lib/Analysis/InstructionSimplify.cpp

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