Duncan pointed out that if the alignment isn't explicitly specified, it defaults...
[oota-llvm.git] / 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->isReachableFromEntry(P->getParent()) ||
97       !DT->isReachableFromEntry(I->getParent()) || DT->dominates(I, P);
98
99   // Otherwise, if the instruction is in the entry block, and is not an invoke,
100   // then it obviously dominates all phi nodes.
101   if (I->getParent() == &I->getParent()->getParent()->getEntryBlock() &&
102       !isa<InvokeInst>(I))
103     return true;
104
105   return false;
106 }
107
108 /// ExpandBinOp - Simplify "A op (B op' C)" by distributing op over op', turning
109 /// it into "(A op B) op' (A op C)".  Here "op" is given by Opcode and "op'" is
110 /// given by OpcodeToExpand, while "A" corresponds to LHS and "B op' C" to RHS.
111 /// Also performs the transform "(A op' B) op C" -> "(A op C) op' (B op C)".
112 /// Returns the simplified value, or null if no simplification was performed.
113 static Value *ExpandBinOp(unsigned Opcode, Value *LHS, Value *RHS,
114                           unsigned OpcToExpand, const TargetData *TD,
115                           const TargetLibraryInfo *TLI, const DominatorTree *DT,
116                           unsigned MaxRecurse) {
117   Instruction::BinaryOps OpcodeToExpand = (Instruction::BinaryOps)OpcToExpand;
118   // Recursion is always used, so bail out at once if we already hit the limit.
119   if (!MaxRecurse--)
120     return 0;
121
122   // Check whether the expression has the form "(A op' B) op C".
123   if (BinaryOperator *Op0 = dyn_cast<BinaryOperator>(LHS))
124     if (Op0->getOpcode() == OpcodeToExpand) {
125       // It does!  Try turning it into "(A op C) op' (B op C)".
126       Value *A = Op0->getOperand(0), *B = Op0->getOperand(1), *C = RHS;
127       // Do "A op C" and "B op C" both simplify?
128       if (Value *L = SimplifyBinOp(Opcode, A, C, TD, TLI, DT, MaxRecurse))
129         if (Value *R = SimplifyBinOp(Opcode, B, C, TD, TLI, DT, MaxRecurse)) {
130           // They do! Return "L op' R" if it simplifies or is already available.
131           // If "L op' R" equals "A op' B" then "L op' R" is just the LHS.
132           if ((L == A && R == B) || (Instruction::isCommutative(OpcodeToExpand)
133                                      && L == B && R == A)) {
134             ++NumExpand;
135             return LHS;
136           }
137           // Otherwise return "L op' R" if it simplifies.
138           if (Value *V = SimplifyBinOp(OpcodeToExpand, L, R, TD, TLI, DT,
139                                        MaxRecurse)) {
140             ++NumExpand;
141             return V;
142           }
143         }
144     }
145
146   // Check whether the expression has the form "A op (B op' C)".
147   if (BinaryOperator *Op1 = dyn_cast<BinaryOperator>(RHS))
148     if (Op1->getOpcode() == OpcodeToExpand) {
149       // It does!  Try turning it into "(A op B) op' (A op C)".
150       Value *A = LHS, *B = Op1->getOperand(0), *C = Op1->getOperand(1);
151       // Do "A op B" and "A op C" both simplify?
152       if (Value *L = SimplifyBinOp(Opcode, A, B, TD, TLI, DT, MaxRecurse))
153         if (Value *R = SimplifyBinOp(Opcode, A, C, TD, TLI, DT, MaxRecurse)) {
154           // They do! Return "L op' R" if it simplifies or is already available.
155           // If "L op' R" equals "B op' C" then "L op' R" is just the RHS.
156           if ((L == B && R == C) || (Instruction::isCommutative(OpcodeToExpand)
157                                      && L == C && R == B)) {
158             ++NumExpand;
159             return RHS;
160           }
161           // Otherwise return "L op' R" if it simplifies.
162           if (Value *V = SimplifyBinOp(OpcodeToExpand, L, R, TD, TLI, DT,
163                                        MaxRecurse)) {
164             ++NumExpand;
165             return V;
166           }
167         }
168     }
169
170   return 0;
171 }
172
173 /// FactorizeBinOp - Simplify "LHS Opcode RHS" by factorizing out a common term
174 /// using the operation OpCodeToExtract.  For example, when Opcode is Add and
175 /// OpCodeToExtract is Mul then this tries to turn "(A*B)+(A*C)" into "A*(B+C)".
176 /// Returns the simplified value, or null if no simplification was performed.
177 static Value *FactorizeBinOp(unsigned Opcode, Value *LHS, Value *RHS,
178                              unsigned OpcToExtract, const TargetData *TD, 
179                              const TargetLibraryInfo *TLI,
180                              const DominatorTree *DT,
181                              unsigned MaxRecurse) {
182   Instruction::BinaryOps OpcodeToExtract = (Instruction::BinaryOps)OpcToExtract;
183   // Recursion is always used, so bail out at once if we already hit the limit.
184   if (!MaxRecurse--)
185     return 0;
186
187   BinaryOperator *Op0 = dyn_cast<BinaryOperator>(LHS);
188   BinaryOperator *Op1 = dyn_cast<BinaryOperator>(RHS);
189
190   if (!Op0 || Op0->getOpcode() != OpcodeToExtract ||
191       !Op1 || Op1->getOpcode() != OpcodeToExtract)
192     return 0;
193
194   // The expression has the form "(A op' B) op (C op' D)".
195   Value *A = Op0->getOperand(0), *B = Op0->getOperand(1);
196   Value *C = Op1->getOperand(0), *D = Op1->getOperand(1);
197
198   // Use left distributivity, i.e. "X op' (Y op Z) = (X op' Y) op (X op' Z)".
199   // Does the instruction have the form "(A op' B) op (A op' D)" or, in the
200   // commutative case, "(A op' B) op (C op' A)"?
201   if (A == C || (Instruction::isCommutative(OpcodeToExtract) && A == D)) {
202     Value *DD = A == C ? D : C;
203     // Form "A op' (B op DD)" if it simplifies completely.
204     // Does "B op DD" simplify?
205     if (Value *V = SimplifyBinOp(Opcode, B, DD, TD, TLI, DT, MaxRecurse)) {
206       // It does!  Return "A op' V" if it simplifies or is already available.
207       // If V equals B then "A op' V" is just the LHS.  If V equals DD then
208       // "A op' V" is just the RHS.
209       if (V == B || V == DD) {
210         ++NumFactor;
211         return V == B ? LHS : RHS;
212       }
213       // Otherwise return "A op' V" if it simplifies.
214       if (Value *W = SimplifyBinOp(OpcodeToExtract, A, V, TD, TLI, DT,
215                                    MaxRecurse)) {
216         ++NumFactor;
217         return W;
218       }
219     }
220   }
221
222   // Use right distributivity, i.e. "(X op Y) op' Z = (X op' Z) op (Y op' Z)".
223   // Does the instruction have the form "(A op' B) op (C op' B)" or, in the
224   // commutative case, "(A op' B) op (B op' D)"?
225   if (B == D || (Instruction::isCommutative(OpcodeToExtract) && B == C)) {
226     Value *CC = B == D ? C : D;
227     // Form "(A op CC) op' B" if it simplifies completely..
228     // Does "A op CC" simplify?
229     if (Value *V = SimplifyBinOp(Opcode, A, CC, TD, TLI, DT, MaxRecurse)) {
230       // It does!  Return "V op' B" if it simplifies or is already available.
231       // If V equals A then "V op' B" is just the LHS.  If V equals CC then
232       // "V op' B" is just the RHS.
233       if (V == A || V == CC) {
234         ++NumFactor;
235         return V == A ? LHS : RHS;
236       }
237       // Otherwise return "V op' B" if it simplifies.
238       if (Value *W = SimplifyBinOp(OpcodeToExtract, V, B, TD, TLI, DT,
239                                    MaxRecurse)) {
240         ++NumFactor;
241         return W;
242       }
243     }
244   }
245
246   return 0;
247 }
248
249 /// SimplifyAssociativeBinOp - Generic simplifications for associative binary
250 /// operations.  Returns the simpler value, or null if none was found.
251 static Value *SimplifyAssociativeBinOp(unsigned Opc, Value *LHS, Value *RHS,
252                                        const TargetData *TD,
253                                        const TargetLibraryInfo *TLI,
254                                        const DominatorTree *DT,
255                                        unsigned MaxRecurse) {
256   Instruction::BinaryOps Opcode = (Instruction::BinaryOps)Opc;
257   assert(Instruction::isAssociative(Opcode) && "Not an associative operation!");
258
259   // Recursion is always used, so bail out at once if we already hit the limit.
260   if (!MaxRecurse--)
261     return 0;
262
263   BinaryOperator *Op0 = dyn_cast<BinaryOperator>(LHS);
264   BinaryOperator *Op1 = dyn_cast<BinaryOperator>(RHS);
265
266   // Transform: "(A op B) op C" ==> "A op (B op C)" if it simplifies completely.
267   if (Op0 && Op0->getOpcode() == Opcode) {
268     Value *A = Op0->getOperand(0);
269     Value *B = Op0->getOperand(1);
270     Value *C = RHS;
271
272     // Does "B op C" simplify?
273     if (Value *V = SimplifyBinOp(Opcode, B, C, TD, TLI, DT, MaxRecurse)) {
274       // It does!  Return "A op V" if it simplifies or is already available.
275       // If V equals B then "A op V" is just the LHS.
276       if (V == B) return LHS;
277       // Otherwise return "A op V" if it simplifies.
278       if (Value *W = SimplifyBinOp(Opcode, A, V, TD, TLI, DT, MaxRecurse)) {
279         ++NumReassoc;
280         return W;
281       }
282     }
283   }
284
285   // Transform: "A op (B op C)" ==> "(A op B) op C" if it simplifies completely.
286   if (Op1 && Op1->getOpcode() == Opcode) {
287     Value *A = LHS;
288     Value *B = Op1->getOperand(0);
289     Value *C = Op1->getOperand(1);
290
291     // Does "A op B" simplify?
292     if (Value *V = SimplifyBinOp(Opcode, A, B, TD, TLI, DT, MaxRecurse)) {
293       // It does!  Return "V op C" if it simplifies or is already available.
294       // If V equals B then "V op C" is just the RHS.
295       if (V == B) return RHS;
296       // Otherwise return "V op C" if it simplifies.
297       if (Value *W = SimplifyBinOp(Opcode, V, C, TD, TLI, DT, MaxRecurse)) {
298         ++NumReassoc;
299         return W;
300       }
301     }
302   }
303
304   // The remaining transforms require commutativity as well as associativity.
305   if (!Instruction::isCommutative(Opcode))
306     return 0;
307
308   // Transform: "(A op B) op C" ==> "(C op A) op B" if it simplifies completely.
309   if (Op0 && Op0->getOpcode() == Opcode) {
310     Value *A = Op0->getOperand(0);
311     Value *B = Op0->getOperand(1);
312     Value *C = RHS;
313
314     // Does "C op A" simplify?
315     if (Value *V = SimplifyBinOp(Opcode, C, A, TD, TLI, DT, MaxRecurse)) {
316       // It does!  Return "V op B" if it simplifies or is already available.
317       // If V equals A then "V op B" is just the LHS.
318       if (V == A) return LHS;
319       // Otherwise return "V op B" if it simplifies.
320       if (Value *W = SimplifyBinOp(Opcode, V, B, TD, TLI, DT, MaxRecurse)) {
321         ++NumReassoc;
322         return W;
323       }
324     }
325   }
326
327   // Transform: "A op (B op C)" ==> "B op (C op A)" if it simplifies completely.
328   if (Op1 && Op1->getOpcode() == Opcode) {
329     Value *A = LHS;
330     Value *B = Op1->getOperand(0);
331     Value *C = Op1->getOperand(1);
332
333     // Does "C op A" simplify?
334     if (Value *V = SimplifyBinOp(Opcode, C, A, TD, TLI, DT, MaxRecurse)) {
335       // It does!  Return "B op V" if it simplifies or is already available.
336       // If V equals C then "B op V" is just the RHS.
337       if (V == C) return RHS;
338       // Otherwise return "B op V" if it simplifies.
339       if (Value *W = SimplifyBinOp(Opcode, B, V, TD, TLI, DT, MaxRecurse)) {
340         ++NumReassoc;
341         return W;
342       }
343     }
344   }
345
346   return 0;
347 }
348
349 /// ThreadBinOpOverSelect - In the case of a binary operation with a select
350 /// instruction as an operand, try to simplify the binop by seeing whether
351 /// evaluating it on both branches of the select results in the same value.
352 /// Returns the common value if so, otherwise returns null.
353 static Value *ThreadBinOpOverSelect(unsigned Opcode, Value *LHS, Value *RHS,
354                                     const TargetData *TD,
355                                     const TargetLibraryInfo *TLI,
356                                     const DominatorTree *DT,
357                                     unsigned MaxRecurse) {
358   // Recursion is always used, so bail out at once if we already hit the limit.
359   if (!MaxRecurse--)
360     return 0;
361
362   SelectInst *SI;
363   if (isa<SelectInst>(LHS)) {
364     SI = cast<SelectInst>(LHS);
365   } else {
366     assert(isa<SelectInst>(RHS) && "No select instruction operand!");
367     SI = cast<SelectInst>(RHS);
368   }
369
370   // Evaluate the BinOp on the true and false branches of the select.
371   Value *TV;
372   Value *FV;
373   if (SI == LHS) {
374     TV = SimplifyBinOp(Opcode, SI->getTrueValue(), RHS, TD, TLI, DT, MaxRecurse);
375     FV = SimplifyBinOp(Opcode, SI->getFalseValue(), RHS, TD, TLI, DT, MaxRecurse);
376   } else {
377     TV = SimplifyBinOp(Opcode, LHS, SI->getTrueValue(), TD, TLI, DT, MaxRecurse);
378     FV = SimplifyBinOp(Opcode, LHS, SI->getFalseValue(), TD, TLI, DT, MaxRecurse);
379   }
380
381   // If they simplified to the same value, then return the common value.
382   // If they both failed to simplify then return null.
383   if (TV == FV)
384     return TV;
385
386   // If one branch simplified to undef, return the other one.
387   if (TV && isa<UndefValue>(TV))
388     return FV;
389   if (FV && isa<UndefValue>(FV))
390     return TV;
391
392   // If applying the operation did not change the true and false select values,
393   // then the result of the binop is the select itself.
394   if (TV == SI->getTrueValue() && FV == SI->getFalseValue())
395     return SI;
396
397   // If one branch simplified and the other did not, and the simplified
398   // value is equal to the unsimplified one, return the simplified value.
399   // For example, select (cond, X, X & Z) & Z -> X & Z.
400   if ((FV && !TV) || (TV && !FV)) {
401     // Check that the simplified value has the form "X op Y" where "op" is the
402     // same as the original operation.
403     Instruction *Simplified = dyn_cast<Instruction>(FV ? FV : TV);
404     if (Simplified && Simplified->getOpcode() == Opcode) {
405       // The value that didn't simplify is "UnsimplifiedLHS op UnsimplifiedRHS".
406       // We already know that "op" is the same as for the simplified value.  See
407       // if the operands match too.  If so, return the simplified value.
408       Value *UnsimplifiedBranch = FV ? SI->getTrueValue() : SI->getFalseValue();
409       Value *UnsimplifiedLHS = SI == LHS ? UnsimplifiedBranch : LHS;
410       Value *UnsimplifiedRHS = SI == LHS ? RHS : UnsimplifiedBranch;
411       if (Simplified->getOperand(0) == UnsimplifiedLHS &&
412           Simplified->getOperand(1) == UnsimplifiedRHS)
413         return Simplified;
414       if (Simplified->isCommutative() &&
415           Simplified->getOperand(1) == UnsimplifiedLHS &&
416           Simplified->getOperand(0) == UnsimplifiedRHS)
417         return Simplified;
418     }
419   }
420
421   return 0;
422 }
423
424 /// ThreadCmpOverSelect - In the case of a comparison with a select instruction,
425 /// try to simplify the comparison by seeing whether both branches of the select
426 /// result in the same value.  Returns the common value if so, otherwise returns
427 /// null.
428 static Value *ThreadCmpOverSelect(CmpInst::Predicate Pred, Value *LHS,
429                                   Value *RHS, const TargetData *TD,
430                                   const TargetLibraryInfo *TLI,
431                                   const DominatorTree *DT,
432                                   unsigned MaxRecurse) {
433   // Recursion is always used, so bail out at once if we already hit the limit.
434   if (!MaxRecurse--)
435     return 0;
436
437   // Make sure the select is on the LHS.
438   if (!isa<SelectInst>(LHS)) {
439     std::swap(LHS, RHS);
440     Pred = CmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
441   }
442   assert(isa<SelectInst>(LHS) && "Not comparing with a select instruction!");
443   SelectInst *SI = cast<SelectInst>(LHS);
444   Value *Cond = SI->getCondition();
445   Value *TV = SI->getTrueValue();
446   Value *FV = SI->getFalseValue();
447
448   // Now that we have "cmp select(Cond, TV, FV), RHS", analyse it.
449   // Does "cmp TV, RHS" simplify?
450   Value *TCmp = SimplifyCmpInst(Pred, TV, RHS, TD, TLI, DT, MaxRecurse);
451   if (TCmp == Cond) {
452     // It not only simplified, it simplified to the select condition.  Replace
453     // it with 'true'.
454     TCmp = getTrue(Cond->getType());
455   } else if (!TCmp) {
456     // It didn't simplify.  However if "cmp TV, RHS" is equal to the select
457     // condition then we can replace it with 'true'.  Otherwise give up.
458     if (!isSameCompare(Cond, Pred, TV, RHS))
459       return 0;
460     TCmp = getTrue(Cond->getType());
461   }
462
463   // Does "cmp FV, RHS" simplify?
464   Value *FCmp = SimplifyCmpInst(Pred, FV, RHS, TD, TLI, DT, MaxRecurse);
465   if (FCmp == Cond) {
466     // It not only simplified, it simplified to the select condition.  Replace
467     // it with 'false'.
468     FCmp = getFalse(Cond->getType());
469   } else if (!FCmp) {
470     // It didn't simplify.  However if "cmp FV, RHS" is equal to the select
471     // condition then we can replace it with 'false'.  Otherwise give up.
472     if (!isSameCompare(Cond, Pred, FV, RHS))
473       return 0;
474     FCmp = getFalse(Cond->getType());
475   }
476
477   // If both sides simplified to the same value, then use it as the result of
478   // the original comparison.
479   if (TCmp == FCmp)
480     return TCmp;
481
482   // The remaining cases only make sense if the select condition has the same
483   // type as the result of the comparison, so bail out if this is not so.
484   if (Cond->getType()->isVectorTy() != RHS->getType()->isVectorTy())
485     return 0;
486   // If the false value simplified to false, then the result of the compare
487   // is equal to "Cond && TCmp".  This also catches the case when the false
488   // value simplified to false and the true value to true, returning "Cond".
489   if (match(FCmp, m_Zero()))
490     if (Value *V = SimplifyAndInst(Cond, TCmp, TD, TLI, DT, MaxRecurse))
491       return V;
492   // If the true value simplified to true, then the result of the compare
493   // is equal to "Cond || FCmp".
494   if (match(TCmp, m_One()))
495     if (Value *V = SimplifyOrInst(Cond, FCmp, TD, TLI, DT, MaxRecurse))
496       return V;
497   // Finally, if the false value simplified to true and the true value to
498   // false, then the result of the compare is equal to "!Cond".
499   if (match(FCmp, m_One()) && match(TCmp, m_Zero()))
500     if (Value *V =
501         SimplifyXorInst(Cond, Constant::getAllOnesValue(Cond->getType()),
502                         TD, TLI, DT, MaxRecurse))
503       return V;
504
505   return 0;
506 }
507
508 /// ThreadBinOpOverPHI - In the case of a binary operation with an operand that
509 /// is a PHI instruction, try to simplify the binop by seeing whether evaluating
510 /// it on the incoming phi values yields the same result for every value.  If so
511 /// returns the common value, otherwise returns null.
512 static Value *ThreadBinOpOverPHI(unsigned Opcode, Value *LHS, Value *RHS,
513                                  const TargetData *TD,
514                                  const TargetLibraryInfo *TLI, 
515                                  const DominatorTree *DT,
516                                  unsigned MaxRecurse) {
517   // Recursion is always used, so bail out at once if we already hit the limit.
518   if (!MaxRecurse--)
519     return 0;
520
521   PHINode *PI;
522   if (isa<PHINode>(LHS)) {
523     PI = cast<PHINode>(LHS);
524     // Bail out if RHS and the phi may be mutually interdependent due to a loop.
525     if (!ValueDominatesPHI(RHS, PI, DT))
526       return 0;
527   } else {
528     assert(isa<PHINode>(RHS) && "No PHI instruction operand!");
529     PI = cast<PHINode>(RHS);
530     // Bail out if LHS and the phi may be mutually interdependent due to a loop.
531     if (!ValueDominatesPHI(LHS, PI, DT))
532       return 0;
533   }
534
535   // Evaluate the BinOp on the incoming phi values.
536   Value *CommonValue = 0;
537   for (unsigned i = 0, e = PI->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
538     Value *Incoming = PI->getIncomingValue(i);
539     // If the incoming value is the phi node itself, it can safely be skipped.
540     if (Incoming == PI) continue;
541     Value *V = PI == LHS ?
542       SimplifyBinOp(Opcode, Incoming, RHS, TD, TLI, DT, MaxRecurse) :
543       SimplifyBinOp(Opcode, LHS, Incoming, TD, TLI, DT, MaxRecurse);
544     // If the operation failed to simplify, or simplified to a different value
545     // to previously, then give up.
546     if (!V || (CommonValue && V != CommonValue))
547       return 0;
548     CommonValue = V;
549   }
550
551   return CommonValue;
552 }
553
554 /// ThreadCmpOverPHI - In the case of a comparison with a PHI instruction, try
555 /// try to simplify the comparison by seeing whether comparing with all of the
556 /// incoming phi values yields the same result every time.  If so returns the
557 /// common result, otherwise returns null.
558 static Value *ThreadCmpOverPHI(CmpInst::Predicate Pred, Value *LHS, Value *RHS,
559                                const TargetData *TD,
560                                const TargetLibraryInfo *TLI,
561                                const DominatorTree *DT,
562                                unsigned MaxRecurse) {
563   // Recursion is always used, so bail out at once if we already hit the limit.
564   if (!MaxRecurse--)
565     return 0;
566
567   // Make sure the phi is on the LHS.
568   if (!isa<PHINode>(LHS)) {
569     std::swap(LHS, RHS);
570     Pred = CmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
571   }
572   assert(isa<PHINode>(LHS) && "Not comparing with a phi instruction!");
573   PHINode *PI = cast<PHINode>(LHS);
574
575   // Bail out if RHS and the phi may be mutually interdependent due to a loop.
576   if (!ValueDominatesPHI(RHS, PI, DT))
577     return 0;
578
579   // Evaluate the BinOp on the incoming phi values.
580   Value *CommonValue = 0;
581   for (unsigned i = 0, e = PI->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
582     Value *Incoming = PI->getIncomingValue(i);
583     // If the incoming value is the phi node itself, it can safely be skipped.
584     if (Incoming == PI) continue;
585     Value *V = SimplifyCmpInst(Pred, Incoming, RHS, TD, TLI, DT, MaxRecurse);
586     // If the operation failed to simplify, or simplified to a different value
587     // to previously, then give up.
588     if (!V || (CommonValue && V != CommonValue))
589       return 0;
590     CommonValue = V;
591   }
592
593   return CommonValue;
594 }
595
596 /// SimplifyAddInst - Given operands for an Add, see if we can
597 /// fold the result.  If not, this returns null.
598 static Value *SimplifyAddInst(Value *Op0, Value *Op1, bool isNSW, bool isNUW,
599                               const TargetData *TD,
600                               const TargetLibraryInfo *TLI,
601                               const DominatorTree *DT,
602                               unsigned MaxRecurse) {
603   if (Constant *CLHS = dyn_cast<Constant>(Op0)) {
604     if (Constant *CRHS = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
605       Constant *Ops[] = { CLHS, CRHS };
606       return ConstantFoldInstOperands(Instruction::Add, CLHS->getType(),
607                                       Ops, TD, TLI);
608     }
609
610     // Canonicalize the constant to the RHS.
611     std::swap(Op0, Op1);
612   }
613
614   // X + undef -> undef
615   if (match(Op1, m_Undef()))
616     return Op1;
617
618   // X + 0 -> X
619   if (match(Op1, m_Zero()))
620     return Op0;
621
622   // X + (Y - X) -> Y
623   // (Y - X) + X -> Y
624   // Eg: X + -X -> 0
625   Value *Y = 0;
626   if (match(Op1, m_Sub(m_Value(Y), m_Specific(Op0))) ||
627       match(Op0, m_Sub(m_Value(Y), m_Specific(Op1))))
628     return Y;
629
630   // X + ~X -> -1   since   ~X = -X-1
631   if (match(Op0, m_Not(m_Specific(Op1))) ||
632       match(Op1, m_Not(m_Specific(Op0))))
633     return Constant::getAllOnesValue(Op0->getType());
634
635   /// i1 add -> xor.
636   if (MaxRecurse && Op0->getType()->isIntegerTy(1))
637     if (Value *V = SimplifyXorInst(Op0, Op1, TD, TLI, DT, MaxRecurse-1))
638       return V;
639
640   // Try some generic simplifications for associative operations.
641   if (Value *V = SimplifyAssociativeBinOp(Instruction::Add, Op0, Op1, TD, TLI, DT,
642                                           MaxRecurse))
643     return V;
644
645   // Mul distributes over Add.  Try some generic simplifications based on this.
646   if (Value *V = FactorizeBinOp(Instruction::Add, Op0, Op1, Instruction::Mul,
647                                 TD, TLI, DT, MaxRecurse))
648     return V;
649
650   // Threading Add over selects and phi nodes is pointless, so don't bother.
651   // Threading over the select in "A + select(cond, B, C)" means evaluating
652   // "A+B" and "A+C" and seeing if they are equal; but they are equal if and
653   // only if B and C are equal.  If B and C are equal then (since we assume
654   // that operands have already been simplified) "select(cond, B, C)" should
655   // have been simplified to the common value of B and C already.  Analysing
656   // "A+B" and "A+C" thus gains nothing, but costs compile time.  Similarly
657   // for threading over phi nodes.
658
659   return 0;
660 }
661
662 Value *llvm::SimplifyAddInst(Value *Op0, Value *Op1, bool isNSW, bool isNUW,
663                              const TargetData *TD, const TargetLibraryInfo *TLI,
664                              const DominatorTree *DT) {
665   return ::SimplifyAddInst(Op0, Op1, isNSW, isNUW, TD, TLI, DT, RecursionLimit);
666 }
667
668 /// SimplifySubInst - Given operands for a Sub, see if we can
669 /// fold the result.  If not, this returns null.
670 static Value *SimplifySubInst(Value *Op0, Value *Op1, bool isNSW, bool isNUW,
671                               const TargetData *TD,
672                               const TargetLibraryInfo *TLI,
673                               const DominatorTree *DT,
674                               unsigned MaxRecurse) {
675   if (Constant *CLHS = dyn_cast<Constant>(Op0))
676     if (Constant *CRHS = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
677       Constant *Ops[] = { CLHS, CRHS };
678       return ConstantFoldInstOperands(Instruction::Sub, CLHS->getType(),
679                                       Ops, TD, TLI);
680     }
681
682   // X - undef -> undef
683   // undef - X -> undef
684   if (match(Op0, m_Undef()) || match(Op1, m_Undef()))
685     return UndefValue::get(Op0->getType());
686
687   // X - 0 -> X
688   if (match(Op1, m_Zero()))
689     return Op0;
690
691   // X - X -> 0
692   if (Op0 == Op1)
693     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
694
695   // (X*2) - X -> X
696   // (X<<1) - X -> X
697   Value *X = 0;
698   if (match(Op0, m_Mul(m_Specific(Op1), m_ConstantInt<2>())) ||
699       match(Op0, m_Shl(m_Specific(Op1), m_One())))
700     return Op1;
701
702   // (X + Y) - Z -> X + (Y - Z) or Y + (X - Z) if everything simplifies.
703   // For example, (X + Y) - Y -> X; (Y + X) - Y -> X
704   Value *Y = 0, *Z = Op1;
705   if (MaxRecurse && match(Op0, m_Add(m_Value(X), m_Value(Y)))) { // (X + Y) - Z
706     // See if "V === Y - Z" simplifies.
707     if (Value *V = SimplifyBinOp(Instruction::Sub, Y, Z, TD, TLI, DT, MaxRecurse-1))
708       // It does!  Now see if "X + V" simplifies.
709       if (Value *W = SimplifyBinOp(Instruction::Add, X, V, TD, TLI, DT,
710                                    MaxRecurse-1)) {
711         // It does, we successfully reassociated!
712         ++NumReassoc;
713         return W;
714       }
715     // See if "V === X - Z" simplifies.
716     if (Value *V = SimplifyBinOp(Instruction::Sub, X, Z, TD, TLI, DT, MaxRecurse-1))
717       // It does!  Now see if "Y + V" simplifies.
718       if (Value *W = SimplifyBinOp(Instruction::Add, Y, V, TD, TLI, DT,
719                                    MaxRecurse-1)) {
720         // It does, we successfully reassociated!
721         ++NumReassoc;
722         return W;
723       }
724   }
725
726   // X - (Y + Z) -> (X - Y) - Z or (X - Z) - Y if everything simplifies.
727   // For example, X - (X + 1) -> -1
728   X = Op0;
729   if (MaxRecurse && match(Op1, m_Add(m_Value(Y), m_Value(Z)))) { // X - (Y + Z)
730     // See if "V === X - Y" simplifies.
731     if (Value *V = SimplifyBinOp(Instruction::Sub, X, Y, TD, TLI, DT, MaxRecurse-1))
732       // It does!  Now see if "V - Z" simplifies.
733       if (Value *W = SimplifyBinOp(Instruction::Sub, V, Z, TD, TLI, DT,
734                                    MaxRecurse-1)) {
735         // It does, we successfully reassociated!
736         ++NumReassoc;
737         return W;
738       }
739     // See if "V === X - Z" simplifies.
740     if (Value *V = SimplifyBinOp(Instruction::Sub, X, Z, TD, TLI, DT, MaxRecurse-1))
741       // It does!  Now see if "V - Y" simplifies.
742       if (Value *W = SimplifyBinOp(Instruction::Sub, V, Y, TD, TLI, DT,
743                                    MaxRecurse-1)) {
744         // It does, we successfully reassociated!
745         ++NumReassoc;
746         return W;
747       }
748   }
749
750   // Z - (X - Y) -> (Z - X) + Y if everything simplifies.
751   // For example, X - (X - Y) -> Y.
752   Z = Op0;
753   if (MaxRecurse && match(Op1, m_Sub(m_Value(X), m_Value(Y)))) // Z - (X - Y)
754     // See if "V === Z - X" simplifies.
755     if (Value *V = SimplifyBinOp(Instruction::Sub, Z, X, TD, TLI, DT, MaxRecurse-1))
756       // It does!  Now see if "V + Y" simplifies.
757       if (Value *W = SimplifyBinOp(Instruction::Add, V, Y, TD, TLI, DT,
758                                    MaxRecurse-1)) {
759         // It does, we successfully reassociated!
760         ++NumReassoc;
761         return W;
762       }
763
764   // Mul distributes over Sub.  Try some generic simplifications based on this.
765   if (Value *V = FactorizeBinOp(Instruction::Sub, Op0, Op1, Instruction::Mul,
766                                 TD, TLI, DT, MaxRecurse))
767     return V;
768
769   // i1 sub -> xor.
770   if (MaxRecurse && Op0->getType()->isIntegerTy(1))
771     if (Value *V = SimplifyXorInst(Op0, Op1, TD, TLI, DT, MaxRecurse-1))
772       return V;
773
774   // Threading Sub over selects and phi nodes is pointless, so don't bother.
775   // Threading over the select in "A - select(cond, B, C)" means evaluating
776   // "A-B" and "A-C" and seeing if they are equal; but they are equal if and
777   // only if B and C are equal.  If B and C are equal then (since we assume
778   // that operands have already been simplified) "select(cond, B, C)" should
779   // have been simplified to the common value of B and C already.  Analysing
780   // "A-B" and "A-C" thus gains nothing, but costs compile time.  Similarly
781   // for threading over phi nodes.
782
783   return 0;
784 }
785
786 Value *llvm::SimplifySubInst(Value *Op0, Value *Op1, bool isNSW, bool isNUW,
787                              const TargetData *TD,
788                              const TargetLibraryInfo *TLI,
789                              const DominatorTree *DT) {
790   return ::SimplifySubInst(Op0, Op1, isNSW, isNUW, TD, TLI, DT, RecursionLimit);
791 }
792
793 /// SimplifyMulInst - Given operands for a Mul, see if we can
794 /// fold the result.  If not, this returns null.
795 static Value *SimplifyMulInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *TD,
796                               const TargetLibraryInfo *TLI,
797                               const DominatorTree *DT, unsigned MaxRecurse) {
798   if (Constant *CLHS = dyn_cast<Constant>(Op0)) {
799     if (Constant *CRHS = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
800       Constant *Ops[] = { CLHS, CRHS };
801       return ConstantFoldInstOperands(Instruction::Mul, CLHS->getType(),
802                                       Ops, TD, TLI);
803     }
804
805     // Canonicalize the constant to the RHS.
806     std::swap(Op0, Op1);
807   }
808
809   // X * undef -> 0
810   if (match(Op1, m_Undef()))
811     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
812
813   // X * 0 -> 0
814   if (match(Op1, m_Zero()))
815     return Op1;
816
817   // X * 1 -> X
818   if (match(Op1, m_One()))
819     return Op0;
820
821   // (X / Y) * Y -> X if the division is exact.
822   Value *X = 0;
823   if (match(Op0, m_Exact(m_IDiv(m_Value(X), m_Specific(Op1)))) || // (X / Y) * Y
824       match(Op1, m_Exact(m_IDiv(m_Value(X), m_Specific(Op0)))))   // Y * (X / Y)
825     return X;
826
827   // i1 mul -> and.
828   if (MaxRecurse && Op0->getType()->isIntegerTy(1))
829     if (Value *V = SimplifyAndInst(Op0, Op1, TD, TLI, DT, MaxRecurse-1))
830       return V;
831
832   // Try some generic simplifications for associative operations.
833   if (Value *V = SimplifyAssociativeBinOp(Instruction::Mul, Op0, Op1, TD, TLI, DT,
834                                           MaxRecurse))
835     return V;
836
837   // Mul distributes over Add.  Try some generic simplifications based on this.
838   if (Value *V = ExpandBinOp(Instruction::Mul, Op0, Op1, Instruction::Add,
839                              TD, TLI, DT, MaxRecurse))
840     return V;
841
842   // If the operation is with the result of a select instruction, check whether
843   // operating on either branch of the select always yields the same value.
844   if (isa<SelectInst>(Op0) || isa<SelectInst>(Op1))
845     if (Value *V = ThreadBinOpOverSelect(Instruction::Mul, Op0, Op1, TD, TLI, DT,
846                                          MaxRecurse))
847       return V;
848
849   // If the operation is with the result of a phi instruction, check whether
850   // operating on all incoming values of the phi always yields the same value.
851   if (isa<PHINode>(Op0) || isa<PHINode>(Op1))
852     if (Value *V = ThreadBinOpOverPHI(Instruction::Mul, Op0, Op1, TD, TLI, DT,
853                                       MaxRecurse))
854       return V;
855
856   return 0;
857 }
858
859 Value *llvm::SimplifyMulInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *TD,
860                              const TargetLibraryInfo *TLI,
861                              const DominatorTree *DT) {
862   return ::SimplifyMulInst(Op0, Op1, TD, TLI, DT, RecursionLimit);
863 }
864
865 /// SimplifyDiv - Given operands for an SDiv or UDiv, see if we can
866 /// fold the result.  If not, this returns null.
867 static Value *SimplifyDiv(Instruction::BinaryOps Opcode, Value *Op0, Value *Op1,
868                           const TargetData *TD, const TargetLibraryInfo *TLI,
869                           const DominatorTree *DT, unsigned MaxRecurse) {
870   if (Constant *C0 = dyn_cast<Constant>(Op0)) {
871     if (Constant *C1 = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
872       Constant *Ops[] = { C0, C1 };
873       return ConstantFoldInstOperands(Opcode, C0->getType(), Ops, TD, TLI);
874     }
875   }
876
877   bool isSigned = Opcode == Instruction::SDiv;
878
879   // X / undef -> undef
880   if (match(Op1, m_Undef()))
881     return Op1;
882
883   // undef / X -> 0
884   if (match(Op0, m_Undef()))
885     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
886
887   // 0 / X -> 0, we don't need to preserve faults!
888   if (match(Op0, m_Zero()))
889     return Op0;
890
891   // X / 1 -> X
892   if (match(Op1, m_One()))
893     return Op0;
894
895   if (Op0->getType()->isIntegerTy(1))
896     // It can't be division by zero, hence it must be division by one.
897     return Op0;
898
899   // X / X -> 1
900   if (Op0 == Op1)
901     return ConstantInt::get(Op0->getType(), 1);
902
903   // (X * Y) / Y -> X if the multiplication does not overflow.
904   Value *X = 0, *Y = 0;
905   if (match(Op0, m_Mul(m_Value(X), m_Value(Y))) && (X == Op1 || Y == Op1)) {
906     if (Y != Op1) std::swap(X, Y); // Ensure expression is (X * Y) / Y, Y = Op1
907     OverflowingBinaryOperator *Mul = cast<OverflowingBinaryOperator>(Op0);
908     // If the Mul knows it does not overflow, then we are good to go.
909     if ((isSigned && Mul->hasNoSignedWrap()) ||
910         (!isSigned && Mul->hasNoUnsignedWrap()))
911       return X;
912     // If X has the form X = A / Y then X * Y cannot overflow.
913     if (BinaryOperator *Div = dyn_cast<BinaryOperator>(X))
914       if (Div->getOpcode() == Opcode && Div->getOperand(1) == Y)
915         return X;
916   }
917
918   // (X rem Y) / Y -> 0
919   if ((isSigned && match(Op0, m_SRem(m_Value(), m_Specific(Op1)))) ||
920       (!isSigned && match(Op0, m_URem(m_Value(), m_Specific(Op1)))))
921     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
922
923   // If the operation is with the result of a select instruction, check whether
924   // operating on either branch of the select always yields the same value.
925   if (isa<SelectInst>(Op0) || isa<SelectInst>(Op1))
926     if (Value *V = ThreadBinOpOverSelect(Opcode, Op0, Op1, TD, TLI, DT,
927                                          MaxRecurse))
928       return V;
929
930   // If the operation is with the result of a phi instruction, check whether
931   // operating on all incoming values of the phi always yields the same value.
932   if (isa<PHINode>(Op0) || isa<PHINode>(Op1))
933     if (Value *V = ThreadBinOpOverPHI(Opcode, Op0, Op1, TD, TLI, DT,
934                                       MaxRecurse))
935       return V;
936
937   return 0;
938 }
939
940 /// SimplifySDivInst - Given operands for an SDiv, see if we can
941 /// fold the result.  If not, this returns null.
942 static Value *SimplifySDivInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *TD,
943                                const TargetLibraryInfo *TLI,
944                                const DominatorTree *DT, unsigned MaxRecurse) {
945   if (Value *V = SimplifyDiv(Instruction::SDiv, Op0, Op1, TD, TLI, DT,
946                              MaxRecurse))
947     return V;
948
949   return 0;
950 }
951
952 Value *llvm::SimplifySDivInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *TD,
953                               const TargetLibraryInfo *TLI,
954                               const DominatorTree *DT) {
955   return ::SimplifySDivInst(Op0, Op1, TD, TLI, DT, RecursionLimit);
956 }
957
958 /// SimplifyUDivInst - Given operands for a UDiv, see if we can
959 /// fold the result.  If not, this returns null.
960 static Value *SimplifyUDivInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *TD,
961                                const TargetLibraryInfo *TLI,
962                                const DominatorTree *DT, unsigned MaxRecurse) {
963   if (Value *V = SimplifyDiv(Instruction::UDiv, Op0, Op1, TD, TLI, DT,
964                              MaxRecurse))
965     return V;
966
967   return 0;
968 }
969
970 Value *llvm::SimplifyUDivInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *TD,
971                               const TargetLibraryInfo *TLI,
972                               const DominatorTree *DT) {
973   return ::SimplifyUDivInst(Op0, Op1, TD, TLI, DT, RecursionLimit);
974 }
975
976 static Value *SimplifyFDivInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *,
977                                const TargetLibraryInfo *,
978                                const DominatorTree *, unsigned) {
979   // undef / X -> undef    (the undef could be a snan).
980   if (match(Op0, m_Undef()))
981     return Op0;
982
983   // X / undef -> undef
984   if (match(Op1, m_Undef()))
985     return Op1;
986
987   return 0;
988 }
989
990 Value *llvm::SimplifyFDivInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *TD,
991                               const TargetLibraryInfo *TLI,
992                               const DominatorTree *DT) {
993   return ::SimplifyFDivInst(Op0, Op1, TD, TLI, DT, RecursionLimit);
994 }
995
996 /// SimplifyRem - Given operands for an SRem or URem, see if we can
997 /// fold the result.  If not, this returns null.
998 static Value *SimplifyRem(Instruction::BinaryOps Opcode, Value *Op0, Value *Op1,
999                           const TargetData *TD, const TargetLibraryInfo *TLI,
1000                           const DominatorTree *DT, unsigned MaxRecurse) {
1001   if (Constant *C0 = dyn_cast<Constant>(Op0)) {
1002     if (Constant *C1 = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
1003       Constant *Ops[] = { C0, C1 };
1004       return ConstantFoldInstOperands(Opcode, C0->getType(), Ops, TD, TLI);
1005     }
1006   }
1007
1008   // X % undef -> undef
1009   if (match(Op1, m_Undef()))
1010     return Op1;
1011
1012   // undef % X -> 0
1013   if (match(Op0, m_Undef()))
1014     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
1015
1016   // 0 % X -> 0, we don't need to preserve faults!
1017   if (match(Op0, m_Zero()))
1018     return Op0;
1019
1020   // X % 0 -> undef, we don't need to preserve faults!
1021   if (match(Op1, m_Zero()))
1022     return UndefValue::get(Op0->getType());
1023
1024   // X % 1 -> 0
1025   if (match(Op1, m_One()))
1026     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
1027
1028   if (Op0->getType()->isIntegerTy(1))
1029     // It can't be remainder by zero, hence it must be remainder by one.
1030     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
1031
1032   // X % X -> 0
1033   if (Op0 == Op1)
1034     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
1035
1036   // If the operation is with the result of a select instruction, check whether
1037   // operating on either branch of the select always yields the same value.
1038   if (isa<SelectInst>(Op0) || isa<SelectInst>(Op1))
1039     if (Value *V = ThreadBinOpOverSelect(Opcode, Op0, Op1, TD, TLI, DT, MaxRecurse))
1040       return V;
1041
1042   // If the operation is with the result of a phi instruction, check whether
1043   // operating on all incoming values of the phi always yields the same value.
1044   if (isa<PHINode>(Op0) || isa<PHINode>(Op1))
1045     if (Value *V = ThreadBinOpOverPHI(Opcode, Op0, Op1, TD, TLI, DT, MaxRecurse))
1046       return V;
1047
1048   return 0;
1049 }
1050
1051 /// SimplifySRemInst - Given operands for an SRem, see if we can
1052 /// fold the result.  If not, this returns null.
1053 static Value *SimplifySRemInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *TD,
1054                                const TargetLibraryInfo *TLI,
1055                                const DominatorTree *DT,
1056                                unsigned MaxRecurse) {                               
1057   if (Value *V = SimplifyRem(Instruction::SRem, Op0, Op1, TD, TLI, DT, MaxRecurse))
1058     return V;
1059
1060   return 0;
1061 }
1062
1063 Value *llvm::SimplifySRemInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *TD,
1064                               const TargetLibraryInfo *TLI,
1065                               const DominatorTree *DT) {
1066   return ::SimplifySRemInst(Op0, Op1, TD, TLI, DT, RecursionLimit);
1067 }
1068
1069 /// SimplifyURemInst - Given operands for a URem, see if we can
1070 /// fold the result.  If not, this returns null.
1071 static Value *SimplifyURemInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *TD,
1072                                const TargetLibraryInfo *TLI,
1073                                const DominatorTree *DT,
1074                                unsigned MaxRecurse) {
1075   if (Value *V = SimplifyRem(Instruction::URem, Op0, Op1, TD, TLI, DT, MaxRecurse))
1076     return V;
1077
1078   return 0;
1079 }
1080
1081 Value *llvm::SimplifyURemInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *TD,
1082                               const TargetLibraryInfo *TLI,
1083                               const DominatorTree *DT) {
1084   return ::SimplifyURemInst(Op0, Op1, TD, TLI, DT, RecursionLimit);
1085 }
1086
1087 static Value *SimplifyFRemInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *,
1088                                const TargetLibraryInfo *,
1089                                const DominatorTree *,
1090                                unsigned) {
1091   // undef % X -> undef    (the undef could be a snan).
1092   if (match(Op0, m_Undef()))
1093     return Op0;
1094
1095   // X % undef -> undef
1096   if (match(Op1, m_Undef()))
1097     return Op1;
1098
1099   return 0;
1100 }
1101
1102 Value *llvm::SimplifyFRemInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *TD,
1103                               const TargetLibraryInfo *TLI,
1104                               const DominatorTree *DT) {
1105   return ::SimplifyFRemInst(Op0, Op1, TD, TLI, DT, RecursionLimit);
1106 }
1107
1108 /// SimplifyShift - Given operands for an Shl, LShr or AShr, see if we can
1109 /// fold the result.  If not, this returns null.
1110 static Value *SimplifyShift(unsigned Opcode, Value *Op0, Value *Op1,
1111                             const TargetData *TD, const TargetLibraryInfo *TLI,
1112                             const DominatorTree *DT, unsigned MaxRecurse) {
1113   if (Constant *C0 = dyn_cast<Constant>(Op0)) {
1114     if (Constant *C1 = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
1115       Constant *Ops[] = { C0, C1 };
1116       return ConstantFoldInstOperands(Opcode, C0->getType(), Ops, TD, TLI);
1117     }
1118   }
1119
1120   // 0 shift by X -> 0
1121   if (match(Op0, m_Zero()))
1122     return Op0;
1123
1124   // X shift by 0 -> X
1125   if (match(Op1, m_Zero()))
1126     return Op0;
1127
1128   // X shift by undef -> undef because it may shift by the bitwidth.
1129   if (match(Op1, m_Undef()))
1130     return Op1;
1131
1132   // Shifting by the bitwidth or more is undefined.
1133   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1))
1134     if (CI->getValue().getLimitedValue() >=
1135         Op0->getType()->getScalarSizeInBits())
1136       return UndefValue::get(Op0->getType());
1137
1138   // If the operation is with the result of a select instruction, check whether
1139   // operating on either branch of the select always yields the same value.
1140   if (isa<SelectInst>(Op0) || isa<SelectInst>(Op1))
1141     if (Value *V = ThreadBinOpOverSelect(Opcode, Op0, Op1, TD, TLI, DT, MaxRecurse))
1142       return V;
1143
1144   // If the operation is with the result of a phi instruction, check whether
1145   // operating on all incoming values of the phi always yields the same value.
1146   if (isa<PHINode>(Op0) || isa<PHINode>(Op1))
1147     if (Value *V = ThreadBinOpOverPHI(Opcode, Op0, Op1, TD, TLI, DT, MaxRecurse))
1148       return V;
1149
1150   return 0;
1151 }
1152
1153 /// SimplifyShlInst - Given operands for an Shl, see if we can
1154 /// fold the result.  If not, this returns null.
1155 static Value *SimplifyShlInst(Value *Op0, Value *Op1, bool isNSW, bool isNUW,
1156                               const TargetData *TD,
1157                               const TargetLibraryInfo *TLI,
1158                               const DominatorTree *DT, unsigned MaxRecurse) {
1159   if (Value *V = SimplifyShift(Instruction::Shl, Op0, Op1, TD, TLI, DT, MaxRecurse))
1160     return V;
1161
1162   // undef << X -> 0
1163   if (match(Op0, m_Undef()))
1164     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
1165
1166   // (X >> A) << A -> X
1167   Value *X;
1168   if (match(Op0, m_Exact(m_Shr(m_Value(X), m_Specific(Op1)))))
1169     return X;
1170   return 0;
1171 }
1172
1173 Value *llvm::SimplifyShlInst(Value *Op0, Value *Op1, bool isNSW, bool isNUW,
1174                              const TargetData *TD, const TargetLibraryInfo *TLI,
1175                              const DominatorTree *DT) {
1176   return ::SimplifyShlInst(Op0, Op1, isNSW, isNUW, TD, TLI, DT, RecursionLimit);
1177 }
1178
1179 /// SimplifyLShrInst - Given operands for an LShr, see if we can
1180 /// fold the result.  If not, this returns null.
1181 static Value *SimplifyLShrInst(Value *Op0, Value *Op1, bool isExact,
1182                                const TargetData *TD,
1183                                const TargetLibraryInfo *TLI,
1184                                const DominatorTree *DT,
1185                                unsigned MaxRecurse) {
1186   if (Value *V = SimplifyShift(Instruction::LShr, Op0, Op1, TD, TLI, DT, MaxRecurse))
1187     return V;
1188
1189   // undef >>l X -> 0
1190   if (match(Op0, m_Undef()))
1191     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
1192
1193   // (X << A) >> A -> X
1194   Value *X;
1195   if (match(Op0, m_Shl(m_Value(X), m_Specific(Op1))) &&
1196       cast<OverflowingBinaryOperator>(Op0)->hasNoUnsignedWrap())
1197     return X;
1198
1199   return 0;
1200 }
1201
1202 Value *llvm::SimplifyLShrInst(Value *Op0, Value *Op1, bool isExact,
1203                               const TargetData *TD,
1204                               const TargetLibraryInfo *TLI,
1205                               const DominatorTree *DT) {
1206   return ::SimplifyLShrInst(Op0, Op1, isExact, TD, TLI, DT, RecursionLimit);
1207 }
1208
1209 /// SimplifyAShrInst - Given operands for an AShr, see if we can
1210 /// fold the result.  If not, this returns null.
1211 static Value *SimplifyAShrInst(Value *Op0, Value *Op1, bool isExact,
1212                                const TargetData *TD,
1213                                const TargetLibraryInfo *TLI,
1214                                const DominatorTree *DT,
1215                                unsigned MaxRecurse) {
1216   if (Value *V = SimplifyShift(Instruction::AShr, Op0, Op1, TD, TLI, DT, MaxRecurse))
1217     return V;
1218
1219   // all ones >>a X -> all ones
1220   if (match(Op0, m_AllOnes()))
1221     return Op0;
1222
1223   // undef >>a X -> all ones
1224   if (match(Op0, m_Undef()))
1225     return Constant::getAllOnesValue(Op0->getType());
1226
1227   // (X << A) >> A -> X
1228   Value *X;
1229   if (match(Op0, m_Shl(m_Value(X), m_Specific(Op1))) &&
1230       cast<OverflowingBinaryOperator>(Op0)->hasNoSignedWrap())
1231     return X;
1232
1233   return 0;
1234 }
1235
1236 Value *llvm::SimplifyAShrInst(Value *Op0, Value *Op1, bool isExact,
1237                               const TargetData *TD,
1238                               const TargetLibraryInfo *TLI,
1239                               const DominatorTree *DT) {
1240   return ::SimplifyAShrInst(Op0, Op1, isExact, TD, TLI, DT, RecursionLimit);
1241 }
1242
1243 /// SimplifyAndInst - Given operands for an And, see if we can
1244 /// fold the result.  If not, this returns null.
1245 static Value *SimplifyAndInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *TD, 
1246                               const TargetLibraryInfo *TLI,
1247                               const DominatorTree *DT,
1248                               unsigned MaxRecurse) {
1249   if (Constant *CLHS = dyn_cast<Constant>(Op0)) {
1250     if (Constant *CRHS = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
1251       Constant *Ops[] = { CLHS, CRHS };
1252       return ConstantFoldInstOperands(Instruction::And, CLHS->getType(),
1253                                       Ops, TD, TLI);
1254     }
1255
1256     // Canonicalize the constant to the RHS.
1257     std::swap(Op0, Op1);
1258   }
1259
1260   // X & undef -> 0
1261   if (match(Op1, m_Undef()))
1262     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
1263
1264   // X & X = X
1265   if (Op0 == Op1)
1266     return Op0;
1267
1268   // X & 0 = 0
1269   if (match(Op1, m_Zero()))
1270     return Op1;
1271
1272   // X & -1 = X
1273   if (match(Op1, m_AllOnes()))
1274     return Op0;
1275
1276   // A & ~A  =  ~A & A  =  0
1277   if (match(Op0, m_Not(m_Specific(Op1))) ||
1278       match(Op1, m_Not(m_Specific(Op0))))
1279     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
1280
1281   // (A | ?) & A = A
1282   Value *A = 0, *B = 0;
1283   if (match(Op0, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) &&
1284       (A == Op1 || B == Op1))
1285     return Op1;
1286
1287   // A & (A | ?) = A
1288   if (match(Op1, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) &&
1289       (A == Op0 || B == Op0))
1290     return Op0;
1291
1292   // A & (-A) = A if A is a power of two or zero.
1293   if (match(Op0, m_Neg(m_Specific(Op1))) ||
1294       match(Op1, m_Neg(m_Specific(Op0)))) {
1295     if (isPowerOfTwo(Op0, TD, /*OrZero*/true))
1296       return Op0;
1297     if (isPowerOfTwo(Op1, TD, /*OrZero*/true))
1298       return Op1;
1299   }
1300
1301   // Try some generic simplifications for associative operations.
1302   if (Value *V = SimplifyAssociativeBinOp(Instruction::And, Op0, Op1, TD, TLI,
1303                                           DT, MaxRecurse))
1304     return V;
1305
1306   // And distributes over Or.  Try some generic simplifications based on this.
1307   if (Value *V = ExpandBinOp(Instruction::And, Op0, Op1, Instruction::Or,
1308                              TD, TLI, DT, MaxRecurse))
1309     return V;
1310
1311   // And distributes over Xor.  Try some generic simplifications based on this.
1312   if (Value *V = ExpandBinOp(Instruction::And, Op0, Op1, Instruction::Xor,
1313                              TD, TLI, DT, MaxRecurse))
1314     return V;
1315
1316   // Or distributes over And.  Try some generic simplifications based on this.
1317   if (Value *V = FactorizeBinOp(Instruction::And, Op0, Op1, Instruction::Or,
1318                                 TD, TLI, DT, MaxRecurse))
1319     return V;
1320
1321   // If the operation is with the result of a select instruction, check whether
1322   // operating on either branch of the select always yields the same value.
1323   if (isa<SelectInst>(Op0) || isa<SelectInst>(Op1))
1324     if (Value *V = ThreadBinOpOverSelect(Instruction::And, Op0, Op1, TD, TLI,
1325                                          DT, MaxRecurse))
1326       return V;
1327
1328   // If the operation is with the result of a phi instruction, check whether
1329   // operating on all incoming values of the phi always yields the same value.
1330   if (isa<PHINode>(Op0) || isa<PHINode>(Op1))
1331     if (Value *V = ThreadBinOpOverPHI(Instruction::And, Op0, Op1, TD, TLI, DT,
1332                                       MaxRecurse))
1333       return V;
1334
1335   return 0;
1336 }
1337
1338 Value *llvm::SimplifyAndInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *TD,
1339                              const TargetLibraryInfo *TLI,
1340                              const DominatorTree *DT) {
1341   return ::SimplifyAndInst(Op0, Op1, TD, TLI, DT, RecursionLimit);
1342 }
1343
1344 /// SimplifyOrInst - Given operands for an Or, see if we can
1345 /// fold the result.  If not, this returns null.
1346 static Value *SimplifyOrInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *TD, 
1347                              const TargetLibraryInfo *TLI,
1348                              const DominatorTree *DT, unsigned MaxRecurse) {
1349   if (Constant *CLHS = dyn_cast<Constant>(Op0)) {
1350     if (Constant *CRHS = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
1351       Constant *Ops[] = { CLHS, CRHS };
1352       return ConstantFoldInstOperands(Instruction::Or, CLHS->getType(),
1353                                       Ops, TD, TLI);
1354     }
1355
1356     // Canonicalize the constant to the RHS.
1357     std::swap(Op0, Op1);
1358   }
1359
1360   // X | undef -> -1
1361   if (match(Op1, m_Undef()))
1362     return Constant::getAllOnesValue(Op0->getType());
1363
1364   // X | X = X
1365   if (Op0 == Op1)
1366     return Op0;
1367
1368   // X | 0 = X
1369   if (match(Op1, m_Zero()))
1370     return Op0;
1371
1372   // X | -1 = -1
1373   if (match(Op1, m_AllOnes()))
1374     return Op1;
1375
1376   // A | ~A  =  ~A | A  =  -1
1377   if (match(Op0, m_Not(m_Specific(Op1))) ||
1378       match(Op1, m_Not(m_Specific(Op0))))
1379     return Constant::getAllOnesValue(Op0->getType());
1380
1381   // (A & ?) | A = A
1382   Value *A = 0, *B = 0;
1383   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
1384       (A == Op1 || B == Op1))
1385     return Op1;
1386
1387   // A | (A & ?) = A
1388   if (match(Op1, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
1389       (A == Op0 || B == Op0))
1390     return Op0;
1391
1392   // ~(A & ?) | A = -1
1393   if (match(Op0, m_Not(m_And(m_Value(A), m_Value(B)))) &&
1394       (A == Op1 || B == Op1))
1395     return Constant::getAllOnesValue(Op1->getType());
1396
1397   // A | ~(A & ?) = -1
1398   if (match(Op1, m_Not(m_And(m_Value(A), m_Value(B)))) &&
1399       (A == Op0 || B == Op0))
1400     return Constant::getAllOnesValue(Op0->getType());
1401
1402   // Try some generic simplifications for associative operations.
1403   if (Value *V = SimplifyAssociativeBinOp(Instruction::Or, Op0, Op1, TD, TLI,
1404                                           DT, MaxRecurse))
1405     return V;
1406
1407   // Or distributes over And.  Try some generic simplifications based on this.
1408   if (Value *V = ExpandBinOp(Instruction::Or, Op0, Op1, Instruction::And, TD,
1409                              TLI, DT, MaxRecurse))
1410     return V;
1411
1412   // And distributes over Or.  Try some generic simplifications based on this.
1413   if (Value *V = FactorizeBinOp(Instruction::Or, Op0, Op1, Instruction::And,
1414                                 TD, TLI, DT, MaxRecurse))
1415     return V;
1416
1417   // If the operation is with the result of a select instruction, check whether
1418   // operating on either branch of the select always yields the same value.
1419   if (isa<SelectInst>(Op0) || isa<SelectInst>(Op1))
1420     if (Value *V = ThreadBinOpOverSelect(Instruction::Or, Op0, Op1, TD, TLI, DT,
1421                                          MaxRecurse))
1422       return V;
1423
1424   // If the operation is with the result of a phi instruction, check whether
1425   // operating on all incoming values of the phi always yields the same value.
1426   if (isa<PHINode>(Op0) || isa<PHINode>(Op1))
1427     if (Value *V = ThreadBinOpOverPHI(Instruction::Or, Op0, Op1, TD, TLI, DT,
1428                                       MaxRecurse))
1429       return V;
1430
1431   return 0;
1432 }
1433
1434 Value *llvm::SimplifyOrInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *TD,
1435                             const TargetLibraryInfo *TLI,
1436                             const DominatorTree *DT) {
1437   return ::SimplifyOrInst(Op0, Op1, TD, TLI, DT, RecursionLimit);
1438 }
1439
1440 /// SimplifyXorInst - Given operands for a Xor, see if we can
1441 /// fold the result.  If not, this returns null.
1442 static Value *SimplifyXorInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *TD,
1443                               const TargetLibraryInfo *TLI,
1444                               const DominatorTree *DT, unsigned MaxRecurse) {
1445   if (Constant *CLHS = dyn_cast<Constant>(Op0)) {
1446     if (Constant *CRHS = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
1447       Constant *Ops[] = { CLHS, CRHS };
1448       return ConstantFoldInstOperands(Instruction::Xor, CLHS->getType(),
1449                                       Ops, TD, TLI);
1450     }
1451
1452     // Canonicalize the constant to the RHS.
1453     std::swap(Op0, Op1);
1454   }
1455
1456   // A ^ undef -> undef
1457   if (match(Op1, m_Undef()))
1458     return Op1;
1459
1460   // A ^ 0 = A
1461   if (match(Op1, m_Zero()))
1462     return Op0;
1463
1464   // A ^ A = 0
1465   if (Op0 == Op1)
1466     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
1467
1468   // A ^ ~A  =  ~A ^ A  =  -1
1469   if (match(Op0, m_Not(m_Specific(Op1))) ||
1470       match(Op1, m_Not(m_Specific(Op0))))
1471     return Constant::getAllOnesValue(Op0->getType());
1472
1473   // Try some generic simplifications for associative operations.
1474   if (Value *V = SimplifyAssociativeBinOp(Instruction::Xor, Op0, Op1, TD, TLI,
1475                                           DT, MaxRecurse))
1476     return V;
1477
1478   // And distributes over Xor.  Try some generic simplifications based on this.
1479   if (Value *V = FactorizeBinOp(Instruction::Xor, Op0, Op1, Instruction::And,
1480                                 TD, TLI, DT, MaxRecurse))
1481     return V;
1482
1483   // Threading Xor over selects and phi nodes is pointless, so don't bother.
1484   // Threading over the select in "A ^ select(cond, B, C)" means evaluating
1485   // "A^B" and "A^C" and seeing if they are equal; but they are equal if and
1486   // only if B and C are equal.  If B and C are equal then (since we assume
1487   // that operands have already been simplified) "select(cond, B, C)" should
1488   // have been simplified to the common value of B and C already.  Analysing
1489   // "A^B" and "A^C" thus gains nothing, but costs compile time.  Similarly
1490   // for threading over phi nodes.
1491
1492   return 0;
1493 }
1494
1495 Value *llvm::SimplifyXorInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *TD,
1496                              const TargetLibraryInfo *TLI,
1497                              const DominatorTree *DT) {
1498   return ::SimplifyXorInst(Op0, Op1, TD, TLI, DT, RecursionLimit);
1499 }
1500
1501 static Type *GetCompareTy(Value *Op) {
1502   return CmpInst::makeCmpResultType(Op->getType());
1503 }
1504
1505 /// ExtractEquivalentCondition - Rummage around inside V looking for something
1506 /// equivalent to the comparison "LHS Pred RHS".  Return such a value if found,
1507 /// otherwise return null.  Helper function for analyzing max/min idioms.
1508 static Value *ExtractEquivalentCondition(Value *V, CmpInst::Predicate Pred,
1509                                          Value *LHS, Value *RHS) {
1510   SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(V);
1511   if (!SI)
1512     return 0;
1513   CmpInst *Cmp = dyn_cast<CmpInst>(SI->getCondition());
1514   if (!Cmp)
1515     return 0;
1516   Value *CmpLHS = Cmp->getOperand(0), *CmpRHS = Cmp->getOperand(1);
1517   if (Pred == Cmp->getPredicate() && LHS == CmpLHS && RHS == CmpRHS)
1518     return Cmp;
1519   if (Pred == CmpInst::getSwappedPredicate(Cmp->getPredicate()) &&
1520       LHS == CmpRHS && RHS == CmpLHS)
1521     return Cmp;
1522   return 0;
1523 }
1524
1525 /// stripPointerAdjustments - This is like Value::stripPointerCasts, but also
1526 /// removes inbounds gep operations, regardless of their indices.
1527 static Value *stripPointerAdjustmentsImpl(Value *V,
1528                                     SmallPtrSet<GEPOperator*, 8> &VisitedGEPs) {
1529   GEPOperator *GEP = dyn_cast<GEPOperator>(V);
1530   if (GEP == 0 || !GEP->isInBounds())
1531     return V;
1532
1533   // If we've already seen this GEP, we will end up infinitely looping.  This
1534   // can happen in unreachable code.
1535   if (!VisitedGEPs.insert(GEP))
1536     return V;
1537   
1538   return stripPointerAdjustmentsImpl(GEP->getOperand(0)->stripPointerCasts(),
1539                                      VisitedGEPs);
1540 }
1541
1542 static Value *stripPointerAdjustments(Value *V) {
1543   SmallPtrSet<GEPOperator*, 8> VisitedGEPs;
1544   return stripPointerAdjustmentsImpl(V, VisitedGEPs);
1545 }
1546
1547
1548 /// SimplifyICmpInst - Given operands for an ICmpInst, see if we can
1549 /// fold the result.  If not, this returns null.
1550 static Value *SimplifyICmpInst(unsigned Predicate, Value *LHS, Value *RHS,
1551                                const TargetData *TD,
1552                                const TargetLibraryInfo *TLI,
1553                                const DominatorTree *DT,
1554                                unsigned MaxRecurse) {
1555   CmpInst::Predicate Pred = (CmpInst::Predicate)Predicate;
1556   assert(CmpInst::isIntPredicate(Pred) && "Not an integer compare!");
1557
1558   if (Constant *CLHS = dyn_cast<Constant>(LHS)) {
1559     if (Constant *CRHS = dyn_cast<Constant>(RHS))
1560       return ConstantFoldCompareInstOperands(Pred, CLHS, CRHS, TD, TLI);
1561
1562     // If we have a constant, make sure it is on the RHS.
1563     std::swap(LHS, RHS);
1564     Pred = CmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
1565   }
1566
1567   Type *ITy = GetCompareTy(LHS); // The return type.
1568   Type *OpTy = LHS->getType();   // The operand type.
1569
1570   // icmp X, X -> true/false
1571   // X icmp undef -> true/false.  For example, icmp ugt %X, undef -> false
1572   // because X could be 0.
1573   if (LHS == RHS || isa<UndefValue>(RHS))
1574     return ConstantInt::get(ITy, CmpInst::isTrueWhenEqual(Pred));
1575
1576   // Special case logic when the operands have i1 type.
1577   if (OpTy->getScalarType()->isIntegerTy(1)) {
1578     switch (Pred) {
1579     default: break;
1580     case ICmpInst::ICMP_EQ:
1581       // X == 1 -> X
1582       if (match(RHS, m_One()))
1583         return LHS;
1584       break;
1585     case ICmpInst::ICMP_NE:
1586       // X != 0 -> X
1587       if (match(RHS, m_Zero()))
1588         return LHS;
1589       break;
1590     case ICmpInst::ICMP_UGT:
1591       // X >u 0 -> X
1592       if (match(RHS, m_Zero()))
1593         return LHS;
1594       break;
1595     case ICmpInst::ICMP_UGE:
1596       // X >=u 1 -> X
1597       if (match(RHS, m_One()))
1598         return LHS;
1599       break;
1600     case ICmpInst::ICMP_SLT:
1601       // X <s 0 -> X
1602       if (match(RHS, m_Zero()))
1603         return LHS;
1604       break;
1605     case ICmpInst::ICMP_SLE:
1606       // X <=s -1 -> X
1607       if (match(RHS, m_One()))
1608         return LHS;
1609       break;
1610     }
1611   }
1612
1613   // icmp <object*>, <object*/null> - Different identified objects have
1614   // different addresses (unless null), and what's more the address of an
1615   // identified local is never equal to another argument (again, barring null).
1616   // Note that generalizing to the case where LHS is a global variable address
1617   // or null is pointless, since if both LHS and RHS are constants then we
1618   // already constant folded the compare, and if only one of them is then we
1619   // moved it to RHS already.
1620   Value *LHSPtr = LHS->stripPointerCasts();
1621   Value *RHSPtr = RHS->stripPointerCasts();
1622   if (LHSPtr == RHSPtr)
1623     return ConstantInt::get(ITy, CmpInst::isTrueWhenEqual(Pred));
1624
1625   // Be more aggressive about stripping pointer adjustments when checking a
1626   // comparison of an alloca address to another object.  We can rip off all
1627   // inbounds GEP operations, even if they are variable.
1628   LHSPtr = stripPointerAdjustments(LHSPtr);
1629   if (llvm::isIdentifiedObject(LHSPtr)) {
1630     RHSPtr = stripPointerAdjustments(RHSPtr);
1631     if (llvm::isKnownNonNull(LHSPtr) || llvm::isKnownNonNull(RHSPtr)) {
1632       // If both sides are different identified objects, they aren't equal
1633       // unless they're null.
1634       if (LHSPtr != RHSPtr && llvm::isIdentifiedObject(RHSPtr))
1635         return ConstantInt::get(ITy, CmpInst::isFalseWhenEqual(Pred));
1636
1637       // A local identified object (alloca or noalias call) can't equal any
1638       // incoming argument, unless they're both null.
1639       if (isa<Instruction>(LHSPtr) && isa<Argument>(RHSPtr))
1640         return ConstantInt::get(ITy, CmpInst::isFalseWhenEqual(Pred));
1641     }
1642
1643     // Assume that the constant null is on the right.
1644     if (llvm::isKnownNonNull(LHSPtr) && isa<ConstantPointerNull>(RHSPtr))
1645       return ConstantInt::get(ITy, CmpInst::isFalseWhenEqual(Pred));
1646   } else if (isa<Argument>(LHSPtr)) {
1647     RHSPtr = stripPointerAdjustments(RHSPtr);
1648     // An alloca can't be equal to an argument.
1649     if (isa<AllocaInst>(RHSPtr))
1650       return ConstantInt::get(ITy, CmpInst::isFalseWhenEqual(Pred));
1651   }
1652
1653   // If we are comparing with zero then try hard since this is a common case.
1654   if (match(RHS, m_Zero())) {
1655     bool LHSKnownNonNegative, LHSKnownNegative;
1656     switch (Pred) {
1657     default: llvm_unreachable("Unknown ICmp predicate!");
1658     case ICmpInst::ICMP_ULT:
1659       return getFalse(ITy);
1660     case ICmpInst::ICMP_UGE:
1661       return getTrue(ITy);
1662     case ICmpInst::ICMP_EQ:
1663     case ICmpInst::ICMP_ULE:
1664       if (isKnownNonZero(LHS, TD))
1665         return getFalse(ITy);
1666       break;
1667     case ICmpInst::ICMP_NE:
1668     case ICmpInst::ICMP_UGT:
1669       if (isKnownNonZero(LHS, TD))
1670         return getTrue(ITy);
1671       break;
1672     case ICmpInst::ICMP_SLT:
1673       ComputeSignBit(LHS, LHSKnownNonNegative, LHSKnownNegative, TD);
1674       if (LHSKnownNegative)
1675         return getTrue(ITy);
1676       if (LHSKnownNonNegative)
1677         return getFalse(ITy);
1678       break;
1679     case ICmpInst::ICMP_SLE:
1680       ComputeSignBit(LHS, LHSKnownNonNegative, LHSKnownNegative, TD);
1681       if (LHSKnownNegative)
1682         return getTrue(ITy);
1683       if (LHSKnownNonNegative && isKnownNonZero(LHS, TD))
1684         return getFalse(ITy);
1685       break;
1686     case ICmpInst::ICMP_SGE:
1687       ComputeSignBit(LHS, LHSKnownNonNegative, LHSKnownNegative, TD);
1688       if (LHSKnownNegative)
1689         return getFalse(ITy);
1690       if (LHSKnownNonNegative)
1691         return getTrue(ITy);
1692       break;
1693     case ICmpInst::ICMP_SGT:
1694       ComputeSignBit(LHS, LHSKnownNonNegative, LHSKnownNegative, TD);
1695       if (LHSKnownNegative)
1696         return getFalse(ITy);
1697       if (LHSKnownNonNegative && isKnownNonZero(LHS, TD))
1698         return getTrue(ITy);
1699       break;
1700     }
1701   }
1702
1703   // See if we are doing a comparison with a constant integer.
1704   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
1705     // Rule out tautological comparisons (eg., ult 0 or uge 0).
1706     ConstantRange RHS_CR = ICmpInst::makeConstantRange(Pred, CI->getValue());
1707     if (RHS_CR.isEmptySet())
1708       return ConstantInt::getFalse(CI->getContext());
1709     if (RHS_CR.isFullSet())
1710       return ConstantInt::getTrue(CI->getContext());
1711
1712     // Many binary operators with constant RHS have easy to compute constant
1713     // range.  Use them to check whether the comparison is a tautology.
1714     uint32_t Width = CI->getBitWidth();
1715     APInt Lower = APInt(Width, 0);
1716     APInt Upper = APInt(Width, 0);
1717     ConstantInt *CI2;
1718     if (match(LHS, m_URem(m_Value(), m_ConstantInt(CI2)))) {
1719       // 'urem x, CI2' produces [0, CI2).
1720       Upper = CI2->getValue();
1721     } else if (match(LHS, m_SRem(m_Value(), m_ConstantInt(CI2)))) {
1722       // 'srem x, CI2' produces (-|CI2|, |CI2|).
1723       Upper = CI2->getValue().abs();
1724       Lower = (-Upper) + 1;
1725     } else if (match(LHS, m_UDiv(m_ConstantInt(CI2), m_Value()))) {
1726       // 'udiv CI2, x' produces [0, CI2].
1727       Upper = CI2->getValue() + 1;
1728     } else if (match(LHS, m_UDiv(m_Value(), m_ConstantInt(CI2)))) {
1729       // 'udiv x, CI2' produces [0, UINT_MAX / CI2].
1730       APInt NegOne = APInt::getAllOnesValue(Width);
1731       if (!CI2->isZero())
1732         Upper = NegOne.udiv(CI2->getValue()) + 1;
1733     } else if (match(LHS, m_SDiv(m_Value(), m_ConstantInt(CI2)))) {
1734       // 'sdiv x, CI2' produces [INT_MIN / CI2, INT_MAX / CI2].
1735       APInt IntMin = APInt::getSignedMinValue(Width);
1736       APInt IntMax = APInt::getSignedMaxValue(Width);
1737       APInt Val = CI2->getValue().abs();
1738       if (!Val.isMinValue()) {
1739         Lower = IntMin.sdiv(Val);
1740         Upper = IntMax.sdiv(Val) + 1;
1741       }
1742     } else if (match(LHS, m_LShr(m_Value(), m_ConstantInt(CI2)))) {
1743       // 'lshr x, CI2' produces [0, UINT_MAX >> CI2].
1744       APInt NegOne = APInt::getAllOnesValue(Width);
1745       if (CI2->getValue().ult(Width))
1746         Upper = NegOne.lshr(CI2->getValue()) + 1;
1747     } else if (match(LHS, m_AShr(m_Value(), m_ConstantInt(CI2)))) {
1748       // 'ashr x, CI2' produces [INT_MIN >> CI2, INT_MAX >> CI2].
1749       APInt IntMin = APInt::getSignedMinValue(Width);
1750       APInt IntMax = APInt::getSignedMaxValue(Width);
1751       if (CI2->getValue().ult(Width)) {
1752         Lower = IntMin.ashr(CI2->getValue());
1753         Upper = IntMax.ashr(CI2->getValue()) + 1;
1754       }
1755     } else if (match(LHS, m_Or(m_Value(), m_ConstantInt(CI2)))) {
1756       // 'or x, CI2' produces [CI2, UINT_MAX].
1757       Lower = CI2->getValue();
1758     } else if (match(LHS, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(CI2)))) {
1759       // 'and x, CI2' produces [0, CI2].
1760       Upper = CI2->getValue() + 1;
1761     }
1762     if (Lower != Upper) {
1763       ConstantRange LHS_CR = ConstantRange(Lower, Upper);
1764       if (RHS_CR.contains(LHS_CR))
1765         return ConstantInt::getTrue(RHS->getContext());
1766       if (RHS_CR.inverse().contains(LHS_CR))
1767         return ConstantInt::getFalse(RHS->getContext());
1768     }
1769   }
1770
1771   // Compare of cast, for example (zext X) != 0 -> X != 0
1772   if (isa<CastInst>(LHS) && (isa<Constant>(RHS) || isa<CastInst>(RHS))) {
1773     Instruction *LI = cast<CastInst>(LHS);
1774     Value *SrcOp = LI->getOperand(0);
1775     Type *SrcTy = SrcOp->getType();
1776     Type *DstTy = LI->getType();
1777
1778     // Turn icmp (ptrtoint x), (ptrtoint/constant) into a compare of the input
1779     // if the integer type is the same size as the pointer type.
1780     if (MaxRecurse && TD && isa<PtrToIntInst>(LI) &&
1781         TD->getPointerSizeInBits() == DstTy->getPrimitiveSizeInBits()) {
1782       if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(RHS)) {
1783         // Transfer the cast to the constant.
1784         if (Value *V = SimplifyICmpInst(Pred, SrcOp,
1785                                         ConstantExpr::getIntToPtr(RHSC, SrcTy),
1786                                         TD, TLI, DT, MaxRecurse-1))
1787           return V;
1788       } else if (PtrToIntInst *RI = dyn_cast<PtrToIntInst>(RHS)) {
1789         if (RI->getOperand(0)->getType() == SrcTy)
1790           // Compare without the cast.
1791           if (Value *V = SimplifyICmpInst(Pred, SrcOp, RI->getOperand(0),
1792                                           TD, TLI, DT, MaxRecurse-1))
1793             return V;
1794       }
1795     }
1796
1797     if (isa<ZExtInst>(LHS)) {
1798       // Turn icmp (zext X), (zext Y) into a compare of X and Y if they have the
1799       // same type.
1800       if (ZExtInst *RI = dyn_cast<ZExtInst>(RHS)) {
1801         if (MaxRecurse && SrcTy == RI->getOperand(0)->getType())
1802           // Compare X and Y.  Note that signed predicates become unsigned.
1803           if (Value *V = SimplifyICmpInst(ICmpInst::getUnsignedPredicate(Pred),
1804                                           SrcOp, RI->getOperand(0), TD, TLI, DT,
1805                                           MaxRecurse-1))
1806             return V;
1807       }
1808       // Turn icmp (zext X), Cst into a compare of X and Cst if Cst is extended
1809       // too.  If not, then try to deduce the result of the comparison.
1810       else if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
1811         // Compute the constant that would happen if we truncated to SrcTy then
1812         // reextended to DstTy.
1813         Constant *Trunc = ConstantExpr::getTrunc(CI, SrcTy);
1814         Constant *RExt = ConstantExpr::getCast(CastInst::ZExt, Trunc, DstTy);
1815
1816         // If the re-extended constant didn't change then this is effectively
1817         // also a case of comparing two zero-extended values.
1818         if (RExt == CI && MaxRecurse)
1819           if (Value *V = SimplifyICmpInst(ICmpInst::getUnsignedPredicate(Pred),
1820                                         SrcOp, Trunc, TD, TLI, DT, MaxRecurse-1))
1821             return V;
1822
1823         // Otherwise the upper bits of LHS are zero while RHS has a non-zero bit
1824         // there.  Use this to work out the result of the comparison.
1825         if (RExt != CI) {
1826           switch (Pred) {
1827           default: llvm_unreachable("Unknown ICmp predicate!");
1828           // LHS <u RHS.
1829           case ICmpInst::ICMP_EQ:
1830           case ICmpInst::ICMP_UGT:
1831           case ICmpInst::ICMP_UGE:
1832             return ConstantInt::getFalse(CI->getContext());
1833
1834           case ICmpInst::ICMP_NE:
1835           case ICmpInst::ICMP_ULT:
1836           case ICmpInst::ICMP_ULE:
1837             return ConstantInt::getTrue(CI->getContext());
1838
1839           // LHS is non-negative.  If RHS is negative then LHS >s LHS.  If RHS
1840           // is non-negative then LHS <s RHS.
1841           case ICmpInst::ICMP_SGT:
1842           case ICmpInst::ICMP_SGE:
1843             return CI->getValue().isNegative() ?
1844               ConstantInt::getTrue(CI->getContext()) :
1845               ConstantInt::getFalse(CI->getContext());
1846
1847           case ICmpInst::ICMP_SLT:
1848           case ICmpInst::ICMP_SLE:
1849             return CI->getValue().isNegative() ?
1850               ConstantInt::getFalse(CI->getContext()) :
1851               ConstantInt::getTrue(CI->getContext());
1852           }
1853         }
1854       }
1855     }
1856
1857     if (isa<SExtInst>(LHS)) {
1858       // Turn icmp (sext X), (sext Y) into a compare of X and Y if they have the
1859       // same type.
1860       if (SExtInst *RI = dyn_cast<SExtInst>(RHS)) {
1861         if (MaxRecurse && SrcTy == RI->getOperand(0)->getType())
1862           // Compare X and Y.  Note that the predicate does not change.
1863           if (Value *V = SimplifyICmpInst(Pred, SrcOp, RI->getOperand(0),
1864                                           TD, TLI, DT, MaxRecurse-1))
1865             return V;
1866       }
1867       // Turn icmp (sext X), Cst into a compare of X and Cst if Cst is extended
1868       // too.  If not, then try to deduce the result of the comparison.
1869       else if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
1870         // Compute the constant that would happen if we truncated to SrcTy then
1871         // reextended to DstTy.
1872         Constant *Trunc = ConstantExpr::getTrunc(CI, SrcTy);
1873         Constant *RExt = ConstantExpr::getCast(CastInst::SExt, Trunc, DstTy);
1874
1875         // If the re-extended constant didn't change then this is effectively
1876         // also a case of comparing two sign-extended values.
1877         if (RExt == CI && MaxRecurse)
1878           if (Value *V = SimplifyICmpInst(Pred, SrcOp, Trunc, TD, TLI, DT,
1879                                           MaxRecurse-1))
1880             return V;
1881
1882         // Otherwise the upper bits of LHS are all equal, while RHS has varying
1883         // bits there.  Use this to work out the result of the comparison.
1884         if (RExt != CI) {
1885           switch (Pred) {
1886           default: llvm_unreachable("Unknown ICmp predicate!");
1887           case ICmpInst::ICMP_EQ:
1888             return ConstantInt::getFalse(CI->getContext());
1889           case ICmpInst::ICMP_NE:
1890             return ConstantInt::getTrue(CI->getContext());
1891
1892           // If RHS is non-negative then LHS <s RHS.  If RHS is negative then
1893           // LHS >s RHS.
1894           case ICmpInst::ICMP_SGT:
1895           case ICmpInst::ICMP_SGE:
1896             return CI->getValue().isNegative() ?
1897               ConstantInt::getTrue(CI->getContext()) :
1898               ConstantInt::getFalse(CI->getContext());
1899           case ICmpInst::ICMP_SLT:
1900           case ICmpInst::ICMP_SLE:
1901             return CI->getValue().isNegative() ?
1902               ConstantInt::getFalse(CI->getContext()) :
1903               ConstantInt::getTrue(CI->getContext());
1904
1905           // If LHS is non-negative then LHS <u RHS.  If LHS is negative then
1906           // LHS >u RHS.
1907           case ICmpInst::ICMP_UGT:
1908           case ICmpInst::ICMP_UGE:
1909             // Comparison is true iff the LHS <s 0.
1910             if (MaxRecurse)
1911               if (Value *V = SimplifyICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, SrcOp,
1912                                               Constant::getNullValue(SrcTy),
1913                                               TD, TLI, DT, MaxRecurse-1))
1914                 return V;
1915             break;
1916           case ICmpInst::ICMP_ULT:
1917           case ICmpInst::ICMP_ULE:
1918             // Comparison is true iff the LHS >=s 0.
1919             if (MaxRecurse)
1920               if (Value *V = SimplifyICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, SrcOp,
1921                                               Constant::getNullValue(SrcTy),
1922                                               TD, TLI, DT, MaxRecurse-1))
1923                 return V;
1924             break;
1925           }
1926         }
1927       }
1928     }
1929   }
1930
1931   // Special logic for binary operators.
1932   BinaryOperator *LBO = dyn_cast<BinaryOperator>(LHS);
1933   BinaryOperator *RBO = dyn_cast<BinaryOperator>(RHS);
1934   if (MaxRecurse && (LBO || RBO)) {
1935     // Analyze the case when either LHS or RHS is an add instruction.
1936     Value *A = 0, *B = 0, *C = 0, *D = 0;
1937     // LHS = A + B (or A and B are null); RHS = C + D (or C and D are null).
1938     bool NoLHSWrapProblem = false, NoRHSWrapProblem = false;
1939     if (LBO && LBO->getOpcode() == Instruction::Add) {
1940       A = LBO->getOperand(0); B = LBO->getOperand(1);
1941       NoLHSWrapProblem = ICmpInst::isEquality(Pred) ||
1942         (CmpInst::isUnsigned(Pred) && LBO->hasNoUnsignedWrap()) ||
1943         (CmpInst::isSigned(Pred) && LBO->hasNoSignedWrap());
1944     }
1945     if (RBO && RBO->getOpcode() == Instruction::Add) {
1946       C = RBO->getOperand(0); D = RBO->getOperand(1);
1947       NoRHSWrapProblem = ICmpInst::isEquality(Pred) ||
1948         (CmpInst::isUnsigned(Pred) && RBO->hasNoUnsignedWrap()) ||
1949         (CmpInst::isSigned(Pred) && RBO->hasNoSignedWrap());
1950     }
1951
1952     // icmp (X+Y), X -> icmp Y, 0 for equalities or if there is no overflow.
1953     if ((A == RHS || B == RHS) && NoLHSWrapProblem)
1954       if (Value *V = SimplifyICmpInst(Pred, A == RHS ? B : A,
1955                                       Constant::getNullValue(RHS->getType()),
1956                                       TD, TLI, DT, MaxRecurse-1))
1957         return V;
1958
1959     // icmp X, (X+Y) -> icmp 0, Y for equalities or if there is no overflow.
1960     if ((C == LHS || D == LHS) && NoRHSWrapProblem)
1961       if (Value *V = SimplifyICmpInst(Pred,
1962                                       Constant::getNullValue(LHS->getType()),
1963                                       C == LHS ? D : C, TD, TLI, DT, MaxRecurse-1))
1964         return V;
1965
1966     // icmp (X+Y), (X+Z) -> icmp Y,Z for equalities or if there is no overflow.
1967     if (A && C && (A == C || A == D || B == C || B == D) &&
1968         NoLHSWrapProblem && NoRHSWrapProblem) {
1969       // Determine Y and Z in the form icmp (X+Y), (X+Z).
1970       Value *Y = (A == C || A == D) ? B : A;
1971       Value *Z = (C == A || C == B) ? D : C;
1972       if (Value *V = SimplifyICmpInst(Pred, Y, Z, TD, TLI, DT, MaxRecurse-1))
1973         return V;
1974     }
1975   }
1976
1977   if (LBO && match(LBO, m_URem(m_Value(), m_Specific(RHS)))) {
1978     bool KnownNonNegative, KnownNegative;
1979     switch (Pred) {
1980     default:
1981       break;
1982     case ICmpInst::ICMP_SGT:
1983     case ICmpInst::ICMP_SGE:
1984       ComputeSignBit(LHS, KnownNonNegative, KnownNegative, TD);
1985       if (!KnownNonNegative)
1986         break;
1987       // fall-through
1988     case ICmpInst::ICMP_EQ:
1989     case ICmpInst::ICMP_UGT:
1990     case ICmpInst::ICMP_UGE:
1991       return getFalse(ITy);
1992     case ICmpInst::ICMP_SLT:
1993     case ICmpInst::ICMP_SLE:
1994       ComputeSignBit(LHS, KnownNonNegative, KnownNegative, TD);
1995       if (!KnownNonNegative)
1996         break;
1997       // fall-through
1998     case ICmpInst::ICMP_NE:
1999     case ICmpInst::ICMP_ULT:
2000     case ICmpInst::ICMP_ULE:
2001       return getTrue(ITy);
2002     }
2003   }
2004   if (RBO && match(RBO, m_URem(m_Value(), m_Specific(LHS)))) {
2005     bool KnownNonNegative, KnownNegative;
2006     switch (Pred) {
2007     default:
2008       break;
2009     case ICmpInst::ICMP_SGT:
2010     case ICmpInst::ICMP_SGE:
2011       ComputeSignBit(RHS, KnownNonNegative, KnownNegative, TD);
2012       if (!KnownNonNegative)
2013         break;
2014       // fall-through
2015     case ICmpInst::ICMP_NE:
2016     case ICmpInst::ICMP_UGT:
2017     case ICmpInst::ICMP_UGE:
2018       return getTrue(ITy);
2019     case ICmpInst::ICMP_SLT:
2020     case ICmpInst::ICMP_SLE:
2021       ComputeSignBit(RHS, KnownNonNegative, KnownNegative, TD);
2022       if (!KnownNonNegative)
2023         break;
2024       // fall-through
2025     case ICmpInst::ICMP_EQ:
2026     case ICmpInst::ICMP_ULT:
2027     case ICmpInst::ICMP_ULE:
2028       return getFalse(ITy);
2029     }
2030   }
2031
2032   // x udiv y <=u x.
2033   if (LBO && match(LBO, m_UDiv(m_Specific(RHS), m_Value()))) {
2034     // icmp pred (X /u Y), X
2035     if (Pred == ICmpInst::ICMP_UGT)
2036       return getFalse(ITy);
2037     if (Pred == ICmpInst::ICMP_ULE)
2038       return getTrue(ITy);
2039   }
2040
2041   if (MaxRecurse && LBO && RBO && LBO->getOpcode() == RBO->getOpcode() &&
2042       LBO->getOperand(1) == RBO->getOperand(1)) {
2043     switch (LBO->getOpcode()) {
2044     default: break;
2045     case Instruction::UDiv:
2046     case Instruction::LShr:
2047       if (ICmpInst::isSigned(Pred))
2048         break;
2049       // fall-through
2050     case Instruction::SDiv:
2051     case Instruction::AShr:
2052       if (!LBO->isExact() || !RBO->isExact())
2053         break;
2054       if (Value *V = SimplifyICmpInst(Pred, LBO->getOperand(0),
2055                                       RBO->getOperand(0), TD, TLI, DT, MaxRecurse-1))
2056         return V;
2057       break;
2058     case Instruction::Shl: {
2059       bool NUW = LBO->hasNoUnsignedWrap() && RBO->hasNoUnsignedWrap();
2060       bool NSW = LBO->hasNoSignedWrap() && RBO->hasNoSignedWrap();
2061       if (!NUW && !NSW)
2062         break;
2063       if (!NSW && ICmpInst::isSigned(Pred))
2064         break;
2065       if (Value *V = SimplifyICmpInst(Pred, LBO->getOperand(0),
2066                                       RBO->getOperand(0), TD, TLI, DT, MaxRecurse-1))
2067         return V;
2068       break;
2069     }
2070     }
2071   }
2072
2073   // Simplify comparisons involving max/min.
2074   Value *A, *B;
2075   CmpInst::Predicate P = CmpInst::BAD_ICMP_PREDICATE;
2076   CmpInst::Predicate EqP; // Chosen so that "A == max/min(A,B)" iff "A EqP B".
2077
2078   // Signed variants on "max(a,b)>=a -> true".
2079   if (match(LHS, m_SMax(m_Value(A), m_Value(B))) && (A == RHS || B == RHS)) {
2080     if (A != RHS) std::swap(A, B); // smax(A, B) pred A.
2081     EqP = CmpInst::ICMP_SGE; // "A == smax(A, B)" iff "A sge B".
2082     // We analyze this as smax(A, B) pred A.
2083     P = Pred;
2084   } else if (match(RHS, m_SMax(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2085              (A == LHS || B == LHS)) {
2086     if (A != LHS) std::swap(A, B); // A pred smax(A, B).
2087     EqP = CmpInst::ICMP_SGE; // "A == smax(A, B)" iff "A sge B".
2088     // We analyze this as smax(A, B) swapped-pred A.
2089     P = CmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
2090   } else if (match(LHS, m_SMin(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2091              (A == RHS || B == RHS)) {
2092     if (A != RHS) std::swap(A, B); // smin(A, B) pred A.
2093     EqP = CmpInst::ICMP_SLE; // "A == smin(A, B)" iff "A sle B".
2094     // We analyze this as smax(-A, -B) swapped-pred -A.
2095     // Note that we do not need to actually form -A or -B thanks to EqP.
2096     P = CmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
2097   } else if (match(RHS, m_SMin(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2098              (A == LHS || B == LHS)) {
2099     if (A != LHS) std::swap(A, B); // A pred smin(A, B).
2100     EqP = CmpInst::ICMP_SLE; // "A == smin(A, B)" iff "A sle B".
2101     // We analyze this as smax(-A, -B) pred -A.
2102     // Note that we do not need to actually form -A or -B thanks to EqP.
2103     P = Pred;
2104   }
2105   if (P != CmpInst::BAD_ICMP_PREDICATE) {
2106     // Cases correspond to "max(A, B) p A".
2107     switch (P) {
2108     default:
2109       break;
2110     case CmpInst::ICMP_EQ:
2111     case CmpInst::ICMP_SLE:
2112       // Equivalent to "A EqP B".  This may be the same as the condition tested
2113       // in the max/min; if so, we can just return that.
2114       if (Value *V = ExtractEquivalentCondition(LHS, EqP, A, B))
2115         return V;
2116       if (Value *V = ExtractEquivalentCondition(RHS, EqP, A, B))
2117         return V;
2118       // Otherwise, see if "A EqP B" simplifies.
2119       if (MaxRecurse)
2120         if (Value *V = SimplifyICmpInst(EqP, A, B, TD, TLI, DT, MaxRecurse-1))
2121           return V;
2122       break;
2123     case CmpInst::ICMP_NE:
2124     case CmpInst::ICMP_SGT: {
2125       CmpInst::Predicate InvEqP = CmpInst::getInversePredicate(EqP);
2126       // Equivalent to "A InvEqP B".  This may be the same as the condition
2127       // tested in the max/min; if so, we can just return that.
2128       if (Value *V = ExtractEquivalentCondition(LHS, InvEqP, A, B))
2129         return V;
2130       if (Value *V = ExtractEquivalentCondition(RHS, InvEqP, A, B))
2131         return V;
2132       // Otherwise, see if "A InvEqP B" simplifies.
2133       if (MaxRecurse)
2134         if (Value *V = SimplifyICmpInst(InvEqP, A, B, TD, TLI, DT, MaxRecurse-1))
2135           return V;
2136       break;
2137     }
2138     case CmpInst::ICMP_SGE:
2139       // Always true.
2140       return getTrue(ITy);
2141     case CmpInst::ICMP_SLT:
2142       // Always false.
2143       return getFalse(ITy);
2144     }
2145   }
2146
2147   // Unsigned variants on "max(a,b)>=a -> true".
2148   P = CmpInst::BAD_ICMP_PREDICATE;
2149   if (match(LHS, m_UMax(m_Value(A), m_Value(B))) && (A == RHS || B == RHS)) {
2150     if (A != RHS) std::swap(A, B); // umax(A, B) pred A.
2151     EqP = CmpInst::ICMP_UGE; // "A == umax(A, B)" iff "A uge B".
2152     // We analyze this as umax(A, B) pred A.
2153     P = Pred;
2154   } else if (match(RHS, m_UMax(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2155              (A == LHS || B == LHS)) {
2156     if (A != LHS) std::swap(A, B); // A pred umax(A, B).
2157     EqP = CmpInst::ICMP_UGE; // "A == umax(A, B)" iff "A uge B".
2158     // We analyze this as umax(A, B) swapped-pred A.
2159     P = CmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
2160   } else if (match(LHS, m_UMin(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2161              (A == RHS || B == RHS)) {
2162     if (A != RHS) std::swap(A, B); // umin(A, B) pred A.
2163     EqP = CmpInst::ICMP_ULE; // "A == umin(A, B)" iff "A ule B".
2164     // We analyze this as umax(-A, -B) swapped-pred -A.
2165     // Note that we do not need to actually form -A or -B thanks to EqP.
2166     P = CmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
2167   } else if (match(RHS, m_UMin(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2168              (A == LHS || B == LHS)) {
2169     if (A != LHS) std::swap(A, B); // A pred umin(A, B).
2170     EqP = CmpInst::ICMP_ULE; // "A == umin(A, B)" iff "A ule B".
2171     // We analyze this as umax(-A, -B) pred -A.
2172     // Note that we do not need to actually form -A or -B thanks to EqP.
2173     P = Pred;
2174   }
2175   if (P != CmpInst::BAD_ICMP_PREDICATE) {
2176     // Cases correspond to "max(A, B) p A".
2177     switch (P) {
2178     default:
2179       break;
2180     case CmpInst::ICMP_EQ:
2181     case CmpInst::ICMP_ULE:
2182       // Equivalent to "A EqP B".  This may be the same as the condition tested
2183       // in the max/min; if so, we can just return that.
2184       if (Value *V = ExtractEquivalentCondition(LHS, EqP, A, B))
2185         return V;
2186       if (Value *V = ExtractEquivalentCondition(RHS, EqP, A, B))
2187         return V;
2188       // Otherwise, see if "A EqP B" simplifies.
2189       if (MaxRecurse)
2190         if (Value *V = SimplifyICmpInst(EqP, A, B, TD, TLI, DT, MaxRecurse-1))
2191           return V;
2192       break;
2193     case CmpInst::ICMP_NE:
2194     case CmpInst::ICMP_UGT: {
2195       CmpInst::Predicate InvEqP = CmpInst::getInversePredicate(EqP);
2196       // Equivalent to "A InvEqP B".  This may be the same as the condition
2197       // tested in the max/min; if so, we can just return that.
2198       if (Value *V = ExtractEquivalentCondition(LHS, InvEqP, A, B))
2199         return V;
2200       if (Value *V = ExtractEquivalentCondition(RHS, InvEqP, A, B))
2201         return V;
2202       // Otherwise, see if "A InvEqP B" simplifies.
2203       if (MaxRecurse)
2204         if (Value *V = SimplifyICmpInst(InvEqP, A, B, TD, TLI, DT, MaxRecurse-1))
2205           return V;
2206       break;
2207     }
2208     case CmpInst::ICMP_UGE:
2209       // Always true.
2210       return getTrue(ITy);
2211     case CmpInst::ICMP_ULT:
2212       // Always false.
2213       return getFalse(ITy);
2214     }
2215   }
2216
2217   // Variants on "max(x,y) >= min(x,z)".
2218   Value *C, *D;
2219   if (match(LHS, m_SMax(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2220       match(RHS, m_SMin(m_Value(C), m_Value(D))) &&
2221       (A == C || A == D || B == C || B == D)) {
2222     // max(x, ?) pred min(x, ?).
2223     if (Pred == CmpInst::ICMP_SGE)
2224       // Always true.
2225       return getTrue(ITy);
2226     if (Pred == CmpInst::ICMP_SLT)
2227       // Always false.
2228       return getFalse(ITy);
2229   } else if (match(LHS, m_SMin(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2230              match(RHS, m_SMax(m_Value(C), m_Value(D))) &&
2231              (A == C || A == D || B == C || B == D)) {
2232     // min(x, ?) pred max(x, ?).
2233     if (Pred == CmpInst::ICMP_SLE)
2234       // Always true.
2235       return getTrue(ITy);
2236     if (Pred == CmpInst::ICMP_SGT)
2237       // Always false.
2238       return getFalse(ITy);
2239   } else if (match(LHS, m_UMax(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2240              match(RHS, m_UMin(m_Value(C), m_Value(D))) &&
2241              (A == C || A == D || B == C || B == D)) {
2242     // max(x, ?) pred min(x, ?).
2243     if (Pred == CmpInst::ICMP_UGE)
2244       // Always true.
2245       return getTrue(ITy);
2246     if (Pred == CmpInst::ICMP_ULT)
2247       // Always false.
2248       return getFalse(ITy);
2249   } else if (match(LHS, m_UMin(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2250              match(RHS, m_UMax(m_Value(C), m_Value(D))) &&
2251              (A == C || A == D || B == C || B == D)) {
2252     // min(x, ?) pred max(x, ?).
2253     if (Pred == CmpInst::ICMP_ULE)
2254       // Always true.
2255       return getTrue(ITy);
2256     if (Pred == CmpInst::ICMP_UGT)
2257       // Always false.
2258       return getFalse(ITy);
2259   }
2260
2261   // Simplify comparisons of GEPs.
2262   if (GetElementPtrInst *GLHS = dyn_cast<GetElementPtrInst>(LHS)) {
2263     if (GEPOperator *GRHS = dyn_cast<GEPOperator>(RHS)) {
2264       if (GLHS->getPointerOperand() == GRHS->getPointerOperand() &&
2265           GLHS->hasAllConstantIndices() && GRHS->hasAllConstantIndices() &&
2266           (ICmpInst::isEquality(Pred) ||
2267            (GLHS->isInBounds() && GRHS->isInBounds() &&
2268             Pred == ICmpInst::getSignedPredicate(Pred)))) {
2269         // The bases are equal and the indices are constant.  Build a constant
2270         // expression GEP with the same indices and a null base pointer to see
2271         // what constant folding can make out of it.
2272         Constant *Null = Constant::getNullValue(GLHS->getPointerOperandType());
2273         SmallVector<Value *, 4> IndicesLHS(GLHS->idx_begin(), GLHS->idx_end());
2274         Constant *NewLHS = ConstantExpr::getGetElementPtr(Null, IndicesLHS);
2275
2276         SmallVector<Value *, 4> IndicesRHS(GRHS->idx_begin(), GRHS->idx_end());
2277         Constant *NewRHS = ConstantExpr::getGetElementPtr(Null, IndicesRHS);
2278         return ConstantExpr::getICmp(Pred, NewLHS, NewRHS);
2279       }
2280     }
2281   }
2282
2283   // If the comparison is with the result of a select instruction, check whether
2284   // comparing with either branch of the select always yields the same value.
2285   if (isa<SelectInst>(LHS) || isa<SelectInst>(RHS))
2286     if (Value *V = ThreadCmpOverSelect(Pred, LHS, RHS, TD, TLI, DT, MaxRecurse))
2287       return V;
2288
2289   // If the comparison is with the result of a phi instruction, check whether
2290   // doing the compare with each incoming phi value yields a common result.
2291   if (isa<PHINode>(LHS) || isa<PHINode>(RHS))
2292     if (Value *V = ThreadCmpOverPHI(Pred, LHS, RHS, TD, TLI, DT, MaxRecurse))
2293       return V;
2294
2295   return 0;
2296 }
2297
2298 Value *llvm::SimplifyICmpInst(unsigned Predicate, Value *LHS, Value *RHS,
2299                               const TargetData *TD,
2300                               const TargetLibraryInfo *TLI,
2301                               const DominatorTree *DT) {
2302   return ::SimplifyICmpInst(Predicate, LHS, RHS, TD, TLI, DT, RecursionLimit);
2303 }
2304
2305 /// SimplifyFCmpInst - Given operands for an FCmpInst, see if we can
2306 /// fold the result.  If not, this returns null.
2307 static Value *SimplifyFCmpInst(unsigned Predicate, Value *LHS, Value *RHS,
2308                                const TargetData *TD,
2309                                const TargetLibraryInfo *TLI,
2310                                const DominatorTree *DT,
2311                                unsigned MaxRecurse) {
2312   CmpInst::Predicate Pred = (CmpInst::Predicate)Predicate;
2313   assert(CmpInst::isFPPredicate(Pred) && "Not an FP compare!");
2314
2315   if (Constant *CLHS = dyn_cast<Constant>(LHS)) {
2316     if (Constant *CRHS = dyn_cast<Constant>(RHS))
2317       return ConstantFoldCompareInstOperands(Pred, CLHS, CRHS, TD, TLI);
2318
2319     // If we have a constant, make sure it is on the RHS.
2320     std::swap(LHS, RHS);
2321     Pred = CmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
2322   }
2323
2324   // Fold trivial predicates.
2325   if (Pred == FCmpInst::FCMP_FALSE)
2326     return ConstantInt::get(GetCompareTy(LHS), 0);
2327   if (Pred == FCmpInst::FCMP_TRUE)
2328     return ConstantInt::get(GetCompareTy(LHS), 1);
2329
2330   if (isa<UndefValue>(RHS))                  // fcmp pred X, undef -> undef
2331     return UndefValue::get(GetCompareTy(LHS));
2332
2333   // fcmp x,x -> true/false.  Not all compares are foldable.
2334   if (LHS == RHS) {
2335     if (CmpInst::isTrueWhenEqual(Pred))
2336       return ConstantInt::get(GetCompareTy(LHS), 1);
2337     if (CmpInst::isFalseWhenEqual(Pred))
2338       return ConstantInt::get(GetCompareTy(LHS), 0);
2339   }
2340
2341   // Handle fcmp with constant RHS
2342   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(RHS)) {
2343     // If the constant is a nan, see if we can fold the comparison based on it.
2344     if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHSC)) {
2345       if (CFP->getValueAPF().isNaN()) {
2346         if (FCmpInst::isOrdered(Pred))   // True "if ordered and foo"
2347           return ConstantInt::getFalse(CFP->getContext());
2348         assert(FCmpInst::isUnordered(Pred) &&
2349                "Comparison must be either ordered or unordered!");
2350         // True if unordered.
2351         return ConstantInt::getTrue(CFP->getContext());
2352       }
2353       // Check whether the constant is an infinity.
2354       if (CFP->getValueAPF().isInfinity()) {
2355         if (CFP->getValueAPF().isNegative()) {
2356           switch (Pred) {
2357           case FCmpInst::FCMP_OLT:
2358             // No value is ordered and less than negative infinity.
2359             return ConstantInt::getFalse(CFP->getContext());
2360           case FCmpInst::FCMP_UGE:
2361             // All values are unordered with or at least negative infinity.
2362             return ConstantInt::getTrue(CFP->getContext());
2363           default:
2364             break;
2365           }
2366         } else {
2367           switch (Pred) {
2368           case FCmpInst::FCMP_OGT:
2369             // No value is ordered and greater than infinity.
2370             return ConstantInt::getFalse(CFP->getContext());
2371           case FCmpInst::FCMP_ULE:
2372             // All values are unordered with and at most infinity.
2373             return ConstantInt::getTrue(CFP->getContext());
2374           default:
2375             break;
2376           }
2377         }
2378       }
2379     }
2380   }
2381
2382   // If the comparison is with the result of a select instruction, check whether
2383   // comparing with either branch of the select always yields the same value.
2384   if (isa<SelectInst>(LHS) || isa<SelectInst>(RHS))
2385     if (Value *V = ThreadCmpOverSelect(Pred, LHS, RHS, TD, TLI, DT, MaxRecurse))
2386       return V;
2387
2388   // If the comparison is with the result of a phi instruction, check whether
2389   // doing the compare with each incoming phi value yields a common result.
2390   if (isa<PHINode>(LHS) || isa<PHINode>(RHS))
2391     if (Value *V = ThreadCmpOverPHI(Pred, LHS, RHS, TD, TLI, DT, MaxRecurse))
2392       return V;
2393
2394   return 0;
2395 }
2396
2397 Value *llvm::SimplifyFCmpInst(unsigned Predicate, Value *LHS, Value *RHS,
2398                               const TargetData *TD,
2399                               const TargetLibraryInfo *TLI,
2400                               const DominatorTree *DT) {
2401   return ::SimplifyFCmpInst(Predicate, LHS, RHS, TD, TLI, DT, RecursionLimit);
2402 }
2403
2404 /// SimplifySelectInst - Given operands for a SelectInst, see if we can fold
2405 /// the result.  If not, this returns null.
2406 Value *llvm::SimplifySelectInst(Value *CondVal, Value *TrueVal, Value *FalseVal,
2407                                 const TargetData *TD, const DominatorTree *) {
2408   // select true, X, Y  -> X
2409   // select false, X, Y -> Y
2410   if (ConstantInt *CB = dyn_cast<ConstantInt>(CondVal))
2411     return CB->getZExtValue() ? TrueVal : FalseVal;
2412
2413   // select C, X, X -> X
2414   if (TrueVal == FalseVal)
2415     return TrueVal;
2416
2417   if (isa<UndefValue>(CondVal)) {  // select undef, X, Y -> X or Y
2418     if (isa<Constant>(TrueVal))
2419       return TrueVal;
2420     return FalseVal;
2421   }
2422   if (isa<UndefValue>(TrueVal))   // select C, undef, X -> X
2423     return FalseVal;
2424   if (isa<UndefValue>(FalseVal))   // select C, X, undef -> X
2425     return TrueVal;
2426
2427   return 0;
2428 }
2429
2430 /// SimplifyGEPInst - Given operands for an GetElementPtrInst, see if we can
2431 /// fold the result.  If not, this returns null.
2432 Value *llvm::SimplifyGEPInst(ArrayRef<Value *> Ops, const TargetData *TD,
2433                              const DominatorTree *) {
2434   // The type of the GEP pointer operand.
2435   PointerType *PtrTy = dyn_cast<PointerType>(Ops[0]->getType());
2436   // The GEP pointer operand is not a pointer, it's a vector of pointers.
2437   if (!PtrTy)
2438     return 0;
2439
2440   // getelementptr P -> P.
2441   if (Ops.size() == 1)
2442     return Ops[0];
2443
2444   if (isa<UndefValue>(Ops[0])) {
2445     // Compute the (pointer) type returned by the GEP instruction.
2446     Type *LastType = GetElementPtrInst::getIndexedType(PtrTy, Ops.slice(1));
2447     Type *GEPTy = PointerType::get(LastType, PtrTy->getAddressSpace());
2448     return UndefValue::get(GEPTy);
2449   }
2450
2451   if (Ops.size() == 2) {
2452     // getelementptr P, 0 -> P.
2453     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Ops[1]))
2454       if (C->isZero())
2455         return Ops[0];
2456     // getelementptr P, N -> P if P points to a type of zero size.
2457     if (TD) {
2458       Type *Ty = PtrTy->getElementType();
2459       if (Ty->isSized() && TD->getTypeAllocSize(Ty) == 0)
2460         return Ops[0];
2461     }
2462   }
2463
2464   // Check to see if this is constant foldable.
2465   for (unsigned i = 0, e = Ops.size(); i != e; ++i)
2466     if (!isa<Constant>(Ops[i]))
2467       return 0;
2468
2469   return ConstantExpr::getGetElementPtr(cast<Constant>(Ops[0]), Ops.slice(1));
2470 }
2471
2472 /// SimplifyInsertValueInst - Given operands for an InsertValueInst, see if we
2473 /// can fold the result.  If not, this returns null.
2474 Value *llvm::SimplifyInsertValueInst(Value *Agg, Value *Val,
2475                                      ArrayRef<unsigned> Idxs,
2476                                      const TargetData *,
2477                                      const DominatorTree *) {
2478   if (Constant *CAgg = dyn_cast<Constant>(Agg))
2479     if (Constant *CVal = dyn_cast<Constant>(Val))
2480       return ConstantFoldInsertValueInstruction(CAgg, CVal, Idxs);
2481
2482   // insertvalue x, undef, n -> x
2483   if (match(Val, m_Undef()))
2484     return Agg;
2485
2486   // insertvalue x, (extractvalue y, n), n
2487   if (ExtractValueInst *EV = dyn_cast<ExtractValueInst>(Val))
2488     if (EV->getAggregateOperand()->getType() == Agg->getType() &&
2489         EV->getIndices() == Idxs) {
2490       // insertvalue undef, (extractvalue y, n), n -> y
2491       if (match(Agg, m_Undef()))
2492         return EV->getAggregateOperand();
2493
2494       // insertvalue y, (extractvalue y, n), n -> y
2495       if (Agg == EV->getAggregateOperand())
2496         return Agg;
2497     }
2498
2499   return 0;
2500 }
2501
2502 /// SimplifyPHINode - See if we can fold the given phi.  If not, returns null.
2503 static Value *SimplifyPHINode(PHINode *PN, const DominatorTree *DT) {
2504   // If all of the PHI's incoming values are the same then replace the PHI node
2505   // with the common value.
2506   Value *CommonValue = 0;
2507   bool HasUndefInput = false;
2508   for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
2509     Value *Incoming = PN->getIncomingValue(i);
2510     // If the incoming value is the phi node itself, it can safely be skipped.
2511     if (Incoming == PN) continue;
2512     if (isa<UndefValue>(Incoming)) {
2513       // Remember that we saw an undef value, but otherwise ignore them.
2514       HasUndefInput = true;
2515       continue;
2516     }
2517     if (CommonValue && Incoming != CommonValue)
2518       return 0;  // Not the same, bail out.
2519     CommonValue = Incoming;
2520   }
2521
2522   // If CommonValue is null then all of the incoming values were either undef or
2523   // equal to the phi node itself.
2524   if (!CommonValue)
2525     return UndefValue::get(PN->getType());
2526
2527   // If we have a PHI node like phi(X, undef, X), where X is defined by some
2528   // instruction, we cannot return X as the result of the PHI node unless it
2529   // dominates the PHI block.
2530   if (HasUndefInput)
2531     return ValueDominatesPHI(CommonValue, PN, DT) ? CommonValue : 0;
2532
2533   return CommonValue;
2534 }
2535
2536 //=== Helper functions for higher up the class hierarchy.
2537
2538 /// SimplifyBinOp - Given operands for a BinaryOperator, see if we can
2539 /// fold the result.  If not, this returns null.
2540 static Value *SimplifyBinOp(unsigned Opcode, Value *LHS, Value *RHS,
2541                             const TargetData *TD, 
2542                             const TargetLibraryInfo *TLI,
2543                             const DominatorTree *DT,
2544                             unsigned MaxRecurse) {
2545   switch (Opcode) {
2546   case Instruction::Add:
2547     return SimplifyAddInst(LHS, RHS, /*isNSW*/false, /*isNUW*/false,
2548                            TD, TLI, DT, MaxRecurse);
2549   case Instruction::Sub:
2550     return SimplifySubInst(LHS, RHS, /*isNSW*/false, /*isNUW*/false,
2551                            TD, TLI, DT, MaxRecurse);
2552   case Instruction::Mul:  return SimplifyMulInst (LHS, RHS, TD, TLI, DT,
2553                                                   MaxRecurse);
2554   case Instruction::SDiv: return SimplifySDivInst(LHS, RHS, TD, TLI, DT,
2555                                                   MaxRecurse);
2556   case Instruction::UDiv: return SimplifyUDivInst(LHS, RHS, TD, TLI, DT,
2557                                                   MaxRecurse);
2558   case Instruction::FDiv: return SimplifyFDivInst(LHS, RHS, TD, TLI, DT,
2559                                                   MaxRecurse);
2560   case Instruction::SRem: return SimplifySRemInst(LHS, RHS, TD, TLI, DT,
2561                                                   MaxRecurse);
2562   case Instruction::URem: return SimplifyURemInst(LHS, RHS, TD, TLI, DT,
2563                                                   MaxRecurse);
2564   case Instruction::FRem: return SimplifyFRemInst(LHS, RHS, TD, TLI, DT,
2565                                                   MaxRecurse);
2566   case Instruction::Shl:
2567     return SimplifyShlInst(LHS, RHS, /*isNSW*/false, /*isNUW*/false,
2568                            TD, TLI, DT, MaxRecurse);
2569   case Instruction::LShr:
2570     return SimplifyLShrInst(LHS, RHS, /*isExact*/false, TD, TLI, DT,
2571                             MaxRecurse);
2572   case Instruction::AShr:
2573     return SimplifyAShrInst(LHS, RHS, /*isExact*/false, TD, TLI, DT,
2574                             MaxRecurse);
2575   case Instruction::And: return SimplifyAndInst(LHS, RHS, TD, TLI, DT,
2576                                                 MaxRecurse);
2577   case Instruction::Or:  return SimplifyOrInst (LHS, RHS, TD, TLI, DT,
2578                                                 MaxRecurse);
2579   case Instruction::Xor: return SimplifyXorInst(LHS, RHS, TD, TLI, DT,
2580                                                 MaxRecurse);
2581   default:
2582     if (Constant *CLHS = dyn_cast<Constant>(LHS))
2583       if (Constant *CRHS = dyn_cast<Constant>(RHS)) {
2584         Constant *COps[] = {CLHS, CRHS};
2585         return ConstantFoldInstOperands(Opcode, LHS->getType(), COps, TD, TLI);
2586       }
2587
2588     // If the operation is associative, try some generic simplifications.
2589     if (Instruction::isAssociative(Opcode))
2590       if (Value *V = SimplifyAssociativeBinOp(Opcode, LHS, RHS, TD, TLI, DT,
2591                                               MaxRecurse))
2592         return V;
2593
2594     // If the operation is with the result of a select instruction, check whether
2595     // operating on either branch of the select always yields the same value.
2596     if (isa<SelectInst>(LHS) || isa<SelectInst>(RHS))
2597       if (Value *V = ThreadBinOpOverSelect(Opcode, LHS, RHS, TD, TLI, DT,
2598                                            MaxRecurse))
2599         return V;
2600
2601     // If the operation is with the result of a phi instruction, check whether
2602     // operating on all incoming values of the phi always yields the same value.
2603     if (isa<PHINode>(LHS) || isa<PHINode>(RHS))
2604       if (Value *V = ThreadBinOpOverPHI(Opcode, LHS, RHS, TD, TLI, DT,
2605                                         MaxRecurse))
2606         return V;
2607
2608     return 0;
2609   }
2610 }
2611
2612 Value *llvm::SimplifyBinOp(unsigned Opcode, Value *LHS, Value *RHS,
2613                            const TargetData *TD, const TargetLibraryInfo *TLI,
2614                            const DominatorTree *DT) {
2615   return ::SimplifyBinOp(Opcode, LHS, RHS, TD, TLI, DT, RecursionLimit);
2616 }
2617
2618 /// SimplifyCmpInst - Given operands for a CmpInst, see if we can
2619 /// fold the result.
2620 static Value *SimplifyCmpInst(unsigned Predicate, Value *LHS, Value *RHS,
2621                               const TargetData *TD,
2622                               const TargetLibraryInfo *TLI,
2623                               const DominatorTree *DT,
2624                               unsigned MaxRecurse) {
2625   if (CmpInst::isIntPredicate((CmpInst::Predicate)Predicate))
2626     return SimplifyICmpInst(Predicate, LHS, RHS, TD, TLI, DT, MaxRecurse);
2627   return SimplifyFCmpInst(Predicate, LHS, RHS, TD, TLI, DT, MaxRecurse);
2628 }
2629
2630 Value *llvm::SimplifyCmpInst(unsigned Predicate, Value *LHS, Value *RHS,
2631                              const TargetData *TD, const TargetLibraryInfo *TLI,
2632                              const DominatorTree *DT) {
2633   return ::SimplifyCmpInst(Predicate, LHS, RHS, TD, TLI, DT, RecursionLimit);
2634 }
2635
2636 static Value *SimplifyCallInst(CallInst *CI) {
2637   // call undef -> undef
2638   if (isa<UndefValue>(CI->getCalledValue()))
2639     return UndefValue::get(CI->getType());
2640
2641   return 0;
2642 }
2643
2644 /// SimplifyInstruction - See if we can compute a simplified version of this
2645 /// instruction.  If not, this returns null.
2646 Value *llvm::SimplifyInstruction(Instruction *I, const TargetData *TD,
2647                                  const TargetLibraryInfo *TLI,
2648                                  const DominatorTree *DT) {
2649   Value *Result;
2650
2651   switch (I->getOpcode()) {
2652   default:
2653     Result = ConstantFoldInstruction(I, TD, TLI);
2654     break;
2655   case Instruction::Add:
2656     Result = SimplifyAddInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
2657                              cast<BinaryOperator>(I)->hasNoSignedWrap(),
2658                              cast<BinaryOperator>(I)->hasNoUnsignedWrap(),
2659                              TD, TLI, DT);
2660     break;
2661   case Instruction::Sub:
2662     Result = SimplifySubInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
2663                              cast<BinaryOperator>(I)->hasNoSignedWrap(),
2664                              cast<BinaryOperator>(I)->hasNoUnsignedWrap(),
2665                              TD, TLI, DT);
2666     break;
2667   case Instruction::Mul:
2668     Result = SimplifyMulInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1), TD, TLI, DT);
2669     break;
2670   case Instruction::SDiv:
2671     Result = SimplifySDivInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1), TD, TLI, DT);
2672     break;
2673   case Instruction::UDiv:
2674     Result = SimplifyUDivInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1), TD, TLI, DT);
2675     break;
2676   case Instruction::FDiv:
2677     Result = SimplifyFDivInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1), TD, TLI, DT);
2678     break;
2679   case Instruction::SRem:
2680     Result = SimplifySRemInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1), TD, TLI, DT);
2681     break;
2682   case Instruction::URem:
2683     Result = SimplifyURemInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1), TD, TLI, DT);
2684     break;
2685   case Instruction::FRem:
2686     Result = SimplifyFRemInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1), TD, TLI, DT);
2687     break;
2688   case Instruction::Shl:
2689     Result = SimplifyShlInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
2690                              cast<BinaryOperator>(I)->hasNoSignedWrap(),
2691                              cast<BinaryOperator>(I)->hasNoUnsignedWrap(),
2692                              TD, TLI, DT);
2693     break;
2694   case Instruction::LShr:
2695     Result = SimplifyLShrInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
2696                               cast<BinaryOperator>(I)->isExact(),
2697                               TD, TLI, DT);
2698     break;
2699   case Instruction::AShr:
2700     Result = SimplifyAShrInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
2701                               cast<BinaryOperator>(I)->isExact(),
2702                               TD, TLI, DT);
2703     break;
2704   case Instruction::And:
2705     Result = SimplifyAndInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1), TD, TLI, DT);
2706     break;
2707   case Instruction::Or:
2708     Result = SimplifyOrInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1), TD, TLI, DT);
2709     break;
2710   case Instruction::Xor:
2711     Result = SimplifyXorInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1), TD, TLI, DT);
2712     break;
2713   case Instruction::ICmp:
2714     Result = SimplifyICmpInst(cast<ICmpInst>(I)->getPredicate(),
2715                               I->getOperand(0), I->getOperand(1), TD, TLI, DT);
2716     break;
2717   case Instruction::FCmp:
2718     Result = SimplifyFCmpInst(cast<FCmpInst>(I)->getPredicate(),
2719                               I->getOperand(0), I->getOperand(1), TD, TLI, DT);
2720     break;
2721   case Instruction::Select:
2722     Result = SimplifySelectInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
2723                                 I->getOperand(2), TD, DT);
2724     break;
2725   case Instruction::GetElementPtr: {
2726     SmallVector<Value*, 8> Ops(I->op_begin(), I->op_end());
2727     Result = SimplifyGEPInst(Ops, TD, DT);
2728     break;
2729   }
2730   case Instruction::InsertValue: {
2731     InsertValueInst *IV = cast<InsertValueInst>(I);
2732     Result = SimplifyInsertValueInst(IV->getAggregateOperand(),
2733                                      IV->getInsertedValueOperand(),
2734                                      IV->getIndices(), TD, DT);
2735     break;
2736   }
2737   case Instruction::PHI:
2738     Result = SimplifyPHINode(cast<PHINode>(I), DT);
2739     break;
2740   case Instruction::Call:
2741     Result = SimplifyCallInst(cast<CallInst>(I));
2742     break;
2743   }
2744
2745   /// If called on unreachable code, the above logic may report that the
2746   /// instruction simplified to itself.  Make life easier for users by
2747   /// detecting that case here, returning a safe value instead.
2748   return Result == I ? UndefValue::get(I->getType()) : Result;
2749 }
2750
2751 /// ReplaceAndSimplifyAllUses - Perform From->replaceAllUsesWith(To) and then
2752 /// delete the From instruction.  In addition to a basic RAUW, this does a
2753 /// recursive simplification of the newly formed instructions.  This catches
2754 /// things where one simplification exposes other opportunities.  This only
2755 /// simplifies and deletes scalar operations, it does not change the CFG.
2756 ///
2757 void llvm::ReplaceAndSimplifyAllUses(Instruction *From, Value *To,
2758                                      const TargetData *TD,
2759                                      const TargetLibraryInfo *TLI,
2760                                      const DominatorTree *DT) {
2761   assert(From != To && "ReplaceAndSimplifyAllUses(X,X) is not valid!");
2762
2763   // FromHandle/ToHandle - This keeps a WeakVH on the from/to values so that
2764   // we can know if it gets deleted out from under us or replaced in a
2765   // recursive simplification.
2766   WeakVH FromHandle(From);
2767   WeakVH ToHandle(To);
2768
2769   while (!From->use_empty()) {
2770     // Update the instruction to use the new value.
2771     Use &TheUse = From->use_begin().getUse();
2772     Instruction *User = cast<Instruction>(TheUse.getUser());
2773     TheUse = To;
2774
2775     // Check to see if the instruction can be folded due to the operand
2776     // replacement.  For example changing (or X, Y) into (or X, -1) can replace
2777     // the 'or' with -1.
2778     Value *SimplifiedVal;
2779     {
2780       // Sanity check to make sure 'User' doesn't dangle across
2781       // SimplifyInstruction.
2782       AssertingVH<> UserHandle(User);
2783
2784       SimplifiedVal = SimplifyInstruction(User, TD, TLI, DT);
2785       if (SimplifiedVal == 0) continue;
2786     }
2787
2788     // Recursively simplify this user to the new value.
2789     ReplaceAndSimplifyAllUses(User, SimplifiedVal, TD, TLI, DT);
2790     From = dyn_cast_or_null<Instruction>((Value*)FromHandle);
2791     To = ToHandle;
2792
2793     assert(ToHandle && "To value deleted by recursive simplification?");
2794
2795     // If the recursive simplification ended up revisiting and deleting
2796     // 'From' then we're done.
2797     if (From == 0)
2798       return;
2799   }
2800
2801   // If 'From' has value handles referring to it, do a real RAUW to update them.
2802   From->replaceAllUsesWith(To);
2803
2804   From->eraseFromParent();
2805 }