lib/Analysis/ConstantFolding.cpp

   1 //===-- ConstantFolding.cpp - Fold instructions into constants ------------===//
   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 defines routines for folding instructions into constants.
  11 //
  12 // Also, to supplement the basic VMCore ConstantExpr simplifications,
  13 // this file defines some additional folding routines that can make use of
  14 // TargetData information. These functions cannot go in VMCore due to library
  15 // dependency issues.
  16 //
  17 //===----------------------------------------------------------------------===//
  18
  19 #include "llvm/Analysis/ConstantFolding.h"
  20 #include "llvm/Constants.h"
  21 #include "llvm/DerivedTypes.h"
  22 #include "llvm/Function.h"
  23 #include "llvm/GlobalVariable.h"
  24 #include "llvm/Instructions.h"
  25 #include "llvm/Intrinsics.h"
  26 #include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
  27 #include "llvm/Target/TargetData.h"
  28 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
  29 #include "llvm/ADT/StringMap.h"
  30 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
  31 #include "llvm/Support/GetElementPtrTypeIterator.h"
  32 #include "llvm/Support/MathExtras.h"
  33 #include "llvm/Support/FEnv.h"
  34 #include <cerrno>
  35 #include <cmath>
  36 using namespace llvm;
  37
  38 //===----------------------------------------------------------------------===//
  39 // Constant Folding internal helper functions
  40 //===----------------------------------------------------------------------===//
  41
  42 /// FoldBitCast - Constant fold bitcast, symbolically evaluating it with
  43 /// TargetData.  This always returns a non-null constant, but it may be a
  44 /// ConstantExpr if unfoldable.
  45 static Constant *FoldBitCast(Constant *C, const Type *DestTy,
  46                              const TargetData &TD) {
  47
  48   // This only handles casts to vectors currently.
  49   const VectorType *DestVTy = dyn_cast<VectorType>(DestTy);
  50   if (DestVTy == 0)
  51     return ConstantExpr::getBitCast(C, DestTy);
  52
  53   // If this is a scalar -> vector cast, convert the input into a <1 x scalar>
  54   // vector so the code below can handle it uniformly.
  55   if (isa<ConstantFP>(C) || isa<ConstantInt>(C)) {
  56     Constant *Ops = C; // don't take the address of C!
  57     return FoldBitCast(ConstantVector::get(&Ops, 1), DestTy, TD);
  58   }
  59
  60   // If this is a bitcast from constant vector -> vector, fold it.
  61   ConstantVector *CV = dyn_cast<ConstantVector>(C);
  62   if (CV == 0)
  63     return ConstantExpr::getBitCast(C, DestTy);
  64
  65   // If the element types match, VMCore can fold it.
  66   unsigned NumDstElt = DestVTy->getNumElements();
  67   unsigned NumSrcElt = CV->getNumOperands();
  68   if (NumDstElt == NumSrcElt)
  69     return ConstantExpr::getBitCast(C, DestTy);
  70
  71   const Type *SrcEltTy = CV->getType()->getElementType();
  72   const Type *DstEltTy = DestVTy->getElementType();
  73
  74   // Otherwise, we're changing the number of elements in a vector, which
  75   // requires endianness information to do the right thing.  For example,
  76   //    bitcast (<2 x i64> <i64 0, i64 1> to <4 x i32>)
  77   // folds to (little endian):
  78   //    <4 x i32> <i32 0, i32 0, i32 1, i32 0>
  79   // and to (big endian):
  80   //    <4 x i32> <i32 0, i32 0, i32 0, i32 1>
  81
  82   // First thing is first.  We only want to think about integer here, so if
  83   // we have something in FP form, recast it as integer.
  84   if (DstEltTy->isFloatingPointTy()) {
  85     // Fold to an vector of integers with same size as our FP type.
  86     unsigned FPWidth = DstEltTy->getPrimitiveSizeInBits();
  87     const Type *DestIVTy =
  88       VectorType::get(IntegerType::get(C->getContext(), FPWidth), NumDstElt);
  89     // Recursively handle this integer conversion, if possible.
  90     C = FoldBitCast(C, DestIVTy, TD);
  91     if (!C) return ConstantExpr::getBitCast(C, DestTy);
  92
  93     // Finally, VMCore can handle this now that #elts line up.
  94     return ConstantExpr::getBitCast(C, DestTy);
  95   }
  96
  97   // Okay, we know the destination is integer, if the input is FP, convert
  98   // it to integer first.
  99   if (SrcEltTy->isFloatingPointTy()) {
 100     unsigned FPWidth = SrcEltTy->getPrimitiveSizeInBits();
 101     const Type *SrcIVTy =
 102       VectorType::get(IntegerType::get(C->getContext(), FPWidth), NumSrcElt);
 103     // Ask VMCore to do the conversion now that #elts line up.
 104     C = ConstantExpr::getBitCast(C, SrcIVTy);
 105     CV = dyn_cast<ConstantVector>(C);
 106     if (!CV)  // If VMCore wasn't able to fold it, bail out.
 107       return C;
 108   }
 109
 110   // Now we know that the input and output vectors are both integer vectors
 111   // of the same size, and that their #elements is not the same.  Do the
 112   // conversion here, which depends on whether the input or output has
 113   // more elements.
 114   bool isLittleEndian = TD.isLittleEndian();
 115
 116   SmallVector<Constant*, 32> Result;
 117   if (NumDstElt < NumSrcElt) {
 118     // Handle: bitcast (<4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3> to <2 x i64>)
 119     Constant *Zero = Constant::getNullValue(DstEltTy);
 120     unsigned Ratio = NumSrcElt/NumDstElt;
 121     unsigned SrcBitSize = SrcEltTy->getPrimitiveSizeInBits();
 122     unsigned SrcElt = 0;
 123     for (unsigned i = 0; i != NumDstElt; ++i) {
 124       // Build each element of the result.
 125       Constant *Elt = Zero;
 126       unsigned ShiftAmt = isLittleEndian ? 0 : SrcBitSize*(Ratio-1);
 127       for (unsigned j = 0; j != Ratio; ++j) {
 128         Constant *Src = dyn_cast<ConstantInt>(CV->getOperand(SrcElt++));
 129         if (!Src)  // Reject constantexpr elements.
 130           return ConstantExpr::getBitCast(C, DestTy);
 131
 132         // Zero extend the element to the right size.
 133         Src = ConstantExpr::getZExt(Src, Elt->getType());
 134
 135         // Shift it to the right place, depending on endianness.
 136         Src = ConstantExpr::getShl(Src,
 137                                    ConstantInt::get(Src->getType(), ShiftAmt));
 138         ShiftAmt += isLittleEndian ? SrcBitSize : -SrcBitSize;
 139
 140         // Mix it in.
 141         Elt = ConstantExpr::getOr(Elt, Src);
 142       }
 143       Result.push_back(Elt);
 144     }
 145   } else {
 146     // Handle: bitcast (<2 x i64> <i64 0, i64 1> to <4 x i32>)
 147     unsigned Ratio = NumDstElt/NumSrcElt;
 148     unsigned DstBitSize = DstEltTy->getPrimitiveSizeInBits();
 149
 150     // Loop over each source value, expanding into multiple results.
 151     for (unsigned i = 0; i != NumSrcElt; ++i) {
 152       Constant *Src = dyn_cast<ConstantInt>(CV->getOperand(i));
 153       if (!Src)  // Reject constantexpr elements.
 154         return ConstantExpr::getBitCast(C, DestTy);
 155
 156       unsigned ShiftAmt = isLittleEndian ? 0 : DstBitSize*(Ratio-1);
 157       for (unsigned j = 0; j != Ratio; ++j) {
 158         // Shift the piece of the value into the right place, depending on
 159         // endianness.
 160         Constant *Elt = ConstantExpr::getLShr(Src,
 161                                     ConstantInt::get(Src->getType(), ShiftAmt));
 162         ShiftAmt += isLittleEndian ? DstBitSize : -DstBitSize;
 163
 164         // Truncate and remember this piece.
 165         Result.push_back(ConstantExpr::getTrunc(Elt, DstEltTy));
 166       }
 167     }
 168   }
 169
 170   return ConstantVector::get(Result.data(), Result.size());
 171 }
 172
 173
 174 /// IsConstantOffsetFromGlobal - If this constant is actually a constant offset
 175 /// from a global, return the global and the constant.  Because of
 176 /// constantexprs, this function is recursive.
 177 static bool IsConstantOffsetFromGlobal(Constant *C, GlobalValue *&GV,
 178                                        int64_t &Offset, const TargetData &TD) {
 179   // Trivial case, constant is the global.
 180   if ((GV = dyn_cast<GlobalValue>(C))) {
 181     Offset = 0;
 182     return true;
 183   }
 184
 185   // Otherwise, if this isn't a constant expr, bail out.
 186   ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(C);
 187   if (!CE) return false;
 188
 189   // Look through ptr->int and ptr->ptr casts.
 190   if (CE->getOpcode() == Instruction::PtrToInt ||
 191       CE->getOpcode() == Instruction::BitCast)
 192     return IsConstantOffsetFromGlobal(CE->getOperand(0), GV, Offset, TD);
 193
 194   // i32* getelementptr ([5 x i32]* @a, i32 0, i32 5)
 195   if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr) {
 196     // Cannot compute this if the element type of the pointer is missing size
 197     // info.
 198     if (!cast<PointerType>(CE->getOperand(0)->getType())
 199                  ->getElementType()->isSized())
 200       return false;
 201
 202     // If the base isn't a global+constant, we aren't either.
 203     if (!IsConstantOffsetFromGlobal(CE->getOperand(0), GV, Offset, TD))
 204       return false;
 205
 206     // Otherwise, add any offset that our operands provide.
 207     gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(CE);
 208     for (User::const_op_iterator i = CE->op_begin() + 1, e = CE->op_end();
 209          i != e; ++i, ++GTI) {
 210       ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(*i);
 211       if (!CI) return false;  // Index isn't a simple constant?
 212       if (CI->isZero()) continue;  // Not adding anything.
 213
 214       if (const StructType *ST = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
 215         // N = N + Offset
 216         Offset += TD.getStructLayout(ST)->getElementOffset(CI->getZExtValue());
 217       } else {
 218         const SequentialType *SQT = cast<SequentialType>(*GTI);
 219         Offset += TD.getTypeAllocSize(SQT->getElementType())*CI->getSExtValue();
 220       }
 221     }
 222     return true;
 223   }
 224
 225   return false;
 226 }
 227
 228 /// ReadDataFromGlobal - Recursive helper to read bits out of global.  C is the
 229 /// constant being copied out of. ByteOffset is an offset into C.  CurPtr is the
 230 /// pointer to copy results into and BytesLeft is the number of bytes left in
 231 /// the CurPtr buffer.  TD is the target data.
 232 static bool ReadDataFromGlobal(Constant *C, uint64_t ByteOffset,
 233                                unsigned char *CurPtr, unsigned BytesLeft,
 234                                const TargetData &TD) {
 235   assert(ByteOffset <= TD.getTypeAllocSize(C->getType()) &&
 236          "Out of range access");
 237
 238   // If this element is zero or undefined, we can just return since *CurPtr is
 239   // zero initialized.
 240   if (isa<ConstantAggregateZero>(C) || isa<UndefValue>(C))
 241     return true;
 242
 243   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(C)) {
 244     if (CI->getBitWidth() > 64 ||
 245         (CI->getBitWidth() & 7) != 0)
 246       return false;
 247
 248     uint64_t Val = CI->getZExtValue();
 249     unsigned IntBytes = unsigned(CI->getBitWidth()/8);
 250
 251     for (unsigned i = 0; i != BytesLeft && ByteOffset != IntBytes; ++i) {
 252       CurPtr[i] = (unsigned char)(Val >> (ByteOffset * 8));
 253       ++ByteOffset;
 254     }
 255     return true;
 256   }
 257
 258   if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(C)) {
 259     if (CFP->getType()->isDoubleTy()) {
 260       C = FoldBitCast(C, Type::getInt64Ty(C->getContext()), TD);
 261       return ReadDataFromGlobal(C, ByteOffset, CurPtr, BytesLeft, TD);
 262     }
 263     if (CFP->getType()->isFloatTy()){
 264       C = FoldBitCast(C, Type::getInt32Ty(C->getContext()), TD);
 265       return ReadDataFromGlobal(C, ByteOffset, CurPtr, BytesLeft, TD);
 266     }
 267     return false;
 268   }
 269
 270   if (ConstantStruct *CS = dyn_cast<ConstantStruct>(C)) {
 271     const StructLayout *SL = TD.getStructLayout(CS->getType());
 272     unsigned Index = SL->getElementContainingOffset(ByteOffset);
 273     uint64_t CurEltOffset = SL->getElementOffset(Index);
 274     ByteOffset -= CurEltOffset;
 275
 276     while (1) {
 277       // If the element access is to the element itself and not to tail padding,
 278       // read the bytes from the element.
 279       uint64_t EltSize = TD.getTypeAllocSize(CS->getOperand(Index)->getType());
 280
 281       if (ByteOffset < EltSize &&
 282           !ReadDataFromGlobal(CS->getOperand(Index), ByteOffset, CurPtr,
 283                               BytesLeft, TD))
 284         return false;
 285
 286       ++Index;
 287
 288       // Check to see if we read from the last struct element, if so we're done.
 289       if (Index == CS->getType()->getNumElements())
 290         return true;
 291
 292       // If we read all of the bytes we needed from this element we're done.
 293       uint64_t NextEltOffset = SL->getElementOffset(Index);
 294
 295       if (BytesLeft <= NextEltOffset-CurEltOffset-ByteOffset)
 296         return true;
 297
 298       // Move to the next element of the struct.
 299       CurPtr += NextEltOffset-CurEltOffset-ByteOffset;
 300       BytesLeft -= NextEltOffset-CurEltOffset-ByteOffset;
 301       ByteOffset = 0;
 302       CurEltOffset = NextEltOffset;
 303     }
 304     // not reached.
 305   }
 306
 307   if (ConstantArray *CA = dyn_cast<ConstantArray>(C)) {
 308     uint64_t EltSize = TD.getTypeAllocSize(CA->getType()->getElementType());
 309     uint64_t Index = ByteOffset / EltSize;
 310     uint64_t Offset = ByteOffset - Index * EltSize;
 311     for (; Index != CA->getType()->getNumElements(); ++Index) {
 312       if (!ReadDataFromGlobal(CA->getOperand(Index), Offset, CurPtr,
 313                               BytesLeft, TD))
 314         return false;
 315       if (EltSize >= BytesLeft)
 316         return true;
 317
 318       Offset = 0;
 319       BytesLeft -= EltSize;
 320       CurPtr += EltSize;
 321     }
 322     return true;
 323   }
 324
 325   if (ConstantVector *CV = dyn_cast<ConstantVector>(C)) {
 326     uint64_t EltSize = TD.getTypeAllocSize(CV->getType()->getElementType());
 327     uint64_t Index = ByteOffset / EltSize;
 328     uint64_t Offset = ByteOffset - Index * EltSize;
 329     for (; Index != CV->getType()->getNumElements(); ++Index) {
 330       if (!ReadDataFromGlobal(CV->getOperand(Index), Offset, CurPtr,
 331                               BytesLeft, TD))
 332         return false;
 333       if (EltSize >= BytesLeft)
 334         return true;
 335
 336       Offset = 0;
 337       BytesLeft -= EltSize;
 338       CurPtr += EltSize;
 339     }
 340     return true;
 341   }
 342
 343   // Otherwise, unknown initializer type.
 344   return false;
 345 }
 346
 347 static Constant *FoldReinterpretLoadFromConstPtr(Constant *C,
 348                                                  const TargetData &TD) {
 349   const Type *LoadTy = cast<PointerType>(C->getType())->getElementType();
 350   const IntegerType *IntType = dyn_cast<IntegerType>(LoadTy);
 351
 352   // If this isn't an integer load we can't fold it directly.
 353   if (!IntType) {
 354     // If this is a float/double load, we can try folding it as an int32/64 load
 355     // and then bitcast the result.  This can be useful for union cases.  Note
 356     // that address spaces don't matter here since we're not going to result in
 357     // an actual new load.
 358     const Type *MapTy;
 359     if (LoadTy->isFloatTy())
 360       MapTy = Type::getInt32PtrTy(C->getContext());
 361     else if (LoadTy->isDoubleTy())
 362       MapTy = Type::getInt64PtrTy(C->getContext());
 363     else if (LoadTy->isVectorTy()) {
 364       MapTy = IntegerType::get(C->getContext(),
 365                                TD.getTypeAllocSizeInBits(LoadTy));
 366       MapTy = PointerType::getUnqual(MapTy);
 367     } else
 368       return 0;
 369
 370     C = FoldBitCast(C, MapTy, TD);
 371     if (Constant *Res = FoldReinterpretLoadFromConstPtr(C, TD))
 372       return FoldBitCast(Res, LoadTy, TD);
 373     return 0;
 374   }
 375
 376   unsigned BytesLoaded = (IntType->getBitWidth() + 7) / 8;
 377   if (BytesLoaded > 32 || BytesLoaded == 0) return 0;
 378
 379   GlobalValue *GVal;
 380   int64_t Offset;
 381   if (!IsConstantOffsetFromGlobal(C, GVal, Offset, TD))
 382     return 0;
 383
 384   GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(GVal);
 385   if (!GV || !GV->isConstant() || !GV->hasDefinitiveInitializer() ||
 386       !GV->getInitializer()->getType()->isSized())
 387     return 0;
 388
 389   // If we're loading off the beginning of the global, some bytes may be valid,
 390   // but we don't try to handle this.
 391   if (Offset < 0) return 0;
 392
 393   // If we're not accessing anything in this constant, the result is undefined.
 394   if (uint64_t(Offset) >= TD.getTypeAllocSize(GV->getInitializer()->getType()))
 395     return UndefValue::get(IntType);
 396
 397   unsigned char RawBytes[32] = {0};
 398   if (!ReadDataFromGlobal(GV->getInitializer(), Offset, RawBytes,
 399                           BytesLoaded, TD))
 400     return 0;
 401
 402   APInt ResultVal = APInt(IntType->getBitWidth(), RawBytes[BytesLoaded-1]);
 403   for (unsigned i = 1; i != BytesLoaded; ++i) {
 404     ResultVal <<= 8;
 405     ResultVal |= RawBytes[BytesLoaded-1-i];
 406   }
 407
 408   return ConstantInt::get(IntType->getContext(), ResultVal);
 409 }
 410
 411 /// ConstantFoldLoadFromConstPtr - Return the value that a load from C would
 412 /// produce if it is constant and determinable.  If this is not determinable,
 413 /// return null.
 414 Constant *llvm::ConstantFoldLoadFromConstPtr(Constant *C,
 415                                              const TargetData *TD) {
 416   // First, try the easy cases:
 417   if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(C))
 418     if (GV->isConstant() && GV->hasDefinitiveInitializer())
 419       return GV->getInitializer();
 420
 421   // If the loaded value isn't a constant expr, we can't handle it.
 422   ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(C);
 423   if (!CE) return 0;
 424
 425   if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr) {
 426     if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(CE->getOperand(0)))
 427       if (GV->isConstant() && GV->hasDefinitiveInitializer())
 428         if (Constant *V =
 429              ConstantFoldLoadThroughGEPConstantExpr(GV->getInitializer(), CE))
 430           return V;
 431   }
 432
 433   // Instead of loading constant c string, use corresponding integer value
 434   // directly if string length is small enough.
 435   std::string Str;
 436   if (TD && GetConstantStringInfo(CE, Str) && !Str.empty()) {
 437     unsigned StrLen = Str.length();
 438     const Type *Ty = cast<PointerType>(CE->getType())->getElementType();
 439     unsigned NumBits = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
 440     // Replace load with immediate integer if the result is an integer or fp
 441     // value.
 442     if ((NumBits >> 3) == StrLen + 1 && (NumBits & 7) == 0 &&
 443         (isa<IntegerType>(Ty) || Ty->isFloatingPointTy())) {
 444       APInt StrVal(NumBits, 0);
 445       APInt SingleChar(NumBits, 0);
 446       if (TD->isLittleEndian()) {
 447         for (signed i = StrLen-1; i >= 0; i--) {
 448           SingleChar = (uint64_t) Str[i] & UCHAR_MAX;
 449           StrVal = (StrVal << 8) | SingleChar;
 450         }
 451       } else {
 452         for (unsigned i = 0; i < StrLen; i++) {
 453           SingleChar = (uint64_t) Str[i] & UCHAR_MAX;
 454           StrVal = (StrVal << 8) | SingleChar;
 455         }
 456         // Append NULL at the end.
 457         SingleChar = 0;
 458         StrVal = (StrVal << 8) | SingleChar;
 459       }
 460
 461       Constant *Res = ConstantInt::get(CE->getContext(), StrVal);
 462       if (Ty->isFloatingPointTy())
 463         Res = ConstantExpr::getBitCast(Res, Ty);
 464       return Res;
 465     }
 466   }
 467
 468   // If this load comes from anywhere in a constant global, and if the global
 469   // is all undef or zero, we know what it loads.
 470   if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(GetUnderlyingObject(CE))){
 471     if (GV->isConstant() && GV->hasDefinitiveInitializer()) {
 472       const Type *ResTy = cast<PointerType>(C->getType())->getElementType();
 473       if (GV->getInitializer()->isNullValue())
 474         return Constant::getNullValue(ResTy);
 475       if (isa<UndefValue>(GV->getInitializer()))
 476         return UndefValue::get(ResTy);
 477     }
 478   }
 479
 480   // Try hard to fold loads from bitcasted strange and non-type-safe things.  We
 481   // currently don't do any of this for big endian systems.  It can be
 482   // generalized in the future if someone is interested.
 483   if (TD && TD->isLittleEndian())
 484     return FoldReinterpretLoadFromConstPtr(CE, *TD);
 485   return 0;
 486 }
 487
 488 static Constant *ConstantFoldLoadInst(const LoadInst *LI, const TargetData *TD){
 489   if (LI->isVolatile()) return 0;
 490
 491   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LI->getOperand(0)))
 492     return ConstantFoldLoadFromConstPtr(C, TD);
 493
 494   return 0;
 495 }
 496
 497 /// SymbolicallyEvaluateBinop - One of Op0/Op1 is a constant expression.
 498 /// Attempt to symbolically evaluate the result of a binary operator merging
 499 /// these together.  If target data info is available, it is provided as TD,
 500 /// otherwise TD is null.
 501 static Constant *SymbolicallyEvaluateBinop(unsigned Opc, Constant *Op0,
 502                                            Constant *Op1, const TargetData *TD){
 503   // SROA
 504
 505   // Fold (and 0xffffffff00000000, (shl x, 32)) -> shl.
 506   // Fold (lshr (or X, Y), 32) -> (lshr [X/Y], 32) if one doesn't contribute
 507   // bits.
 508
 509
 510   // If the constant expr is something like &A[123] - &A[4].f, fold this into a
 511   // constant.  This happens frequently when iterating over a global array.
 512   if (Opc == Instruction::Sub && TD) {
 513     GlobalValue *GV1, *GV2;
 514     int64_t Offs1, Offs2;
 515
 516     if (IsConstantOffsetFromGlobal(Op0, GV1, Offs1, *TD))
 517       if (IsConstantOffsetFromGlobal(Op1, GV2, Offs2, *TD) &&
 518           GV1 == GV2) {
 519         // (&GV+C1) - (&GV+C2) -> C1-C2, pointer arithmetic cannot overflow.
 520         return ConstantInt::get(Op0->getType(), Offs1-Offs2);
 521       }
 522   }
 523
 524   return 0;
 525 }
 526
 527 /// CastGEPIndices - If array indices are not pointer-sized integers,
 528 /// explicitly cast them so that they aren't implicitly casted by the
 529 /// getelementptr.
 530 static Constant *CastGEPIndices(Constant *const *Ops, unsigned NumOps,
 531                                 const Type *ResultTy,
 532                                 const TargetData *TD) {
 533   if (!TD) return 0;
 534   const Type *IntPtrTy = TD->getIntPtrType(ResultTy->getContext());
 535
 536   bool Any = false;
 537   SmallVector<Constant*, 32> NewIdxs;
 538   for (unsigned i = 1; i != NumOps; ++i) {
 539     if ((i == 1 ||
 540          !isa<StructType>(GetElementPtrInst::getIndexedType(Ops[0]->getType(),
 541                                         reinterpret_cast<Value *const *>(Ops+1),
 542                                                             i-1))) &&
 543         Ops[i]->getType() != IntPtrTy) {
 544       Any = true;
 545       NewIdxs.push_back(ConstantExpr::getCast(CastInst::getCastOpcode(Ops[i],
 546                                                                       true,
 547                                                                       IntPtrTy,
 548                                                                       true),
 549                                               Ops[i], IntPtrTy));
 550     } else
 551       NewIdxs.push_back(Ops[i]);
 552   }
 553   if (!Any) return 0;
 554
 555   Constant *C =
 556     ConstantExpr::getGetElementPtr(Ops[0], &NewIdxs[0], NewIdxs.size());
 557   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(C))
 558     if (Constant *Folded = ConstantFoldConstantExpression(CE, TD))
 559       C = Folded;
 560   return C;
 561 }
 562
 563 /// SymbolicallyEvaluateGEP - If we can symbolically evaluate the specified GEP
 564 /// constant expression, do so.
 565 static Constant *SymbolicallyEvaluateGEP(Constant *const *Ops, unsigned NumOps,
 566                                          const Type *ResultTy,
 567                                          const TargetData *TD) {
 568   Constant *Ptr = Ops[0];
 569   if (!TD || !cast<PointerType>(Ptr->getType())->getElementType()->isSized())
 570     return 0;
 571
 572   unsigned BitWidth =
 573     TD->getTypeSizeInBits(TD->getIntPtrType(Ptr->getContext()));
 574
 575   // If this is a constant expr gep that is effectively computing an
 576   // "offsetof", fold it into 'cast int Size to T*' instead of 'gep 0, 0, 12'
 577   for (unsigned i = 1; i != NumOps; ++i)
 578     if (!isa<ConstantInt>(Ops[i])) {
 579
 580       // If this is "gep i8* Ptr, (sub 0, V)", fold this as:
 581       // "inttoptr (sub (ptrtoint Ptr), V)"
 582       if (NumOps == 2 &&
 583           cast<PointerType>(ResultTy)->getElementType()->isIntegerTy(8)) {
 584         ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Ops[1]);
 585         if (CE && CE->getOpcode() == Instruction::Sub &&
 586             isa<ConstantInt>(CE->getOperand(0)) &&
 587             cast<ConstantInt>(CE->getOperand(0))->isZero()) {
 588           Constant *Res = ConstantExpr::getPtrToInt(Ptr, CE->getType());
 589           Res = ConstantExpr::getSub(Res, CE->getOperand(1));
 590           Res = ConstantExpr::getIntToPtr(Res, ResultTy);
 591           if (ConstantExpr *ResCE = dyn_cast<ConstantExpr>(Res))
 592             Res = ConstantFoldConstantExpression(ResCE, TD);
 593           return Res;
 594         }
 595       }
 596       return 0;
 597     }
 598
 599   APInt Offset = APInt(BitWidth,
 600                        TD->getIndexedOffset(Ptr->getType(),
 601                                             (Value**)Ops+1, NumOps-1));
 602   Ptr = cast<Constant>(Ptr->stripPointerCasts());
 603
 604   // If this is a GEP of a GEP, fold it all into a single GEP.
 605   while (GEPOperator *GEP = dyn_cast<GEPOperator>(Ptr)) {
 606     SmallVector<Value *, 4> NestedOps(GEP->op_begin()+1, GEP->op_end());
 607
 608     // Do not try the incorporate the sub-GEP if some index is not a number.
 609     bool AllConstantInt = true;
 610     for (unsigned i = 0, e = NestedOps.size(); i != e; ++i)
 611       if (!isa<ConstantInt>(NestedOps[i])) {
 612         AllConstantInt = false;
 613         break;
 614       }
 615     if (!AllConstantInt)
 616       break;
 617
 618     Ptr = cast<Constant>(GEP->getOperand(0));
 619     Offset += APInt(BitWidth,
 620                     TD->getIndexedOffset(Ptr->getType(),
 621                                          (Value**)NestedOps.data(),
 622                                          NestedOps.size()));
 623     Ptr = cast<Constant>(Ptr->stripPointerCasts());
 624   }
 625
 626   // If the base value for this address is a literal integer value, fold the
 627   // getelementptr to the resulting integer value casted to the pointer type.
 628   APInt BasePtr(BitWidth, 0);
 629   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Ptr))
 630     if (CE->getOpcode() == Instruction::IntToPtr)
 631       if (ConstantInt *Base = dyn_cast<ConstantInt>(CE->getOperand(0)))
 632         BasePtr = Base->getValue().zextOrTrunc(BitWidth);
 633   if (Ptr->isNullValue() || BasePtr != 0) {
 634     Constant *C = ConstantInt::get(Ptr->getContext(), Offset+BasePtr);
 635     return ConstantExpr::getIntToPtr(C, ResultTy);
 636   }
 637
 638   // Otherwise form a regular getelementptr. Recompute the indices so that
 639   // we eliminate over-indexing of the notional static type array bounds.
 640   // This makes it easy to determine if the getelementptr is "inbounds".
 641   // Also, this helps GlobalOpt do SROA on GlobalVariables.
 642   const Type *Ty = Ptr->getType();
 643   SmallVector<Constant*, 32> NewIdxs;
 644   do {
 645     if (const SequentialType *ATy = dyn_cast<SequentialType>(Ty)) {
 646       if (ATy->isPointerTy()) {
 647         // The only pointer indexing we'll do is on the first index of the GEP.
 648         if (!NewIdxs.empty())
 649           break;
 650
 651         // Only handle pointers to sized types, not pointers to functions.
 652         if (!ATy->getElementType()->isSized())
 653           return 0;
 654       }
 655
 656       // Determine which element of the array the offset points into.
 657       APInt ElemSize(BitWidth, TD->getTypeAllocSize(ATy->getElementType()));
 658       const IntegerType *IntPtrTy = TD->getIntPtrType(Ty->getContext());
 659       if (ElemSize == 0)
 660         // The element size is 0. This may be [0 x Ty]*, so just use a zero
 661         // index for this level and proceed to the next level to see if it can
 662         // accommodate the offset.
 663         NewIdxs.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy, 0));
 664       else {
 665         // The element size is non-zero divide the offset by the element
 666         // size (rounding down), to compute the index at this level.
 667         APInt NewIdx = Offset.udiv(ElemSize);
 668         Offset -= NewIdx * ElemSize;
 669         NewIdxs.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy, NewIdx));
 670       }
 671       Ty = ATy->getElementType();
 672     } else if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(Ty)) {
 673       // Determine which field of the struct the offset points into. The
 674       // getZExtValue is at least as safe as the StructLayout API because we
 675       // know the offset is within the struct at this point.
 676       const StructLayout &SL = *TD->getStructLayout(STy);
 677       unsigned ElIdx = SL.getElementContainingOffset(Offset.getZExtValue());
 678       NewIdxs.push_back(ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Ty->getContext()),
 679                                          ElIdx));
 680       Offset -= APInt(BitWidth, SL.getElementOffset(ElIdx));
 681       Ty = STy->getTypeAtIndex(ElIdx);
 682     } else {
 683       // We've reached some non-indexable type.
 684       break;
 685     }
 686   } while (Ty != cast<PointerType>(ResultTy)->getElementType());
 687
 688   // If we haven't used up the entire offset by descending the static
 689   // type, then the offset is pointing into the middle of an indivisible
 690   // member, so we can't simplify it.
 691   if (Offset != 0)
 692     return 0;
 693
 694   // Create a GEP.
 695   Constant *C =
 696     ConstantExpr::getGetElementPtr(Ptr, &NewIdxs[0], NewIdxs.size());
 697   assert(cast<PointerType>(C->getType())->getElementType() == Ty &&
 698          "Computed GetElementPtr has unexpected type!");
 699
 700   // If we ended up indexing a member with a type that doesn't match
 701   // the type of what the original indices indexed, add a cast.
 702   if (Ty != cast<PointerType>(ResultTy)->getElementType())
 703     C = FoldBitCast(C, ResultTy, *TD);
 704
 705   return C;
 706 }
 707
 708
 709
 710 //===----------------------------------------------------------------------===//
 711 // Constant Folding public APIs
 712 //===----------------------------------------------------------------------===//
 713
 714 /// ConstantFoldInstruction - Try to constant fold the specified instruction.
 715 /// If successful, the constant result is returned, if not, null is returned.
 716 /// Note that this fails if not all of the operands are constant.  Otherwise,
 717 /// this function can only fail when attempting to fold instructions like loads
 718 /// and stores, which have no constant expression form.
 719 Constant *llvm::ConstantFoldInstruction(Instruction *I, const TargetData *TD) {
 720   // Handle PHI nodes quickly here...
 721   if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I)) {
 722     Constant *CommonValue = 0;
 723
 724     for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
 725       Value *Incoming = PN->getIncomingValue(i);
 726       // If the incoming value is undef then skip it.  Note that while we could
 727       // skip the value if it is equal to the phi node itself we choose not to
 728       // because that would break the rule that constant folding only applies if
 729       // all operands are constants.
 730       if (isa<UndefValue>(Incoming))
 731         continue;
 732       // If the incoming value is not a constant, or is a different constant to
 733       // the one we saw previously, then give up.
 734       Constant *C = dyn_cast<Constant>(Incoming);
 735       if (!C || (CommonValue && C != CommonValue))
 736         return 0;
 737       CommonValue = C;
 738     }
 739
 740     // If we reach here, all incoming values are the same constant or undef.
 741     return CommonValue ? CommonValue : UndefValue::get(PN->getType());
 742   }
 743
 744   // Scan the operand list, checking to see if they are all constants, if so,
 745   // hand off to ConstantFoldInstOperands.
 746   SmallVector<Constant*, 8> Ops;
 747   for (User::op_iterator i = I->op_begin(), e = I->op_end(); i != e; ++i)
 748     if (Constant *Op = dyn_cast<Constant>(*i))
 749       Ops.push_back(Op);
 750     else
 751       return 0;  // All operands not constant!
 752
 753   if (const CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(I))
 754     return ConstantFoldCompareInstOperands(CI->getPredicate(), Ops[0], Ops[1],
 755                                            TD);
 756
 757   if (const LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I))
 758     return ConstantFoldLoadInst(LI, TD);
 759
 760   if (InsertValueInst *IVI = dyn_cast<InsertValueInst>(I))
 761     return ConstantExpr::getInsertValue(
 762                                 cast<Constant>(IVI->getAggregateOperand()),
 763                                 cast<Constant>(IVI->getInsertedValueOperand()),
 764                                 IVI->idx_begin(), IVI->getNumIndices());
 765
 766   if (ExtractValueInst *EVI = dyn_cast<ExtractValueInst>(I))
 767     return ConstantExpr::getExtractValue(
 768                                     cast<Constant>(EVI->getAggregateOperand()),
 769                                     EVI->idx_begin(), EVI->getNumIndices());
 770
 771   return ConstantFoldInstOperands(I->getOpcode(), I->getType(),
 772                                   Ops.data(), Ops.size(), TD);
 773 }
 774
 775 /// ConstantFoldConstantExpression - Attempt to fold the constant expression
 776 /// using the specified TargetData.  If successful, the constant result is
 777 /// result is returned, if not, null is returned.
 778 Constant *llvm::ConstantFoldConstantExpression(const ConstantExpr *CE,
 779                                                const TargetData *TD) {
 780   SmallVector<Constant*, 8> Ops;
 781   for (User::const_op_iterator i = CE->op_begin(), e = CE->op_end();
 782        i != e; ++i) {
 783     Constant *NewC = cast<Constant>(*i);
 784     // Recursively fold the ConstantExpr's operands.
 785     if (ConstantExpr *NewCE = dyn_cast<ConstantExpr>(NewC))
 786       NewC = ConstantFoldConstantExpression(NewCE, TD);
 787     Ops.push_back(NewC);
 788   }
 789
 790   if (CE->isCompare())
 791     return ConstantFoldCompareInstOperands(CE->getPredicate(), Ops[0], Ops[1],
 792                                            TD);
 793   return ConstantFoldInstOperands(CE->getOpcode(), CE->getType(),
 794                                   Ops.data(), Ops.size(), TD);
 795 }
 796
 797 /// ConstantFoldInstOperands - Attempt to constant fold an instruction with the
 798 /// specified opcode and operands.  If successful, the constant result is
 799 /// returned, if not, null is returned.  Note that this function can fail when
 800 /// attempting to fold instructions like loads and stores, which have no
 801 /// constant expression form.
 802 ///
 803 /// TODO: This function neither utilizes nor preserves nsw/nuw/inbounds/etc
 804 /// information, due to only being passed an opcode and operands. Constant
 805 /// folding using this function strips this information.
 806 ///
 807 Constant *llvm::ConstantFoldInstOperands(unsigned Opcode, const Type *DestTy,
 808                                          Constant* const* Ops, unsigned NumOps,
 809                                          const TargetData *TD) {
 810   // Handle easy binops first.
 811   if (Instruction::isBinaryOp(Opcode)) {
 812     if (isa<ConstantExpr>(Ops[0]) || isa<ConstantExpr>(Ops[1]))
 813       if (Constant *C = SymbolicallyEvaluateBinop(Opcode, Ops[0], Ops[1], TD))
 814         return C;
 815
 816     return ConstantExpr::get(Opcode, Ops[0], Ops[1]);
 817   }
 818
 819   switch (Opcode) {
 820   default: return 0;
 821   case Instruction::ICmp:
 822   case Instruction::FCmp: assert(0 && "Invalid for compares");
 823   case Instruction::Call:
 824     if (Function *F = dyn_cast<Function>(Ops[NumOps - 1]))
 825       if (canConstantFoldCallTo(F))
 826         return ConstantFoldCall(F, Ops, NumOps - 1);
 827     return 0;
 828   case Instruction::PtrToInt:
 829     // If the input is a inttoptr, eliminate the pair.  This requires knowing
 830     // the width of a pointer, so it can't be done in ConstantExpr::getCast.
 831     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Ops[0])) {
 832       if (TD && CE->getOpcode() == Instruction::IntToPtr) {
 833         Constant *Input = CE->getOperand(0);
 834         unsigned InWidth = Input->getType()->getScalarSizeInBits();
 835         if (TD->getPointerSizeInBits() < InWidth) {
 836           Constant *Mask =
 837             ConstantInt::get(CE->getContext(), APInt::getLowBitsSet(InWidth,
 838                                                   TD->getPointerSizeInBits()));
 839           Input = ConstantExpr::getAnd(Input, Mask);
 840         }
 841         // Do a zext or trunc to get to the dest size.
 842         return ConstantExpr::getIntegerCast(Input, DestTy, false);
 843       }
 844     }
 845     return ConstantExpr::getCast(Opcode, Ops[0], DestTy);
 846   case Instruction::IntToPtr:
 847     // If the input is a ptrtoint, turn the pair into a ptr to ptr bitcast if
 848     // the int size is >= the ptr size.  This requires knowing the width of a
 849     // pointer, so it can't be done in ConstantExpr::getCast.
 850     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Ops[0]))
 851       if (TD &&
 852           TD->getPointerSizeInBits() <= CE->getType()->getScalarSizeInBits() &&
 853           CE->getOpcode() == Instruction::PtrToInt)
 854         return FoldBitCast(CE->getOperand(0), DestTy, *TD);
 855
 856     return ConstantExpr::getCast(Opcode, Ops[0], DestTy);
 857   case Instruction::Trunc:
 858   case Instruction::ZExt:
 859   case Instruction::SExt:
 860   case Instruction::FPTrunc:
 861   case Instruction::FPExt:
 862   case Instruction::UIToFP:
 863   case Instruction::SIToFP:
 864   case Instruction::FPToUI:
 865   case Instruction::FPToSI:
 866       return ConstantExpr::getCast(Opcode, Ops[0], DestTy);
 867   case Instruction::BitCast:
 868     if (TD)
 869       return FoldBitCast(Ops[0], DestTy, *TD);
 870     return ConstantExpr::getBitCast(Ops[0], DestTy);
 871   case Instruction::Select:
 872     return ConstantExpr::getSelect(Ops[0], Ops[1], Ops[2]);
 873   case Instruction::ExtractElement:
 874     return ConstantExpr::getExtractElement(Ops[0], Ops[1]);
 875   case Instruction::InsertElement:
 876     return ConstantExpr::getInsertElement(Ops[0], Ops[1], Ops[2]);
 877   case Instruction::ShuffleVector:
 878     return ConstantExpr::getShuffleVector(Ops[0], Ops[1], Ops[2]);
 879   case Instruction::GetElementPtr:
 880     if (Constant *C = CastGEPIndices(Ops, NumOps, DestTy, TD))
 881       return C;
 882     if (Constant *C = SymbolicallyEvaluateGEP(Ops, NumOps, DestTy, TD))
 883       return C;
 884
 885     return ConstantExpr::getGetElementPtr(Ops[0], Ops+1, NumOps-1);
 886   }
 887 }
 888
 889 /// ConstantFoldCompareInstOperands - Attempt to constant fold a compare
 890 /// instruction (icmp/fcmp) with the specified operands.  If it fails, it
 891 /// returns a constant expression of the specified operands.
 892 ///
 893 Constant *llvm::ConstantFoldCompareInstOperands(unsigned Predicate,
 894                                                 Constant *Ops0, Constant *Ops1,
 895                                                 const TargetData *TD) {
 896   // fold: icmp (inttoptr x), null         -> icmp x, 0
 897   // fold: icmp (ptrtoint x), 0            -> icmp x, null
 898   // fold: icmp (inttoptr x), (inttoptr y) -> icmp trunc/zext x, trunc/zext y
 899   // fold: icmp (ptrtoint x), (ptrtoint y) -> icmp x, y
 900   //
 901   // ConstantExpr::getCompare cannot do this, because it doesn't have TD
 902   // around to know if bit truncation is happening.
 903   if (ConstantExpr *CE0 = dyn_cast<ConstantExpr>(Ops0)) {
 904     if (TD && Ops1->isNullValue()) {
 905       const Type *IntPtrTy = TD->getIntPtrType(CE0->getContext());
 906       if (CE0->getOpcode() == Instruction::IntToPtr) {
 907         // Convert the integer value to the right size to ensure we get the
 908         // proper extension or truncation.
 909         Constant *C = ConstantExpr::getIntegerCast(CE0->getOperand(0),
 910                                                    IntPtrTy, false);
 911         Constant *Null = Constant::getNullValue(C->getType());
 912         return ConstantFoldCompareInstOperands(Predicate, C, Null, TD);
 913       }
 914
 915       // Only do this transformation if the int is intptrty in size, otherwise
 916       // there is a truncation or extension that we aren't modeling.
 917       if (CE0->getOpcode() == Instruction::PtrToInt &&
 918           CE0->getType() == IntPtrTy) {
 919         Constant *C = CE0->getOperand(0);
 920         Constant *Null = Constant::getNullValue(C->getType());
 921         return ConstantFoldCompareInstOperands(Predicate, C, Null, TD);
 922       }
 923     }
 924
 925     if (ConstantExpr *CE1 = dyn_cast<ConstantExpr>(Ops1)) {
 926       if (TD && CE0->getOpcode() == CE1->getOpcode()) {
 927         const Type *IntPtrTy = TD->getIntPtrType(CE0->getContext());
 928
 929         if (CE0->getOpcode() == Instruction::IntToPtr) {
 930           // Convert the integer value to the right size to ensure we get the
 931           // proper extension or truncation.
 932           Constant *C0 = ConstantExpr::getIntegerCast(CE0->getOperand(0),
 933                                                       IntPtrTy, false);
 934           Constant *C1 = ConstantExpr::getIntegerCast(CE1->getOperand(0),
 935                                                       IntPtrTy, false);
 936           return ConstantFoldCompareInstOperands(Predicate, C0, C1, TD);
 937         }
 938
 939         // Only do this transformation if the int is intptrty in size, otherwise
 940         // there is a truncation or extension that we aren't modeling.
 941         if ((CE0->getOpcode() == Instruction::PtrToInt &&
 942              CE0->getType() == IntPtrTy &&
 943              CE0->getOperand(0)->getType() == CE1->getOperand(0)->getType()))
 944           return ConstantFoldCompareInstOperands(Predicate, CE0->getOperand(0),
 945                                                  CE1->getOperand(0), TD);
 946       }
 947     }
 948
 949     // icmp eq (or x, y), 0 -> (icmp eq x, 0) & (icmp eq y, 0)
 950     // icmp ne (or x, y), 0 -> (icmp ne x, 0) | (icmp ne y, 0)
 951     if ((Predicate == ICmpInst::ICMP_EQ || Predicate == ICmpInst::ICMP_NE) &&
 952         CE0->getOpcode() == Instruction::Or && Ops1->isNullValue()) {
 953       Constant *LHS =
 954         ConstantFoldCompareInstOperands(Predicate, CE0->getOperand(0), Ops1,TD);
 955       Constant *RHS =
 956         ConstantFoldCompareInstOperands(Predicate, CE0->getOperand(1), Ops1,TD);
 957       unsigned OpC =
 958         Predicate == ICmpInst::ICMP_EQ ? Instruction::And : Instruction::Or;
 959       Constant *Ops[] = { LHS, RHS };
 960       return ConstantFoldInstOperands(OpC, LHS->getType(), Ops, 2, TD);
 961     }
 962   }
 963
 964   return ConstantExpr::getCompare(Predicate, Ops0, Ops1);
 965 }
 966
 967
 968 /// ConstantFoldLoadThroughGEPConstantExpr - Given a constant and a
 969 /// getelementptr constantexpr, return the constant value being addressed by the
 970 /// constant expression, or null if something is funny and we can't decide.
 971 Constant *llvm::ConstantFoldLoadThroughGEPConstantExpr(Constant *C,
 972                                                        ConstantExpr *CE) {
 973   if (CE->getOperand(1) != Constant::getNullValue(CE->getOperand(1)->getType()))
 974     return 0;  // Do not allow stepping over the value!
 975
 976   // Loop over all of the operands, tracking down which value we are
 977   // addressing...
 978   gep_type_iterator I = gep_type_begin(CE), E = gep_type_end(CE);
 979   for (++I; I != E; ++I)
 980     if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*I)) {
 981       ConstantInt *CU = cast<ConstantInt>(I.getOperand());
 982       assert(CU->getZExtValue() < STy->getNumElements() &&
 983              "Struct index out of range!");
 984       unsigned El = (unsigned)CU->getZExtValue();
 985       if (ConstantStruct *CS = dyn_cast<ConstantStruct>(C)) {
 986         C = CS->getOperand(El);
 987       } else if (isa<ConstantAggregateZero>(C)) {
 988         C = Constant::getNullValue(STy->getElementType(El));
 989       } else if (isa<UndefValue>(C)) {
 990         C = UndefValue::get(STy->getElementType(El));
 991       } else {
 992         return 0;
 993       }
 994     } else if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I.getOperand())) {
 995       if (const ArrayType *ATy = dyn_cast<ArrayType>(*I)) {
 996         if (CI->getZExtValue() >= ATy->getNumElements())
 997          return 0;
 998         if (ConstantArray *CA = dyn_cast<ConstantArray>(C))
 999           C = CA->getOperand(CI->getZExtValue());
1000         else if (isa<ConstantAggregateZero>(C))
1001           C = Constant::getNullValue(ATy->getElementType());
1002         else if (isa<UndefValue>(C))
1003           C = UndefValue::get(ATy->getElementType());
1004         else
1005           return 0;
1006       } else if (const VectorType *VTy = dyn_cast<VectorType>(*I)) {
1007         if (CI->getZExtValue() >= VTy->getNumElements())
1008           return 0;
1009         if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(C))
1010           C = CP->getOperand(CI->getZExtValue());
1011         else if (isa<ConstantAggregateZero>(C))
1012           C = Constant::getNullValue(VTy->getElementType());
1013         else if (isa<UndefValue>(C))
1014           C = UndefValue::get(VTy->getElementType());
1015         else
1016           return 0;
1017       } else {
1018         return 0;
1019       }
1020     } else {
1021       return 0;
1022     }
1023   return C;
1024 }
1025
1026
1027 //===----------------------------------------------------------------------===//
1028 //  Constant Folding for Calls
1029 //
1030
1031 /// canConstantFoldCallTo - Return true if its even possible to fold a call to
1032 /// the specified function.
1033 bool
1034 llvm::canConstantFoldCallTo(const Function *F) {
1035   switch (F->getIntrinsicID()) {
1036   case Intrinsic::sqrt:
1037   case Intrinsic::powi:
1038   case Intrinsic::bswap:
1039   case Intrinsic::ctpop:
1040   case Intrinsic::ctlz:
1041   case Intrinsic::cttz:
1042   case Intrinsic::uadd_with_overflow:
1043   case Intrinsic::usub_with_overflow:
1044   case Intrinsic::sadd_with_overflow:
1045   case Intrinsic::ssub_with_overflow:
1046   case Intrinsic::smul_with_overflow:
1047   case Intrinsic::convert_from_fp16:
1048   case Intrinsic::convert_to_fp16:
1049     return true;
1050   default:
1051     return false;
1052   case 0: break;
1053   }
1054
1055   if (!F->hasName()) return false;
1056   StringRef Name = F->getName();
1057
1058   // In these cases, the check of the length is required.  We don't want to
1059   // return true for a name like "cos\0blah" which strcmp would return equal to
1060   // "cos", but has length 8.
1061   switch (Name[0]) {
1062   default: return false;
1063   case 'a':
1064     return Name == "acos" || Name == "asin" ||
1065       Name == "atan" || Name == "atan2";
1066   case 'c':
1067     return Name == "cos" || Name == "ceil" || Name == "cosf" || Name == "cosh";
1068   case 'e':
1069     return Name == "exp";
1070   case 'f':
1071     return Name == "fabs" || Name == "fmod" || Name == "floor";
1072   case 'l':
1073     return Name == "log" || Name == "log10";
1074   case 'p':
1075     return Name == "pow";
1076   case 's':
1077     return Name == "sin" || Name == "sinh" || Name == "sqrt" ||
1078       Name == "sinf" || Name == "sqrtf";
1079   case 't':
1080     return Name == "tan" || Name == "tanh";
1081   }
1082 }
1083
1084 static Constant *ConstantFoldFP(double (*NativeFP)(double), double V,
1085                                 const Type *Ty) {
1086   sys::llvm_fenv_clearexcept();
1087   V = NativeFP(V);
1088   if (sys::llvm_fenv_testexcept()) {
1089     sys::llvm_fenv_clearexcept();
1090     return 0;
1091   }
1092
1093   if (Ty->isFloatTy())
1094     return ConstantFP::get(Ty->getContext(), APFloat((float)V));
1095   if (Ty->isDoubleTy())
1096     return ConstantFP::get(Ty->getContext(), APFloat(V));
1097   llvm_unreachable("Can only constant fold float/double");
1098   return 0; // dummy return to suppress warning
1099 }
1100
1101 static Constant *ConstantFoldBinaryFP(double (*NativeFP)(double, double),
1102                                       double V, double W, const Type *Ty) {
1103   sys::llvm_fenv_clearexcept();
1104   V = NativeFP(V, W);
1105   if (sys::llvm_fenv_testexcept()) {
1106     sys::llvm_fenv_clearexcept();
1107     return 0;
1108   }
1109
1110   if (Ty->isFloatTy())
1111     return ConstantFP::get(Ty->getContext(), APFloat((float)V));
1112   if (Ty->isDoubleTy())
1113     return ConstantFP::get(Ty->getContext(), APFloat(V));
1114   llvm_unreachable("Can only constant fold float/double");
1115   return 0; // dummy return to suppress warning
1116 }
1117
1118 /// ConstantFoldCall - Attempt to constant fold a call to the specified function
1119 /// with the specified arguments, returning null if unsuccessful.
1120 Constant *
1121 llvm::ConstantFoldCall(Function *F,
1122                        Constant *const *Operands, unsigned NumOperands) {
1123   if (!F->hasName()) return 0;
1124   StringRef Name = F->getName();
1125
1126   const Type *Ty = F->getReturnType();
1127   if (NumOperands == 1) {
1128     if (ConstantFP *Op = dyn_cast<ConstantFP>(Operands[0])) {
1129       if (Name == "llvm.convert.to.fp16") {
1130         APFloat Val(Op->getValueAPF());
1131
1132         bool lost = false;
1133         Val.convert(APFloat::IEEEhalf, APFloat::rmNearestTiesToEven, &lost);
1134
1135         return ConstantInt::get(F->getContext(), Val.bitcastToAPInt());
1136       }
1137
1138       if (!Ty->isFloatTy() && !Ty->isDoubleTy())
1139         return 0;
1140
1141       /// We only fold functions with finite arguments. Folding NaN and inf is
1142       /// likely to be aborted with an exception anyway, and some host libms
1143       /// have known errors raising exceptions.
1144       if (Op->getValueAPF().isNaN() || Op->getValueAPF().isInfinity())
1145         return 0;
1146
1147       /// Currently APFloat versions of these functions do not exist, so we use
1148       /// the host native double versions.  Float versions are not called
1149       /// directly but for all these it is true (float)(f((double)arg)) ==
1150       /// f(arg).  Long double not supported yet.
1151       double V = Ty->isFloatTy() ? (double)Op->getValueAPF().convertToFloat() :
1152                                      Op->getValueAPF().convertToDouble();
1153       switch (Name[0]) {
1154       case 'a':
1155         if (Name == "acos")
1156           return ConstantFoldFP(acos, V, Ty);
1157         else if (Name == "asin")
1158           return ConstantFoldFP(asin, V, Ty);
1159         else if (Name == "atan")
1160           return ConstantFoldFP(atan, V, Ty);
1161         break;
1162       case 'c':
1163         if (Name == "ceil")
1164           return ConstantFoldFP(ceil, V, Ty);
1165         else if (Name == "cos")
1166           return ConstantFoldFP(cos, V, Ty);
1167         else if (Name == "cosh")
1168           return ConstantFoldFP(cosh, V, Ty);
1169         else if (Name == "cosf")
1170           return ConstantFoldFP(cos, V, Ty);
1171         break;
1172       case 'e':
1173         if (Name == "exp")
1174           return ConstantFoldFP(exp, V, Ty);
1175         break;
1176       case 'f':
1177         if (Name == "fabs")
1178           return ConstantFoldFP(fabs, V, Ty);
1179         else if (Name == "floor")
1180           return ConstantFoldFP(floor, V, Ty);
1181         break;
1182       case 'l':
1183         if (Name == "log" && V > 0)
1184           return ConstantFoldFP(log, V, Ty);
1185         else if (Name == "log10" && V > 0)
1186           return ConstantFoldFP(log10, V, Ty);
1187         else if (Name == "llvm.sqrt.f32" ||
1188                  Name == "llvm.sqrt.f64") {
1189           if (V >= -0.0)
1190             return ConstantFoldFP(sqrt, V, Ty);
1191           else // Undefined
1192             return Constant::getNullValue(Ty);
1193         }
1194         break;
1195       case 's':
1196         if (Name == "sin")
1197           return ConstantFoldFP(sin, V, Ty);
1198         else if (Name == "sinh")
1199           return ConstantFoldFP(sinh, V, Ty);
1200         else if (Name == "sqrt" && V >= 0)
1201           return ConstantFoldFP(sqrt, V, Ty);
1202         else if (Name == "sqrtf" && V >= 0)
1203           return ConstantFoldFP(sqrt, V, Ty);
1204         else if (Name == "sinf")
1205           return ConstantFoldFP(sin, V, Ty);
1206         break;
1207       case 't':
1208         if (Name == "tan")
1209           return ConstantFoldFP(tan, V, Ty);
1210         else if (Name == "tanh")
1211           return ConstantFoldFP(tanh, V, Ty);
1212         break;
1213       default:
1214         break;
1215       }
1216       return 0;
1217     }
1218
1219
1220     if (ConstantInt *Op = dyn_cast<ConstantInt>(Operands[0])) {
1221       if (Name.startswith("llvm.bswap"))
1222         return ConstantInt::get(F->getContext(), Op->getValue().byteSwap());
1223       else if (Name.startswith("llvm.ctpop"))
1224         return ConstantInt::get(Ty, Op->getValue().countPopulation());
1225       else if (Name.startswith("llvm.cttz"))
1226         return ConstantInt::get(Ty, Op->getValue().countTrailingZeros());
1227       else if (Name.startswith("llvm.ctlz"))
1228         return ConstantInt::get(Ty, Op->getValue().countLeadingZeros());
1229       else if (Name == "llvm.convert.from.fp16") {
1230         APFloat Val(Op->getValue());
1231
1232         bool lost = false;
1233         APFloat::opStatus status =
1234           Val.convert(APFloat::IEEEsingle, APFloat::rmNearestTiesToEven, &lost);
1235
1236         // Conversion is always precise.
1237         (void)status;
1238         assert(status == APFloat::opOK && !lost &&
1239                "Precision lost during fp16 constfolding");
1240
1241         return ConstantFP::get(F->getContext(), Val);
1242       }
1243       return 0;
1244     }
1245
1246     if (isa<UndefValue>(Operands[0])) {
1247       if (Name.startswith("llvm.bswap"))
1248         return Operands[0];
1249       return 0;
1250     }
1251
1252     return 0;
1253   }
1254
1255   if (NumOperands == 2) {
1256     if (ConstantFP *Op1 = dyn_cast<ConstantFP>(Operands[0])) {
1257       if (!Ty->isFloatTy() && !Ty->isDoubleTy())
1258         return 0;
1259       double Op1V = Ty->isFloatTy() ?
1260                       (double)Op1->getValueAPF().convertToFloat() :
1261                       Op1->getValueAPF().convertToDouble();
1262       if (ConstantFP *Op2 = dyn_cast<ConstantFP>(Operands[1])) {
1263         if (Op2->getType() != Op1->getType())
1264           return 0;
1265
1266         double Op2V = Ty->isFloatTy() ?
1267                       (double)Op2->getValueAPF().convertToFloat():
1268                       Op2->getValueAPF().convertToDouble();
1269
1270         if (Name == "pow")
1271           return ConstantFoldBinaryFP(pow, Op1V, Op2V, Ty);
1272         if (Name == "fmod")
1273           return ConstantFoldBinaryFP(fmod, Op1V, Op2V, Ty);
1274         if (Name == "atan2")
1275           return ConstantFoldBinaryFP(atan2, Op1V, Op2V, Ty);
1276       } else if (ConstantInt *Op2C = dyn_cast<ConstantInt>(Operands[1])) {
1277         if (Name == "llvm.powi.f32")
1278           return ConstantFP::get(F->getContext(),
1279                                  APFloat((float)std::pow((float)Op1V,
1280                                                  (int)Op2C->getZExtValue())));
1281         if (Name == "llvm.powi.f64")
1282           return ConstantFP::get(F->getContext(),
1283                                  APFloat((double)std::pow((double)Op1V,
1284                                                    (int)Op2C->getZExtValue())));
1285       }
1286       return 0;
1287     }
1288
1289
1290     if (ConstantInt *Op1 = dyn_cast<ConstantInt>(Operands[0])) {
1291       if (ConstantInt *Op2 = dyn_cast<ConstantInt>(Operands[1])) {
1292         switch (F->getIntrinsicID()) {
1293         default: break;
1294         case Intrinsic::sadd_with_overflow:
1295         case Intrinsic::uadd_with_overflow:
1296         case Intrinsic::ssub_with_overflow:
1297         case Intrinsic::usub_with_overflow:
1298         case Intrinsic::smul_with_overflow: {
1299           APInt Res;
1300           bool Overflow;
1301           switch (F->getIntrinsicID()) {
1302           default: assert(0 && "Invalid case");
1303           case Intrinsic::sadd_with_overflow:
1304             Res = Op1->getValue().sadd_ov(Op2->getValue(), Overflow);
1305             break;
1306           case Intrinsic::uadd_with_overflow:
1307             Res = Op1->getValue().uadd_ov(Op2->getValue(), Overflow);
1308             break;
1309           case Intrinsic::ssub_with_overflow:
1310             Res = Op1->getValue().ssub_ov(Op2->getValue(), Overflow);
1311             break;
1312           case Intrinsic::usub_with_overflow:
1313             Res = Op1->getValue().usub_ov(Op2->getValue(), Overflow);
1314             break;
1315           case Intrinsic::smul_with_overflow:
1316             Res = Op1->getValue().smul_ov(Op2->getValue(), Overflow);
1317             break;
1318           }
1319           Constant *Ops[] = {
1320             ConstantInt::get(F->getContext(), Res),
1321             ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(F->getContext()), Overflow)
1322           };
1323           return ConstantStruct::get(F->getContext(), Ops, 2, false);
1324         }
1325         }
1326       }
1327
1328       return 0;
1329     }
1330     return 0;
1331   }
1332   return 0;
1333 }