeEnd == Overdefined)
387       return 0;
388   }
389
390   // Now that we've scanned the entire array, emit our new comparison(s).  We
391   // order the state machines in complexity of the generated code.
392   Value *Idx = GEP->getOperand(2);
393
394   // If the index is larger than the pointer size of the target, truncate the
395   // index down like the GEP would do implicitly.  We don't have to do this for
396   // an inbounds GEP because the index can't be out of range.
397   if (!GEP->isInBounds()) {
398     Type *IntPtrTy = TD->getIntPtrType(GEP->getType());
399     unsigned PtrSize = IntPtrTy->getIntegerBitWidth();
400     if (Idx->getType()->getPrimitiveSizeInBits() > PtrSize)
401       Idx = Builder->CreateTrunc(Idx, IntPtrTy);
402   }
403
404   // If the comparison is only true for one or two elements, emit direct
405   // comparisons.
406   if (SecondTrueElement != Overdefined) {
407     // None true -> false.
408     if (FirstTrueElement == Undefined)
409       return ReplaceInstUsesWith(ICI, Builder->getFalse());
410
411     Value *FirstTrueIdx = ConstantInt::get(Idx->getType(), FirstTrueElement);
412
413     // True for one element -> 'i == 47'.
414     if (SecondTrueElement == Undefined)
415       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Idx, FirstTrueIdx);
416
417     // True for two elements -> 'i == 47 | i == 72'.
418     Value *C1 = Builder->CreateICmpEQ(Idx, FirstTrueIdx);
419     Value *SecondTrueIdx = ConstantInt::get(Idx->getType(), SecondTrueElement);
420     Value *C2 = Builder->CreateICmpEQ(Idx, SecondTrueIdx);
421     return BinaryOperator::CreateOr(C1, C2);
422   }
423
424   // If the comparison is only false for one or two elements, emit direct
425   // comparisons.
426   if (SecondFalseElement != Overdefined) {
427     // None false -> true.
428     if (FirstFalseElement == Undefined)
429       return ReplaceInstUsesWith(ICI, Builder->getTrue());
430
431     Value *FirstFalseIdx = ConstantInt::get(Idx->getType(), FirstFalseElement);
432
433     // False for one element -> 'i != 47'.
434     if (SecondFalseElement == Undefined)
435       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Idx, FirstFalseIdx);
436
437     // False for two elements -> 'i != 47 & i != 72'.
438     Value *C1 = Builder->CreateICmpNE(Idx, FirstFalseIdx);
439     Value *SecondFalseIdx = ConstantInt::get(Idx->getType(),SecondFalseElement);
440     Value *C2 = Builder->CreateICmpNE(Idx, SecondFalseIdx);
441     return BinaryOperator::CreateAnd(C1, C2);
442   }
443
444   // If the comparison can be replaced with a range comparison for the elements
445   // where it is true, emit the range check.
446   if (TrueRangeEnd != Overdefined) {
447     assert(TrueRangeEnd != FirstTrueElement && "Should emit single compare");
448
449     // Generate (i-FirstTrue) <u (TrueRangeEnd-FirstTrue+1).
450     if (FirstTrueElement) {
451       Value *Offs = ConstantInt::get(Idx->getType(), -FirstTrueElement);
452       Idx = Builder->CreateAdd(Idx, Offs);
453     }
454
455     Value *End = ConstantInt::get(Idx->getType(),
456                                   TrueRangeEnd-FirstTrueElement+1);
457     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Idx, End);
458   }
459
460   // False range check.
461   if (FalseRangeEnd != Overdefined) {
462     assert(FalseRangeEnd != FirstFalseElement && "Should emit single compare");
463     // Generate (i-FirstFalse) >u (FalseRangeEnd-FirstFalse).
464     if (FirstFalseElement) {
465       Value *Offs = ConstantInt::get(Idx->getType(), -FirstFalseElement);
466       Idx = Builder->CreateAdd(Idx, Offs);
467     }
468
469     Value *End = ConstantInt::get(Idx->getType(),
470                                   FalseRangeEnd-FirstFalseElement);
471     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, Idx, End);
472   }
473
474
475   // If a magic bitvector captures the entire comparison state
476   // of this load, replace it with computation that does:
477   //   ((magic_cst >> i) & 1) != 0
478   {
479     Type *Ty = 0;
480
481     // Look for an appropriate type:
482     // - The type of Idx if the magic fits
483     // - The smallest fitting legal type if we have a DataLayout
484     // - Default to i32
485     if (ArrayElementCount <= Idx->getType()->getIntegerBitWidth())
486       Ty = Idx->getType();
487     else if (TD)
488       Ty = TD->getSmallestLegalIntType(Init->getContext(), ArrayElementCount);
489     else if (ArrayElementCount <= 32)
490       Ty = Type::getInt32Ty(Init->getContext());
491
492     if (Ty != 0) {
493       Value *V = Builder->CreateIntCast(Idx, Ty, false);
494       V = Builder->CreateLShr(ConstantInt::get(Ty, MagicBitvector), V);
495       V = Builder->CreateAnd(ConstantInt::get(Ty, 1), V);
496       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, V, ConstantInt::get(Ty, 0));
497     }
498   }
499
500   return 0;
501 }
502
503
504 /// EvaluateGEPOffsetExpression - Return a value that can be used to compare
505 /// the *offset* implied by a GEP to zero.  For example, if we have &A[i], we
506 /// want to return 'i' for "icmp ne i, 0".  Note that, in general, indices can
507 /// be complex, and scales are involved.  The above expression would also be
508 /// legal to codegen as "icmp ne (i*4), 0" (assuming A is a pointer to i32).
509 /// This later form is less amenable to optimization though, and we are allowed
510 /// to generate the first by knowing that pointer arithmetic doesn't overflow.
511 ///
512 /// If we can't emit an optimized form for this expression, this returns null.
513 ///
514 static Value *EvaluateGEPOffsetExpression(User *GEP, InstCombiner &IC) {
515   DataLayout &TD = *IC.getDataLayout();
516   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
517
518   // Check to see if this gep only has a single variable index.  If so, and if
519   // any constant indices are a multiple of its scale, then we can compute this
520   // in terms of the scale of the variable index.  For example, if the GEP
521   // implies an offset of "12 + i*4", then we can codegen this as "3 + i",
522   // because the expression will cross zero at the same point.
523   unsigned i, e = GEP->getNumOperands();
524   int64_t Offset = 0;
525   for (i = 1; i != e; ++i, ++GTI) {
526     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP->getOperand(i))) {
527       // Compute the aggregate offset of constant indices.
528       if (CI->isZero()) continue;
529
530       // Handle a struct index, which adds its field offset to the pointer.
531       if (StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
532         Offset += TD.getStructLayout(STy)->getElementOffset(CI->getZExtValue());
533       } else {
534         uint64_t Size = TD.getTypeAllocSize(GTI.getIndexedType());
535         Offset += Size*CI->getSExtValue();
536       }
537     } else {
538       // Found our variable index.
539       break;
540     }
541   }
542
543   // If there are no variable indices, we must have a constant offset, just
544   // evaluate it the general way.
545   if (i == e) return 0;
546
547   Value *VariableIdx = GEP->getOperand(i);
548   // Determine the scale factor of the variable element.  For example, this is
549   // 4 if the variable index is into an array of i32.
550   uint64_t VariableScale = TD.getTypeAllocSize(GTI.getIndexedType());
551
552   // Verify that there are no other variable indices.  If so, emit the hard way.
553   for (++i, ++GTI; i != e; ++i, ++GTI) {
554     ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP->getOperand(i));
555     if (!CI) return 0;
556
557     // Compute the aggregate offset of constant indices.
558     if (CI->isZero()) continue;
559
560     // Handle a struct index, which adds its field offset to the pointer.
561     if (StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
562       Offset += TD.getStructLayout(STy)->getElementOffset(CI->getZExtValue());
563     } else {
564       uint64_t Size = TD.getTypeAllocSize(GTI.getIndexedType());
565       Offset += Size*CI->getSExtValue();
566     }
567   }
568
569
570
571   // Okay, we know we have a single variable index, which must be a
572   // pointer/array/vector index.  If there is no offset, life is simple, return
573   // the index.
574   Type *IntPtrTy = TD.getIntPtrType(GEP->getOperand(0)->getType());
575   unsigned IntPtrWidth = IntPtrTy->getIntegerBitWidth();
576   if (Offset == 0) {
577     // Cast to intptrty in case a truncation occurs.  If an extension is needed,
578     // we don't need to bother extending: the extension won't affect where the
579     // computation crosses zero.
580     if (VariableIdx->getType()->getPrimitiveSizeInBits() > IntPtrWidth) {
581       VariableIdx = IC.Builder->CreateTrunc(VariableIdx, IntPtrTy);
582     }
583     return VariableIdx;
584   }
585
586   // Otherwise, there is an index.  The computation we will do will be modulo
587   // the pointer size, so get it.
588   uint64_t PtrSizeMask = ~0ULL >> (64-IntPtrWidth);
589
590   Offset &= PtrSizeMask;
591   VariableScale &= PtrSizeMask;
592
593   // To do this transformation, any constant index must be a multiple of the
594   // variable scale factor.  For example, we can evaluate "12 + 4*i" as "3 + i",
595   // but we can't evaluate "10 + 3*i" in terms of i.  Check that the offset is a
596   // multiple of the variable scale.
597   int64_t NewOffs = Offset / (int64_t)VariableScale;
598   if (Offset != NewOffs*(int64_t)VariableScale)
599     return 0;
600
601   // Okay, we can do this evaluation.  Start by converting the index to intptr.
602   if (VariableIdx->getType() != IntPtrTy)
603     VariableIdx = IC.Builder->CreateIntCast(VariableIdx, IntPtrTy,
604                                             true /*Signed*/);
605   Constant *OffsetVal = ConstantInt::get(IntPtrTy, NewOffs);
606   return IC.Builder->CreateAdd(VariableIdx, OffsetVal, "offset");
607 }
608
609 /// FoldGEPICmp - Fold comparisons between a GEP instruction and something
610 /// else.  At this point we know that the GEP is on the LHS of the comparison.
611 Instruction *InstCombiner::FoldGEPICmp(GEPOperator *GEPLHS, Value *RHS,
612                                        ICmpInst::Predicate Cond,
613                                        Instruction &I) {
614   // Don't transform signed compares of GEPs into index compares. Even if the
615   // GEP is inbounds, the final add of the base pointer can have signed overflow
616   // and would change the result of the icmp.
617   // e.g. "&foo[0] <s &foo[1]" can't be folded to "true" because "foo" could be
618   // the maximum signed value for the pointer type.
619   if (ICmpInst::isSigned(Cond))
620     return 0;
621
622   // Look through bitcasts.
623   if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(RHS))
624     RHS = BCI->getOperand(0);
625
626   Value *PtrBase = GEPLHS->getOperand(0);
627   if (TD && PtrBase == RHS && GEPLHS->isInBounds()) {
628     // ((gep Ptr, OFFSET) cmp Ptr)   ---> (OFFSET cmp 0).
629     // This transformation (ignoring the base and scales) is valid because we
630     // know pointers can't overflow since the gep is inbounds.  See if we can
631     // output an optimized form.
632     Value *Offset = EvaluateGEPOffsetExpression(GEPLHS, *this);
633
634     // If not, synthesize the offset the hard way.
635     if (Offset == 0)
636       Offset = EmitGEPOffset(GEPLHS);
637     return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), Offset,
638                         Constant::getNullValue(Offset->getType()));
639   } else if (GEPOperator *GEPRHS = dyn_cast<GEPOperator>(RHS)) {
640     // If the base pointers are different, but the indices are the same, just
641     // compare the base pointer.
642     if (PtrBase != GEPRHS->getOperand(0)) {
643       bool IndicesTheSame = GEPLHS->getNumOperands()==GEPRHS->getNumOperands();
644       IndicesTheSame &= GEPLHS->getOperand(0)->getType() ==
645                         GEPRHS->getOperand(0)->getType();
646       if (IndicesTheSame)
647         for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
648           if (GEPLHS->getOperand(i) != GEPRHS->getOperand(i)) {
649             IndicesTheSame = false;
650             break;
651           }
652
653       // If all indices are the same, just compare the base pointers.
654       if (IndicesTheSame)
655         return new ICmpInst(Cond, GEPLHS->getOperand(0), GEPRHS->getOperand(0));
656
657       // If we're comparing GEPs with two base pointers that only differ in type
658       // and both GEPs have only constant indices or just one use, then fold
659       // the compare with the adjusted indices.
660       if (TD && GEPLHS->isInBounds() && GEPRHS->isInBounds() &&
661           (GEPLHS->hasAllConstantIndices() || GEPLHS->hasOneUse()) &&
662           (GEPRHS->hasAllConstantIndices() || GEPRHS->hasOneUse()) &&
663           PtrBase->stripPointerCasts() ==
664             GEPRHS->getOperand(0)->stripPointerCasts()) {
665         Value *Cmp = Builder->CreateICmp(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond),
666                                          EmitGEPOffset(GEPLHS),
667                                          EmitGEPOffset(GEPRHS));
668         return ReplaceInstUsesWith(I, Cmp);
669       }
670
671       // Otherwise, the base pointers are different and the indices are
672       // different, bail out.
673       return 0;
674     }
675
676     // If one of the GEPs has all zero indices, recurse.
677     bool AllZeros = true;
678     for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
679       if (!isa<Constant>(GEPLHS->getOperand(i)) ||
680           !cast<Constant>(GEPLHS->getOperand(i))->isNullValue()) {
681         AllZeros = false;
682         break;
683       }
684     if (AllZeros)
685       return FoldGEPICmp(GEPRHS, GEPLHS->getOperand(0),
686                          ICmpInst::getSwappedPredicate(Cond), I);
687
688     // If the other GEP has all zero indices, recurse.
689     AllZeros = true;
690     for (unsigned i = 1, e = GEPRHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
691       if (!isa<Constant>(GEPRHS->getOperand(i)) ||
692           !cast<Constant>(GEPRHS->getOperand(i))->isNullValue()) {
693         AllZeros = false;
694         break;
695       }
696     if (AllZeros)
697       return FoldGEPICmp(GEPLHS, GEPRHS->getOperand(0), Cond, I);
698
699     bool GEPsInBounds = GEPLHS->isInBounds() && GEPRHS->isInBounds();
700     if (GEPLHS->getNumOperands() == GEPRHS->getNumOperands()) {
701       // If the GEPs only differ by one index, compare it.
702       unsigned NumDifferences = 0;  // Keep track of # differences.
703       unsigned DiffOperand = 0;     // The operand that differs.
704       for (unsigned i = 1, e = GEPRHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
705         if (GEPLHS->getOperand(i) != GEPRHS->getOperand(i)) {
706           if (GEPLHS->getOperand(i)->getType()->getPrimitiveSizeInBits() !=
707                    GEPRHS->getOperand(i)->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
708             // Irreconcilable differences.
709             NumDifferences = 2;
710             break;
711           } else {
712             if (NumDifferences++) break;
713             DiffOperand = i;
714           }
715         }
716
717       if (NumDifferences == 0)   // SAME GEP?
718         return ReplaceInstUsesWith(I, // No comparison is needed here.
719                              Builder->getInt1(ICmpInst::isTrueWhenEqual(Cond)));
720
721       else if (NumDifferences == 1 && GEPsInBounds) {
722         Value *LHSV = GEPLHS->getOperand(DiffOperand);
723         Value *RHSV = GEPRHS->getOperand(DiffOperand);
724         // Make sure we do a signed comparison here.
725         return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), LHSV, RHSV);
726       }
727     }
728
729     // Only lower this if the icmp is the only user of the GEP or if we expect
730     // the result to fold to a constant!
731     if (TD &&
732         GEPsInBounds &&
733         (isa<ConstantExpr>(GEPLHS) || GEPLHS->hasOneUse()) &&
734         (isa<ConstantExpr>(GEPRHS) || GEPRHS->hasOneUse())) {
735       // ((gep Ptr, OFFSET1) cmp (gep Ptr, OFFSET2)  --->  (OFFSET1 cmp OFFSET2)
736       Value *L = EmitGEPOffset(GEPLHS);
737       Value *R = EmitGEPOffset(GEPRHS);
738       return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), L, R);
739     }
740   }
741   return 0;
742 }
743
744 /// FoldICmpAddOpCst - Fold "icmp pred (X+CI), X".
745 Instruction *InstCombiner::FoldICmpAddOpCst(Instruction &ICI,
746                                             Value *X, ConstantInt *CI,
747                                             ICmpInst::Predicate Pred) {
748   // If we have X+0, exit early (simplifying logic below) and let it get folded
749   // elsewhere.   icmp X+0, X  -> icmp X, X
750   if (CI->isZero()) {
751     bool isTrue = ICmpInst::isTrueWhenEqual(Pred);
752     return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::get(ICI.getType(), isTrue));
753   }
754
755   // (X+4) == X -> false.
756   if (Pred == ICmpInst::ICMP_EQ)
757     return ReplaceInstUsesWith(ICI, Builder->getFalse());
758
759   // (X+4) != X -> true.
760   if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE)
761     return ReplaceInstUsesWith(ICI, Builder->getTrue());
762
763   // From this point on, we know that (X+C <= X) --> (X+C < X) because C != 0,
764   // so the values can never be equal.  Similarly for all other "or equals"
765   // operators.
766
767   // (X+1) <u X        --> X >u (MAXUINT-1)        --> X == 255
768   // (X+2) <u X        --> X >u (MAXUINT-2)        --> X > 253
769   // (X+MAXUINT) <u X  --> X >u (MAXUINT-MAXUINT)  --> X != 0
770   if (Pred == ICmpInst::ICMP_ULT || Pred == ICmpInst::ICMP_ULE) {
771     Value *R =
772       ConstantExpr::getSub(ConstantInt::getAllOnesValue(CI->getType()), CI);
773     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, X, R);
774   }
775
776   // (X+1) >u X        --> X <u (0-1)        --> X != 255
777   // (X+2) >u X        --> X <u (0-2)        --> X <u 254
778   // (X+MAXUINT) >u X  --> X <u (0-MAXUINT)  --> X <u 1  --> X == 0
779   if (Pred == ICmpInst::ICMP_UGT || Pred == ICmpInst::ICMP_UGE)
780     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, X, ConstantExpr::getNeg(CI));
781
782   unsigned BitWidth = CI->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
783   ConstantInt *SMax = ConstantInt::get(X->getContext(),
784                                        APInt::getSignedMaxValue(BitWidth));
785
786   // (X+ 1) <s X       --> X >s (MAXSINT-1)          --> X == 127
787   // (X+ 2) <s X       --> X >s (MAXSINT-2)          --> X >s 125
788   // (X+MAXSINT) <s X  --> X >s (MAXSINT-MAXSINT)    --> X >s 0
789   // (X+MINSINT) <s X  --> X >s (MAXSINT-MINSINT)    --> X >s -1
790   // (X+ -2) <s X      --> X >s (MAXSINT- -2)        --> X >s 126
791   // (X+ -1) <s X      --> X >s (MAXSINT- -1)        --> X != 127
792   if (Pred == ICmpInst::ICMP_SLT || Pred == ICmpInst::ICMP_SLE)
793     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, X, ConstantExpr::getSub(SMax, CI));
794
795   // (X+ 1) >s X       --> X <s (MAXSINT-(1-1))       --> X != 127
796   // (X+ 2) >s X       --> X <s (MAXSINT-(2-1))       --> X <s 126
797   // (X+MAXSINT) >s X  --> X <s (MAXSINT-(MAXSINT-1)) --> X <s 1
798   // (X+MINSINT) >s X  --> X <s (MAXSINT-(MINSINT-1)) --> X <s -2
799   // (X+ -2) >s X      --> X <s (MAXSINT-(-2-1))      --> X <s -126
800   // (X+ -1) >s X      --> X <s (MAXSINT-(-1-1))      --> X == -128
801
802   assert(Pred == ICmpInst::ICMP_SGT || Pred == ICmpInst::ICMP_SGE);
803   Constant *C = Builder->getInt(CI->getValue()-1);
804   return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, X, ConstantExpr::getSub(SMax, C));
805 }
806
807 /// FoldICmpDivCst - Fold "icmp pred, ([su]div X, DivRHS), CmpRHS" where DivRHS
808 /// and CmpRHS are both known to be integer constants.
809 Instruction *InstCombiner::FoldICmpDivCst(ICmpInst &ICI, BinaryOperator *DivI,
810                                           ConstantInt *DivRHS) {
811   ConstantInt *CmpRHS = cast<ConstantInt>(ICI.getOperand(1));
812   const APInt &CmpRHSV = CmpRHS->getValue();
813
814   // FIXME: If the operand types don't match the type of the divide
815   // then don't attempt this transform. The code below doesn't have the
816   // logic to deal with a signed divide and an unsigned compare (and
817   // vice versa). This is because (x /s C1) <s C2  produces different
818   // results than (x /s C1) <u C2 or (x /u C1) <s C2 or even
819   // (x /u C1) <u C2.  Simply casting the operands and result won't
820   // work. :(  The if statement below tests that condition and bails
821   // if it finds it.
822   bool DivIsSigned = DivI->getOpcode() == Instruction::SDiv;
823   if (!ICI.isEquality() && DivIsSigned != ICI.isSigned())
824     return 0;
825   if (DivRHS->isZero())
826     return 0; // The ProdOV computation fails on divide by zero.
827   if (DivIsSigned && DivRHS->isAllOnesValue())
828     return 0; // The overflow computation also screws up here
829   if (DivRHS->isOne()) {
830     // This eliminates some funny cases with INT_MIN.
831     ICI.setOperand(0, DivI->getOperand(0));   // X/1 == X.
832     return &ICI;
833   }
834
835   // Compute Prod = CI * DivRHS. We are essentially solving an equation
836   // of form X/C1=C2. We solve for X by multiplying C1 (DivRHS) and
837   // C2 (CI). By solving for X we can turn this into a range check
838   // instead of computing a divide.
839   Constant *Prod = ConstantExpr::getMul(CmpRHS, DivRHS);
840
841   // Determine if the product overflows by seeing if the product is
842   // not equal to the divide. Make sure we do the same kind of divide
843   // as in the LHS instruction that we're folding.
844   bool ProdOV = (DivIsSigned ? ConstantExpr::getSDiv(Prod, DivRHS) :
845                  ConstantExpr::getUDiv(Prod, DivRHS)) != CmpRHS;
846
847   // Get the ICmp opcode
848   ICmpInst::Predicate Pred = ICI.getPredicate();
849
850   /// If the division is known to be exact, then there is no remainder from the
851   /// divide, so the covered range size is unit, otherwise it is the divisor.
852   ConstantInt *RangeSize = DivI->isExact() ? getOne(Prod) : DivRHS;
853
854   // Figure out the interval that is being checked.  For example, a comparison
855   // like "X /u 5 == 0" is really checking that X is in the interval [0, 5).
856   // Compute this interval based on the constants involved and the signedness of
857   // the compare/divide.  This computes a half-open interval, keeping track of
858   // whether either value in the interval overflows.  After analysis each
859   // overflow variable is set to 0 if it's corresponding bound variable is valid
860   // -1 if overflowed off the bottom end, or +1 if overflowed off the top end.
861   int LoOverflow = 0, HiOverflow = 0;
862   Constant *LoBound = 0, *HiBound = 0;
863
864   if (!DivIsSigned) {  // udiv
865     // e.g. X/5 op 3  --> [15, 20)
866     LoBound = Prod;
867     HiOverflow = LoOverflow = ProdOV;
868     if (!HiOverflow) {
869       // If this is not an exact divide, then many values in the range collapse
870       // to the same result value.
871       HiOverflow = AddWithOverflow(HiBound, LoBound, RangeSize, false);
872     }
873
874   } else if (DivRHS->getValue().isStrictlyPositive()) { // Divisor is > 0.
875     if (CmpRHSV == 0) {       // (X / pos) op 0
876       // Can't overflow.  e.g.  X/2 op 0 --> [-1, 2)
877       LoBound = ConstantExpr::getNeg(SubOne(RangeSize));
878       HiBound = RangeSize;
879     } else if (CmpRHSV.isStrictlyPositive()) {   // (X / pos) op pos
880       LoBound = Prod;     // e.g.   X/5 op 3 --> [15, 20)
881       HiOverflow = LoOverflow = ProdOV;
882       if (!HiOverflow)
883         HiOverflow = AddWithOverflow(HiBound, Prod, RangeSize, true);
884     } else {                       // (X / pos) op neg
885       // e.g. X/5 op -3  --> [-15-4, -15+1) --> [-19, -14)
886       HiBound = AddOne(Prod);
887       LoOverflow = HiOverflow = ProdOV ? -1 : 0;
888       if (!LoOverflow) {
889         ConstantInt *DivNeg =cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(RangeSize));
890         LoOverflow = AddWithOverflow(LoBound, HiBound, DivNeg, true) ? -1 : 0;
891       }
892     }
893   } else if (DivRHS->isNegative()) { // Divisor is < 0.
894     if (DivI->isExact())
895       RangeSize = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(RangeSize));
896     if (CmpRHSV == 0) {       // (X / neg) op 0
897       // e.g. X/-5 op 0  --> [-4, 5)
898       LoBound = AddOne(RangeSize);
899       HiBound = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(RangeSize));
900       if (HiBound == DivRHS) {     // -INTMIN = INTMIN
901         HiOverflow = 1;            // [INTMIN+1, overflow)
902         HiBound = 0;               // e.g. X/INTMIN = 0 --> X > INTMIN
903       }
904     } else if (CmpRHSV.isStrictlyPositive()) {   // (X / neg) op pos
905       // e.g. X/-5 op 3  --> [-19, -14)
906       HiBound = AddOne(Prod);
907       HiOverflow = LoOverflow = ProdOV ? -1 : 0;
908       if (!LoOverflow)
909         LoOverflow = AddWithOverflow(LoBound, HiBound, RangeSize, true) ? -1:0;
910     } else {                       // (X / neg) op neg
911       LoBound = Prod;       // e.g. X/-5 op -3  --> [15, 20)
912       LoOverflow = HiOverflow = ProdOV;
913       if (!HiOverflow)
914         HiOverflow = SubWithOverflow(HiBound, Prod, RangeSize, true);
915     }
916
917     // Dividing by a negative swaps the condition.  LT <-> GT
918     Pred = ICmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
919   }
920
921   Value *X = DivI->getOperand(0);
922   switch (Pred) {
923   default: llvm_unreachable("Unhandled icmp opcode!");
924   case ICmpInst::ICMP_EQ:
925     if (LoOverflow && HiOverflow)
926       return ReplaceInstUsesWith(ICI, Builder->getFalse());
927     if (HiOverflow)
928       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SGE :
929                           ICmpInst::ICMP_UGE, X, LoBound);
930     if (LoOverflow)
931       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SLT :
932                           ICmpInst::ICMP_ULT, X, HiBound);
933     return ReplaceInstUsesWith(ICI, InsertRangeTest(X, LoBound, HiBound,
934                                                     DivIsSigned, true));
935   case ICmpInst::ICMP_NE:
936     if (LoOverflow && HiOverflow)
937       return ReplaceInstUsesWith(ICI, Builder->getTrue());
938     if (HiOverflow)
939       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SLT :
940                           ICmpInst::ICMP_ULT, X, LoBound);
941     if (LoOverflow)
942       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SGE :
943                           ICmpInst::ICMP_UGE, X, HiBound);
944     return ReplaceInstUsesWith(ICI, InsertRangeTest(X, LoBound, HiBound,
945                                                     DivIsSigned, false));
946   case ICmpInst::ICMP_ULT:
947   case ICmpInst::ICMP_SLT:
948     if (LoOverflow == +1)   // Low bound is greater than input range.
949       return ReplaceInstUsesWith(ICI, Builder->getTrue());
950     if (LoOverflow == -1)   // Low bound is less than input range.
951       return ReplaceInstUsesWith(ICI, Builder->getFalse());
952     return new ICmpInst(Pred, X, LoBound);
953   case ICmpInst::ICMP_UGT:
954   case ICmpInst::ICMP_SGT:
955     if (HiOverflow == +1)       // High bound greater than input range.
956       return ReplaceInstUsesWith(ICI, Builder->getFalse());
957     if (HiOverflow == -1)       // High bound less than input range.
958       return ReplaceInstUsesWith(ICI, Builder->getTrue());
959     if (Pred == ICmpInst::ICMP_UGT)
960       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, X, HiBound);
961     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, X, HiBound);
962   }
963 }
964
965 /// FoldICmpShrCst - Handle "icmp(([al]shr X, cst1), cst2)".
966 Instruction *InstCombiner::FoldICmpShrCst(ICmpInst &ICI, BinaryOperator *Shr,
967                                           ConstantInt *ShAmt) {
968   const APInt &CmpRHSV = cast<ConstantInt>(ICI.getOperand(1))->getValue();
969
970   // Check that the shift amount is in range.  If not, don't perform
971   // undefined shifts.  When the shift is visited it will be
972   // simplified.
973   uint32_t TypeBits = CmpRHSV.getBitWidth();
974   uint32_t ShAmtVal = (uint32_t)ShAmt->getLimitedValue(TypeBits);
975   if (ShAmtVal >= TypeBits || ShAmtVal == 0)
976     return 0;
977
978   if (!ICI.isEquality()) {
979     // If we have an unsigned comparison and an ashr, we can't simplify this.
980     // Similarly for signed comparisons with lshr.
981     if (ICI.isSigned() != (Shr->getOpcode() == Instruction::AShr))
982       return 0;
983
984     // Otherwise, all lshr and most exact ashr's are equivalent to a udiv/sdiv
985     // by a power of 2.  Since we already have logic to simplify these,
986     // transform to div and then simplify the resultant comparison.
987     if (Shr->getOpcode() == Instruction::AShr &&
988         (!Shr->isExact() || ShAmtVal == TypeBits - 1))
989       return 0;
990
991     // Revisit the shift (to delete it).
992     Worklist.Add(Shr);
993
994     Constant *DivCst =
995       ConstantInt::get(Shr->getType(), APInt::getOneBitSet(TypeBits, ShAmtVal));
996
997     Value *Tmp =
998       Shr->getOpcode() == Instruction::AShr ?
999       Builder->CreateSDiv(Shr->getOperand(0), DivCst, "", Shr->isExact()) :
1000       Builder->CreateUDiv(Shr->getOperand(0), DivCst, "", Shr->isExact());
1001
1002     ICI.setOperand(0, Tmp);
1003
1004     // If the builder folded the binop, just return it.
1005     BinaryOperator *TheDiv = dyn_cast<BinaryOperator>(Tmp);
1006     if (TheDiv == 0)
1007       return &ICI;
1008
1009     // Otherwise, fold this div/compare.
1010     assert(TheDiv->getOpcode() == Instruction::SDiv ||
1011            TheDiv->getOpcode() == Instruction::UDiv);
1012
1013     Instruction *Res = FoldICmpDivCst(ICI, TheDiv, cast<ConstantInt>(DivCst));
1014     assert(Res && "This div/cst should have folded!");
1015     return Res;
1016   }
1017
1018
1019   // If we are comparing against bits always shifted out, the
1020   // comparison cannot succeed.
1021   APInt Comp = CmpRHSV << ShAmtVal;
1022   ConstantInt *ShiftedCmpRHS = Builder->getInt(Comp);
1023   if (Shr->getOpcode() == Instruction::LShr)
1024     Comp = Comp.lshr(ShAmtVal);
1025   else
1026     Comp = Comp.ashr(ShAmtVal);
1027
1028   if (Comp != CmpRHSV) { // Comparing against a bit that we know is zero.
1029     bool IsICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
1030     Constant *Cst = Builder->getInt1(IsICMP_NE);
1031     return ReplaceInstUsesWith(ICI, Cst);
1032   }
1033
1034   // Otherwise, check to see if the bits shifted out are known to be zero.
1035   // If so, we can compare against the unshifted value:
1036   //  (X & 4) >> 1 == 2  --> (X & 4) == 4.
1037   if (Shr->hasOneUse() && Shr->isExact())
1038     return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), Shr->getOperand(0), ShiftedCmpRHS);
1039
1040   if (Shr->hasOneUse()) {
1041     // Otherwise strength reduce the shift into an and.
1042     APInt Val(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShAmtVal));
1043     Constant *Mask = Builder->getInt(Val);
1044
1045     Value *And = Builder->CreateAnd(Shr->getOperand(0),
1046                                     Mask, Shr->getName()+".mask");
1047     return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), And, ShiftedCmpRHS);
1048   }
1049   return 0;
1050 }
1051
1052
1053 /// visitICmpInstWithInstAndIntCst - Handle "icmp (instr, intcst)".
1054 ///
1055 Instruction *InstCombiner::visitICmpInstWithInstAndIntCst(ICmpInst &ICI,
1056                                                           Instruction *LHSI,
1057                                                           ConstantInt *RHS) {
1058   const APInt &RHSV = RHS->getValue();
1059
1060   switch (LHSI->getOpcode()) {
1061   case Instruction::Trunc:
1062     if (ICI.isEquality() && LHSI->hasOneUse()) {
1063       // Simplify icmp eq (trunc x to i8), 42 -> icmp eq x, 42|highbits if all
1064       // of the high bits truncated out of x are known.
1065       unsigned DstBits = LHSI->getType()->getPrimitiveSizeInBits(),
1066              SrcBits = LHSI->getOperand(0)->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
1067       APInt KnownZero(SrcBits, 0), KnownOne(SrcBits, 0);
1068       ComputeMaskedBits(LHSI->getOperand(0), KnownZero, KnownOne);
1069
1070       // If all the high bits are known, we can do this xform.
1071       if ((KnownZero|KnownOne).countLeadingOnes() >= SrcBits-DstBits) {
1072         // Pull in the high bits from known-ones set.
1073         APInt NewRHS = RHS->getValue().zext(SrcBits);
1074         NewRHS |= KnownOne & APInt::getHighBitsSet(SrcBits, SrcBits-DstBits);
1075         return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSI->getOperand(0),
1076                             Builder->getInt(NewRHS));
1077       }
1078     }
1079     break;
1080
1081   case Instruction::Xor:         // (icmp pred (xor X, XorCST), CI)
1082     if (ConstantInt *XorCST = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) {
1083       // If this is a comparison that tests the signbit (X < 0) or (x > -1),
1084       // fold the xor.
1085       if ((ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && RHSV == 0) ||
1086           (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT && RHSV.isAllOnesValue())) {
1087         Value *CompareVal = LHSI->getOperand(0);
1088
1089         // If the sign bit of the XorCST is not set, there is no change to
1090         // the operation, just stop using the Xor.
1091         if (!XorCST->isNegative()) {
1092           ICI.setOperand(0, CompareVal);
1093           Worklist.Add(LHSI);
1094           return &ICI;
1095         }
1096
1097         // Was the old condition true if the operand is positive?
1098         bool isTrueIfPositive = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT;
1099
1100         // If so, the new one isn't.
1101         isTrueIfPositive ^= true;
1102
1103         if (isTrueIfPositive)
1104           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, CompareVal,
1105                               SubOne(RHS));
1106         else
1107           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, CompareVal,
1108                               AddOne(RHS));
1109       }
1110
1111       if (LHSI->hasOneUse()) {
1112         // (icmp u/s (xor A SignBit), C) -> (icmp s/u A, (xor C SignBit))
1113         if (!ICI.isEquality() && XorCST->getValue().isSignBit()) {
1114           const APInt &SignBit = XorCST->getValue();
1115           ICmpInst::Predicate Pred = ICI.isSigned()
1116                                          ? ICI.getUnsignedPredicate()
1117                                          : ICI.getSignedPredicate();
1118           return new ICmpInst(Pred, LHSI->getOperand(0),
1119                               Builder->getInt(RHSV ^ SignBit));
1120         }
1121
1122         // (icmp u/s (xor A ~SignBit), C) -> (icmp s/u (xor C ~SignBit), A)
1123         if (!ICI.isEquality() && XorCST->isMaxValue(true)) {
1124           const APInt &NotSignBit = XorCST->getValue();
1125           ICmpInst::Predicate Pred = ICI.isSigned()
1126                                          ? ICI.getUnsignedPredicate()
1127                                          : ICI.getSignedPredicate();
1128           Pred = ICI.getSwappedPredicate(Pred);
1129           return new ICmpInst(Pred, LHSI->getOperand(0),
1130                               Builder->getInt(RHSV ^ NotSignBit));
1131         }
1132       }
1133
1134       // (icmp ugt (xor X, C), ~C) -> (icmp ult X, C)
1135       //   iff -C is a power of 2
1136       if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_UGT &&
1137           XorCST->getValue() == ~RHSV && (RHSV + 1).isPowerOf2())
1138         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, LHSI->getOperand(0), XorCST);
1139
1140       // (icmp ult (xor X, C), -C) -> (icmp uge X, C)
1141       //   iff -C is a power of 2
1142       if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_ULT &&
1143           XorCST->getValue() == -RHSV && RHSV.isPowerOf2())
1144         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, LHSI->getOperand(0), XorCST);
1145     }
1146     break;
1147   case Instruction::And:         // (icmp pred (and X, AndCST), RHS)
1148     if (LHSI->hasOneUse() && isa<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1)) &&
1149         LHSI->getOperand(0)->hasOneUse()) {
1150       ConstantInt *AndCST = cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
1151
1152       // If the LHS is an AND of a truncating cast, we can widen the
1153       // and/compare to be the input width without changing the value
1154       // produced, eliminating a cast.
1155       if (TruncInst *Cast = dyn_cast<TruncInst>(LHSI->getOperand(0))) {
1156         // We can do this transformation if either the AND constant does not
1157         // have its sign bit set or if it is an equality comparison.
1158         // Extending a relational comparison when we're checking the sign
1159         // bit would not work.
1160         if (ICI.isEquality() ||
1161             (!AndCST->isNegative() && RHSV.isNonNegative())) {
1162           Value *NewAnd =
1163             Builder->CreateAnd(Cast->getOperand(0),
1164                                ConstantExpr::getZExt(AndCST, Cast->getSrcTy()));
1165           NewAnd->takeName(LHSI);
1166           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NewAnd,
1167                               ConstantExpr::getZExt(RHS, Cast->getSrcTy()));
1168         }
1169       }
1170
1171       // If the LHS is an AND of a zext, and we have an equality compare, we can
1172       // shrink the and/compare to the smaller type, eliminating the cast.
1173       if (ZExtInst *Cast = dyn_cast<ZExtInst>(LHSI->getOperand(0))) {
1174         IntegerType *Ty = cast<IntegerType>(Cast->getSrcTy());
1175         // Make sure we don't compare the upper bits, SimplifyDemandedBits
1176         // should fold the icmp to true/false in that case.
1177         if (ICI.isEquality() && RHSV.getActiveBits() <= Ty->getBitWidth()) {
1178           Value *NewAnd =
1179             Builder->CreateAnd(Cast->getOperand(0),
1180                                ConstantExpr::getTrunc(AndCST, Ty));
1181           NewAnd->takeName(LHSI);
1182           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NewAnd,
1183                               ConstantExpr::getTrunc(RHS, Ty));
1184         }
1185       }
1186
1187       // If this is: (X >> C1) & C2 != C3 (where any shift and any compare
1188       // could exist), turn it into (X & (C2 << C1)) != (C3 << C1).  This
1189       // happens a LOT in code produced by the C front-end, for bitfield
1190       // access.
1191       BinaryOperator *Shift = dyn_cast<BinaryOperator>(LHSI->getOperand(0));
1192       if (Shift && !Shift->isShift())
1193         Shift = 0;
1194
1195       ConstantInt *ShAmt;
1196       ShAmt = Shift ? dyn_cast<ConstantInt>(Shift->getOperand(1)) : 0;
1197       Type *Ty = Shift ? Shift->getType() : 0;  // Type of the shift.
1198       Type *AndTy = AndCST->getType();          // Type of the and.
1199
1200       // We can fold this as long as we can't shift unknown bits
1201       // into the mask. This can happen with signed shift
1202       // rights, as they sign-extend. With logical shifts,
1203       // we must still make sure the comparison is not signed
1204       // because we are effectively changing the
1205       // position of the sign bit (PR17827).
1206       // TODO: We can relax these constraints a bit more.
1207       if (ShAmt) {
1208         bool CanFold = false;
1209         unsigned ShiftOpcode = Shift->getOpcode();
1210         if (ShiftOpcode == Instruction::AShr) {
1211           // To test for the bad case of the signed shr, see if any
1212           // of the bits shifted in could be tested after the mask.
1213           uint32_t TyBits = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
1214           int ShAmtVal = TyBits - ShAmt->getLimitedValue(TyBits);
1215
1216           uint32_t BitWidth = AndTy->getPrimitiveSizeInBits();
1217           if ((APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth-ShAmtVal) &
1218                AndCST->getValue()) == 0)
1219             CanFold = true;
1220         } else if (ShiftOpcode == Instruction::Shl ||
1221                    ShiftOpcode == Instruction::LShr) {
1222           CanFold = !ICI.isSigned();
1223         }
1224
1225         if (CanFold) {
1226           Constant *NewCst;
1227           if (Shift->getOpcode() == Instruction::Shl)
1228             NewCst = ConstantExpr::getLShr(RHS, ShAmt);
1229           else
1230             NewCst = ConstantExpr::getShl(RHS, ShAmt);
1231
1232           // Check to see if we are shifting out any of the bits being
1233           // compared.
1234           if (ConstantExpr::get(Shift->getOpcode(),
1235                                        NewCst, ShAmt) != RHS) {
1236             // If we shifted bits out, the fold is not going to work out.
1237             // As a special case, check to see if this means that the
1238             // result is always true or false now.
1239             if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
1240               return ReplaceInstUsesWith(ICI, Builder->getFalse());
1241             if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
1242               return ReplaceInstUsesWith(ICI, Builder->getTrue());
1243           } else {
1244             ICI.setOperand(1, NewCst);
1245             Constant *NewAndCST;
1246             if (Shift->getOpcode() == Instruction::Shl)
1247               NewAndCST = ConstantExpr::getLShr(AndCST, ShAmt);
1248             else
1249               NewAndCST = ConstantExpr::getShl(AndCST, ShAmt);
1250             LHSI->setOperand(1, NewAndCST);
1251             LHSI->setOperand(0, Shift->getOperand(0));
1252             Worklist.Add(Shift); // Shift is dead.
1253             return &ICI;
1254           }
1255         }
1256       }
1257
1258       // Turn ((X >> Y) & C) == 0  into  (X & (C << Y)) == 0.  The later is
1259       // preferable because it allows the C<<Y expression to be hoisted out
1260       // of a loop if Y is invariant and X is not.
1261       if (Shift && Shift->hasOneUse() && RHSV == 0 &&
1262           ICI.isEquality() && !Shift->isArithmeticShift() &&
1263           !isa<Constant>(Shift->getOperand(0))) {
1264         // Compute C << Y.
1265         Value *NS;
1266         if (Shift->getOpcode() == Instruction::LShr) {
1267           NS = Builder->CreateShl(AndCST, Shift->getOperand(1));
1268         } else {
1269           // Insert a logical shift.
1270           NS = Builder->CreateLShr(AndCST, Shift->getOperand(1));
1271         }
1272
1273         // Compute X & (C << Y).
1274         Value *NewAnd =
1275           Builder->CreateAnd(Shift->getOperand(0), NS, LHSI->getName());
1276
1277         ICI.setOperand(0, NewAnd);
1278         return &ICI;
1279       }
1280
1281       // Replace ((X & AndCST) > RHSV) with ((X & AndCST) != 0), if any
1282       // bit set in (X & AndCST) will produce a result greater than RHSV.
1283       if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_UGT) {
1284         unsigned NTZ = AndCST->getValue().countTrailingZeros();
1285         if ((NTZ < AndCST->getBitWidth()) &&
1286             APInt::getOneBitSet(AndCST->getBitWidth(), NTZ).ugt(RHSV))
1287           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, LHSI,
1288                               Constant::getNullValue(RHS->getType()));
1289       }
1290     }
1291
1292     // Try to optimize things like "A[i]&42 == 0" to index computations.
1293     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(LHSI->getOperand(0))) {
1294       if (GetElementPtrInst *GEP =
1295           dyn_cast<GetElementPtrInst>(LI->getOperand(0)))
1296         if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(GEP->getOperand(0)))
1297           if (GV->isConstant() && GV->hasDefinitiveInitializer() &&
1298               !LI->isVolatile() && isa<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) {
1299             ConstantInt *C = cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
1300             if (Instruction *Res = FoldCmpLoadFromIndexedGlobal(GEP, GV,ICI, C))
1301               return Res;
1302           }
1303     }
1304
1305     // X & -C == -C -> X >  u ~C
1306     // X & -C != -C -> X <= u ~C
1307     //   iff C is a power of 2
1308     if (ICI.isEquality() && RHS == LHSI->getOperand(1) && (-RHSV).isPowerOf2())
1309       return new ICmpInst(
1310           ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ ? ICmpInst::ICMP_UGT
1311                                                   : ICmpInst::ICMP_ULE,
1312           LHSI->getOperand(0), SubOne(RHS));
1313     break;
1314
1315   case Instruction::Or: {
1316     if (!ICI.isEquality() || !RHS->isNullValue() || !LHSI->hasOneUse())
1317       break;
1318     Value *P, *Q;
1319     if (match(LHSI, m_Or(m_PtrToInt(m_Value(P)), m_PtrToInt(m_Value(Q))))) {
1320       // Simplify icmp eq (or (ptrtoint P), (ptrtoint Q)), 0
1321       // -> and (icmp eq P, null), (icmp eq Q, null).
1322       Value *ICIP = Builder->CreateICmp(ICI.getPredicate(), P,
1323                                         Constant::getNullValue(P->getType()));
1324       Value *ICIQ = Builder->CreateICmp(ICI.getPredicate(), Q,
1325                                         Constant::getNullValue(Q->getType()));
1326       Instruction *Op;
1327       if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
1328         Op = BinaryOperator::CreateAnd(ICIP, ICIQ);
1329       else
1330         Op = BinaryOperator::CreateOr(ICIP, ICIQ);
1331       return Op;
1332     }
1333     break;
1334   }
1335
1336   case Instruction::Mul: {       // (icmp pred (mul X, Val), CI)
1337     ConstantInt *Val = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
1338     if (!Val) break;
1339
1340     // If this is a signed comparison to 0 and the mul is sign preserving,
1341     // use the mul LHS operand instead.
1342     ICmpInst::Predicate pred = ICI.getPredicate();
1343     if (isSignTest(pred, RHS) && !Val->isZero() &&
1344         cast<BinaryOperator>(LHSI)->hasNoSignedWrap())
1345       return new ICmpInst(Val->isNegative() ?
1346                           ICmpInst::getSwappedPredicate(pred) : pred,
1347                           LHSI->getOperand(0),
1348                           Constant::getNullValue(RHS->getType()));
1349
1350     break;
1351   }
1352
1353   case Instruction::Shl: {       // (icmp pred (shl X, ShAmt), CI)
1354     uint32_t TypeBits = RHSV.getBitWidth();
1355     ConstantInt *ShAmt = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
1356     if (!ShAmt) {
1357       Value *X;
1358       // (1 << X) pred P2 -> X pred Log2(P2)
1359       if (match(LHSI, m_Shl(m_One(), m_Value(X)))) {
1360         bool RHSVIsPowerOf2 = RHSV.isPowerOf2();
1361         ICmpInst::Predicate Pred = ICI.getPredicate();
1362         if (ICI.isUnsigned()) {
1363           if (!RHSVIsPowerOf2) {
1364             // (1 << X) <  30 -> X <= 4
1365             // (1 << X) <= 30 -> X <= 4
1366             // (1 << X) >= 30 -> X >  4
1367             // (1 << X) >  30 -> X >  4
1368             if (Pred == ICmpInst::ICMP_ULT)
1369               Pred = ICmpInst::ICMP_ULE;
1370             else if (Pred == ICmpInst::ICMP_UGE)
1371               Pred = ICmpInst::ICMP_UGT;
1372           }
1373           unsigned RHSLog2 = RHSV.logBase2();
1374
1375           // (1 << X) >= 2147483648 -> X >= 31 -> X == 31
1376           // (1 << X) >  2147483648 -> X >  31 -> false
1377           // (1 << X) <= 2147483648 -> X <= 31 -> true
1378           // (1 << X) <  2147483648 -> X <  31 -> X != 31
1379           if (RHSLog2 == TypeBits-1) {
1380             if (Pred == ICmpInst::ICMP_UGE)
1381               Pred = ICmpInst::ICMP_EQ;
1382             else if (Pred == ICmpInst::ICMP_UGT)
1383               return ReplaceInstUsesWith(ICI, Builder->getFalse());
1384             else if (Pred == ICmpInst::ICMP_ULE)
1385               return ReplaceInstUsesWith(ICI, Builder->getTrue());
1386             else if (Pred == ICmpInst::ICMP_ULT)
1387               Pred = ICmpInst::ICMP_NE;
1388           }
1389
1390           return new ICmpInst(Pred, X,
1391                               ConstantInt::get(RHS->getType(), RHSLog2));
1392         } else if (ICI.isSigned()) {
1393           if (RHSV.isAllOnesValue()) {
1394             // (1 << X) <= -1 -> X == 31
1395             if (Pred == ICmpInst::ICMP_SLE)
1396               return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, X,
1397                                   ConstantInt::get(RHS->getType(), TypeBits-1));
1398
1399             // (1 << X) >  -1 -> X != 31
1400             if (Pred == ICmpInst::ICMP_SGT)
1401               return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, X,
1402                                   ConstantInt::get(RHS->getType(), TypeBits-1));
1403           } else if (!RHSV) {
1404             // (1 << X) <  0 -> X == 31
1405             // (1 << X) <= 0 -> X == 31
1406             if (Pred == ICmpInst::ICMP_SLT || Pred == ICmpInst::ICMP_SLE)
1407               return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, X,
1408                                   ConstantInt::get(RHS->getType(), TypeBits-1));
1409
1410             // (1 << X) >= 0 -> X != 31
1411             // (1 << X) >  0 -> X != 31
1412             if (Pred == ICmpInst::ICMP_SGT || Pred == ICmpInst::ICMP_SGE)
1413               return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, X,
1414                                   ConstantInt::get(RHS->getType(), TypeBits-1));
1415           }
1416         } else if (ICI.isEquality()) {
1417           if (RHSVIsPowerOf2)
1418             return new ICmpInst(
1419                 Pred, X, ConstantInt::get(RHS->getType(), RHSV.logBase2()));
1420
1421           return ReplaceInstUsesWith(
1422               ICI, Pred == ICmpInst::ICMP_EQ ? Builder->getFalse()
1423                                              : Builder->getTrue());
1424         }
1425       }
1426       break;
1427     }
1428
1429     // Check that the shift amount is in range.  If not, don't perform
1430     // undefined shifts.  When the shift is visited it will be
1431     // simplified.
1432     if (ShAmt->uge(TypeBits))
1433       break;
1434
1435     if (ICI.isEquality()) {
1436       // If we are comparing against bits always shifted out, the
1437       // comparison cannot succeed.
1438       Constant *Comp =
1439         ConstantExpr::getShl(ConstantExpr::getLShr(RHS, ShAmt),
1440                                                                  ShAmt);
1441       if (Comp != RHS) {// Comparing against a bit that we know is zero.
1442         bool IsICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
1443         Constant *Cst = Builder->getInt1(IsICMP_NE);
1444         return ReplaceInstUsesWith(ICI, Cst);
1445       }
1446
1447       // If the shift is NUW, then it is just shifting out zeros, no need for an
1448       // AND.
1449       if (cast<BinaryOperator>(LHSI)->hasNoUnsignedWrap())
1450         return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSI->getOperand(0),
1451                             ConstantExpr::getLShr(RHS, ShAmt));
1452
1453       // If the shift is NSW and we compare to 0, then it is just shifting out
1454       // sign bits, no need for an AND either.
1455       if (cast<BinaryOperator>(LHSI)->hasNoSignedWrap() && RHSV == 0)
1456         return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSI->getOperand(0),
1457                             ConstantExpr::getLShr(RHS, ShAmt));
1458
1459       if (LHSI->hasOneUse()) {
1460         // Otherwise strength reduce the shift into an and.
1461         uint32_t ShAmtVal = (uint32_t)ShAmt->getLimitedValue(TypeBits);
1462         Constant *Mask = Builder->getInt(APInt::getLowBitsSet(TypeBits,
1463                                                           TypeBits - ShAmtVal));
1464
1465         Value *And =
1466           Builder->CreateAnd(LHSI->getOperand(0),Mask, LHSI->getName()+".mask");
1467         return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), And,
1468                             ConstantExpr::getLShr(RHS, ShAmt));
1469       }
1470     }
1471
1472     // If this is a signed comparison to 0 and the shift is sign preserving,
1473     // use the shift LHS operand instead.
1474     ICmpInst::Predicate pred = ICI.getPredicate();
1475     if (isSignTest(pred, RHS) &&
1476         cast<BinaryOperator>(LHSI)->hasNoSignedWrap())
1477       return new ICmpInst(pred,
1478                           LHSI->getOperand(0),
1479                           Constant::getNullValue(RHS->getType()));
1480
1481     // Otherwise, if this is a comparison of the sign bit, simplify to and/test.
1482     bool TrueIfSigned = false;
1483     if (LHSI->hasOneUse() &&
1484         isSignBitCheck(ICI.getPredicate(), RHS, TrueIfSigned)) {
1485       // (X << 31) <s 0  --> (X&1) != 0
1486       Constant *Mask = ConstantInt::get(LHSI->getOperand(0)->getType(),
1487                                         APInt::getOneBitSet(TypeBits,
1488                                             TypeBits-ShAmt->getZExtValue()-1));
1489       Value *And =
1490         Builder->CreateAnd(LHSI->getOperand(0), Mask, LHSI->getName()+".mask");
1491       return new ICmpInst(TrueIfSigned ? ICmpInst::ICMP_NE : ICmpInst::ICMP_EQ,
1492                           And, Constant::getNullValue(And->getType()));
1493     }
1494
1495     // Transform (icmp pred iM (shl iM %v, N), CI)
1496     // -> (icmp pred i(M-N) (trunc %v iM to i(M-N)), (trunc (CI>>N))
1497     // Transform the shl to a trunc if (trunc (CI>>N)) has no loss and M-N.
1498     // This enables to get rid of the shift in favor of a trunc which can be
1499     // free on the target. It has the additional benefit of comparing to a
1500     // smaller constant, which will be target friendly.
1501     unsigned Amt = ShAmt->getLimitedValue(TypeBits-1);
1502     if (LHSI->hasOneUse() &&
1503         Amt != 0 && RHSV.countTrailingZeros() >= Amt) {
1504       Type *NTy = IntegerType::get(ICI.getContext(), TypeBits - Amt);
1505       Constant *NCI = ConstantExpr::getTrunc(
1506                         ConstantExpr::getAShr(RHS,
1507                           ConstantInt::get(RHS->getType(), Amt)),
1508                         NTy);
1509       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(),
1510                           Builder->CreateTrunc(LHSI->getOperand(0), NTy),
1511                           NCI);
1512     }
1513
1514     break;
1515   }
1516
1517   case Instruction::LShr:         // (icmp pred (shr X, ShAmt), CI)
1518   case Instruction::AShr: {
1519     // Handle equality comparisons of shift-by-constant.
1520     BinaryOperator *BO = cast<BinaryOperator>(LHSI);
1521     if (ConstantInt *ShAmt = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) {
1522       if (Instruction *Res = FoldICmpShrCst(ICI, BO, ShAmt))
1523         return Res;
1524     }
1525
1526     // Handle exact shr's.
1527     if (ICI.isEquality() && BO->isExact() && BO->hasOneUse()) {
1528       if (RHSV.isMinValue())
1529         return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0), RHS);
1530     }
1531     break;
1532   }
1533
1534   case Instruction::SDiv:
1535   case Instruction::UDiv:
1536     // Fold: icmp pred ([us]div X, C1), C2 -> range test
1537     // Fold this div into the comparison, producing a range check.
1538     // Determine, based on the divide type, what the range is being
1539     // checked.  If there is an overflow on the low or high side, remember
1540     // it, otherwise compute the range [low, hi) bounding the new value.
1541     // See: InsertRangeTest above for the kinds of replacements possible.
1542     if (ConstantInt *DivRHS = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1)))
1543       if (Instruction *R = FoldICmpDivCst(ICI, cast<BinaryOperator>(LHSI),
1544                                           DivRHS))
1545         return R;
1546     break;
1547
1548   case Instruction::Sub: {
1549     ConstantInt *LHSC = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(0));
1550     if (!LHSC) break;
1551     const APInt &LHSV = LHSC->getValue();
1552
1553     // C1-X <u C2 -> (X|(C2-1)) == C1
1554     //   iff C1 & (C2-1) == C2-1
1555     //       C2 is a power of 2
1556     if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_ULT && LHSI->hasOneUse() &&
1557         RHSV.isPowerOf2() && (LHSV & (RHSV - 1)) == (RHSV - 1))
1558       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ,
1559                           Builder->CreateOr(LHSI->getOperand(1), RHSV - 1),
1560                           LHSC);
1561
1562     // C1-X >u C2 -> (X|C2) != C1
1563     //   iff C1 & C2 == C2
1564     //       C2+1 is a power of 2
1565     if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_UGT && LHSI->hasOneUse() &&
1566         (RHSV + 1).isPowerOf2() && (LHSV & RHSV) == RHSV)
1567       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE,
1568                           Builder->CreateOr(LHSI->getOperand(1), RHSV), LHSC);
1569     break;
1570   }
1571
1572   case Instruction::Add:
1573     // Fold: icmp pred (add X, C1), C2
1574     if (!ICI.isEquality()) {
1575       ConstantInt *LHSC = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
1576       if (!LHSC) break;
1577       const APInt &LHSV = LHSC->getValue();
1578
1579       ConstantRange CR = ICI.makeConstantRange(ICI.getPredicate(), RHSV)
1580                             .subtract(LHSV);
1581
1582       if (ICI.isSigned()) {
1583         if (CR.getLower().isSignBit()) {
1584           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, LHSI->getOperand(0),
1585                               Builder->getInt(CR.getUpper()));
1586         } else if (CR.getUpper().isSignBit()) {
1587           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, LHSI->getOperand(0),
1588                               Builder->getInt(CR.getLower()));
1589         }
1590       } else {
1591         if (CR.getLower().isMinValue()) {
1592           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, LHSI->getOperand(0),
1593                               Builder->getInt(CR.getUpper()));
1594         } else if (CR.getUpper().isMinValue()) {
1595           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, LHSI->getOperand(0),
1596                               Builder->getInt(CR.getLower()));
1597         }
1598       }
1599
1600       // X-C1 <u C2 -> (X & -C2) == C1
1601       //   iff C1 & (C2-1) == 0
1602       //       C2 is a power of 2
1603       if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_ULT && LHSI->hasOneUse() &&
1604           RHSV.isPowerOf2() && (LHSV & (RHSV - 1)) == 0)
1605         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ,
1606                             Builder->CreateAnd(LHSI->getOperand(0), -RHSV),
1607                             ConstantExpr::getNeg(LHSC));
1608
1609       // X-C1 >u C2 -> (X & ~C2) != C1
1610       //   iff C1 & C2 == 0
1611       //       C2+1 is a power of 2
1612       if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_UGT && LHSI->hasOneUse() &&
1613           (RHSV + 1).isPowerOf2() && (LHSV & RHSV) == 0)
1614         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE,
1615                             Builder->CreateAnd(LHSI->getOperand(0), ~RHSV),
1616                             ConstantExpr::getNeg(LHSC));
1617     }
1618     break;
1619   }
1620
1621   // Simplify icmp_eq and icmp_ne instructions with integer constant RHS.
1622   if (ICI.isEquality()) {
1623     bool isICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
1624
1625     // If the first operand is (add|sub|and|or|xor|rem) with a constant, and
1626     // the second operand is a constant, simplify a bit.
1627     if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(LHSI)) {
1628       switch (BO->getOpcode()) {
1629       case Instruction::SRem:
1630         // If we have a signed (X % (2^c)) == 0, turn it into an unsigned one.
1631         if (RHSV == 0 && isa<ConstantInt>(BO->getOperand(1)) &&BO->hasOneUse()){
1632           const APInt &V = cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))->getValue();
1633           if (V.sgt(1) && V.isPowerOf2()) {
1634             Value *NewRem =
1635               Builder->CreateURem(BO->getOperand(0), BO->getOperand(1),
1636                                   BO->getName());
1637             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NewRem,
1638                                 Constant::getNullValue(BO->getType()));
1639           }
1640         }
1641         break;
1642       case Instruction::Add:
1643         // Replace ((add A, B) != C) with (A != C-B) if B & C are constants.
1644         if (ConstantInt *BOp1C = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
1645           if (BO->hasOneUse())
1646             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0),
1647                                 ConstantExpr::getSub(RHS, BOp1C));
1648         } else if (RHSV == 0) {
1649           // Replace ((add A, B) != 0) with (A != -B) if A or B is
1650           // efficiently invertible, or if the add has just this one use.
1651           Value *BOp0 = BO->getOperand(0), *BOp1 = BO->getOperand(1);
1652
1653           if (Value *NegVal = dyn_castNegVal(BOp1))
1654             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BOp0, NegVal);
1655           if (Value *NegVal = dyn_castNegVal(BOp0))
1656             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NegVal, BOp1);
1657           if (BO->hasOneUse()) {
1658             Value *Neg = Builder->CreateNeg(BOp1);
1659             Neg->takeName(BO);
1660             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BOp0, Neg);
1661           }
1662         }
1663         break;
1664       case Instruction::Xor:
1665         // For the xor case, we can xor two constants together, eliminating
1666         // the explicit xor.
1667         if (Constant *BOC = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1))) {
1668           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0),
1669                               ConstantExpr::getXor(RHS, BOC));
1670         } else if (RHSV == 0) {
1671           // Replace ((xor A, B) != 0) with (A != B)
1672           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0),
1673                               BO->getOperand(1));
1674         }
1675         break;
1676       case Instruction::Sub:
1677         // Replace ((sub A, B) != C) with (B != A-C) if A & C are constants.
1678         if (ConstantInt *BOp0C = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(0))) {
1679           if (BO->hasOneUse())
1680             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(1),
1681                                 ConstantExpr::getSub(BOp0C, RHS));
1682         } else if (RHSV == 0) {
1683           // Replace ((sub A, B) != 0) with (A != B)
1684           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0),
1685                               BO->getOperand(1));
1686         }
1687         break;
1688       case Instruction::Or:
1689         // If bits are being or'd in that are not present in the constant we
1690         // are comparing against, then the comparison could never succeed!
1691         if (ConstantInt *BOC = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
1692           Constant *NotCI = ConstantExpr::getNot(RHS);
1693           if (!ConstantExpr::getAnd(BOC, NotCI)->isNullValue())
1694             return ReplaceInstUsesWith(ICI, Builder->getInt1(isICMP_NE));
1695         }
1696         break;
1697
1698       case Instruction::And:
1699         if (ConstantInt *BOC = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
1700           // If bits are being compared against that are and'd out, then the
1701           // comparison can never succeed!
1702           if ((RHSV & ~BOC->getValue()) != 0)
1703             return ReplaceInstUsesWith(ICI, Builder->getInt1(isICMP_NE));
1704
1705           // If we have ((X & C) == C), turn it into ((X & C) != 0).
1706           if (RHS == BOC && RHSV.isPowerOf2())
1707             return new ICmpInst(isICMP_NE ? ICmpInst::ICMP_EQ :
1708                                 ICmpInst::ICMP_NE, LHSI,
1709                                 Constant::getNullValue(RHS->getType()));
1710
1711           // Don't perform the following transforms if the AND has multiple uses
1712           if (!BO->hasOneUse())
1713             break;
1714
1715           // Replace (and X, (1 << size(X)-1) != 0) with x s< 0
1716           if (BOC->getValue().isSignBit()) {
1717             Value *X = BO->getOperand(0);
1718             Constant *Zero = Constant::getNullValue(X->getType());
1719             ICmpInst::Predicate pred = isICMP_NE ?
1720               ICmpInst::ICMP_SLT : ICmpInst::ICMP_SGE;
1721             return new ICmpInst(pred, X, Zero);
1722           }
1723
1724           // ((X & ~7) == 0) --> X < 8
1725           if (RHSV == 0 && isHighOnes(BOC)) {
1726             Value *X = BO->getOperand(0);
1727             Constant *NegX = ConstantExpr::getNeg(BOC);
1728             ICmpInst::Predicate pred = isICMP_NE ?
1729               ICmpInst::ICMP_UGE : ICmpInst::ICMP_ULT;
1730             return new ICmpInst(pred, X, NegX);
1731           }
1732         }
1733         break;
1734       case Instruction::Mul:
1735         if (RHSV == 0 && BO->hasNoSignedWrap()) {
1736           if (ConstantInt *BOC = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
1737             // The trivial case (mul X, 0) is handled by InstSimplify
1738             // General case : (mul X, C) != 0 iff X != 0
1739             //                (mul X, C) == 0 iff X == 0
1740             if (!BOC->isZero())
1741               return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0),
1742                                   Constant::getNullValue(RHS->getType()));
1743           }
1744         }
1745         break;
1746       default: break;
1747       }
1748     } else if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(LHSI)) {
1749       // Handle icmp {eq|ne} <intrinsic>, intcst.
1750       switch (II->getIntrinsicID()) {
1751       case Intrinsic::bswap:
1752         Worklist.Add(II);
1753         ICI.setOperand(0, II->getArgOperand(0));
1754         ICI.setOperand(1, Builder->getInt(RHSV.byteSwap()));
1755         return &ICI;
1756       case Intrinsic::ctlz:
1757       case Intrinsic::cttz:
1758         // ctz(A) == bitwidth(a)  ->  A == 0 and likewise for !=
1759         if (RHSV == RHS->getType()->getBitWidth()) {
1760           Worklist.Add(II);
1761           ICI.setOperand(0, II->getArgOperand(0));
1762           ICI.setOperand(1, ConstantInt::get(RHS->getType(), 0));
1763           return &ICI;
1764         }
1765         break;
1766       case Intrinsic::ctpop:
1767         // popcount(A) == 0  ->  A == 0 and likewise for !=
1768         if (RHS->isZero()) {
1769           Worklist.Add(II);
1770           ICI.setOperand(0, II->getArgOperand(0));
1771           ICI.setOperand(1, RHS);
1772           return &ICI;
1773         }
1774         break;
1775       default:
1776         break;
1777       }
1778     }
1779   }
1780   return 0;
1781 }
1782
1783 /// visitICmpInstWithCastAndCast - Handle icmp (cast x to y), (cast/cst).
1784 /// We only handle extending casts so far.
1785 ///
1786 Instruction *InstCombiner::visitICmpInstWithCastAndCast(ICmpInst &ICI) {
1787   const CastInst *LHSCI = cast<CastInst>(ICI.getOperand(0));
1788   Value *LHSCIOp        = LHSCI->getOperand(0);
1789   Type *SrcTy     = LHSCIOp->getType();
1790   Type *DestTy    = LHSCI->getType();
1791   Value *RHSCIOp;
1792
1793   // Turn icmp (ptrtoint x), (ptrtoint/c) into a compare of the input if the
1794   // integer type is the same size as the pointer type.
1795   if (TD && LHSCI->getOpcode() == Instruction::PtrToInt &&
1796       TD->getPointerTypeSizeInBits(SrcTy) == DestTy->getIntegerBitWidth()) {
1797     Value *RHSOp = 0;
1798     if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(ICI.getOperand(1))) {
1799       RHSOp = ConstantExpr::getIntToPtr(RHSC, SrcTy);
1800     } else if (PtrToIntInst *RHSC = dyn_cast<PtrToIntInst>(ICI.getOperand(1))) {
1801       RHSOp = RHSC->getOperand(0);
1802       // If the pointer types don't match, insert a bitcast.
1803       if (LHSCIOp->getType() != RHSOp->getType())
1804         RHSOp = Builder->CreateBitCast(RHSOp, LHSCIOp->getType());
1805     }
1806
1807     if (RHSOp)
1808       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, RHSOp);
1809   }
1810
1811   // The code below only handles extension cast instructions, so far.
1812   // Enforce this.
1813   if (LHSCI->getOpcode() != Instruction::ZExt &&
1814       LHSCI->getOpcode() != Instruction::SExt)
1815     return 0;
1816
1817   bool isSignedExt = LHSCI->getOpcode() == Instruction::SExt;
1818   bool isSignedCmp = ICI.isSigned();
1819
1820   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(ICI.getOperand(1))) {
1821     // Not an extension from the same type?
1822     RHSCIOp = CI->getOperand(0);
1823     if (RHSCIOp->getType() != LHSCIOp->getType())
1824       return 0;
1825
1826     // If the signedness of the two casts doesn't agree (i.e. one is a sext
1827     // and the other is a zext), then we can't handle this.
1828     if (CI->getOpcode() != LHSCI->getOpcode())
1829       return 0;
1830
1831     // Deal with equality cases early.
1832     if (ICI.isEquality())
1833       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, RHSCIOp);
1834
1835     // A signed comparison of sign extended values simplifies into a
1836     // signed comparison.
1837     if (isSignedCmp && isSignedExt)
1838       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, RHSCIOp);
1839
1840     // The other three cases all fold into an unsigned comparison.
1841     return new ICmpInst(ICI.getUnsignedPredicate(), LHSCIOp, RHSCIOp);
1842   }
1843
1844   // If we aren't dealing with a constant on the RHS, exit early
1845   ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(ICI.getOperand(1));
1846   if (!CI)
1847     return 0;
1848
1849   // Compute the constant that would happen if we truncated to SrcTy then
1850   // reextended to DestTy.
1851   Constant *Res1 = ConstantExpr::getTrunc(CI, SrcTy);
1852   Constant *Res2 = ConstantExpr::getCast(LHSCI->getOpcode(),
1853                                                 Res1, DestTy);
1854
1855   // If the re-extended constant didn't change...
1856   if (Res2 == CI) {
1857     // Deal with equality cases early.
1858     if (ICI.isEquality())
1859       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, Res1);
1860
1861     // A signed comparison of sign extended values simplifies into a
1862     // signed comparison.
1863     if (isSignedExt && isSignedCmp)
1864       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, Res1);
1865
1866     // The other three cases all fold into an unsigned comparison.
1867     return new ICmpInst(ICI.getUnsignedPredicate(), LHSCIOp, Res1);
1868   }
1869
1870   // The re-extended constant changed so the constant cannot be represented
1871   // in the shorter type. Consequently, we cannot emit a simple comparison.
1872   // All the cases that fold to true or false will have already been handled
1873   // by SimplifyICmpInst, so only deal with the tricky case.
1874
1875   if (isSignedCmp || !isSignedExt)
1876     return 0;
1877
1878   // Evaluate the comparison for LT (we invert for GT below). LE and GE cases
1879   // should have been folded away previously and not enter in here.
1880
1881   // We're performing an unsigned comp with a sign extended value.
1882   // This is true if the input is >= 0. [aka >s -1]
1883   Constant *NegOne = Constant::getAllOnesValue(SrcTy);
1884   Value *Result = Builder->CreateICmpSGT(LHSCIOp, NegOne, ICI.getName());
1885
1886   // Finally, return the value computed.
1887   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_ULT)
1888     return ReplaceInstUsesWith(ICI, Result);
1889
1890   assert(ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_UGT && "ICmp should be folded!");
1891   return BinaryOperator::CreateNot(Result);
1892 }
1893
1894 /// ProcessUGT_ADDCST_ADD - The caller has matched a pattern of the form:
1895 ///   I = icmp ugt (add (add A, B), CI2), CI1
1896 /// If this is of the form:
1897 ///   sum = a + b
1898 ///   if (sum+128 >u 255)
1899 /// Then replace it with llvm.sadd.with.overflow.i8.
1900 ///
1901 static Instruction *ProcessUGT_ADDCST_ADD(ICmpInst &I, Value *A, Value *B,
1902                                           ConstantInt *CI2, ConstantInt *CI1,
1903                                           InstCombiner &IC) {
1904   // The transformation we're trying to do here is to transform this into an
1905   // llvm.sadd.with.overflow.  To do this, we have to replace the original add
1906   // with a narrower add, and discard the add-with-constant that is part of the
1907   // range check (if we can't eliminate it, this isn't profitable).
1908
1909   // In order to eliminate the add-with-constant, the compare can be its only
1910   // use.
1911   Instruction *AddWithCst = cast<Instruction>(I.getOperand(0));
1912   if (!AddWithCst->hasOneUse()) return 0;
1913
1914   // If CI2 is 2^7, 2^15, 2^31, then it might be an sadd.with.overflow.
1915   if (!CI2->getValue().isPowerOf2()) return 0;
1916   unsigned NewWidth = CI2->getValue().countTrailingZeros();
1917   if (NewWidth != 7 && NewWidth != 15 && NewWidth != 31) return 0;
1918
1919   // The width of the new add formed is 1 more than the bias.
1920   ++NewWidth;
1921
1922   // Check to see that CI1 is an all-ones value with NewWidth bits.
1923   if (CI1->getBitWidth() == NewWidth ||
1924       CI1->getValue() != APInt::getLowBitsSet(CI1->getBitWidth(), NewWidth))
1925     return 0;
1926
1927   // This is only really a signed overflow check if the inputs have been
1928   // sign-extended; check for that condition. For example, if CI2 is 2^31 and
1929   // the operands of the add are 64 bits wide, we need at least 33 sign bits.
1930   unsigned NeededSignBits = CI1->getBitWidth() - NewWidth + 1;
1931   if (IC.ComputeNumSignBits(A) < NeededSignBits ||
1932       IC.ComputeNumSignBits(B) < NeededSignBits)
1933     return 0;
1934
1935   // In order to replace the original add with a narrower
1936   // llvm.sadd.with.overflow, the only uses allowed are the add-with-constant
1937   // and truncates that discard the high bits of the add.  Verify that this is
1938   // the case.
1939   Instruction *OrigAdd = cast<Instruction>(AddWithCst->getOperand(0));
1940   for (Value::use_iterator UI = OrigAdd->use_begin(), E = OrigAdd->use_end();
1941        UI != E; ++UI) {
1942     if (*UI == AddWithCst) continue;
1943
1944     // Only accept truncates for now.  We would really like a nice recursive
1945     // predicate like SimplifyDemandedBits, but which goes downwards the use-def
1946     // chain to see which bits of a value are actually demanded.  If the
1947     // original add had another add which was then immediately truncated, we
1948     // could still do the transformation.
1949     TruncInst *TI = dyn_cast<TruncInst>(*UI);
1950     if (TI == 0 ||
1951         TI->getType()->getPrimitiveSizeInBits() > NewWidth) return 0;
1952   }
1953
1954   // If the pattern matches, truncate the inputs to the narrower type and
1955   // use the sadd_with_overflow intrinsic to efficiently compute both the
1956   // result and the overflow bit.
1957   Module *M = I.getParent()->getParent()->getParent();
1958
1959   Type *NewType = IntegerType::get(OrigAdd->getContext(), NewWidth);
1960   Value *F = Intrinsic::getDeclaration(M, Intrinsic::sadd_with_overflow,
1961                                        NewType);
1962
1963   InstCombiner::BuilderTy *Builder = IC.Builder;
1964
1965   // Put the new code above the original add, in case there are any uses of the
1966   // add between the add and the compare.
1967   Builder->SetInsertPoint(OrigAdd);
1968
1969   Value *TruncA = Builder->CreateTrunc(A, NewType, A->getName()+".trunc");
1970   Value *TruncB = Builder->CreateTrunc(B, NewType, B->getName()+".trunc");
1971   CallInst *Call = Builder->CreateCall2(F, TruncA, TruncB, "sadd");
1972   Value *Add = Builder->CreateExtractValue(Call, 0, "sadd.result");
1973   Value *ZExt = Builder->CreateZExt(Add, OrigAdd->getType());
1974
1975   // The inner add was the result of the narrow add, zero extended to the
1976   // wider type.  Replace it with the result computed by the intrinsic.
1977   IC.ReplaceInstUsesWith(*OrigAdd, ZExt);
1978
1979   // The original icmp gets replaced with the overflow value.
1980   return ExtractValueInst::Create(Call, 1, "sadd.overflow");
1981 }
1982
1983 static Instruction *ProcessUAddIdiom(Instruction &I, Value *OrigAddV,
1984                                      InstCombiner &IC) {
1985   // Don't bother doing this transformation for pointers, don't do it for
1986   // vectors.
1987   if (!isa<IntegerType>(OrigAddV->getType())) return 0;
1988
1989   // If the add is a constant expr, then we don't bother transforming it.
1990   Instruction *OrigAdd = dyn_cast<Instruction>(OrigAddV);
1991   if (OrigAdd == 0) return 0;
1992
1993   Value *LHS = OrigAdd->getOperand(0), *RHS = OrigAdd->getOperand(1);
1994
1995   // Put the new code above the original add, in case there are any uses of the
1996   // add between the add and the compare.
1997   InstCombiner::BuilderTy *Builder = IC.Builder;
1998   Builder->SetInsertPoint(OrigAdd);
1999
2000   Module *M = I.getParent()->getParent()->getParent();
2001   Type *Ty = LHS->getType();
2002   Value *F = Intrinsic::getDeclaration(M, Intrinsic::uadd_with_overflow, Ty);
2003   CallInst *Call = Builder->CreateCall2(F, LHS, RHS, "uadd");
2004   Value *Add = Builder->CreateExtractValue(Call, 0);
2005
2006   IC.ReplaceInstUsesWith(*OrigAdd, Add);
2007
2008   // The original icmp gets replaced with the overflow value.
2009   return ExtractValueInst::Create(Call, 1, "uadd.overflow");
2010 }
2011
2012 // DemandedBitsLHSMask - When performing a comparison against a constant,
2013 // it is possible that not all the bits in the LHS are demanded.  This helper
2014 // method computes the mask that IS demanded.
2015 static APInt DemandedBitsLHSMask(ICmpInst &I,
2016                                  unsigned BitWidth, bool isSignCheck) {
2017   if (isSignCheck)
2018     return APInt::getSignBit(BitWidth);
2019
2020   ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I.getOperand(1));
2021   if (!CI) return APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
2022   const APInt &RHS = CI->getValue();
2023
2024   switch (I.getPredicate()) {
2025   // For a UGT comparison, we don't care about any bits that
2026   // correspond to the trailing ones of the comparand.  The value of these
2027   // bits doesn't impact the outcome of the comparison, because any value
2028   // greater than the RHS must differ in a bit higher than these due to carry.
2029   case ICmpInst::ICMP_UGT: {
2030     unsigned trailingOnes = RHS.countTrailingOnes();
2031     APInt lowBitsSet = APInt::getLowBitsSet(BitWidth, trailingOnes);
2032     return ~lowBitsSet;
2033   }
2034
2035   // Similarly, for a ULT comparison, we don't care about the trailing zeros.
2036   // Any value less than the RHS must differ in a higher bit because of carries.
2037   case ICmpInst::ICMP_ULT: {
2038     unsigned trailingZeros = RHS.countTrailingZeros();
2039     APInt lowBitsSet = APInt::getLowBitsSet(BitWidth, trailingZeros);
2040     return ~lowBitsSet;
2041   }
2042
2043   default:
2044     return APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
2045   }
2046
2047 }
2048
2049 /// \brief Check if the order of \p Op0 and \p Op1 as operand in an ICmpInst
2050 /// should be swapped.
2051 /// The descision is based on how many times these two operands are reused
2052 /// as subtract operands and their positions in those instructions.
2053 /// The rational is that several architectures use the same instruction for
2054 /// both subtract and cmp, thus it is better if the order of those operands
2055 /// match.
2056 /// \return true if Op0 and Op1 should be swapped.
2057 static bool swapMayExposeCSEOpportunities(const Value * Op0,
2058                                           const Value * Op1) {
2059   // Filter out pointer value as those cannot appears directly in subtract.
2060   // FIXME: we may want to go through inttoptrs or bitcasts.
2061   if (Op0->getType()->isPointerTy())
2062     return false;
2063   // Count every uses of both Op0 and Op1 in a subtract.
2064   // Each time Op0 is the first operand, count -1: swapping is bad, the
2065   // subtract has already the same layout as the compare.
2066   // Each time Op0 is the second operand, count +1: swapping is good, the
2067   // subtract has a diffrent layout as the compare.
2068   // At the end, if the benefit is greater than 0, Op0 should come second to
2069   // expose more CSE opportunities.
2070   int GlobalSwapBenefits = 0;
2071   for (Value::const_use_iterator UI = Op0->use_begin(), UIEnd = Op0->use_end(); UI != UIEnd; ++UI) {
2072     const BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(*UI);
2073     if (!BinOp || BinOp->getOpcode() != Instruction::Sub)
2074       continue;
2075     // If Op0 is the first argument, this is not beneficial to swap the
2076     // arguments.
2077     int LocalSwapBenefits = -1;
2078     unsigned Op1Idx = 1;
2079     if (BinOp->getOperand(Op1Idx) == Op0) {
2080       Op1Idx = 0;
2081       LocalSwapBenefits = 1;
2082     }
2083     if (BinOp->getOperand(Op1Idx) != Op1)
2084       continue;
2085     GlobalSwapBenefits += LocalSwapBenefits;
2086   }
2087   return GlobalSwapBenefits > 0;
2088 }
2089
2090 Instruction *InstCombiner::visitICmpInst(ICmpInst &I) {
2091   bool Changed = false;
2092   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2093   unsigned Op0Cplxity = getComplexity(Op0);
2094   unsigned Op1Cplxity = getComplexity(Op1);
2095
2096   /// Orders the operands of the compare so that they are listed from most
2097   /// complex to least complex.  This puts constants before unary operators,
2098   /// before binary operators.
2099   if (Op0Cplxity < Op1Cplxity ||
2100         (Op0Cplxity == Op1Cplxity &&
2101          swapMayExposeCSEOpportunities(Op0, Op1))) {
2102     I.swapOperands();
2103     std::swap(Op0, Op1);
2104     Changed = true;
2105   }
2106
2107   if (Value *V = SimplifyICmpInst(I.getPredicate(), Op0, Op1, TD))
2108     return ReplaceInstUsesWith(I, V);
2109
2110   // comparing -val or val with non-zero is the same as just comparing val
2111   // ie, abs(val) != 0 -> val != 0
2112   if (I.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE && match(Op1, m_Zero()))
2113   {
2114     Value *Cond, *SelectTrue, *SelectFalse;
2115     if (match(Op0, m_Select(m_Value(Cond), m_Value(SelectTrue),
2116                             m_Value(SelectFalse)))) {
2117       if (Value *V = dyn_castNegVal(SelectTrue)) {
2118         if (V == SelectFalse)
2119           return CmpInst::Create(Instruction::ICmp, I.getPredicate(), V, Op1);
2120       }
2121       else if (Value *V = dyn_castNegVal(SelectFalse)) {
2122         if (V == SelectTrue)
2123           return CmpInst::Create(Instruction::ICmp, I.getPredicate(), V, Op1);
2124       }
2125     }
2126   }
2127
2128   Type *Ty = Op0->getType();
2129
2130   // icmp's with boolean values can always be turned into bitwise operations
2131   if (Ty->isIntegerTy(1)) {
2132     switch (I.getPredicate()) {
2133     default: llvm_unreachable("Invalid icmp instruction!");
2134     case ICmpInst::ICMP_EQ: {               // icmp eq i1 A, B -> ~(A^B)
2135       Value *Xor = Builder->CreateXor(Op0, Op1, I.getName()+"tmp");
2136       return BinaryOperator::CreateNot(Xor);
2137     }
2138     case ICmpInst::ICMP_NE:                  // icmp eq i1 A, B -> A^B
2139       return BinaryOperator::CreateXor(Op0, Op1);
2140
2141     case ICmpInst::ICMP_UGT:
2142       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp ugt -> icmp ult
2143       // FALL THROUGH
2144     case ICmpInst::ICMP_ULT:{               // icmp ult i1 A, B -> ~A & B
2145       Value *Not = Builder->CreateNot(Op0, I.getName()+"tmp");
2146       return BinaryOperator::CreateAnd(Not, Op1);
2147     }
2148     case ICmpInst::ICMP_SGT:
2149       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp sgt -> icmp slt
2150       // FALL THROUGH
2151     case ICmpInst::ICMP_SLT: {               // icmp slt i1 A, B -> A & ~B
2152       Value *Not = Builder->CreateNot(Op1, I.getName()+"tmp");
2153       return BinaryOperator::CreateAnd(Not, Op0);
2154     }
2155     case ICmpInst::ICMP_UGE:
2156       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp uge -> icmp ule
2157       // FALL THROUGH
2158     case ICmpInst::ICMP_ULE: {               //  icmp ule i1 A, B -> ~A | B
2159       Value *Not = Builder->CreateNot(Op0, I.getName()+"tmp");
2160       return BinaryOperator::CreateOr(Not, Op1);
2161     }
2162     case ICmpInst::ICMP_SGE:
2163       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp sge -> icmp sle
2164       // FALL THROUGH
2165     case ICmpInst::ICMP_SLE: {               //  icmp sle i1 A, B -> A | ~B
2166       Value *Not = Builder->CreateNot(Op1, I.getName()+"tmp");
2167       return BinaryOperator::CreateOr(Not, Op0);
2168     }
2169     }
2170   }
2171
2172   unsigned BitWidth = 0;
2173   if (Ty->isIntOrIntVectorTy())
2174     BitWidth = Ty->getScalarSizeInBits();
2175   else if (TD)  // Pointers require TD info to get their size.
2176     BitWidth = TD->getTypeSizeInBits(Ty->getScalarType());
2177
2178   bool isSignBit = false;
2179
2180   // See if we are doing a comparison with a constant.
2181   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2182     Value *A = 0, *B = 0;
2183
2184     // Match the following pattern, which is a common idiom when writing
2185     // overflow-safe integer arithmetic function.  The source performs an
2186     // addition in wider type, and explicitly checks for overflow using
2187     // comparisons against INT_MIN and INT_MAX.  Simplify this by using the
2188     // sadd_with_overflow intrinsic.
2189     //
2190     // TODO: This could probably be generalized to handle other overflow-safe
2191     // operations if we worked out the formulas to compute the appropriate
2192     // magic constants.
2193     //
2194     // sum = a + b
2195     // if (sum+128 >u 255)  ...  -> llvm.sadd.with.overflow.i8
2196     {
2197     ConstantInt *CI2;    // I = icmp ugt (add (add A, B), CI2), CI
2198     if (I.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_UGT &&
2199         match(Op0, m_Add(m_Add(m_Value(A), m_Value(B)), m_ConstantInt(CI2))))
2200       if (Instruction *Res = ProcessUGT_ADDCST_ADD(I, A, B, CI2, CI, *this))
2201         return Res;
2202     }
2203
2204     // (icmp ne/eq (sub A B) 0) -> (icmp ne/eq A, B)
2205     if (I.isEquality() && CI->isZero() &&
2206         match(Op0, m_Sub(m_Value(A), m_Value(B)))) {
2207       // (icmp cond A B) if cond is equality
2208       return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, B);
2209     }
2210
2211     // If we have an icmp le or icmp ge instruction, turn it into the
2212     // appropriate icmp lt or icmp gt instruction.  This allows us to rely on
2213     // them being folded in the code below.  The SimplifyICmpInst code has
2214     // already handled the edge cases for us, so we just assert on them.
2215     switch (I.getPredicate()) {
2216     default: break;
2217     case ICmpInst::ICMP_ULE:
2218       assert(!CI->isMaxValue(false));                 // A <=u MAX -> TRUE
2219       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Op0,
2220                           Builder->getInt(CI->getValue()+1));
2221     case ICmpInst::ICMP_SLE:
2222       assert(!CI->isMaxValue(true));                  // A <=s MAX -> TRUE
2223       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, Op0,
2224                           Builder->getInt(CI->getValue()+1));
2225     case ICmpInst::ICMP_UGE:
2226       assert(!CI->isMinValue(false));                 // A >=u MIN -> TRUE
2227       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, Op0,
2228                           Builder->getInt(CI->getValue()-1));
2229     case ICmpInst::ICMP_SGE:
2230       assert(!CI->isMinValue(true));                  // A >=s MIN -> TRUE
2231       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, Op0,
2232                           Builder->getInt(CI->getValue()-1));
2233     }
2234
2235     // If this comparison is a normal comparison, it demands all
2236     // bits, if it is a sign bit comparison, it only demands the sign bit.
2237     bool UnusedBit;
2238     isSignBit = isSignBitCheck(I.getPredicate(), CI, UnusedBit);
2239   }
2240
2241   // See if we can fold the comparison based on range information we can get
2242   // by checking whether bits are known to be zero or one in the input.
2243   if (BitWidth != 0) {
2244     APInt Op0KnownZero(BitWidth, 0), Op0KnownOne(BitWidth, 0);
2245     APInt Op1KnownZero(BitWidth, 0), Op1KnownOne(BitWidth, 0);
2246
2247     if (SimplifyDemandedBits(I.getOperandUse(0),
2248                              DemandedBitsLHSMask(I, BitWidth, isSignBit),
2249                              Op0KnownZero, Op0KnownOne, 0))
2250       return &I;
2251     if (SimplifyDemandedBits(I.getOperandUse(1),
2252                              APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
2253                              Op1KnownZero, Op1KnownOne, 0))
2254       return &I;
2255
2256     // Given the known and unknown bits, compute a range that the LHS could be
2257     // in.  Compute the Min, Max and RHS values based on the known bits. For the
2258     // EQ and NE we use unsigned values.
2259     APInt Op0Min(BitWidth, 0), Op0Max(BitWidth, 0);
2260     APInt Op1Min(BitWidth, 0), Op1Max(BitWidth, 0);
2261     if (I.isSigned()) {
2262       ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits(Op0KnownZero, Op0KnownOne,
2263                                              Op0Min, Op0Max);
2264       ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits(Op1KnownZero, Op1KnownOne,
2265                                              Op1Min, Op1Max);
2266     } else {
2267       ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits(Op0KnownZero, Op0KnownOne,
2268                                                Op0Min, Op0Max);
2269       ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits(Op1KnownZero, Op1KnownOne,
2270                                                Op1Min, Op1Max);
2271     }
2272
2273     // If Min and Max are known to be the same, then SimplifyDemandedBits
2274     // figured out that the LHS is a constant.  Just constant fold this now so
2275     // that code below can assume that Min != Max.
2276     if (!isa<Constant>(Op0) && Op0Min == Op0Max)
2277       return new ICmpInst(I.getPredicate(),
2278                           ConstantInt::get(Op0->getType(), Op0Min), Op1);
2279     if (!isa<Constant>(Op1) && Op1Min == Op1Max)
2280       return new ICmpInst(I.getPredicate(), Op0,
2281                           ConstantInt::get(Op1->getType(), Op1Min));
2282
2283     // Based on the range information we know about the LHS, see if we can
2284     // simplify this comparison.  For example, (x&4) < 8 is always true.
2285     switch (I.getPredicate()) {
2286     default: llvm_unreachable("Unknown icmp opcode!");
2287     case ICmpInst::ICMP_EQ: {
2288       if (Op0Max.ult(Op1Min) || Op0Min.ugt(Op1Max))
2289         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(I.getType()));
2290
2291       // If all bits are known zero except for one, then we know at most one
2292       // bit is set.   If the comparison is against zero, then this is a check
2293       // to see if *that* bit is set.
2294       APInt Op0KnownZeroInverted = ~Op0KnownZero;
2295       if (~Op1KnownZero == 0 && Op0KnownZeroInverted.isPowerOf2()) {
2296         // If the LHS is an AND with the same constant, look through it.
2297         Value *LHS = 0;
2298         ConstantInt *LHSC = 0;
2299         if (!match(Op0, m_And(m_Value(LHS), m_ConstantInt(LHSC))) ||
2300             LHSC->getValue() != Op0KnownZeroInverted)
2301           LHS = Op0;
2302
2303         // If the LHS is 1 << x, and we know the result is a power of 2 like 8,
2304         // then turn "((1 << x)&8) == 0" into "x != 3".
2305         Value *X = 0;
2306         if (match(LHS, m_Shl(m_One(), m_Value(X)))) {
2307           unsigned CmpVal = Op0KnownZeroInverted.countTrailingZeros();
2308           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, X,
2309                               ConstantInt::get(X->getType(), CmpVal));
2310         }
2311
2312         // If the LHS is 8 >>u x, and we know the result is a power of 2 like 1,
2313         // then turn "((8 >>u x)&1) == 0" into "x != 3".
2314         const APInt *CI;
2315         if (Op0KnownZeroInverted == 1 &&
2316             match(LHS, m_LShr(m_Power2(CI), m_Value(X))))
2317           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, X,
2318                               ConstantInt::get(X->getType(),
2319                                                CI->countTrailingZeros()));
2320       }
2321
2322       break;
2323     }
2324     case ICmpInst::ICMP_NE: {
2325       if (Op0Max.ult(Op1Min) || Op0Min.ugt(Op1Max))
2326         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(I.getType()));
2327
2328       // If all bits are known zero except for one, then we know at most one
2329       // bit is set.   If the comparison is against zero, then this is a check
2330       // to see if *that* bit is set.
2331       APInt Op0KnownZeroInverted = ~Op0KnownZero;
2332       if (~Op1KnownZero == 0 && Op0KnownZeroInverted.isPowerOf2()) {
2333         // If the LHS is an AND with the same constant, look through it.
2334         Value *LHS = 0;
2335         ConstantInt *LHSC = 0;
2336         if (!match(Op0, m_And(m_Value(LHS), m_ConstantInt(LHSC))) ||
2337             LHSC->getValue() != Op0KnownZeroInverted)
2338           LHS = Op0;
2339
2340         // If the LHS is 1 << x, and we know the result is a power of 2 like 8,
2341         // then turn "((1 << x)&8) != 0" into "x == 3".
2342         Value *X = 0;
2343         if (match(LHS, m_Shl(m_One(), m_Value(X)))) {
2344           unsigned CmpVal = Op0KnownZeroInverted.countTrailingZeros();
2345           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, X,
2346                               ConstantInt::get(X->getType(), CmpVal));
2347         }
2348
2349         // If the LHS is 8 >>u x, and we know the result is a power of 2 like 1,
2350         // then turn "((8 >>u x)&1) != 0" into "x == 3".
2351         const APInt *CI;
2352         if (Op0KnownZeroInverted == 1 &&
2353             match(LHS, m_LShr(m_Power2(CI), m_Value(X))))
2354           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, X,
2355                               ConstantInt::get(X->getType(),
2356                                                CI->countTrailingZeros()));
2357       }
2358
2359       break;
2360     }
2361     case ICmpInst::ICMP_ULT:
2362       if (Op0Max.ult(Op1Min))          // A <u B -> true if max(A) < min(B)
2363         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(I.getType()));
2364       if (Op0Min.uge(Op1Max))          // A <u B -> false if min(A) >= max(B)
2365         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(I.getType()));
2366       if (Op1Min == Op0Max)            // A <u B -> A != B if max(A) == min(B)
2367         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
2368       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2369         if (Op1Max == Op0Min+1)        // A <u C -> A == C-1 if min(A)+1 == C
2370           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0,
2371                               Builder->getInt(CI->getValue()-1));
2372
2373         // (x <u 2147483648) -> (x >s -1)  -> true if sign bit clear
2374         if (CI->isMinValue(true))
2375           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, Op0,
2376                            Constant::getAllOnesValue(Op0->getType()));
2377       }
2378       break;
2379     case ICmpInst::ICMP_UGT:
2380       if (Op0Min.ugt(Op1Max))          // A >u B -> true if min(A) > max(B)
2381         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(I.getType()));
2382       if (Op0Max.ule(Op1Min))          // A >u B -> false if max(A) <= max(B)
2383         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(I.getType()));
2384
2385       if (Op1Max == Op0Min)            // A >u B -> A != B if min(A) == max(B)
2386         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
2387       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2388         if (Op1Min == Op0Max-1)        // A >u C -> A == C+1 if max(a)-1 == C
2389           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0,
2390                               Builder->getInt(CI->getValue()+1));
2391
2392         // (x >u 2147483647) -> (x <s 0)  -> true if sign bit set
2393         if (CI->isMaxValue(true))
2394           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, Op0,
2395                               Constant::getNullValue(Op0->getType()));
2396       }
2397       break;
2398     case ICmpInst::ICMP_SLT:
2399       if (Op0Max.slt(Op1Min))          // A <s B -> true if max(A) < min(C)
2400         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(I.getType()));
2401       if (Op0Min.sge(Op1Max))          // A <s B -> false if min(A) >= max(C)
2402         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(I.getType()));
2403       if (Op1Min == Op0Max)            // A <s B -> A != B if max(A) == min(B)
2404         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
2405       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2406         if (Op1Max == Op0Min+1)        // A <s C -> A == C-1 if min(A)+1 == C
2407           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0,
2408                               Builder->getInt(CI->getValue()-1));
2409       }
2410       break;
2411     case ICmpInst::ICMP_SGT:
2412       if (Op0Min.sgt(Op1Max))          // A >s B -> true if min(A) > max(B)
2413         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(I.getType()));
2414       if (Op0Max.sle(Op1Min))          // A >s B -> false if max(A) <= min(B)
2415         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(I.getType()));
2416
2417       if (Op1Max == Op0Min)            // A >s B -> A != B if min(A) == max(B)
2418         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
2419       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2420         if (Op1Min == Op0Max-1)        // A >s C -> A == C+1 if max(A)-1 == C
2421           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0,
2422                               Builder->getInt(CI->getValue()+1));
2423       }
2424       break;
2425     case ICmpInst::ICMP_SGE:
2426       assert(!isa<ConstantInt>(Op1) && "ICMP_SGE with ConstantInt not folded!");
2427       if (Op0Min.sge(Op1Max))          // A >=s B -> true if min(A) >= max(B)
2428         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(I.getType()));
2429       if (Op0Max.slt(Op1Min))          // A >=s B -> false if max(A) < min(B)
2430         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(I.getType()));
2431       break;
2432     case ICmpInst::ICMP_SLE:
2433       assert(!isa<ConstantInt>(Op1) && "ICMP_SLE with ConstantInt not folded!");
2434       if (Op0Max.sle(Op1Min))          // A <=s B -> true if max(A) <= min(B)
2435         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(I.getType()));
2436       if (Op0Min.sgt(Op1Max))          // A <=s B -> false if min(A) > max(B)
2437         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(I.getType()));
2438       break;
2439     case ICmpInst::ICMP_UGE:
2440       assert(!isa<ConstantInt>(Op1) && "ICMP_UGE with ConstantInt not folded!");
2441       if (Op0Min.uge(Op1Max))          // A >=u B -> true if min(A) >= max(B)
2442         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(I.getType()));
2443       if (Op0Max.ult(Op1Min))          // A >=u B -> false if max(A) < min(B)
2444         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(I.getType()));
2445       break;
2446     case ICmpInst::ICMP_ULE:
2447       assert(!isa<ConstantInt>(Op1) && "ICMP_ULE with ConstantInt not folded!");
2448       if (Op0Max.ule(Op1Min))          // A <=u B -> true if max(A) <= min(B)
2449         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(I.getType()));
2450       if (Op0Min.ugt(Op1Max))          // A <=u B -> false if min(A) > max(B)
2451         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(I.getType()));
2452       break;
2453     }
2454
2455     // Turn a signed comparison into an unsigned one if both operands
2456     // are known to have the same sign.
2457     if (I.isSigned() &&
2458         ((Op0KnownZero.isNegative() && Op1KnownZero.isNegative()) ||
2459          (Op0KnownOne.isNegative() && Op1KnownOne.isNegative())))
2460       return new ICmpInst(I.getUnsignedPredicate(), Op0, Op1);
2461   }
2462
2463   // Test if the ICmpInst instruction is used exclusively by a select as
2464   // part of a minimum or maximum operation. If so, refrain from doing
2465   // any other folding. This helps out other analyses which understand
2466   // non-obfuscated minimum and maximum idioms, such as ScalarEvolution
2467   // and CodeGen. And in this case, at least one of the comparison
2468   // operands has at least one user besides the compare (the select),
2469   // which would often largely negate the benefit of folding anyway.
2470   if (I.hasOneUse())
2471     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(*I.use_begin()))
2472       if ((SI->getOperand(1) == Op0 && SI->getOperand(2) == Op1) ||
2473           (SI->getOperand(2) == Op0 && SI->getOperand(1) == Op1))
2474         return 0;
2475
2476   // See if we are doing a comparison between a constant and an instruction that
2477   // can be folded into the comparison.
2478   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2479     // Since the RHS is a ConstantInt (CI), if the left hand side is an
2480     // instruction, see if that instruction also has constants so that the
2481     // instruction can be folded into the icmp
2482     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
2483       if (Instruction *Res = visitICmpInstWithInstAndIntCst(I, LHSI, CI))
2484         return Res;
2485   }
2486
2487   // Handle icmp with constant (but not simple integer constant) RHS
2488   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
2489     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
2490       switch (LHSI->getOpcode()) {
2491       case Instruction::GetElementPtr:
2492           // icmp pred GEP (P, int 0, int 0, int 0), null -> icmp pred P, null
2493         if (RHSC->isNullValue() &&
2494             cast<GetElementPtrInst>(LHSI)->hasAllZeroIndices())
2495           return new ICmpInst(I.getPredicate(), LHSI->getOperand(0),
2496                   Constant::getNullValue(LHSI->getOperand(0)->getType()));
2497         break;
2498       case Instruction::PHI:
2499         // Only fold icmp into the PHI if the phi and icmp are in the same
2500         // block.  If in the same block, we're encouraging jump threading.  If
2501         // not, we are just pessimizing the code by making an i1 phi.
2502         if (LHSI->getParent() == I.getParent())
2503           if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2504             return NV;
2505         break;
2506       case Instruction::Select: {
2507         // If either operand of the select is a constant, we can fold the
2508         // comparison into the select arms, which will cause one to be
2509         // constant folded and the select turned into a bitwise or.
2510         Value *Op1 = 0, *Op2 = 0;
2511         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(1)))
2512           Op1 = ConstantExpr::getICmp(I.getPredicate(), C, RHSC);
2513         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(2)))
2514           Op2 = ConstantExpr::getICmp(I.getPredicate(), C, RHSC);
2515
2516         // We only want to perform this transformation if it will not lead to
2517         // additional code. This is true if either both sides of the select
2518         // fold to a constant (in which case the icmp is replaced with a select
2519         // which will usually simplify) or this is the only user of the
2520         // select (in which case we are trading a select+icmp for a simpler
2521         // select+icmp).
2522         if ((Op1 && Op2) || (LHSI->hasOneUse() && (Op1 || Op2))) {
2523           if (!Op1)
2524             Op1 = Builder->CreateICmp(I.getPredicate(), LHSI->getOperand(1),
2525                                       RHSC, I.getName());
2526           if (!Op2)
2527             Op2 = Builder->CreateICmp(I.getPredicate(), LHSI->getOperand(2),
2528                                       RHSC, I.getName());
2529           return SelectInst::Create(LHSI->getOperand(0), Op1, Op2);
2530         }
2531         break;
2532       }
2533       case Instruction::IntToPtr:
2534         // icmp pred inttoptr(X), null -> icmp pred X, 0
2535         if (RHSC->isNullValue() && TD &&
2536             TD->getIntPtrType(RHSC->getType()) ==
2537                LHSI->getOperand(0)->getType())
2538           return new ICmpInst(I.getPredicate(), LHSI->getOperand(0),
2539                         Constant::getNullValue(LHSI->getOperand(0)->getType()));
2540         break;
2541
2542       case Instruction::Load:
2543         // Try to optimize things like "A[i] > 4" to index computations.
2544         if (GetElementPtrInst *GEP =
2545               dyn_cast<GetElementPtrInst>(LHSI->getOperand(0))) {
2546           if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(GEP->getOperand(0)))
2547             if (GV->isConstant() && GV->hasDefinitiveInitializer() &&
2548                 !cast<LoadInst>(LHSI)->isVolatile())
2549               if (Instruction *Res = FoldCmpLoadFromIndexedGlobal(GEP, GV, I))
2550                 return Res;
2551         }
2552         break;
2553       }
2554   }
2555
2556   // If we can optimize a 'icmp GEP, P' or 'icmp P, GEP', do so now.
2557   if (GEPOperator *GEP = dyn_cast<GEPOperator>(Op0))
2558     if (Instruction *NI = FoldGEPICmp(GEP, Op1, I.getPredicate(), I))
2559       return NI;
2560   if (GEPOperator *GEP = dyn_cast<GEPOperator>(Op1))
2561     if (Instruction *NI = FoldGEPICmp(GEP, Op0,
2562                            ICmpInst::getSwappedPredicate(I.getPredicate()), I))
2563       return NI;
2564
2565   // Test to see if the operands of the icmp are casted versions of other
2566   // values.  If the ptr->ptr cast can be stripped off both arguments, we do so
2567   // now.
2568   if (BitCastInst *CI = dyn_cast<BitCastInst>(Op0)) {
2569     if (Op0->getType()->isPointerTy() &&
2570         (isa<Constant>(Op1) || isa<BitCastInst>(Op1))) {
2571       // We keep moving the cast from the left operand over to the right
2572       // operand, where it can often be eliminated completely.
2573       Op0 = CI->getOperand(0);
2574
2575       // If operand #1 is a bitcast instruction, it must also be a ptr->ptr cast
2576       // so eliminate it as well.
2577       if (BitCastInst *CI2 = dyn_cast<BitCastInst>(Op1))
2578         Op1 = CI2->getOperand(0);
2579
2580       // If Op1 is a constant, we can fold the cast into the constant.
2581       if (Op0->getType() != Op1->getType()) {
2582         if (Constant *Op1C = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
2583           Op1 = ConstantExpr::getBitCast(Op1C, Op0->getType());
2584         } else {
2585           // Otherwise, cast the RHS right before the icmp
2586           Op1 = Builder->CreateBitCast(Op1, Op0->getType());
2587         }
2588       }
2589       return new ICmpInst(I.getPredicate(), Op0, Op1);
2590     }
2591   }
2592
2593   if (isa<CastInst>(Op0)) {
2594     // Handle the special case of: icmp (cast bool to X), <cst>
2595     // This comes up when you have code like
2596     //   int X = A < B;
2597     //   if (X) ...
2598     // For generality, we handle any zero-extension of any operand comparison
2599     // with a constant or another cast from the same type.
2600     if (isa<Constant>(Op1) || isa<CastInst>(Op1))
2601       if (Instruction *R = visitICmpInstWithCastAndCast(I))
2602         return R;
2603   }
2604
2605   // Special logic for binary operators.
2606   BinaryOperator *BO0 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0);
2607   BinaryOperator *BO1 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1);
2608   if (BO0 || BO1) {
2609     CmpInst::Predicate Pred = I.getPredicate();
2610     bool NoOp0WrapProblem = false, NoOp1WrapProblem = false;
2611     if (BO0 && isa<OverflowingBinaryOperator>(BO0))
2612       NoOp0WrapProblem = ICmpInst::isEquality(Pred) ||
2613         (CmpInst::isUnsigned(Pred) && BO0->hasNoUnsignedWrap()) ||
2614         (CmpInst::isSigned(Pred) && BO0->hasNoSignedWrap());
2615     if (BO1 && isa<OverflowingBinaryOperator>(BO1))
2616       NoOp1WrapProblem = ICmpInst::isEquality(Pred) ||
2617         (CmpInst::isUnsigned(Pred) && BO1->hasNoUnsignedWrap()) ||
2618         (CmpInst::isSigned(Pred) && BO1->hasNoSignedWrap());
2619
2620     // Analyze the case when either Op0 or Op1 is an add instruction.
2621     // Op0 = A + B (or A and B are null); Op1 = C + D (or C and D are null).
2622     Value *A = 0, *B = 0, *C = 0, *D = 0;
2623     if (BO0 && BO0->getOpcode() == Instruction::Add)
2624       A = BO0->getOperand(0), B = BO0->getOperand(1);
2625     if (BO1 && BO1->getOpcode() == Instruction::Add)
2626       C = BO1->getOperand(0), D = BO1->getOperand(1);
2627
2628     // icmp (X+Y), X -> icmp Y, 0 for equalities or if there is no overflow.
2629     if ((A == Op1 || B == Op1) && NoOp0WrapProblem)
2630       return new ICmpInst(Pred, A == Op1 ? B : A,
2631                           Constant::getNullValue(Op1->getType()));
2632
2633     // icmp X, (X+Y) -> icmp 0, Y for equalities or if there is no overflow.
2634     if ((C == Op0 || D == Op0) && NoOp1WrapProblem)
2635       return new ICmpInst(Pred, Constant::getNullValue(Op0->getType()),
2636                           C == Op0 ? D : C);
2637
2638     // icmp (X+Y), (X+Z) -> icmp Y, Z for equalities or if there is no overflow.
2639     if (A && C && (A == C || A == D || B == C || B == D) &&
2640         NoOp0WrapProblem && NoOp1WrapProblem &&
2641         // Try not to increase register pressure.
2642         BO0->hasOneUse() && BO1->hasOneUse()) {
2643       // Determine Y and Z in the form icmp (X+Y), (X+Z).
2644       Value *Y, *Z;
2645       if (A == C) {
2646         // C + B == C + D  ->  B == D
2647         Y = B;
2648         Z = D;
2649       } else if (A == D) {
2650         // D + B == C + D  ->  B == C
2651         Y = B;
2652         Z = C;
2653       } else if (B == C) {
2654         // A + C == C + D  ->  A == D
2655         Y = A;
2656         Z = D;
2657       } else {
2658         assert(B == D);
2659         // A + D == C + D  ->  A == C
2660         Y = A;
2661         Z = C;
2662       }
2663       return new ICmpInst(Pred, Y, Z);
2664     }
2665
2666     // icmp slt (X + -1), Y -> icmp sle X, Y
2667     if (A && NoOp0WrapProblem && Pred == CmpInst::ICMP_SLT &&
2668         match(B, m_AllOnes()))
2669       return new ICmpInst(CmpInst::ICMP_SLE, A, Op1);
2670
2671     // icmp sge (X + -1), Y -> icmp sgt X, Y
2672     if (A && NoOp0WrapProblem && Pred == CmpInst::ICMP_SGE &&
2673         match(B, m_AllOnes()))
2674       return new ICmpInst(CmpInst::ICMP_SGT, A, Op1);
2675
2676     // icmp sle (X + 1), Y -> icmp slt X, Y
2677     if (A && NoOp0WrapProblem && Pred == CmpInst::ICMP_SLE &&
2678         match(B, m_One()))
2679       return new ICmpInst(CmpInst::ICMP_SLT, A, Op1);
2680
2681     // icmp sgt (X + 1), Y -> icmp sge X, Y
2682     if (A && NoOp0WrapProblem && Pred == CmpInst::ICMP_SGT &&
2683         match(B, m_One()))
2684       return new ICmpInst(CmpInst::ICMP_SGE, A, Op1);
2685
2686     // if C1 has greater magnitude than C2:
2687     //  icmp (X + C1), (Y + C2) -> icmp (X + C3), Y
2688     //  s.t. C3 = C1 - C2
2689     //
2690     // if C2 has greater magnitude than C1:
2691     //  icmp (X + C1), (Y + C2) -> icmp X, (Y + C3)
2692     //  s.t. C3 = C2 - C1
2693     if (A && C && NoOp0WrapProblem && NoOp1WrapProblem &&
2694         (BO0->hasOneUse() || BO1->hasOneUse()) && !I.isUnsigned())
2695       if (ConstantInt *C1 = dyn_cast<ConstantInt>(B))
2696         if (ConstantInt *C2 = dyn_cast<ConstantInt>(D)) {
2697           const APInt &AP1 = C1->getValue();
2698           const APInt &AP2 = C2->getValue();
2699           if (AP1.isNegative() == AP2.isNegative()) {
2700             APInt AP1Abs = C1->getValue().abs();
2701             APInt AP2Abs = C2->getValue().abs();
2702             if (AP1Abs.uge(AP2Abs)) {
2703               ConstantInt *C3 = Builder->getInt(AP1 - AP2);
2704               Value *NewAdd = Builder->CreateNSWAdd(A, C3);
2705               return new ICmpInst(Pred, NewAdd, C);
2706             } else {
2707               ConstantInt *C3 = Builder->getInt(AP2 - AP1);
2708               Value *NewAdd = Builder->CreateNSWAdd(C, C3);
2709               return new ICmpInst(Pred, A, NewAdd);
2710             }
2711           }
2712         }
2713
2714
2715     // Analyze the case when either Op0 or Op1 is a sub instruction.
2716     // Op0 = A - B (or A and B are null); Op1 = C - D (or C and D are null).
2717     A = 0; B = 0; C = 0; D = 0;
2718     if (BO0 && BO0->getOpcode() == Instruction::Sub)
2719       A = BO0->getOperand(0), B = BO0->getOperand(1);
2720     if (BO1 && BO1->getOpcode() == Instruction::Sub)
2721       C = BO1->getOperand(0), D = BO1->getOperand(1);
2722
2723     // icmp (X-Y), X -> icmp 0, Y for equalities or if there is no overflow.
2724     if (A == Op1 && NoOp0WrapProblem)
2725       return new ICmpInst(Pred, Constant::getNullValue(Op1->getType()), B);
2726
2727     // icmp X, (X-Y) -> icmp Y, 0 for equalities or if there is no overflow.
2728     if (C == Op0 && NoOp1WrapProblem)
2729       return new ICmpInst(Pred, D, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
2730
2731     // icmp (Y-X), (Z-X) -> icmp Y, Z for equalities or if there is no overflow.
2732     if (B && D && B == D && NoOp0WrapProblem && NoOp1WrapProblem &&
2733         // Try not to increase register pressure.
2734         BO0->hasOneUse() && BO1->hasOneUse())
2735       return new ICmpInst(Pred, A, C);
2736
2737     // icmp (X-Y), (X-Z) -> icmp Z, Y for equalities or if there is no overflow.
2738     if (A && C && A == C && NoOp0WrapProblem && NoOp1WrapProblem &&
2739         // Try not to increase register pressure.
2740         BO0->hasOneUse() && BO1->hasOneUse())
2741       return new ICmpInst(Pred, D, B);
2742
2743     BinaryOperator *SRem = NULL;
2744     // icmp (srem X, Y), Y
2745     if (BO0 && BO0->getOpcode() == Instruction::SRem &&
2746         Op1 == BO0->getOperand(1))
2747       SRem = BO0;
2748     // icmp Y, (srem X, Y)
2749     else if (BO1 && BO1->getOpcode() == Instruction::SRem &&
2750              Op0 == BO1->getOperand(1))
2751       SRem = BO1;
2752     if (SRem) {
2753       // We don't check hasOneUse to avoid increasing register pressure because
2754       // the value we use is the same value this instruction was already using.
2755       switch (SRem == BO0 ? ICmpInst::getSwappedPredicate(Pred) : Pred) {
2756         default: break;
2757         case ICmpInst::ICMP_EQ:
2758           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(I.getType()));
2759         case ICmpInst::ICMP_NE:
2760           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(I.getType()));
2761         case ICmpInst::ICMP_SGT:
2762         case ICmpInst::ICMP_SGE:
2763           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, SRem->getOperand(1),
2764                               Constant::getAllOnesValue(SRem->getType()));
2765         case ICmpInst::ICMP_SLT:
2766         case ICmpInst::ICMP_SLE:
2767           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, SRem->getOperand(1),
2768                               Constant::getNullValue(SRem->getType()));
2769       }
2770     }
2771
2772     if (BO0 && BO1 && BO0->getOpcode() == BO1->getOpcode() &&
2773         BO0->hasOneUse() && BO1->hasOneUse() &&
2774         BO0->getOperand(1) == BO1->getOperand(1)) {
2775       switch (BO0->getOpcode()) {
2776       default: break;
2777       case Instruction::Add:
2778       case Instruction::Sub:
2779       case Instruction::Xor:
2780         if (I.isEquality())    // a+x icmp eq/ne b+x --> a icmp b
2781           return new ICmpInst(I.getPredicate(), BO0->getOperand(0),
2782                               BO1->getOperand(0));
2783         // icmp u/s (a ^ signbit), (b ^ signbit) --> icmp s/u a, b
2784         if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(BO0->getOperand(1))) {
2785           if (CI->getValue().isSignBit()) {
2786             ICmpInst::Predicate Pred = I.isSigned()
2787                                            ? I.getUnsignedPredicate()
2788                                            : I.getSignedPredicate();
2789             return new ICmpInst(Pred, BO0->getOperand(0),
2790                                 BO1->getOperand(0));
2791           }
2792
2793           if (CI->isMaxValue(true)) {
2794             ICmpInst::Predicate Pred = I.isSigned()
2795                                            ? I.getUnsignedPredicate()
2796                                            : I.getSignedPredicate();
2797             Pred = I.getSwappedPredicate(Pred);
2798             return new ICmpInst(Pred, BO0->getOperand(0),
2799                                 BO1->getOperand(0));
2800           }
2801         }
2802         break;
2803       case Instruction::Mul:
2804         if (!I.isEquality())
2805           break;
2806
2807         if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(BO0->getOperand(1))) {
2808           // a * Cst icmp eq/ne b * Cst --> a & Mask icmp b & Mask
2809           // Mask = -1 >> count-trailing-zeros(Cst).
2810           if (!CI->isZero() && !CI->isOne()) {
2811             const APInt &AP = CI->getValue();
2812             ConstantInt *Mask = ConstantInt::get(I.getContext(),
2813                                     APInt::getLowBitsSet(AP.getBitWidth(),
2814                                                          AP.getBitWidth() -
2815                                                     AP.countTrailingZeros()));
2816             Value *And1 = Builder->CreateAnd(BO0->getOperand(0), Mask);
2817             Value *And2 = Builder->CreateAnd(BO1->getOperand(0), Mask);
2818             return new ICmpInst(I.getPredicate(), And1, And2);
2819           }
2820         }
2821         break;
2822       case Instruction::UDiv:
2823       case Instruction::LShr:
2824         if (I.isSigned())
2825           break;
2826         // fall-through
2827       case Instruction::SDiv:
2828       case Instruction::AShr:
2829         if (!BO0->isExact() || !BO1->isExact())
2830           break;
2831         return new ICmpInst(I.getPredicate(), BO0->getOperand(0),
2832                             BO1->getOperand(0));
2833       case Instruction::Shl: {
2834         bool NUW = BO0->hasNoUnsignedWrap() && BO1->hasNoUnsignedWrap();
2835         bool NSW = BO0->hasNoSignedWrap() && BO1->hasNoSignedWrap();
2836         if (!NUW && !NSW)
2837           break;
2838         if (!NSW && I.isSigned())
2839           break;
2840         return new ICmpInst(I.getPredicate(), BO0->getOperand(0),
2841                             BO1->getOperand(0));
2842       }
2843       }
2844     }
2845   }
2846
2847   { Value *A, *B;
2848     // Transform (A & ~B) == 0 --> (A & B) != 0
2849     // and       (A & ~B) != 0 --> (A & B) == 0
2850     // if A is a power of 2.
2851     if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Not(m_Value(B)))) &&
2852         match(Op1, m_Zero()) && isKnownToBeAPowerOfTwo(A) && I.isEquality())
2853       return new ICmpInst(I.getInversePredicate(),
2854                           Builder->CreateAnd(A, B),
2855                           Op1);
2856
2857     // ~x < ~y --> y < x
2858     // ~x < cst --> ~cst < x
2859     if (match(Op0, m_Not(m_Value(A)))) {
2860       if (match(Op1, m_Not(m_Value(B))))
2861         return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, A);
2862       if (ConstantInt *RHSC = dyn_cast<ConstantInt>(Op1))
2863         return new ICmpInst(I.getPredicate(), ConstantExpr::getNot(RHSC), A);
2864     }
2865
2866     // (a+b) <u a  --> llvm.uadd.with.overflow.
2867     // (a+b) <u b  --> llvm.uadd.with.overflow.
2868     if (I.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_ULT &&
2869         match(Op0, m_Add(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2870         (Op1 == A || Op1 == B))
2871       if (Instruction *R = ProcessUAddIdiom(I, Op0, *this))
2872         return R;
2873
2874     // a >u (a+b)  --> llvm.uadd.with.overflow.
2875     // b >u (a+b)  --> llvm.uadd.with.overflow.
2876     if (I.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_UGT &&
2877         match(Op1, m_Add(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2878         (Op0 == A || Op0 == B))
2879       if (Instruction *R = ProcessUAddIdiom(I, Op1, *this))
2880         return R;
2881   }
2882
2883   if (I.isEquality()) {
2884     Value *A, *B, *C, *D;
2885
2886     if (match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
2887       if (A == Op1 || B == Op1) {    // (A^B) == A  ->  B == 0
2888         Value *OtherVal = A == Op1 ? B : A;
2889         return new ICmpInst(I.getPredicate(), OtherVal,
2890                             Constant::getNullValue(A->getType()));
2891       }
2892
2893       if (match(Op1, m_Xor(m_Value(C), m_Value(D)))) {
2894         // A^c1 == C^c2 --> A == C^(c1^c2)
2895         ConstantInt *C1, *C2;
2896         if (match(B, m_ConstantInt(C1)) &&
2897             match(D, m_ConstantInt(C2)) && Op1->hasOneUse()) {
2898           Constant *NC = Builder->getInt(C1->getValue() ^ C2->getValue());
2899           Value *Xor = Builder->CreateXor(C, NC);
2900           return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, Xor);
2901         }
2902
2903         // A^B == A^D -> B == D
2904         if (A == C) return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, D);
2905         if (A == D) return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, C);
2906         if (B == C) return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, D);
2907         if (B == D) return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, C);
2908       }
2909     }
2910
2911     if (match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2912         (A == Op0 || B == Op0)) {
2913       // A == (A^B)  ->  B == 0
2914       Value *OtherVal = A == Op0 ? B : A;
2915       return new ICmpInst(I.getPredicate(), OtherVal,
2916                           Constant::getNullValue(A->getType()));
2917     }
2918
2919     // (X&Z) == (Y&Z) -> (X^Y) & Z == 0
2920     if (match(Op0, m_OneUse(m_And(m_Value(A), m_Value(B)))) &&
2921         match(Op1, m_OneUse(m_And(m_Value(C), m_Value(D))))) {
2922       Value *X = 0, *Y = 0, *Z = 0;
2923
2924       if (A == C) {
2925         X = B; Y = D; Z = A;
2926       } else if (A == D) {
2927         X = B; Y = C; Z = A;
2928       } else if (B == C) {
2929         X = A; Y = D; Z = B;
2930       } else if (B == D) {
2931         X = A; Y = C; Z = B;
2932       }
2933
2934       if (X) {   // Build (X^Y) & Z
2935         Op1 = Builder->CreateXor(X, Y);
2936         Op1 = Builder->CreateAnd(Op1, Z);
2937         I.setOperand(0, Op1);
2938         I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op1->getType()));
2939         return &I;
2940       }
2941     }
2942
2943     // Transform (zext A) == (B & (1<<X)-1) --> A == (trunc B)
2944     // and       (B & (1<<X)-1) == (zext A) --> A == (trunc B)
2945     ConstantInt *Cst1;
2946     if ((Op0->hasOneUse() &&
2947          match(Op0, m_ZExt(m_Value(A))) &&
2948          match(Op1, m_And(m_Value(B), m_ConstantInt(Cst1)))) ||
2949         (Op1->hasOneUse() &&
2950          match(Op0, m_And(m_Value(B), m_ConstantInt(Cst1))) &&
2951          match(Op1, m_ZExt(m_Value(A))))) {
2952       APInt Pow2 = Cst1->getValue() + 1;
2953       if (Pow2.isPowerOf2() && isa<IntegerType>(A->getType()) &&
2954           Pow2.logBase2() == cast<IntegerType>(A->getType())->getBitWidth())
2955         return new ICmpInst(I.getPredicate(), A,
2956                             Builder->CreateTrunc(B, A->getType()));
2957     }
2958
2959     // (A >> C) == (B >> C) --> (A^B) u< (1 << C)
2960     // For lshr and ashr pairs.
2961     if ((match(Op0, m_OneUse(m_LShr(m_Value(A), m_ConstantInt(Cst1)))) &&
2962          match(Op1, m_OneUse(m_LShr(m_Value(B), m_Specific(Cst1))))) ||
2963         (match(Op0, m_OneUse(m_AShr(m_Value(A), m_ConstantInt(Cst1)))) &&
2964          match(Op1, m_OneUse(m_AShr(m_Value(B), m_Specific(Cst1)))))) {
2965       unsigned TypeBits = Cst1->getBitWidth();
2966       unsigned ShAmt = (unsigned)Cst1->getLimitedValue(TypeBits);
2967       if (ShAmt < TypeBits && ShAmt != 0) {
2968         ICmpInst::Predicate Pred = I.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE
2969                                        ? ICmpInst::ICMP_UGE
2970                                        : ICmpInst::ICMP_ULT;
2971         Value *Xor = Builder->CreateXor(A, B, I.getName() + ".unshifted");
2972         APInt CmpVal = APInt::getOneBitSet(TypeBits, ShAmt);
2973         return new ICmpInst(Pred, Xor, Builder->getInt(CmpVal));
2974       }
2975     }
2976
2977     // Transform "icmp eq (trunc (lshr(X, cst1)), cst" to
2978     // "icmp (and X, mask), cst"
2979     uint64_t ShAmt = 0;
2980     if (Op0->hasOneUse() &&
2981         match(Op0, m_Trunc(m_OneUse(m_LShr(m_Value(A),
2982                                            m_ConstantInt(ShAmt))))) &&
2983         match(Op1, m_ConstantInt(Cst1)) &&
2984         // Only do this when A has multiple uses.  This is most important to do
2985         // when it exposes other optimizations.
2986         !A->hasOneUse()) {
2987       unsigned ASize =cast<IntegerType>(A->getType())->getPrimitiveSizeInBits();
2988
2989       if (ShAmt < ASize) {
2990         APInt MaskV =
2991           APInt::getLowBitsSet(ASize, Op0->getType()->getPrimitiveSizeInBits());
2992         MaskV <<= ShAmt;
2993
2994         APInt CmpV = Cst1->getValue().zext(ASize);
2995         CmpV <<= ShAmt;
2996
2997         Value *Mask = Builder->CreateAnd(A, Builder->getInt(MaskV));
2998         return new ICmpInst(I.getPredicate(), Mask, Builder->getInt(CmpV));
2999       }
3000     }
3001   }
3002
3003   {
3004     Value *X; ConstantInt *Cst;
3005     // icmp X+Cst, X
3006     if (match(Op0, m_Add(m_Value(X), m_ConstantInt(Cst))) && Op1 == X)
3007       return FoldICmpAddOpCst(I, X, Cst, I.getPredicate());
3008
3009     // icmp X, X+Cst
3010     if (match(Op1, m_Add(m_Value(X), m_ConstantInt(Cst))) && Op0 == X)
3011       return FoldICmpAddOpCst(I, X, Cst, I.getSwappedPredicate());
3012   }
3013   return Changed ? &I : 0;
3014 }
3015
3016 /// FoldFCmp_IntToFP_Cst - Fold fcmp ([us]itofp x, cst) if possible.
3017 ///
3018 Instruction *InstCombiner::FoldFCmp_IntToFP_Cst(FCmpInst &I,
3019                                                 Instruction *LHSI,
3020                                                 Constant *RHSC) {
3021   if (!isa<ConstantFP>(RHSC)) return 0;
3022   const APFloat &RHS = cast<ConstantFP>(RHSC)->getValueAPF();
3023
3024   // Get the width of the mantissa.  We don't want to hack on conversions that
3025   // might lose information from the integer, e.g. "i64 -> float"
3026   int MantissaWidth = LHSI->getType()->getFPMantissaWidth();
3027   if (MantissaWidth == -1) return 0;  // Unknown.
3028
3029   // Check to see that the input is converted from an integer type that is small
3030   // enough that preserves all bits.  TODO: check here for "known" sign bits.
3031   // This would allow us to handle (fptosi (x >>s 62) to float) if x is i64 f.e.
3032   unsigned InputSize = LHSI->getOperand(0)->getType()->getScalarSizeInBits();
3033
3034   // If this is a uitofp instruction, we need an extra bit to hold the sign.
3035   bool LHSUnsigned = isa<UIToFPInst>(LHSI);
3036   if (LHSUnsigned)
3037     ++InputSize;
3038
3039   // If the conversion would lose info, don't hack on this.
3040   if ((int)InputSize > MantissaWidth)
3041     return 0;
3042
3043   // Otherwise, we can potentially simplify the comparison.  We know that it
3044   // will always come through as an integer value and we know the constant is
3045   // not a NAN (it would have been previously simplified).
3046   assert(!RHS.isNaN() && "NaN comparison not already folded!");
3047
3048   ICmpInst::Predicate Pred;
3049   switch (I.getPredicate()) {
3050   default: llvm_unreachable("Unexpected predicate!");
3051   case FCmpInst::FCMP_UEQ:
3052   case FCmpInst::FCMP_OEQ:
3053     Pred = ICmpInst::ICMP_EQ;
3054     break;
3055   case FCmpInst::FCMP_UGT:
3056   case FCmpInst::FCMP_OGT:
3057     Pred = LHSUnsigned ? ICmpInst::ICMP_UGT : ICmpInst::ICMP_SGT;
3058     break;
3059   case FCmpInst::FCMP_UGE:
3060   case FCmpInst::FCMP_OGE:
3061     Pred = LHSUnsigned ? ICmpInst::ICMP_UGE : ICmpInst::ICMP_SGE;
3062     break;
3063   case FCmpInst::FCMP_ULT:
3064   case FCmpInst::FCMP_OLT:
3065     Pred = LHSUnsigned ? ICmpInst::ICMP_ULT : ICmpInst::ICMP_SLT;
3066     break;
3067   case FCmpInst::FCMP_ULE:
3068   case FCmpInst::FCMP_OLE:
3069     Pred = LHSUnsigned ? ICmpInst::ICMP_ULE : ICmpInst::ICMP_SLE;
3070     break;
3071   case FCmpInst::FCMP_UNE:
3072   case FCmpInst::FCMP_ONE:
3073     Pred = ICmpInst::ICMP_NE;
3074     break;
3075   case FCmpInst::FCMP_ORD:
3076     return ReplaceInstUsesWith(I, Builder->getTrue());
3077   case FCmpInst::FCMP_UNO:
3078     return ReplaceInstUsesWith(I, Builder->getFalse());
3079   }
3080
3081   IntegerType *IntTy = cast<IntegerType>(LHSI->getOperand(0)->getType());
3082
3083   // Now we know that the APFloat is a normal number, zero or inf.
3084
3085   // See if the FP constant is too large for the integer.  For example,
3086   // comparing an i8 to 300.0.
3087   unsigned IntWidth = IntTy->getScalarSizeInBits();
3088
3089   if (!LHSUnsigned) {
3090     // If the RHS value is > SignedMax, fold the comparison.  This handles +INF
3091     // and large values.
3092     APFloat SMax(RHS.getSemantics());
3093     SMax.convertFromAPInt(APInt::getSignedMaxValue(IntWidth), true,
3094                           APFloat::rmNearestTiesToEven);
3095     if (SMax.compare(RHS) == APFloat::cmpLessThan) {  // smax < 13123.0
3096       if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE  || Pred == ICmpInst::ICMP_SLT ||
3097           Pred == ICmpInst::ICMP_SLE)
3098         return ReplaceInstUsesWith(I, Builder->getTrue());
3099       return ReplaceInstUsesWith(I, Builder->getFalse());
3100     }
3101   } else {
3102     // If the RHS value is > UnsignedMax, fold the comparison. This handles
3103     // +INF and large values.
3104     APFloat UMax(RHS.getSemantics());
3105     UMax.convertFromAPInt(APInt::getMaxValue(IntWidth), false,
3106                           APFloat::rmNearestTiesToEven);
3107     if (UMax.compare(RHS) == APFloat::cmpLessThan) {  // umax < 13123.0
3108       if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE  || Pred == ICmpInst::ICMP_ULT ||
3109           Pred == ICmpInst::ICMP_ULE)
3110         return ReplaceInstUsesWith(I, Builder->getTrue());
3111       return ReplaceInstUsesWith(I, Builder->getFalse());
3112     }
3113   }
3114
3115   if (!LHSUnsigned) {
3116     // See if the RHS value is < SignedMin.
3117     APFloat SMin(RHS.getSemantics());
3118     SMin.convertFromAPInt(APInt::getSignedMinValue(IntWidth), true,
3119                           APFloat::rmNearestTiesToEven);
3120     if (SMin.compare(RHS) == APFloat::cmpGreaterThan) { // smin > 12312.0
3121       if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE || Pred == ICmpInst::ICMP_SGT ||
3122           Pred == ICmpInst::ICMP_SGE)
3123         return ReplaceInstUsesWith(I, Builder->getTrue());
3124       return ReplaceInstUsesWith(I, Builder->getFalse());
3125     }
3126   } else {
3127     // See if the RHS value is < UnsignedMin.
3128     APFloat SMin(RHS.getSemantics());
3129     SMin.convertFromAPInt(APInt::getMinValue(IntWidth), true,
3130                           APFloat::rmNearestTiesToEven);
3131     if (SMin.compare(RHS) == APFloat::cmpGreaterThan) { // umin > 12312.0
3132       if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE || Pred == ICmpInst::ICMP_UGT ||
3133           Pred == ICmpInst::ICMP_UGE)
3134         return ReplaceInstUsesWith(I, Builder->getTrue());
3135       return ReplaceInstUsesWith(I, Builder->getFalse());
3136     }
3137   }
3138
3139   // Okay, now we know that the FP constant fits in the range [SMIN, SMAX] or
3140   // [0, UMAX], but it may still be fractional.  See if it is fractional by
3141   // casting the FP value to the integer value and back, checking for equality.
3142   // Don't do this for zero, because -0.0 is not fractional.
3143   Constant *RHSInt = LHSUnsigned
3144     ? ConstantExpr::getFPToUI(RHSC, IntTy)
3145     : ConstantExpr::getFPToSI(RHSC, IntTy);
3146   if (!RHS.isZero()) {
3147     bool Equal = LHSUnsigned
3148       ? ConstantExpr::getUIToFP(RHSInt, RHSC->getType()) == RHSC
3149       : ConstantExpr::getSIToFP(RHSInt, RHSC->getType()) == RHSC;
3150     if (!Equal) {
3151       // If we had a comparison against a fractional value, we have to adjust
3152       // the compare predicate and sometimes the value.  RHSC is rounded towards
3153       // zero at this point.
3154       switch (Pred) {
3155       default: llvm_unreachable("Unexpected integer comparison!");
3156       case ICmpInst::ICMP_NE:  // (float)int != 4.4   --> true
3157         return ReplaceInstUsesWith(I, Builder->getTrue());
3158       case ICmpInst::ICMP_EQ:  // (float)int == 4.4   --> false
3159         return ReplaceInstUsesWith(I, Builder->getFalse());
3160       case ICmpInst::ICMP_ULE:
3161         // (float)int <= 4.4   --> int <= 4
3162         // (float)int <= -4.4  --> false
3163         if (RHS.isNegative())
3164           return ReplaceInstUsesWith(I, Builder->getFalse());
3165         break;
3166       case ICmpInst::ICMP_SLE:
3167         // (float)int <= 4.4   --> int <= 4
3168         // (float)int <= -4.4  --> int < -4
3169         if (RHS.isNegative())
3170           Pred = ICmpInst::ICMP_SLT;
3171         break;
3172       case ICmpInst::ICMP_ULT:
3173         // (float)int < -4.4   --> false
3174         // (float)int < 4.4    --> int <= 4
3175         if (RHS.isNegative())
3176           return ReplaceInstUsesWith(I, Builder->getFalse());
3177         Pred = ICmpInst::ICMP_ULE;
3178         break;
3179       case ICmpInst::ICMP_SLT:
3180         // (float)int < -4.4   --> int < -4
3181         // (float)int < 4.4    --> int <= 4
3182         if (!RHS.isNegative())
3183           Pred = ICmpInst::ICMP_SLE;
3184         break;
3185       case ICmpInst::ICMP_UGT:
3186         // (float)int > 4.4    --> int > 4
3187         // (float)int > -4.4   --> true
3188         if (RHS.isNegative())
3189           return ReplaceInstUsesWith(I, Builder->getTrue());
3190         break;
3191       case ICmpInst::ICMP_SGT:
3192         // (float)int > 4.4    --> int > 4
3193         // (float)int > -4.4   --> int >= -4
3194         if (RHS.isNegative())
3195           Pred = ICmpInst::ICMP_SGE;
3196         break;
3197       case ICmpInst::ICMP_UGE:
3198         // (float)int >= -4.4   --> true
3199         // (float)int >= 4.4    --> int > 4
3200         if (RHS.isNegative())
3201           return ReplaceInstUsesWith(I, Builder->getTrue());
3202         Pred = ICmpInst::ICMP_UGT;
3203         break;
3204       case ICmpInst::ICMP_SGE:
3205         // (float)int >= -4.4   --> int >= -4
3206         // (float)int >= 4.4    --> int > 4
3207         if (!RHS.isNegative())
3208           Pred = ICmpInst::ICMP_SGT;
3209         break;
3210       }
3211     }
3212   }
3213
3214   // Lower this FP comparison into an appropriate integer version of the
3215   // comparison.
3216   return new ICmpInst(Pred, LHSI->getOperand(0), RHSInt);
3217 }
3218
3219 Instruction *InstCombiner::visitFCmpInst(FCmpInst &I) {
3220   bool Changed = false;
3221
3222   /// Orders the operands of the compare so that they are listed from most
3223   /// complex to least complex.  This puts constants before unary operators,
3224   /// before binary operators.
3225   if (getComplexity(I.getOperand(0)) < getComplexity(I.getOperand(1))) {
3226     I.swapOperands();
3227     Changed = true;
3228   }
3229
3230   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3231
3232   if (Value *V = SimplifyFCmpInst(I.getPredicate(), Op0, Op1, TD))
3233     return ReplaceInstUsesWith(I, V);
3234
3235   // Simplify 'fcmp pred X, X'
3236   if (Op0 == Op1) {
3237     switch (I.getPredicate()) {
3238     default: llvm_unreachable("Unknown predicate!");
3239     case FCmpInst::FCMP_UNO:    // True if unordered: isnan(X) | isnan(Y)
3240     case FCmpInst::FCMP_ULT:    // True if unordered or less than
3241     case FCmpInst::FCMP_UGT:    // True if unordered or greater than
3242     case FCmpInst::FCMP_UNE:    // True if unordered or not equal
3243       // Canonicalize these to be 'fcmp uno %X, 0.0'.
3244       I.setPredicate(FCmpInst::FCMP_UNO);
3245       I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
3246       return &I;
3247
3248     case FCmpInst::FCMP_ORD:    // True if ordered (no nans)
3249     case FCmpInst::FCMP_OEQ:    // True if ordered and equal
3250     case FCmpInst::FCMP_OGE:    // True if ordered and greater than or equal
3251     case FCmpInst::FCMP_OLE:    // True if ordered and less than or equal
3252       // Canonicalize these to be 'fcmp ord %X, 0.0'.
3253       I.setPredicate(FCmpInst::FCMP_ORD);
3254       I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
3255       return &I;
3256     }
3257   }
3258
3259   // Handle fcmp with constant RHS
3260   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
3261     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
3262       switch (LHSI->getOpcode()) {
3263       case Instruction::FPExt: {
3264         // fcmp (fpext x), C -> fcmp x, (fptrunc C) if fptrunc is lossless
3265         FPExtInst *LHSExt = cast<FPExtInst>(LHSI);
3266         ConstantFP *RHSF = dyn_cast<ConstantFP>(RHSC);
3267         if (!RHSF)
3268           break;
3269
3270         const fltSemantics *Sem;
3271         // FIXME: This shouldn't be here.
3272         if (LHSExt->getSrcTy()->isHalfTy())
3273           Sem = &APFloat::IEEEhalf;
3274         else if (LHSExt->getSrcTy()->isFloatTy())
3275           Sem = &APFloat::IEEEsingle;
3276         else if (LHSExt->getSrcTy()->isDoubleTy())
3277           Sem = &APFloat::IEEEdouble;
3278         else if (LHSExt->getSrcTy()->isFP128Ty())
3279           Sem = &APFloat::IEEEquad;
3280         else if (LHSExt->getSrcTy()->isX86_FP80Ty())
3281           Sem = &APFloat::x87DoubleExtended;
3282         else if (LHSExt->getSrcTy()->isPPC_FP128Ty())
3283           Sem = &APFloat::PPCDoubleDouble;
3284         else
3285           break;
3286
3287         bool Lossy;
3288         APFloat F = RHSF->getValueAPF();
3289         F.convert(*Sem, APFloat::rmNearestTiesToEven, &Lossy);
3290
3291         // Avoid lossy conversions and denormals. Zero is a special case
3292         // that's OK to convert.
3293         APFloat Fabs = F;
3294         Fabs.clearSign();
3295         if (!Lossy &&
3296             ((Fabs.compare(APFloat::getSmallestNormalized(*Sem)) !=
3297                  APFloat::cmpLessThan) || Fabs.isZero()))
3298
3299           return new FCmpInst(I.getPredicate(), LHSExt->getOperand(0),
3300                               ConstantFP::get(RHSC->getContext(), F));
3301         break;
3302       }
3303       case Instruction::PHI:
3304         // Only fold fcmp into the PHI if the phi and fcmp are in the same
3305         // block.  If in the same block, we're encouraging jump threading.  If
3306         // not, we are just pessimizing the code by making an i1 phi.
3307         if (LHSI->getParent() == I.getParent())
3308           if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
3309             return NV;
3310         break;
3311       case Instruction::SIToFP:
3312       case Instruction::UIToFP:
3313         if (Instruction *NV = FoldFCmp_IntToFP_Cst(I, LHSI, RHSC))
3314           return NV;
3315         break;
3316       case Instruction::Select: {
3317         // If either operand of the select is a constant, we can fold the
3318         // comparison into the select arms, which will cause one to be
3319         // constant folded and the select turned into a bitwise or.
3320         Value *Op1 = 0, *Op2 = 0;
3321         if (LHSI->hasOneUse()) {
3322           if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(1))) {
3323             // Fold the known value into the constant operand.
3324             Op1 = ConstantExpr::getCompare(I.getPredicate(), C, RHSC);
3325             // Insert a new FCmp of the other select operand.
3326             Op2 = Builder->CreateFCmp(I.getPredicate(),
3327                                       LHSI->getOperand(2), RHSC, I.getName());
3328           } else if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(2))) {
3329             // Fold the known value into the constant operand.
3330             Op2 = ConstantExpr::getCompare(I.getPredicate(), C, RHSC);
3331             // Insert a new FCmp of the other select operand.
3332             Op1 = Builder->CreateFCmp(I.getPredicate(), LHSI->getOperand(1),
3333                                       RHSC, I.getName());
3334           }
3335         }
3336
3337         if (Op1)
3338           return SelectInst::Create(LHSI->getOperand(0), Op1, Op2);
3339         break;
3340       }
3341       case Instruction::FSub: {
3342         // fcmp pred (fneg x), C -> fcmp swap(pred) x, -C
3343         Value *Op;
3344         if (match(LHSI, m_FNeg(m_Value(Op))))
3345           return new FCmpInst(I.getSwappedPredicate(), Op,
3346                               ConstantExpr::getFNeg(RHSC));
3347         break;
3348       }
3349       case Instruction::Load:
3350         if (GetElementPtrInst *GEP =
3351             dyn_cast<GetElementPtrInst>(LHSI->getOperand(0))) {
3352           if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(GEP->getOperand(0)))
3353             if (GV->isConstant() && GV->hasDefinitiveInitializer() &&
3354                 !cast<LoadInst>(LHSI)->isVolatile())
3355               if (Instruction *Res = FoldCmpLoadFromIndexedGlobal(GEP, GV, I))
3356                 return Res;
3357         }
3358         break;
3359       case Instruction::Call: {
3360         CallInst *CI = cast<CallInst>(LHSI);
3361         LibFunc::Func Func;
3362         // Various optimization for fabs compared with zero.
3363         if (RHSC->isNullValue() && CI->getCalledFunction() &&
3364             TLI->getLibFunc(CI->getCalledFunction()->getName(), Func) &&
3365             TLI->has(Func)) {
3366           if (Func == LibFunc::fabs || Func == LibFunc::fabsf ||
3367               Func == LibFunc::fabsl) {
3368             switch (I.getPredicate()) {
3369             default: break;
3370             // fabs(x) < 0 --> false
3371             case FCmpInst::FCMP_OLT:
3372               return ReplaceInstUsesWith(I, Builder->getFalse());
3373             // fabs(x) > 0 --> x != 0
3374             case FCmpInst::FCMP_OGT:
3375               return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_ONE, CI->getArgOperand(0),
3376                                   RHSC);
3377             // fabs(x) <= 0 --> x == 0
3378             case FCmpInst::FCMP_OLE:
3379               return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_OEQ, CI->getArgOperand(0),
3380                                   RHSC);
3381             // fabs(x) >= 0 --> !isnan(x)
3382             case FCmpInst::FCMP_OGE:
3383               return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_ORD, CI->getArgOperand(0),
3384                                   RHSC);
3385             // fabs(x) == 0 --> x == 0
3386             // fabs(x) != 0 --> x != 0
3387             case FCmpInst::FCMP_OEQ:
3388             case FCmpInst::FCMP_UEQ:
3389             case FCmpInst::FCMP_ONE:
3390             case FCmpInst::FCMP_UNE:
3391               return new FCmpInst(I.getPredicate(), CI->getArgOperand(0),
3392                                   RHSC);
3393             }
3394           }
3395         }
3396       }
3397       }
3398   }
3399
3400   // fcmp pred (fneg x), (fneg y) -> fcmp swap(pred) x, y
3401   Value *X, *Y;
3402   if (match(Op0, m_FNeg(m_Value(X))) && match(Op1, m_FNeg(m_Value(Y))))
3403     return new FCmpInst(I.getSwappedPredicate(), X, Y);
3404
3405   // fcmp (fpext x), (fpext y) -> fcmp x, y
3406   if (FPExtInst *LHSExt = dyn_cast<FPExtInst>(Op0))
3407     if (FPExtInst *RHSExt = dyn_cast<FPExtInst>(Op1))
3408       if (LHSExt->getSrcTy() == RHSExt->getSrcTy())
3409         return new FCmpInst(I.getPredicate(), LHSExt->getOperand(0),
3410                             RHSExt->getOperand(0));
3411
3412   return Changed ? &I : 0;
3413 }