lib/Analysis/InstructionSimplify.cpp

   1 //===- InstructionSimplify.cpp - Fold instruction operands ----------------===//
   2 //
   3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
   4 //
   5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
   6 // License. See LICENSE.TXT for details.
   7 //
   8 //===----------------------------------------------------------------------===//
   9 //
  10 // This file implements routines for folding instructions into simpler forms
  11 // that do not require creating new instructions.  This does constant folding
  12 // ("add i32 1, 1" -> "2") but can also handle non-constant operands, either
  13 // returning a constant ("and i32 %x, 0" -> "0") or an already existing value
  14 // ("and i32 %x, %x" -> "%x").  All operands are assumed to have already been
  15 // simplified: This is usually true and assuming it simplifies the logic (if
  16 // they have not been simplified then results are correct but maybe suboptimal).
  17 //
  18 //===----------------------------------------------------------------------===//
  19
  20 #define DEBUG_TYPE "instsimplify"
  21 #include "llvm/Operator.h"
  22 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
  23 #include "llvm/Analysis/InstructionSimplify.h"
  24 #include "llvm/Analysis/AliasAnalysis.h"
  25 #include "llvm/Analysis/ConstantFolding.h"
  26 #include "llvm/Analysis/Dominators.h"
  27 #include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
  28 #include "llvm/Support/ConstantRange.h"
  29 #include "llvm/Support/PatternMatch.h"
  30 #include "llvm/Support/ValueHandle.h"
  31 #include "llvm/Target/TargetData.h"
  32 using namespace llvm;
  33 using namespace llvm::PatternMatch;
  34
  35 enum { RecursionLimit = 3 };
  36
  37 STATISTIC(NumExpand,  "Number of expansions");
  38 STATISTIC(NumFactor , "Number of factorizations");
  39 STATISTIC(NumReassoc, "Number of reassociations");
  40
  41 static Value *SimplifyAndInst(Value *, Value *, const TargetData *,
  42                               const TargetLibraryInfo *, const DominatorTree *,
  43                               unsigned);
  44 static Value *SimplifyBinOp(unsigned, Value *, Value *, const TargetData *,
  45                             const TargetLibraryInfo *, const DominatorTree *,
  46                             unsigned);
  47 static Value *SimplifyCmpInst(unsigned, Value *, Value *, const TargetData *,
  48                               const TargetLibraryInfo *, const DominatorTree *,
  49                               unsigned);
  50 static Value *SimplifyOrInst(Value *, Value *, const TargetData *,
  51                              const TargetLibraryInfo *, const DominatorTree *,
  52                              unsigned);
  53 static Value *SimplifyXorInst(Value *, Value *, const TargetData *,
  54                               const TargetLibraryInfo *, const DominatorTree *,
  55                               unsigned);
  56
  57 /// getFalse - For a boolean type, or a vector of boolean type, return false, or
  58 /// a vector with every element false, as appropriate for the type.
  59 static Constant *getFalse(Type *Ty) {
  60   assert(Ty->getScalarType()->isIntegerTy(1) &&
  61          "Expected i1 type or a vector of i1!");
  62   return Constant::getNullValue(Ty);
  63 }
  64
  65 /// getTrue - For a boolean type, or a vector of boolean type, return true, or
  66 /// a vector with every element true, as appropriate for the type.
  67 static Constant *getTrue(Type *Ty) {
  68   assert(Ty->getScalarType()->isIntegerTy(1) &&
  69          "Expected i1 type or a vector of i1!");
  70   return Constant::getAllOnesValue(Ty);
  71 }
  72
  73 /// isSameCompare - Is V equivalent to the comparison "LHS Pred RHS"?
  74 static bool isSameCompare(Value *V, CmpInst::Predicate Pred, Value *LHS,
  75                           Value *RHS) {
  76   CmpInst *Cmp = dyn_cast<CmpInst>(V);
  77   if (!Cmp)
  78     return false;
  79   CmpInst::Predicate CPred = Cmp->getPredicate();
  80   Value *CLHS = Cmp->getOperand(0), *CRHS = Cmp->getOperand(1);
  81   if (CPred == Pred && CLHS == LHS && CRHS == RHS)
  82     return true;
  83   return CPred == CmpInst::getSwappedPredicate(Pred) && CLHS == RHS &&
  84     CRHS == LHS;
  85 }
  86
  87 /// ValueDominatesPHI - Does the given value dominate the specified phi node?
  88 static bool ValueDominatesPHI(Value *V, PHINode *P, const DominatorTree *DT) {
  89   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
  90   if (!I)
  91     // Arguments and constants dominate all instructions.
  92     return true;
  93
  94   // If we have a DominatorTree then do a precise test.
  95   if (DT)
  96     return DT->dominates(I, P);
  97
  98   // Otherwise, if the instruction is in the entry block, and is not an invoke,
  99   // then it obviously dominates all phi nodes.
 100   if (I->getParent() == &I->getParent()->getParent()->getEntryBlock() &&
 101       !isa<InvokeInst>(I))
 102     return true;
 103
 104   return false;
 105 }
 106
 107 /// ExpandBinOp - Simplify "A op (B op' C)" by distributing op over op', turning
 108 /// it into "(A op B) op' (A op C)".  Here "op" is given by Opcode and "op'" is
 109 /// given by OpcodeToExpand, while "A" corresponds to LHS and "B op' C" to RHS.
 110 /// Also performs the transform "(A op' B) op C" -> "(A op C) op' (B op C)".
 111 /// Returns the simplified value, or null if no simplification was performed.
 112 static Value *ExpandBinOp(unsigned Opcode, Value *LHS, Value *RHS,
 113                           unsigned OpcToExpand, const TargetData *TD,
 114                           const TargetLibraryInfo *TLI, const DominatorTree *DT,
 115                           unsigned MaxRecurse) {
 116   Instruction::BinaryOps OpcodeToExpand = (Instruction::BinaryOps)OpcToExpand;
 117   // Recursion is always used, so bail out at once if we already hit the limit.
 118   if (!MaxRecurse--)
 119     return 0;
 120
 121   // Check whether the expression has the form "(A op' B) op C".
 122   if (BinaryOperator *Op0 = dyn_cast<BinaryOperator>(LHS))
 123     if (Op0->getOpcode() == OpcodeToExpand) {
 124       // It does!  Try turning it into "(A op C) op' (B op C)".
 125       Value *A = Op0->getOperand(0), *B = Op0->getOperand(1), *C = RHS;
 126       // Do "A op C" and "B op C" both simplify?
 127       if (Value *L = SimplifyBinOp(Opcode, A, C, TD, TLI, DT, MaxRecurse))
 128         if (Value *R = SimplifyBinOp(Opcode, B, C, TD, TLI, DT, MaxRecurse)) {
 129           // They do! Return "L op' R" if it simplifies or is already available.
 130           // If "L op' R" equals "A op' B" then "L op' R" is just the LHS.
 131           if ((L == A && R == B) || (Instruction::isCommutative(OpcodeToExpand)
 132                                      && L == B && R == A)) {
 133             ++NumExpand;
 134             return LHS;
 135           }
 136           // Otherwise return "L op' R" if it simplifies.
 137           if (Value *V = SimplifyBinOp(OpcodeToExpand, L, R, TD, TLI, DT,
 138                                        MaxRecurse)) {
 139             ++NumExpand;
 140             return V;
 141           }
 142         }
 143     }
 144
 145   // Check whether the expression has the form "A op (B op' C)".
 146   if (BinaryOperator *Op1 = dyn_cast<BinaryOperator>(RHS))
 147     if (Op1->getOpcode() == OpcodeToExpand) {
 148       // It does!  Try turning it into "(A op B) op' (A op C)".
 149       Value *A = LHS, *B = Op1->getOperand(0), *C = Op1->getOperand(1);
 150       // Do "A op B" and "A op C" both simplify?
 151       if (Value *L = SimplifyBinOp(Opcode, A, B, TD, TLI, DT, MaxRecurse))
 152         if (Value *R = SimplifyBinOp(Opcode, A, C, TD, TLI, DT, MaxRecurse)) {
 153           // They do! Return "L op' R" if it simplifies or is already available.
 154           // If "L op' R" equals "B op' C" then "L op' R" is just the RHS.
 155           if ((L == B && R == C) || (Instruction::isCommutative(OpcodeToExpand)
 156                                      && L == C && R == B)) {
 157             ++NumExpand;
 158             return RHS;
 159           }
 160           // Otherwise return "L op' R" if it simplifies.
 161           if (Value *V = SimplifyBinOp(OpcodeToExpand, L, R, TD, TLI, DT,
 162                                        MaxRecurse)) {
 163             ++NumExpand;
 164             return V;
 165           }
 166         }
 167     }
 168
 169   return 0;
 170 }
 171
 172 /// FactorizeBinOp - Simplify "LHS Opcode RHS" by factorizing out a common term
 173 /// using the operation OpCodeToExtract.  For example, when Opcode is Add and
 174 /// OpCodeToExtract is Mul then this tries to turn "(A*B)+(A*C)" into "A*(B+C)".
 175 /// Returns the simplified value, or null if no simplification was performed.
 176 static Value *FactorizeBinOp(unsigned Opcode, Value *LHS, Value *RHS,
 177                              unsigned OpcToExtract, const TargetData *TD,
 178                              const TargetLibraryInfo *TLI,
 179                              const DominatorTree *DT,
 180                              unsigned MaxRecurse) {
 181   Instruction::BinaryOps OpcodeToExtract = (Instruction::BinaryOps)OpcToExtract;
 182   // Recursion is always used, so bail out at once if we already hit the limit.
 183   if (!MaxRecurse--)
 184     return 0;
 185
 186   BinaryOperator *Op0 = dyn_cast<BinaryOperator>(LHS);
 187   BinaryOperator *Op1 = dyn_cast<BinaryOperator>(RHS);
 188
 189   if (!Op0 || Op0->getOpcode() != OpcodeToExtract ||
 190       !Op1 || Op1->getOpcode() != OpcodeToExtract)
 191     return 0;
 192
 193   // The expression has the form "(A op' B) op (C op' D)".
 194   Value *A = Op0->getOperand(0), *B = Op0->getOperand(1);
 195   Value *C = Op1->getOperand(0), *D = Op1->getOperand(1);
 196
 197   // Use left distributivity, i.e. "X op' (Y op Z) = (X op' Y) op (X op' Z)".
 198   // Does the instruction have the form "(A op' B) op (A op' D)" or, in the
 199   // commutative case, "(A op' B) op (C op' A)"?
 200   if (A == C || (Instruction::isCommutative(OpcodeToExtract) && A == D)) {
 201     Value *DD = A == C ? D : C;
 202     // Form "A op' (B op DD)" if it simplifies completely.
 203     // Does "B op DD" simplify?
 204     if (Value *V = SimplifyBinOp(Opcode, B, DD, TD, TLI, DT, MaxRecurse)) {
 205       // It does!  Return "A op' V" if it simplifies or is already available.
 206       // If V equals B then "A op' V" is just the LHS.  If V equals DD then
 207       // "A op' V" is just the RHS.
 208       if (V == B || V == DD) {
 209         ++NumFactor;
 210         return V == B ? LHS : RHS;
 211       }
 212       // Otherwise return "A op' V" if it simplifies.
 213       if (Value *W = SimplifyBinOp(OpcodeToExtract, A, V, TD, TLI, DT,
 214                                    MaxRecurse)) {
 215         ++NumFactor;
 216         return W;
 217       }
 218     }
 219   }
 220
 221   // Use right distributivity, i.e. "(X op Y) op' Z = (X op' Z) op (Y op' Z)".
 222   // Does the instruction have the form "(A op' B) op (C op' B)" or, in the
 223   // commutative case, "(A op' B) op (B op' D)"?
 224   if (B == D || (Instruction::isCommutative(OpcodeToExtract) && B == C)) {
 225     Value *CC = B == D ? C : D;
 226     // Form "(A op CC) op' B" if it simplifies completely..
 227     // Does "A op CC" simplify?
 228     if (Value *V = SimplifyBinOp(Opcode, A, CC, TD, TLI, DT, MaxRecurse)) {
 229       // It does!  Return "V op' B" if it simplifies or is already available.
 230       // If V equals A then "V op' B" is just the LHS.  If V equals CC then
 231       // "V op' B" is just the RHS.
 232       if (V == A || V == CC) {
 233         ++NumFactor;
 234         return V == A ? LHS : RHS;
 235       }
 236       // Otherwise return "V op' B" if it simplifies.
 237       if (Value *W = SimplifyBinOp(OpcodeToExtract, V, B, TD, TLI, DT,
 238                                    MaxRecurse)) {
 239         ++NumFactor;
 240         return W;
 241       }
 242     }
 243   }
 244
 245   return 0;
 246 }
 247
 248 /// SimplifyAssociativeBinOp - Generic simplifications for associative binary
 249 /// operations.  Returns the simpler value, or null if none was found.
 250 static Value *SimplifyAssociativeBinOp(unsigned Opc, Value *LHS, Value *RHS,
 251                                        const TargetData *TD,
 252                                        const TargetLibraryInfo *TLI,
 253                                        const DominatorTree *DT,
 254                                        unsigned MaxRecurse) {
 255   Instruction::BinaryOps Opcode = (Instruction::BinaryOps)Opc;
 256   assert(Instruction::isAssociative(Opcode) && "Not an associative operation!");
 257
 258   // Recursion is always used, so bail out at once if we already hit the limit.
 259   if (!MaxRecurse--)
 260     return 0;
 261
 262   BinaryOperator *Op0 = dyn_cast<BinaryOperator>(LHS);
 263   BinaryOperator *Op1 = dyn_cast<BinaryOperator>(RHS);
 264
 265   // Transform: "(A op B) op C" ==> "A op (B op C)" if it simplifies completely.
 266   if (Op0 && Op0->getOpcode() == Opcode) {
 267     Value *A = Op0->getOperand(0);
 268     Value *B = Op0->getOperand(1);
 269     Value *C = RHS;
 270
 271     // Does "B op C" simplify?
 272     if (Value *V = SimplifyBinOp(Opcode, B, C, TD, TLI, DT, MaxRecurse)) {
 273       // It does!  Return "A op V" if it simplifies or is already available.
 274       // If V equals B then "A op V" is just the LHS.
 275       if (V == B) return LHS;
 276       // Otherwise return "A op V" if it simplifies.
 277       if (Value *W = SimplifyBinOp(Opcode, A, V, TD, TLI, DT, MaxRecurse)) {
 278         ++NumReassoc;
 279         return W;
 280       }
 281     }
 282   }
 283
 284   // Transform: "A op (B op C)" ==> "(A op B) op C" if it simplifies completely.
 285   if (Op1 && Op1->getOpcode() == Opcode) {
 286     Value *A = LHS;
 287     Value *B = Op1->getOperand(0);
 288     Value *C = Op1->getOperand(1);
 289
 290     // Does "A op B" simplify?
 291     if (Value *V = SimplifyBinOp(Opcode, A, B, TD, TLI, DT, MaxRecurse)) {
 292       // It does!  Return "V op C" if it simplifies or is already available.
 293       // If V equals B then "V op C" is just the RHS.
 294       if (V == B) return RHS;
 295       // Otherwise return "V op C" if it simplifies.
 296       if (Value *W = SimplifyBinOp(Opcode, V, C, TD, TLI, DT, MaxRecurse)) {
 297         ++NumReassoc;
 298         return W;
 299       }
 300     }
 301   }
 302
 303   // The remaining transforms require commutativity as well as associativity.
 304   if (!Instruction::isCommutative(Opcode))
 305     return 0;
 306
 307   // Transform: "(A op B) op C" ==> "(C op A) op B" if it simplifies completely.
 308   if (Op0 && Op0->getOpcode() == Opcode) {
 309     Value *A = Op0->getOperand(0);
 310     Value *B = Op0->getOperand(1);
 311     Value *C = RHS;
 312
 313     // Does "C op A" simplify?
 314     if (Value *V = SimplifyBinOp(Opcode, C, A, TD, TLI, DT, MaxRecurse)) {
 315       // It does!  Return "V op B" if it simplifies or is already available.
 316       // If V equals A then "V op B" is just the LHS.
 317       if (V == A) return LHS;
 318       // Otherwise return "V op B" if it simplifies.
 319       if (Value *W = SimplifyBinOp(Opcode, V, B, TD, TLI, DT, MaxRecurse)) {
 320         ++NumReassoc;
 321         return W;
 322       }
 323     }
 324   }
 325
 326   // Transform: "A op (B op C)" ==> "B op (C op A)" if it simplifies completely.
 327   if (Op1 && Op1->getOpcode() == Opcode) {
 328     Value *A = LHS;
 329     Value *B = Op1->getOperand(0);
 330     Value *C = Op1->getOperand(1);
 331
 332     // Does "C op A" simplify?
 333     if (Value *V = SimplifyBinOp(Opcode, C, A, TD, TLI, DT, MaxRecurse)) {
 334       // It does!  Return "B op V" if it simplifies or is already available.
 335       // If V equals C then "B op V" is just the RHS.
 336       if (V == C) return RHS;
 337       // Otherwise return "B op V" if it simplifies.
 338       if (Value *W = SimplifyBinOp(Opcode, B, V, TD, TLI, DT, MaxRecurse)) {
 339         ++NumReassoc;
 340         return W;
 341       }
 342     }
 343   }
 344
 345   return 0;
 346 }
 347
 348 /// ThreadBinOpOverSelect - In the case of a binary operation with a select
 349 /// instruction as an operand, try to simplify the binop by seeing whether
 350 /// evaluating it on both branches of the select results in the same value.
 351 /// Returns the common value if so, otherwise returns null.
 352 static Value *ThreadBinOpOverSelect(unsigned Opcode, Value *LHS, Value *RHS,
 353                                     const TargetData *TD,
 354                                     const TargetLibraryInfo *TLI,
 355                                     const DominatorTree *DT,
 356                                     unsigned MaxRecurse) {
 357   // Recursion is always used, so bail out at once if we already hit the limit.
 358   if (!MaxRecurse--)
 359     return 0;
 360
 361   SelectInst *SI;
 362   if (isa<SelectInst>(LHS)) {
 363     SI = cast<SelectInst>(LHS);
 364   } else {
 365     assert(isa<SelectInst>(RHS) && "No select instruction operand!");
 366     SI = cast<SelectInst>(RHS);
 367   }
 368
 369   // Evaluate the BinOp on the true and false branches of the select.
 370   Value *TV;
 371   Value *FV;
 372   if (SI == LHS) {
 373     TV = SimplifyBinOp(Opcode, SI->getTrueValue(), RHS, TD, TLI, DT, MaxRecurse);
 374     FV = SimplifyBinOp(Opcode, SI->getFalseValue(), RHS, TD, TLI, DT, MaxRecurse);
 375   } else {
 376     TV = SimplifyBinOp(Opcode, LHS, SI->getTrueValue(), TD, TLI, DT, MaxRecurse);
 377     FV = SimplifyBinOp(Opcode, LHS, SI->getFalseValue(), TD, TLI, DT, MaxRecurse);
 378   }
 379
 380   // If they simplified to the same value, then return the common value.
 381   // If they both failed to simplify then return null.
 382   if (TV == FV)
 383     return TV;
 384
 385   // If one branch simplified to undef, return the other one.
 386   if (TV && isa<UndefValue>(TV))
 387     return FV;
 388   if (FV && isa<UndefValue>(FV))
 389     return TV;
 390
 391   // If applying the operation did not change the true and false select values,
 392   // then the result of the binop is the select itself.
 393   if (TV == SI->getTrueValue() && FV == SI->getFalseValue())
 394     return SI;
 395
 396   // If one branch simplified and the other did not, and the simplified
 397   // value is equal to the unsimplified one, return the simplified value.
 398   // For example, select (cond, X, X & Z) & Z -> X & Z.
 399   if ((FV && !TV) || (TV && !FV)) {
 400     // Check that the simplified value has the form "X op Y" where "op" is the
 401     // same as the original operation.
 402     Instruction *Simplified = dyn_cast<Instruction>(FV ? FV : TV);
 403     if (Simplified && Simplified->getOpcode() == Opcode) {
 404       // The value that didn't simplify is "UnsimplifiedLHS op UnsimplifiedRHS".
 405       // We already know that "op" is the same as for the simplified value.  See
 406       // if the operands match too.  If so, return the simplified value.
 407       Value *UnsimplifiedBranch = FV ? SI->getTrueValue() : SI->getFalseValue();
 408       Value *UnsimplifiedLHS = SI == LHS ? UnsimplifiedBranch : LHS;
 409       Value *UnsimplifiedRHS = SI == LHS ? RHS : UnsimplifiedBranch;
 410       if (Simplified->getOperand(0) == UnsimplifiedLHS &&
 411           Simplified->getOperand(1) == UnsimplifiedRHS)
 412         return Simplified;
 413       if (Simplified->isCommutative() &&
 414           Simplified->getOperand(1) == UnsimplifiedLHS &&
 415           Simplified->getOperand(0) == UnsimplifiedRHS)
 416         return Simplified;
 417     }
 418   }
 419
 420   return 0;
 421 }
 422
 423 /// ThreadCmpOverSelect - In the case of a comparison with a select instruction,
 424 /// try to simplify the comparison by seeing whether both branches of the select
 425 /// result in the same value.  Returns the common value if so, otherwise returns
 426 /// null.
 427 static Value *ThreadCmpOverSelect(CmpInst::Predicate Pred, Value *LHS,
 428                                   Value *RHS, const TargetData *TD,
 429                                   const TargetLibraryInfo *TLI,
 430                                   const DominatorTree *DT,
 431                                   unsigned MaxRecurse) {
 432   // Recursion is always used, so bail out at once if we already hit the limit.
 433   if (!MaxRecurse--)
 434     return 0;
 435
 436   // Make sure the select is on the LHS.
 437   if (!isa<SelectInst>(LHS)) {
 438     std::swap(LHS, RHS);
 439     Pred = CmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
 440   }
 441   assert(isa<SelectInst>(LHS) && "Not comparing with a select instruction!");
 442   SelectInst *SI = cast<SelectInst>(LHS);
 443   Value *Cond = SI->getCondition();
 444   Value *TV = SI->getTrueValue();
 445   Value *FV = SI->getFalseValue();
 446
 447   // Now that we have "cmp select(Cond, TV, FV), RHS", analyse it.
 448   // Does "cmp TV, RHS" simplify?
 449   Value *TCmp = SimplifyCmpInst(Pred, TV, RHS, TD, TLI, DT, MaxRecurse);
 450   if (TCmp == Cond) {
 451     // It not only simplified, it simplified to the select condition.  Replace
 452     // it with 'true'.
 453     TCmp = getTrue(Cond->getType());
 454   } else if (!TCmp) {
 455     // It didn't simplify.  However if "cmp TV, RHS" is equal to the select
 456     // condition then we can replace it with 'true'.  Otherwise give up.
 457     if (!isSameCompare(Cond, Pred, TV, RHS))
 458       return 0;
 459     TCmp = getTrue(Cond->getType());
 460   }
 461
 462   // Does "cmp FV, RHS" simplify?
 463   Value *FCmp = SimplifyCmpInst(Pred, FV, RHS, TD, TLI, DT, MaxRecurse);
 464   if (FCmp == Cond) {
 465     // It not only simplified, it simplified to the select condition.  Replace
 466     // it with 'false'.
 467     FCmp = getFalse(Cond->getType());
 468   } else if (!FCmp) {
 469     // It didn't simplify.  However if "cmp FV, RHS" is equal to the select
 470     // condition then we can replace it with 'false'.  Otherwise give up.
 471     if (!isSameCompare(Cond, Pred, FV, RHS))
 472       return 0;
 473     FCmp = getFalse(Cond->getType());
 474   }
 475
 476   // If both sides simplified to the same value, then use it as the result of
 477   // the original comparison.
 478   if (TCmp == FCmp)
 479     return TCmp;
 480
 481   // The remaining cases only make sense if the select condition has the same
 482   // type as the result of the comparison, so bail out if this is not so.
 483   if (Cond->getType()->isVectorTy() != RHS->getType()->isVectorTy())
 484     return 0;
 485   // If the false value simplified to false, then the result of the compare
 486   // is equal to "Cond && TCmp".  This also catches the case when the false
 487   // value simplified to false and the true value to true, returning "Cond".
 488   if (match(FCmp, m_Zero()))
 489     if (Value *V = SimplifyAndInst(Cond, TCmp, TD, TLI, DT, MaxRecurse))
 490       return V;
 491   // If the true value simplified to true, then the result of the compare
 492   // is equal to "Cond || FCmp".
 493   if (match(TCmp, m_One()))
 494     if (Value *V = SimplifyOrInst(Cond, FCmp, TD, TLI, DT, MaxRecurse))
 495       return V;
 496   // Finally, if the false value simplified to true and the true value to
 497   // false, then the result of the compare is equal to "!Cond".
 498   if (match(FCmp, m_One()) && match(TCmp, m_Zero()))
 499     if (Value *V =
 500         SimplifyXorInst(Cond, Constant::getAllOnesValue(Cond->getType()),
 501                         TD, TLI, DT, MaxRecurse))
 502       return V;
 503
 504   return 0;
 505 }
 506
 507 /// ThreadBinOpOverPHI - In the case of a binary operation with an operand that
 508 /// is a PHI instruction, try to simplify the binop by seeing whether evaluating
 509 /// it on the incoming phi values yields the same result for every value.  If so
 510 /// returns the common value, otherwise returns null.
 511 static Value *ThreadBinOpOverPHI(unsigned Opcode, Value *LHS, Value *RHS,
 512                                  const TargetData *TD,
 513                                  const TargetLibraryInfo *TLI,
 514                                  const DominatorTree *DT,
 515                                  unsigned MaxRecurse) {
 516   // Recursion is always used, so bail out at once if we already hit the limit.
 517   if (!MaxRecurse--)
 518     return 0;
 519
 520   PHINode *PI;
 521   if (isa<PHINode>(LHS)) {
 522     PI = cast<PHINode>(LHS);
 523     // Bail out if RHS and the phi may be mutually interdependent due to a loop.
 524     if (!ValueDominatesPHI(RHS, PI, DT))
 525       return 0;
 526   } else {
 527     assert(isa<PHINode>(RHS) && "No PHI instruction operand!");
 528     PI = cast<PHINode>(RHS);
 529     // Bail out if LHS and the phi may be mutually interdependent due to a loop.
 530     if (!ValueDominatesPHI(LHS, PI, DT))
 531       return 0;
 532   }
 533
 534   // Evaluate the BinOp on the incoming phi values.
 535   Value *CommonValue = 0;
 536   for (unsigned i = 0, e = PI->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
 537     Value *Incoming = PI->getIncomingValue(i);
 538     // If the incoming value is the phi node itself, it can safely be skipped.
 539     if (Incoming == PI) continue;
 540     Value *V = PI == LHS ?
 541       SimplifyBinOp(Opcode, Incoming, RHS, TD, TLI, DT, MaxRecurse) :
 542       SimplifyBinOp(Opcode, LHS, Incoming, TD, TLI, DT, MaxRecurse);
 543     // If the operation failed to simplify, or simplified to a different value
 544     // to previously, then give up.
 545     if (!V || (CommonValue && V != CommonValue))
 546       return 0;
 547     CommonValue = V;
 548   }
 549
 550   return CommonValue;
 551 }
 552
 553 /// ThreadCmpOverPHI - In the case of a comparison with a PHI instruction, try
 554 /// try to simplify the comparison by seeing whether comparing with all of the
 555 /// incoming phi values yields the same result every time.  If so returns the
 556 /// common result, otherwise returns null.
 557 static Value *ThreadCmpOverPHI(CmpInst::Predicate Pred, Value *LHS, Value *RHS,
 558                                const TargetData *TD,
 559                                const TargetLibraryInfo *TLI,
 560                                const DominatorTree *DT,
 561                                unsigned MaxRecurse) {
 562   // Recursion is always used, so bail out at once if we already hit the limit.
 563   if (!MaxRecurse--)
 564     return 0;
 565
 566   // Make sure the phi is on the LHS.
 567   if (!isa<PHINode>(LHS)) {
 568     std::swap(LHS, RHS);
 569     Pred = CmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
 570   }
 571   assert(isa<PHINode>(LHS) && "Not comparing with a phi instruction!");
 572   PHINode *PI = cast<PHINode>(LHS);
 573
 574   // Bail out if RHS and the phi may be mutually interdependent due to a loop.
 575   if (!ValueDominatesPHI(RHS, PI, DT))
 576     return 0;
 577
 578   // Evaluate the BinOp on the incoming phi values.
 579   Value *CommonValue = 0;
 580   for (unsigned i = 0, e = PI->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
 581     Value *Incoming = PI->getIncomingValue(i);
 582     // If the incoming value is the phi node itself, it can safely be skipped.
 583     if (Incoming == PI) continue;
 584     Value *V = SimplifyCmpInst(Pred, Incoming, RHS, TD, TLI, DT, MaxRecurse);
 585     // If the operation failed to simplify, or simplified to a different value
 586     // to previously, then give up.
 587     if (!V || (CommonValue && V != CommonValue))
 588       return 0;
 589     CommonValue = V;
 590   }
 591
 592   return CommonValue;
 593 }
 594
 595 /// SimplifyAddInst - Given operands for an Add, see if we can
 596 /// fold the result.  If not, this returns null.
 597 static Value *SimplifyAddInst(Value *Op0, Value *Op1, bool isNSW, bool isNUW,
 598                               const TargetData *TD,
 599                               const TargetLibraryInfo *TLI,
 600                               const DominatorTree *DT,
 601                               unsigned MaxRecurse) {
 602   if (Constant *CLHS = dyn_cast<Constant>(Op0)) {
 603     if (Constant *CRHS = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
 604       Constant *Ops[] = { CLHS, CRHS };
 605       return ConstantFoldInstOperands(Instruction::Add, CLHS->getType(),
 606                                       Ops, TD, TLI);
 607     }
 608
 609     // Canonicalize the constant to the RHS.
 610     std::swap(Op0, Op1);
 611   }
 612
 613   // X + undef -> undef
 614   if (match(Op1, m_Undef()))
 615     return Op1;
 616
 617   // X + 0 -> X
 618   if (match(Op1, m_Zero()))
 619     return Op0;
 620
 621   // X + (Y - X) -> Y
 622   // (Y - X) + X -> Y
 623   // Eg: X + -X -> 0
 624   Value *Y = 0;
 625   if (match(Op1, m_Sub(m_Value(Y), m_Specific(Op0))) ||
 626       match(Op0, m_Sub(m_Value(Y), m_Specific(Op1))))
 627     return Y;
 628
 629   // X + ~X -> -1   since   ~X = -X-1
 630   if (match(Op0, m_Not(m_Specific(Op1))) ||
 631       match(Op1, m_Not(m_Specific(Op0))))
 632     return Constant::getAllOnesValue(Op0->getType());
 633
 634   /// i1 add -> xor.
 635   if (MaxRecurse && Op0->getType()->isIntegerTy(1))
 636     if (Value *V = SimplifyXorInst(Op0, Op1, TD, TLI, DT, MaxRecurse-1))
 637       return V;
 638
 639   // Try some generic simplifications for associative operations.
 640   if (Value *V = SimplifyAssociativeBinOp(Instruction::Add, Op0, Op1, TD, TLI, DT,
 641                                           MaxRecurse))
 642     return V;
 643
 644   // Mul distributes over Add.  Try some generic simplifications based on this.
 645   if (Value *V = FactorizeBinOp(Instruction::Add, Op0, Op1, Instruction::Mul,
 646                                 TD, TLI, DT, MaxRecurse))
 647     return V;
 648
 649   // Threading Add over selects and phi nodes is pointless, so don't bother.
 650   // Threading over the select in "A + select(cond, B, C)" means evaluating
 651   // "A+B" and "A+C" and seeing if they are equal; but they are equal if and
 652   // only if B and C are equal.  If B and C are equal then (since we assume
 653   // that operands have already been simplified) "select(cond, B, C)" should
 654   // have been simplified to the common value of B and C already.  Analysing
 655   // "A+B" and "A+C" thus gains nothing, but costs compile time.  Similarly
 656   // for threading over phi nodes.
 657
 658   return 0;
 659 }
 660
 661 Value *llvm::SimplifyAddInst(Value *Op0, Value *Op1, bool isNSW, bool isNUW,
 662                              const TargetData *TD, const TargetLibraryInfo *TLI,
 663                              const DominatorTree *DT) {
 664   return ::SimplifyAddInst(Op0, Op1, isNSW, isNUW, TD, TLI, DT, RecursionLimit);
 665 }
 666
 667 /// SimplifySubInst - Given operands for a Sub, see if we can
 668 /// fold the result.  If not, this returns null.
 669 static Value *SimplifySubInst(Value *Op0, Value *Op1, bool isNSW, bool isNUW,
 670                               const TargetData *TD,
 671                               const TargetLibraryInfo *TLI,
 672                               const DominatorTree *DT,
 673                               unsigned MaxRecurse) {
 674   if (Constant *CLHS = dyn_cast<Constant>(Op0))
 675     if (Constant *CRHS = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
 676       Constant *Ops[] = { CLHS, CRHS };
 677       return ConstantFoldInstOperands(Instruction::Sub, CLHS->getType(),
 678                                       Ops, TD, TLI);
 679     }
 680
 681   // X - undef -> undef
 682   // undef - X -> undef
 683   if (match(Op0, m_Undef()) || match(Op1, m_Undef()))
 684     return UndefValue::get(Op0->getType());
 685
 686   // X - 0 -> X
 687   if (match(Op1, m_Zero()))
 688     return Op0;
 689
 690   // X - X -> 0
 691   if (Op0 == Op1)
 692     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
 693
 694   // (X*2) - X -> X
 695   // (X<<1) - X -> X
 696   Value *X = 0;
 697   if (match(Op0, m_Mul(m_Specific(Op1), m_ConstantInt<2>())) ||
 698       match(Op0, m_Shl(m_Specific(Op1), m_One())))
 699     return Op1;
 700
 701   // (X + Y) - Z -> X + (Y - Z) or Y + (X - Z) if everything simplifies.
 702   // For example, (X + Y) - Y -> X; (Y + X) - Y -> X
 703   Value *Y = 0, *Z = Op1;
 704   if (MaxRecurse && match(Op0, m_Add(m_Value(X), m_Value(Y)))) { // (X + Y) - Z
 705     // See if "V === Y - Z" simplifies.
 706     if (Value *V = SimplifyBinOp(Instruction::Sub, Y, Z, TD, TLI, DT, MaxRecurse-1))
 707       // It does!  Now see if "X + V" simplifies.
 708       if (Value *W = SimplifyBinOp(Instruction::Add, X, V, TD, TLI, DT,
 709                                    MaxRecurse-1)) {
 710         // It does, we successfully reassociated!
 711         ++NumReassoc;
 712         return W;
 713       }
 714     // See if "V === X - Z" simplifies.
 715     if (Value *V = SimplifyBinOp(Instruction::Sub, X, Z, TD, TLI, DT, MaxRecurse-1))
 716       // It does!  Now see if "Y + V" simplifies.
 717       if (Value *W = SimplifyBinOp(Instruction::Add, Y, V, TD, TLI, DT,
 718                                    MaxRecurse-1)) {
 719         // It does, we successfully reassociated!
 720         ++NumReassoc;
 721         return W;
 722       }
 723   }
 724
 725   // X - (Y + Z) -> (X - Y) - Z or (X - Z) - Y if everything simplifies.
 726   // For example, X - (X + 1) -> -1
 727   X = Op0;
 728   if (MaxRecurse && match(Op1, m_Add(m_Value(Y), m_Value(Z)))) { // X - (Y + Z)
 729     // See if "V === X - Y" simplifies.
 730     if (Value *V = SimplifyBinOp(Instruction::Sub, X, Y, TD, TLI, DT, MaxRecurse-1))
 731       // It does!  Now see if "V - Z" simplifies.
 732       if (Value *W = SimplifyBinOp(Instruction::Sub, V, Z, TD, TLI, DT,
 733                                    MaxRecurse-1)) {
 734         // It does, we successfully reassociated!
 735         ++NumReassoc;
 736         return W;
 737       }
 738     // See if "V === X - Z" simplifies.
 739     if (Value *V = SimplifyBinOp(Instruction::Sub, X, Z, TD, TLI, DT, MaxRecurse-1))
 740       // It does!  Now see if "V - Y" simplifies.
 741       if (Value *W = SimplifyBinOp(Instruction::Sub, V, Y, TD, TLI, DT,
 742                                    MaxRecurse-1)) {
 743         // It does, we successfully reassociated!
 744         ++NumReassoc;
 745         return W;
 746       }
 747   }
 748
 749   // Z - (X - Y) -> (Z - X) + Y if everything simplifies.
 750   // For example, X - (X - Y) -> Y.
 751   Z = Op0;
 752   if (MaxRecurse && match(Op1, m_Sub(m_Value(X), m_Value(Y)))) // Z - (X - Y)
 753     // See if "V === Z - X" simplifies.
 754     if (Value *V = SimplifyBinOp(Instruction::Sub, Z, X, TD, TLI, DT, MaxRecurse-1))
 755       // It does!  Now see if "V + Y" simplifies.
 756       if (Value *W = SimplifyBinOp(Instruction::Add, V, Y, TD, TLI, DT,
 757                                    MaxRecurse-1)) {
 758         // It does, we successfully reassociated!
 759         ++NumReassoc;
 760         return W;
 761       }
 762
 763   // Mul distributes over Sub.  Try some generic simplifications based on this.
 764   if (Value *V = FactorizeBinOp(Instruction::Sub, Op0, Op1, Instruction::Mul,
 765                                 TD, TLI, DT, MaxRecurse))
 766     return V;
 767
 768   // i1 sub -> xor.
 769   if (MaxRecurse && Op0->getType()->isIntegerTy(1))
 770     if (Value *V = SimplifyXorInst(Op0, Op1, TD, TLI, DT, MaxRecurse-1))
 771       return V;
 772
 773   // Threading Sub over selects and phi nodes is pointless, so don't bother.
 774   // Threading over the select in "A - select(cond, B, C)" means evaluating
 775   // "A-B" and "A-C" and seeing if they are equal; but they are equal if and
 776   // only if B and C are equal.  If B and C are equal then (since we assume
 777   // that operands have already been simplified) "select(cond, B, C)" should
 778   // have been simplified to the common value of B and C already.  Analysing
 779   // "A-B" and "A-C" thus gains nothing, but costs compile time.  Similarly
 780   // for threading over phi nodes.
 781
 782   return 0;
 783 }
 784
 785 Value *llvm::SimplifySubInst(Value *Op0, Value *Op1, bool isNSW, bool isNUW,
 786                              const TargetData *TD,
 787                              const TargetLibraryInfo *TLI,
 788                              const DominatorTree *DT) {
 789   return ::SimplifySubInst(Op0, Op1, isNSW, isNUW, TD, TLI, DT, RecursionLimit);
 790 }
 791
 792 /// SimplifyMulInst - Given operands for a Mul, see if we can
 793 /// fold the result.  If not, this returns null.
 794 static Value *SimplifyMulInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *TD,
 795                               const TargetLibraryInfo *TLI,
 796                               const DominatorTree *DT, unsigned MaxRecurse) {
 797   if (Constant *CLHS = dyn_cast<Constant>(Op0)) {
 798     if (Constant *CRHS = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
 799       Constant *Ops[] = { CLHS, CRHS };
 800       return ConstantFoldInstOperands(Instruction::Mul, CLHS->getType(),
 801                                       Ops, TD, TLI);
 802     }
 803
 804     // Canonicalize the constant to the RHS.
 805     std::swap(Op0, Op1);
 806   }
 807
 808   // X * undef -> 0
 809   if (match(Op1, m_Undef()))
 810     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
 811
 812   // X * 0 -> 0
 813   if (match(Op1, m_Zero()))
 814     return Op1;
 815
 816   // X * 1 -> X
 817   if (match(Op1, m_One()))
 818     return Op0;
 819
 820   // (X / Y) * Y -> X if the division is exact.
 821   Value *X = 0;
 822   if (match(Op0, m_Exact(m_IDiv(m_Value(X), m_Specific(Op1)))) || // (X / Y) * Y
 823       match(Op1, m_Exact(m_IDiv(m_Value(X), m_Specific(Op0)))))   // Y * (X / Y)
 824     return X;
 825
 826   // i1 mul -> and.
 827   if (MaxRecurse && Op0->getType()->isIntegerTy(1))
 828     if (Value *V = SimplifyAndInst(Op0, Op1, TD, TLI, DT, MaxRecurse-1))
 829       return V;
 830
 831   // Try some generic simplifications for associative operations.
 832   if (Value *V = SimplifyAssociativeBinOp(Instruction::Mul, Op0, Op1, TD, TLI, DT,
 833                                           MaxRecurse))
 834     return V;
 835
 836   // Mul distributes over Add.  Try some generic simplifications based on this.
 837   if (Value *V = ExpandBinOp(Instruction::Mul, Op0, Op1, Instruction::Add,
 838                              TD, TLI, DT, MaxRecurse))
 839     return V;
 840
 841   // If the operation is with the result of a select instruction, check whether
 842   // operating on either branch of the select always yields the same value.
 843   if (isa<SelectInst>(Op0) || isa<SelectInst>(Op1))
 844     if (Value *V = ThreadBinOpOverSelect(Instruction::Mul, Op0, Op1, TD, TLI, DT,
 845                                          MaxRecurse))
 846       return V;
 847
 848   // If the operation is with the result of a phi instruction, check whether
 849   // operating on all incoming values of the phi always yields the same value.
 850   if (isa<PHINode>(Op0) || isa<PHINode>(Op1))
 851     if (Value *V = ThreadBinOpOverPHI(Instruction::Mul, Op0, Op1, TD, TLI, DT,
 852                                       MaxRecurse))
 853       return V;
 854
 855   return 0;
 856 }
 857
 858 Value *llvm::SimplifyMulInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *TD,
 859                              const TargetLibraryInfo *TLI,
 860                              const DominatorTree *DT) {
 861   return ::SimplifyMulInst(Op0, Op1, TD, TLI, DT, RecursionLimit);
 862 }
 863
 864 /// SimplifyDiv - Given operands for an SDiv or UDiv, see if we can
 865 /// fold the result.  If not, this returns null.
 866 static Value *SimplifyDiv(Instruction::BinaryOps Opcode, Value *Op0, Value *Op1,
 867                           const TargetData *TD, const TargetLibraryInfo *TLI,
 868                           const DominatorTree *DT, unsigned MaxRecurse) {
 869   if (Constant *C0 = dyn_cast<Constant>(Op0)) {
 870     if (Constant *C1 = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
 871       Constant *Ops[] = { C0, C1 };
 872       return ConstantFoldInstOperands(Opcode, C0->getType(), Ops, TD, TLI);
 873     }
 874   }
 875
 876   bool isSigned = Opcode == Instruction::SDiv;
 877
 878   // X / undef -> undef
 879   if (match(Op1, m_Undef()))
 880     return Op1;
 881
 882   // undef / X -> 0
 883   if (match(Op0, m_Undef()))
 884     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
 885
 886   // 0 / X -> 0, we don't need to preserve faults!
 887   if (match(Op0, m_Zero()))
 888     return Op0;
 889
 890   // X / 1 -> X
 891   if (match(Op1, m_One()))
 892     return Op0;
 893
 894   if (Op0->getType()->isIntegerTy(1))
 895     // It can't be division by zero, hence it must be division by one.
 896     return Op0;
 897
 898   // X / X -> 1
 899   if (Op0 == Op1)
 900     return ConstantInt::get(Op0->getType(), 1);
 901
 902   // (X * Y) / Y -> X if the multiplication does not overflow.
 903   Value *X = 0, *Y = 0;
 904   if (match(Op0, m_Mul(m_Value(X), m_Value(Y))) && (X == Op1 || Y == Op1)) {
 905     if (Y != Op1) std::swap(X, Y); // Ensure expression is (X * Y) / Y, Y = Op1
 906     OverflowingBinaryOperator *Mul = cast<OverflowingBinaryOperator>(Op0);
 907     // If the Mul knows it does not overflow, then we are good to go.
 908     if ((isSigned && Mul->hasNoSignedWrap()) ||
 909         (!isSigned && Mul->hasNoUnsignedWrap()))
 910       return X;
 911     // If X has the form X = A / Y then X * Y cannot overflow.
 912     if (BinaryOperator *Div = dyn_cast<BinaryOperator>(X))
 913       if (Div->getOpcode() == Opcode && Div->getOperand(1) == Y)
 914         return X;
 915   }
 916
 917   // (X rem Y) / Y -> 0
 918   if ((isSigned && match(Op0, m_SRem(m_Value(), m_Specific(Op1)))) ||
 919       (!isSigned && match(Op0, m_URem(m_Value(), m_Specific(Op1)))))
 920     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
 921
 922   // If the operation is with the result of a select instruction, check whether
 923   // operating on either branch of the select always yields the same value.
 924   if (isa<SelectInst>(Op0) || isa<SelectInst>(Op1))
 925     if (Value *V = ThreadBinOpOverSelect(Opcode, Op0, Op1, TD, TLI, DT,
 926                                          MaxRecurse))
 927       return V;
 928
 929   // If the operation is with the result of a phi instruction, check whether
 930   // operating on all incoming values of the phi always yields the same value.
 931   if (isa<PHINode>(Op0) || isa<PHINode>(Op1))
 932     if (Value *V = ThreadBinOpOverPHI(Opcode, Op0, Op1, TD, TLI, DT,
 933                                       MaxRecurse))
 934       return V;
 935
 936   return 0;
 937 }
 938
 939 /// SimplifySDivInst - Given operands for an SDiv, see if we can
 940 /// fold the result.  If not, this returns null.
 941 static Value *SimplifySDivInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *TD,
 942                                const TargetLibraryInfo *TLI,
 943                                const DominatorTree *DT, unsigned MaxRecurse) {
 944   if (Value *V = SimplifyDiv(Instruction::SDiv, Op0, Op1, TD, TLI, DT,
 945                              MaxRecurse))
 946     return V;
 947
 948   return 0;
 949 }
 950
 951 Value *llvm::SimplifySDivInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *TD,
 952                               const TargetLibraryInfo *TLI,
 953                               const DominatorTree *DT) {
 954   return ::SimplifySDivInst(Op0, Op1, TD, TLI, DT, RecursionLimit);
 955 }
 956
 957 /// SimplifyUDivInst - Given operands for a UDiv, see if we can
 958 /// fold the result.  If not, this returns null.
 959 static Value *SimplifyUDivInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *TD,
 960                                const TargetLibraryInfo *TLI,
 961                                const DominatorTree *DT, unsigned MaxRecurse) {
 962   if (Value *V = SimplifyDiv(Instruction::UDiv, Op0, Op1, TD, TLI, DT,
 963                              MaxRecurse))
 964     return V;
 965
 966   return 0;
 967 }
 968
 969 Value *llvm::SimplifyUDivInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *TD,
 970                               const TargetLibraryInfo *TLI,
 971                               const DominatorTree *DT) {
 972   return ::SimplifyUDivInst(Op0, Op1, TD, TLI, DT, RecursionLimit);
 973 }
 974
 975 static Value *SimplifyFDivInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *,
 976                                const TargetLibraryInfo *,
 977                                const DominatorTree *, unsigned) {
 978   // undef / X -> undef    (the undef could be a snan).
 979   if (match(Op0, m_Undef()))
 980     return Op0;
 981
 982   // X / undef -> undef
 983   if (match(Op1, m_Undef()))
 984     return Op1;
 985
 986   return 0;
 987 }
 988
 989 Value *llvm::SimplifyFDivInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *TD,
 990                               const TargetLibraryInfo *TLI,
 991                               const DominatorTree *DT) {
 992   return ::SimplifyFDivInst(Op0, Op1, TD, TLI, DT, RecursionLimit);
 993 }
 994
 995 /// SimplifyRem - Given operands for an SRem or URem, see if we can
 996 /// fold the result.  If not, this returns null.
 997 static Value *SimplifyRem(Instruction::BinaryOps Opcode, Value *Op0, Value *Op1,
 998                           const TargetData *TD, const TargetLibraryInfo *TLI,
 999                           const DominatorTree *DT, unsigned MaxRecurse) {
1000   if (Constant *C0 = dyn_cast<Constant>(Op0)) {
1001     if (Constant *C1 = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
1002       Constant *Ops[] = { C0, C1 };
1003       return ConstantFoldInstOperands(Opcode, C0->getType(), Ops, TD, TLI);
1004     }
1005   }
1006
1007   // X % undef -> undef
1008   if (match(Op1, m_Undef()))
1009     return Op1;
1010
1011   // undef % X -> 0
1012   if (match(Op0, m_Undef()))
1013     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
1014
1015   // 0 % X -> 0, we don't need to preserve faults!
1016   if (match(Op0, m_Zero()))
1017     return Op0;
1018
1019   // X % 0 -> undef, we don't need to preserve faults!
1020   if (match(Op1, m_Zero()))
1021     return UndefValue::get(Op0->getType());
1022
1023   // X % 1 -> 0
1024   if (match(Op1, m_One()))
1025     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
1026
1027   if (Op0->getType()->isIntegerTy(1))
1028     // It can't be remainder by zero, hence it must be remainder by one.
1029     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
1030
1031   // X % X -> 0
1032   if (Op0 == Op1)
1033     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
1034
1035   // If the operation is with the result of a select instruction, check whether
1036   // operating on either branch of the select always yields the same value.
1037   if (isa<SelectInst>(Op0) || isa<SelectInst>(Op1))
1038     if (Value *V = ThreadBinOpOverSelect(Opcode, Op0, Op1, TD, TLI, DT, MaxRecurse))
1039       return V;
1040
1041   // If the operation is with the result of a phi instruction, check whether
1042   // operating on all incoming values of the phi always yields the same value.
1043   if (isa<PHINode>(Op0) || isa<PHINode>(Op1))
1044     if (Value *V = ThreadBinOpOverPHI(Opcode, Op0, Op1, TD, TLI, DT, MaxRecurse))
1045       return V;
1046
1047   return 0;
1048 }
1049
1050 /// SimplifySRemInst - Given operands for an SRem, see if we can
1051 /// fold the result.  If not, this returns null.
1052 static Value *SimplifySRemInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *TD,
1053                                const TargetLibraryInfo *TLI,
1054                                const DominatorTree *DT,
1055                                unsigned MaxRecurse) {
1056   if (Value *V = SimplifyRem(Instruction::SRem, Op0, Op1, TD, TLI, DT, MaxRecurse))
1057     return V;
1058
1059   return 0;
1060 }
1061
1062 Value *llvm::SimplifySRemInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *TD,
1063                               const TargetLibraryInfo *TLI,
1064                               const DominatorTree *DT) {
1065   return ::SimplifySRemInst(Op0, Op1, TD, TLI, DT, RecursionLimit);
1066 }
1067
1068 /// SimplifyURemInst - Given operands for a URem, see if we can
1069 /// fold the result.  If not, this returns null.
1070 static Value *SimplifyURemInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *TD,
1071                                const TargetLibraryInfo *TLI,
1072                                const DominatorTree *DT,
1073                                unsigned MaxRecurse) {
1074   if (Value *V = SimplifyRem(Instruction::URem, Op0, Op1, TD, TLI, DT, MaxRecurse))
1075     return V;
1076
1077   return 0;
1078 }
1079
1080 Value *llvm::SimplifyURemInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *TD,
1081                               const TargetLibraryInfo *TLI,
1082                               const DominatorTree *DT) {
1083   return ::SimplifyURemInst(Op0, Op1, TD, TLI, DT, RecursionLimit);
1084 }
1085
1086 static Value *SimplifyFRemInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *,
1087                                const TargetLibraryInfo *,
1088                                const DominatorTree *,
1089                                unsigned) {
1090   // undef % X -> undef    (the undef could be a snan).
1091   if (match(Op0, m_Undef()))
1092     return Op0;
1093
1094   // X % undef -> undef
1095   if (match(Op1, m_Undef()))
1096     return Op1;
1097
1098   return 0;
1099 }
1100
1101 Value *llvm::SimplifyFRemInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *TD,
1102                               const TargetLibraryInfo *TLI,
1103                               const DominatorTree *DT) {
1104   return ::SimplifyFRemInst(Op0, Op1, TD, TLI, DT, RecursionLimit);
1105 }
1106
1107 /// SimplifyShift - Given operands for an Shl, LShr or AShr, see if we can
1108 /// fold the result.  If not, this returns null.
1109 static Value *SimplifyShift(unsigned Opcode, Value *Op0, Value *Op1,
1110                             const TargetData *TD, const TargetLibraryInfo *TLI,
1111                             const DominatorTree *DT, unsigned MaxRecurse) {
1112   if (Constant *C0 = dyn_cast<Constant>(Op0)) {
1113     if (Constant *C1 = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
1114       Constant *Ops[] = { C0, C1 };
1115       return ConstantFoldInstOperands(Opcode, C0->getType(), Ops, TD, TLI);
1116     }
1117   }
1118
1119   // 0 shift by X -> 0
1120   if (match(Op0, m_Zero()))
1121     return Op0;
1122
1123   // X shift by 0 -> X
1124   if (match(Op1, m_Zero()))
1125     return Op0;
1126
1127   // X shift by undef -> undef because it may shift by the bitwidth.
1128   if (match(Op1, m_Undef()))
1129     return Op1;
1130
1131   // Shifting by the bitwidth or more is undefined.
1132   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1))
1133     if (CI->getValue().getLimitedValue() >=
1134         Op0->getType()->getScalarSizeInBits())
1135       return UndefValue::get(Op0->getType());
1136
1137   // If the operation is with the result of a select instruction, check whether
1138   // operating on either branch of the select always yields the same value.
1139   if (isa<SelectInst>(Op0) || isa<SelectInst>(Op1))
1140     if (Value *V = ThreadBinOpOverSelect(Opcode, Op0, Op1, TD, TLI, DT, MaxRecurse))
1141       return V;
1142
1143   // If the operation is with the result of a phi instruction, check whether
1144   // operating on all incoming values of the phi always yields the same value.
1145   if (isa<PHINode>(Op0) || isa<PHINode>(Op1))
1146     if (Value *V = ThreadBinOpOverPHI(Opcode, Op0, Op1, TD, TLI, DT, MaxRecurse))
1147       return V;
1148
1149   return 0;
1150 }
1151
1152 /// SimplifyShlInst - Given operands for an Shl, see if we can
1153 /// fold the result.  If not, this returns null.
1154 static Value *SimplifyShlInst(Value *Op0, Value *Op1, bool isNSW, bool isNUW,
1155                               const TargetData *TD,
1156                               const TargetLibraryInfo *TLI,
1157                               const DominatorTree *DT, unsigned MaxRecurse) {
1158   if (Value *V = SimplifyShift(Instruction::Shl, Op0, Op1, TD, TLI, DT, MaxRecurse))
1159     return V;
1160
1161   // undef << X -> 0
1162   if (match(Op0, m_Undef()))
1163     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
1164
1165   // (X >> A) << A -> X
1166   Value *X;
1167   if (match(Op0, m_Exact(m_Shr(m_Value(X), m_Specific(Op1)))))
1168     return X;
1169   return 0;
1170 }
1171
1172 Value *llvm::SimplifyShlInst(Value *Op0, Value *Op1, bool isNSW, bool isNUW,
1173                              const TargetData *TD, const TargetLibraryInfo *TLI,
1174                              const DominatorTree *DT) {
1175   return ::SimplifyShlInst(Op0, Op1, isNSW, isNUW, TD, TLI, DT, RecursionLimit);
1176 }
1177
1178 /// SimplifyLShrInst - Given operands for an LShr, see if we can
1179 /// fold the result.  If not, this returns null.
1180 static Value *SimplifyLShrInst(Value *Op0, Value *Op1, bool isExact,
1181                                const TargetData *TD,
1182                                const TargetLibraryInfo *TLI,
1183                                const DominatorTree *DT,
1184                                unsigned MaxRecurse) {
1185   if (Value *V = SimplifyShift(Instruction::LShr, Op0, Op1, TD, TLI, DT, MaxRecurse))
1186     return V;
1187
1188   // undef >>l X -> 0
1189   if (match(Op0, m_Undef()))
1190     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
1191
1192   // (X << A) >> A -> X
1193   Value *X;
1194   if (match(Op0, m_Shl(m_Value(X), m_Specific(Op1))) &&
1195       cast<OverflowingBinaryOperator>(Op0)->hasNoUnsignedWrap())
1196     return X;
1197
1198   return 0;
1199 }
1200
1201 Value *llvm::SimplifyLShrInst(Value *Op0, Value *Op1, bool isExact,
1202                               const TargetData *TD,
1203                               const TargetLibraryInfo *TLI,
1204                               const DominatorTree *DT) {
1205   return ::SimplifyLShrInst(Op0, Op1, isExact, TD, TLI, DT, RecursionLimit);
1206 }
1207
1208 /// SimplifyAShrInst - Given operands for an AShr, see if we can
1209 /// fold the result.  If not, this returns null.
1210 static Value *SimplifyAShrInst(Value *Op0, Value *Op1, bool isExact,
1211                                const TargetData *TD,
1212                                const TargetLibraryInfo *TLI,
1213                                const DominatorTree *DT,
1214                                unsigned MaxRecurse) {
1215   if (Value *V = SimplifyShift(Instruction::AShr, Op0, Op1, TD, TLI, DT, MaxRecurse))
1216     return V;
1217
1218   // all ones >>a X -> all ones
1219   if (match(Op0, m_AllOnes()))
1220     return Op0;
1221
1222   // undef >>a X -> all ones
1223   if (match(Op0, m_Undef()))
1224     return Constant::getAllOnesValue(Op0->getType());
1225
1226   // (X << A) >> A -> X
1227   Value *X;
1228   if (match(Op0, m_Shl(m_Value(X), m_Specific(Op1))) &&
1229       cast<OverflowingBinaryOperator>(Op0)->hasNoSignedWrap())
1230     return X;
1231
1232   return 0;
1233 }
1234
1235 Value *llvm::SimplifyAShrInst(Value *Op0, Value *Op1, bool isExact,
1236                               const TargetData *TD,
1237                               const TargetLibraryInfo *TLI,
1238                               const DominatorTree *DT) {
1239   return ::SimplifyAShrInst(Op0, Op1, isExact, TD, TLI, DT, RecursionLimit);
1240 }
1241
1242 /// SimplifyAndInst - Given operands for an And, see if we can
1243 /// fold the result.  If not, this returns null.
1244 static Value *SimplifyAndInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *TD,
1245                               const TargetLibraryInfo *TLI,
1246                               const DominatorTree *DT,
1247                               unsigned MaxRecurse) {
1248   if (Constant *CLHS = dyn_cast<Constant>(Op0)) {
1249     if (Constant *CRHS = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
1250       Constant *Ops[] = { CLHS, CRHS };
1251       return ConstantFoldInstOperands(Instruction::And, CLHS->getType(),
1252                                       Ops, TD, TLI);
1253     }
1254
1255     // Canonicalize the constant to the RHS.
1256     std::swap(Op0, Op1);
1257   }
1258
1259   // X & undef -> 0
1260   if (match(Op1, m_Undef()))
1261     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
1262
1263   // X & X = X
1264   if (Op0 == Op1)
1265     return Op0;
1266
1267   // X & 0 = 0
1268   if (match(Op1, m_Zero()))
1269     return Op1;
1270
1271   // X & -1 = X
1272   if (match(Op1, m_AllOnes()))
1273     return Op0;
1274
1275   // A & ~A  =  ~A & A  =  0
1276   if (match(Op0, m_Not(m_Specific(Op1))) ||
1277       match(Op1, m_Not(m_Specific(Op0))))
1278     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
1279
1280   // (A | ?) & A = A
1281   Value *A = 0, *B = 0;
1282   if (match(Op0, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) &&
1283       (A == Op1 || B == Op1))
1284     return Op1;
1285
1286   // A & (A | ?) = A
1287   if (match(Op1, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) &&
1288       (A == Op0 || B == Op0))
1289     return Op0;
1290
1291   // A & (-A) = A if A is a power of two or zero.
1292   if (match(Op0, m_Neg(m_Specific(Op1))) ||
1293       match(Op1, m_Neg(m_Specific(Op0)))) {
1294     if (isPowerOfTwo(Op0, TD, /*OrZero*/true))
1295       return Op0;
1296     if (isPowerOfTwo(Op1, TD, /*OrZero*/true))
1297       return Op1;
1298   }
1299
1300   // Try some generic simplifications for associative operations.
1301   if (Value *V = SimplifyAssociativeBinOp(Instruction::And, Op0, Op1, TD, TLI,
1302                                           DT, MaxRecurse))
1303     return V;
1304
1305   // And distributes over Or.  Try some generic simplifications based on this.
1306   if (Value *V = ExpandBinOp(Instruction::And, Op0, Op1, Instruction::Or,
1307                              TD, TLI, DT, MaxRecurse))
1308     return V;
1309
1310   // And distributes over Xor.  Try some generic simplifications based on this.
1311   if (Value *V = ExpandBinOp(Instruction::And, Op0, Op1, Instruction::Xor,
1312                              TD, TLI, DT, MaxRecurse))
1313     return V;
1314
1315   // Or distributes over And.  Try some generic simplifications based on this.
1316   if (Value *V = FactorizeBinOp(Instruction::And, Op0, Op1, Instruction::Or,
1317                                 TD, TLI, DT, MaxRecurse))
1318     return V;
1319
1320   // If the operation is with the result of a select instruction, check whether
1321   // operating on either branch of the select always yields the same value.
1322   if (isa<SelectInst>(Op0) || isa<SelectInst>(Op1))
1323     if (Value *V = ThreadBinOpOverSelect(Instruction::And, Op0, Op1, TD, TLI,
1324                                          DT, MaxRecurse))
1325       return V;
1326
1327   // If the operation is with the result of a phi instruction, check whether
1328   // operating on all incoming values of the phi always yields the same value.
1329   if (isa<PHINode>(Op0) || isa<PHINode>(Op1))
1330     if (Value *V = ThreadBinOpOverPHI(Instruction::And, Op0, Op1, TD, TLI, DT,
1331                                       MaxRecurse))
1332       return V;
1333
1334   return 0;
1335 }
1336
1337 Value *llvm::SimplifyAndInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *TD,
1338                              const TargetLibraryInfo *TLI,
1339                              const DominatorTree *DT) {
1340   return ::SimplifyAndInst(Op0, Op1, TD, TLI, DT, RecursionLimit);
1341 }
1342
1343 /// SimplifyOrInst - Given operands for an Or, see if we can
1344 /// fold the result.  If not, this returns null.
1345 static Value *SimplifyOrInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *TD,
1346                              const TargetLibraryInfo *TLI,
1347                              const DominatorTree *DT, unsigned MaxRecurse) {
1348   if (Constant *CLHS = dyn_cast<Constant>(Op0)) {
1349     if (Constant *CRHS = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
1350       Constant *Ops[] = { CLHS, CRHS };
1351       return ConstantFoldInstOperands(Instruction::Or, CLHS->getType(),
1352                                       Ops, TD, TLI);
1353     }
1354
1355     // Canonicalize the constant to the RHS.
1356     std::swap(Op0, Op1);
1357   }
1358
1359   // X | undef -> -1
1360   if (match(Op1, m_Undef()))
1361     return Constant::getAllOnesValue(Op0->getType());
1362
1363   // X | X = X
1364   if (Op0 == Op1)
1365     return Op0;
1366
1367   // X | 0 = X
1368   if (match(Op1, m_Zero()))
1369     return Op0;
1370
1371   // X | -1 = -1
1372   if (match(Op1, m_AllOnes()))
1373     return Op1;
1374
1375   // A | ~A  =  ~A | A  =  -1
1376   if (match(Op0, m_Not(m_Specific(Op1))) ||
1377       match(Op1, m_Not(m_Specific(Op0))))
1378     return Constant::getAllOnesValue(Op0->getType());
1379
1380   // (A & ?) | A = A
1381   Value *A = 0, *B = 0;
1382   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
1383       (A == Op1 || B == Op1))
1384     return Op1;
1385
1386   // A | (A & ?) = A
1387   if (match(Op1, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
1388       (A == Op0 || B == Op0))
1389     return Op0;
1390
1391   // ~(A & ?) | A = -1
1392   if (match(Op0, m_Not(m_And(m_Value(A), m_Value(B)))) &&
1393       (A == Op1 || B == Op1))
1394     return Constant::getAllOnesValue(Op1->getType());
1395
1396   // A | ~(A & ?) = -1
1397   if (match(Op1, m_Not(m_And(m_Value(A), m_Value(B)))) &&
1398       (A == Op0 || B == Op0))
1399     return Constant::getAllOnesValue(Op0->getType());
1400
1401   // Try some generic simplifications for associative operations.
1402   if (Value *V = SimplifyAssociativeBinOp(Instruction::Or, Op0, Op1, TD, TLI,
1403                                           DT, MaxRecurse))
1404     return V;
1405
1406   // Or distributes over And.  Try some generic simplifications based on this.
1407   if (Value *V = ExpandBinOp(Instruction::Or, Op0, Op1, Instruction::And, TD,
1408                              TLI, DT, MaxRecurse))
1409     return V;
1410
1411   // And distributes over Or.  Try some generic simplifications based on this.
1412   if (Value *V = FactorizeBinOp(Instruction::Or, Op0, Op1, Instruction::And,
1413                                 TD, TLI, DT, MaxRecurse))
1414     return V;
1415
1416   // If the operation is with the result of a select instruction, check whether
1417   // operating on either branch of the select always yields the same value.
1418   if (isa<SelectInst>(Op0) || isa<SelectInst>(Op1))
1419     if (Value *V = ThreadBinOpOverSelect(Instruction::Or, Op0, Op1, TD, TLI, DT,
1420                                          MaxRecurse))
1421       return V;
1422
1423   // If the operation is with the result of a phi instruction, check whether
1424   // operating on all incoming values of the phi always yields the same value.
1425   if (isa<PHINode>(Op0) || isa<PHINode>(Op1))
1426     if (Value *V = ThreadBinOpOverPHI(Instruction::Or, Op0, Op1, TD, TLI, DT,
1427                                       MaxRecurse))
1428       return V;
1429
1430   return 0;
1431 }
1432
1433 Value *llvm::SimplifyOrInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *TD,
1434                             const TargetLibraryInfo *TLI,
1435                             const DominatorTree *DT) {
1436   return ::SimplifyOrInst(Op0, Op1, TD, TLI, DT, RecursionLimit);
1437 }
1438
1439 /// SimplifyXorInst - Given operands for a Xor, see if we can
1440 /// fold the result.  If not, this returns null.
1441 static Value *SimplifyXorInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *TD,
1442                               const TargetLibraryInfo *TLI,
1443                               const DominatorTree *DT, unsigned MaxRecurse) {
1444   if (Constant *CLHS = dyn_cast<Constant>(Op0)) {
1445     if (Constant *CRHS = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
1446       Constant *Ops[] = { CLHS, CRHS };
1447       return ConstantFoldInstOperands(Instruction::Xor, CLHS->getType(),
1448                                       Ops, TD, TLI);
1449     }
1450
1451     // Canonicalize the constant to the RHS.
1452     std::swap(Op0, Op1);
1453   }
1454
1455   // A ^ undef -> undef
1456   if (match(Op1, m_Undef()))
1457     return Op1;
1458
1459   // A ^ 0 = A
1460   if (match(Op1, m_Zero()))
1461     return Op0;
1462
1463   // A ^ A = 0
1464   if (Op0 == Op1)
1465     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
1466
1467   // A ^ ~A  =  ~A ^ A  =  -1
1468   if (match(Op0, m_Not(m_Specific(Op1))) ||
1469       match(Op1, m_Not(m_Specific(Op0))))
1470     return Constant::getAllOnesValue(Op0->getType());
1471
1472   // Try some generic simplifications for associative operations.
1473   if (Value *V = SimplifyAssociativeBinOp(Instruction::Xor, Op0, Op1, TD, TLI,
1474                                           DT, MaxRecurse))
1475     return V;
1476
1477   // And distributes over Xor.  Try some generic simplifications based on this.
1478   if (Value *V = FactorizeBinOp(Instruction::Xor, Op0, Op1, Instruction::And,
1479                                 TD, TLI, DT, MaxRecurse))
1480     return V;
1481
1482   // Threading Xor over selects and phi nodes is pointless, so don't bother.
1483   // Threading over the select in "A ^ select(cond, B, C)" means evaluating
1484   // "A^B" and "A^C" and seeing if they are equal; but they are equal if and
1485   // only if B and C are equal.  If B and C are equal then (since we assume
1486   // that operands have already been simplified) "select(cond, B, C)" should
1487   // have been simplified to the common value of B and C already.  Analysing
1488   // "A^B" and "A^C" thus gains nothing, but costs compile time.  Similarly
1489   // for threading over phi nodes.
1490
1491   return 0;
1492 }
1493
1494 Value *llvm::SimplifyXorInst(Value *Op0, Value *Op1, const TargetData *TD,
1495                              const TargetLibraryInfo *TLI,
1496                              const DominatorTree *DT) {
1497   return ::SimplifyXorInst(Op0, Op1, TD, TLI, DT, RecursionLimit);
1498 }
1499
1500 static Type *GetCompareTy(Value *Op) {
1501   return CmpInst::makeCmpResultType(Op->getType());
1502 }
1503
1504 /// ExtractEquivalentCondition - Rummage around inside V looking for something
1505 /// equivalent to the comparison "LHS Pred RHS".  Return such a value if found,
1506 /// otherwise return null.  Helper function for analyzing max/min idioms.
1507 static Value *ExtractEquivalentCondition(Value *V, CmpInst::Predicate Pred,
1508                                          Value *LHS, Value *RHS) {
1509   SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(V);
1510   if (!SI)
1511     return 0;
1512   CmpInst *Cmp = dyn_cast<CmpInst>(SI->getCondition());
1513   if (!Cmp)
1514     return 0;
1515   Value *CmpLHS = Cmp->getOperand(0), *CmpRHS = Cmp->getOperand(1);
1516   if (Pred == Cmp->getPredicate() && LHS == CmpLHS && RHS == CmpRHS)
1517     return Cmp;
1518   if (Pred == CmpInst::getSwappedPredicate(Cmp->getPredicate()) &&
1519       LHS == CmpRHS && RHS == CmpLHS)
1520     return Cmp;
1521   return 0;
1522 }
1523
1524 /// stripPointerAdjustments - This is like Value::stripPointerCasts, but also
1525 /// removes inbounds gep operations, regardless of their indices.
1526 static Value *stripPointerAdjustmentsImpl(Value *V,
1527                                     SmallPtrSet<GEPOperator*, 8> &VisitedGEPs) {
1528   GEPOperator *GEP = dyn_cast<GEPOperator>(V);
1529   if (GEP == 0 || !GEP->isInBounds())
1530     return V;
1531
1532   // If we've already seen this GEP, we will end up infinitely looping.  This
1533   // can happen in unreachable code.
1534   if (!VisitedGEPs.insert(GEP))
1535     return V;
1536
1537   return stripPointerAdjustmentsImpl(GEP->getOperand(0)->stripPointerCasts(),
1538                                      VisitedGEPs);
1539 }
1540
1541 static Value *stripPointerAdjustments(Value *V) {
1542   SmallPtrSet<GEPOperator*, 8> VisitedGEPs;
1543   return stripPointerAdjustmentsImpl(V, VisitedGEPs);
1544 }
1545
1546
1547 /// SimplifyICmpInst - Given operands for an ICmpInst, see if we can
1548 /// fold the result.  If not, this returns null.
1549 static Value *SimplifyICmpInst(unsigned Predicate, Value *LHS, Value *RHS,
1550                                const TargetData *TD,
1551                                const TargetLibraryInfo *TLI,
1552                                const DominatorTree *DT,
1553                                unsigned MaxRecurse) {
1554   CmpInst::Predicate Pred = (CmpInst::Predicate)Predicate;
1555   assert(CmpInst::isIntPredicate(Pred) && "Not an integer compare!");
1556
1557   if (Constant *CLHS = dyn_cast<Constant>(LHS)) {
1558     if (Constant *CRHS = dyn_cast<Constant>(RHS))
1559       return ConstantFoldCompareInstOperands(Pred, CLHS, CRHS, TD, TLI);
1560
1561     // If we have a constant, make sure it is on the RHS.
1562     std::swap(LHS, RHS);
1563     Pred = CmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
1564   }
1565
1566   Type *ITy = GetCompareTy(LHS); // The return type.
1567   Type *OpTy = LHS->getType();   // The operand type.
1568
1569   // icmp X, X -> true/false
1570   // X icmp undef -> true/false.  For example, icmp ugt %X, undef -> false
1571   // because X could be 0.
1572   if (LHS == RHS || isa<UndefValue>(RHS))
1573     return ConstantInt::get(ITy, CmpInst::isTrueWhenEqual(Pred));
1574
1575   // Special case logic when the operands have i1 type.
1576   if (OpTy->getScalarType()->isIntegerTy(1)) {
1577     switch (Pred) {
1578     default: break;
1579     case ICmpInst::ICMP_EQ:
1580       // X == 1 -> X
1581       if (match(RHS, m_One()))
1582         return LHS;
1583       break;
1584     case ICmpInst::ICMP_NE:
1585       // X != 0 -> X
1586       if (match(RHS, m_Zero()))
1587         return LHS;
1588       break;
1589     case ICmpInst::ICMP_UGT:
1590       // X >u 0 -> X
1591       if (match(RHS, m_Zero()))
1592         return LHS;
1593       break;
1594     case ICmpInst::ICMP_UGE:
1595       // X >=u 1 -> X
1596       if (match(RHS, m_One()))
1597         return LHS;
1598       break;
1599     case ICmpInst::ICMP_SLT:
1600       // X <s 0 -> X
1601       if (match(RHS, m_Zero()))
1602         return LHS;
1603       break;
1604     case ICmpInst::ICMP_SLE:
1605       // X <=s -1 -> X
1606       if (match(RHS, m_One()))
1607         return LHS;
1608       break;
1609     }
1610   }
1611
1612   // icmp <object*>, <object*/null> - Different identified objects have
1613   // different addresses, and what's more the address of a stack variable is
1614   // never equal to another argument.  Note that generalizing to the case where
1615   // LHS is a global variable address or null is pointless, since if both LHS
1616   // and RHS are constants then we already constant folded the compare, and if
1617   // only one of them is then we moved it to RHS already.
1618   Value *LHSPtr = LHS->stripPointerCasts();
1619   Value *RHSPtr = RHS->stripPointerCasts();
1620   if (LHSPtr == RHSPtr)
1621     return ConstantInt::get(ITy, CmpInst::isTrueWhenEqual(Pred));
1622
1623   // Be more aggressive about stripping pointer adjustments when checking a
1624   // comparison of an alloca address to another object.  We can rip off all
1625   // inbounds GEP operations, even if they are variable.
1626   LHSPtr = stripPointerAdjustments(LHSPtr);
1627   if (llvm::isIdentifiedObject(LHSPtr)) {
1628     RHSPtr = stripPointerAdjustments(RHSPtr);
1629     if (llvm::isKnownNonNull(LHSPtr) || llvm::isKnownNonNull(RHSPtr)) {
1630       // If both sides are different identified objects, they aren't equal
1631       // unless they're null.
1632       if (LHSPtr != RHSPtr && llvm::isIdentifiedObject(RHSPtr))
1633         return ConstantInt::get(ITy, CmpInst::isFalseWhenEqual(Pred));
1634
1635       // A local identified object (alloca or noalias call) can't equal any
1636       // incoming argument, unless they're both null.
1637       if ((isa<Instruction>(LHSPtr) && isa<Argument>(RHSPtr)) ||
1638           (isa<Instruction>(RHSPtr) && isa<Argument>(LHSPtr)))
1639         return ConstantInt::get(ITy, CmpInst::isFalseWhenEqual(Pred));
1640     }
1641
1642     // Assume that the constant null is on the right.
1643     if (llvm::isKnownNonNull(LHSPtr) && isa<ConstantPointerNull>(RHSPtr))
1644       return ConstantInt::get(ITy, CmpInst::isFalseWhenEqual(Pred));
1645   }
1646
1647   // If we are comparing with zero then try hard since this is a common case.
1648   if (match(RHS, m_Zero())) {
1649     bool LHSKnownNonNegative, LHSKnownNegative;
1650     switch (Pred) {
1651     default: llvm_unreachable("Unknown ICmp predicate!");
1652     case ICmpInst::ICMP_ULT:
1653       return getFalse(ITy);
1654     case ICmpInst::ICMP_UGE:
1655       return getTrue(ITy);
1656     case ICmpInst::ICMP_EQ:
1657     case ICmpInst::ICMP_ULE:
1658       if (isKnownNonZero(LHS, TD))
1659         return getFalse(ITy);
1660       break;
1661     case ICmpInst::ICMP_NE:
1662     case ICmpInst::ICMP_UGT:
1663       if (isKnownNonZero(LHS, TD))
1664         return getTrue(ITy);
1665       break;
1666     case ICmpInst::ICMP_SLT:
1667       ComputeSignBit(LHS, LHSKnownNonNegative, LHSKnownNegative, TD);
1668       if (LHSKnownNegative)
1669         return getTrue(ITy);
1670       if (LHSKnownNonNegative)
1671         return getFalse(ITy);
1672       break;
1673     case ICmpInst::ICMP_SLE:
1674       ComputeSignBit(LHS, LHSKnownNonNegative, LHSKnownNegative, TD);
1675       if (LHSKnownNegative)
1676         return getTrue(ITy);
1677       if (LHSKnownNonNegative && isKnownNonZero(LHS, TD))
1678         return getFalse(ITy);
1679       break;
1680     case ICmpInst::ICMP_SGE:
1681       ComputeSignBit(LHS, LHSKnownNonNegative, LHSKnownNegative, TD);
1682       if (LHSKnownNegative)
1683         return getFalse(ITy);
1684       if (LHSKnownNonNegative)
1685         return getTrue(ITy);
1686       break;
1687     case ICmpInst::ICMP_SGT:
1688       ComputeSignBit(LHS, LHSKnownNonNegative, LHSKnownNegative, TD);
1689       if (LHSKnownNegative)
1690         return getFalse(ITy);
1691       if (LHSKnownNonNegative && isKnownNonZero(LHS, TD))
1692         return getTrue(ITy);
1693       break;
1694     }
1695   }
1696
1697   // See if we are doing a comparison with a constant integer.
1698   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
1699     // Rule out tautological comparisons (eg., ult 0 or uge 0).
1700     ConstantRange RHS_CR = ICmpInst::makeConstantRange(Pred, CI->getValue());
1701     if (RHS_CR.isEmptySet())
1702       return ConstantInt::getFalse(CI->getContext());
1703     if (RHS_CR.isFullSet())
1704       return ConstantInt::getTrue(CI->getContext());
1705
1706     // Many binary operators with constant RHS have easy to compute constant
1707     // range.  Use them to check whether the comparison is a tautology.
1708     uint32_t Width = CI->getBitWidth();
1709     APInt Lower = APInt(Width, 0);
1710     APInt Upper = APInt(Width, 0);
1711     ConstantInt *CI2;
1712     if (match(LHS, m_URem(m_Value(), m_ConstantInt(CI2)))) {
1713       // 'urem x, CI2' produces [0, CI2).
1714       Upper = CI2->getValue();
1715     } else if (match(LHS, m_SRem(m_Value(), m_ConstantInt(CI2)))) {
1716       // 'srem x, CI2' produces (-|CI2|, |CI2|).
1717       Upper = CI2->getValue().abs();
1718       Lower = (-Upper) + 1;
1719     } else if (match(LHS, m_UDiv(m_ConstantInt(CI2), m_Value()))) {
1720       // 'udiv CI2, x' produces [0, CI2].
1721       Upper = CI2->getValue() + 1;
1722     } else if (match(LHS, m_UDiv(m_Value(), m_ConstantInt(CI2)))) {
1723       // 'udiv x, CI2' produces [0, UINT_MAX / CI2].
1724       APInt NegOne = APInt::getAllOnesValue(Width);
1725       if (!CI2->isZero())
1726         Upper = NegOne.udiv(CI2->getValue()) + 1;
1727     } else if (match(LHS, m_SDiv(m_Value(), m_ConstantInt(CI2)))) {
1728       // 'sdiv x, CI2' produces [INT_MIN / CI2, INT_MAX / CI2].
1729       APInt IntMin = APInt::getSignedMinValue(Width);
1730       APInt IntMax = APInt::getSignedMaxValue(Width);
1731       APInt Val = CI2->getValue().abs();
1732       if (!Val.isMinValue()) {
1733         Lower = IntMin.sdiv(Val);
1734         Upper = IntMax.sdiv(Val) + 1;
1735       }
1736     } else if (match(LHS, m_LShr(m_Value(), m_ConstantInt(CI2)))) {
1737       // 'lshr x, CI2' produces [0, UINT_MAX >> CI2].
1738       APInt NegOne = APInt::getAllOnesValue(Width);
1739       if (CI2->getValue().ult(Width))
1740         Upper = NegOne.lshr(CI2->getValue()) + 1;
1741     } else if (match(LHS, m_AShr(m_Value(), m_ConstantInt(CI2)))) {
1742       // 'ashr x, CI2' produces [INT_MIN >> CI2, INT_MAX >> CI2].
1743       APInt IntMin = APInt::getSignedMinValue(Width);
1744       APInt IntMax = APInt::getSignedMaxValue(Width);
1745       if (CI2->getValue().ult(Width)) {
1746         Lower = IntMin.ashr(CI2->getValue());
1747         Upper = IntMax.ashr(CI2->getValue()) + 1;
1748       }
1749     } else if (match(LHS, m_Or(m_Value(), m_ConstantInt(CI2)))) {
1750       // 'or x, CI2' produces [CI2, UINT_MAX].
1751       Lower = CI2->getValue();
1752     } else if (match(LHS, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(CI2)))) {
1753       // 'and x, CI2' produces [0, CI2].
1754       Upper = CI2->getValue() + 1;
1755     }
1756     if (Lower != Upper) {
1757       ConstantRange LHS_CR = ConstantRange(Lower, Upper);
1758       if (RHS_CR.contains(LHS_CR))
1759         return ConstantInt::getTrue(RHS->getContext());
1760       if (RHS_CR.inverse().contains(LHS_CR))
1761         return ConstantInt::getFalse(RHS->getContext());
1762     }
1763   }
1764
1765   // Compare of cast, for example (zext X) != 0 -> X != 0
1766   if (isa<CastInst>(LHS) && (isa<Constant>(RHS) || isa<CastInst>(RHS))) {
1767     Instruction *LI = cast<CastInst>(LHS);
1768     Value *SrcOp = LI->getOperand(0);
1769     Type *SrcTy = SrcOp->getType();
1770     Type *DstTy = LI->getType();
1771
1772     // Turn icmp (ptrtoint x), (ptrtoint/constant) into a compare of the input
1773     // if the integer type is the same size as the pointer type.
1774     if (MaxRecurse && TD && isa<PtrToIntInst>(LI) &&
1775         TD->getPointerSizeInBits() == DstTy->getPrimitiveSizeInBits()) {
1776       if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(RHS)) {
1777         // Transfer the cast to the constant.
1778         if (Value *V = SimplifyICmpInst(Pred, SrcOp,
1779                                         ConstantExpr::getIntToPtr(RHSC, SrcTy),
1780                                         TD, TLI, DT, MaxRecurse-1))
1781           return V;
1782       } else if (PtrToIntInst *RI = dyn_cast<PtrToIntInst>(RHS)) {
1783         if (RI->getOperand(0)->getType() == SrcTy)
1784           // Compare without the cast.
1785           if (Value *V = SimplifyICmpInst(Pred, SrcOp, RI->getOperand(0),
1786                                           TD, TLI, DT, MaxRecurse-1))
1787             return V;
1788       }
1789     }
1790
1791     if (isa<ZExtInst>(LHS)) {
1792       // Turn icmp (zext X), (zext Y) into a compare of X and Y if they have the
1793       // same type.
1794       if (ZExtInst *RI = dyn_cast<ZExtInst>(RHS)) {
1795         if (MaxRecurse && SrcTy == RI->getOperand(0)->getType())
1796           // Compare X and Y.  Note that signed predicates become unsigned.
1797           if (Value *V = SimplifyICmpInst(ICmpInst::getUnsignedPredicate(Pred),
1798                                           SrcOp, RI->getOperand(0), TD, TLI, DT,
1799                                           MaxRecurse-1))
1800             return V;
1801       }
1802       // Turn icmp (zext X), Cst into a compare of X and Cst if Cst is extended
1803       // too.  If not, then try to deduce the result of the comparison.
1804       else if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
1805         // Compute the constant that would happen if we truncated to SrcTy then
1806         // reextended to DstTy.
1807         Constant *Trunc = ConstantExpr::getTrunc(CI, SrcTy);
1808         Constant *RExt = ConstantExpr::getCast(CastInst::ZExt, Trunc, DstTy);
1809
1810         // If the re-extended constant didn't change then this is effectively
1811         // also a case of comparing two zero-extended values.
1812         if (RExt == CI && MaxRecurse)
1813           if (Value *V = SimplifyICmpInst(ICmpInst::getUnsignedPredicate(Pred),
1814                                         SrcOp, Trunc, TD, TLI, DT, MaxRecurse-1))
1815             return V;
1816
1817         // Otherwise the upper bits of LHS are zero while RHS has a non-zero bit
1818         // there.  Use this to work out the result of the comparison.
1819         if (RExt != CI) {
1820           switch (Pred) {
1821           default: llvm_unreachable("Unknown ICmp predicate!");
1822           // LHS <u RHS.
1823           case ICmpInst::ICMP_EQ:
1824           case ICmpInst::ICMP_UGT:
1825           case ICmpInst::ICMP_UGE:
1826             return ConstantInt::getFalse(CI->getContext());
1827
1828           case ICmpInst::ICMP_NE:
1829           case ICmpInst::ICMP_ULT:
1830           case ICmpInst::ICMP_ULE:
1831             return ConstantInt::getTrue(CI->getContext());
1832
1833           // LHS is non-negative.  If RHS is negative then LHS >s LHS.  If RHS
1834           // is non-negative then LHS <s RHS.
1835           case ICmpInst::ICMP_SGT:
1836           case ICmpInst::ICMP_SGE:
1837             return CI->getValue().isNegative() ?
1838               ConstantInt::getTrue(CI->getContext()) :
1839               ConstantInt::getFalse(CI->getContext());
1840
1841           case ICmpInst::ICMP_SLT:
1842           case ICmpInst::ICMP_SLE:
1843             return CI->getValue().isNegative() ?
1844               ConstantInt::getFalse(CI->getContext()) :
1845               ConstantInt::getTrue(CI->getContext());
1846           }
1847         }
1848       }
1849     }
1850
1851     if (isa<SExtInst>(LHS)) {
1852       // Turn icmp (sext X), (sext Y) into a compare of X and Y if they have the
1853       // same type.
1854       if (SExtInst *RI = dyn_cast<SExtInst>(RHS)) {
1855         if (MaxRecurse && SrcTy == RI->getOperand(0)->getType())
1856           // Compare X and Y.  Note that the predicate does not change.
1857           if (Value *V = SimplifyICmpInst(Pred, SrcOp, RI->getOperand(0),
1858                                           TD, TLI, DT, MaxRecurse-1))
1859             return V;
1860       }
1861       // Turn icmp (sext X), Cst into a compare of X and Cst if Cst is extended
1862       // too.  If not, then try to deduce the result of the comparison.
1863       else if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
1864         // Compute the constant that would happen if we truncated to SrcTy then
1865         // reextended to DstTy.
1866         Constant *Trunc = ConstantExpr::getTrunc(CI, SrcTy);
1867         Constant *RExt = ConstantExpr::getCast(CastInst::SExt, Trunc, DstTy);
1868
1869         // If the re-extended constant didn't change then this is effectively
1870         // also a case of comparing two sign-extended values.
1871         if (RExt == CI && MaxRecurse)
1872           if (Value *V = SimplifyICmpInst(Pred, SrcOp, Trunc, TD, TLI, DT,
1873                                           MaxRecurse-1))
1874             return V;
1875
1876         // Otherwise the upper bits of LHS are all equal, while RHS has varying
1877         // bits there.  Use this to work out the result of the comparison.
1878         if (RExt != CI) {
1879           switch (Pred) {
1880           default: llvm_unreachable("Unknown ICmp predicate!");
1881           case ICmpInst::ICMP_EQ:
1882             return ConstantInt::getFalse(CI->getContext());
1883           case ICmpInst::ICMP_NE:
1884             return ConstantInt::getTrue(CI->getContext());
1885
1886           // If RHS is non-negative then LHS <s RHS.  If RHS is negative then
1887           // LHS >s RHS.
1888           case ICmpInst::ICMP_SGT:
1889           case ICmpInst::ICMP_SGE:
1890             return CI->getValue().isNegative() ?
1891               ConstantInt::getTrue(CI->getContext()) :
1892               ConstantInt::getFalse(CI->getContext());
1893           case ICmpInst::ICMP_SLT:
1894           case ICmpInst::ICMP_SLE:
1895             return CI->getValue().isNegative() ?
1896               ConstantInt::getFalse(CI->getContext()) :
1897               ConstantInt::getTrue(CI->getContext());
1898
1899           // If LHS is non-negative then LHS <u RHS.  If LHS is negative then
1900           // LHS >u RHS.
1901           case ICmpInst::ICMP_UGT:
1902           case ICmpInst::ICMP_UGE:
1903             // Comparison is true iff the LHS <s 0.
1904             if (MaxRecurse)
1905               if (Value *V = SimplifyICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, SrcOp,
1906                                               Constant::getNullValue(SrcTy),
1907                                               TD, TLI, DT, MaxRecurse-1))
1908                 return V;
1909             break;
1910           case ICmpInst::ICMP_ULT:
1911           case ICmpInst::ICMP_ULE:
1912             // Comparison is true iff the LHS >=s 0.
1913             if (MaxRecurse)
1914               if (Value *V = SimplifyICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, SrcOp,
1915                                               Constant::getNullValue(SrcTy),
1916                                               TD, TLI, DT, MaxRecurse-1))
1917                 return V;
1918             break;
1919           }
1920         }
1921       }
1922     }
1923   }
1924
1925   // Special logic for binary operators.
1926   BinaryOperator *LBO = dyn_cast<BinaryOperator>(LHS);
1927   BinaryOperator *RBO = dyn_cast<BinaryOperator>(RHS);
1928   if (MaxRecurse && (LBO || RBO)) {
1929     // Analyze the case when either LHS or RHS is an add instruction.
1930     Value *A = 0, *B = 0, *C = 0, *D = 0;
1931     // LHS = A + B (or A and B are null); RHS = C + D (or C and D are null).
1932     bool NoLHSWrapProblem = false, NoRHSWrapProblem = false;
1933     if (LBO && LBO->getOpcode() == Instruction::Add) {
1934       A = LBO->getOperand(0); B = LBO->getOperand(1);
1935       NoLHSWrapProblem = ICmpInst::isEquality(Pred) ||
1936         (CmpInst::isUnsigned(Pred) && LBO->hasNoUnsignedWrap()) ||
1937         (CmpInst::isSigned(Pred) && LBO->hasNoSignedWrap());
1938     }
1939     if (RBO && RBO->getOpcode() == Instruction::Add) {
1940       C = RBO->getOperand(0); D = RBO->getOperand(1);
1941       NoRHSWrapProblem = ICmpInst::isEquality(Pred) ||
1942         (CmpInst::isUnsigned(Pred) && RBO->hasNoUnsignedWrap()) ||
1943         (CmpInst::isSigned(Pred) && RBO->hasNoSignedWrap());
1944     }
1945
1946     // icmp (X+Y), X -> icmp Y, 0 for equalities or if there is no overflow.
1947     if ((A == RHS || B == RHS) && NoLHSWrapProblem)
1948       if (Value *V = SimplifyICmpInst(Pred, A == RHS ? B : A,
1949                                       Constant::getNullValue(RHS->getType()),
1950                                       TD, TLI, DT, MaxRecurse-1))
1951         return V;
1952
1953     // icmp X, (X+Y) -> icmp 0, Y for equalities or if there is no overflow.
1954     if ((C == LHS || D == LHS) && NoRHSWrapProblem)
1955       if (Value *V = SimplifyICmpInst(Pred,
1956                                       Constant::getNullValue(LHS->getType()),
1957                                       C == LHS ? D : C, TD, TLI, DT, MaxRecurse-1))
1958         return V;
1959
1960     // icmp (X+Y), (X+Z) -> icmp Y,Z for equalities or if there is no overflow.
1961     if (A && C && (A == C || A == D || B == C || B == D) &&
1962         NoLHSWrapProblem && NoRHSWrapProblem) {
1963       // Determine Y and Z in the form icmp (X+Y), (X+Z).
1964       Value *Y = (A == C || A == D) ? B : A;
1965       Value *Z = (C == A || C == B) ? D : C;
1966       if (Value *V = SimplifyICmpInst(Pred, Y, Z, TD, TLI, DT, MaxRecurse-1))
1967         return V;
1968     }
1969   }
1970
1971   if (LBO && match(LBO, m_URem(m_Value(), m_Specific(RHS)))) {
1972     bool KnownNonNegative, KnownNegative;
1973     switch (Pred) {
1974     default:
1975       break;
1976     case ICmpInst::ICMP_SGT:
1977     case ICmpInst::ICMP_SGE:
1978       ComputeSignBit(LHS, KnownNonNegative, KnownNegative, TD);
1979       if (!KnownNonNegative)
1980         break;
1981       // fall-through
1982     case ICmpInst::ICMP_EQ:
1983     case ICmpInst::ICMP_UGT:
1984     case ICmpInst::ICMP_UGE:
1985       return getFalse(ITy);
1986     case ICmpInst::ICMP_SLT:
1987     case ICmpInst::ICMP_SLE:
1988       ComputeSignBit(LHS, KnownNonNegative, KnownNegative, TD);
1989       if (!KnownNonNegative)
1990         break;
1991       // fall-through
1992     case ICmpInst::ICMP_NE:
1993     case ICmpInst::ICMP_ULT:
1994     case ICmpInst::ICMP_ULE:
1995       return getTrue(ITy);
1996     }
1997   }
1998   if (RBO && match(RBO, m_URem(m_Value(), m_Specific(LHS)))) {
1999     bool KnownNonNegative, KnownNegative;
2000     switch (Pred) {
2001     default:
2002       break;
2003     case ICmpInst::ICMP_SGT:
2004     case ICmpInst::ICMP_SGE:
2005       ComputeSignBit(RHS, KnownNonNegative, KnownNegative, TD);
2006       if (!KnownNonNegative)
2007         break;
2008       // fall-through
2009     case ICmpInst::ICMP_NE:
2010     case ICmpInst::ICMP_UGT:
2011     case ICmpInst::ICMP_UGE:
2012       return getTrue(ITy);
2013     case ICmpInst::ICMP_SLT:
2014     case ICmpInst::ICMP_SLE:
2015       ComputeSignBit(RHS, KnownNonNegative, KnownNegative, TD);
2016       if (!KnownNonNegative)
2017         break;
2018       // fall-through
2019     case ICmpInst::ICMP_EQ:
2020     case ICmpInst::ICMP_ULT:
2021     case ICmpInst::ICMP_ULE:
2022       return getFalse(ITy);
2023     }
2024   }
2025
2026   // x udiv y <=u x.
2027   if (LBO && match(LBO, m_UDiv(m_Specific(RHS), m_Value()))) {
2028     // icmp pred (X /u Y), X
2029     if (Pred == ICmpInst::ICMP_UGT)
2030       return getFalse(ITy);
2031     if (Pred == ICmpInst::ICMP_ULE)
2032       return getTrue(ITy);
2033   }
2034
2035   if (MaxRecurse && LBO && RBO && LBO->getOpcode() == RBO->getOpcode() &&
2036       LBO->getOperand(1) == RBO->getOperand(1)) {
2037     switch (LBO->getOpcode()) {
2038     default: break;
2039     case Instruction::UDiv:
2040     case Instruction::LShr:
2041       if (ICmpInst::isSigned(Pred))
2042         break;
2043       // fall-through
2044     case Instruction::SDiv:
2045     case Instruction::AShr:
2046       if (!LBO->isExact() || !RBO->isExact())
2047         break;
2048       if (Value *V = SimplifyICmpInst(Pred, LBO->getOperand(0),
2049                                       RBO->getOperand(0), TD, TLI, DT, MaxRecurse-1))
2050         return V;
2051       break;
2052     case Instruction::Shl: {
2053       bool NUW = LBO->hasNoUnsignedWrap() && RBO->hasNoUnsignedWrap();
2054       bool NSW = LBO->hasNoSignedWrap() && RBO->hasNoSignedWrap();
2055       if (!NUW && !NSW)
2056         break;
2057       if (!NSW && ICmpInst::isSigned(Pred))
2058         break;
2059       if (Value *V = SimplifyICmpInst(Pred, LBO->getOperand(0),
2060                                       RBO->getOperand(0), TD, TLI, DT, MaxRecurse-1))
2061         return V;
2062       break;
2063     }
2064     }
2065   }
2066
2067   // Simplify comparisons involving max/min.
2068   Value *A, *B;
2069   CmpInst::Predicate P = CmpInst::BAD_ICMP_PREDICATE;
2070   CmpInst::Predicate EqP; // Chosen so that "A == max/min(A,B)" iff "A EqP B".
2071
2072   // Signed variants on "max(a,b)>=a -> true".
2073   if (match(LHS, m_SMax(m_Value(A), m_Value(B))) && (A == RHS || B == RHS)) {
2074     if (A != RHS) std::swap(A, B); // smax(A, B) pred A.
2075     EqP = CmpInst::ICMP_SGE; // "A == smax(A, B)" iff "A sge B".
2076     // We analyze this as smax(A, B) pred A.
2077     P = Pred;
2078   } else if (match(RHS, m_SMax(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2079              (A == LHS || B == LHS)) {
2080     if (A != LHS) std::swap(A, B); // A pred smax(A, B).
2081     EqP = CmpInst::ICMP_SGE; // "A == smax(A, B)" iff "A sge B".
2082     // We analyze this as smax(A, B) swapped-pred A.
2083     P = CmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
2084   } else if (match(LHS, m_SMin(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2085              (A == RHS || B == RHS)) {
2086     if (A != RHS) std::swap(A, B); // smin(A, B) pred A.
2087     EqP = CmpInst::ICMP_SLE; // "A == smin(A, B)" iff "A sle B".
2088     // We analyze this as smax(-A, -B) swapped-pred -A.
2089     // Note that we do not need to actually form -A or -B thanks to EqP.
2090     P = CmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
2091   } else if (match(RHS, m_SMin(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2092              (A == LHS || B == LHS)) {
2093     if (A != LHS) std::swap(A, B); // A pred smin(A, B).
2094     EqP = CmpInst::ICMP_SLE; // "A == smin(A, B)" iff "A sle B".
2095     // We analyze this as smax(-A, -B) pred -A.
2096     // Note that we do not need to actually form -A or -B thanks to EqP.
2097     P = Pred;
2098   }
2099   if (P != CmpInst::BAD_ICMP_PREDICATE) {
2100     // Cases correspond to "max(A, B) p A".
2101     switch (P) {
2102     default:
2103       break;
2104     case CmpInst::ICMP_EQ:
2105     case CmpInst::ICMP_SLE:
2106       // Equivalent to "A EqP B".  This may be the same as the condition tested
2107       // in the max/min; if so, we can just return that.
2108       if (Value *V = ExtractEquivalentCondition(LHS, EqP, A, B))
2109         return V;
2110       if (Value *V = ExtractEquivalentCondition(RHS, EqP, A, B))
2111         return V;
2112       // Otherwise, see if "A EqP B" simplifies.
2113       if (MaxRecurse)
2114         if (Value *V = SimplifyICmpInst(EqP, A, B, TD, TLI, DT, MaxRecurse-1))
2115           return V;
2116       break;
2117     case CmpInst::ICMP_NE:
2118     case CmpInst::ICMP_SGT: {
2119       CmpInst::Predicate InvEqP = CmpInst::getInversePredicate(EqP);
2120       // Equivalent to "A InvEqP B".  This may be the same as the condition
2121       // tested in the max/min; if so, we can just return that.
2122       if (Value *V = ExtractEquivalentCondition(LHS, InvEqP, A, B))
2123         return V;
2124       if (Value *V = ExtractEquivalentCondition(RHS, InvEqP, A, B))
2125         return V;
2126       // Otherwise, see if "A InvEqP B" simplifies.
2127       if (MaxRecurse)
2128         if (Value *V = SimplifyICmpInst(InvEqP, A, B, TD, TLI, DT, MaxRecurse-1))
2129           return V;
2130       break;
2131     }
2132     case CmpInst::ICMP_SGE:
2133       // Always true.
2134       return getTrue(ITy);
2135     case CmpInst::ICMP_SLT:
2136       // Always false.
2137       return getFalse(ITy);
2138     }
2139   }
2140
2141   // Unsigned variants on "max(a,b)>=a -> true".
2142   P = CmpInst::BAD_ICMP_PREDICATE;
2143   if (match(LHS, m_UMax(m_Value(A), m_Value(B))) && (A == RHS || B == RHS)) {
2144     if (A != RHS) std::swap(A, B); // umax(A, B) pred A.
2145     EqP = CmpInst::ICMP_UGE; // "A == umax(A, B)" iff "A uge B".
2146     // We analyze this as umax(A, B) pred A.
2147     P = Pred;
2148   } else if (match(RHS, m_UMax(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2149              (A == LHS || B == LHS)) {
2150     if (A != LHS) std::swap(A, B); // A pred umax(A, B).
2151     EqP = CmpInst::ICMP_UGE; // "A == umax(A, B)" iff "A uge B".
2152     // We analyze this as umax(A, B) swapped-pred A.
2153     P = CmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
2154   } else if (match(LHS, m_UMin(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2155              (A == RHS || B == RHS)) {
2156     if (A != RHS) std::swap(A, B); // umin(A, B) pred A.
2157     EqP = CmpInst::ICMP_ULE; // "A == umin(A, B)" iff "A ule B".
2158     // We analyze this as umax(-A, -B) swapped-pred -A.
2159     // Note that we do not need to actually form -A or -B thanks to EqP.
2160     P = CmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
2161   } else if (match(RHS, m_UMin(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2162              (A == LHS || B == LHS)) {
2163     if (A != LHS) std::swap(A, B); // A pred umin(A, B).
2164     EqP = CmpInst::ICMP_ULE; // "A == umin(A, B)" iff "A ule B".
2165     // We analyze this as umax(-A, -B) pred -A.
2166     // Note that we do not need to actually form -A or -B thanks to EqP.
2167     P = Pred;
2168   }
2169   if (P != CmpInst::BAD_ICMP_PREDICATE) {
2170     // Cases correspond to "max(A, B) p A".
2171     switch (P) {
2172     default:
2173       break;
2174     case CmpInst::ICMP_EQ:
2175     case CmpInst::ICMP_ULE:
2176       // Equivalent to "A EqP B".  This may be the same as the condition tested
2177       // in the max/min; if so, we can just return that.
2178       if (Value *V = ExtractEquivalentCondition(LHS, EqP, A, B))
2179         return V;
2180       if (Value *V = ExtractEquivalentCondition(RHS, EqP, A, B))
2181         return V;
2182       // Otherwise, see if "A EqP B" simplifies.
2183       if (MaxRecurse)
2184         if (Value *V = SimplifyICmpInst(EqP, A, B, TD, TLI, DT, MaxRecurse-1))
2185           return V;
2186       break;
2187     case CmpInst::ICMP_NE:
2188     case CmpInst::ICMP_UGT: {
2189       CmpInst::Predicate InvEqP = CmpInst::getInversePredicate(EqP);
2190       // Equivalent to "A InvEqP B".  This may be the same as the condition
2191       // tested in the max/min; if so, we can just return that.
2192       if (Value *V = ExtractEquivalentCondition(LHS, InvEqP, A, B))
2193         return V;
2194       if (Value *V = ExtractEquivalentCondition(RHS, InvEqP, A, B))
2195         return V;
2196       // Otherwise, see if "A InvEqP B" simplifies.
2197       if (MaxRecurse)
2198         if (Value *V = SimplifyICmpInst(InvEqP, A, B, TD, TLI, DT, MaxRecurse-1))
2199           return V;
2200       break;
2201     }
2202     case CmpInst::ICMP_UGE:
2203       // Always true.
2204       return getTrue(ITy);
2205     case CmpInst::ICMP_ULT:
2206       // Always false.
2207       return getFalse(ITy);
2208     }
2209   }
2210
2211   // Variants on "max(x,y) >= min(x,z)".
2212   Value *C, *D;
2213   if (match(LHS, m_SMax(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2214       match(RHS, m_SMin(m_Value(C), m_Value(D))) &&
2215       (A == C || A == D || B == C || B == D)) {
2216     // max(x, ?) pred min(x, ?).
2217     if (Pred == CmpInst::ICMP_SGE)
2218       // Always true.
2219       return getTrue(ITy);
2220     if (Pred == CmpInst::ICMP_SLT)
2221       // Always false.
2222       return getFalse(ITy);
2223   } else if (match(LHS, m_SMin(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2224              match(RHS, m_SMax(m_Value(C), m_Value(D))) &&
2225              (A == C || A == D || B == C || B == D)) {
2226     // min(x, ?) pred max(x, ?).
2227     if (Pred == CmpInst::ICMP_SLE)
2228       // Always true.
2229       return getTrue(ITy);
2230     if (Pred == CmpInst::ICMP_SGT)
2231       // Always false.
2232       return getFalse(ITy);
2233   } else if (match(LHS, m_UMax(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2234              match(RHS, m_UMin(m_Value(C), m_Value(D))) &&
2235              (A == C || A == D || B == C || B == D)) {
2236     // max(x, ?) pred min(x, ?).
2237     if (Pred == CmpInst::ICMP_UGE)
2238       // Always true.
2239       return getTrue(ITy);
2240     if (Pred == CmpInst::ICMP_ULT)
2241       // Always false.
2242       return getFalse(ITy);
2243   } else if (match(LHS, m_UMin(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2244              match(RHS, m_UMax(m_Value(C), m_Value(D))) &&
2245              (A == C || A == D || B == C || B == D)) {
2246     // min(x, ?) pred max(x, ?).
2247     if (Pred == CmpInst::ICMP_ULE)
2248       // Always true.
2249       return getTrue(ITy);
2250     if (Pred == CmpInst::ICMP_UGT)
2251       // Always false.
2252       return getFalse(ITy);
2253   }
2254
2255   // Simplify comparisons of GEPs.
2256   if (GetElementPtrInst *GLHS = dyn_cast<GetElementPtrInst>(LHS)) {
2257     if (GEPOperator *GRHS = dyn_cast<GEPOperator>(RHS)) {
2258       if (GLHS->getPointerOperand() == GRHS->getPointerOperand() &&
2259           GLHS->hasAllConstantIndices() && GRHS->hasAllConstantIndices()) {
2260         // The bases are equal and the indices are constant.  Build a constant
2261         // expression GEP with the same indices and a null base pointer to see
2262         // what constant folding can make out of it.
2263         Constant *Null = Constant::getNullValue(GLHS->getPointerOperandType());
2264         SmallVector<Value *, 4> IndicesLHS(GLHS->idx_begin(), GLHS->idx_end());
2265         Constant *NewLHS = ConstantExpr::getGetElementPtr(Null, IndicesLHS);
2266
2267         SmallVector<Value *, 4> IndicesRHS(GRHS->idx_begin(), GRHS->idx_end());
2268         Constant *NewRHS = ConstantExpr::getGetElementPtr(Null, IndicesRHS);
2269         return ConstantExpr::getICmp(Pred, NewLHS, NewRHS);
2270       }
2271     }
2272   }
2273
2274   // If the comparison is with the result of a select instruction, check whether
2275   // comparing with either branch of the select always yields the same value.
2276   if (isa<SelectInst>(LHS) || isa<SelectInst>(RHS))
2277     if (Value *V = ThreadCmpOverSelect(Pred, LHS, RHS, TD, TLI, DT, MaxRecurse))
2278       return V;
2279
2280   // If the comparison is with the result of a phi instruction, check whether
2281   // doing the compare with each incoming phi value yields a common result.
2282   if (isa<PHINode>(LHS) || isa<PHINode>(RHS))
2283     if (Value *V = ThreadCmpOverPHI(Pred, LHS, RHS, TD, TLI, DT, MaxRecurse))
2284       return V;
2285
2286   return 0;
2287 }
2288
2289 Value *llvm::SimplifyICmpInst(unsigned Predicate, Value *LHS, Value *RHS,
2290                               const TargetData *TD,
2291                               const TargetLibraryInfo *TLI,
2292                               const DominatorTree *DT) {
2293   return ::SimplifyICmpInst(Predicate, LHS, RHS, TD, TLI, DT, RecursionLimit);
2294 }
2295
2296 /// SimplifyFCmpInst - Given operands for an FCmpInst, see if we can
2297 /// fold the result.  If not, this returns null.
2298 static Value *SimplifyFCmpInst(unsigned Predicate, Value *LHS, Value *RHS,
2299                                const TargetData *TD,
2300                                const TargetLibraryInfo *TLI,
2301                                const DominatorTree *DT,
2302                                unsigned MaxRecurse) {
2303   CmpInst::Predicate Pred = (CmpInst::Predicate)Predicate;
2304   assert(CmpInst::isFPPredicate(Pred) && "Not an FP compare!");
2305
2306   if (Constant *CLHS = dyn_cast<Constant>(LHS)) {
2307     if (Constant *CRHS = dyn_cast<Constant>(RHS))
2308       return ConstantFoldCompareInstOperands(Pred, CLHS, CRHS, TD, TLI);
2309
2310     // If we have a constant, make sure it is on the RHS.
2311     std::swap(LHS, RHS);
2312     Pred = CmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
2313   }
2314
2315   // Fold trivial predicates.
2316   if (Pred == FCmpInst::FCMP_FALSE)
2317     return ConstantInt::get(GetCompareTy(LHS), 0);
2318   if (Pred == FCmpInst::FCMP_TRUE)
2319     return ConstantInt::get(GetCompareTy(LHS), 1);
2320
2321   if (isa<UndefValue>(RHS))                  // fcmp pred X, undef -> undef
2322     return UndefValue::get(GetCompareTy(LHS));
2323
2324   // fcmp x,x -> true/false.  Not all compares are foldable.
2325   if (LHS == RHS) {
2326     if (CmpInst::isTrueWhenEqual(Pred))
2327       return ConstantInt::get(GetCompareTy(LHS), 1);
2328     if (CmpInst::isFalseWhenEqual(Pred))
2329       return ConstantInt::get(GetCompareTy(LHS), 0);
2330   }
2331
2332   // Handle fcmp with constant RHS
2333   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(RHS)) {
2334     // If the constant is a nan, see if we can fold the comparison based on it.
2335     if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHSC)) {
2336       if (CFP->getValueAPF().isNaN()) {
2337         if (FCmpInst::isOrdered(Pred))   // True "if ordered and foo"
2338           return ConstantInt::getFalse(CFP->getContext());
2339         assert(FCmpInst::isUnordered(Pred) &&
2340                "Comparison must be either ordered or unordered!");
2341         // True if unordered.
2342         return ConstantInt::getTrue(CFP->getContext());
2343       }
2344       // Check whether the constant is an infinity.
2345       if (CFP->getValueAPF().isInfinity()) {
2346         if (CFP->getValueAPF().isNegative()) {
2347           switch (Pred) {
2348           case FCmpInst::FCMP_OLT:
2349             // No value is ordered and less than negative infinity.
2350             return ConstantInt::getFalse(CFP->getContext());
2351           case FCmpInst::FCMP_UGE:
2352             // All values are unordered with or at least negative infinity.
2353             return ConstantInt::getTrue(CFP->getContext());
2354           default:
2355             break;
2356           }
2357         } else {
2358           switch (Pred) {
2359           case FCmpInst::FCMP_OGT:
2360             // No value is ordered and greater than infinity.
2361             return ConstantInt::getFalse(CFP->getContext());
2362           case FCmpInst::FCMP_ULE:
2363             // All values are unordered with and at most infinity.
2364             return ConstantInt::getTrue(CFP->getContext());
2365           default:
2366             break;
2367           }
2368         }
2369       }
2370     }
2371   }
2372
2373   // If the comparison is with the result of a select instruction, check whether
2374   // comparing with either branch of the select always yields the same value.
2375   if (isa<SelectInst>(LHS) || isa<SelectInst>(RHS))
2376     if (Value *V = ThreadCmpOverSelect(Pred, LHS, RHS, TD, TLI, DT, MaxRecurse))
2377       return V;
2378
2379   // If the comparison is with the result of a phi instruction, check whether
2380   // doing the compare with each incoming phi value yields a common result.
2381   if (isa<PHINode>(LHS) || isa<PHINode>(RHS))
2382     if (Value *V = ThreadCmpOverPHI(Pred, LHS, RHS, TD, TLI, DT, MaxRecurse))
2383       return V;
2384
2385   return 0;
2386 }
2387
2388 Value *llvm::SimplifyFCmpInst(unsigned Predicate, Value *LHS, Value *RHS,
2389                               const TargetData *TD,
2390                               const TargetLibraryInfo *TLI,
2391                               const DominatorTree *DT) {
2392   return ::SimplifyFCmpInst(Predicate, LHS, RHS, TD, TLI, DT, RecursionLimit);
2393 }
2394
2395 /// SimplifySelectInst - Given operands for a SelectInst, see if we can fold
2396 /// the result.  If not, this returns null.
2397 Value *llvm::SimplifySelectInst(Value *CondVal, Value *TrueVal, Value *FalseVal,
2398                                 const TargetData *TD, const DominatorTree *) {
2399   // select true, X, Y  -> X
2400   // select false, X, Y -> Y
2401   if (ConstantInt *CB = dyn_cast<ConstantInt>(CondVal))
2402     return CB->getZExtValue() ? TrueVal : FalseVal;
2403
2404   // select C, X, X -> X
2405   if (TrueVal == FalseVal)
2406     return TrueVal;
2407
2408   if (isa<UndefValue>(CondVal)) {  // select undef, X, Y -> X or Y
2409     if (isa<Constant>(TrueVal))
2410       return TrueVal;
2411     return FalseVal;
2412   }
2413   if (isa<UndefValue>(TrueVal))   // select C, undef, X -> X
2414     return FalseVal;
2415   if (isa<UndefValue>(FalseVal))   // select C, X, undef -> X
2416     return TrueVal;
2417
2418   return 0;
2419 }
2420
2421 /// SimplifyGEPInst - Given operands for an GetElementPtrInst, see if we can
2422 /// fold the result.  If not, this returns null.
2423 Value *llvm::SimplifyGEPInst(ArrayRef<Value *> Ops, const TargetData *TD,
2424                              const DominatorTree *) {
2425   // The type of the GEP pointer operand.
2426   PointerType *PtrTy = dyn_cast<PointerType>(Ops[0]->getType());
2427   // The GEP pointer operand is not a pointer, it's a vector of pointers.
2428   if (!PtrTy)
2429     return 0;
2430
2431   // getelementptr P -> P.
2432   if (Ops.size() == 1)
2433     return Ops[0];
2434
2435   if (isa<UndefValue>(Ops[0])) {
2436     // Compute the (pointer) type returned by the GEP instruction.
2437     Type *LastType = GetElementPtrInst::getIndexedType(PtrTy, Ops.slice(1));
2438     Type *GEPTy = PointerType::get(LastType, PtrTy->getAddressSpace());
2439     return UndefValue::get(GEPTy);
2440   }
2441
2442   if (Ops.size() == 2) {
2443     // getelementptr P, 0 -> P.
2444     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Ops[1]))
2445       if (C->isZero())
2446         return Ops[0];
2447     // getelementptr P, N -> P if P points to a type of zero size.
2448     if (TD) {
2449       Type *Ty = PtrTy->getElementType();
2450       if (Ty->isSized() && TD->getTypeAllocSize(Ty) == 0)
2451         return Ops[0];
2452     }
2453   }
2454
2455   // Check to see if this is constant foldable.
2456   for (unsigned i = 0, e = Ops.size(); i != e; ++i)
2457     if (!isa<Constant>(Ops[i]))
2458       return 0;
2459
2460   return ConstantExpr::getGetElementPtr(cast<Constant>(Ops[0]), Ops.slice(1));
2461 }
2462
2463 /// SimplifyInsertValueInst - Given operands for an InsertValueInst, see if we
2464 /// can fold the result.  If not, this returns null.
2465 Value *llvm::SimplifyInsertValueInst(Value *Agg, Value *Val,
2466                                      ArrayRef<unsigned> Idxs,
2467                                      const TargetData *,
2468                                      const DominatorTree *) {
2469   if (Constant *CAgg = dyn_cast<Constant>(Agg))
2470     if (Constant *CVal = dyn_cast<Constant>(Val))
2471       return ConstantFoldInsertValueInstruction(CAgg, CVal, Idxs);
2472
2473   // insertvalue x, undef, n -> x
2474   if (match(Val, m_Undef()))
2475     return Agg;
2476
2477   // insertvalue x, (extractvalue y, n), n
2478   if (ExtractValueInst *EV = dyn_cast<ExtractValueInst>(Val))
2479     if (EV->getAggregateOperand()->getType() == Agg->getType() &&
2480         EV->getIndices() == Idxs) {
2481       // insertvalue undef, (extractvalue y, n), n -> y
2482       if (match(Agg, m_Undef()))
2483         return EV->getAggregateOperand();
2484
2485       // insertvalue y, (extractvalue y, n), n -> y
2486       if (Agg == EV->getAggregateOperand())
2487         return Agg;
2488     }
2489
2490   return 0;
2491 }
2492
2493 /// SimplifyPHINode - See if we can fold the given phi.  If not, returns null.
2494 static Value *SimplifyPHINode(PHINode *PN, const DominatorTree *DT) {
2495   // If all of the PHI's incoming values are the same then replace the PHI node
2496   // with the common value.
2497   Value *CommonValue = 0;
2498   bool HasUndefInput = false;
2499   for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
2500     Value *Incoming = PN->getIncomingValue(i);
2501     // If the incoming value is the phi node itself, it can safely be skipped.
2502     if (Incoming == PN) continue;
2503     if (isa<UndefValue>(Incoming)) {
2504       // Remember that we saw an undef value, but otherwise ignore them.
2505       HasUndefInput = true;
2506       continue;
2507     }
2508     if (CommonValue && Incoming != CommonValue)
2509       return 0;  // Not the same, bail out.
2510     CommonValue = Incoming;
2511   }
2512
2513   // If CommonValue is null then all of the incoming values were either undef or
2514   // equal to the phi node itself.
2515   if (!CommonValue)
2516     return UndefValue::get(PN->getType());
2517
2518   // If we have a PHI node like phi(X, undef, X), where X is defined by some
2519   // instruction, we cannot return X as the result of the PHI node unless it
2520   // dominates the PHI block.
2521   if (HasUndefInput)
2522     return ValueDominatesPHI(CommonValue, PN, DT) ? CommonValue : 0;
2523
2524   return CommonValue;
2525 }
2526
2527 //=== Helper functions for higher up the class hierarchy.
2528
2529 /// SimplifyBinOp - Given operands for a BinaryOperator, see if we can
2530 /// fold the result.  If not, this returns null.
2531 static Value *SimplifyBinOp(unsigned Opcode, Value *LHS, Value *RHS,
2532                             const TargetData *TD,
2533                             const TargetLibraryInfo *TLI,
2534                             const DominatorTree *DT,
2535                             unsigned MaxRecurse) {
2536   switch (Opcode) {
2537   case Instruction::Add:
2538     return SimplifyAddInst(LHS, RHS, /*isNSW*/false, /*isNUW*/false,
2539                            TD, TLI, DT, MaxRecurse);
2540   case Instruction::Sub:
2541     return SimplifySubInst(LHS, RHS, /*isNSW*/false, /*isNUW*/false,
2542                            TD, TLI, DT, MaxRecurse);
2543   case Instruction::Mul:  return SimplifyMulInst (LHS, RHS, TD, TLI, DT,
2544                                                   MaxRecurse);
2545   case Instruction::SDiv: return SimplifySDivInst(LHS, RHS, TD, TLI, DT,
2546                                                   MaxRecurse);
2547   case Instruction::UDiv: return SimplifyUDivInst(LHS, RHS, TD, TLI, DT,
2548                                                   MaxRecurse);
2549   case Instruction::FDiv: return SimplifyFDivInst(LHS, RHS, TD, TLI, DT,
2550                                                   MaxRecurse);
2551   case Instruction::SRem: return SimplifySRemInst(LHS, RHS, TD, TLI, DT,
2552                                                   MaxRecurse);
2553   case Instruction::URem: return SimplifyURemInst(LHS, RHS, TD, TLI, DT,
2554                                                   MaxRecurse);
2555   case Instruction::FRem: return SimplifyFRemInst(LHS, RHS, TD, TLI, DT,
2556                                                   MaxRecurse);
2557   case Instruction::Shl:
2558     return SimplifyShlInst(LHS, RHS, /*isNSW*/false, /*isNUW*/false,
2559                            TD, TLI, DT, MaxRecurse);
2560   case Instruction::LShr:
2561     return SimplifyLShrInst(LHS, RHS, /*isExact*/false, TD, TLI, DT,
2562                             MaxRecurse);
2563   case Instruction::AShr:
2564     return SimplifyAShrInst(LHS, RHS, /*isExact*/false, TD, TLI, DT,
2565                             MaxRecurse);
2566   case Instruction::And: return SimplifyAndInst(LHS, RHS, TD, TLI, DT,
2567                                                 MaxRecurse);
2568   case Instruction::Or:  return SimplifyOrInst (LHS, RHS, TD, TLI, DT,
2569                                                 MaxRecurse);
2570   case Instruction::Xor: return SimplifyXorInst(LHS, RHS, TD, TLI, DT,
2571                                                 MaxRecurse);
2572   default:
2573     if (Constant *CLHS = dyn_cast<Constant>(LHS))
2574       if (Constant *CRHS = dyn_cast<Constant>(RHS)) {
2575         Constant *COps[] = {CLHS, CRHS};
2576         return ConstantFoldInstOperands(Opcode, LHS->getType(), COps, TD, TLI);
2577       }
2578
2579     // If the operation is associative, try some generic simplifications.
2580     if (Instruction::isAssociative(Opcode))
2581       if (Value *V = SimplifyAssociativeBinOp(Opcode, LHS, RHS, TD, TLI, DT,
2582                                               MaxRecurse))
2583         return V;
2584
2585     // If the operation is with the result of a select instruction, check whether
2586     // operating on either branch of the select always yields the same value.
2587     if (isa<SelectInst>(LHS) || isa<SelectInst>(RHS))
2588       if (Value *V = ThreadBinOpOverSelect(Opcode, LHS, RHS, TD, TLI, DT,
2589                                            MaxRecurse))
2590         return V;
2591
2592     // If the operation is with the result of a phi instruction, check whether
2593     // operating on all incoming values of the phi always yields the same value.
2594     if (isa<PHINode>(LHS) || isa<PHINode>(RHS))
2595       if (Value *V = ThreadBinOpOverPHI(Opcode, LHS, RHS, TD, TLI, DT,
2596                                         MaxRecurse))
2597         return V;
2598
2599     return 0;
2600   }
2601 }
2602
2603 Value *llvm::SimplifyBinOp(unsigned Opcode, Value *LHS, Value *RHS,
2604                            const TargetData *TD, const TargetLibraryInfo *TLI,
2605                            const DominatorTree *DT) {
2606   return ::SimplifyBinOp(Opcode, LHS, RHS, TD, TLI, DT, RecursionLimit);
2607 }
2608
2609 /// SimplifyCmpInst - Given operands for a CmpInst, see if we can
2610 /// fold the result.
2611 static Value *SimplifyCmpInst(unsigned Predicate, Value *LHS, Value *RHS,
2612                               const TargetData *TD,
2613                               const TargetLibraryInfo *TLI,
2614                               const DominatorTree *DT,
2615                               unsigned MaxRecurse) {
2616   if (CmpInst::isIntPredicate((CmpInst::Predicate)Predicate))
2617     return SimplifyICmpInst(Predicate, LHS, RHS, TD, TLI, DT, MaxRecurse);
2618   return SimplifyFCmpInst(Predicate, LHS, RHS, TD, TLI, DT, MaxRecurse);
2619 }
2620
2621 Value *llvm::SimplifyCmpInst(unsigned Predicate, Value *LHS, Value *RHS,
2622                              const TargetData *TD, const TargetLibraryInfo *TLI,
2623                              const DominatorTree *DT) {
2624   return ::SimplifyCmpInst(Predicate, LHS, RHS, TD, TLI, DT, RecursionLimit);
2625 }
2626
2627 static Value *SimplifyCallInst(CallInst *CI) {
2628   // call undef -> undef
2629   if (isa<UndefValue>(CI->getCalledValue()))
2630     return UndefValue::get(CI->getType());
2631
2632   return 0;
2633 }
2634
2635 /// SimplifyInstruction - See if we can compute a simplified version of this
2636 /// instruction.  If not, this returns null.
2637 Value *llvm::SimplifyInstruction(Instruction *I, const TargetData *TD,
2638                                  const TargetLibraryInfo *TLI,
2639                                  const DominatorTree *DT) {
2640   Value *Result;
2641
2642   switch (I->getOpcode()) {
2643   default:
2644     Result = ConstantFoldInstruction(I, TD, TLI);
2645     break;
2646   case Instruction::Add:
2647     Result = SimplifyAddInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
2648                              cast<BinaryOperator>(I)->hasNoSignedWrap(),
2649                              cast<BinaryOperator>(I)->hasNoUnsignedWrap(),
2650                              TD, TLI, DT);
2651     break;
2652   case Instruction::Sub:
2653     Result = SimplifySubInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
2654                              cast<BinaryOperator>(I)->hasNoSignedWrap(),
2655                              cast<BinaryOperator>(I)->hasNoUnsignedWrap(),
2656                              TD, TLI, DT);
2657     break;
2658   case Instruction::Mul:
2659     Result = SimplifyMulInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1), TD, TLI, DT);
2660     break;
2661   case Instruction::SDiv:
2662     Result = SimplifySDivInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1), TD, TLI, DT);
2663     break;
2664   case Instruction::UDiv:
2665     Result = SimplifyUDivInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1), TD, TLI, DT);
2666     break;
2667   case Instruction::FDiv:
2668     Result = SimplifyFDivInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1), TD, TLI, DT);
2669     break;
2670   case Instruction::SRem:
2671     Result = SimplifySRemInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1), TD, TLI, DT);
2672     break;
2673   case Instruction::URem:
2674     Result = SimplifyURemInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1), TD, TLI, DT);
2675     break;
2676   case Instruction::FRem:
2677     Result = SimplifyFRemInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1), TD, TLI, DT);
2678     break;
2679   case Instruction::Shl:
2680     Result = SimplifyShlInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
2681                              cast<BinaryOperator>(I)->hasNoSignedWrap(),
2682                              cast<BinaryOperator>(I)->hasNoUnsignedWrap(),
2683                              TD, TLI, DT);
2684     break;
2685   case Instruction::LShr:
2686     Result = SimplifyLShrInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
2687                               cast<BinaryOperator>(I)->isExact(),
2688                               TD, TLI, DT);
2689     break;
2690   case Instruction::AShr:
2691     Result = SimplifyAShrInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
2692                               cast<BinaryOperator>(I)->isExact(),
2693                               TD, TLI, DT);
2694     break;
2695   case Instruction::And:
2696     Result = SimplifyAndInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1), TD, TLI, DT);
2697     break;
2698   case Instruction::Or:
2699     Result = SimplifyOrInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1), TD, TLI, DT);
2700     break;
2701   case Instruction::Xor:
2702     Result = SimplifyXorInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1), TD, TLI, DT);
2703     break;
2704   case Instruction::ICmp:
2705     Result = SimplifyICmpInst(cast<ICmpInst>(I)->getPredicate(),
2706                               I->getOperand(0), I->getOperand(1), TD, TLI, DT);
2707     break;
2708   case Instruction::FCmp:
2709     Result = SimplifyFCmpInst(cast<FCmpInst>(I)->getPredicate(),
2710                               I->getOperand(0), I->getOperand(1), TD, TLI, DT);
2711     break;
2712   case Instruction::Select:
2713     Result = SimplifySelectInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
2714                                 I->getOperand(2), TD, DT);
2715     break;
2716   case Instruction::GetElementPtr: {
2717     SmallVector<Value*, 8> Ops(I->op_begin(), I->op_end());
2718     Result = SimplifyGEPInst(Ops, TD, DT);
2719     break;
2720   }
2721   case Instruction::InsertValue: {
2722     InsertValueInst *IV = cast<InsertValueInst>(I);
2723     Result = SimplifyInsertValueInst(IV->getAggregateOperand(),
2724                                      IV->getInsertedValueOperand(),
2725                                      IV->getIndices(), TD, DT);
2726     break;
2727   }
2728   case Instruction::PHI:
2729     Result = SimplifyPHINode(cast<PHINode>(I), DT);
2730     break;
2731   case Instruction::Call:
2732     Result = SimplifyCallInst(cast<CallInst>(I));
2733     break;
2734   }
2735
2736   /// If called on unreachable code, the above logic may report that the
2737   /// instruction simplified to itself.  Make life easier for users by
2738   /// detecting that case here, returning a safe value instead.
2739   return Result == I ? UndefValue::get(I->getType()) : Result;
2740 }
2741
2742 /// ReplaceAndSimplifyAllUses - Perform From->replaceAllUsesWith(To) and then
2743 /// delete the From instruction.  In addition to a basic RAUW, this does a
2744 /// recursive simplification of the newly formed instructions.  This catches
2745 /// things where one simplification exposes other opportunities.  This only
2746 /// simplifies and deletes scalar operations, it does not change the CFG.
2747 ///
2748 void llvm::ReplaceAndSimplifyAllUses(Instruction *From, Value *To,
2749                                      const TargetData *TD,
2750                                      const TargetLibraryInfo *TLI,
2751                                      const DominatorTree *DT) {
2752   assert(From != To && "ReplaceAndSimplifyAllUses(X,X) is not valid!");
2753
2754   // FromHandle/ToHandle - This keeps a WeakVH on the from/to values so that
2755   // we can know if it gets deleted out from under us or replaced in a
2756   // recursive simplification.
2757   WeakVH FromHandle(From);
2758   WeakVH ToHandle(To);
2759
2760   while (!From->use_empty()) {
2761     // Update the instruction to use the new value.
2762     Use &TheUse = From->use_begin().getUse();
2763     Instruction *User = cast<Instruction>(TheUse.getUser());
2764     TheUse = To;
2765
2766     // Check to see if the instruction can be folded due to the operand
2767     // replacement.  For example changing (or X, Y) into (or X, -1) can replace
2768     // the 'or' with -1.
2769     Value *SimplifiedVal;
2770     {
2771       // Sanity check to make sure 'User' doesn't dangle across
2772       // SimplifyInstruction.
2773       AssertingVH<> UserHandle(User);
2774
2775       SimplifiedVal = SimplifyInstruction(User, TD, TLI, DT);
2776       if (SimplifiedVal == 0) continue;
2777     }
2778
2779     // Recursively simplify this user to the new value.
2780     ReplaceAndSimplifyAllUses(User, SimplifiedVal, TD, TLI, DT);
2781     From = dyn_cast_or_null<Instruction>((Value*)FromHandle);
2782     To = ToHandle;
2783
2784     assert(ToHandle && "To value deleted by recursive simplification?");
2785
2786     // If the recursive simplification ended up revisiting and deleting
2787     // 'From' then we're done.
2788     if (From == 0)
2789       return;
2790   }
2791
2792   // If 'From' has value handles referring to it, do a real RAUW to update them.
2793   From->replaceAllUsesWith(To);
2794
2795   From->eraseFromParent();
2796 }