lib/Analysis/InstructionSimplify.cpp

   1 //===- InstructionSimplify.cpp - Fold instruction operands ----------------===//
   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 routines for folding instructions into simpler forms
  11 // that do not require creating new instructions.  This does constant folding
  12 // ("add i32 1, 1" -> "2") but can also handle non-constant operands, either
  13 // returning a constant ("and i32 %x, 0" -> "0") or an already existing value
  14 // ("and i32 %x, %x" -> "%x").  All operands are assumed to have already been
  15 // simplified: This is usually true and assuming it simplifies the logic (if
  16 // they have not been simplified then results are correct but maybe suboptimal).
  17 //
  18 //===----------------------------------------------------------------------===//
  19
  20 #define DEBUG_TYPE "instsimplify"
  21 #include "llvm/Operator.h"
  22 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
  23 #include "llvm/Analysis/InstructionSimplify.h"
  24 #include "llvm/Analysis/AliasAnalysis.h"
  25 #include "llvm/Analysis/ConstantFolding.h"
  26 #include "llvm/Analysis/Dominators.h"
  27 #include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
  28 #include "llvm/Support/ConstantRange.h"
  29 #include "llvm/Support/PatternMatch.h"
  30 #include "llvm/Support/ValueHandle.h"
  31 #include "llvm/Target/TargetData.h"
  32 using namespace llvm;
  33 using namespace llvm::PatternMatch;
  34
  35 enum { RecursionLimit = 3 };
  36
  37 STATISTIC(NumExpand,  "Number of expansions");
  38 STATISTIC(NumFactor , "Number of factorizations");
  39 STATISTIC(NumReassoc, "Number of reassociations");
  40
  41 static Value *SimplifyAndInst(Value *, Value *, const TargetData *,
  42                               const TargetLibraryInfo *, const DominatorTree *,
  43                               unsigned);
  44 static Value *SimplifyBinOp(unsigned, Value *, Value *, const TargetData *,
  45                             const TargetLibraryInfo *, const DominatorTree *,
  46                             unsigned);
  47 static Value *SimplifyCmpInst(unsigned, Value *, Value *, const TargetData *,
  48                               const TargetLibraryInfo *, const DominatorTree *,
  49                               unsigned);
  50 static Value *SimplifyOrInst(Value *, Value *, const TargetData *,
  51                              const TargetLibraryInfo *, const DominatorTree *,
  52                              unsigned);
  53 static Value *SimplifyXorInst(Value *, Value *, const TargetData *,
  54                               const TargetLibraryInfo *, const DominatorTree *,
  55                               unsigned);
  56
  57 /// getFalse - For a boolean type, or a vector of boolean type, return false, or
  58 /// a vector with every element false, as appropriate for the type.
  59 static Constant *getFalse(Type *Ty) {
  60   assert(Ty->getScalarType()->isIntegerTy(1) &&
  61          "Expected i1 type or a vector of i1!");
  62   return Constant::getNullValue(Ty);
  63 }
  64
  65 /// getTrue - For a boolean type, or a vector of boolean type, return true, or
  66 /// a vector with every element true, as appropriate for the type.
  67 static Constant *getTrue(Type *Ty) {
  68   assert(Ty->getScalarType()->isIntegerTy(1) &&
  69          "Expected i1 type or a vector of i1!");
  70   return Constant::getAllOnesValue(Ty);
  71 }
  72
  73 /// isSameCompare - Is V equivalent to the comparison "LHS Pred RHS"?
  74 static bool isSameCompare(Value *V, CmpInst::Predicate Pred, Value *LHS,
  75                           Value *RHS) {
  76   CmpInst *Cmp = dyn_cast<CmpInst>(V);
  77   if (!Cmp)
  78     return false;
  79   CmpInst::Predicate CPred = Cmp->getPredicate();
  80   Value *CLHS = Cmp->getOperand(0), *CRHS = Cmp->getOperand(1);
  81   if (CPred == Pred && CLHS == LHS && CRHS == RHS)
  82     return true;
  83   return CPred == CmpInst::getSwappedPredicate(Pred) && CLHS == RHS &&
  84     CRHS == LHS;
  85 }
  86
  87 /// ValueDominatesPHI - Does the given value dominate the specified phi node?
  88 static bool ValueDominatesPHI(Value *V, PHINode *P, const DominatorTree *DT) {
  89   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
  90   if (!I)
  91     // Arguments and constants dominate all instructions.
  92     return true;
  93
  94   // If we have a DominatorTree then do a precise test.
  95   if (DT)
  96     return DT->dominates(I, P);
  97
  98   // Otherwise, if the instruction is in the entry block, and is not an invoke,
  99   // then it obviously dominates all phi nodes.
 100   if (I->getParent() == &I->getParent()->getParent()->getEntryBlock() &&
 101       !isa<InvokeInst>(I))
 102     return true;
 103
 104   return false;
 105 }
 106
 107 /// ExpandBinOp - Simplify "A op (B op' C)" by distributing op over op', turning
 108 /// it into "(A op B) op' (A op C)".  Here "op" is given by Opcode and "op'" is
 109 /// given by OpcodeToExpand, while "A" corresponds to LHS and "B op' C" to RHS.
 110 /// Also performs the transform "(A op' B) op C" -> "(A op C) op' (B op C)".
 111 /// Returns the simplified value, or null if no simplification was performed.
 112 static Value *ExpandBinOp(unsigned Opcode, Value *LHS, Value *RHS,
 113                           unsigned OpcToExpand, const TargetData *TD,
 114                           const TargetLibraryInfo *TLI, const DominatorTree *DT,
 115                           unsigned MaxRecurse) {
 116   Instruction::BinaryOps OpcodeToExpand = (Instruction::BinaryOps)OpcToExpand;
 117   // Recursion is always used, so bail out at once if we already hit the limit.
 118   if (!MaxRecurse--)
 119     return 0;
 120
 121   // Check whether the expression has the form "(A op' B) op C".
 122   if (BinaryOperator *Op0 = dyn_cast<BinaryOperator>(LHS))
 123     if (Op0->getOpcode() == OpcodeToExpand) {
 124       // It does!  Try turning it into "(A op C) op' (B op C)".
 125       Value *A = Op0->getOperand(0), *B = Op0->getOperand(1), *C = RHS;
 126       // Do "A op C" and "B op C" both simplify?
 127       if (Value *L = SimplifyBinOp(Opcode, A, C, TD, TLI, DT, MaxRecurse))
 128         if (Value *R = SimplifyBinOp(Opcode, B, C, TD, TLI, DT, MaxRecurse)) {
 129           // They do! Return "L op' R" if it simplifies or is already available.
 130           // If "L op' R" equals "A op' B" then "L op' R" is just the LHS.
 131           if ((L == A && R == B) || (Instruction::isCommutative(OpcodeToExpand)
 132                                      && L == B && R == A)) {
 133             ++NumExpand;
 134             return LHS;
 135           }
 136           // Otherwise return "L op' R" if it simplifies.
 137           if (Value *V = SimplifyBinOp(OpcodeToExpand, L, R, TD, TLI, DT,
 138                                        MaxRecurse)) {
 139             ++NumExpand;
 140             return V;
 141           }
 142         }
 143     }
 144
 145   // Check whether the expression has the form "A op (B op' C)".
 146   if (BinaryOperator *Op1 = dyn_cast<BinaryOperator>(RHS))
 147     if (Op1->getOpcode() == OpcodeToExpand) {
 148       // It does!  Try turning it into "(A op B) op' (A op C)".
 149       Value *A = LHS, *B = Op1->getOperand(0), *C = Op1->getOperand(1);
 150       // Do "A op B" and "A op C" both simplify?
 151       if (Value *L = SimplifyBinOp(Opcode, A, B, TD, TLI, DT, MaxRecurse))
 152         if (Value *R = SimplifyBinOp(Opcode, A, C, TD, TLI, DT, MaxRecurse)) {
 153           // They do! Return "L op' R" if it simplifies or is already available.
 154           // If "L op' R" equals "B op' C" then "L op' R" is just the RHS.
 155           if ((L == B && R == C) || (Instruction::isCommutative(OpcodeToExpand)
 156                                      && L == C && R == B)) {
 157             ++NumExpand;
 158             return RHS;
 159           }
 160           // Otherwise return "L op' R" if it simplifies.
 161           if (Value *V = SimplifyBinOp(OpcodeToExpand, L, R, TD, TLI, DT,
 162                                        MaxRecurse)) {
 163             ++NumExpand;
 164             return V;
 165           }
 166         }
 167     }
 168
 169   return 0;
 170 }
 171
 172 /// FactorizeBinOp - Simplify "LHS Opcode RHS" by factorizing out a common term
 173 /// using the operation OpCodeToExtract.  For example, when Opcode is Add and
 174 /// OpCodeToExtract is Mul then this tries to turn "(A*B)+(A*C)" into "A*(B+C)".
 175 /// Returns the simplified value, or null if no simplification was performed.
 176 static Value *FactorizeBinOp(unsigned Opcode, Value *LHS, Value *RHS,
 177                              unsigned OpcToExtract, const TargetData *TD,
 178                              const TargetLibraryInfo *TLI,
 179                              const DominatorTree *DT,
 180                              unsigned MaxRecurse) {
 181   Instruction::BinaryOps OpcodeToExtract = (Instruction::BinaryOps)OpcToExtract;
 182   // Recursion is always used, so bail out at once if we already hit the limit.
 183   if (!MaxRecurse--)
 184     return 0;
 185
 186   BinaryOperator *Op0 = dyn_cast<BinaryOperator>(LHS);
 187   BinaryOperator *Op1 = dyn_cast<BinaryOperator>(RHS);
 188
 189   if (!Op0 || Op0->getOpcode() != OpcodeToExtract ||
 190       !Op1 || Op1->getOpcode() != OpcodeToExtract)
 191     return 0;
 192
 193   // The expression has the form "(A op' B) op (C op' D)".
 194   Value *A = Op0->getOperand(0), *B = Op0->getOperand(1);
 195   Value *C = Op1->getOperand(0), *D = Op1->getOperand(1);
 196
 197   // Use left distributivity, i.e. "X op' (Y op Z) = (X op' Y) op (X op' Z)".
 198   // Does the instruction have the form "(A op' B) op (A op' D)" or, in the
 199   // commutative case, "(A op' B) op (C op' A)"?
 200   if (A == C || (Instruction::isCommutative(OpcodeToExtract) && A == D)) {
 201     Value *DD = A == C ? D : C;
 202     // Form "A op' (B op DD)" if it simplifies completely.
 203     // Does "B op DD" simplify?
 204     if (Value *V = SimplifyBinOp(Opcode, B, DD, TD, TLI, DT, MaxRecurse)) {
 205       // It does!  Return "A op' V" if it simplifies or is already available.
 206       // If V equals B then "A op' V" is just the LHS.  If V equals DD then
 207       // "A op' V" is just the RHS.
 208       if (V == B || V == DD) {
 209         ++NumFactor;
 210         return V == B ? LHS : RHS;
 211       }
 212       // Otherwise return "A op' V" if it simplifies.
 213       if (Value *W = SimplifyBinOp(OpcodeToExtract, A, V, TD, TLI, DT,
 214                                    MaxRecurse)) {
 215         ++NumFactor;
 216         return W;
 217       }
 218     }
 219   }
 220
 221   // Use right distributivity, i.e. "(X op Y) op' Z = (X op' Z) op (Y op' Z)".
 222   // Does the instruction have the form "(A op' B) op (C op' B)" or, in the
 223   // commutative case, "(A op' B) op (B op' D)"?
 224   if (B == D || (Instruction::isCommutative(OpcodeToExtract) && B == C)) {
 225     Value *CC = B == D ? C : D;
 226     // Form "(A op CC) op' B" if it simplifies completely..
 227     // Does "A op CC" simplify?
 228     if (Value *V = SimplifyBinOp(Opcode, A, CC, TD, TLI, DT, MaxRecurse)) {
 229       // It does!  Return "V op' B" if it simplifies or is already available.
 230       // If V equals A then "V op' B" is just the LHS.  If V equals CC then
 231       // "V op' B" is just the RHS.
 232       if (V == A || V == CC) {
 233         ++NumFactor;
 234         return V == A ? LHS : RHS;
 235       }
 236       // Otherwise return "V op' B" if it simplifies.
 237       if (Value *W = SimplifyBinOp(OpcodeToExtract, V, B, TD, TLI, DT,
 238                                    MaxRecurse)) {
 239         ++NumFactor;
 240         return W;
 241       }
 242     }
 243   }
 244
 245   return 0;
 246 }
 247
 248 /// SimplifyAssociativeBinOp - Generic simplifications for associative binary
 249 /// operations.  Returns the simpler value, or null if none was found.
 250 static Value *SimplifyAssociativeBinOp(unsigned Opc, Value *LHS, Value *RHS,
 251                                        const TargetData *TD,
 252                                        const TargetLibraryInfo *TLI,
 253                                        const DominatorTree *DT,
 254                                        unsigned MaxRecurse) {
 255   Instruction::BinaryOps Opcode = (Instruction::BinaryOps)Opc;
 256   assert(Instruction::isAssociative(Opcode) && "Not an associative operation!");
 257
 258   // Recursion is always used, so bail out at once if we already hit the limit.
 259   if (!MaxRecurse--)
 260     return 0;
 261
 262   BinaryOperator *Op0 = dyn_cast<BinaryOperator>(LHS);
 263   BinaryOperator *Op1 = dyn_cast<BinaryOperator>(RHS);
 264
 265   // Transform: "(A op B) op C" ==> "A op (B op C)" if it simplifies completely.
 266   if (Op0 && Op0->getOpcode() == Opcode) {
 267     Value *A = Op0->getOperand(0);
 268     Value *B = Op0->getOperand(1);
 269     Value *C = RHS;
 270
 271     // Does "B op C" simplify?
 272     if (Value *V = SimplifyBinOp(Opcode, B, C, TD, TLI, DT, MaxRecurse)) {
 273       // It does!  Return "A op V" if it simplifies or is already available.
 274       // If V equals B then "A op V" is just the LHS.
 275       if (V == B) return LHS;
 276       // Otherwise return "A op V" if it simplifies.
 277       if (Value *W = SimplifyBinOp(Opcode, A, V, TD, TLI, DT, MaxRecurse)) {
 278         ++NumReassoc;
 279         return W;
 280       }
 281     }
 282   }
 283
 284   // Transform: "A op (B op C)" ==> "(A op B) op C" if it simplifies completely.
 285   if (Op1 && Op1->getOpcode() == Opcode) {
 286     Value *A = LHS;
 287     Value *B = Op1->getOperand(0);
 288     Value *C = Op1->getOperand(1);
 289
 290     // Does "A op B" simplify?
 291     if (Value *V = SimplifyBinOp(Opcode, A, B, TD, TLI, DT, MaxRecurse)) {
 292       // It does!  Return "V op C" if it simplifies or is already available.
 293       // If V equals B then "V op C" is just the RHS.
 294       if (V == B) return RHS;
 295       // Otherwise return "V op C" if it simplifies.
 296       if (Value *W = SimplifyBinOp(Opcode, V, C, TD, TLI, DT, MaxRecurse)) {
 297         ++NumReassoc;
 298         return W;
 299       }
 300     }
 301   }
 302
 303   // The remaining transforms require commutativity as well as associativity.
 304   if (!Instruction::isCommutative(Opcode))
 305     return 0;
 306
 307   // Transform: "(A op B) op C" ==> "(C op A) op B" if it simplifies completely.
 308   if (Op0 && Op0->getOpcode() == Opcode) {
 309     Value *A = Op0->getOperand(0);
 310     Value *B = Op0->getOperand(1);
 311     Value *C = RHS;
 312
 313     // Does "C op A" simplify?
 314     if (Value *V = SimplifyBinOp(Opcode, C, A, TD, TLI, DT, MaxRecurse)) {
 315       // It does!  Return "V op B" if it simplifies or is already available.
 316       // If V equals A then "V op B" is just the LHS.
 317       if (V == A) return LHS;
 318       // Otherwise return "V op B" if it simplifies.
 319       if (Value *W = SimplifyBinOp(Opcode, V, B, TD, TLI, DT, MaxRecurse)) {
 320         ++NumReassoc;
 321         return W;
 322       }
 323     }
 324   }
 325
 326   // Transform: "A op (B op C)" ==> "B op (C op A)" if it simplifies completely.
 327   if (Op1 && Op1->getOpcode() == Opcode) {
 328     Value *A = LHS;
 329     Value *B = Op1->getOperand(0);
 330     Value *C = Op1->getOperand(1);
 331
 332     // Does "C op A" simplify?
 333     if (Value *V = SimplifyBinOp(Opcode, C, A, TD, TLI, DT, MaxRecurse)) {
 334       // It does!  Return "B op V" if it simplifies or is already available.
 335       // If V equals C then "B op V" is just the RHS.
 336       if (V == C) return RHS;
 337       // Otherwise return "B op V" if it simplifies.
 338       if (Value *W = SimplifyBinOp(Opcode, B, V, TD, TLI, DT, MaxRecurse)) {
 339         ++NumReassoc;
 340         return W;
 341       }
 342     }
 343   }
 344
 345   return 0;
 346 }
 347
 348 /// ThreadBinOpOverSelect - In the case of a binary operation with a select
 349 /// instruction as an operand, try to simplify the binop by seeing whether
 350 /// evaluating it on both branches of the select results in the same value.
 351 /// Returns the common value if so, otherwise returns null.
 352 static Value *ThreadBinOpOverSelect(unsigned Opcode, Value *LHS, Value *RHS,
 353                                     const TargetData *TD,
 354                                     const TargetLibraryInfo *TLI,
 355                                     const DominatorTree *DT,
 356                                     unsigned MaxRecurse) {
 357   // Recursion is always used, so bail out at once if we already hit the limit.
 358   if (!MaxRecurse--)
 359     return 0;
 360
 361   SelectInst *SI;
 362   if (isa<SelectInst>(LHS)) {
 363     SI = cast<SelectInst>(LHS);
 364   } else {
 365     assert(isa<SelectInst>(RHS) && "No select instruction operand!");
 366     SI = cast<SelectInst>(RHS);
 367   }
 368
 369   // Evaluate the BinOp on the true and false branches of the select.
 370   Value *TV;
 371   Value *FV;
 372   if (SI == LHS) {
 373     TV = SimplifyBinOp(Opcode, SI->getTrueValue(), RHS, TD, TLI, DT, MaxRecurse);
 374     FV = SimplifyBinOp(Opcode, SI->getFalseValue(), RHS, TD, TLI, DT, MaxRecurse);
 375   } else {
 376     TV = SimplifyBinOp(Opcode, LHS, SI->getTrueValue(), TD, TLI, DT, MaxRecurse);
 377     FV = SimplifyBinOp(Opcode, LHS, SI->getFalseValue(), TD, TLI, DT, MaxRecurse);
 378   }
 379
 380   // If they simplified to the same value, then return the common value.
 381   // If they both failed to simplify then return null.
 382   if (TV == FV)
 383     return TV;
 384
 385   // If one branch simplified to undef, return the other one.
 386   if (TV && isa<UndefValue>(TV))
 387     return FV;
 388   if (FV && isa<UndefValue>(FV))
 389     return TV;
 390
 391   // If applying the operation did not change the true and false select values,
 392   // then the result of the binop is the select itself.
 393   if (TV == SI->getTrueValue() && FV == SI->getFalseValue())
 394     return SI;
 395
 396   // If one branch simplified and the other did not, and the simplified
 397   // value is equal to the unsimplified one, return the simplified value.
 398   // For example, select (cond, X, X & Z) & Z -> X & Z.
 399   if ((FV && !TV) || (TV && !FV)) {
 400     // Check that the simplified value has the form "X op Y" where "op" is the
 401     // same as the original operation.
 402     Instruction *Simplified = dyn_cast<Instruction>(FV ? FV : TV);
 403     if (Simplified && Simplified->getOpcode() == Opcode) {
 404       // The value that didn't simplify is "UnsimplifiedLHS op UnsimplifiedRHS".
 405       // We already know that "op" is the same as for the simplified value.  See
 406       // if the operands match too.  If so, return the simplified value.
 407       Value *UnsimplifiedBranch = FV ? SI->getTrueValue() : SI->getFalseValue();
 408       Value *UnsimplifiedLHS = SI == LHS ? UnsimplifiedBranch : LHS;
 409       Value *UnsimplifiedRHS = SI == LHS ? RHS : UnsimplifiedBranch;
 410       if (Simplified->getOperand(0) == UnsimplifiedLHS &&
 411           Simplified->getOperand(1) == UnsimplifiedRHS)
 412         return Simplified;
 413       if (Simplified->isCommutative() &&
 414           Simplified->getOperand(1) == UnsimplifiedLHS &&
 415           Simplified->getOperand(0) == UnsimplifiedRHS)
 416         return Simplified;
 417     }
 418   }
 419
 420   return 0;
 421 }
 422
 423 /// ThreadCmpOverSelect - In the case of a comparison with a select instruction,
 424 /// try to simplify the comparison by seeing whether both branches of the select
 425 /// result in the same value.  Returns the common value if so, otherwise returns
 426 /// null.
 427 static Value *ThreadCmpOverSelect(CmpInst::Predicate Pred, Value *LHS,
 428                                   Value *RHS, const TargetData *TD,
 429                                   const TargetLibraryInfo *TLI,
 430                                   const DominatorTree *DT,
 431                                   unsigned MaxRecurse) {
 432   // Recursion is always used, so bail out at once if we already hit the limit.
 433   if (!MaxRecurse--)
 434     return 0;
 435
 436   // Make sure the select is on the LHS.
 437   if (!isa<SelectInst>(LHS)) {
 438     std::swap(LHS, RHS);
 439     Pred = CmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
 440   }
 441   assert(isa<SelectInst>(LHS) && "Not comparing with a select instruction!");
 442   SelectInst *SI = cast<SelectInst>(LHS);
 443   Value *Cond = SI->getCondition();
 444   Value *TV = SI->getTrueValue();
 445   Value *FV = SI->getFalseValue();
 446
 447   // Now that we have "cmp select(Cond, TV, FV), RHS", analyse it.
 448   // Does "cmp TV, RHS" simplify?
 449   Value *TCmp = SimplifyCmpInst(Pred, TV, RHS, TD, TLI, DT, MaxRecurse);
 450   if (TCmp == Cond) {
 451     // It not only simplified, it simplified to the select condition.  Replace
 452     // it with 'true'.
 453     TCmp = getTrue(Cond->getType());
 454   } else if (!TCmp) {
 455     // It didn't simplify.  However if "cmp TV, RHS" is equal to the select
 456     // condition then we can replace it with 'true'.  Otherwise give up.
 457     if (!isSameCompare(Cond, Pred, TV, RHS))
 458       return 0;
 459     TCmp = getTrue(Cond->getType());
 460   }
 461
 462   // Does "cmp FV, RHS" simplify?
 463   Value *FCmp = SimplifyCmpInst(Pred, FV, RHS, TD, TLI, DT, MaxRecurse);
 464   if (FCmp == Cond) {
 465     // It not only simplified, it simplified to the select condition.  Replace
 466     // it with 'false'.
 467     FCmp = getFalse(Cond->getType());
 468   } else if (!FCmp) {
 469     // It didn't simplify.  However if "cmp FV, RHS" is equal to the select
 470     // condition then we can replace it with 'false'.  Otherwise give up.
 471     if (!isSameCompare(Cond, Pred, FV, RHS))
 472       return 0;
 473     FCmp = getFalse(Cond->getType());
 474   }
 475
 476   // If both sides simplified to the same value, then use it as the result of
 477   // the original comparison.
 478   if (TCmp == FCmp)
 479     return TCmp;
 480
 481   // The remaining cases only make sense if the select condition has the same
 482   // type as the result of the comparison, so bail out if this is not so.
 483   if (Cond->getType()->isVectorTy() != RHS->getType()->isVectorTy())
 484     return 0;
 485   // If the false value simplified to false, then the result of the compare
 486   // is equal to "Cond && TCmp".  This also catches the case when the false
 487   // value simplified to false and the true value to true, returning "Cond".
 488   if (match(FCmp, m_Zero()))
 489     if (Value *V = SimplifyAndInst(Cond, TCmp, TD, TLI, DT, MaxRecurse))
 490       return V;
 491   // If the true value simplified to true, then the result of the compare
 492   // is equal to "Cond || FCmp".
 493   if (match(TCmp, m_One()))
 494     if (Value *V = SimplifyOrInst(Cond, FCmp, TD, TLI, DT, MaxRecurse))
 495       return V;
 496   // Finally, if the false value simplified to true and the true value to
 497   // false, then the result of the compare is equal to "!Cond".
 498   if (match(FCmp, m_One()) && match(TCmp, m_Zero()))
 499     if (Value *V =
 500         SimplifyXorInst(Cond, Constant::getAllOnesValue(Cond->getType()),
 501                         TD, TLI, DT, MaxRecurse))
 502       return V;
 503
 504   return 0;
 505 }
 506
 507 /// ThreadBinOpOverPHI - In the case of a binary operation with an operand that
 508 /// is a PHI instruction, try to simplify the binop by seeing whether evaluating
 509 /// it on the incoming phi values yields the same result for every value.  If so
 510 /// returns the common value, otherwise returns null.
 511 static Value *ThreadBinOpOverPHI(unsigned Opcode, Value *LHS, Value *RHS,
 512                                  const TargetData *TD,
 513                                  const TargetLibraryInfo *TLI,
 514                                  const DominatorTree *DT,
 515                                  unsigned MaxRecurse) {
 516   // Recursion is always used, so bail out at once if we already hit the limit.
 517   if (!MaxRecurse--)
 518     return 0;
 519
 520   PHINode *PI;
 521   if (isa<PHINode>(LHS)) {
 522     PI = cast<PHINode>(LHS);
 523     // Bail out if RHS and the phi may be mutually interdependent due to a loop.
 524     if (!ValueDominatesPHI(RHS, PI, DT))
 525       return 0;
 526   } else {
 527     assert(isa<PHINode>(RHS) && "No PHI instruction operand!");
 528     PI = cast<PHINode>(RHS);
 529     // Bail out if LHS and the phi may be mutually interdependent due to a loop.
 530     if (!ValueDominatesPHI(LHS, PI, DT))
 531       return 0;
 532   }
 533
 534   // Evaluate the BinOp on the incoming phi values.
 535   Value *CommonValue = 0;
 536   for (unsigned i = 0, e = PI->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
 537     Value *Incoming = PI->getIncomingValue(i);
 538     // If the incoming value is the phi node itself, it can safely be skipped.
 539     if (Incoming == PI) continue;
 540     Value *V = PI == LHS ?
 541       SimplifyBinOp(Opcode, Incoming, RHS, TD, TLI, DT, MaxRecurse) :
 542       SimplifyBinOp(Opcode, LHS, Incoming, TD, TLI, DT, MaxRecurse);
 543     // If the operation failed to simplify, or simplified to a different value
 544     // to previously, then give up.
 545     if (!V || (CommonValue && V != CommonValue))
 546       return 0;
 547     CommonValue = V;
 548   }
 549
 550   return CommonValue;
 551 }
 552
 553 /// ThreadCmpOverPHI - In the case of a comparison with a PHI instruction, try
 554 /// try to simplify the comparison by seeing whether comparing with all of the
 555 /// incoming phi values yields the same result every time.  If so returns the
 556 /// common result, otherwise returns null.
 557 static Value *ThreadCmpOverPHI(CmpInst::Predicate Pred, Value *LHS, Value *RHS,
 558                                const TargetData *TD,
 559                                const TargetLibraryInfo *TLI,
 560                                const DominatorTree *DT,
 561                                unsigned MaxRecurse) {
 562   // Recursion is always used, so bail out at once if we already hit the limit.
 563   if (!MaxRecurse--)
 564     return 0;
 565
 566   // Make sure the phi is on the LHS.
 567   if (!isa<PHINode>(LHS)) {
 568     std::swap(LHS, RHS);
 569     Pred = CmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
 570   }
 571   assert(isa<PHINode>(LHS) && "Not comparing with a phi instruction!");
 572   PHINode *PI = cast<PHINode>(LHS);
 573
 574   // Bail out if RHS and the phi may be mutually interdependent due to a loop.
 575   if (!ValueDominatesPHI(RHS, PI, DT))
 576     return 0;
 577
 578   // Evaluate the BinOp on the incoming phi values.
 579   Value *CommonValue = 0;
 580   for (unsigned i = 0, e = PI->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
 581     Value *Incoming = PI->getIncomingValue(i);
 582     // If the incoming value is the phi node itself, it can safely be skipped.
 583     if (Incoming == PI) continue;
 584     Value *V = SimplifyCmpInst(Pred, Incoming, RHS, TD, TLI, DT, MaxRecurse);
 585     // If the operation failed to simplify, or simplified to a different value
 586     // to previously, then give up.
 587     if (!V || (CommonValue && V != CommonValue))
 588       return 0;
 589     CommonValue = V;
 590   }
 591
 592   return CommonValue;
 593 }
 594
 595 /// SimplifyAddInst - Given operands for an Add, see if we can
 596 /// fold the result.  If not, this returns null.
 597 static Value *SimplifyAddInst(Value *Op0, Value *Op1, bool isNSW, bool isNUW,
 598                               const TargetData *TD,
 599                               const TargetLibraryInfo *TLI,
 600                               const DominatorTree *DT,
 601                               unsigned MaxRecurse) {
 602   if (Constant *CLHS = dyn_cast<Constant>(Op0)) {
 603     if (Constant *CRHS = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
 604       Constant *Ops[] = { CLHS, CRHS };
 605       return ConstantFoldInstOperands(Instruction::Add, CLHS->getType(),
 606                                       Ops, TD, TLI);
 607     }
 608
 609     // Canonicalize the constant to the RHS.
 610     std::swap(Op0, Op1);
 611   }
 612
 613   // X + undef -> undef
 614   if (match(Op1, m_Undef()))
 615     return Op1;
 616
 617   // X + 0 -> X
 618   if (match(Op1, m_Zero()))
 619     return Op0;
 620
 621   // X + (Y - X) -> Y
 622   // (Y - X) + X -> Y
 623   // Eg: X + -X -> 0
 624   Value *Y = 0;
 625   if (match(Op1, m_Sub(m_Value(Y), m_Specific(Op0))) ||
 626       match(Op0, m_Sub(m_Value(Y), m_Specific(Op1))))
 627     return Y;
 628
 629   // X + ~X -> -1   since   ~X = -X-1
 630   if (match(Op0, m_Not(m_Specific(Op1))) ||
 631       match(Op1, m_Not(m_Specific(Op0))))
 632     return Constant::getAllOnesValue(Op0->getType());
 633
 634   /// i1 add -> xor.
 635   if (MaxRecurse && Op0->getType()->isIntegerTy(1))
 636     if (Value *V = SimplifyXorInst(Op0, Op1, TD, TLI, DT, MaxRecurse-1))
 637       return V;
 638
 639   // Try some generic simplifications for associative operations.
 640   if (Value *V = SimplifyAssociativeBinOp(Instruction::Add, Op0, Op1, TD, TLI, DT,
 641                                           MaxRecurse))
 642     return V;
 643
 644   // Mul distributes over Add.  Try some generic simplifications based on this.
 645   if (Value *V = FactorizeBinOp(Instruction::Add, Op0, Op1, Instruction::Mul,
 646                                 TD, TLI, DT, MaxRecurse))
 647     return V;
 648
 649   // Threading Add over selects and phi nodes is pointless, so don't bother.
 650   // Threading over the select in "A + select(cond, B, C)" means evaluating
 651   // "A+B" and "A+C" and seeing if they are equal; but they are equal if and
 652   // only if B and C are equal.  If B and C are equal then (since we assume
 653   // that operands have already been simplified) "select(cond, B, C)" should
 654   // have been simplified to the common value of B and C already.  Analysing
 655   // "A+B" and "A+C" thus gains nothing, but costs compile time.  Similarly
 656   // for threading over phi nodes.
 657
 658   return 0;
 659 }
 660
 661 Value *llvm::SimplifyAddInst(Value *Op0, Value *Op1, bool isNSW, bool isNUW,
 662                              const TargetData *TD, const TargetLibraryInfo *TLI,
 663                              const DominatorTree *DT) {
 664   return ::SimplifyAddInst(Op0, Op1, isNSW, isNUW, TD, TLI, DT, RecursionLimit);
 665 }
 666
 667 /// SimplifySubInst - Given operands for a Sub, see if we can
 668 /// fold the result.  If not, this returns null.
 669 static Value *SimplifySubInst(Value *Op0, Value *Op1, bool isNSW, bool isNUW,
 670                               const TargetData *TD,
 671                               const TargetLibraryInfo *TLI,
 672                               const DominatorTree *DT,
 673                               unsigned MaxRecurse) {
 674   if (Constant *CLHS = dyn_cast<Constant>(Op0))
 675     if (Constant *CRHS = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
 676       Constant *Ops[] = { CLHS, CRHS };
 677       return ConstantFoldInstOperands(Instruction::Sub, CLHS->getType(),
 678                                       Ops, TD, TLI);
 679     }
 680
 681   // X - undef -> undef
 682   // undef - X -> undef
 683   if (match(Op0, m_Undef()) || match(Op1, m_Undef()))
 684     return UndefValue::get(Op0->getType());
 685
 686   // X - 0 -> X
 687   if (match(Op1, m_Zero()))
 688     return Op0;
 689
 690   // X - X -> 0
 691   if (Op0 == Op1)
 692     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
 693
 694   // (X*2) - X -> X
 695   // (X<<1) - X -> X
 696   Value *X = 0;
 697   if (match(Op0, m_Mul(m_Specific(Op1), m_ConstantInt<2>())) ||
 698       match(Op0, m_Shl(m_Specific(Op1), m_One())))
 699     return Op1;
 700
 701   // (X + Y) - Z -> X + (Y - Z) or Y + (X - Z) if everything simplifies.
 702   // For example, (X + Y) - Y -> X; (Y + X) - Y -> X
 703   Value *Y = 0, *Z = Op1;
 704   if (MaxRecurse && match(Op0, m_Add(m_Value(X), m_Value(Y)))) { // (X + Y) - Z
 705     // See if "V === Y - Z" simplifies.
 706     if (Value *V = SimplifyBinOp(Instruction::Sub, Y, Z, TD, TLI, DT, MaxRecurse-1))
 707       // It does!  Now see if "X + V" simplifies.
 708       if (Value *W = SimplifyBinOp(Instruction::Add, X, V, TD, TLI, DT,
 709                                    MaxRecurse-1)) {
 710         // It does, we successfully reassociated!
 711         ++NumReassoc;
 712         return W;
 713       }
 714     // See if "V === X - Z" simplifies.
 715     if (Value *V = SimplifyBinOp(Instruction::Sub, X, Z, TD, TLI, DT, MaxRecurse-1))
 716       // It does!  Now see if "Y + V" simplifies.
 717       if (Value *W = SimplifyBinOp(Instruction::Add, Y, V, TD, TLI, DT,
 718                                    MaxRecurse-1)) {
 719         // It does, we successfully reassociated!
 720         ++NumReassoc;
 721         return W;
 722       }
 723   }
 724
 725   // X - (Y + Z) -> (X - Y) - Z or (X - Z) - Y if everything simplifies.
 726   // For example, X - (X + 1) -> -1
 727   X = Op0;
 728   if (MaxRecurse && match(Op1, m_Add(m_Value(Y), m_Value(Z)))) { // X - (Y + Z)
 729     // See if "V === X - Y" simplifies.
 730     if (Value *V = SimplifyBinOp(Instruction::Sub, X, Y, TD, TLI, DT, MaxRecurse-1))
 731       // It does!  Now see if "V - Z" simplifies.
 732       if (Value *W = SimplifyBinOp(Instruction::Sub, V, Z, TD, TLI, DT,
 733                                    MaxRecurse-1)) {
 734         // It does, we successfully reassociated!
 735         ++NumReassoc;
 736         return W;
 737       }
 738     // See if "V === X - Z" simplifies.
 739     if (Value *V = SimplifyBinOp(Instruction::Sub, X, Z, TD, TLI, DT, MaxRecurse-1))
 740       // It does!  Now see if "V - Y" simplifies.
 741       if (Value *W = SimplifyBinOp(Instruction::Sub, V, Y, TD, TLI, DT,
 742                                    MaxRecurse-1)) {
 743         // It does, we successfully reassociated!
 744         ++NumReassoc;
 745         return W;
 746       }
 747   }
 748
 749   // Z - (X - Y) -> (Z - X) + Y if everything simplifies.
 750   // For example, X - (X - Y) -> Y.
 751   Z = Op0;
 752   if (MaxRecurse && match(Op1, m_Sub(m_Value(X), m_Value(Y)))) // Z - (X - Y)
 753     // See if "V === Z - X" simplifies.
 754     if (Value *V = SimplifyBinOp(Instruction::Sub, Z, X, TD, TLI, DT, MaxRecurse-1))
 755       // It does!  Now see if "V + Y" simplifies.
 756       if (Value *W = SimplifyBinOp(Instruction::Add, V, Y, TD, TLI, DT,
 757                                    MaxRecurse-1)) {
 758         // It does, we successfully reassociated!
 759         ++NumReassoc;
 760         return W;
 761       }
 762
 763   // Mul distributes over Sub.  Try some generic simplifications based on this.
 764   if (Value *V = FactorizeBinOp(Instruction::Sub, Op0, Op1, Instruction::Mul,
 765                                 TD, TLI, DT, MaxRecurse))
 766     return V;
 767
 768   // i1 sub -> xor.
 769   if (MaxRecurse && Op0->getType()->isIntegerTy(1))
 770     if (Value *V = SimplifyXorInst(Op0, Op1, TD, TLI, DT, MaxRecurse-1))
 771       return V;
 772
 773   // Threading Sub over selects and phi nodes is pointless, so don't bother.
 774   // Threading over the select in "A - select(cond, B, C)" means evaluating
 775   // "A-B" and "A-C" and seeing if they are equal; but they are equal if and
 776   // only if B and C are equal.  If B and C are equal then (since we assume
 777   // that operands have already been simplified) "select(cond, B, C)" should
 778   // have been simplified to the common value of B and C already.  Analysing
 779   // "A-B" and "A-C" thus gains nothing, but costs compile time.  Similarly
 780   // for threading over phi nodes.
 781
 782   return 0;
 783 }
 784
 785 Value *llvm::SimplifySubInst(Value *Op0, Value *Op1, bool isNSW, bool isNUW,
 786                              const TargetData *TD,
 787                              const TargetLibraryInfo *TLI,
 788                              const DominatorTree *DT) {
 789   return ::SimplifySubInst(Op0, Op1, isNSW, isNUW, TD, TLI, DT, RecursionLimit);
 790 }
 791
 792 /// SimplifyMulInst - Given operands for a Mul, see if we can
 793 /// fold the result.  If not, this returns null.
 794 static Value *SimplifyMulInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *TD,
 795                               const TargetLibraryInfo *TLI,
 796                               const DominatorTree *DT, unsigned MaxRecurse) {
 797   if (Constant *CLHS = dyn_cast<Constant>(Op0)) {
 798     if (Constant *CRHS = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
 799       Constant *Ops[] = { CLHS, CRHS };
 800       return ConstantFoldInstOperands(Instruction::Mul, CLHS->getType(),
 801                                       Ops, TD, TLI);
 802     }
 803
 804     // Canonicalize the constant to the RHS.
 805     std::swap(Op0, Op1);
 806   }
 807
 808   // X * undef -> 0
 809   if (match(Op1, m_Undef()))
 810     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
 811
 812   // X * 0 -> 0
 813   if (match(Op1, m_Zero()))
 814     return Op1;
 815
 816   // X * 1 -> X
 817   if (match(Op1, m_One()))
 818     return Op0;
 819
 820   // (X / Y) * Y -> X if the division is exact.
 821   Value *X = 0;
 822   if (match(Op0, m_Exact(m_IDiv(m_Value(X), m_Specific(Op1)))) || // (X / Y) * Y
 823       match(Op1, m_Exact(m_IDiv(m_Value(X), m_Specific(Op0)))))   // Y * (X / Y)
 824     return X;
 825
 826   // i1 mul -> and.
 827   if (MaxRecurse && Op0->getType()->isIntegerTy(1))
 828     if (Value *V = SimplifyAndInst(Op0, Op1, TD, TLI, DT, MaxRecurse-1))
 829       return V;
 830
 831   // Try some generic simplifications for associative operations.
 832   if (Value *V = SimplifyAssociativeBinOp(Instruction::Mul, Op0, Op1, TD, TLI, DT,
 833                                           MaxRecurse))
 834     return V;
 835
 836   // Mul distributes over Add.  Try some generic simplifications based on this.
 837   if (Value *V = ExpandBinOp(Instruction::Mul, Op0, Op1, Instruction::Add,
 838                              TD, TLI, DT, MaxRecurse))
 839     return V;
 840
 841   // If the operation is with the result of a select instruction, check whether
 842   // operating on either branch of the select always yields the same value.
 843   if (isa<SelectInst>(Op0) || isa<SelectInst>(Op1))
 844     if (Value *V = ThreadBinOpOverSelect(Instruction::Mul, Op0, Op1, TD, TLI, DT,
 845                                          MaxRecurse))
 846       return V;
 847
 848   // If the operation is with the result of a phi instruction, check whether
 849   // operating on all incoming values of the phi always yields the same value.
 850   if (isa<PHINode>(Op0) || isa<PHINode>(Op1))
 851     if (Value *V = ThreadBinOpOverPHI(Instruction::Mul, Op0, Op1, TD, TLI, DT,
 852                                       MaxRecurse))
 853       return V;
 854
 855   return 0;
 856 }
 857
 858 Value *llvm::SimplifyMulInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *TD,
 859                              const TargetLibraryInfo *TLI,
 860                              const DominatorTree *DT) {
 861   return ::SimplifyMulInst(Op0, Op1, TD, TLI, DT, RecursionLimit);
 862 }
 863
 864 /// SimplifyDiv - Given operands for an SDiv or UDiv, see if we can
 865 /// fold the result.  If not, this returns null.
 866 static Value *SimplifyDiv(Instruction::BinaryOps Opcode, Value *Op0, Value *Op1,
 867                           const TargetData *TD, const TargetLibraryInfo *TLI,
 868                           const DominatorTree *DT, unsigned MaxRecurse) {
 869   if (Constant *C0 = dyn_cast<Constant>(Op0)) {
 870     if (Constant *C1 = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
 871       Constant *Ops[] = { C0, C1 };
 872       return ConstantFoldInstOperands(Opcode, C0->getType(), Ops, TD, TLI);
 873     }
 874   }
 875
 876   bool isSigned = Opcode == Instruction::SDiv;
 877
 878   // X / undef -> undef
 879   if (match(Op1, m_Undef()))
 880     return Op1;
 881
 882   // undef / X -> 0
 883   if (match(Op0, m_Undef()))
 884     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
 885
 886   // 0 / X -> 0, we don't need to preserve faults!
 887   if (match(Op0, m_Zero()))
 888     return Op0;
 889
 890   // X / 1 -> X
 891   if (match(Op1, m_One()))
 892     return Op0;
 893
 894   if (Op0->getType()->isIntegerTy(1))
 895     // It can't be division by zero, hence it must be division by one.
 896     return Op0;
 897
 898   // X / X -> 1
 899   if (Op0 == Op1)
 900     return ConstantInt::get(Op0->getType(), 1);
 901
 902   // (X * Y) / Y -> X if the multiplication does not overflow.
 903   Value *X = 0, *Y = 0;
 904   if (match(Op0, m_Mul(m_Value(X), m_Value(Y))) && (X == Op1 || Y == Op1)) {
 905     if (Y != Op1) std::swap(X, Y); // Ensure expression is (X * Y) / Y, Y = Op1
 906     OverflowingBinaryOperator *Mul = cast<OverflowingBinaryOperator>(Op0);
 907     // If the Mul knows it does not overflow, then we are good to go.
 908     if ((isSigned && Mul->hasNoSignedWrap()) ||
 909         (!isSigned && Mul->hasNoUnsignedWrap()))
 910       return X;
 911     // If X has the form X = A / Y then X * Y cannot overflow.
 912     if (BinaryOperator *Div = dyn_cast<BinaryOperator>(X))
 913       if (Div->getOpcode() == Opcode && Div->getOperand(1) == Y)
 914         return X;
 915   }
 916
 917   // (X rem Y) / Y -> 0
 918   if ((isSigned && match(Op0, m_SRem(m_Value(), m_Specific(Op1)))) ||
 919       (!isSigned && match(Op0, m_URem(m_Value(), m_Specific(Op1)))))
 920     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
 921
 922   // If the operation is with the result of a select instruction, check whether
 923   // operating on either branch of the select always yields the same value.
 924   if (isa<SelectInst>(Op0) || isa<SelectInst>(Op1))
 925     if (Value *V = ThreadBinOpOverSelect(Opcode, Op0, Op1, TD, TLI, DT,
 926                                          MaxRecurse))
 927       return V;
 928
 929   // If the operation is with the result of a phi instruction, check whether
 930   // operating on all incoming values of the phi always yields the same value.
 931   if (isa<PHINode>(Op0) || isa<PHINode>(Op1))
 932     if (Value *V = ThreadBinOpOverPHI(Opcode, Op0, Op1, TD, TLI, DT,
 933                                       MaxRecurse))
 934       return V;
 935
 936   return 0;
 937 }
 938
 939 /// SimplifySDivInst - Given operands for an SDiv, see if we can
 940 /// fold the result.  If not, this returns null.
 941 static Value *SimplifySDivInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *TD,
 942                                const TargetLibraryInfo *TLI,
 943                                const DominatorTree *DT, unsigned MaxRecurse) {
 944   if (Value *V = SimplifyDiv(Instruction::SDiv, Op0, Op1, TD, TLI, DT,
 945                              MaxRecurse))
 946     return V;
 947
 948   return 0;
 949 }
 950
 951 Value *llvm::SimplifySDivInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *TD,
 952                               const TargetLibraryInfo *TLI,
 953                               const DominatorTree *DT) {
 954   return ::SimplifySDivInst(Op0, Op1, TD, TLI, DT, RecursionLimit);
 955 }
 956
 957 /// SimplifyUDivInst - Given operands for a UDiv, see if we can
 958 /// fold the result.  If not, this returns null.
 959 static Value *SimplifyUDivInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *TD,
 960                                const TargetLibraryInfo *TLI,
 961                                const DominatorTree *DT, unsigned MaxRecurse) {
 962   if (Value *V = SimplifyDiv(Instruction::UDiv, Op0, Op1, TD, TLI, DT,
 963                              MaxRecurse))
 964     return V;
 965
 966   return 0;
 967 }
 968
 969 Value *llvm::SimplifyUDivInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *TD,
 970                               const TargetLibraryInfo *TLI,
 971                               const DominatorTree *DT) {
 972   return ::SimplifyUDivInst(Op0, Op1, TD, TLI, DT, RecursionLimit);
 973 }
 974
 975 static Value *SimplifyFDivInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *,
 976                                const TargetLibraryInfo *,
 977                                const DominatorTree *, unsigned) {
 978   // undef / X -> undef    (the undef could be a snan).
 979   if (match(Op0, m_Undef()))
 980     return Op0;
 981
 982   // X / undef -> undef
 983   if (match(Op1, m_Undef()))
 984     return Op1;
 985
 986   return 0;
 987 }
 988
 989 Value *llvm::SimplifyFDivInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *TD,
 990                               const TargetLibraryInfo *TLI,
 991                               const DominatorTree *DT) {
 992   return ::SimplifyFDivInst(Op0, Op1, TD, TLI, DT, RecursionLimit);
 993 }
 994
 995 /// SimplifyRem - Given operands for an SRem or URem, see if we can
 996 /// fold the result.  If not, this returns null.
 997 static Value *SimplifyRem(Instruction::BinaryOps Opcode, Value *Op0, Value *Op1,
 998                           const TargetData *TD, const TargetLibraryInfo *TLI,
 999                           const DominatorTree *DT, unsigned MaxRecurse) {
1000   if (Constant *C0 = dyn_cast<Constant>(Op0)) {
1001     if (Constant *C1 = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
1002       Constant *Ops[] = { C0, C1 };
1003       return ConstantFoldInstOperands(Opcode, C0->getType(), Ops, TD, TLI);
1004     }
1005   }
1006
1007   // X % undef -> undef
1008   if (match(Op1, m_Undef()))
1009     return Op1;
1010
1011   // undef % X -> 0
1012   if (match(Op0, m_Undef()))
1013     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
1014
1015   // 0 % X -> 0, we don't need to preserve faults!
1016   if (match(Op0, m_Zero()))
1017     return Op0;
1018
1019   // X % 0 -> undef, we don't need to preserve faults!
1020   if (match(Op1, m_Zero()))
1021     return UndefValue::get(Op0->getType());
1022
1023   // X % 1 -> 0
1024   if (match(Op1, m_One()))
1025     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
1026
1027   if (Op0->getType()->isIntegerTy(1))
1028     // It can't be remainder by zero, hence it must be remainder by one.
1029     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
1030
1031   // X % X -> 0
1032   if (Op0 == Op1)
1033     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
1034
1035   // If the operation is with the result of a select instruction, check whether
1036   // operating on either branch of the select always yields the same value.
1037   if (isa<SelectInst>(Op0) || isa<SelectInst>(Op1))
1038     if (Value *V = ThreadBinOpOverSelect(Opcode, Op0, Op1, TD, TLI, DT, MaxRecurse))
1039       return V;
1040
1041   // If the operation is with the result of a phi instruction, check whether
1042   // operating on all incoming values of the phi always yields the same value.
1043   if (isa<PHINode>(Op0) || isa<PHINode>(Op1))
1044     if (Value *V = ThreadBinOpOverPHI(Opcode, Op0, Op1, TD, TLI, DT, MaxRecurse))
1045       return V;
1046
1047   return 0;
1048 }
1049
1050 /// SimplifySRemInst - Given operands for an SRem, see if we can
1051 /// fold the result.  If not, this returns null.
1052 static Value *SimplifySRemInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *TD,
1053                                const TargetLibraryInfo *TLI,
1054                                const DominatorTree *DT,
1055                                unsigned MaxRecurse) {
1056   if (Value *V = SimplifyRem(Instruction::SRem, Op0, Op1, TD, TLI, DT, MaxRecurse))
1057     return V;
1058
1059   return 0;
1060 }
1061
1062 Value *llvm::SimplifySRemInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *TD,
1063                               const TargetLibraryInfo *TLI,
1064                               const DominatorTree *DT) {
1065   return ::SimplifySRemInst(Op0, Op1, TD, TLI, DT, RecursionLimit);
1066 }
1067
1068 /// SimplifyURemInst - Given operands for a URem, see if we can
1069 /// fold the result.  If not, this returns null.
1070 static Value *SimplifyURemInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *TD,
1071                                const TargetLibraryInfo *TLI,
1072                                const DominatorTree *DT,
1073                                unsigned MaxRecurse) {
1074   if (Value *V = SimplifyRem(Instruction::URem, Op0, Op1, TD, TLI, DT, MaxRecurse))
1075     return V;
1076
1077   return 0;
1078 }
1079
1080 Value *llvm::SimplifyURemInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *TD,
1081                               const TargetLibraryInfo *TLI,
1082                               const DominatorTree *DT) {
1083   return ::SimplifyURemInst(Op0, Op1, TD, TLI, DT, RecursionLimit);
1084 }
1085
1086 static Value *SimplifyFRemInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *,
1087                                const TargetLibraryInfo *,
1088                                const DominatorTree *,
1089                                unsigned) {
1090   // undef % X -> undef    (the undef could be a snan).
1091   if (match(Op0, m_Undef()))
1092     return Op0;
1093
1094   // X % undef -> undef
1095   if (match(Op1, m_Undef()))
1096     return Op1;
1097
1098   return 0;
1099 }
1100
1101 Value *llvm::SimplifyFRemInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *TD,
1102                               const TargetLibraryInfo *TLI,
1103                               const DominatorTree *DT) {
1104   return ::SimplifyFRemInst(Op0, Op1, TD, TLI, DT, RecursionLimit);
1105 }
1106
1107 /// SimplifyShift - Given operands for an Shl, LShr or AShr, see if we can
1108 /// fold the result.  If not, this returns null.
1109 static Value *SimplifyShift(unsigned Opcode, Value *Op0, Value *Op1,
1110                             const TargetData *TD, const TargetLibraryInfo *TLI,
1111                             const DominatorTree *DT, unsigned MaxRecurse) {
1112   if (Constant *C0 = dyn_cast<Constant>(Op0)) {
1113     if (Constant *C1 = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
1114       Constant *Ops[] = { C0, C1 };
1115       return ConstantFoldInstOperands(Opcode, C0->getType(), Ops, TD, TLI);
1116     }
1117   }
1118
1119   // 0 shift by X -> 0
1120   if (match(Op0, m_Zero()))
1121     return Op0;
1122
1123   // X shift by 0 -> X
1124   if (match(Op1, m_Zero()))
1125     return Op0;
1126
1127   // X shift by undef -> undef because it may shift by the bitwidth.
1128   if (match(Op1, m_Undef()))
1129     return Op1;
1130
1131   // Shifting by the bitwidth or more is undefined.
1132   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1))
1133     if (CI->getValue().getLimitedValue() >=
1134         Op0->getType()->getScalarSizeInBits())
1135       return UndefValue::get(Op0->getType());
1136
1137   // If the operation is with the result of a select instruction, check whether
1138   // operating on either branch of the select always yields the same value.
1139   if (isa<SelectInst>(Op0) || isa<SelectInst>(Op1))
1140     if (Value *V = ThreadBinOpOverSelect(Opcode, Op0, Op1, TD, TLI, DT, MaxRecurse))
1141       return V;
1142
1143   // If the operation is with the result of a phi instruction, check whether
1144   // operating on all incoming values of the phi always yields the same value.
1145   if (isa<PHINode>(Op0) || isa<PHINode>(Op1))
1146     if (Value *V = ThreadBinOpOverPHI(Opcode, Op0, Op1, TD, TLI, DT, MaxRecurse))
1147       return V;
1148
1149   return 0;
1150 }
1151
1152 /// SimplifyShlInst - Given operands for an Shl, see if we can
1153 /// fold the result.  If not, this returns null.
1154 static Value *SimplifyShlInst(Value *Op0, Value *Op1, bool isNSW, bool isNUW,
1155                               const TargetData *TD,
1156                               const TargetLibraryInfo *TLI,
1157                               const DominatorTree *DT, unsigned MaxRecurse) {
1158   if (Value *V = SimplifyShift(Instruction::Shl, Op0, Op1, TD, TLI, DT, MaxRecurse))
1159     return V;
1160
1161   // undef << X -> 0
1162   if (match(Op0, m_Undef()))
1163     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
1164
1165   // (X >> A) << A -> X
1166   Value *X;
1167   if (match(Op0, m_Exact(m_Shr(m_Value(X), m_Specific(Op1)))))
1168     return X;
1169   return 0;
1170 }
1171
1172 Value *llvm::SimplifyShlInst(Value *Op0, Value *Op1, bool isNSW, bool isNUW,
1173                              const TargetData *TD, const TargetLibraryInfo *TLI,
1174                              const DominatorTree *DT) {
1175   return ::SimplifyShlInst(Op0, Op1, isNSW, isNUW, TD, TLI, DT, RecursionLimit);
1176 }
1177
1178 /// SimplifyLShrInst - Given operands for an LShr, see if we can
1179 /// fold the result.  If not, this returns null.
1180 static Value *SimplifyLShrInst(Value *Op0, Value *Op1, bool isExact,
1181                                const TargetData *TD,
1182                                const TargetLibraryInfo *TLI,
1183                                const DominatorTree *DT,
1184                                unsigned MaxRecurse) {
1185   if (Value *V = SimplifyShift(Instruction::LShr, Op0, Op1, TD, TLI, DT, MaxRecurse))
1186     return V;
1187
1188   // undef >>l X -> 0
1189   if (match(Op0, m_Undef()))
1190     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
1191
1192   // (X << A) >> A -> X
1193   Value *X;
1194   if (match(Op0, m_Shl(m_Value(X), m_Specific(Op1))) &&
1195       cast<OverflowingBinaryOperator>(Op0)->hasNoUnsignedWrap())
1196     return X;
1197
1198   return 0;
1199 }
1200
1201 Value *llvm::SimplifyLShrInst(Value *Op0, Value *Op1, bool isExact,
1202                               const TargetData *TD,
1203                               const TargetLibraryInfo *TLI,
1204                               const DominatorTree *DT) {
1205   return ::SimplifyLShrInst(Op0, Op1, isExact, TD, TLI, DT, RecursionLimit);
1206 }
1207
1208 /// SimplifyAShrInst - Given operands for an AShr, see if we can
1209 /// fold the result.  If not, this returns null.
1210 static Value *SimplifyAShrInst(Value *Op0, Value *Op1, bool isExact,
1211                                const TargetData *TD,
1212                                const TargetLibraryInfo *TLI,
1213                                const DominatorTree *DT,
1214                                unsigned MaxRecurse) {
1215   if (Value *V = SimplifyShift(Instruction::AShr, Op0, Op1, TD, TLI, DT, MaxRecurse))
1216     return V;
1217
1218   // all ones >>a X -> all ones
1219   if (match(Op0, m_AllOnes()))
1220     return Op0;
1221
1222   // undef >>a X -> all ones
1223   if (match(Op0, m_Undef()))
1224     return Constant::getAllOnesValue(Op0->getType());
1225
1226   // (X << A) >> A -> X
1227   Value *X;
1228   if (match(Op0, m_Shl(m_Value(X), m_Specific(Op1))) &&
1229       cast<OverflowingBinaryOperator>(Op0)->hasNoSignedWrap())
1230     return X;
1231
1232   return 0;
1233 }
1234
1235 Value *llvm::SimplifyAShrInst(Value *Op0, Value *Op1, bool isExact,
1236                               const TargetData *TD,
1237                               const TargetLibraryInfo *TLI,
1238                               const DominatorTree *DT) {
1239   return ::SimplifyAShrInst(Op0, Op1, isExact, TD, TLI, DT, RecursionLimit);
1240 }
1241
1242 /// SimplifyAndInst - Given operands for an And, see if we can
1243 /// fold the result.  If not, this returns null.
1244 static Value *SimplifyAndInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *TD,
1245                               const TargetLibraryInfo *TLI,
1246                               const DominatorTree *DT,
1247                               unsigned MaxRecurse) {
1248   if (Constant *CLHS = dyn_cast<Constant>(Op0)) {
1249     if (Constant *CRHS = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
1250       Constant *Ops[] = { CLHS, CRHS };
1251       return ConstantFoldInstOperands(Instruction::And, CLHS->getType(),
1252                                       Ops, TD, TLI);
1253     }
1254
1255     // Canonicalize the constant to the RHS.
1256     std::swap(Op0, Op1);
1257   }
1258
1259   // X & undef -> 0
1260   if (match(Op1, m_Undef()))
1261     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
1262
1263   // X & X = X
1264   if (Op0 == Op1)
1265     return Op0;
1266
1267   // X & 0 = 0
1268   if (match(Op1, m_Zero()))
1269     return Op1;
1270
1271   // X & -1 = X
1272   if (match(Op1, m_AllOnes()))
1273     return Op0;
1274
1275   // A & ~A  =  ~A & A  =  0
1276   if (match(Op0, m_Not(m_Specific(Op1))) ||
1277       match(Op1, m_Not(m_Specific(Op0))))
1278     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
1279
1280   // (A | ?) & A = A
1281   Value *A = 0, *B = 0;
1282   if (match(Op0, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) &&
1283       (A == Op1 || B == Op1))
1284     return Op1;
1285
1286   // A & (A | ?) = A
1287   if (match(Op1, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) &&
1288       (A == Op0 || B == Op0))
1289     return Op0;
1290
1291   // A & (-A) = A if A is a power of two or zero.
1292   if (match(Op0, m_Neg(m_Specific(Op1))) ||
1293       match(Op1, m_Neg(m_Specific(Op0)))) {
1294     if (isPowerOfTwo(Op0, TD, /*OrZero*/true))
1295       return Op0;
1296     if (isPowerOfTwo(Op1, TD, /*OrZero*/true))
1297       return Op1;
1298   }
1299
1300   // Try some generic simplifications for associative operations.
1301   if (Value *V = SimplifyAssociativeBinOp(Instruction::And, Op0, Op1, TD, TLI,
1302                                           DT, MaxRecurse))
1303     return V;
1304
1305   // And distributes over Or.  Try some generic simplifications based on this.
1306   if (Value *V = ExpandBinOp(Instruction::And, Op0, Op1, Instruction::Or,
1307                              TD, TLI, DT, MaxRecurse))
1308     return V;
1309
1310   // And distributes over Xor.  Try some generic simplifications based on this.
1311   if (Value *V = ExpandBinOp(Instruction::And, Op0, Op1, Instruction::Xor,
1312                              TD, TLI, DT, MaxRecurse))
1313     return V;
1314
1315   // Or distributes over And.  Try some generic simplifications based on this.
1316   if (Value *V = FactorizeBinOp(Instruction::And, Op0, Op1, Instruction::Or,
1317                                 TD, TLI, DT, MaxRecurse))
1318     return V;
1319
1320   // If the operation is with the result of a select instruction, check whether
1321   // operating on either branch of the select always yields the same value.
1322   if (isa<SelectInst>(Op0) || isa<SelectInst>(Op1))
1323     if (Value *V = ThreadBinOpOverSelect(Instruction::And, Op0, Op1, TD, TLI,
1324                                          DT, MaxRecurse))
1325       return V;
1326
1327   // If the operation is with the result of a phi instruction, check whether
1328   // operating on all incoming values of the phi always yields the same value.
1329   if (isa<PHINode>(Op0) || isa<PHINode>(Op1))
1330     if (Value *V = ThreadBinOpOverPHI(Instruction::And, Op0, Op1, TD, TLI, DT,
1331                                       MaxRecurse))
1332       return V;
1333
1334   return 0;
1335 }
1336
1337 Value *llvm::SimplifyAndInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *TD,
1338                              const TargetLibraryInfo *TLI,
1339                              const DominatorTree *DT) {
1340   return ::SimplifyAndInst(Op0, Op1, TD, TLI, DT, RecursionLimit);
1341 }
1342
1343 /// SimplifyOrInst - Given operands for an Or, see if we can
1344 /// fold the result.  If not, this returns null.
1345 static Value *SimplifyOrInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *TD,
1346                              const TargetLibraryInfo *TLI,
1347                              const DominatorTree *DT, unsigned MaxRecurse) {
1348   if (Constant *CLHS = dyn_cast<Constant>(Op0)) {
1349     if (Constant *CRHS = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
1350       Constant *Ops[] = { CLHS, CRHS };
1351       return ConstantFoldInstOperands(Instruction::Or, CLHS->getType(),
1352                                       Ops, TD, TLI);
1353     }
1354
1355     // Canonicalize the constant to the RHS.
1356     std::swap(Op0, Op1);
1357   }
1358
1359   // X | undef -> -1
1360   if (match(Op1, m_Undef()))
1361     return Constant::getAllOnesValue(Op0->getType());
1362
1363   // X | X = X
1364   if (Op0 == Op1)
1365     return Op0;
1366
1367   // X | 0 = X
1368   if (match(Op1, m_Zero()))
1369     return Op0;
1370
1371   // X | -1 = -1
1372   if (match(Op1, m_AllOnes()))
1373     return Op1;
1374
1375   // A | ~A  =  ~A | A  =  -1
1376   if (match(Op0, m_Not(m_Specific(Op1))) ||
1377       match(Op1, m_Not(m_Specific(Op0))))
1378     return Constant::getAllOnesValue(Op0->getType());
1379
1380   // (A & ?) | A = A
1381   Value *A = 0, *B = 0;
1382   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
1383       (A == Op1 || B == Op1))
1384     return Op1;
1385
1386   // A | (A & ?) = A
1387   if (match(Op1, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
1388       (A == Op0 || B == Op0))
1389     return Op0;
1390
1391   // ~(A & ?) | A = -1
1392   if (match(Op0, m_Not(m_And(m_Value(A), m_Value(B)))) &&
1393       (A == Op1 || B == Op1))
1394     return Constant::getAllOnesValue(Op1->getType());
1395
1396   // A | ~(A & ?) = -1
1397   if (match(Op1, m_Not(m_And(m_Value(A), m_Value(B)))) &&
1398       (A == Op0 || B == Op0))
1399     return Constant::getAllOnesValue(Op0->getType());
1400
1401   // Try some generic simplifications for associative operations.
1402   if (Value *V = SimplifyAssociativeBinOp(Instruction::Or, Op0, Op1, TD, TLI,
1403                                           DT, MaxRecurse))
1404     return V;
1405
1406   // Or distributes over And.  Try some generic simplifications based on this.
1407   if (Value *V = ExpandBinOp(Instruction::Or, Op0, Op1, Instruction::And, TD,
1408                              TLI, DT, MaxRecurse))
1409     return V;
1410
1411   // And distributes over Or.  Try some generic simplifications based on this.
1412   if (Value *V = FactorizeBinOp(Instruction::Or, Op0, Op1, Instruction::And,
1413                                 TD, TLI, DT, MaxRecurse))
1414     return V;
1415
1416   // If the operation is with the result of a select instruction, check whether
1417   // operating on either branch of the select always yields the same value.
1418   if (isa<SelectInst>(Op0) || isa<SelectInst>(Op1))
1419     if (Value *V = ThreadBinOpOverSelect(Instruction::Or, Op0, Op1, TD, TLI, DT,
1420                                          MaxRecurse))
1421       return V;
1422
1423   // If the operation is with the result of a phi instruction, check whether
1424   // operating on all incoming values of the phi always yields the same value.
1425   if (isa<PHINode>(Op0) || isa<PHINode>(Op1))
1426     if (Value *V = ThreadBinOpOverPHI(Instruction::Or, Op0, Op1, TD, TLI, DT,
1427                                       MaxRecurse))
1428       return V;
1429
1430   return 0;
1431 }
1432
1433 Value *llvm::SimplifyOrInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *TD,
1434                             const TargetLibraryInfo *TLI,
1435                             const DominatorTree *DT) {
1436   return ::SimplifyOrInst(Op0, Op1, TD, TLI, DT, RecursionLimit);
1437 }
1438
1439 /// SimplifyXorInst - Given operands for a Xor, see if we can
1440 /// fold the result.  If not, this returns null.
1441 static Value *SimplifyXorInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *TD,
1442                               const TargetLibraryInfo *TLI,
1443                               const DominatorTree *DT, unsigned MaxRecurse) {
1444   if (Constant *CLHS = dyn_cast<Constant>(Op0)) {
1445     if (Constant *CRHS = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
1446       Constant *Ops[] = { CLHS, CRHS };
1447       return ConstantFoldInstOperands(Instruction::Xor, CLHS->getType(),
1448                                       Ops, TD, TLI);
1449     }
1450
1451     // Canonicalize the constant to the RHS.
1452     std::swap(Op0, Op1);
1453   }
1454
1455   // A ^ undef -> undef
1456   if (match(Op1, m_Undef()))
1457     return Op1;
1458
1459   // A ^ 0 = A
1460   if (match(Op1, m_Zero()))
1461     return Op0;
1462
1463   // A ^ A = 0
1464   if (Op0 == Op1)
1465     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
1466
1467   // A ^ ~A  =  ~A ^ A  =  -1
1468   if (match(Op0, m_Not(m_Specific(Op1))) ||
1469       match(Op1, m_Not(m_Specific(Op0))))
1470     return Constant::getAllOnesValue(Op0->getType());
1471
1472   // Try some generic simplifications for associative operations.
1473   if (Value *V = SimplifyAssociativeBinOp(Instruction::Xor, Op0, Op1, TD, TLI,
1474                                           DT, MaxRecurse))
1475     return V;
1476
1477   // And distributes over Xor.  Try some generic simplifications based on this.
1478   if (Value *V = FactorizeBinOp(Instruction::Xor, Op0, Op1, Instruction::And,
1479                                 TD, TLI, DT, MaxRecurse))
1480     return V;
1481
1482   // Threading Xor over selects and phi nodes is pointless, so don't bother.
1483   // Threading over the select in "A ^ select(cond, B, C)" means evaluating
1484   // "A^B" and "A^C" and seeing if they are equal; but they are equal if and
1485   // only if B and C are equal.  If B and C are equal then (since we assume
1486   // that operands have already been simplified) "select(cond, B, C)" should
1487   // have been simplified to the common value of B and C already.  Analysing
1488   // "A^B" and "A^C" thus gains nothing, but costs compile time.  Similarly
1489   // for threading over phi nodes.
1490
1491   return 0;
1492 }
1493
1494 Value *llvm::SimplifyXorInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *TD,
1495                              const TargetLibraryInfo *TLI,
1496                              const DominatorTree *DT) {
1497   return ::SimplifyXorInst(Op0, Op1, TD, TLI, DT, RecursionLimit);
1498 }
1499
1500 static Type *GetCompareTy(Value *Op) {
1501   return CmpInst::makeCmpResultType(Op->getType());
1502 }
1503
1504 /// ExtractEquivalentCondition - Rummage around inside V looking for something
1505 /// equivalent to the comparison "LHS Pred RHS".  Return such a value if found,
1506 /// otherwise return null.  Helper function for analyzing max/min idioms.
1507 static Value *ExtractEquivalentCondition(Value *V, CmpInst::Predicate Pred,
1508                                          Value *LHS, Value *RHS) {
1509   SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(V);
1510   if (!SI)
1511     return 0;
1512   CmpInst *Cmp = dyn_cast<CmpInst>(SI->getCondition());
1513   if (!Cmp)
1514     return 0;
1515   Value *CmpLHS = Cmp->getOperand(0), *CmpRHS = Cmp->getOperand(1);
1516   if (Pred == Cmp->getPredicate() && LHS == CmpLHS && RHS == CmpRHS)
1517     return Cmp;
1518   if (Pred == CmpInst::getSwappedPredicate(Cmp->getPredicate()) &&
1519       LHS == CmpRHS && RHS == CmpLHS)
1520     return Cmp;
1521   return 0;
1522 }
1523
1524 /// stripPointerAdjustments - This is like Value::stripPointerCasts, but also
1525 /// removes inbounds gep operations, regardless of their indices.
1526 static Value *stripPointerAdjustmentsImpl(Value *V,
1527                                     SmallPtrSet<GEPOperator*, 8> &VisitedGEPs) {
1528   GEPOperator *GEP = dyn_cast<GEPOperator>(V);
1529   if (GEP == 0 || !GEP->isInBounds())
1530     return V;
1531
1532   // If we've already seen this GEP, we will end up infinitely looping.  This
1533   // can happen in unreachable code.
1534   if (!VisitedGEPs.insert(GEP))
1535     return V;
1536
1537   return stripPointerAdjustmentsImpl(GEP->getOperand(0)->stripPointerCasts(),
1538                                      VisitedGEPs);
1539 }
1540
1541 static Value *stripPointerAdjustments(Value *V) {
1542   SmallPtrSet<GEPOperator*, 8> VisitedGEPs;
1543   return stripPointerAdjustmentsImpl(V, VisitedGEPs);
1544 }
1545
1546
1547 /// SimplifyICmpInst - Given operands for an ICmpInst, see if we can
1548 /// fold the result.  If not, this returns null.
1549 static Value *SimplifyICmpInst(unsigned Predicate, Value *LHS, Value *RHS,
1550                                const TargetData *TD,
1551                                const TargetLibraryInfo *TLI,
1552                                const DominatorTree *DT,
1553                                unsigned MaxRecurse) {
1554   CmpInst::Predicate Pred = (CmpInst::Predicate)Predicate;
1555   assert(CmpInst::isIntPredicate(Pred) && "Not an integer compare!");
1556
1557   if (Constant *CLHS = dyn_cast<Constant>(LHS)) {
1558     if (Constant *CRHS = dyn_cast<Constant>(RHS))
1559       return ConstantFoldCompareInstOperands(Pred, CLHS, CRHS, TD, TLI);
1560
1561     // If we have a constant, make sure it is on the RHS.
1562     std::swap(LHS, RHS);
1563     Pred = CmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
1564   }
1565
1566   Type *ITy = GetCompareTy(LHS); // The return type.
1567   Type *OpTy = LHS->getType();   // The operand type.
1568
1569   // icmp X, X -> true/false
1570   // X icmp undef -> true/false.  For example, icmp ugt %X, undef -> false
1571   // because X could be 0.
1572   if (LHS == RHS || isa<UndefValue>(RHS))
1573     return ConstantInt::get(ITy, CmpInst::isTrueWhenEqual(Pred));
1574
1575   // Special case logic when the operands have i1 type.
1576   if (OpTy->getScalarType()->isIntegerTy(1)) {
1577     switch (Pred) {
1578     default: break;
1579     case ICmpInst::ICMP_EQ:
1580       // X == 1 -> X
1581       if (match(RHS, m_One()))
1582         return LHS;
1583       break;
1584     case ICmpInst::ICMP_NE:
1585       // X != 0 -> X
1586       if (match(RHS, m_Zero()))
1587         return LHS;
1588       break;
1589     case ICmpInst::ICMP_UGT:
1590       // X >u 0 -> X
1591       if (match(RHS, m_Zero()))
1592         return LHS;
1593       break;
1594     case ICmpInst::ICMP_UGE:
1595       // X >=u 1 -> X
1596       if (match(RHS, m_One()))
1597         return LHS;
1598       break;
1599     case ICmpInst::ICMP_SLT:
1600       // X <s 0 -> X
1601       if (match(RHS, m_Zero()))
1602         return LHS;
1603       break;
1604     case ICmpInst::ICMP_SLE:
1605       // X <=s -1 -> X
1606       if (match(RHS, m_One()))
1607         return LHS;
1608       break;
1609     }
1610   }
1611
1612   // icmp <object*>, <object*/null> - Different identified objects have
1613   // different addresses, and what's more the address of a stack variable is
1614   // never equal to another argument.  Note that generalizing to the case where
1615   // LHS is a global variable address or null is pointless, since if both LHS
1616   // and RHS are constants then we already constant folded the compare, and if
1617   // only one of them is then we moved it to RHS already.
1618   Value *LHSPtr = LHS->stripPointerCasts();
1619   Value *RHSPtr = RHS->stripPointerCasts();
1620   if (LHSPtr == RHSPtr)
1621     return ConstantInt::get(ITy, CmpInst::isTrueWhenEqual(Pred));
1622
1623   // Be more aggressive about stripping pointer adjustments when checking a
1624   // comparison of an alloca address to another object.  We can rip off all
1625   // inbounds GEP operations, even if they are variable.
1626   LHSPtr = stripPointerAdjustments(LHSPtr);
1627   if (llvm::isIdentifiedObject(LHSPtr)) {
1628     RHSPtr = stripPointerAdjustments(RHSPtr);
1629     // If both sides are different identified objects, they aren't equal unless
1630     // they're null.
1631     if (LHSPtr != RHSPtr && llvm::isIdentifiedObject(RHSPtr) &&
1632         (llvm::isKnownNonNull(LHSPtr) || llvm::isKnownNonNull(RHSPtr)))
1633       return ConstantInt::get(ITy, CmpInst::isFalseWhenEqual(Pred));
1634
1635     // Assume that the null is on the right.
1636     if (llvm::isKnownNonNull(LHSPtr) && isa<ConstantPointerNull>(RHSPtr))
1637       return ConstantInt::get(ITy, CmpInst::isFalseWhenEqual(Pred));
1638
1639     // A local instruction (alloca or noalias call) can't equal any incoming
1640     // argument.
1641     if ((isa<Instruction>(LHSPtr) && isa<Argument>(RHSPtr)) ||
1642         (isa<Instruction>(RHSPtr) && isa<Argument>(LHSPtr)))
1643       return ConstantInt::get(ITy, CmpInst::isFalseWhenEqual(Pred));
1644   }
1645
1646   // If we are comparing with zero then try hard since this is a common case.
1647   if (match(RHS, m_Zero())) {
1648     bool LHSKnownNonNegative, LHSKnownNegative;
1649     switch (Pred) {
1650     default: llvm_unreachable("Unknown ICmp predicate!");
1651     case ICmpInst::ICMP_ULT:
1652       return getFalse(ITy);
1653     case ICmpInst::ICMP_UGE:
1654       return getTrue(ITy);
1655     case ICmpInst::ICMP_EQ:
1656     case ICmpInst::ICMP_ULE:
1657       if (isKnownNonZero(LHS, TD))
1658         return getFalse(ITy);
1659       break;
1660     case ICmpInst::ICMP_NE:
1661     case ICmpInst::ICMP_UGT:
1662       if (isKnownNonZero(LHS, TD))
1663         return getTrue(ITy);
1664       break;
1665     case ICmpInst::ICMP_SLT:
1666       ComputeSignBit(LHS, LHSKnownNonNegative, LHSKnownNegative, TD);
1667       if (LHSKnownNegative)
1668         return getTrue(ITy);
1669       if (LHSKnownNonNegative)
1670         return getFalse(ITy);
1671       break;
1672     case ICmpInst::ICMP_SLE:
1673       ComputeSignBit(LHS, LHSKnownNonNegative, LHSKnownNegative, TD);
1674       if (LHSKnownNegative)
1675         return getTrue(ITy);
1676       if (LHSKnownNonNegative && isKnownNonZero(LHS, TD))
1677         return getFalse(ITy);
1678       break;
1679     case ICmpInst::ICMP_SGE:
1680       ComputeSignBit(LHS, LHSKnownNonNegative, LHSKnownNegative, TD);
1681       if (LHSKnownNegative)
1682         return getFalse(ITy);
1683       if (LHSKnownNonNegative)
1684         return getTrue(ITy);
1685       break;
1686     case ICmpInst::ICMP_SGT:
1687       ComputeSignBit(LHS, LHSKnownNonNegative, LHSKnownNegative, TD);
1688       if (LHSKnownNegative)
1689         return getFalse(ITy);
1690       if (LHSKnownNonNegative && isKnownNonZero(LHS, TD))
1691         return getTrue(ITy);
1692       break;
1693     }
1694   }
1695
1696   // See if we are doing a comparison with a constant integer.
1697   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
1698     // Rule out tautological comparisons (eg., ult 0 or uge 0).
1699     ConstantRange RHS_CR = ICmpInst::makeConstantRange(Pred, CI->getValue());
1700     if (RHS_CR.isEmptySet())
1701       return ConstantInt::getFalse(CI->getContext());
1702     if (RHS_CR.isFullSet())
1703       return ConstantInt::getTrue(CI->getContext());
1704
1705     // Many binary operators with constant RHS have easy to compute constant
1706     // range.  Use them to check whether the comparison is a tautology.
1707     uint32_t Width = CI->getBitWidth();
1708     APInt Lower = APInt(Width, 0);
1709     APInt Upper = APInt(Width, 0);
1710     ConstantInt *CI2;
1711     if (match(LHS, m_URem(m_Value(), m_ConstantInt(CI2)))) {
1712       // 'urem x, CI2' produces [0, CI2).
1713       Upper = CI2->getValue();
1714     } else if (match(LHS, m_SRem(m_Value(), m_ConstantInt(CI2)))) {
1715       // 'srem x, CI2' produces (-|CI2|, |CI2|).
1716       Upper = CI2->getValue().abs();
1717       Lower = (-Upper) + 1;
1718     } else if (match(LHS, m_UDiv(m_ConstantInt(CI2), m_Value()))) {
1719       // 'udiv CI2, x' produces [0, CI2].
1720       Upper = CI2->getValue() + 1;
1721     } else if (match(LHS, m_UDiv(m_Value(), m_ConstantInt(CI2)))) {
1722       // 'udiv x, CI2' produces [0, UINT_MAX / CI2].
1723       APInt NegOne = APInt::getAllOnesValue(Width);
1724       if (!CI2->isZero())
1725         Upper = NegOne.udiv(CI2->getValue()) + 1;
1726     } else if (match(LHS, m_SDiv(m_Value(), m_ConstantInt(CI2)))) {
1727       // 'sdiv x, CI2' produces [INT_MIN / CI2, INT_MAX / CI2].
1728       APInt IntMin = APInt::getSignedMinValue(Width);
1729       APInt IntMax = APInt::getSignedMaxValue(Width);
1730       APInt Val = CI2->getValue().abs();
1731       if (!Val.isMinValue()) {
1732         Lower = IntMin.sdiv(Val);
1733         Upper = IntMax.sdiv(Val) + 1;
1734       }
1735     } else if (match(LHS, m_LShr(m_Value(), m_ConstantInt(CI2)))) {
1736       // 'lshr x, CI2' produces [0, UINT_MAX >> CI2].
1737       APInt NegOne = APInt::getAllOnesValue(Width);
1738       if (CI2->getValue().ult(Width))
1739         Upper = NegOne.lshr(CI2->getValue()) + 1;
1740     } else if (match(LHS, m_AShr(m_Value(), m_ConstantInt(CI2)))) {
1741       // 'ashr x, CI2' produces [INT_MIN >> CI2, INT_MAX >> CI2].
1742       APInt IntMin = APInt::getSignedMinValue(Width);
1743       APInt IntMax = APInt::getSignedMaxValue(Width);
1744       if (CI2->getValue().ult(Width)) {
1745         Lower = IntMin.ashr(CI2->getValue());
1746         Upper = IntMax.ashr(CI2->getValue()) + 1;
1747       }
1748     } else if (match(LHS, m_Or(m_Value(), m_ConstantInt(CI2)))) {
1749       // 'or x, CI2' produces [CI2, UINT_MAX].
1750       Lower = CI2->getValue();
1751     } else if (match(LHS, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(CI2)))) {
1752       // 'and x, CI2' produces [0, CI2].
1753       Upper = CI2->getValue() + 1;
1754     }
1755     if (Lower != Upper) {
1756       ConstantRange LHS_CR = ConstantRange(Lower, Upper);
1757       if (RHS_CR.contains(LHS_CR))
1758         return ConstantInt::getTrue(RHS->getContext());
1759       if (RHS_CR.inverse().contains(LHS_CR))
1760         return ConstantInt::getFalse(RHS->getContext());
1761     }
1762   }
1763
1764   // Compare of cast, for example (zext X) != 0 -> X != 0
1765   if (isa<CastInst>(LHS) && (isa<Constant>(RHS) || isa<CastInst>(RHS))) {
1766     Instruction *LI = cast<CastInst>(LHS);
1767     Value *SrcOp = LI->getOperand(0);
1768     Type *SrcTy = SrcOp->getType();
1769     Type *DstTy = LI->getType();
1770
1771     // Turn icmp (ptrtoint x), (ptrtoint/constant) into a compare of the input
1772     // if the integer type is the same size as the pointer type.
1773     if (MaxRecurse && TD && isa<PtrToIntInst>(LI) &&
1774         TD->getPointerSizeInBits() == DstTy->getPrimitiveSizeInBits()) {
1775       if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(RHS)) {
1776         // Transfer the cast to the constant.
1777         if (Value *V = SimplifyICmpInst(Pred, SrcOp,
1778                                         ConstantExpr::getIntToPtr(RHSC, SrcTy),
1779                                         TD, TLI, DT, MaxRecurse-1))
1780           return V;
1781       } else if (PtrToIntInst *RI = dyn_cast<PtrToIntInst>(RHS)) {
1782         if (RI->getOperand(0)->getType() == SrcTy)
1783           // Compare without the cast.
1784           if (Value *V = SimplifyICmpInst(Pred, SrcOp, RI->getOperand(0),
1785                                           TD, TLI, DT, MaxRecurse-1))
1786             return V;
1787       }
1788     }
1789
1790     if (isa<ZExtInst>(LHS)) {
1791       // Turn icmp (zext X), (zext Y) into a compare of X and Y if they have the
1792       // same type.
1793       if (ZExtInst *RI = dyn_cast<ZExtInst>(RHS)) {
1794         if (MaxRecurse && SrcTy == RI->getOperand(0)->getType())
1795           // Compare X and Y.  Note that signed predicates become unsigned.
1796           if (Value *V = SimplifyICmpInst(ICmpInst::getUnsignedPredicate(Pred),
1797                                           SrcOp, RI->getOperand(0), TD, TLI, DT,
1798                                           MaxRecurse-1))
1799             return V;
1800       }
1801       // Turn icmp (zext X), Cst into a compare of X and Cst if Cst is extended
1802       // too.  If not, then try to deduce the result of the comparison.
1803       else if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
1804         // Compute the constant that would happen if we truncated to SrcTy then
1805         // reextended to DstTy.
1806         Constant *Trunc = ConstantExpr::getTrunc(CI, SrcTy);
1807         Constant *RExt = ConstantExpr::getCast(CastInst::ZExt, Trunc, DstTy);
1808
1809         // If the re-extended constant didn't change then this is effectively
1810         // also a case of comparing two zero-extended values.
1811         if (RExt == CI && MaxRecurse)
1812           if (Value *V = SimplifyICmpInst(ICmpInst::getUnsignedPredicate(Pred),
1813                                         SrcOp, Trunc, TD, TLI, DT, MaxRecurse-1))
1814             return V;
1815
1816         // Otherwise the upper bits of LHS are zero while RHS has a non-zero bit
1817         // there.  Use this to work out the result of the comparison.
1818         if (RExt != CI) {
1819           switch (Pred) {
1820           default: llvm_unreachable("Unknown ICmp predicate!");
1821           // LHS <u RHS.
1822           case ICmpInst::ICMP_EQ:
1823           case ICmpInst::ICMP_UGT:
1824           case ICmpInst::ICMP_UGE:
1825             return ConstantInt::getFalse(CI->getContext());
1826
1827           case ICmpInst::ICMP_NE:
1828           case ICmpInst::ICMP_ULT:
1829           case ICmpInst::ICMP_ULE:
1830             return ConstantInt::getTrue(CI->getContext());
1831
1832           // LHS is non-negative.  If RHS is negative then LHS >s LHS.  If RHS
1833           // is non-negative then LHS <s RHS.
1834           case ICmpInst::ICMP_SGT:
1835           case ICmpInst::ICMP_SGE:
1836             return CI->getValue().isNegative() ?
1837               ConstantInt::getTrue(CI->getContext()) :
1838               ConstantInt::getFalse(CI->getContext());
1839
1840           case ICmpInst::ICMP_SLT:
1841           case ICmpInst::ICMP_SLE:
1842             return CI->getValue().isNegative() ?
1843               ConstantInt::getFalse(CI->getContext()) :
1844               ConstantInt::getTrue(CI->getContext());
1845           }
1846         }
1847       }
1848     }
1849
1850     if (isa<SExtInst>(LHS)) {
1851       // Turn icmp (sext X), (sext Y) into a compare of X and Y if they have the
1852       // same type.
1853       if (SExtInst *RI = dyn_cast<SExtInst>(RHS)) {
1854         if (MaxRecurse && SrcTy == RI->getOperand(0)->getType())
1855           // Compare X and Y.  Note that the predicate does not change.
1856           if (Value *V = SimplifyICmpInst(Pred, SrcOp, RI->getOperand(0),
1857                                           TD, TLI, DT, MaxRecurse-1))
1858             return V;
1859       }
1860       // Turn icmp (sext X), Cst into a compare of X and Cst if Cst is extended
1861       // too.  If not, then try to deduce the result of the comparison.
1862       else if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
1863         // Compute the constant that would happen if we truncated to SrcTy then
1864         // reextended to DstTy.
1865         Constant *Trunc = ConstantExpr::getTrunc(CI, SrcTy);
1866         Constant *RExt = ConstantExpr::getCast(CastInst::SExt, Trunc, DstTy);
1867
1868         // If the re-extended constant didn't change then this is effectively
1869         // also a case of comparing two sign-extended values.
1870         if (RExt == CI && MaxRecurse)
1871           if (Value *V = SimplifyICmpInst(Pred, SrcOp, Trunc, TD, TLI, DT,
1872                                           MaxRecurse-1))
1873             return V;
1874
1875         // Otherwise the upper bits of LHS are all equal, while RHS has varying
1876         // bits there.  Use this to work out the result of the comparison.
1877         if (RExt != CI) {
1878           switch (Pred) {
1879           default: llvm_unreachable("Unknown ICmp predicate!");
1880           case ICmpInst::ICMP_EQ:
1881             return ConstantInt::getFalse(CI->getContext());
1882           case ICmpInst::ICMP_NE:
1883             return ConstantInt::getTrue(CI->getContext());
1884
1885           // If RHS is non-negative then LHS <s RHS.  If RHS is negative then
1886           // LHS >s RHS.
1887           case ICmpInst::ICMP_SGT:
1888           case ICmpInst::ICMP_SGE:
1889             return CI->getValue().isNegative() ?
1890               ConstantInt::getTrue(CI->getContext()) :
1891               ConstantInt::getFalse(CI->getContext());
1892           case ICmpInst::ICMP_SLT:
1893           case ICmpInst::ICMP_SLE:
1894             return CI->getValue().isNegative() ?
1895               ConstantInt::getFalse(CI->getContext()) :
1896               ConstantInt::getTrue(CI->getContext());
1897
1898           // If LHS is non-negative then LHS <u RHS.  If LHS is negative then
1899           // LHS >u RHS.
1900           case ICmpInst::ICMP_UGT:
1901           case ICmpInst::ICMP_UGE:
1902             // Comparison is true iff the LHS <s 0.
1903             if (MaxRecurse)
1904               if (Value *V = SimplifyICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, SrcOp,
1905                                               Constant::getNullValue(SrcTy),
1906                                               TD, TLI, DT, MaxRecurse-1))
1907                 return V;
1908             break;
1909           case ICmpInst::ICMP_ULT:
1910           case ICmpInst::ICMP_ULE:
1911             // Comparison is true iff the LHS >=s 0.
1912             if (MaxRecurse)
1913               if (Value *V = SimplifyICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, SrcOp,
1914                                               Constant::getNullValue(SrcTy),
1915                                               TD, TLI, DT, MaxRecurse-1))
1916                 return V;
1917             break;
1918           }
1919         }
1920       }
1921     }
1922   }
1923
1924   // Special logic for binary operators.
1925   BinaryOperator *LBO = dyn_cast<BinaryOperator>(LHS);
1926   BinaryOperator *RBO = dyn_cast<BinaryOperator>(RHS);
1927   if (MaxRecurse && (LBO || RBO)) {
1928     // Analyze the case when either LHS or RHS is an add instruction.
1929     Value *A = 0, *B = 0, *C = 0, *D = 0;
1930     // LHS = A + B (or A and B are null); RHS = C + D (or C and D are null).
1931     bool NoLHSWrapProblem = false, NoRHSWrapProblem = false;
1932     if (LBO && LBO->getOpcode() == Instruction::Add) {
1933       A = LBO->getOperand(0); B = LBO->getOperand(1);
1934       NoLHSWrapProblem = ICmpInst::isEquality(Pred) ||
1935         (CmpInst::isUnsigned(Pred) && LBO->hasNoUnsignedWrap()) ||
1936         (CmpInst::isSigned(Pred) && LBO->hasNoSignedWrap());
1937     }
1938     if (RBO && RBO->getOpcode() == Instruction::Add) {
1939       C = RBO->getOperand(0); D = RBO->getOperand(1);
1940       NoRHSWrapProblem = ICmpInst::isEquality(Pred) ||
1941         (CmpInst::isUnsigned(Pred) && RBO->hasNoUnsignedWrap()) ||
1942         (CmpInst::isSigned(Pred) && RBO->hasNoSignedWrap());
1943     }
1944
1945     // icmp (X+Y), X -> icmp Y, 0 for equalities or if there is no overflow.
1946     if ((A == RHS || B == RHS) && NoLHSWrapProblem)
1947       if (Value *V = SimplifyICmpInst(Pred, A == RHS ? B : A,
1948                                       Constant::getNullValue(RHS->getType()),
1949                                       TD, TLI, DT, MaxRecurse-1))
1950         return V;
1951
1952     // icmp X, (X+Y) -> icmp 0, Y for equalities or if there is no overflow.
1953     if ((C == LHS || D == LHS) && NoRHSWrapProblem)
1954       if (Value *V = SimplifyICmpInst(Pred,
1955                                       Constant::getNullValue(LHS->getType()),
1956                                       C == LHS ? D : C, TD, TLI, DT, MaxRecurse-1))
1957         return V;
1958
1959     // icmp (X+Y), (X+Z) -> icmp Y,Z for equalities or if there is no overflow.
1960     if (A && C && (A == C || A == D || B == C || B == D) &&
1961         NoLHSWrapProblem && NoRHSWrapProblem) {
1962       // Determine Y and Z in the form icmp (X+Y), (X+Z).
1963       Value *Y = (A == C || A == D) ? B : A;
1964       Value *Z = (C == A || C == B) ? D : C;
1965       if (Value *V = SimplifyICmpInst(Pred, Y, Z, TD, TLI, DT, MaxRecurse-1))
1966         return V;
1967     }
1968   }
1969
1970   if (LBO && match(LBO, m_URem(m_Value(), m_Specific(RHS)))) {
1971     bool KnownNonNegative, KnownNegative;
1972     switch (Pred) {
1973     default:
1974       break;
1975     case ICmpInst::ICMP_SGT:
1976     case ICmpInst::ICMP_SGE:
1977       ComputeSignBit(LHS, KnownNonNegative, KnownNegative, TD);
1978       if (!KnownNonNegative)
1979         break;
1980       // fall-through
1981     case ICmpInst::ICMP_EQ:
1982     case ICmpInst::ICMP_UGT:
1983     case ICmpInst::ICMP_UGE:
1984       return getFalse(ITy);
1985     case ICmpInst::ICMP_SLT:
1986     case ICmpInst::ICMP_SLE:
1987       ComputeSignBit(LHS, KnownNonNegative, KnownNegative, TD);
1988       if (!KnownNonNegative)
1989         break;
1990       // fall-through
1991     case ICmpInst::ICMP_NE:
1992     case ICmpInst::ICMP_ULT:
1993     case ICmpInst::ICMP_ULE:
1994       return getTrue(ITy);
1995     }
1996   }
1997   if (RBO && match(RBO, m_URem(m_Value(), m_Specific(LHS)))) {
1998     bool KnownNonNegative, KnownNegative;
1999     switch (Pred) {
2000     default:
2001       break;
2002     case ICmpInst::ICMP_SGT:
2003     case ICmpInst::ICMP_SGE:
2004       ComputeSignBit(RHS, KnownNonNegative, KnownNegative, TD);
2005       if (!KnownNonNegative)
2006         break;
2007       // fall-through
2008     case ICmpInst::ICMP_NE:
2009     case ICmpInst::ICMP_UGT:
2010     case ICmpInst::ICMP_UGE:
2011       return getTrue(ITy);
2012     case ICmpInst::ICMP_SLT:
2013     case ICmpInst::ICMP_SLE:
2014       ComputeSignBit(RHS, KnownNonNegative, KnownNegative, TD);
2015       if (!KnownNonNegative)
2016         break;
2017       // fall-through
2018     case ICmpInst::ICMP_EQ:
2019     case ICmpInst::ICMP_ULT:
2020     case ICmpInst::ICMP_ULE:
2021       return getFalse(ITy);
2022     }
2023   }
2024
2025   // x udiv y <=u x.
2026   if (LBO && match(LBO, m_UDiv(m_Specific(RHS), m_Value()))) {
2027     // icmp pred (X /u Y), X
2028     if (Pred == ICmpInst::ICMP_UGT)
2029       return getFalse(ITy);
2030     if (Pred == ICmpInst::ICMP_ULE)
2031       return getTrue(ITy);
2032   }
2033
2034   if (MaxRecurse && LBO && RBO && LBO->getOpcode() == RBO->getOpcode() &&
2035       LBO->getOperand(1) == RBO->getOperand(1)) {
2036     switch (LBO->getOpcode()) {
2037     default: break;
2038     case Instruction::UDiv:
2039     case Instruction::LShr:
2040       if (ICmpInst::isSigned(Pred))
2041         break;
2042       // fall-through
2043     case Instruction::SDiv:
2044     case Instruction::AShr:
2045       if (!LBO->isExact() || !RBO->isExact())
2046         break;
2047       if (Value *V = SimplifyICmpInst(Pred, LBO->getOperand(0),
2048                                       RBO->getOperand(0), TD, TLI, DT, MaxRecurse-1))
2049         return V;
2050       break;
2051     case Instruction::Shl: {
2052       bool NUW = LBO->hasNoUnsignedWrap() && RBO->hasNoUnsignedWrap();
2053       bool NSW = LBO->hasNoSignedWrap() && RBO->hasNoSignedWrap();
2054       if (!NUW && !NSW)
2055         break;
2056       if (!NSW && ICmpInst::isSigned(Pred))
2057         break;
2058       if (Value *V = SimplifyICmpInst(Pred, LBO->getOperand(0),
2059                                       RBO->getOperand(0), TD, TLI, DT, MaxRecurse-1))
2060         return V;
2061       break;
2062     }
2063     }
2064   }
2065
2066   // Simplify comparisons involving max/min.
2067   Value *A, *B;
2068   CmpInst::Predicate P = CmpInst::BAD_ICMP_PREDICATE;
2069   CmpInst::Predicate EqP; // Chosen so that "A == max/min(A,B)" iff "A EqP B".
2070
2071   // Signed variants on "max(a,b)>=a -> true".
2072   if (match(LHS, m_SMax(m_Value(A), m_Value(B))) && (A == RHS || B == RHS)) {
2073     if (A != RHS) std::swap(A, B); // smax(A, B) pred A.
2074     EqP = CmpInst::ICMP_SGE; // "A == smax(A, B)" iff "A sge B".
2075     // We analyze this as smax(A, B) pred A.
2076     P = Pred;
2077   } else if (match(RHS, m_SMax(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2078              (A == LHS || B == LHS)) {
2079     if (A != LHS) std::swap(A, B); // A pred smax(A, B).
2080     EqP = CmpInst::ICMP_SGE; // "A == smax(A, B)" iff "A sge B".
2081     // We analyze this as smax(A, B) swapped-pred A.
2082     P = CmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
2083   } else if (match(LHS, m_SMin(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2084              (A == RHS || B == RHS)) {
2085     if (A != RHS) std::swap(A, B); // smin(A, B) pred A.
2086     EqP = CmpInst::ICMP_SLE; // "A == smin(A, B)" iff "A sle B".
2087     // We analyze this as smax(-A, -B) swapped-pred -A.
2088     // Note that we do not need to actually form -A or -B thanks to EqP.
2089     P = CmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
2090   } else if (match(RHS, m_SMin(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2091              (A == LHS || B == LHS)) {
2092     if (A != LHS) std::swap(A, B); // A pred smin(A, B).
2093     EqP = CmpInst::ICMP_SLE; // "A == smin(A, B)" iff "A sle B".
2094     // We analyze this as smax(-A, -B) pred -A.
2095     // Note that we do not need to actually form -A or -B thanks to EqP.
2096     P = Pred;
2097   }
2098   if (P != CmpInst::BAD_ICMP_PREDICATE) {
2099     // Cases correspond to "max(A, B) p A".
2100     switch (P) {
2101     default:
2102       break;
2103     case CmpInst::ICMP_EQ:
2104     case CmpInst::ICMP_SLE:
2105       // Equivalent to "A EqP B".  This may be the same as the condition tested
2106       // in the max/min; if so, we can just return that.
2107       if (Value *V = ExtractEquivalentCondition(LHS, EqP, A, B))
2108         return V;
2109       if (Value *V = ExtractEquivalentCondition(RHS, EqP, A, B))
2110         return V;
2111       // Otherwise, see if "A EqP B" simplifies.
2112       if (MaxRecurse)
2113         if (Value *V = SimplifyICmpInst(EqP, A, B, TD, TLI, DT, MaxRecurse-1))
2114           return V;
2115       break;
2116     case CmpInst::ICMP_NE:
2117     case CmpInst::ICMP_SGT: {
2118       CmpInst::Predicate InvEqP = CmpInst::getInversePredicate(EqP);
2119       // Equivalent to "A InvEqP B".  This may be the same as the condition
2120       // tested in the max/min; if so, we can just return that.
2121       if (Value *V = ExtractEquivalentCondition(LHS, InvEqP, A, B))
2122         return V;
2123       if (Value *V = ExtractEquivalentCondition(RHS, InvEqP, A, B))
2124         return V;
2125       // Otherwise, see if "A InvEqP B" simplifies.
2126       if (MaxRecurse)
2127         if (Value *V = SimplifyICmpInst(InvEqP, A, B, TD, TLI, DT, MaxRecurse-1))
2128           return V;
2129       break;
2130     }
2131     case CmpInst::ICMP_SGE:
2132       // Always true.
2133       return getTrue(ITy);
2134     case CmpInst::ICMP_SLT:
2135       // Always false.
2136       return getFalse(ITy);
2137     }
2138   }
2139
2140   // Unsigned variants on "max(a,b)>=a -> true".
2141   P = CmpInst::BAD_ICMP_PREDICATE;
2142   if (match(LHS, m_UMax(m_Value(A), m_Value(B))) && (A == RHS || B == RHS)) {
2143     if (A != RHS) std::swap(A, B); // umax(A, B) pred A.
2144     EqP = CmpInst::ICMP_UGE; // "A == umax(A, B)" iff "A uge B".
2145     // We analyze this as umax(A, B) pred A.
2146     P = Pred;
2147   } else if (match(RHS, m_UMax(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2148              (A == LHS || B == LHS)) {
2149     if (A != LHS) std::swap(A, B); // A pred umax(A, B).
2150     EqP = CmpInst::ICMP_UGE; // "A == umax(A, B)" iff "A uge B".
2151     // We analyze this as umax(A, B) swapped-pred A.
2152     P = CmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
2153   } else if (match(LHS, m_UMin(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2154              (A == RHS || B == RHS)) {
2155     if (A != RHS) std::swap(A, B); // umin(A, B) pred A.
2156     EqP = CmpInst::ICMP_ULE; // "A == umin(A, B)" iff "A ule B".
2157     // We analyze this as umax(-A, -B) swapped-pred -A.
2158     // Note that we do not need to actually form -A or -B thanks to EqP.
2159     P = CmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
2160   } else if (match(RHS, m_UMin(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2161              (A == LHS || B == LHS)) {
2162     if (A != LHS) std::swap(A, B); // A pred umin(A, B).
2163     EqP = CmpInst::ICMP_ULE; // "A == umin(A, B)" iff "A ule B".
2164     // We analyze this as umax(-A, -B) pred -A.
2165     // Note that we do not need to actually form -A or -B thanks to EqP.
2166     P = Pred;
2167   }
2168   if (P != CmpInst::BAD_ICMP_PREDICATE) {
2169     // Cases correspond to "max(A, B) p A".
2170     switch (P) {
2171     default:
2172       break;
2173     case CmpInst::ICMP_EQ:
2174     case CmpInst::ICMP_ULE:
2175       // Equivalent to "A EqP B".  This may be the same as the condition tested
2176       // in the max/min; if so, we can just return that.
2177       if (Value *V = ExtractEquivalentCondition(LHS, EqP, A, B))
2178         return V;
2179       if (Value *V = ExtractEquivalentCondition(RHS, EqP, A, B))
2180         return V;
2181       // Otherwise, see if "A EqP B" simplifies.
2182       if (MaxRecurse)
2183         if (Value *V = SimplifyICmpInst(EqP, A, B, TD, TLI, DT, MaxRecurse-1))
2184           return V;
2185       break;
2186     case CmpInst::ICMP_NE:
2187     case CmpInst::ICMP_UGT: {
2188       CmpInst::Predicate InvEqP = CmpInst::getInversePredicate(EqP);
2189       // Equivalent to "A InvEqP B".  This may be the same as the condition
2190       // tested in the max/min; if so, we can just return that.
2191       if (Value *V = ExtractEquivalentCondition(LHS, InvEqP, A, B))
2192         return V;
2193       if (Value *V = ExtractEquivalentCondition(RHS, InvEqP, A, B))
2194         return V;
2195       // Otherwise, see if "A InvEqP B" simplifies.
2196       if (MaxRecurse)
2197         if (Value *V = SimplifyICmpInst(InvEqP, A, B, TD, TLI, DT, MaxRecurse-1))
2198           return V;
2199       break;
2200     }
2201     case CmpInst::ICMP_UGE:
2202       // Always true.
2203       return getTrue(ITy);
2204     case CmpInst::ICMP_ULT:
2205       // Always false.
2206       return getFalse(ITy);
2207     }
2208   }
2209
2210   // Variants on "max(x,y) >= min(x,z)".
2211   Value *C, *D;
2212   if (match(LHS, m_SMax(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2213       match(RHS, m_SMin(m_Value(C), m_Value(D))) &&
2214       (A == C || A == D || B == C || B == D)) {
2215     // max(x, ?) pred min(x, ?).
2216     if (Pred == CmpInst::ICMP_SGE)
2217       // Always true.
2218       return getTrue(ITy);
2219     if (Pred == CmpInst::ICMP_SLT)
2220       // Always false.
2221       return getFalse(ITy);
2222   } else if (match(LHS, m_SMin(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2223              match(RHS, m_SMax(m_Value(C), m_Value(D))) &&
2224              (A == C || A == D || B == C || B == D)) {
2225     // min(x, ?) pred max(x, ?).
2226     if (Pred == CmpInst::ICMP_SLE)
2227       // Always true.
2228       return getTrue(ITy);
2229     if (Pred == CmpInst::ICMP_SGT)
2230       // Always false.
2231       return getFalse(ITy);
2232   } else if (match(LHS, m_UMax(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2233              match(RHS, m_UMin(m_Value(C), m_Value(D))) &&
2234              (A == C || A == D || B == C || B == D)) {
2235     // max(x, ?) pred min(x, ?).
2236     if (Pred == CmpInst::ICMP_UGE)
2237       // Always true.
2238       return getTrue(ITy);
2239     if (Pred == CmpInst::ICMP_ULT)
2240       // Always false.
2241       return getFalse(ITy);
2242   } else if (match(LHS, m_UMin(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2243              match(RHS, m_UMax(m_Value(C), m_Value(D))) &&
2244              (A == C || A == D || B == C || B == D)) {
2245     // min(x, ?) pred max(x, ?).
2246     if (Pred == CmpInst::ICMP_ULE)
2247       // Always true.
2248       return getTrue(ITy);
2249     if (Pred == CmpInst::ICMP_UGT)
2250       // Always false.
2251       return getFalse(ITy);
2252   }
2253
2254   // Simplify comparisons of GEPs.
2255   if (GetElementPtrInst *GLHS = dyn_cast<GetElementPtrInst>(LHS)) {
2256     if (GEPOperator *GRHS = dyn_cast<GEPOperator>(RHS)) {
2257       if (GLHS->getPointerOperand() == GRHS->getPointerOperand() &&
2258           GLHS->hasAllConstantIndices() && GRHS->hasAllConstantIndices()) {
2259         // The bases are equal and the indices are constant.  Build a constant
2260         // expression GEP with the same indices and a null base pointer to see
2261         // what constant folding can make out of it.
2262         Constant *Null = Constant::getNullValue(GLHS->getPointerOperandType());
2263         SmallVector<Value *, 4> IndicesLHS(GLHS->idx_begin(), GLHS->idx_end());
2264         Constant *NewLHS = ConstantExpr::getGetElementPtr(Null, IndicesLHS);
2265
2266         SmallVector<Value *, 4> IndicesRHS(GRHS->idx_begin(), GRHS->idx_end());
2267         Constant *NewRHS = ConstantExpr::getGetElementPtr(Null, IndicesRHS);
2268         return ConstantExpr::getICmp(Pred, NewLHS, NewRHS);
2269       }
2270     }
2271   }
2272
2273   // If the comparison is with the result of a select instruction, check whether
2274   // comparing with either branch of the select always yields the same value.
2275   if (isa<SelectInst>(LHS) || isa<SelectInst>(RHS))
2276     if (Value *V = ThreadCmpOverSelect(Pred, LHS, RHS, TD, TLI, DT, MaxRecurse))
2277       return V;
2278
2279   // If the comparison is with the result of a phi instruction, check whether
2280   // doing the compare with each incoming phi value yields a common result.
2281   if (isa<PHINode>(LHS) || isa<PHINode>(RHS))
2282     if (Value *V = ThreadCmpOverPHI(Pred, LHS, RHS, TD, TLI, DT, MaxRecurse))
2283       return V;
2284
2285   return 0;
2286 }
2287
2288 Value *llvm::SimplifyICmpInst(unsigned Predicate, Value *LHS, Value *RHS,
2289                               const TargetData *TD,
2290                               const TargetLibraryInfo *TLI,
2291                               const DominatorTree *DT) {
2292   return ::SimplifyICmpInst(Predicate, LHS, RHS, TD, TLI, DT, RecursionLimit);
2293 }
2294
2295 /// SimplifyFCmpInst - Given operands for an FCmpInst, see if we can
2296 /// fold the result.  If not, this returns null.
2297 static Value *SimplifyFCmpInst(unsigned Predicate, Value *LHS, Value *RHS,
2298                                const TargetData *TD,
2299                                const TargetLibraryInfo *TLI,
2300                                const DominatorTree *DT,
2301                                unsigned MaxRecurse) {
2302   CmpInst::Predicate Pred = (CmpInst::Predicate)Predicate;
2303   assert(CmpInst::isFPPredicate(Pred) && "Not an FP compare!");
2304
2305   if (Constant *CLHS = dyn_cast<Constant>(LHS)) {
2306     if (Constant *CRHS = dyn_cast<Constant>(RHS))
2307       return ConstantFoldCompareInstOperands(Pred, CLHS, CRHS, TD, TLI);
2308
2309     // If we have a constant, make sure it is on the RHS.
2310     std::swap(LHS, RHS);
2311     Pred = CmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
2312   }
2313
2314   // Fold trivial predicates.
2315   if (Pred == FCmpInst::FCMP_FALSE)
2316     return ConstantInt::get(GetCompareTy(LHS), 0);
2317   if (Pred == FCmpInst::FCMP_TRUE)
2318     return ConstantInt::get(GetCompareTy(LHS), 1);
2319
2320   if (isa<UndefValue>(RHS))                  // fcmp pred X, undef -> undef
2321     return UndefValue::get(GetCompareTy(LHS));
2322
2323   // fcmp x,x -> true/false.  Not all compares are foldable.
2324   if (LHS == RHS) {
2325     if (CmpInst::isTrueWhenEqual(Pred))
2326       return ConstantInt::get(GetCompareTy(LHS), 1);
2327     if (CmpInst::isFalseWhenEqual(Pred))
2328       return ConstantInt::get(GetCompareTy(LHS), 0);
2329   }
2330
2331   // Handle fcmp with constant RHS
2332   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(RHS)) {
2333     // If the constant is a nan, see if we can fold the comparison based on it.
2334     if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHSC)) {
2335       if (CFP->getValueAPF().isNaN()) {
2336         if (FCmpInst::isOrdered(Pred))   // True "if ordered and foo"
2337           return ConstantInt::getFalse(CFP->getContext());
2338         assert(FCmpInst::isUnordered(Pred) &&
2339                "Comparison must be either ordered or unordered!");
2340         // True if unordered.
2341         return ConstantInt::getTrue(CFP->getContext());
2342       }
2343       // Check whether the constant is an infinity.
2344       if (CFP->getValueAPF().isInfinity()) {
2345         if (CFP->getValueAPF().isNegative()) {
2346           switch (Pred) {
2347           case FCmpInst::FCMP_OLT:
2348             // No value is ordered and less than negative infinity.
2349             return ConstantInt::getFalse(CFP->getContext());
2350           case FCmpInst::FCMP_UGE:
2351             // All values are unordered with or at least negative infinity.
2352             return ConstantInt::getTrue(CFP->getContext());
2353           default:
2354             break;
2355           }
2356         } else {
2357           switch (Pred) {
2358           case FCmpInst::FCMP_OGT:
2359             // No value is ordered and greater than infinity.
2360             return ConstantInt::getFalse(CFP->getContext());
2361           case FCmpInst::FCMP_ULE:
2362             // All values are unordered with and at most infinity.
2363             return ConstantInt::getTrue(CFP->getContext());
2364           default:
2365             break;
2366           }
2367         }
2368       }
2369     }
2370   }
2371
2372   // If the comparison is with the result of a select instruction, check whether
2373   // comparing with either branch of the select always yields the same value.
2374   if (isa<SelectInst>(LHS) || isa<SelectInst>(RHS))
2375     if (Value *V = ThreadCmpOverSelect(Pred, LHS, RHS, TD, TLI, DT, MaxRecurse))
2376       return V;
2377
2378   // If the comparison is with the result of a phi instruction, check whether
2379   // doing the compare with each incoming phi value yields a common result.
2380   if (isa<PHINode>(LHS) || isa<PHINode>(RHS))
2381     if (Value *V = ThreadCmpOverPHI(Pred, LHS, RHS, TD, TLI, DT, MaxRecurse))
2382       return V;
2383
2384   return 0;
2385 }
2386
2387 Value *llvm::SimplifyFCmpInst(unsigned Predicate, Value *LHS, Value *RHS,
2388                               const TargetData *TD,
2389                               const TargetLibraryInfo *TLI,
2390                               const DominatorTree *DT) {
2391   return ::SimplifyFCmpInst(Predicate, LHS, RHS, TD, TLI, DT, RecursionLimit);
2392 }
2393
2394 /// SimplifySelectInst - Given operands for a SelectInst, see if we can fold
2395 /// the result.  If not, this returns null.
2396 Value *llvm::SimplifySelectInst(Value *CondVal, Value *TrueVal, Value *FalseVal,
2397                                 const TargetData *TD, const DominatorTree *) {
2398   // select true, X, Y  -> X
2399   // select false, X, Y -> Y
2400   if (ConstantInt *CB = dyn_cast<ConstantInt>(CondVal))
2401     return CB->getZExtValue() ? TrueVal : FalseVal;
2402
2403   // select C, X, X -> X
2404   if (TrueVal == FalseVal)
2405     return TrueVal;
2406
2407   if (isa<UndefValue>(CondVal)) {  // select undef, X, Y -> X or Y
2408     if (isa<Constant>(TrueVal))
2409       return TrueVal;
2410     return FalseVal;
2411   }
2412   if (isa<UndefValue>(TrueVal))   // select C, undef, X -> X
2413     return FalseVal;
2414   if (isa<UndefValue>(FalseVal))   // select C, X, undef -> X
2415     return TrueVal;
2416
2417   return 0;
2418 }
2419
2420 /// SimplifyGEPInst - Given operands for an GetElementPtrInst, see if we can
2421 /// fold the result.  If not, this returns null.
2422 Value *llvm::SimplifyGEPInst(ArrayRef<Value *> Ops, const TargetData *TD,
2423                              const DominatorTree *) {
2424   // The type of the GEP pointer operand.
2425   PointerType *PtrTy = dyn_cast<PointerType>(Ops[0]->getType());
2426   // The GEP pointer operand is not a pointer, it's a vector of pointers.
2427   if (!PtrTy)
2428     return 0;
2429
2430   // getelementptr P -> P.
2431   if (Ops.size() == 1)
2432     return Ops[0];
2433
2434   if (isa<UndefValue>(Ops[0])) {
2435     // Compute the (pointer) type returned by the GEP instruction.
2436     Type *LastType = GetElementPtrInst::getIndexedType(PtrTy, Ops.slice(1));
2437     Type *GEPTy = PointerType::get(LastType, PtrTy->getAddressSpace());
2438     return UndefValue::get(GEPTy);
2439   }
2440
2441   if (Ops.size() == 2) {
2442     // getelementptr P, 0 -> P.
2443     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Ops[1]))
2444       if (C->isZero())
2445         return Ops[0];
2446     // getelementptr P, N -> P if P points to a type of zero size.
2447     if (TD) {
2448       Type *Ty = PtrTy->getElementType();
2449       if (Ty->isSized() && TD->getTypeAllocSize(Ty) == 0)
2450         return Ops[0];
2451     }
2452   }
2453
2454   // Check to see if this is constant foldable.
2455   for (unsigned i = 0, e = Ops.size(); i != e; ++i)
2456     if (!isa<Constant>(Ops[i]))
2457       return 0;
2458
2459   return ConstantExpr::getGetElementPtr(cast<Constant>(Ops[0]), Ops.slice(1));
2460 }
2461
2462 /// SimplifyInsertValueInst - Given operands for an InsertValueInst, see if we
2463 /// can fold the result.  If not, this returns null.
2464 Value *llvm::SimplifyInsertValueInst(Value *Agg, Value *Val,
2465                                      ArrayRef<unsigned> Idxs,
2466                                      const TargetData *,
2467                                      const DominatorTree *) {
2468   if (Constant *CAgg = dyn_cast<Constant>(Agg))
2469     if (Constant *CVal = dyn_cast<Constant>(Val))
2470       return ConstantFoldInsertValueInstruction(CAgg, CVal, Idxs);
2471
2472   // insertvalue x, undef, n -> x
2473   if (match(Val, m_Undef()))
2474     return Agg;
2475
2476   // insertvalue x, (extractvalue y, n), n
2477   if (ExtractValueInst *EV = dyn_cast<ExtractValueInst>(Val))
2478     if (EV->getAggregateOperand()->getType() == Agg->getType() &&
2479         EV->getIndices() == Idxs) {
2480       // insertvalue undef, (extractvalue y, n), n -> y
2481       if (match(Agg, m_Undef()))
2482         return EV->getAggregateOperand();
2483
2484       // insertvalue y, (extractvalue y, n), n -> y
2485       if (Agg == EV->getAggregateOperand())
2486         return Agg;
2487     }
2488
2489   return 0;
2490 }
2491
2492 /// SimplifyPHINode - See if we can fold the given phi.  If not, returns null.
2493 static Value *SimplifyPHINode(PHINode *PN, const DominatorTree *DT) {
2494   // If all of the PHI's incoming values are the same then replace the PHI node
2495   // with the common value.
2496   Value *CommonValue = 0;
2497   bool HasUndefInput = false;
2498   for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
2499     Value *Incoming = PN->getIncomingValue(i);
2500     // If the incoming value is the phi node itself, it can safely be skipped.
2501     if (Incoming == PN) continue;
2502     if (isa<UndefValue>(Incoming)) {
2503       // Remember that we saw an undef value, but otherwise ignore them.
2504       HasUndefInput = true;
2505       continue;
2506     }
2507     if (CommonValue && Incoming != CommonValue)
2508       return 0;  // Not the same, bail out.
2509     CommonValue = Incoming;
2510   }
2511
2512   // If CommonValue is null then all of the incoming values were either undef or
2513   // equal to the phi node itself.
2514   if (!CommonValue)
2515     return UndefValue::get(PN->getType());
2516
2517   // If we have a PHI node like phi(X, undef, X), where X is defined by some
2518   // instruction, we cannot return X as the result of the PHI node unless it
2519   // dominates the PHI block.
2520   if (HasUndefInput)
2521     return ValueDominatesPHI(CommonValue, PN, DT) ? CommonValue : 0;
2522
2523   return CommonValue;
2524 }
2525
2526 //=== Helper functions for higher up the class hierarchy.
2527
2528 /// SimplifyBinOp - Given operands for a BinaryOperator, see if we can
2529 /// fold the result.  If not, this returns null.
2530 static Value *SimplifyBinOp(unsigned Opcode, Value *LHS, Value *RHS,
2531                             const TargetData *TD,
2532                             const TargetLibraryInfo *TLI,
2533                             const DominatorTree *DT,
2534                             unsigned MaxRecurse) {
2535   switch (Opcode) {
2536   case Instruction::Add:
2537     return SimplifyAddInst(LHS, RHS, /*isNSW*/false, /*isNUW*/false,
2538                            TD, TLI, DT, MaxRecurse);
2539   case Instruction::Sub:
2540     return SimplifySubInst(LHS, RHS, /*isNSW*/false, /*isNUW*/false,
2541                            TD, TLI, DT, MaxRecurse);
2542   case Instruction::Mul:  return SimplifyMulInst (LHS, RHS, TD, TLI, DT,
2543                                                   MaxRecurse);
2544   case Instruction::SDiv: return SimplifySDivInst(LHS, RHS, TD, TLI, DT,
2545                                                   MaxRecurse);
2546   case Instruction::UDiv: return SimplifyUDivInst(LHS, RHS, TD, TLI, DT,
2547                                                   MaxRecurse);
2548   case Instruction::FDiv: return SimplifyFDivInst(LHS, RHS, TD, TLI, DT,
2549                                                   MaxRecurse);
2550   case Instruction::SRem: return SimplifySRemInst(LHS, RHS, TD, TLI, DT,
2551                                                   MaxRecurse);
2552   case Instruction::URem: return SimplifyURemInst(LHS, RHS, TD, TLI, DT,
2553                                                   MaxRecurse);
2554   case Instruction::FRem: return SimplifyFRemInst(LHS, RHS, TD, TLI, DT,
2555                                                   MaxRecurse);
2556   case Instruction::Shl:
2557     return SimplifyShlInst(LHS, RHS, /*isNSW*/false, /*isNUW*/false,
2558                            TD, TLI, DT, MaxRecurse);
2559   case Instruction::LShr:
2560     return SimplifyLShrInst(LHS, RHS, /*isExact*/false, TD, TLI, DT,
2561                             MaxRecurse);
2562   case Instruction::AShr:
2563     return SimplifyAShrInst(LHS, RHS, /*isExact*/false, TD, TLI, DT,
2564                             MaxRecurse);
2565   case Instruction::And: return SimplifyAndInst(LHS, RHS, TD, TLI, DT,
2566                                                 MaxRecurse);
2567   case Instruction::Or:  return SimplifyOrInst (LHS, RHS, TD, TLI, DT,
2568                                                 MaxRecurse);
2569   case Instruction::Xor: return SimplifyXorInst(LHS, RHS, TD, TLI, DT,
2570                                                 MaxRecurse);
2571   default:
2572     if (Constant *CLHS = dyn_cast<Constant>(LHS))
2573       if (Constant *CRHS = dyn_cast<Constant>(RHS)) {
2574         Constant *COps[] = {CLHS, CRHS};
2575         return ConstantFoldInstOperands(Opcode, LHS->getType(), COps, TD, TLI);
2576       }
2577
2578     // If the operation is associative, try some generic simplifications.
2579     if (Instruction::isAssociative(Opcode))
2580       if (Value *V = SimplifyAssociativeBinOp(Opcode, LHS, RHS, TD, TLI, DT,
2581                                               MaxRecurse))
2582         return V;
2583
2584     // If the operation is with the result of a select instruction, check whether
2585     // operating on either branch of the select always yields the same value.
2586     if (isa<SelectInst>(LHS) || isa<SelectInst>(RHS))
2587       if (Value *V = ThreadBinOpOverSelect(Opcode, LHS, RHS, TD, TLI, DT,
2588                                            MaxRecurse))
2589         return V;
2590
2591     // If the operation is with the result of a phi instruction, check whether
2592     // operating on all incoming values of the phi always yields the same value.
2593     if (isa<PHINode>(LHS) || isa<PHINode>(RHS))
2594       if (Value *V = ThreadBinOpOverPHI(Opcode, LHS, RHS, TD, TLI, DT,
2595                                         MaxRecurse))
2596         return V;
2597
2598     return 0;
2599   }
2600 }
2601
2602 Value *llvm::SimplifyBinOp(unsigned Opcode, Value *LHS, Value *RHS,
2603                            const TargetData *TD, const TargetLibraryInfo *TLI,
2604                            const DominatorTree *DT) {
2605   return ::SimplifyBinOp(Opcode, LHS, RHS, TD, TLI, DT, RecursionLimit);
2606 }
2607
2608 /// SimplifyCmpInst - Given operands for a CmpInst, see if we can
2609 /// fold the result.
2610 static Value *SimplifyCmpInst(unsigned Predicate, Value *LHS, Value *RHS,
2611                               const TargetData *TD,
2612                               const TargetLibraryInfo *TLI,
2613                               const DominatorTree *DT,
2614                               unsigned MaxRecurse) {
2615   if (CmpInst::isIntPredicate((CmpInst::Predicate)Predicate))
2616     return SimplifyICmpInst(Predicate, LHS, RHS, TD, TLI, DT, MaxRecurse);
2617   return SimplifyFCmpInst(Predicate, LHS, RHS, TD, TLI, DT, MaxRecurse);
2618 }
2619
2620 Value *llvm::SimplifyCmpInst(unsigned Predicate, Value *LHS, Value *RHS,
2621                              const TargetData *TD, const TargetLibraryInfo *TLI,
2622                              const DominatorTree *DT) {
2623   return ::SimplifyCmpInst(Predicate, LHS, RHS, TD, TLI, DT, RecursionLimit);
2624 }
2625
2626 static Value *SimplifyCallInst(CallInst *CI) {
2627   // call undef -> undef
2628   if (isa<UndefValue>(CI->getCalledValue()))
2629     return UndefValue::get(CI->getType());
2630
2631   return 0;
2632 }
2633
2634 /// SimplifyInstruction - See if we can compute a simplified version of this
2635 /// instruction.  If not, this returns null.
2636 Value *llvm::SimplifyInstruction(Instruction *I, const TargetData *TD,
2637                                  const TargetLibraryInfo *TLI,
2638                                  const DominatorTree *DT) {
2639   Value *Result;
2640
2641   switch (I->getOpcode()) {
2642   default:
2643     Result = ConstantFoldInstruction(I, TD, TLI);
2644     break;
2645   case Instruction::Add:
2646     Result = SimplifyAddInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
2647                              cast<BinaryOperator>(I)->hasNoSignedWrap(),
2648                              cast<BinaryOperator>(I)->hasNoUnsignedWrap(),
2649                              TD, TLI, DT);
2650     break;
2651   case Instruction::Sub:
2652     Result = SimplifySubInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
2653                              cast<BinaryOperator>(I)->hasNoSignedWrap(),
2654                              cast<BinaryOperator>(I)->hasNoUnsignedWrap(),
2655                              TD, TLI, DT);
2656     break;
2657   case Instruction::Mul:
2658     Result = SimplifyMulInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1), TD, TLI, DT);
2659     break;
2660   case Instruction::SDiv:
2661     Result = SimplifySDivInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1), TD, TLI, DT);
2662     break;
2663   case Instruction::UDiv:
2664     Result = SimplifyUDivInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1), TD, TLI, DT);
2665     break;
2666   case Instruction::FDiv:
2667     Result = SimplifyFDivInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1), TD, TLI, DT);
2668     break;
2669   case Instruction::SRem:
2670     Result = SimplifySRemInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1), TD, TLI, DT);
2671     break;
2672   case Instruction::URem:
2673     Result = SimplifyURemInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1), TD, TLI, DT);
2674     break;
2675   case Instruction::FRem:
2676     Result = SimplifyFRemInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1), TD, TLI, DT);
2677     break;
2678   case Instruction::Shl:
2679     Result = SimplifyShlInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
2680                              cast<BinaryOperator>(I)->hasNoSignedWrap(),
2681                              cast<BinaryOperator>(I)->hasNoUnsignedWrap(),
2682                              TD, TLI, DT);
2683     break;
2684   case Instruction::LShr:
2685     Result = SimplifyLShrInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
2686                               cast<BinaryOperator>(I)->isExact(),
2687                               TD, TLI, DT);
2688     break;
2689   case Instruction::AShr:
2690     Result = SimplifyAShrInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
2691                               cast<BinaryOperator>(I)->isExact(),
2692                               TD, TLI, DT);
2693     break;
2694   case Instruction::And:
2695     Result = SimplifyAndInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1), TD, TLI, DT);
2696     break;
2697   case Instruction::Or:
2698     Result = SimplifyOrInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1), TD, TLI, DT);
2699     break;
2700   case Instruction::Xor:
2701     Result = SimplifyXorInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1), TD, TLI, DT);
2702     break;
2703   case Instruction::ICmp:
2704     Result = SimplifyICmpInst(cast<ICmpInst>(I)->getPredicate(),
2705                               I->getOperand(0), I->getOperand(1), TD, TLI, DT);
2706     break;
2707   case Instruction::FCmp:
2708     Result = SimplifyFCmpInst(cast<FCmpInst>(I)->getPredicate(),
2709                               I->getOperand(0), I->getOperand(1), TD, TLI, DT);
2710     break;
2711   case Instruction::Select:
2712     Result = SimplifySelectInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
2713                                 I->getOperand(2), TD, DT);
2714     break;
2715   case Instruction::GetElementPtr: {
2716     SmallVector<Value*, 8> Ops(I->op_begin(), I->op_end());
2717     Result = SimplifyGEPInst(Ops, TD, DT);
2718     break;
2719   }
2720   case Instruction::InsertValue: {
2721     InsertValueInst *IV = cast<InsertValueInst>(I);
2722     Result = SimplifyInsertValueInst(IV->getAggregateOperand(),
2723                                      IV->getInsertedValueOperand(),
2724                                      IV->getIndices(), TD, DT);
2725     break;
2726   }
2727   case Instruction::PHI:
2728     Result = SimplifyPHINode(cast<PHINode>(I), DT);
2729     break;
2730   case Instruction::Call:
2731     Result = SimplifyCallInst(cast<CallInst>(I));
2732     break;
2733   }
2734
2735   /// If called on unreachable code, the above logic may report that the
2736   /// instruction simplified to itself.  Make life easier for users by
2737   /// detecting that case here, returning a safe value instead.
2738   return Result == I ? UndefValue::get(I->getType()) : Result;
2739 }
2740
2741 /// ReplaceAndSimplifyAllUses - Perform From->replaceAllUsesWith(To) and then
2742 /// delete the From instruction.  In addition to a basic RAUW, this does a
2743 /// recursive simplification of the newly formed instructions.  This catches
2744 /// things where one simplification exposes other opportunities.  This only
2745 /// simplifies and deletes scalar operations, it does not change the CFG.
2746 ///
2747 void llvm::ReplaceAndSimplifyAllUses(Instruction *From, Value *To,
2748                                      const TargetData *TD,
2749                                      const TargetLibraryInfo *TLI,
2750                                      const DominatorTree *DT) {
2751   assert(From != To && "ReplaceAndSimplifyAllUses(X,X) is not valid!");
2752
2753   // FromHandle/ToHandle - This keeps a WeakVH on the from/to values so that
2754   // we can know if it gets deleted out from under us or replaced in a
2755   // recursive simplification.
2756   WeakVH FromHandle(From);
2757   WeakVH ToHandle(To);
2758
2759   while (!From->use_empty()) {
2760     // Update the instruction to use the new value.
2761     Use &TheUse = From->use_begin().getUse();
2762     Instruction *User = cast<Instruction>(TheUse.getUser());
2763     TheUse = To;
2764
2765     // Check to see if the instruction can be folded due to the operand
2766     // replacement.  For example changing (or X, Y) into (or X, -1) can replace
2767     // the 'or' with -1.
2768     Value *SimplifiedVal;
2769     {
2770       // Sanity check to make sure 'User' doesn't dangle across
2771       // SimplifyInstruction.
2772       AssertingVH<> UserHandle(User);
2773
2774       SimplifiedVal = SimplifyInstruction(User, TD, TLI, DT);
2775       if (SimplifiedVal == 0) continue;
2776     }
2777
2778     // Recursively simplify this user to the new value.
2779     ReplaceAndSimplifyAllUses(User, SimplifiedVal, TD, TLI, DT);
2780     From = dyn_cast_or_null<Instruction>((Value*)FromHandle);
2781     To = ToHandle;
2782
2783     assert(ToHandle && "To value deleted by recursive simplification?");
2784
2785     // If the recursive simplification ended up revisiting and deleting
2786     // 'From' then we're done.
2787     if (From == 0)
2788       return;
2789   }
2790
2791   // If 'From' has value handles referring to it, do a real RAUW to update them.
2792   From->replaceAllUsesWith(To);
2793
2794   From->eraseFromParent();
2795 }