lib/Transforms/InstCombine/InstCombineAndOrXor.cpp

   1 //===- InstCombineAndOrXor.cpp --------------------------------------------===//
   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 the visitAnd, visitOr, and visitXor functions.
  11 //
  12 //===----------------------------------------------------------------------===//
  13
  14 #include "InstCombineInternal.h"
  15 #include "llvm/Analysis/InstructionSimplify.h"
  16 #include "llvm/IR/ConstantRange.h"
  17 #include "llvm/IR/Intrinsics.h"
  18 #include "llvm/IR/PatternMatch.h"
  19 #include "llvm/Transforms/Utils/CmpInstAnalysis.h"
  20 using namespace llvm;
  21 using namespace PatternMatch;
  22
  23 #define DEBUG_TYPE "instcombine"
  24
  25 static inline Value *dyn_castNotVal(Value *V) {
  26   // If this is not(not(x)) don't return that this is a not: we want the two
  27   // not's to be folded first.
  28   if (BinaryOperator::isNot(V)) {
  29     Value *Operand = BinaryOperator::getNotArgument(V);
  30     if (!IsFreeToInvert(Operand, Operand->hasOneUse()))
  31       return Operand;
  32   }
  33
  34   // Constants can be considered to be not'ed values...
  35   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(V))
  36     return ConstantInt::get(C->getType(), ~C->getValue());
  37   return nullptr;
  38 }
  39
  40 /// Similar to getICmpCode but for FCmpInst. This encodes a fcmp predicate into
  41 /// a three bit mask. It also returns whether it is an ordered predicate by
  42 /// reference.
  43 static unsigned getFCmpCode(FCmpInst::Predicate CC, bool &isOrdered) {
  44   isOrdered = false;
  45   switch (CC) {
  46   case FCmpInst::FCMP_ORD: isOrdered = true; return 0;  // 000
  47   case FCmpInst::FCMP_UNO:                   return 0;  // 000
  48   case FCmpInst::FCMP_OGT: isOrdered = true; return 1;  // 001
  49   case FCmpInst::FCMP_UGT:                   return 1;  // 001
  50   case FCmpInst::FCMP_OEQ: isOrdered = true; return 2;  // 010
  51   case FCmpInst::FCMP_UEQ:                   return 2;  // 010
  52   case FCmpInst::FCMP_OGE: isOrdered = true; return 3;  // 011
  53   case FCmpInst::FCMP_UGE:                   return 3;  // 011
  54   case FCmpInst::FCMP_OLT: isOrdered = true; return 4;  // 100
  55   case FCmpInst::FCMP_ULT:                   return 4;  // 100
  56   case FCmpInst::FCMP_ONE: isOrdered = true; return 5;  // 101
  57   case FCmpInst::FCMP_UNE:                   return 5;  // 101
  58   case FCmpInst::FCMP_OLE: isOrdered = true; return 6;  // 110
  59   case FCmpInst::FCMP_ULE:                   return 6;  // 110
  60     // True -> 7
  61   default:
  62     // Not expecting FCMP_FALSE and FCMP_TRUE;
  63     llvm_unreachable("Unexpected FCmp predicate!");
  64   }
  65 }
  66
  67 /// This is the complement of getICmpCode, which turns an opcode and two
  68 /// operands into either a constant true or false, or a brand new ICmp
  69 /// instruction. The sign is passed in to determine which kind of predicate to
  70 /// use in the new icmp instruction.
  71 static Value *getNewICmpValue(bool Sign, unsigned Code, Value *LHS, Value *RHS,
  72                               InstCombiner::BuilderTy *Builder) {
  73   ICmpInst::Predicate NewPred;
  74   if (Value *NewConstant = getICmpValue(Sign, Code, LHS, RHS, NewPred))
  75     return NewConstant;
  76   return Builder->CreateICmp(NewPred, LHS, RHS);
  77 }
  78
  79 /// This is the complement of getFCmpCode, which turns an opcode and two
  80 /// operands into either a FCmp instruction. isordered is passed in to determine
  81 /// which kind of predicate to use in the new fcmp instruction.
  82 static Value *getFCmpValue(bool isordered, unsigned code,
  83                            Value *LHS, Value *RHS,
  84                            InstCombiner::BuilderTy *Builder) {
  85   CmpInst::Predicate Pred;
  86   switch (code) {
  87   default: llvm_unreachable("Illegal FCmp code!");
  88   case 0: Pred = isordered ? FCmpInst::FCMP_ORD : FCmpInst::FCMP_UNO; break;
  89   case 1: Pred = isordered ? FCmpInst::FCMP_OGT : FCmpInst::FCMP_UGT; break;
  90   case 2: Pred = isordered ? FCmpInst::FCMP_OEQ : FCmpInst::FCMP_UEQ; break;
  91   case 3: Pred = isordered ? FCmpInst::FCMP_OGE : FCmpInst::FCMP_UGE; break;
  92   case 4: Pred = isordered ? FCmpInst::FCMP_OLT : FCmpInst::FCMP_ULT; break;
  93   case 5: Pred = isordered ? FCmpInst::FCMP_ONE : FCmpInst::FCMP_UNE; break;
  94   case 6: Pred = isordered ? FCmpInst::FCMP_OLE : FCmpInst::FCMP_ULE; break;
  95   case 7:
  96     if (!isordered)
  97       return ConstantInt::get(CmpInst::makeCmpResultType(LHS->getType()), 1);
  98     Pred = FCmpInst::FCMP_ORD; break;
  99   }
 100   return Builder->CreateFCmp(Pred, LHS, RHS);
 101 }
 102
 103 /// \brief Transform BITWISE_OP(BSWAP(A),BSWAP(B)) to BSWAP(BITWISE_OP(A, B))
 104 /// \param I Binary operator to transform.
 105 /// \return Pointer to node that must replace the original binary operator, or
 106 ///         null pointer if no transformation was made.
 107 Value *InstCombiner::SimplifyBSwap(BinaryOperator &I) {
 108   IntegerType *ITy = dyn_cast<IntegerType>(I.getType());
 109
 110   // Can't do vectors.
 111   if (I.getType()->isVectorTy()) return nullptr;
 112
 113   // Can only do bitwise ops.
 114   unsigned Op = I.getOpcode();
 115   if (Op != Instruction::And && Op != Instruction::Or &&
 116       Op != Instruction::Xor)
 117     return nullptr;
 118
 119   Value *OldLHS = I.getOperand(0);
 120   Value *OldRHS = I.getOperand(1);
 121   ConstantInt *ConstLHS = dyn_cast<ConstantInt>(OldLHS);
 122   ConstantInt *ConstRHS = dyn_cast<ConstantInt>(OldRHS);
 123   IntrinsicInst *IntrLHS = dyn_cast<IntrinsicInst>(OldLHS);
 124   IntrinsicInst *IntrRHS = dyn_cast<IntrinsicInst>(OldRHS);
 125   bool IsBswapLHS = (IntrLHS && IntrLHS->getIntrinsicID() == Intrinsic::bswap);
 126   bool IsBswapRHS = (IntrRHS && IntrRHS->getIntrinsicID() == Intrinsic::bswap);
 127
 128   if (!IsBswapLHS && !IsBswapRHS)
 129     return nullptr;
 130
 131   if (!IsBswapLHS && !ConstLHS)
 132     return nullptr;
 133
 134   if (!IsBswapRHS && !ConstRHS)
 135     return nullptr;
 136
 137   /// OP( BSWAP(x), BSWAP(y) ) -> BSWAP( OP(x, y) )
 138   /// OP( BSWAP(x), CONSTANT ) -> BSWAP( OP(x, BSWAP(CONSTANT) ) )
 139   Value *NewLHS = IsBswapLHS ? IntrLHS->getOperand(0) :
 140                   Builder->getInt(ConstLHS->getValue().byteSwap());
 141
 142   Value *NewRHS = IsBswapRHS ? IntrRHS->getOperand(0) :
 143                   Builder->getInt(ConstRHS->getValue().byteSwap());
 144
 145   Value *BinOp = nullptr;
 146   if (Op == Instruction::And)
 147     BinOp = Builder->CreateAnd(NewLHS, NewRHS);
 148   else if (Op == Instruction::Or)
 149     BinOp = Builder->CreateOr(NewLHS, NewRHS);
 150   else //if (Op == Instruction::Xor)
 151     BinOp = Builder->CreateXor(NewLHS, NewRHS);
 152
 153   Module *M = I.getParent()->getParent()->getParent();
 154   Function *F = Intrinsic::getDeclaration(M, Intrinsic::bswap, ITy);
 155   return Builder->CreateCall(F, BinOp);
 156 }
 157
 158 /// This handles expressions of the form ((val OP C1) & C2).  Where
 159 /// the Op parameter is 'OP', OpRHS is 'C1', and AndRHS is 'C2'.  Op is
 160 /// guaranteed to be a binary operator.
 161 Instruction *InstCombiner::OptAndOp(Instruction *Op,
 162                                     ConstantInt *OpRHS,
 163                                     ConstantInt *AndRHS,
 164                                     BinaryOperator &TheAnd) {
 165   Value *X = Op->getOperand(0);
 166   Constant *Together = nullptr;
 167   if (!Op->isShift())
 168     Together = ConstantExpr::getAnd(AndRHS, OpRHS);
 169
 170   switch (Op->getOpcode()) {
 171   case Instruction::Xor:
 172     if (Op->hasOneUse()) {
 173       // (X ^ C1) & C2 --> (X & C2) ^ (C1&C2)
 174       Value *And = Builder->CreateAnd(X, AndRHS);
 175       And->takeName(Op);
 176       return BinaryOperator::CreateXor(And, Together);
 177     }
 178     break;
 179   case Instruction::Or:
 180     if (Op->hasOneUse()){
 181       if (Together != OpRHS) {
 182         // (X | C1) & C2 --> (X | (C1&C2)) & C2
 183         Value *Or = Builder->CreateOr(X, Together);
 184         Or->takeName(Op);
 185         return BinaryOperator::CreateAnd(Or, AndRHS);
 186       }
 187
 188       ConstantInt *TogetherCI = dyn_cast<ConstantInt>(Together);
 189       if (TogetherCI && !TogetherCI->isZero()){
 190         // (X | C1) & C2 --> (X & (C2^(C1&C2))) | C1
 191         // NOTE: This reduces the number of bits set in the & mask, which
 192         // can expose opportunities for store narrowing.
 193         Together = ConstantExpr::getXor(AndRHS, Together);
 194         Value *And = Builder->CreateAnd(X, Together);
 195         And->takeName(Op);
 196         return BinaryOperator::CreateOr(And, OpRHS);
 197       }
 198     }
 199
 200     break;
 201   case Instruction::Add:
 202     if (Op->hasOneUse()) {
 203       // Adding a one to a single bit bit-field should be turned into an XOR
 204       // of the bit.  First thing to check is to see if this AND is with a
 205       // single bit constant.
 206       const APInt &AndRHSV = AndRHS->getValue();
 207
 208       // If there is only one bit set.
 209       if (AndRHSV.isPowerOf2()) {
 210         // Ok, at this point, we know that we are masking the result of the
 211         // ADD down to exactly one bit.  If the constant we are adding has
 212         // no bits set below this bit, then we can eliminate the ADD.
 213         const APInt& AddRHS = OpRHS->getValue();
 214
 215         // Check to see if any bits below the one bit set in AndRHSV are set.
 216         if ((AddRHS & (AndRHSV-1)) == 0) {
 217           // If not, the only thing that can effect the output of the AND is
 218           // the bit specified by AndRHSV.  If that bit is set, the effect of
 219           // the XOR is to toggle the bit.  If it is clear, then the ADD has
 220           // no effect.
 221           if ((AddRHS & AndRHSV) == 0) { // Bit is not set, noop
 222             TheAnd.setOperand(0, X);
 223             return &TheAnd;
 224           } else {
 225             // Pull the XOR out of the AND.
 226             Value *NewAnd = Builder->CreateAnd(X, AndRHS);
 227             NewAnd->takeName(Op);
 228             return BinaryOperator::CreateXor(NewAnd, AndRHS);
 229           }
 230         }
 231       }
 232     }
 233     break;
 234
 235   case Instruction::Shl: {
 236     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
 237     // the anded constant includes them, clear them now!
 238     //
 239     uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
 240     uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
 241     APInt ShlMask(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth-OpRHSVal));
 242     ConstantInt *CI = Builder->getInt(AndRHS->getValue() & ShlMask);
 243
 244     if (CI->getValue() == ShlMask)
 245       // Masking out bits that the shift already masks.
 246       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, Op);   // No need for the and.
 247
 248     if (CI != AndRHS) {                  // Reducing bits set in and.
 249       TheAnd.setOperand(1, CI);
 250       return &TheAnd;
 251     }
 252     break;
 253   }
 254   case Instruction::LShr: {
 255     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
 256     // the anded constant includes them, clear them now!  This only applies to
 257     // unsigned shifts, because a signed shr may bring in set bits!
 258     //
 259     uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
 260     uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
 261     APInt ShrMask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - OpRHSVal));
 262     ConstantInt *CI = Builder->getInt(AndRHS->getValue() & ShrMask);
 263
 264     if (CI->getValue() == ShrMask)
 265       // Masking out bits that the shift already masks.
 266       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, Op);
 267
 268     if (CI != AndRHS) {
 269       TheAnd.setOperand(1, CI);  // Reduce bits set in and cst.
 270       return &TheAnd;
 271     }
 272     break;
 273   }
 274   case Instruction::AShr:
 275     // Signed shr.
 276     // See if this is shifting in some sign extension, then masking it out
 277     // with an and.
 278     if (Op->hasOneUse()) {
 279       uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
 280       uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
 281       APInt ShrMask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - OpRHSVal));
 282       Constant *C = Builder->getInt(AndRHS->getValue() & ShrMask);
 283       if (C == AndRHS) {          // Masking out bits shifted in.
 284         // (Val ashr C1) & C2 -> (Val lshr C1) & C2
 285         // Make the argument unsigned.
 286         Value *ShVal = Op->getOperand(0);
 287         ShVal = Builder->CreateLShr(ShVal, OpRHS, Op->getName());
 288         return BinaryOperator::CreateAnd(ShVal, AndRHS, TheAnd.getName());
 289       }
 290     }
 291     break;
 292   }
 293   return nullptr;
 294 }
 295
 296 /// Emit a computation of: (V >= Lo && V < Hi) if Inside is true, otherwise
 297 /// (V < Lo || V >= Hi).  In practice, we emit the more efficient
 298 /// (V-Lo) \<u Hi-Lo.  This method expects that Lo <= Hi. isSigned indicates
 299 /// whether to treat the V, Lo and HI as signed or not. IB is the location to
 300 /// insert new instructions.
 301 Value *InstCombiner::InsertRangeTest(Value *V, Constant *Lo, Constant *Hi,
 302                                      bool isSigned, bool Inside) {
 303   assert(cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getICmp((isSigned ?
 304             ICmpInst::ICMP_SLE:ICmpInst::ICMP_ULE), Lo, Hi))->getZExtValue() &&
 305          "Lo is not <= Hi in range emission code!");
 306
 307   if (Inside) {
 308     if (Lo == Hi)  // Trivially false.
 309       return Builder->getFalse();
 310
 311     // V >= Min && V < Hi --> V < Hi
 312     if (cast<ConstantInt>(Lo)->isMinValue(isSigned)) {
 313       ICmpInst::Predicate pred = (isSigned ?
 314         ICmpInst::ICMP_SLT : ICmpInst::ICMP_ULT);
 315       return Builder->CreateICmp(pred, V, Hi);
 316     }
 317
 318     // Emit V-Lo <u Hi-Lo
 319     Constant *NegLo = ConstantExpr::getNeg(Lo);
 320     Value *Add = Builder->CreateAdd(V, NegLo, V->getName()+".off");
 321     Constant *UpperBound = ConstantExpr::getAdd(NegLo, Hi);
 322     return Builder->CreateICmpULT(Add, UpperBound);
 323   }
 324
 325   if (Lo == Hi)  // Trivially true.
 326     return Builder->getTrue();
 327
 328   // V < Min || V >= Hi -> V > Hi-1
 329   Hi = SubOne(cast<ConstantInt>(Hi));
 330   if (cast<ConstantInt>(Lo)->isMinValue(isSigned)) {
 331     ICmpInst::Predicate pred = (isSigned ?
 332         ICmpInst::ICMP_SGT : ICmpInst::ICMP_UGT);
 333     return Builder->CreateICmp(pred, V, Hi);
 334   }
 335
 336   // Emit V-Lo >u Hi-1-Lo
 337   // Note that Hi has already had one subtracted from it, above.
 338   ConstantInt *NegLo = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(Lo));
 339   Value *Add = Builder->CreateAdd(V, NegLo, V->getName()+".off");
 340   Constant *LowerBound = ConstantExpr::getAdd(NegLo, Hi);
 341   return Builder->CreateICmpUGT(Add, LowerBound);
 342 }
 343
 344 /// Returns true iff Val consists of one contiguous run of 1s with any number
 345 /// of 0s on either side.  The 1s are allowed to wrap from LSB to MSB,
 346 /// so 0x000FFF0, 0x0000FFFF, and 0xFF0000FF are all runs.  0x0F0F0000 is
 347 /// not, since all 1s are not contiguous.
 348 static bool isRunOfOnes(ConstantInt *Val, uint32_t &MB, uint32_t &ME) {
 349   const APInt& V = Val->getValue();
 350   uint32_t BitWidth = Val->getType()->getBitWidth();
 351   if (!APIntOps::isShiftedMask(BitWidth, V)) return false;
 352
 353   // look for the first zero bit after the run of ones
 354   MB = BitWidth - ((V - 1) ^ V).countLeadingZeros();
 355   // look for the first non-zero bit
 356   ME = V.getActiveBits();
 357   return true;
 358 }
 359
 360 /// This is part of an expression (LHS +/- RHS) & Mask, where isSub determines
 361 /// whether the operator is a sub. If we can fold one of the following xforms:
 362 ///
 363 /// ((A & N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == Mask
 364 /// ((A | N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == 0
 365 /// ((A ^ N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == 0
 366 ///
 367 /// return (A +/- B).
 368 ///
 369 Value *InstCombiner::FoldLogicalPlusAnd(Value *LHS, Value *RHS,
 370                                         ConstantInt *Mask, bool isSub,
 371                                         Instruction &I) {
 372   Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS);
 373   if (!LHSI || LHSI->getNumOperands() != 2 ||
 374       !isa<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) return nullptr;
 375
 376   ConstantInt *N = cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
 377
 378   switch (LHSI->getOpcode()) {
 379   default: return nullptr;
 380   case Instruction::And:
 381     if (ConstantExpr::getAnd(N, Mask) == Mask) {
 382       // If the AndRHS is a power of two minus one (0+1+), this is simple.
 383       if ((Mask->getValue().countLeadingZeros() +
 384            Mask->getValue().countPopulation()) ==
 385           Mask->getValue().getBitWidth())
 386         break;
 387
 388       // Otherwise, if Mask is 0+1+0+, and if B is known to have the low 0+
 389       // part, we don't need any explicit masks to take them out of A.  If that
 390       // is all N is, ignore it.
 391       uint32_t MB = 0, ME = 0;
 392       if (isRunOfOnes(Mask, MB, ME)) {  // begin/end bit of run, inclusive
 393         uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(RHS->getType())->getBitWidth();
 394         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, MB-1));
 395         if (MaskedValueIsZero(RHS, Mask, 0, &I))
 396           break;
 397       }
 398     }
 399     return nullptr;
 400   case Instruction::Or:
 401   case Instruction::Xor:
 402     // If the AndRHS is a power of two minus one (0+1+), and N&Mask == 0
 403     if ((Mask->getValue().countLeadingZeros() +
 404          Mask->getValue().countPopulation()) == Mask->getValue().getBitWidth()
 405         && ConstantExpr::getAnd(N, Mask)->isNullValue())
 406       break;
 407     return nullptr;
 408   }
 409
 410   if (isSub)
 411     return Builder->CreateSub(LHSI->getOperand(0), RHS, "fold");
 412   return Builder->CreateAdd(LHSI->getOperand(0), RHS, "fold");
 413 }
 414
 415 /// enum for classifying (icmp eq (A & B), C) and (icmp ne (A & B), C)
 416 /// One of A and B is considered the mask, the other the value. This is
 417 /// described as the "AMask" or "BMask" part of the enum. If the enum
 418 /// contains only "Mask", then both A and B can be considered masks.
 419 /// If A is the mask, then it was proven, that (A & C) == C. This
 420 /// is trivial if C == A, or C == 0. If both A and C are constants, this
 421 /// proof is also easy.
 422 /// For the following explanations we assume that A is the mask.
 423 /// The part "AllOnes" declares, that the comparison is true only
 424 /// if (A & B) == A, or all bits of A are set in B.
 425 ///   Example: (icmp eq (A & 3), 3) -> FoldMskICmp_AMask_AllOnes
 426 /// The part "AllZeroes" declares, that the comparison is true only
 427 /// if (A & B) == 0, or all bits of A are cleared in B.
 428 ///   Example: (icmp eq (A & 3), 0) -> FoldMskICmp_Mask_AllZeroes
 429 /// The part "Mixed" declares, that (A & B) == C and C might or might not
 430 /// contain any number of one bits and zero bits.
 431 ///   Example: (icmp eq (A & 3), 1) -> FoldMskICmp_AMask_Mixed
 432 /// The Part "Not" means, that in above descriptions "==" should be replaced
 433 /// by "!=".
 434 ///   Example: (icmp ne (A & 3), 3) -> FoldMskICmp_AMask_NotAllOnes
 435 /// If the mask A contains a single bit, then the following is equivalent:
 436 ///    (icmp eq (A & B), A) equals (icmp ne (A & B), 0)
 437 ///    (icmp ne (A & B), A) equals (icmp eq (A & B), 0)
 438 enum MaskedICmpType {
 439   FoldMskICmp_AMask_AllOnes           =     1,
 440   FoldMskICmp_AMask_NotAllOnes        =     2,
 441   FoldMskICmp_BMask_AllOnes           =     4,
 442   FoldMskICmp_BMask_NotAllOnes        =     8,
 443   FoldMskICmp_Mask_AllZeroes          =    16,
 444   FoldMskICmp_Mask_NotAllZeroes       =    32,
 445   FoldMskICmp_AMask_Mixed             =    64,
 446   FoldMskICmp_AMask_NotMixed          =   128,
 447   FoldMskICmp_BMask_Mixed             =   256,
 448   FoldMskICmp_BMask_NotMixed          =   512
 449 };
 450
 451 /// Return the set of pattern classes (from MaskedICmpType)
 452 /// that (icmp SCC (A & B), C) satisfies.
 453 static unsigned getTypeOfMaskedICmp(Value* A, Value* B, Value* C,
 454                                     ICmpInst::Predicate SCC)
 455 {
 456   ConstantInt *ACst = dyn_cast<ConstantInt>(A);
 457   ConstantInt *BCst = dyn_cast<ConstantInt>(B);
 458   ConstantInt *CCst = dyn_cast<ConstantInt>(C);
 459   bool icmp_eq = (SCC == ICmpInst::ICMP_EQ);
 460   bool icmp_abit = (ACst && !ACst->isZero() &&
 461                     ACst->getValue().isPowerOf2());
 462   bool icmp_bbit = (BCst && !BCst->isZero() &&
 463                     BCst->getValue().isPowerOf2());
 464   unsigned result = 0;
 465   if (CCst && CCst->isZero()) {
 466     // if C is zero, then both A and B qualify as mask
 467     result |= (icmp_eq ? (FoldMskICmp_Mask_AllZeroes |
 468                           FoldMskICmp_Mask_AllZeroes |
 469                           FoldMskICmp_AMask_Mixed |
 470                           FoldMskICmp_BMask_Mixed)
 471                        : (FoldMskICmp_Mask_NotAllZeroes |
 472                           FoldMskICmp_Mask_NotAllZeroes |
 473                           FoldMskICmp_AMask_NotMixed |
 474                           FoldMskICmp_BMask_NotMixed));
 475     if (icmp_abit)
 476       result |= (icmp_eq ? (FoldMskICmp_AMask_NotAllOnes |
 477                             FoldMskICmp_AMask_NotMixed)
 478                          : (FoldMskICmp_AMask_AllOnes |
 479                             FoldMskICmp_AMask_Mixed));
 480     if (icmp_bbit)
 481       result |= (icmp_eq ? (FoldMskICmp_BMask_NotAllOnes |
 482                             FoldMskICmp_BMask_NotMixed)
 483                          : (FoldMskICmp_BMask_AllOnes |
 484                             FoldMskICmp_BMask_Mixed));
 485     return result;
 486   }
 487   if (A == C) {
 488     result |= (icmp_eq ? (FoldMskICmp_AMask_AllOnes |
 489                           FoldMskICmp_AMask_Mixed)
 490                        : (FoldMskICmp_AMask_NotAllOnes |
 491                           FoldMskICmp_AMask_NotMixed));
 492     if (icmp_abit)
 493       result |= (icmp_eq ? (FoldMskICmp_Mask_NotAllZeroes |
 494                             FoldMskICmp_AMask_NotMixed)
 495                          : (FoldMskICmp_Mask_AllZeroes |
 496                             FoldMskICmp_AMask_Mixed));
 497   } else if (ACst && CCst &&
 498              ConstantExpr::getAnd(ACst, CCst) == CCst) {
 499     result |= (icmp_eq ? FoldMskICmp_AMask_Mixed
 500                        : FoldMskICmp_AMask_NotMixed);
 501   }
 502   if (B == C) {
 503     result |= (icmp_eq ? (FoldMskICmp_BMask_AllOnes |
 504                           FoldMskICmp_BMask_Mixed)
 505                        : (FoldMskICmp_BMask_NotAllOnes |
 506                           FoldMskICmp_BMask_NotMixed));
 507     if (icmp_bbit)
 508       result |= (icmp_eq ? (FoldMskICmp_Mask_NotAllZeroes |
 509                             FoldMskICmp_BMask_NotMixed)
 510                          : (FoldMskICmp_Mask_AllZeroes |
 511                             FoldMskICmp_BMask_Mixed));
 512   } else if (BCst && CCst &&
 513              ConstantExpr::getAnd(BCst, CCst) == CCst) {
 514     result |= (icmp_eq ? FoldMskICmp_BMask_Mixed
 515                        : FoldMskICmp_BMask_NotMixed);
 516   }
 517   return result;
 518 }
 519
 520 /// Convert an analysis of a masked ICmp into its equivalent if all boolean
 521 /// operations had the opposite sense. Since each "NotXXX" flag (recording !=)
 522 /// is adjacent to the corresponding normal flag (recording ==), this just
 523 /// involves swapping those bits over.
 524 static unsigned conjugateICmpMask(unsigned Mask) {
 525   unsigned NewMask;
 526   NewMask = (Mask & (FoldMskICmp_AMask_AllOnes | FoldMskICmp_BMask_AllOnes |
 527                      FoldMskICmp_Mask_AllZeroes | FoldMskICmp_AMask_Mixed |
 528                      FoldMskICmp_BMask_Mixed))
 529             << 1;
 530
 531   NewMask |=
 532       (Mask & (FoldMskICmp_AMask_NotAllOnes | FoldMskICmp_BMask_NotAllOnes |
 533                FoldMskICmp_Mask_NotAllZeroes | FoldMskICmp_AMask_NotMixed |
 534                FoldMskICmp_BMask_NotMixed))
 535       >> 1;
 536
 537   return NewMask;
 538 }
 539
 540 /// Decompose an icmp into the form ((X & Y) pred Z) if possible.
 541 /// The returned predicate is either == or !=. Returns false if
 542 /// decomposition fails.
 543 static bool decomposeBitTestICmp(const ICmpInst *I, ICmpInst::Predicate &Pred,
 544                                  Value *&X, Value *&Y, Value *&Z) {
 545   ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1));
 546   if (!C)
 547     return false;
 548
 549   switch (I->getPredicate()) {
 550   default:
 551     return false;
 552   case ICmpInst::ICMP_SLT:
 553     // X < 0 is equivalent to (X & SignBit) != 0.
 554     if (!C->isZero())
 555       return false;
 556     Y = ConstantInt::get(I->getContext(), APInt::getSignBit(C->getBitWidth()));
 557     Pred = ICmpInst::ICMP_NE;
 558     break;
 559   case ICmpInst::ICMP_SGT:
 560     // X > -1 is equivalent to (X & SignBit) == 0.
 561     if (!C->isAllOnesValue())
 562       return false;
 563     Y = ConstantInt::get(I->getContext(), APInt::getSignBit(C->getBitWidth()));
 564     Pred = ICmpInst::ICMP_EQ;
 565     break;
 566   case ICmpInst::ICMP_ULT:
 567     // X <u 2^n is equivalent to (X & ~(2^n-1)) == 0.
 568     if (!C->getValue().isPowerOf2())
 569       return false;
 570     Y = ConstantInt::get(I->getContext(), -C->getValue());
 571     Pred = ICmpInst::ICMP_EQ;
 572     break;
 573   case ICmpInst::ICMP_UGT:
 574     // X >u 2^n-1 is equivalent to (X & ~(2^n-1)) != 0.
 575     if (!(C->getValue() + 1).isPowerOf2())
 576       return false;
 577     Y = ConstantInt::get(I->getContext(), ~C->getValue());
 578     Pred = ICmpInst::ICMP_NE;
 579     break;
 580   }
 581
 582   X = I->getOperand(0);
 583   Z = ConstantInt::getNullValue(C->getType());
 584   return true;
 585 }
 586
 587 /// Handle (icmp(A & B) ==/!= C) &/| (icmp(A & D) ==/!= E)
 588 /// Return the set of pattern classes (from MaskedICmpType)
 589 /// that both LHS and RHS satisfy.
 590 static unsigned foldLogOpOfMaskedICmpsHelper(Value*& A,
 591                                              Value*& B, Value*& C,
 592                                              Value*& D, Value*& E,
 593                                              ICmpInst *LHS, ICmpInst *RHS,
 594                                              ICmpInst::Predicate &LHSCC,
 595                                              ICmpInst::Predicate &RHSCC) {
 596   if (LHS->getOperand(0)->getType() != RHS->getOperand(0)->getType()) return 0;
 597   // vectors are not (yet?) supported
 598   if (LHS->getOperand(0)->getType()->isVectorTy()) return 0;
 599
 600   // Here comes the tricky part:
 601   // LHS might be of the form L11 & L12 == X, X == L21 & L22,
 602   // and L11 & L12 == L21 & L22. The same goes for RHS.
 603   // Now we must find those components L** and R**, that are equal, so
 604   // that we can extract the parameters A, B, C, D, and E for the canonical
 605   // above.
 606   Value *L1 = LHS->getOperand(0);
 607   Value *L2 = LHS->getOperand(1);
 608   Value *L11,*L12,*L21,*L22;
 609   // Check whether the icmp can be decomposed into a bit test.
 610   if (decomposeBitTestICmp(LHS, LHSCC, L11, L12, L2)) {
 611     L21 = L22 = L1 = nullptr;
 612   } else {
 613     // Look for ANDs in the LHS icmp.
 614     if (!L1->getType()->isIntegerTy()) {
 615       // You can icmp pointers, for example. They really aren't masks.
 616       L11 = L12 = nullptr;
 617     } else if (!match(L1, m_And(m_Value(L11), m_Value(L12)))) {
 618       // Any icmp can be viewed as being trivially masked; if it allows us to
 619       // remove one, it's worth it.
 620       L11 = L1;
 621       L12 = Constant::getAllOnesValue(L1->getType());
 622     }
 623
 624     if (!L2->getType()->isIntegerTy()) {
 625       // You can icmp pointers, for example. They really aren't masks.
 626       L21 = L22 = nullptr;
 627     } else if (!match(L2, m_And(m_Value(L21), m_Value(L22)))) {
 628       L21 = L2;
 629       L22 = Constant::getAllOnesValue(L2->getType());
 630     }
 631   }
 632
 633   // Bail if LHS was a icmp that can't be decomposed into an equality.
 634   if (!ICmpInst::isEquality(LHSCC))
 635     return 0;
 636
 637   Value *R1 = RHS->getOperand(0);
 638   Value *R2 = RHS->getOperand(1);
 639   Value *R11,*R12;
 640   bool ok = false;
 641   if (decomposeBitTestICmp(RHS, RHSCC, R11, R12, R2)) {
 642     if (R11 == L11 || R11 == L12 || R11 == L21 || R11 == L22) {
 643       A = R11; D = R12;
 644     } else if (R12 == L11 || R12 == L12 || R12 == L21 || R12 == L22) {
 645       A = R12; D = R11;
 646     } else {
 647       return 0;
 648     }
 649     E = R2; R1 = nullptr; ok = true;
 650   } else if (R1->getType()->isIntegerTy()) {
 651     if (!match(R1, m_And(m_Value(R11), m_Value(R12)))) {
 652       // As before, model no mask as a trivial mask if it'll let us do an
 653       // optimization.
 654       R11 = R1;
 655       R12 = Constant::getAllOnesValue(R1->getType());
 656     }
 657
 658     if (R11 == L11 || R11 == L12 || R11 == L21 || R11 == L22) {
 659       A = R11; D = R12; E = R2; ok = true;
 660     } else if (R12 == L11 || R12 == L12 || R12 == L21 || R12 == L22) {
 661       A = R12; D = R11; E = R2; ok = true;
 662     }
 663   }
 664
 665   // Bail if RHS was a icmp that can't be decomposed into an equality.
 666   if (!ICmpInst::isEquality(RHSCC))
 667     return 0;
 668
 669   // Look for ANDs in on the right side of the RHS icmp.
 670   if (!ok && R2->getType()->isIntegerTy()) {
 671     if (!match(R2, m_And(m_Value(R11), m_Value(R12)))) {
 672       R11 = R2;
 673       R12 = Constant::getAllOnesValue(R2->getType());
 674     }
 675
 676     if (R11 == L11 || R11 == L12 || R11 == L21 || R11 == L22) {
 677       A = R11; D = R12; E = R1; ok = true;
 678     } else if (R12 == L11 || R12 == L12 || R12 == L21 || R12 == L22) {
 679       A = R12; D = R11; E = R1; ok = true;
 680     } else {
 681       return 0;
 682     }
 683   }
 684   if (!ok)
 685     return 0;
 686
 687   if (L11 == A) {
 688     B = L12; C = L2;
 689   } else if (L12 == A) {
 690     B = L11; C = L2;
 691   } else if (L21 == A) {
 692     B = L22; C = L1;
 693   } else if (L22 == A) {
 694     B = L21; C = L1;
 695   }
 696
 697   unsigned left_type = getTypeOfMaskedICmp(A, B, C, LHSCC);
 698   unsigned right_type = getTypeOfMaskedICmp(A, D, E, RHSCC);
 699   return left_type & right_type;
 700 }
 701
 702 /// Try to fold (icmp(A & B) ==/!= C) &/| (icmp(A & D) ==/!= E)
 703 /// into a single (icmp(A & X) ==/!= Y).
 704 static Value *foldLogOpOfMaskedICmps(ICmpInst *LHS, ICmpInst *RHS, bool IsAnd,
 705                                      llvm::InstCombiner::BuilderTy *Builder) {
 706   Value *A = nullptr, *B = nullptr, *C = nullptr, *D = nullptr, *E = nullptr;
 707   ICmpInst::Predicate LHSCC = LHS->getPredicate(), RHSCC = RHS->getPredicate();
 708   unsigned mask = foldLogOpOfMaskedICmpsHelper(A, B, C, D, E, LHS, RHS,
 709                                                LHSCC, RHSCC);
 710   if (mask == 0) return nullptr;
 711   assert(ICmpInst::isEquality(LHSCC) && ICmpInst::isEquality(RHSCC) &&
 712          "foldLogOpOfMaskedICmpsHelper must return an equality predicate.");
 713
 714   // In full generality:
 715   //     (icmp (A & B) Op C) | (icmp (A & D) Op E)
 716   // ==  ![ (icmp (A & B) !Op C) & (icmp (A & D) !Op E) ]
 717   //
 718   // If the latter can be converted into (icmp (A & X) Op Y) then the former is
 719   // equivalent to (icmp (A & X) !Op Y).
 720   //
 721   // Therefore, we can pretend for the rest of this function that we're dealing
 722   // with the conjunction, provided we flip the sense of any comparisons (both
 723   // input and output).
 724
 725   // In most cases we're going to produce an EQ for the "&&" case.
 726   ICmpInst::Predicate NEWCC = IsAnd ? ICmpInst::ICMP_EQ : ICmpInst::ICMP_NE;
 727   if (!IsAnd) {
 728     // Convert the masking analysis into its equivalent with negated
 729     // comparisons.
 730     mask = conjugateICmpMask(mask);
 731   }
 732
 733   if (mask & FoldMskICmp_Mask_AllZeroes) {
 734     // (icmp eq (A & B), 0) & (icmp eq (A & D), 0)
 735     // -> (icmp eq (A & (B|D)), 0)
 736     Value *newOr = Builder->CreateOr(B, D);
 737     Value *newAnd = Builder->CreateAnd(A, newOr);
 738     // we can't use C as zero, because we might actually handle
 739     //   (icmp ne (A & B), B) & (icmp ne (A & D), D)
 740     // with B and D, having a single bit set
 741     Value *zero = Constant::getNullValue(A->getType());
 742     return Builder->CreateICmp(NEWCC, newAnd, zero);
 743   }
 744   if (mask & FoldMskICmp_BMask_AllOnes) {
 745     // (icmp eq (A & B), B) & (icmp eq (A & D), D)
 746     // -> (icmp eq (A & (B|D)), (B|D))
 747     Value *newOr = Builder->CreateOr(B, D);
 748     Value *newAnd = Builder->CreateAnd(A, newOr);
 749     return Builder->CreateICmp(NEWCC, newAnd, newOr);
 750   }
 751   if (mask & FoldMskICmp_AMask_AllOnes) {
 752     // (icmp eq (A & B), A) & (icmp eq (A & D), A)
 753     // -> (icmp eq (A & (B&D)), A)
 754     Value *newAnd1 = Builder->CreateAnd(B, D);
 755     Value *newAnd = Builder->CreateAnd(A, newAnd1);
 756     return Builder->CreateICmp(NEWCC, newAnd, A);
 757   }
 758
 759   // Remaining cases assume at least that B and D are constant, and depend on
 760   // their actual values. This isn't strictly, necessary, just a "handle the
 761   // easy cases for now" decision.
 762   ConstantInt *BCst = dyn_cast<ConstantInt>(B);
 763   if (!BCst) return nullptr;
 764   ConstantInt *DCst = dyn_cast<ConstantInt>(D);
 765   if (!DCst) return nullptr;
 766
 767   if (mask & (FoldMskICmp_Mask_NotAllZeroes | FoldMskICmp_BMask_NotAllOnes)) {
 768     // (icmp ne (A & B), 0) & (icmp ne (A & D), 0) and
 769     // (icmp ne (A & B), B) & (icmp ne (A & D), D)
 770     //     -> (icmp ne (A & B), 0) or (icmp ne (A & D), 0)
 771     // Only valid if one of the masks is a superset of the other (check "B&D" is
 772     // the same as either B or D).
 773     APInt NewMask = BCst->getValue() & DCst->getValue();
 774
 775     if (NewMask == BCst->getValue())
 776       return LHS;
 777     else if (NewMask == DCst->getValue())
 778       return RHS;
 779   }
 780   if (mask & FoldMskICmp_AMask_NotAllOnes) {
 781     // (icmp ne (A & B), B) & (icmp ne (A & D), D)
 782     //     -> (icmp ne (A & B), A) or (icmp ne (A & D), A)
 783     // Only valid if one of the masks is a superset of the other (check "B|D" is
 784     // the same as either B or D).
 785     APInt NewMask = BCst->getValue() | DCst->getValue();
 786
 787     if (NewMask == BCst->getValue())
 788       return LHS;
 789     else if (NewMask == DCst->getValue())
 790       return RHS;
 791   }
 792   if (mask & FoldMskICmp_BMask_Mixed) {
 793     // (icmp eq (A & B), C) & (icmp eq (A & D), E)
 794     // We already know that B & C == C && D & E == E.
 795     // If we can prove that (B & D) & (C ^ E) == 0, that is, the bits of
 796     // C and E, which are shared by both the mask B and the mask D, don't
 797     // contradict, then we can transform to
 798     // -> (icmp eq (A & (B|D)), (C|E))
 799     // Currently, we only handle the case of B, C, D, and E being constant.
 800     // we can't simply use C and E, because we might actually handle
 801     //   (icmp ne (A & B), B) & (icmp eq (A & D), D)
 802     // with B and D, having a single bit set
 803     ConstantInt *CCst = dyn_cast<ConstantInt>(C);
 804     if (!CCst) return nullptr;
 805     ConstantInt *ECst = dyn_cast<ConstantInt>(E);
 806     if (!ECst) return nullptr;
 807     if (LHSCC != NEWCC)
 808       CCst = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getXor(BCst, CCst));
 809     if (RHSCC != NEWCC)
 810       ECst = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getXor(DCst, ECst));
 811     // if there is a conflict we should actually return a false for the
 812     // whole construct
 813     if (((BCst->getValue() & DCst->getValue()) &
 814          (CCst->getValue() ^ ECst->getValue())) != 0)
 815       return ConstantInt::get(LHS->getType(), !IsAnd);
 816     Value *newOr1 = Builder->CreateOr(B, D);
 817     Value *newOr2 = ConstantExpr::getOr(CCst, ECst);
 818     Value *newAnd = Builder->CreateAnd(A, newOr1);
 819     return Builder->CreateICmp(NEWCC, newAnd, newOr2);
 820   }
 821   return nullptr;
 822 }
 823
 824 /// Try to fold a signed range checked with lower bound 0 to an unsigned icmp.
 825 /// Example: (icmp sge x, 0) & (icmp slt x, n) --> icmp ult x, n
 826 /// If \p Inverted is true then the check is for the inverted range, e.g.
 827 /// (icmp slt x, 0) | (icmp sgt x, n) --> icmp ugt x, n
 828 Value *InstCombiner::simplifyRangeCheck(ICmpInst *Cmp0, ICmpInst *Cmp1,
 829                                         bool Inverted) {
 830   // Check the lower range comparison, e.g. x >= 0
 831   // InstCombine already ensured that if there is a constant it's on the RHS.
 832   ConstantInt *RangeStart = dyn_cast<ConstantInt>(Cmp0->getOperand(1));
 833   if (!RangeStart)
 834     return nullptr;
 835
 836   ICmpInst::Predicate Pred0 = (Inverted ? Cmp0->getInversePredicate() :
 837                                Cmp0->getPredicate());
 838
 839   // Accept x > -1 or x >= 0 (after potentially inverting the predicate).
 840   if (!((Pred0 == ICmpInst::ICMP_SGT && RangeStart->isMinusOne()) ||
 841         (Pred0 == ICmpInst::ICMP_SGE && RangeStart->isZero())))
 842     return nullptr;
 843
 844   ICmpInst::Predicate Pred1 = (Inverted ? Cmp1->getInversePredicate() :
 845                                Cmp1->getPredicate());
 846
 847   Value *Input = Cmp0->getOperand(0);
 848   Value *RangeEnd;
 849   if (Cmp1->getOperand(0) == Input) {
 850     // For the upper range compare we have: icmp x, n
 851     RangeEnd = Cmp1->getOperand(1);
 852   } else if (Cmp1->getOperand(1) == Input) {
 853     // For the upper range compare we have: icmp n, x
 854     RangeEnd = Cmp1->getOperand(0);
 855     Pred1 = ICmpInst::getSwappedPredicate(Pred1);
 856   } else {
 857     return nullptr;
 858   }
 859
 860   // Check the upper range comparison, e.g. x < n
 861   ICmpInst::Predicate NewPred;
 862   switch (Pred1) {
 863     case ICmpInst::ICMP_SLT: NewPred = ICmpInst::ICMP_ULT; break;
 864     case ICmpInst::ICMP_SLE: NewPred = ICmpInst::ICMP_ULE; break;
 865     default: return nullptr;
 866   }
 867
 868   // This simplification is only valid if the upper range is not negative.
 869   bool IsNegative, IsNotNegative;
 870   ComputeSignBit(RangeEnd, IsNotNegative, IsNegative, /*Depth=*/0, Cmp1);
 871   if (!IsNotNegative)
 872     return nullptr;
 873
 874   if (Inverted)
 875     NewPred = ICmpInst::getInversePredicate(NewPred);
 876
 877   return Builder->CreateICmp(NewPred, Input, RangeEnd);
 878 }
 879
 880 /// Fold (icmp)&(icmp) if possible.
 881 Value *InstCombiner::FoldAndOfICmps(ICmpInst *LHS, ICmpInst *RHS) {
 882   ICmpInst::Predicate LHSCC = LHS->getPredicate(), RHSCC = RHS->getPredicate();
 883
 884   // (icmp1 A, B) & (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
 885   if (PredicatesFoldable(LHSCC, RHSCC)) {
 886     if (LHS->getOperand(0) == RHS->getOperand(1) &&
 887         LHS->getOperand(1) == RHS->getOperand(0))
 888       LHS->swapOperands();
 889     if (LHS->getOperand(0) == RHS->getOperand(0) &&
 890         LHS->getOperand(1) == RHS->getOperand(1)) {
 891       Value *Op0 = LHS->getOperand(0), *Op1 = LHS->getOperand(1);
 892       unsigned Code = getICmpCode(LHS) & getICmpCode(RHS);
 893       bool isSigned = LHS->isSigned() || RHS->isSigned();
 894       return getNewICmpValue(isSigned, Code, Op0, Op1, Builder);
 895     }
 896   }
 897
 898   // handle (roughly):  (icmp eq (A & B), C) & (icmp eq (A & D), E)
 899   if (Value *V = foldLogOpOfMaskedICmps(LHS, RHS, true, Builder))
 900     return V;
 901
 902   // E.g. (icmp sge x, 0) & (icmp slt x, n) --> icmp ult x, n
 903   if (Value *V = simplifyRangeCheck(LHS, RHS, /*Inverted=*/false))
 904     return V;
 905
 906   // E.g. (icmp slt x, n) & (icmp sge x, 0) --> icmp ult x, n
 907   if (Value *V = simplifyRangeCheck(RHS, LHS, /*Inverted=*/false))
 908     return V;
 909
 910   // This only handles icmp of constants: (icmp1 A, C1) & (icmp2 B, C2).
 911   Value *Val = LHS->getOperand(0), *Val2 = RHS->getOperand(0);
 912   ConstantInt *LHSCst = dyn_cast<ConstantInt>(LHS->getOperand(1));
 913   ConstantInt *RHSCst = dyn_cast<ConstantInt>(RHS->getOperand(1));
 914   if (!LHSCst || !RHSCst) return nullptr;
 915
 916   if (LHSCst == RHSCst && LHSCC == RHSCC) {
 917     // (icmp ult A, C) & (icmp ult B, C) --> (icmp ult (A|B), C)
 918     // where C is a power of 2
 919     if (LHSCC == ICmpInst::ICMP_ULT &&
 920         LHSCst->getValue().isPowerOf2()) {
 921       Value *NewOr = Builder->CreateOr(Val, Val2);
 922       return Builder->CreateICmp(LHSCC, NewOr, LHSCst);
 923     }
 924
 925     // (icmp eq A, 0) & (icmp eq B, 0) --> (icmp eq (A|B), 0)
 926     if (LHSCC == ICmpInst::ICMP_EQ && LHSCst->isZero()) {
 927       Value *NewOr = Builder->CreateOr(Val, Val2);
 928       return Builder->CreateICmp(LHSCC, NewOr, LHSCst);
 929     }
 930   }
 931
 932   // (trunc x) == C1 & (and x, CA) == C2 -> (and x, CA|CMAX) == C1|C2
 933   // where CMAX is the all ones value for the truncated type,
 934   // iff the lower bits of C2 and CA are zero.
 935   if (LHSCC == ICmpInst::ICMP_EQ && LHSCC == RHSCC &&
 936       LHS->hasOneUse() && RHS->hasOneUse()) {
 937     Value *V;
 938     ConstantInt *AndCst, *SmallCst = nullptr, *BigCst = nullptr;
 939
 940     // (trunc x) == C1 & (and x, CA) == C2
 941     // (and x, CA) == C2 & (trunc x) == C1
 942     if (match(Val2, m_Trunc(m_Value(V))) &&
 943         match(Val, m_And(m_Specific(V), m_ConstantInt(AndCst)))) {
 944       SmallCst = RHSCst;
 945       BigCst = LHSCst;
 946     } else if (match(Val, m_Trunc(m_Value(V))) &&
 947                match(Val2, m_And(m_Specific(V), m_ConstantInt(AndCst)))) {
 948       SmallCst = LHSCst;
 949       BigCst = RHSCst;
 950     }
 951
 952     if (SmallCst && BigCst) {
 953       unsigned BigBitSize = BigCst->getType()->getBitWidth();
 954       unsigned SmallBitSize = SmallCst->getType()->getBitWidth();
 955
 956       // Check that the low bits are zero.
 957       APInt Low = APInt::getLowBitsSet(BigBitSize, SmallBitSize);
 958       if ((Low & AndCst->getValue()) == 0 && (Low & BigCst->getValue()) == 0) {
 959         Value *NewAnd = Builder->CreateAnd(V, Low | AndCst->getValue());
 960         APInt N = SmallCst->getValue().zext(BigBitSize) | BigCst->getValue();
 961         Value *NewVal = ConstantInt::get(AndCst->getType()->getContext(), N);
 962         return Builder->CreateICmp(LHSCC, NewAnd, NewVal);
 963       }
 964     }
 965   }
 966
 967   // From here on, we only handle:
 968   //    (icmp1 A, C1) & (icmp2 A, C2) --> something simpler.
 969   if (Val != Val2) return nullptr;
 970
 971   // ICMP_[US][GL]E X, CST is folded to ICMP_[US][GL]T elsewhere.
 972   if (LHSCC == ICmpInst::ICMP_UGE || LHSCC == ICmpInst::ICMP_ULE ||
 973       RHSCC == ICmpInst::ICMP_UGE || RHSCC == ICmpInst::ICMP_ULE ||
 974       LHSCC == ICmpInst::ICMP_SGE || LHSCC == ICmpInst::ICMP_SLE ||
 975       RHSCC == ICmpInst::ICMP_SGE || RHSCC == ICmpInst::ICMP_SLE)
 976     return nullptr;
 977
 978   // Make a constant range that's the intersection of the two icmp ranges.
 979   // If the intersection is empty, we know that the result is false.
 980   ConstantRange LHSRange =
 981       ConstantRange::makeAllowedICmpRegion(LHSCC, LHSCst->getValue());
 982   ConstantRange RHSRange =
 983       ConstantRange::makeAllowedICmpRegion(RHSCC, RHSCst->getValue());
 984
 985   if (LHSRange.intersectWith(RHSRange).isEmptySet())
 986     return ConstantInt::get(CmpInst::makeCmpResultType(LHS->getType()), 0);
 987
 988   // We can't fold (ugt x, C) & (sgt x, C2).
 989   if (!PredicatesFoldable(LHSCC, RHSCC))
 990     return nullptr;
 991
 992   // Ensure that the larger constant is on the RHS.
 993   bool ShouldSwap;
 994   if (CmpInst::isSigned(LHSCC) ||
 995       (ICmpInst::isEquality(LHSCC) &&
 996        CmpInst::isSigned(RHSCC)))
 997     ShouldSwap = LHSCst->getValue().sgt(RHSCst->getValue());
 998   else
 999     ShouldSwap = LHSCst->getValue().ugt(RHSCst->getValue());
1000
1001   if (ShouldSwap) {
1002     std::swap(LHS, RHS);
1003     std::swap(LHSCst, RHSCst);
1004     std::swap(LHSCC, RHSCC);
1005   }
1006
1007   // At this point, we know we have two icmp instructions
1008   // comparing a value against two constants and and'ing the result
1009   // together.  Because of the above check, we know that we only have
1010   // icmp eq, icmp ne, icmp [su]lt, and icmp [SU]gt here. We also know
1011   // (from the icmp folding check above), that the two constants
1012   // are not equal and that the larger constant is on the RHS
1013   assert(LHSCst != RHSCst && "Compares not folded above?");
1014
1015   switch (LHSCC) {
1016   default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
1017   case ICmpInst::ICMP_EQ:
1018     switch (RHSCC) {
1019     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
1020     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X == 13 & X != 15) -> X == 13
1021     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X == 13 & X <  15) -> X == 13
1022     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X == 13 & X <  15) -> X == 13
1023       return LHS;
1024     }
1025   case ICmpInst::ICMP_NE:
1026     switch (RHSCC) {
1027     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
1028     case ICmpInst::ICMP_ULT:
1029       if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) // (X != 13 & X u< 14) -> X < 13
1030         return Builder->CreateICmpULT(Val, LHSCst);
1031       if (LHSCst->isNullValue())    // (X !=  0 & X u< 14) -> X-1 u< 13
1032         return InsertRangeTest(Val, AddOne(LHSCst), RHSCst, false, true);
1033       break;                        // (X != 13 & X u< 15) -> no change
1034     case ICmpInst::ICMP_SLT:
1035       if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) // (X != 13 & X s< 14) -> X < 13
1036         return Builder->CreateICmpSLT(Val, LHSCst);
1037       break;                        // (X != 13 & X s< 15) -> no change
1038     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X != 13 & X == 15) -> X == 15
1039     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X != 13 & X u> 15) -> X u> 15
1040     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X != 13 & X s> 15) -> X s> 15
1041       return RHS;
1042     case ICmpInst::ICMP_NE:
1043       // Special case to get the ordering right when the values wrap around
1044       // zero.
1045       if (LHSCst->getValue() == 0 && RHSCst->getValue().isAllOnesValue())
1046         std::swap(LHSCst, RHSCst);
1047       if (LHSCst == SubOne(RHSCst)){// (X != 13 & X != 14) -> X-13 >u 1
1048         Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(LHSCst);
1049         Value *Add = Builder->CreateAdd(Val, AddCST, Val->getName()+".off");
1050         return Builder->CreateICmpUGT(Add, ConstantInt::get(Add->getType(), 1),
1051                                       Val->getName()+".cmp");
1052       }
1053       break;                        // (X != 13 & X != 15) -> no change
1054     }
1055     break;
1056   case ICmpInst::ICMP_ULT:
1057     switch (RHSCC) {
1058     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
1059     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u< 13 & X == 15) -> false
1060     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u< 13 & X u> 15) -> false
1061       return ConstantInt::get(CmpInst::makeCmpResultType(LHS->getType()), 0);
1062     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u< 13 & X s> 15) -> no change
1063       break;
1064     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u< 13 & X != 15) -> X u< 13
1065     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u< 13 & X u< 15) -> X u< 13
1066       return LHS;
1067     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u< 13 & X s< 15) -> no change
1068       break;
1069     }
1070     break;
1071   case ICmpInst::ICMP_SLT:
1072     switch (RHSCC) {
1073     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
1074     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s< 13 & X u> 15) -> no change
1075       break;
1076     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s< 13 & X != 15) -> X < 13
1077     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s< 13 & X s< 15) -> X < 13
1078       return LHS;
1079     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s< 13 & X u< 15) -> no change
1080       break;
1081     }
1082     break;
1083   case ICmpInst::ICMP_UGT:
1084     switch (RHSCC) {
1085     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
1086     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u> 13 & X == 15) -> X == 15
1087     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u> 13 & X u> 15) -> X u> 15
1088       return RHS;
1089     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u> 13 & X s> 15) -> no change
1090       break;
1091     case ICmpInst::ICMP_NE:
1092       if (RHSCst == AddOne(LHSCst)) // (X u> 13 & X != 14) -> X u> 14
1093         return Builder->CreateICmp(LHSCC, Val, RHSCst);
1094       break;                        // (X u> 13 & X != 15) -> no change
1095     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u> 13 & X u< 15) -> (X-14) <u 1
1096       return InsertRangeTest(Val, AddOne(LHSCst), RHSCst, false, true);
1097     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u> 13 & X s< 15) -> no change
1098       break;
1099     }
1100     break;
1101   case ICmpInst::ICMP_SGT:
1102     switch (RHSCC) {
1103     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
1104     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s> 13 & X == 15) -> X == 15
1105     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s> 13 & X s> 15) -> X s> 15
1106       return RHS;
1107     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s> 13 & X u> 15) -> no change
1108       break;
1109     case ICmpInst::ICMP_NE:
1110       if (RHSCst == AddOne(LHSCst)) // (X s> 13 & X != 14) -> X s> 14
1111         return Builder->CreateICmp(LHSCC, Val, RHSCst);
1112       break;                        // (X s> 13 & X != 15) -> no change
1113     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s> 13 & X s< 15) -> (X-14) s< 1
1114       return InsertRangeTest(Val, AddOne(LHSCst), RHSCst, true, true);
1115     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s> 13 & X u< 15) -> no change
1116       break;
1117     }
1118     break;
1119   }
1120
1121   return nullptr;
1122 }
1123
1124 /// Optimize (fcmp)&(fcmp).  NOTE: Unlike the rest of instcombine, this returns
1125 /// a Value which should already be inserted into the function.
1126 Value *InstCombiner::FoldAndOfFCmps(FCmpInst *LHS, FCmpInst *RHS) {
1127   if (LHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ORD &&
1128       RHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ORD) {
1129     if (LHS->getOperand(0)->getType() != RHS->getOperand(0)->getType())
1130       return nullptr;
1131
1132     // (fcmp ord x, c) & (fcmp ord y, c)  -> (fcmp ord x, y)
1133     if (ConstantFP *LHSC = dyn_cast<ConstantFP>(LHS->getOperand(1)))
1134       if (ConstantFP *RHSC = dyn_cast<ConstantFP>(RHS->getOperand(1))) {
1135         // If either of the constants are nans, then the whole thing returns
1136         // false.
1137         if (LHSC->getValueAPF().isNaN() || RHSC->getValueAPF().isNaN())
1138           return Builder->getFalse();
1139         return Builder->CreateFCmpORD(LHS->getOperand(0), RHS->getOperand(0));
1140       }
1141
1142     // Handle vector zeros.  This occurs because the canonical form of
1143     // "fcmp ord x,x" is "fcmp ord x, 0".
1144     if (isa<ConstantAggregateZero>(LHS->getOperand(1)) &&
1145         isa<ConstantAggregateZero>(RHS->getOperand(1)))
1146       return Builder->CreateFCmpORD(LHS->getOperand(0), RHS->getOperand(0));
1147     return nullptr;
1148   }
1149
1150   Value *Op0LHS = LHS->getOperand(0), *Op0RHS = LHS->getOperand(1);
1151   Value *Op1LHS = RHS->getOperand(0), *Op1RHS = RHS->getOperand(1);
1152   FCmpInst::Predicate Op0CC = LHS->getPredicate(), Op1CC = RHS->getPredicate();
1153
1154
1155   if (Op0LHS == Op1RHS && Op0RHS == Op1LHS) {
1156     // Swap RHS operands to match LHS.
1157     Op1CC = FCmpInst::getSwappedPredicate(Op1CC);
1158     std::swap(Op1LHS, Op1RHS);
1159   }
1160
1161   if (Op0LHS == Op1LHS && Op0RHS == Op1RHS) {
1162     // Simplify (fcmp cc0 x, y) & (fcmp cc1 x, y).
1163     if (Op0CC == Op1CC)
1164       return Builder->CreateFCmp((FCmpInst::Predicate)Op0CC, Op0LHS, Op0RHS);
1165     if (Op0CC == FCmpInst::FCMP_FALSE || Op1CC == FCmpInst::FCMP_FALSE)
1166       return ConstantInt::get(CmpInst::makeCmpResultType(LHS->getType()), 0);
1167     if (Op0CC == FCmpInst::FCMP_TRUE)
1168       return RHS;
1169     if (Op1CC == FCmpInst::FCMP_TRUE)
1170       return LHS;
1171
1172     bool Op0Ordered;
1173     bool Op1Ordered;
1174     unsigned Op0Pred = getFCmpCode(Op0CC, Op0Ordered);
1175     unsigned Op1Pred = getFCmpCode(Op1CC, Op1Ordered);
1176     // uno && ord -> false
1177     if (Op0Pred == 0 && Op1Pred == 0 && Op0Ordered != Op1Ordered)
1178         return ConstantInt::get(CmpInst::makeCmpResultType(LHS->getType()), 0);
1179     if (Op1Pred == 0) {
1180       std::swap(LHS, RHS);
1181       std::swap(Op0Pred, Op1Pred);
1182       std::swap(Op0Ordered, Op1Ordered);
1183     }
1184     if (Op0Pred == 0) {
1185       // uno && ueq -> uno && (uno || eq) -> uno
1186       // ord && olt -> ord && (ord && lt) -> olt
1187       if (!Op0Ordered && (Op0Ordered == Op1Ordered))
1188         return LHS;
1189       if (Op0Ordered && (Op0Ordered == Op1Ordered))
1190         return RHS;
1191
1192       // uno && oeq -> uno && (ord && eq) -> false
1193       if (!Op0Ordered)
1194         return ConstantInt::get(CmpInst::makeCmpResultType(LHS->getType()), 0);
1195       // ord && ueq -> ord && (uno || eq) -> oeq
1196       return getFCmpValue(true, Op1Pred, Op0LHS, Op0RHS, Builder);
1197     }
1198   }
1199
1200   return nullptr;
1201 }
1202
1203 /// Match De Morgan's Laws:
1204 /// (~A & ~B) == (~(A | B))
1205 /// (~A | ~B) == (~(A & B))
1206 static Instruction *matchDeMorgansLaws(BinaryOperator &I,
1207                                        InstCombiner::BuilderTy *Builder) {
1208   auto Opcode = I.getOpcode();
1209   assert((Opcode == Instruction::And || Opcode == Instruction::Or) &&
1210          "Trying to match De Morgan's Laws with something other than and/or");
1211   // Flip the logic operation.
1212   if (Opcode == Instruction::And)
1213     Opcode = Instruction::Or;
1214   else
1215     Opcode = Instruction::And;
1216
1217   Value *Op0 = I.getOperand(0);
1218   Value *Op1 = I.getOperand(1);
1219   // TODO: Use pattern matchers instead of dyn_cast.
1220   if (Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0))
1221     if (Value *Op1NotVal = dyn_castNotVal(Op1))
1222       if (Op0->hasOneUse() && Op1->hasOneUse()) {
1223         Value *LogicOp = Builder->CreateBinOp(Opcode, Op0NotVal, Op1NotVal,
1224                                               I.getName() + ".demorgan");
1225         return BinaryOperator::CreateNot(LogicOp);
1226       }
1227
1228   // De Morgan's Law in disguise:
1229   // (zext(bool A) ^ 1) & (zext(bool B) ^ 1) -> zext(~(A | B))
1230   // (zext(bool A) ^ 1) | (zext(bool B) ^ 1) -> zext(~(A & B))
1231   Value *A = nullptr;
1232   Value *B = nullptr;
1233   ConstantInt *C1 = nullptr;
1234   if (match(Op0, m_OneUse(m_Xor(m_ZExt(m_Value(A)), m_ConstantInt(C1)))) &&
1235       match(Op1, m_OneUse(m_Xor(m_ZExt(m_Value(B)), m_Specific(C1))))) {
1236     // TODO: This check could be loosened to handle different type sizes.
1237     // Alternatively, we could fix the definition of m_Not to recognize a not
1238     // operation hidden by a zext?
1239     if (A->getType()->isIntegerTy(1) && B->getType()->isIntegerTy(1) &&
1240         C1->isOne()) {
1241       Value *LogicOp = Builder->CreateBinOp(Opcode, A, B,
1242                                             I.getName() + ".demorgan");
1243       Value *Not = Builder->CreateNot(LogicOp);
1244       return CastInst::CreateZExtOrBitCast(Not, I.getType());
1245     }
1246   }
1247
1248   return nullptr;
1249 }
1250
1251 Instruction *InstCombiner::visitAnd(BinaryOperator &I) {
1252   bool Changed = SimplifyAssociativeOrCommutative(I);
1253   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
1254
1255   if (Value *V = SimplifyVectorOp(I))
1256     return ReplaceInstUsesWith(I, V);
1257
1258   if (Value *V = SimplifyAndInst(Op0, Op1, DL, TLI, DT, AC))
1259     return ReplaceInstUsesWith(I, V);
1260
1261   // (A|B)&(A|C) -> A|(B&C) etc
1262   if (Value *V = SimplifyUsingDistributiveLaws(I))
1263     return ReplaceInstUsesWith(I, V);
1264
1265   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole
1266   // purpose is to compute bits we don't care about.
1267   if (SimplifyDemandedInstructionBits(I))
1268     return &I;
1269
1270   if (Value *V = SimplifyBSwap(I))
1271     return ReplaceInstUsesWith(I, V);
1272
1273   if (ConstantInt *AndRHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
1274     const APInt &AndRHSMask = AndRHS->getValue();
1275
1276     // Optimize a variety of ((val OP C1) & C2) combinations...
1277     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
1278       Value *Op0LHS = Op0I->getOperand(0);
1279       Value *Op0RHS = Op0I->getOperand(1);
1280       switch (Op0I->getOpcode()) {
1281       default: break;
1282       case Instruction::Xor:
1283       case Instruction::Or: {
1284         // If the mask is only needed on one incoming arm, push it up.
1285         if (!Op0I->hasOneUse()) break;
1286
1287         APInt NotAndRHS(~AndRHSMask);
1288         if (MaskedValueIsZero(Op0LHS, NotAndRHS, 0, &I)) {
1289           // Not masking anything out for the LHS, move to RHS.
1290           Value *NewRHS = Builder->CreateAnd(Op0RHS, AndRHS,
1291                                              Op0RHS->getName()+".masked");
1292           return BinaryOperator::Create(Op0I->getOpcode(), Op0LHS, NewRHS);
1293         }
1294         if (!isa<Constant>(Op0RHS) &&
1295             MaskedValueIsZero(Op0RHS, NotAndRHS, 0, &I)) {
1296           // Not masking anything out for the RHS, move to LHS.
1297           Value *NewLHS = Builder->CreateAnd(Op0LHS, AndRHS,
1298                                              Op0LHS->getName()+".masked");
1299           return BinaryOperator::Create(Op0I->getOpcode(), NewLHS, Op0RHS);
1300         }
1301
1302         break;
1303       }
1304       case Instruction::Add:
1305         // ((A & N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == AndRHS.
1306         // ((A | N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
1307         // ((A ^ N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
1308         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0LHS, Op0RHS, AndRHS, false, I))
1309           return BinaryOperator::CreateAnd(V, AndRHS);
1310         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0RHS, Op0LHS, AndRHS, false, I))
1311           return BinaryOperator::CreateAnd(V, AndRHS);  // Add commutes
1312         break;
1313
1314       case Instruction::Sub:
1315         // ((A & N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == AndRHS.
1316         // ((A | N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
1317         // ((A ^ N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
1318         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0LHS, Op0RHS, AndRHS, true, I))
1319           return BinaryOperator::CreateAnd(V, AndRHS);
1320
1321         // -x & 1 -> x & 1
1322         if (AndRHSMask == 1 && match(Op0LHS, m_Zero()))
1323           return BinaryOperator::CreateAnd(Op0RHS, AndRHS);
1324
1325         // (A - N) & AndRHS -> -N & AndRHS iff A&AndRHS==0 and AndRHS
1326         // has 1's for all bits that the subtraction with A might affect.
1327         if (Op0I->hasOneUse() && !match(Op0LHS, m_Zero())) {
1328           uint32_t BitWidth = AndRHSMask.getBitWidth();
1329           uint32_t Zeros = AndRHSMask.countLeadingZeros();
1330           APInt Mask = APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - Zeros);
1331
1332           if (MaskedValueIsZero(Op0LHS, Mask, 0, &I)) {
1333             Value *NewNeg = Builder->CreateNeg(Op0RHS);
1334             return BinaryOperator::CreateAnd(NewNeg, AndRHS);
1335           }
1336         }
1337         break;
1338
1339       case Instruction::Shl:
1340       case Instruction::LShr:
1341         // (1 << x) & 1 --> zext(x == 0)
1342         // (1 >> x) & 1 --> zext(x == 0)
1343         if (AndRHSMask == 1 && Op0LHS == AndRHS) {
1344           Value *NewICmp =
1345             Builder->CreateICmpEQ(Op0RHS, Constant::getNullValue(I.getType()));
1346           return new ZExtInst(NewICmp, I.getType());
1347         }
1348         break;
1349       }
1350
1351       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1)))
1352         if (Instruction *Res = OptAndOp(Op0I, Op0CI, AndRHS, I))
1353           return Res;
1354     }
1355
1356     // If this is an integer truncation, and if the source is an 'and' with
1357     // immediate, transform it.  This frequently occurs for bitfield accesses.
1358     {
1359       Value *X = nullptr; ConstantInt *YC = nullptr;
1360       if (match(Op0, m_Trunc(m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(YC))))) {
1361         // Change: and (trunc (and X, YC) to T), C2
1362         // into  : and (trunc X to T), trunc(YC) & C2
1363         // This will fold the two constants together, which may allow
1364         // other simplifications.
1365         Value *NewCast = Builder->CreateTrunc(X, I.getType(), "and.shrunk");
1366         Constant *C3 = ConstantExpr::getTrunc(YC, I.getType());
1367         C3 = ConstantExpr::getAnd(C3, AndRHS);
1368         return BinaryOperator::CreateAnd(NewCast, C3);
1369       }
1370     }
1371
1372     // Try to fold constant and into select arguments.
1373     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
1374       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI))
1375         return R;
1376     if (isa<PHINode>(Op0))
1377       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
1378         return NV;
1379   }
1380
1381   if (Instruction *DeMorgan = matchDeMorgansLaws(I, Builder))
1382     return DeMorgan;
1383
1384   {
1385     Value *A = nullptr, *B = nullptr, *C = nullptr, *D = nullptr;
1386     // (A|B) & ~(A&B) -> A^B
1387     if (match(Op0, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) &&
1388         match(Op1, m_Not(m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) &&
1389         ((A == C && B == D) || (A == D && B == C)))
1390       return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
1391
1392     // ~(A&B) & (A|B) -> A^B
1393     if (match(Op1, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) &&
1394         match(Op0, m_Not(m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) &&
1395         ((A == C && B == D) || (A == D && B == C)))
1396       return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
1397
1398     // A&(A^B) => A & ~B
1399     {
1400       Value *tmpOp0 = Op0;
1401       Value *tmpOp1 = Op1;
1402       if (Op0->hasOneUse() &&
1403           match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
1404         if (A == Op1 || B == Op1 ) {
1405           tmpOp1 = Op0;
1406           tmpOp0 = Op1;
1407           // Simplify below
1408         }
1409       }
1410
1411       if (tmpOp1->hasOneUse() &&
1412           match(tmpOp1, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
1413         if (B == tmpOp0) {
1414           std::swap(A, B);
1415         }
1416         // Notice that the patten (A&(~B)) is actually (A&(-1^B)), so if
1417         // A is originally -1 (or a vector of -1 and undefs), then we enter
1418         // an endless loop. By checking that A is non-constant we ensure that
1419         // we will never get to the loop.
1420         if (A == tmpOp0 && !isa<Constant>(A)) // A&(A^B) -> A & ~B
1421           return BinaryOperator::CreateAnd(A, Builder->CreateNot(B));
1422       }
1423     }
1424
1425     // (A&((~A)|B)) -> A&B
1426     if (match(Op0, m_Or(m_Not(m_Specific(Op1)), m_Value(A))) ||
1427         match(Op0, m_Or(m_Value(A), m_Not(m_Specific(Op1)))))
1428       return BinaryOperator::CreateAnd(A, Op1);
1429     if (match(Op1, m_Or(m_Not(m_Specific(Op0)), m_Value(A))) ||
1430         match(Op1, m_Or(m_Value(A), m_Not(m_Specific(Op0)))))
1431       return BinaryOperator::CreateAnd(A, Op0);
1432
1433     // (A ^ B) & ((B ^ C) ^ A) -> (A ^ B) & ~C
1434     if (match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B))))
1435       if (match(Op1, m_Xor(m_Xor(m_Specific(B), m_Value(C)), m_Specific(A))))
1436         if (Op1->hasOneUse() || cast<BinaryOperator>(Op1)->hasOneUse())
1437           return BinaryOperator::CreateAnd(Op0, Builder->CreateNot(C));
1438
1439     // ((A ^ C) ^ B) & (B ^ A) -> (B ^ A) & ~C
1440     if (match(Op0, m_Xor(m_Xor(m_Value(A), m_Value(C)), m_Value(B))))
1441       if (match(Op1, m_Xor(m_Specific(B), m_Specific(A))))
1442         if (Op0->hasOneUse() || cast<BinaryOperator>(Op0)->hasOneUse())
1443           return BinaryOperator::CreateAnd(Op1, Builder->CreateNot(C));
1444
1445     // (A | B) & ((~A) ^ B) -> (A & B)
1446     if (match(Op0, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) &&
1447         match(Op1, m_Xor(m_Not(m_Specific(A)), m_Specific(B))))
1448       return BinaryOperator::CreateAnd(A, B);
1449
1450     // ((~A) ^ B) & (A | B) -> (A & B)
1451     if (match(Op0, m_Xor(m_Not(m_Value(A)), m_Value(B))) &&
1452         match(Op1, m_Or(m_Specific(A), m_Specific(B))))
1453       return BinaryOperator::CreateAnd(A, B);
1454   }
1455
1456   {
1457     ICmpInst *LHS = dyn_cast<ICmpInst>(Op0);
1458     ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(Op1);
1459     if (LHS && RHS)
1460       if (Value *Res = FoldAndOfICmps(LHS, RHS))
1461         return ReplaceInstUsesWith(I, Res);
1462
1463     // TODO: Make this recursive; it's a little tricky because an arbitrary
1464     // number of 'and' instructions might have to be created.
1465     Value *X, *Y;
1466     if (LHS && match(Op1, m_OneUse(m_And(m_Value(X), m_Value(Y))))) {
1467       if (auto *Cmp = dyn_cast<ICmpInst>(X))
1468         if (Value *Res = FoldAndOfICmps(LHS, Cmp))
1469           return ReplaceInstUsesWith(I, Builder->CreateAnd(Res, Y));
1470       if (auto *Cmp = dyn_cast<ICmpInst>(Y))
1471         if (Value *Res = FoldAndOfICmps(LHS, Cmp))
1472           return ReplaceInstUsesWith(I, Builder->CreateAnd(Res, X));
1473     }
1474     if (RHS && match(Op0, m_OneUse(m_And(m_Value(X), m_Value(Y))))) {
1475       if (auto *Cmp = dyn_cast<ICmpInst>(X))
1476         if (Value *Res = FoldAndOfICmps(Cmp, RHS))
1477           return ReplaceInstUsesWith(I, Builder->CreateAnd(Res, Y));
1478       if (auto *Cmp = dyn_cast<ICmpInst>(Y))
1479         if (Value *Res = FoldAndOfICmps(Cmp, RHS))
1480           return ReplaceInstUsesWith(I, Builder->CreateAnd(Res, X));
1481     }
1482   }
1483
1484   // If and'ing two fcmp, try combine them into one.
1485   if (FCmpInst *LHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(0)))
1486     if (FCmpInst *RHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(1)))
1487       if (Value *Res = FoldAndOfFCmps(LHS, RHS))
1488         return ReplaceInstUsesWith(I, Res);
1489
1490
1491   // fold (and (cast A), (cast B)) -> (cast (and A, B))
1492   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0))
1493     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1)) {
1494       Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
1495       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode() && // same cast kind ?
1496           SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() &&
1497           SrcTy->isIntOrIntVectorTy()) {
1498         Value *Op0COp = Op0C->getOperand(0), *Op1COp = Op1C->getOperand(0);
1499
1500         // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
1501         if (ShouldOptimizeCast(Op0C->getOpcode(), Op0COp, I.getType()) &&
1502             ShouldOptimizeCast(Op1C->getOpcode(), Op1COp, I.getType())) {
1503           Value *NewOp = Builder->CreateAnd(Op0COp, Op1COp, I.getName());
1504           return CastInst::Create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
1505         }
1506
1507         // If this is and(cast(icmp), cast(icmp)), try to fold this even if the
1508         // cast is otherwise not optimizable.  This happens for vector sexts.
1509         if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(Op1COp))
1510           if (ICmpInst *LHS = dyn_cast<ICmpInst>(Op0COp))
1511             if (Value *Res = FoldAndOfICmps(LHS, RHS))
1512               return CastInst::Create(Op0C->getOpcode(), Res, I.getType());
1513
1514         // If this is and(cast(fcmp), cast(fcmp)), try to fold this even if the
1515         // cast is otherwise not optimizable.  This happens for vector sexts.
1516         if (FCmpInst *RHS = dyn_cast<FCmpInst>(Op1COp))
1517           if (FCmpInst *LHS = dyn_cast<FCmpInst>(Op0COp))
1518             if (Value *Res = FoldAndOfFCmps(LHS, RHS))
1519               return CastInst::Create(Op0C->getOpcode(), Res, I.getType());
1520       }
1521     }
1522
1523   {
1524     Value *X = nullptr;
1525     bool OpsSwapped = false;
1526     // Canonicalize SExt or Not to the LHS
1527     if (match(Op1, m_SExt(m_Value())) ||
1528         match(Op1, m_Not(m_Value()))) {
1529       std::swap(Op0, Op1);
1530       OpsSwapped = true;
1531     }
1532
1533     // Fold (and (sext bool to A), B) --> (select bool, B, 0)
1534     if (match(Op0, m_SExt(m_Value(X))) &&
1535         X->getType()->getScalarType()->isIntegerTy(1)) {
1536       Value *Zero = Constant::getNullValue(Op1->getType());
1537       return SelectInst::Create(X, Op1, Zero);
1538     }
1539
1540     // Fold (and ~(sext bool to A), B) --> (select bool, 0, B)
1541     if (match(Op0, m_Not(m_SExt(m_Value(X)))) &&
1542         X->getType()->getScalarType()->isIntegerTy(1)) {
1543       Value *Zero = Constant::getNullValue(Op0->getType());
1544       return SelectInst::Create(X, Zero, Op1);
1545     }
1546
1547     if (OpsSwapped)
1548       std::swap(Op0, Op1);
1549   }
1550
1551   return Changed ? &I : nullptr;
1552 }
1553
1554 /// Analyze the specified subexpression and see if it is capable of providing
1555 /// pieces of a bswap.  The subexpression provides pieces of a bswap if it is
1556 /// proven that each of the non-zero bytes in the output of the expression came
1557 /// from the corresponding "byte swapped" byte in some other value.
1558 /// For example, if the current subexpression is "(shl i32 %X, 24)" then
1559 /// we know that the expression deposits the low byte of %X into the high byte
1560 /// of the bswap result and that all other bytes are zero.  This expression is
1561 /// accepted, the high byte of ByteValues is set to X to indicate a correct
1562 /// match.
1563 ///
1564 /// This function returns true if the match was unsuccessful and false if so.
1565 /// On entry to the function the "OverallLeftShift" is a signed integer value
1566 /// indicating the number of bytes that the subexpression is later shifted.  For
1567 /// example, if the expression is later right shifted by 16 bits, the
1568 /// OverallLeftShift value would be -2 on entry.  This is used to specify which
1569 /// byte of ByteValues is actually being set.
1570 ///
1571 /// Similarly, ByteMask is a bitmask where a bit is clear if its corresponding
1572 /// byte is masked to zero by a user.  For example, in (X & 255), X will be
1573 /// processed with a bytemask of 1.  Because bytemask is 32-bits, this limits
1574 /// this function to working on up to 32-byte (256 bit) values.  ByteMask is
1575 /// always in the local (OverallLeftShift) coordinate space.
1576 ///
1577 static bool CollectBSwapParts(Value *V, int OverallLeftShift, uint32_t ByteMask,
1578                               SmallVectorImpl<Value *> &ByteValues) {
1579   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V)) {
1580     // If this is an or instruction, it may be an inner node of the bswap.
1581     if (I->getOpcode() == Instruction::Or) {
1582       return CollectBSwapParts(I->getOperand(0), OverallLeftShift, ByteMask,
1583                                ByteValues) ||
1584              CollectBSwapParts(I->getOperand(1), OverallLeftShift, ByteMask,
1585                                ByteValues);
1586     }
1587
1588     // If this is a logical shift by a constant multiple of 8, recurse with
1589     // OverallLeftShift and ByteMask adjusted.
1590     if (I->isLogicalShift() && isa<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1591       unsigned ShAmt =
1592         cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))->getLimitedValue(~0U);
1593       // Ensure the shift amount is defined and of a byte value.
1594       if ((ShAmt & 7) || (ShAmt > 8*ByteValues.size()))
1595         return true;
1596
1597       unsigned ByteShift = ShAmt >> 3;
1598       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
1599         // X << 2 -> collect(X, +2)
1600         OverallLeftShift += ByteShift;
1601         ByteMask >>= ByteShift;
1602       } else {
1603         // X >>u 2 -> collect(X, -2)
1604         OverallLeftShift -= ByteShift;
1605         ByteMask <<= ByteShift;
1606         ByteMask &= (~0U >> (32-ByteValues.size()));
1607       }
1608
1609       if (OverallLeftShift >= (int)ByteValues.size()) return true;
1610       if (OverallLeftShift <= -(int)ByteValues.size()) return true;
1611
1612       return CollectBSwapParts(I->getOperand(0), OverallLeftShift, ByteMask,
1613                                ByteValues);
1614     }
1615
1616     // If this is a logical 'and' with a mask that clears bytes, clear the
1617     // corresponding bytes in ByteMask.
1618     if (I->getOpcode() == Instruction::And &&
1619         isa<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1620       // Scan every byte of the and mask, seeing if the byte is either 0 or 255.
1621       unsigned NumBytes = ByteValues.size();
1622       APInt Byte(I->getType()->getPrimitiveSizeInBits(), 255);
1623       const APInt &AndMask = cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))->getValue();
1624
1625       for (unsigned i = 0; i != NumBytes; ++i, Byte <<= 8) {
1626         // If this byte is masked out by a later operation, we don't care what
1627         // the and mask is.
1628         if ((ByteMask & (1 << i)) == 0)
1629           continue;
1630
1631         // If the AndMask is all zeros for this byte, clear the bit.
1632         APInt MaskB = AndMask & Byte;
1633         if (MaskB == 0) {
1634           ByteMask &= ~(1U << i);
1635           continue;
1636         }
1637
1638         // If the AndMask is not all ones for this byte, it's not a bytezap.
1639         if (MaskB != Byte)
1640           return true;
1641
1642         // Otherwise, this byte is kept.
1643       }
1644
1645       return CollectBSwapParts(I->getOperand(0), OverallLeftShift, ByteMask,
1646                                ByteValues);
1647     }
1648   }
1649
1650   // Okay, we got to something that isn't a shift, 'or' or 'and'.  This must be
1651   // the input value to the bswap.  Some observations: 1) if more than one byte
1652   // is demanded from this input, then it could not be successfully assembled
1653   // into a byteswap.  At least one of the two bytes would not be aligned with
1654   // their ultimate destination.
1655   if (!isPowerOf2_32(ByteMask)) return true;
1656   unsigned InputByteNo = countTrailingZeros(ByteMask);
1657
1658   // 2) The input and ultimate destinations must line up: if byte 3 of an i32
1659   // is demanded, it needs to go into byte 0 of the result.  This means that the
1660   // byte needs to be shifted until it lands in the right byte bucket.  The
1661   // shift amount depends on the position: if the byte is coming from the high
1662   // part of the value (e.g. byte 3) then it must be shifted right.  If from the
1663   // low part, it must be shifted left.
1664   unsigned DestByteNo = InputByteNo + OverallLeftShift;
1665   if (ByteValues.size()-1-DestByteNo != InputByteNo)
1666     return true;
1667
1668   // If the destination byte value is already defined, the values are or'd
1669   // together, which isn't a bswap (unless it's an or of the same bits).
1670   if (ByteValues[DestByteNo] && ByteValues[DestByteNo] != V)
1671     return true;
1672   ByteValues[DestByteNo] = V;
1673   return false;
1674 }
1675
1676 /// Given an OR instruction, check to see if this is a bswap idiom.
1677 /// If so, insert the new bswap intrinsic and return it.
1678 Instruction *InstCombiner::MatchBSwap(BinaryOperator &I) {
1679   IntegerType *ITy = dyn_cast<IntegerType>(I.getType());
1680   if (!ITy || ITy->getBitWidth() % 16 ||
1681       // ByteMask only allows up to 32-byte values.
1682       ITy->getBitWidth() > 32*8)
1683     return nullptr;   // Can only bswap pairs of bytes.  Can't do vectors.
1684
1685   /// ByteValues - For each byte of the result, we keep track of which value
1686   /// defines each byte.
1687   SmallVector<Value*, 8> ByteValues;
1688   ByteValues.resize(ITy->getBitWidth()/8);
1689
1690   // Try to find all the pieces corresponding to the bswap.
1691   uint32_t ByteMask = ~0U >> (32-ByteValues.size());
1692   if (CollectBSwapParts(&I, 0, ByteMask, ByteValues))
1693     return nullptr;
1694
1695   // Check to see if all of the bytes come from the same value.
1696   Value *V = ByteValues[0];
1697   if (!V) return nullptr;  // Didn't find a byte?  Must be zero.
1698
1699   // Check to make sure that all of the bytes come from the same value.
1700   for (unsigned i = 1, e = ByteValues.size(); i != e; ++i)
1701     if (ByteValues[i] != V)
1702       return nullptr;
1703   Module *M = I.getParent()->getParent()->getParent();
1704   Function *F = Intrinsic::getDeclaration(M, Intrinsic::bswap, ITy);
1705   return CallInst::Create(F, V);
1706 }
1707
1708 /// We have an expression of the form (A&C)|(B&D).  Check if A is (cond?-1:0)
1709 /// and either B or D is ~(cond?-1,0) or (cond?0,-1), then we can simplify this
1710 /// expression to "cond ? C : D or B".
1711 static Instruction *MatchSelectFromAndOr(Value *A, Value *B,
1712                                          Value *C, Value *D) {
1713   // If A is not a select of -1/0, this cannot match.
1714   Value *Cond = nullptr;
1715   if (!match(A, m_SExt(m_Value(Cond))) ||
1716       !Cond->getType()->isIntegerTy(1))
1717     return nullptr;
1718
1719   // ((cond?-1:0)&C) | (B&(cond?0:-1)) -> cond ? C : B.
1720   if (match(D, m_Not(m_SExt(m_Specific(Cond)))))
1721     return SelectInst::Create(Cond, C, B);
1722   if (match(D, m_SExt(m_Not(m_Specific(Cond)))))
1723     return SelectInst::Create(Cond, C, B);
1724
1725   // ((cond?-1:0)&C) | ((cond?0:-1)&D) -> cond ? C : D.
1726   if (match(B, m_Not(m_SExt(m_Specific(Cond)))))
1727     return SelectInst::Create(Cond, C, D);
1728   if (match(B, m_SExt(m_Not(m_Specific(Cond)))))
1729     return SelectInst::Create(Cond, C, D);
1730   return nullptr;
1731 }
1732
1733 /// Fold (icmp)|(icmp) if possible.
1734 Value *InstCombiner::FoldOrOfICmps(ICmpInst *LHS, ICmpInst *RHS,
1735                                    Instruction *CxtI) {
1736   ICmpInst::Predicate LHSCC = LHS->getPredicate(), RHSCC = RHS->getPredicate();
1737
1738   // Fold (iszero(A & K1) | iszero(A & K2)) ->  (A & (K1 | K2)) != (K1 | K2)
1739   // if K1 and K2 are a one-bit mask.
1740   ConstantInt *LHSCst = dyn_cast<ConstantInt>(LHS->getOperand(1));
1741   ConstantInt *RHSCst = dyn_cast<ConstantInt>(RHS->getOperand(1));
1742
1743   if (LHS->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ && LHSCst && LHSCst->isZero() &&
1744       RHS->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ && RHSCst && RHSCst->isZero()) {
1745
1746     BinaryOperator *LAnd = dyn_cast<BinaryOperator>(LHS->getOperand(0));
1747     BinaryOperator *RAnd = dyn_cast<BinaryOperator>(RHS->getOperand(0));
1748     if (LAnd && RAnd && LAnd->hasOneUse() && RHS->hasOneUse() &&
1749         LAnd->getOpcode() == Instruction::And &&
1750         RAnd->getOpcode() == Instruction::And) {
1751
1752       Value *Mask = nullptr;
1753       Value *Masked = nullptr;
1754       if (LAnd->getOperand(0) == RAnd->getOperand(0) &&
1755           isKnownToBeAPowerOfTwo(LAnd->getOperand(1), DL, false, 0, AC, CxtI,
1756                                  DT) &&
1757           isKnownToBeAPowerOfTwo(RAnd->getOperand(1), DL, false, 0, AC, CxtI,
1758                                  DT)) {
1759         Mask = Builder->CreateOr(LAnd->getOperand(1), RAnd->getOperand(1));
1760         Masked = Builder->CreateAnd(LAnd->getOperand(0), Mask);
1761       } else if (LAnd->getOperand(1) == RAnd->getOperand(1) &&
1762                  isKnownToBeAPowerOfTwo(LAnd->getOperand(0), DL, false, 0, AC,
1763                                         CxtI, DT) &&
1764                  isKnownToBeAPowerOfTwo(RAnd->getOperand(0), DL, false, 0, AC,
1765                                         CxtI, DT)) {
1766         Mask = Builder->CreateOr(LAnd->getOperand(0), RAnd->getOperand(0));
1767         Masked = Builder->CreateAnd(LAnd->getOperand(1), Mask);
1768       }
1769
1770       if (Masked)
1771         return Builder->CreateICmp(ICmpInst::ICMP_NE, Masked, Mask);
1772     }
1773   }
1774
1775   // Fold (icmp ult/ule (A + C1), C3) | (icmp ult/ule (A + C2), C3)
1776   //                   -->  (icmp ult/ule ((A & ~(C1 ^ C2)) + max(C1, C2)), C3)
1777   // The original condition actually refers to the following two ranges:
1778   // [MAX_UINT-C1+1, MAX_UINT-C1+1+C3] and [MAX_UINT-C2+1, MAX_UINT-C2+1+C3]
1779   // We can fold these two ranges if:
1780   // 1) C1 and C2 is unsigned greater than C3.
1781   // 2) The two ranges are separated.
1782   // 3) C1 ^ C2 is one-bit mask.
1783   // 4) LowRange1 ^ LowRange2 and HighRange1 ^ HighRange2 are one-bit mask.
1784   // This implies all values in the two ranges differ by exactly one bit.
1785
1786   if ((LHSCC == ICmpInst::ICMP_ULT || LHSCC == ICmpInst::ICMP_ULE) &&
1787       LHSCC == RHSCC && LHSCst && RHSCst && LHS->hasOneUse() &&
1788       RHS->hasOneUse() && LHSCst->getType() == RHSCst->getType() &&
1789       LHSCst->getValue() == (RHSCst->getValue())) {
1790
1791     Value *LAdd = LHS->getOperand(0);
1792     Value *RAdd = RHS->getOperand(0);
1793
1794     Value *LAddOpnd, *RAddOpnd;
1795     ConstantInt *LAddCst, *RAddCst;
1796     if (match(LAdd, m_Add(m_Value(LAddOpnd), m_ConstantInt(LAddCst))) &&
1797         match(RAdd, m_Add(m_Value(RAddOpnd), m_ConstantInt(RAddCst))) &&
1798         LAddCst->getValue().ugt(LHSCst->getValue()) &&
1799         RAddCst->getValue().ugt(LHSCst->getValue())) {
1800
1801       APInt DiffCst = LAddCst->getValue() ^ RAddCst->getValue();
1802       if (LAddOpnd == RAddOpnd && DiffCst.isPowerOf2()) {
1803         ConstantInt *MaxAddCst = nullptr;
1804         if (LAddCst->getValue().ult(RAddCst->getValue()))
1805           MaxAddCst = RAddCst;
1806         else
1807           MaxAddCst = LAddCst;
1808
1809         APInt RRangeLow = -RAddCst->getValue();
1810         APInt RRangeHigh = RRangeLow + LHSCst->getValue();
1811         APInt LRangeLow = -LAddCst->getValue();
1812         APInt LRangeHigh = LRangeLow + LHSCst->getValue();
1813         APInt LowRangeDiff = RRangeLow ^ LRangeLow;
1814         APInt HighRangeDiff = RRangeHigh ^ LRangeHigh;
1815         APInt RangeDiff = LRangeLow.sgt(RRangeLow) ? LRangeLow - RRangeLow
1816                                                    : RRangeLow - LRangeLow;
1817
1818         if (LowRangeDiff.isPowerOf2() && LowRangeDiff == HighRangeDiff &&
1819             RangeDiff.ugt(LHSCst->getValue())) {
1820           Value *MaskCst = ConstantInt::get(LAddCst->getType(), ~DiffCst);
1821
1822           Value *NewAnd = Builder->CreateAnd(LAddOpnd, MaskCst);
1823           Value *NewAdd = Builder->CreateAdd(NewAnd, MaxAddCst);
1824           return (Builder->CreateICmp(LHS->getPredicate(), NewAdd, LHSCst));
1825         }
1826       }
1827     }
1828   }
1829
1830   // (icmp1 A, B) | (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
1831   if (PredicatesFoldable(LHSCC, RHSCC)) {
1832     if (LHS->getOperand(0) == RHS->getOperand(1) &&
1833         LHS->getOperand(1) == RHS->getOperand(0))
1834       LHS->swapOperands();
1835     if (LHS->getOperand(0) == RHS->getOperand(0) &&
1836         LHS->getOperand(1) == RHS->getOperand(1)) {
1837       Value *Op0 = LHS->getOperand(0), *Op1 = LHS->getOperand(1);
1838       unsigned Code = getICmpCode(LHS) | getICmpCode(RHS);
1839       bool isSigned = LHS->isSigned() || RHS->isSigned();
1840       return getNewICmpValue(isSigned, Code, Op0, Op1, Builder);
1841     }
1842   }
1843
1844   // handle (roughly):
1845   // (icmp ne (A & B), C) | (icmp ne (A & D), E)
1846   if (Value *V = foldLogOpOfMaskedICmps(LHS, RHS, false, Builder))
1847     return V;
1848
1849   Value *Val = LHS->getOperand(0), *Val2 = RHS->getOperand(0);
1850   if (LHS->hasOneUse() || RHS->hasOneUse()) {
1851     // (icmp eq B, 0) | (icmp ult A, B) -> (icmp ule A, B-1)
1852     // (icmp eq B, 0) | (icmp ugt B, A) -> (icmp ule A, B-1)
1853     Value *A = nullptr, *B = nullptr;
1854     if (LHSCC == ICmpInst::ICMP_EQ && LHSCst && LHSCst->isZero()) {
1855       B = Val;
1856       if (RHSCC == ICmpInst::ICMP_ULT && Val == RHS->getOperand(1))
1857         A = Val2;
1858       else if (RHSCC == ICmpInst::ICMP_UGT && Val == Val2)
1859         A = RHS->getOperand(1);
1860     }
1861     // (icmp ult A, B) | (icmp eq B, 0) -> (icmp ule A, B-1)
1862     // (icmp ugt B, A) | (icmp eq B, 0) -> (icmp ule A, B-1)
1863     else if (RHSCC == ICmpInst::ICMP_EQ && RHSCst && RHSCst->isZero()) {
1864       B = Val2;
1865       if (LHSCC == ICmpInst::ICMP_ULT && Val2 == LHS->getOperand(1))
1866         A = Val;
1867       else if (LHSCC == ICmpInst::ICMP_UGT && Val2 == Val)
1868         A = LHS->getOperand(1);
1869     }
1870     if (A && B)
1871       return Builder->CreateICmp(
1872           ICmpInst::ICMP_UGE,
1873           Builder->CreateAdd(B, ConstantInt::getSigned(B->getType(), -1)), A);
1874   }
1875
1876   // E.g. (icmp slt x, 0) | (icmp sgt x, n) --> icmp ugt x, n
1877   if (Value *V = simplifyRangeCheck(LHS, RHS, /*Inverted=*/true))
1878     return V;
1879
1880   // E.g. (icmp sgt x, n) | (icmp slt x, 0) --> icmp ugt x, n
1881   if (Value *V = simplifyRangeCheck(RHS, LHS, /*Inverted=*/true))
1882     return V;
1883
1884   // This only handles icmp of constants: (icmp1 A, C1) | (icmp2 B, C2).
1885   if (!LHSCst || !RHSCst) return nullptr;
1886
1887   if (LHSCst == RHSCst && LHSCC == RHSCC) {
1888     // (icmp ne A, 0) | (icmp ne B, 0) --> (icmp ne (A|B), 0)
1889     if (LHSCC == ICmpInst::ICMP_NE && LHSCst->isZero()) {
1890       Value *NewOr = Builder->CreateOr(Val, Val2);
1891       return Builder->CreateICmp(LHSCC, NewOr, LHSCst);
1892     }
1893   }
1894
1895   // (icmp ult (X + CA), C1) | (icmp eq X, C2) -> (icmp ule (X + CA), C1)
1896   //   iff C2 + CA == C1.
1897   if (LHSCC == ICmpInst::ICMP_ULT && RHSCC == ICmpInst::ICMP_EQ) {
1898     ConstantInt *AddCst;
1899     if (match(Val, m_Add(m_Specific(Val2), m_ConstantInt(AddCst))))
1900       if (RHSCst->getValue() + AddCst->getValue() == LHSCst->getValue())
1901         return Builder->CreateICmpULE(Val, LHSCst);
1902   }
1903
1904   // From here on, we only handle:
1905   //    (icmp1 A, C1) | (icmp2 A, C2) --> something simpler.
1906   if (Val != Val2) return nullptr;
1907
1908   // ICMP_[US][GL]E X, CST is folded to ICMP_[US][GL]T elsewhere.
1909   if (LHSCC == ICmpInst::ICMP_UGE || LHSCC == ICmpInst::ICMP_ULE ||
1910       RHSCC == ICmpInst::ICMP_UGE || RHSCC == ICmpInst::ICMP_ULE ||
1911       LHSCC == ICmpInst::ICMP_SGE || LHSCC == ICmpInst::ICMP_SLE ||
1912       RHSCC == ICmpInst::ICMP_SGE || RHSCC == ICmpInst::ICMP_SLE)
1913     return nullptr;
1914
1915   // We can't fold (ugt x, C) | (sgt x, C2).
1916   if (!PredicatesFoldable(LHSCC, RHSCC))
1917     return nullptr;
1918
1919   // Ensure that the larger constant is on the RHS.
1920   bool ShouldSwap;
1921   if (CmpInst::isSigned(LHSCC) ||
1922       (ICmpInst::isEquality(LHSCC) &&
1923        CmpInst::isSigned(RHSCC)))
1924     ShouldSwap = LHSCst->getValue().sgt(RHSCst->getValue());
1925   else
1926     ShouldSwap = LHSCst->getValue().ugt(RHSCst->getValue());
1927
1928   if (ShouldSwap) {
1929     std::swap(LHS, RHS);
1930     std::swap(LHSCst, RHSCst);
1931     std::swap(LHSCC, RHSCC);
1932   }
1933
1934   // At this point, we know we have two icmp instructions
1935   // comparing a value against two constants and or'ing the result
1936   // together.  Because of the above check, we know that we only have
1937   // ICMP_EQ, ICMP_NE, ICMP_LT, and ICMP_GT here. We also know (from the
1938   // icmp folding check above), that the two constants are not
1939   // equal.
1940   assert(LHSCst != RHSCst && "Compares not folded above?");
1941
1942   switch (LHSCC) {
1943   default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
1944   case ICmpInst::ICMP_EQ:
1945     switch (RHSCC) {
1946     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
1947     case ICmpInst::ICMP_EQ:
1948       if (LHS->getOperand(0) == RHS->getOperand(0)) {
1949         // if LHSCst and RHSCst differ only by one bit:
1950         // (A == C1 || A == C2) -> (A & ~(C1 ^ C2)) == C1
1951         assert(LHSCst->getValue().ule(LHSCst->getValue()));
1952
1953         APInt Xor = LHSCst->getValue() ^ RHSCst->getValue();
1954         if (Xor.isPowerOf2()) {
1955           Value *NegCst = Builder->getInt(~Xor);
1956           Value *And = Builder->CreateAnd(LHS->getOperand(0), NegCst);
1957           return Builder->CreateICmp(ICmpInst::ICMP_EQ, And, LHSCst);
1958         }
1959       }
1960
1961       if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) {
1962         // (X == 13 | X == 14) -> X-13 <u 2
1963         Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(LHSCst);
1964         Value *Add = Builder->CreateAdd(Val, AddCST, Val->getName()+".off");
1965         AddCST = ConstantExpr::getSub(AddOne(RHSCst), LHSCst);
1966         return Builder->CreateICmpULT(Add, AddCST);
1967       }
1968
1969       break;                         // (X == 13 | X == 15) -> no change
1970     case ICmpInst::ICMP_UGT:         // (X == 13 | X u> 14) -> no change
1971     case ICmpInst::ICMP_SGT:         // (X == 13 | X s> 14) -> no change
1972       break;
1973     case ICmpInst::ICMP_NE:          // (X == 13 | X != 15) -> X != 15
1974     case ICmpInst::ICMP_ULT:         // (X == 13 | X u< 15) -> X u< 15
1975     case ICmpInst::ICMP_SLT:         // (X == 13 | X s< 15) -> X s< 15
1976       return RHS;
1977     }
1978     break;
1979   case ICmpInst::ICMP_NE:
1980     switch (RHSCC) {
1981     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
1982     case ICmpInst::ICMP_EQ:          // (X != 13 | X == 15) -> X != 13
1983     case ICmpInst::ICMP_UGT:         // (X != 13 | X u> 15) -> X != 13
1984     case ICmpInst::ICMP_SGT:         // (X != 13 | X s> 15) -> X != 13
1985       return LHS;
1986     case ICmpInst::ICMP_NE:          // (X != 13 | X != 15) -> true
1987     case ICmpInst::ICMP_ULT:         // (X != 13 | X u< 15) -> true
1988     case ICmpInst::ICMP_SLT:         // (X != 13 | X s< 15) -> true
1989       return Builder->getTrue();
1990     }
1991   case ICmpInst::ICMP_ULT:
1992     switch (RHSCC) {
1993     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
1994     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u< 13 | X == 14) -> no change
1995       break;
1996     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u< 13 | X u> 15) -> (X-13) u> 2
1997       // If RHSCst is [us]MAXINT, it is always false.  Not handling
1998       // this can cause overflow.
1999       if (RHSCst->isMaxValue(false))
2000         return LHS;
2001       return InsertRangeTest(Val, LHSCst, AddOne(RHSCst), false, false);
2002     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u< 13 | X s> 15) -> no change
2003       break;
2004     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u< 13 | X != 15) -> X != 15
2005     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u< 13 | X u< 15) -> X u< 15
2006       return RHS;
2007     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u< 13 | X s< 15) -> no change
2008       break;
2009     }
2010     break;
2011   case ICmpInst::ICMP_SLT:
2012     switch (RHSCC) {
2013     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
2014     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s< 13 | X == 14) -> no change
2015       break;
2016     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s< 13 | X s> 15) -> (X-13) s> 2
2017       // If RHSCst is [us]MAXINT, it is always false.  Not handling
2018       // this can cause overflow.
2019       if (RHSCst->isMaxValue(true))
2020         return LHS;
2021       return InsertRangeTest(Val, LHSCst, AddOne(RHSCst), true, false);
2022     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s< 13 | X u> 15) -> no change
2023       break;
2024     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s< 13 | X != 15) -> X != 15
2025     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s< 13 | X s< 15) -> X s< 15
2026       return RHS;
2027     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s< 13 | X u< 15) -> no change
2028       break;
2029     }
2030     break;
2031   case ICmpInst::ICMP_UGT:
2032     switch (RHSCC) {
2033     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
2034     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u> 13 | X == 15) -> X u> 13
2035     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u> 13 | X u> 15) -> X u> 13
2036       return LHS;
2037     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u> 13 | X s> 15) -> no change
2038       break;
2039     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u> 13 | X != 15) -> true
2040     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u> 13 | X u< 15) -> true
2041       return Builder->getTrue();
2042     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u> 13 | X s< 15) -> no change
2043       break;
2044     }
2045     break;
2046   case ICmpInst::ICMP_SGT:
2047     switch (RHSCC) {
2048     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
2049     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s> 13 | X == 15) -> X > 13
2050     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s> 13 | X s> 15) -> X > 13
2051       return LHS;
2052     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s> 13 | X u> 15) -> no change
2053       break;
2054     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s> 13 | X != 15) -> true
2055     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s> 13 | X s< 15) -> true
2056       return Builder->getTrue();
2057     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s> 13 | X u< 15) -> no change
2058       break;
2059     }
2060     break;
2061   }
2062   return nullptr;
2063 }
2064
2065 /// Optimize (fcmp)|(fcmp).  NOTE: Unlike the rest of instcombine, this returns
2066 /// a Value which should already be inserted into the function.
2067 Value *InstCombiner::FoldOrOfFCmps(FCmpInst *LHS, FCmpInst *RHS) {
2068   if (LHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_UNO &&
2069       RHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_UNO &&
2070       LHS->getOperand(0)->getType() == RHS->getOperand(0)->getType()) {
2071     if (ConstantFP *LHSC = dyn_cast<ConstantFP>(LHS->getOperand(1)))
2072       if (ConstantFP *RHSC = dyn_cast<ConstantFP>(RHS->getOperand(1))) {
2073         // If either of the constants are nans, then the whole thing returns
2074         // true.
2075         if (LHSC->getValueAPF().isNaN() || RHSC->getValueAPF().isNaN())
2076           return Builder->getTrue();
2077
2078         // Otherwise, no need to compare the two constants, compare the
2079         // rest.
2080         return Builder->CreateFCmpUNO(LHS->getOperand(0), RHS->getOperand(0));
2081       }
2082
2083     // Handle vector zeros.  This occurs because the canonical form of
2084     // "fcmp uno x,x" is "fcmp uno x, 0".
2085     if (isa<ConstantAggregateZero>(LHS->getOperand(1)) &&
2086         isa<ConstantAggregateZero>(RHS->getOperand(1)))
2087       return Builder->CreateFCmpUNO(LHS->getOperand(0), RHS->getOperand(0));
2088
2089     return nullptr;
2090   }
2091
2092   Value *Op0LHS = LHS->getOperand(0), *Op0RHS = LHS->getOperand(1);
2093   Value *Op1LHS = RHS->getOperand(0), *Op1RHS = RHS->getOperand(1);
2094   FCmpInst::Predicate Op0CC = LHS->getPredicate(), Op1CC = RHS->getPredicate();
2095
2096   if (Op0LHS == Op1RHS && Op0RHS == Op1LHS) {
2097     // Swap RHS operands to match LHS.
2098     Op1CC = FCmpInst::getSwappedPredicate(Op1CC);
2099     std::swap(Op1LHS, Op1RHS);
2100   }
2101   if (Op0LHS == Op1LHS && Op0RHS == Op1RHS) {
2102     // Simplify (fcmp cc0 x, y) | (fcmp cc1 x, y).
2103     if (Op0CC == Op1CC)
2104       return Builder->CreateFCmp((FCmpInst::Predicate)Op0CC, Op0LHS, Op0RHS);
2105     if (Op0CC == FCmpInst::FCMP_TRUE || Op1CC == FCmpInst::FCMP_TRUE)
2106       return ConstantInt::get(CmpInst::makeCmpResultType(LHS->getType()), 1);
2107     if (Op0CC == FCmpInst::FCMP_FALSE)
2108       return RHS;
2109     if (Op1CC == FCmpInst::FCMP_FALSE)
2110       return LHS;
2111     bool Op0Ordered;
2112     bool Op1Ordered;
2113     unsigned Op0Pred = getFCmpCode(Op0CC, Op0Ordered);
2114     unsigned Op1Pred = getFCmpCode(Op1CC, Op1Ordered);
2115     if (Op0Ordered == Op1Ordered) {
2116       // If both are ordered or unordered, return a new fcmp with
2117       // or'ed predicates.
2118       return getFCmpValue(Op0Ordered, Op0Pred|Op1Pred, Op0LHS, Op0RHS, Builder);
2119     }
2120   }
2121   return nullptr;
2122 }
2123
2124 /// This helper function folds:
2125 ///
2126 ///     ((A | B) & C1) | (B & C2)
2127 ///
2128 /// into:
2129 ///
2130 ///     (A & C1) | B
2131 ///
2132 /// when the XOR of the two constants is "all ones" (-1).
2133 Instruction *InstCombiner::FoldOrWithConstants(BinaryOperator &I, Value *Op,
2134                                                Value *A, Value *B, Value *C) {
2135   ConstantInt *CI1 = dyn_cast<ConstantInt>(C);
2136   if (!CI1) return nullptr;
2137
2138   Value *V1 = nullptr;
2139   ConstantInt *CI2 = nullptr;
2140   if (!match(Op, m_And(m_Value(V1), m_ConstantInt(CI2)))) return nullptr;
2141
2142   APInt Xor = CI1->getValue() ^ CI2->getValue();
2143   if (!Xor.isAllOnesValue()) return nullptr;
2144
2145   if (V1 == A || V1 == B) {
2146     Value *NewOp = Builder->CreateAnd((V1 == A) ? B : A, CI1);
2147     return BinaryOperator::CreateOr(NewOp, V1);
2148   }
2149
2150   return nullptr;
2151 }
2152
2153 /// \brief This helper function folds:
2154 ///
2155 ///     ((A | B) & C1) ^ (B & C2)
2156 ///
2157 /// into:
2158 ///
2159 ///     (A & C1) ^ B
2160 ///
2161 /// when the XOR of the two constants is "all ones" (-1).
2162 Instruction *InstCombiner::FoldXorWithConstants(BinaryOperator &I, Value *Op,
2163                                                 Value *A, Value *B, Value *C) {
2164   ConstantInt *CI1 = dyn_cast<ConstantInt>(C);
2165   if (!CI1)
2166     return nullptr;
2167
2168   Value *V1 = nullptr;
2169   ConstantInt *CI2 = nullptr;
2170   if (!match(Op, m_And(m_Value(V1), m_ConstantInt(CI2))))
2171     return nullptr;
2172
2173   APInt Xor = CI1->getValue() ^ CI2->getValue();
2174   if (!Xor.isAllOnesValue())
2175     return nullptr;
2176
2177   if (V1 == A || V1 == B) {
2178     Value *NewOp = Builder->CreateAnd(V1 == A ? B : A, CI1);
2179     return BinaryOperator::CreateXor(NewOp, V1);
2180   }
2181
2182   return nullptr;
2183 }
2184
2185 Instruction *InstCombiner::visitOr(BinaryOperator &I) {
2186   bool Changed = SimplifyAssociativeOrCommutative(I);
2187   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2188
2189   if (Value *V = SimplifyVectorOp(I))
2190     return ReplaceInstUsesWith(I, V);
2191
2192   if (Value *V = SimplifyOrInst(Op0, Op1, DL, TLI, DT, AC))
2193     return ReplaceInstUsesWith(I, V);
2194
2195   // (A&B)|(A&C) -> A&(B|C) etc
2196   if (Value *V = SimplifyUsingDistributiveLaws(I))
2197     return ReplaceInstUsesWith(I, V);
2198
2199   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole
2200   // purpose is to compute bits we don't care about.
2201   if (SimplifyDemandedInstructionBits(I))
2202     return &I;
2203
2204   if (Value *V = SimplifyBSwap(I))
2205     return ReplaceInstUsesWith(I, V);
2206
2207   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2208     ConstantInt *C1 = nullptr; Value *X = nullptr;
2209     // (X & C1) | C2 --> (X | C2) & (C1|C2)
2210     // iff (C1 & C2) == 0.
2211     if (match(Op0, m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) &&
2212         (RHS->getValue() & C1->getValue()) != 0 &&
2213         Op0->hasOneUse()) {
2214       Value *Or = Builder->CreateOr(X, RHS);
2215       Or->takeName(Op0);
2216       return BinaryOperator::CreateAnd(Or,
2217                              Builder->getInt(RHS->getValue() | C1->getValue()));
2218     }
2219
2220     // (X ^ C1) | C2 --> (X | C2) ^ (C1&~C2)
2221     if (match(Op0, m_Xor(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) &&
2222         Op0->hasOneUse()) {
2223       Value *Or = Builder->CreateOr(X, RHS);
2224       Or->takeName(Op0);
2225       return BinaryOperator::CreateXor(Or,
2226                             Builder->getInt(C1->getValue() & ~RHS->getValue()));
2227     }
2228
2229     // Try to fold constant and into select arguments.
2230     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
2231       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI))
2232         return R;
2233
2234     if (isa<PHINode>(Op0))
2235       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2236         return NV;
2237   }
2238
2239   Value *A = nullptr, *B = nullptr;
2240   ConstantInt *C1 = nullptr, *C2 = nullptr;
2241
2242   // (A | B) | C  and  A | (B | C)                  -> bswap if possible.
2243   bool OrOfOrs = match(Op0, m_Or(m_Value(), m_Value())) ||
2244                  match(Op1, m_Or(m_Value(), m_Value()));
2245   // (A >> B) | (C << D)  and  (A << B) | (B >> C)  -> bswap if possible.
2246   bool OrOfShifts = match(Op0, m_LogicalShift(m_Value(), m_Value())) &&
2247                     match(Op1, m_LogicalShift(m_Value(), m_Value()));
2248   // (A & B) | (C & D)                              -> bswap if possible.
2249   bool OrOfAnds = match(Op0, m_And(m_Value(), m_Value())) &&
2250                   match(Op1, m_And(m_Value(), m_Value()));
2251
2252   if (OrOfOrs || OrOfShifts || OrOfAnds)
2253     if (Instruction *BSwap = MatchBSwap(I))
2254       return BSwap;
2255
2256   // (X^C)|Y -> (X|Y)^C iff Y&C == 0
2257   if (Op0->hasOneUse() &&
2258       match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
2259       MaskedValueIsZero(Op1, C1->getValue(), 0, &I)) {
2260     Value *NOr = Builder->CreateOr(A, Op1);
2261     NOr->takeName(Op0);
2262     return BinaryOperator::CreateXor(NOr, C1);
2263   }
2264
2265   // Y|(X^C) -> (X|Y)^C iff Y&C == 0
2266   if (Op1->hasOneUse() &&
2267       match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
2268       MaskedValueIsZero(Op0, C1->getValue(), 0, &I)) {
2269     Value *NOr = Builder->CreateOr(A, Op0);
2270     NOr->takeName(Op0);
2271     return BinaryOperator::CreateXor(NOr, C1);
2272   }
2273
2274   // ((~A & B) | A) -> (A | B)
2275   if (match(Op0, m_And(m_Not(m_Value(A)), m_Value(B))) &&
2276       match(Op1, m_Specific(A)))
2277     return BinaryOperator::CreateOr(A, B);
2278
2279   // ((A & B) | ~A) -> (~A | B)
2280   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2281       match(Op1, m_Not(m_Specific(A))))
2282     return BinaryOperator::CreateOr(Builder->CreateNot(A), B);
2283
2284   // (A & (~B)) | (A ^ B) -> (A ^ B)
2285   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Not(m_Value(B)))) &&
2286       match(Op1, m_Xor(m_Specific(A), m_Specific(B))))
2287     return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
2288
2289   // (A ^ B) | ( A & (~B)) -> (A ^ B)
2290   if (match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2291       match(Op1, m_And(m_Specific(A), m_Not(m_Specific(B)))))
2292     return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
2293
2294   // (A & C)|(B & D)
2295   Value *C = nullptr, *D = nullptr;
2296   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(C))) &&
2297       match(Op1, m_And(m_Value(B), m_Value(D)))) {
2298     Value *V1 = nullptr, *V2 = nullptr;
2299     C1 = dyn_cast<ConstantInt>(C);
2300     C2 = dyn_cast<ConstantInt>(D);
2301     if (C1 && C2) {  // (A & C1)|(B & C2)
2302       if ((C1->getValue() & C2->getValue()) == 0) {
2303         // ((V | N) & C1) | (V & C2) --> (V|N) & (C1|C2)
2304         // iff (C1&C2) == 0 and (N&~C1) == 0
2305         if (match(A, m_Or(m_Value(V1), m_Value(V2))) &&
2306             ((V1 == B &&
2307               MaskedValueIsZero(V2, ~C1->getValue(), 0, &I)) || // (V|N)
2308              (V2 == B &&
2309               MaskedValueIsZero(V1, ~C1->getValue(), 0, &I))))  // (N|V)
2310           return BinaryOperator::CreateAnd(A,
2311                                 Builder->getInt(C1->getValue()|C2->getValue()));
2312         // Or commutes, try both ways.
2313         if (match(B, m_Or(m_Value(V1), m_Value(V2))) &&
2314             ((V1 == A &&
2315               MaskedValueIsZero(V2, ~C2->getValue(), 0, &I)) || // (V|N)
2316              (V2 == A &&
2317               MaskedValueIsZero(V1, ~C2->getValue(), 0, &I))))  // (N|V)
2318           return BinaryOperator::CreateAnd(B,
2319                                 Builder->getInt(C1->getValue()|C2->getValue()));
2320
2321         // ((V|C3)&C1) | ((V|C4)&C2) --> (V|C3|C4)&(C1|C2)
2322         // iff (C1&C2) == 0 and (C3&~C1) == 0 and (C4&~C2) == 0.
2323         ConstantInt *C3 = nullptr, *C4 = nullptr;
2324         if (match(A, m_Or(m_Value(V1), m_ConstantInt(C3))) &&
2325             (C3->getValue() & ~C1->getValue()) == 0 &&
2326             match(B, m_Or(m_Specific(V1), m_ConstantInt(C4))) &&
2327             (C4->getValue() & ~C2->getValue()) == 0) {
2328           V2 = Builder->CreateOr(V1, ConstantExpr::getOr(C3, C4), "bitfield");
2329           return BinaryOperator::CreateAnd(V2,
2330                                 Builder->getInt(C1->getValue()|C2->getValue()));
2331         }
2332       }
2333     }
2334
2335     // (A & (C0?-1:0)) | (B & ~(C0?-1:0)) ->  C0 ? A : B, and commuted variants.
2336     // Don't do this for vector select idioms, the code generator doesn't handle
2337     // them well yet.
2338     if (!I.getType()->isVectorTy()) {
2339       if (Instruction *Match = MatchSelectFromAndOr(A, B, C, D))
2340         return Match;
2341       if (Instruction *Match = MatchSelectFromAndOr(B, A, D, C))
2342         return Match;
2343       if (Instruction *Match = MatchSelectFromAndOr(C, B, A, D))
2344         return Match;
2345       if (Instruction *Match = MatchSelectFromAndOr(D, A, B, C))
2346         return Match;
2347     }
2348
2349     // ((A&~B)|(~A&B)) -> A^B
2350     if ((match(C, m_Not(m_Specific(D))) &&
2351          match(B, m_Not(m_Specific(A)))))
2352       return BinaryOperator::CreateXor(A, D);
2353     // ((~B&A)|(~A&B)) -> A^B
2354     if ((match(A, m_Not(m_Specific(D))) &&
2355          match(B, m_Not(m_Specific(C)))))
2356       return BinaryOperator::CreateXor(C, D);
2357     // ((A&~B)|(B&~A)) -> A^B
2358     if ((match(C, m_Not(m_Specific(B))) &&
2359          match(D, m_Not(m_Specific(A)))))
2360       return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
2361     // ((~B&A)|(B&~A)) -> A^B
2362     if ((match(A, m_Not(m_Specific(B))) &&
2363          match(D, m_Not(m_Specific(C)))))
2364       return BinaryOperator::CreateXor(C, B);
2365
2366     // ((A|B)&1)|(B&-2) -> (A&1) | B
2367     if (match(A, m_Or(m_Value(V1), m_Specific(B))) ||
2368         match(A, m_Or(m_Specific(B), m_Value(V1)))) {
2369       Instruction *Ret = FoldOrWithConstants(I, Op1, V1, B, C);
2370       if (Ret) return Ret;
2371     }
2372     // (B&-2)|((A|B)&1) -> (A&1) | B
2373     if (match(B, m_Or(m_Specific(A), m_Value(V1))) ||
2374         match(B, m_Or(m_Value(V1), m_Specific(A)))) {
2375       Instruction *Ret = FoldOrWithConstants(I, Op0, A, V1, D);
2376       if (Ret) return Ret;
2377     }
2378     // ((A^B)&1)|(B&-2) -> (A&1) ^ B
2379     if (match(A, m_Xor(m_Value(V1), m_Specific(B))) ||
2380         match(A, m_Xor(m_Specific(B), m_Value(V1)))) {
2381       Instruction *Ret = FoldXorWithConstants(I, Op1, V1, B, C);
2382       if (Ret) return Ret;
2383     }
2384     // (B&-2)|((A^B)&1) -> (A&1) ^ B
2385     if (match(B, m_Xor(m_Specific(A), m_Value(V1))) ||
2386         match(B, m_Xor(m_Value(V1), m_Specific(A)))) {
2387       Instruction *Ret = FoldXorWithConstants(I, Op0, A, V1, D);
2388       if (Ret) return Ret;
2389     }
2390   }
2391
2392   // (A ^ B) | ((B ^ C) ^ A) -> (A ^ B) | C
2393   if (match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B))))
2394     if (match(Op1, m_Xor(m_Xor(m_Specific(B), m_Value(C)), m_Specific(A))))
2395       if (Op1->hasOneUse() || cast<BinaryOperator>(Op1)->hasOneUse())
2396         return BinaryOperator::CreateOr(Op0, C);
2397
2398   // ((A ^ C) ^ B) | (B ^ A) -> (B ^ A) | C
2399   if (match(Op0, m_Xor(m_Xor(m_Value(A), m_Value(C)), m_Value(B))))
2400     if (match(Op1, m_Xor(m_Specific(B), m_Specific(A))))
2401       if (Op0->hasOneUse() || cast<BinaryOperator>(Op0)->hasOneUse())
2402         return BinaryOperator::CreateOr(Op1, C);
2403
2404   // ((B | C) & A) | B -> B | (A & C)
2405   if (match(Op0, m_And(m_Or(m_Specific(Op1), m_Value(C)), m_Value(A))))
2406     return BinaryOperator::CreateOr(Op1, Builder->CreateAnd(A, C));
2407
2408   if (Instruction *DeMorgan = matchDeMorgansLaws(I, Builder))
2409     return DeMorgan;
2410
2411   // Canonicalize xor to the RHS.
2412   bool SwappedForXor = false;
2413   if (match(Op0, m_Xor(m_Value(), m_Value()))) {
2414     std::swap(Op0, Op1);
2415     SwappedForXor = true;
2416   }
2417
2418   // A | ( A ^ B) -> A |  B
2419   // A | (~A ^ B) -> A | ~B
2420   // (A & B) | (A ^ B)
2421   if (match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
2422     if (Op0 == A || Op0 == B)
2423       return BinaryOperator::CreateOr(A, B);
2424
2425     if (match(Op0, m_And(m_Specific(A), m_Specific(B))) ||
2426         match(Op0, m_And(m_Specific(B), m_Specific(A))))
2427       return BinaryOperator::CreateOr(A, B);
2428
2429     if (Op1->hasOneUse() && match(A, m_Not(m_Specific(Op0)))) {
2430       Value *Not = Builder->CreateNot(B, B->getName()+".not");
2431       return BinaryOperator::CreateOr(Not, Op0);
2432     }
2433     if (Op1->hasOneUse() && match(B, m_Not(m_Specific(Op0)))) {
2434       Value *Not = Builder->CreateNot(A, A->getName()+".not");
2435       return BinaryOperator::CreateOr(Not, Op0);
2436     }
2437   }
2438
2439   // A | ~(A | B) -> A | ~B
2440   // A | ~(A ^ B) -> A | ~B
2441   if (match(Op1, m_Not(m_Value(A))))
2442     if (BinaryOperator *B = dyn_cast<BinaryOperator>(A))
2443       if ((Op0 == B->getOperand(0) || Op0 == B->getOperand(1)) &&
2444           Op1->hasOneUse() && (B->getOpcode() == Instruction::Or ||
2445                                B->getOpcode() == Instruction::Xor)) {
2446         Value *NotOp = Op0 == B->getOperand(0) ? B->getOperand(1) :
2447                                                  B->getOperand(0);
2448         Value *Not = Builder->CreateNot(NotOp, NotOp->getName()+".not");
2449         return BinaryOperator::CreateOr(Not, Op0);
2450       }
2451
2452   // (A & B) | ((~A) ^ B) -> (~A ^ B)
2453   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2454       match(Op1, m_Xor(m_Not(m_Specific(A)), m_Specific(B))))
2455     return BinaryOperator::CreateXor(Builder->CreateNot(A), B);
2456
2457   // ((~A) ^ B) | (A & B) -> (~A ^ B)
2458   if (match(Op0, m_Xor(m_Not(m_Value(A)), m_Value(B))) &&
2459       match(Op1, m_And(m_Specific(A), m_Specific(B))))
2460     return BinaryOperator::CreateXor(Builder->CreateNot(A), B);
2461
2462   if (SwappedForXor)
2463     std::swap(Op0, Op1);
2464
2465   {
2466     ICmpInst *LHS = dyn_cast<ICmpInst>(Op0);
2467     ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(Op1);
2468     if (LHS && RHS)
2469       if (Value *Res = FoldOrOfICmps(LHS, RHS, &I))
2470         return ReplaceInstUsesWith(I, Res);
2471
2472     // TODO: Make this recursive; it's a little tricky because an arbitrary
2473     // number of 'or' instructions might have to be created.
2474     Value *X, *Y;
2475     if (LHS && match(Op1, m_OneUse(m_Or(m_Value(X), m_Value(Y))))) {
2476       if (auto *Cmp = dyn_cast<ICmpInst>(X))
2477         if (Value *Res = FoldOrOfICmps(LHS, Cmp, &I))
2478           return ReplaceInstUsesWith(I, Builder->CreateOr(Res, Y));
2479       if (auto *Cmp = dyn_cast<ICmpInst>(Y))
2480         if (Value *Res = FoldOrOfICmps(LHS, Cmp, &I))
2481           return ReplaceInstUsesWith(I, Builder->CreateOr(Res, X));
2482     }
2483     if (RHS && match(Op0, m_OneUse(m_Or(m_Value(X), m_Value(Y))))) {
2484       if (auto *Cmp = dyn_cast<ICmpInst>(X))
2485         if (Value *Res = FoldOrOfICmps(Cmp, RHS, &I))
2486           return ReplaceInstUsesWith(I, Builder->CreateOr(Res, Y));
2487       if (auto *Cmp = dyn_cast<ICmpInst>(Y))
2488         if (Value *Res = FoldOrOfICmps(Cmp, RHS, &I))
2489           return ReplaceInstUsesWith(I, Builder->CreateOr(Res, X));
2490     }
2491   }
2492
2493   // (fcmp uno x, c) | (fcmp uno y, c)  -> (fcmp uno x, y)
2494   if (FCmpInst *LHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(0)))
2495     if (FCmpInst *RHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(1)))
2496       if (Value *Res = FoldOrOfFCmps(LHS, RHS))
2497         return ReplaceInstUsesWith(I, Res);
2498
2499   // fold (or (cast A), (cast B)) -> (cast (or A, B))
2500   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
2501     CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1);
2502     if (Op1C && Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) {// same cast kind ?
2503       Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
2504       if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() &&
2505           SrcTy->isIntOrIntVectorTy()) {
2506         Value *Op0COp = Op0C->getOperand(0), *Op1COp = Op1C->getOperand(0);
2507
2508         if ((!isa<ICmpInst>(Op0COp) || !isa<ICmpInst>(Op1COp)) &&
2509             // Only do this if the casts both really cause code to be
2510             // generated.
2511             ShouldOptimizeCast(Op0C->getOpcode(), Op0COp, I.getType()) &&
2512             ShouldOptimizeCast(Op1C->getOpcode(), Op1COp, I.getType())) {
2513           Value *NewOp = Builder->CreateOr(Op0COp, Op1COp, I.getName());
2514           return CastInst::Create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
2515         }
2516
2517         // If this is or(cast(icmp), cast(icmp)), try to fold this even if the
2518         // cast is otherwise not optimizable.  This happens for vector sexts.
2519         if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(Op1COp))
2520           if (ICmpInst *LHS = dyn_cast<ICmpInst>(Op0COp))
2521             if (Value *Res = FoldOrOfICmps(LHS, RHS, &I))
2522               return CastInst::Create(Op0C->getOpcode(), Res, I.getType());
2523
2524         // If this is or(cast(fcmp), cast(fcmp)), try to fold this even if the
2525         // cast is otherwise not optimizable.  This happens for vector sexts.
2526         if (FCmpInst *RHS = dyn_cast<FCmpInst>(Op1COp))
2527           if (FCmpInst *LHS = dyn_cast<FCmpInst>(Op0COp))
2528             if (Value *Res = FoldOrOfFCmps(LHS, RHS))
2529               return CastInst::Create(Op0C->getOpcode(), Res, I.getType());
2530       }
2531     }
2532   }
2533
2534   // or(sext(A), B) -> A ? -1 : B where A is an i1
2535   // or(A, sext(B)) -> B ? -1 : A where B is an i1
2536   if (match(Op0, m_SExt(m_Value(A))) && A->getType()->isIntegerTy(1))
2537     return SelectInst::Create(A, ConstantInt::getSigned(I.getType(), -1), Op1);
2538   if (match(Op1, m_SExt(m_Value(A))) && A->getType()->isIntegerTy(1))
2539     return SelectInst::Create(A, ConstantInt::getSigned(I.getType(), -1), Op0);
2540
2541   // Note: If we've gotten to the point of visiting the outer OR, then the
2542   // inner one couldn't be simplified.  If it was a constant, then it won't
2543   // be simplified by a later pass either, so we try swapping the inner/outer
2544   // ORs in the hopes that we'll be able to simplify it this way.
2545   // (X|C) | V --> (X|V) | C
2546   if (Op0->hasOneUse() && !isa<ConstantInt>(Op1) &&
2547       match(Op0, m_Or(m_Value(A), m_ConstantInt(C1)))) {
2548     Value *Inner = Builder->CreateOr(A, Op1);
2549     Inner->takeName(Op0);
2550     return BinaryOperator::CreateOr(Inner, C1);
2551   }
2552
2553   // Change (or (bool?A:B),(bool?C:D)) --> (bool?(or A,C):(or B,D))
2554   // Since this OR statement hasn't been optimized further yet, we hope
2555   // that this transformation will allow the new ORs to be optimized.
2556   {
2557     Value *X = nullptr, *Y = nullptr;
2558     if (Op0->hasOneUse() && Op1->hasOneUse() &&
2559         match(Op0, m_Select(m_Value(X), m_Value(A), m_Value(B))) &&
2560         match(Op1, m_Select(m_Value(Y), m_Value(C), m_Value(D))) && X == Y) {
2561       Value *orTrue = Builder->CreateOr(A, C);
2562       Value *orFalse = Builder->CreateOr(B, D);
2563       return SelectInst::Create(X, orTrue, orFalse);
2564     }
2565   }
2566
2567   return Changed ? &I : nullptr;
2568 }
2569
2570 Instruction *InstCombiner::visitXor(BinaryOperator &I) {
2571   bool Changed = SimplifyAssociativeOrCommutative(I);
2572   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2573
2574   if (Value *V = SimplifyVectorOp(I))
2575     return ReplaceInstUsesWith(I, V);
2576
2577   if (Value *V = SimplifyXorInst(Op0, Op1, DL, TLI, DT, AC))
2578     return ReplaceInstUsesWith(I, V);
2579
2580   // (A&B)^(A&C) -> A&(B^C) etc
2581   if (Value *V = SimplifyUsingDistributiveLaws(I))
2582     return ReplaceInstUsesWith(I, V);
2583
2584   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole
2585   // purpose is to compute bits we don't care about.
2586   if (SimplifyDemandedInstructionBits(I))
2587     return &I;
2588
2589   if (Value *V = SimplifyBSwap(I))
2590     return ReplaceInstUsesWith(I, V);
2591
2592   // Is this a ~ operation?
2593   if (Value *NotOp = dyn_castNotVal(&I)) {
2594     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(NotOp)) {
2595       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And ||
2596           Op0I->getOpcode() == Instruction::Or) {
2597         // ~(~X & Y) --> (X | ~Y) - De Morgan's Law
2598         // ~(~X | Y) === (X & ~Y) - De Morgan's Law
2599         if (dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(1)))
2600           Op0I->swapOperands();
2601         if (Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(0))) {
2602           Value *NotY =
2603             Builder->CreateNot(Op0I->getOperand(1),
2604                                Op0I->getOperand(1)->getName()+".not");
2605           if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And)
2606             return BinaryOperator::CreateOr(Op0NotVal, NotY);
2607           return BinaryOperator::CreateAnd(Op0NotVal, NotY);
2608         }
2609
2610         // ~(X & Y) --> (~X | ~Y) - De Morgan's Law
2611         // ~(X | Y) === (~X & ~Y) - De Morgan's Law
2612         if (IsFreeToInvert(Op0I->getOperand(0),
2613                            Op0I->getOperand(0)->hasOneUse()) &&
2614             IsFreeToInvert(Op0I->getOperand(1),
2615                            Op0I->getOperand(1)->hasOneUse())) {
2616           Value *NotX =
2617             Builder->CreateNot(Op0I->getOperand(0), "notlhs");
2618           Value *NotY =
2619             Builder->CreateNot(Op0I->getOperand(1), "notrhs");
2620           if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And)
2621             return BinaryOperator::CreateOr(NotX, NotY);
2622           return BinaryOperator::CreateAnd(NotX, NotY);
2623         }
2624
2625       } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::AShr) {
2626         // ~(~X >>s Y) --> (X >>s Y)
2627         if (Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(0)))
2628           return BinaryOperator::CreateAShr(Op0NotVal, Op0I->getOperand(1));
2629       }
2630     }
2631   }
2632
2633   if (Constant *RHS = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
2634     if (RHS->isAllOnesValue() && Op0->hasOneUse())
2635       // xor (cmp A, B), true = not (cmp A, B) = !cmp A, B
2636       if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(Op0))
2637         return CmpInst::Create(CI->getOpcode(),
2638                                CI->getInversePredicate(),
2639                                CI->getOperand(0), CI->getOperand(1));
2640   }
2641
2642   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2643     // fold (xor(zext(cmp)), 1) and (xor(sext(cmp)), -1) to ext(!cmp).
2644     if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
2645       if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(Op0C->getOperand(0))) {
2646         if (CI->hasOneUse() && Op0C->hasOneUse()) {
2647           Instruction::CastOps Opcode = Op0C->getOpcode();
2648           if ((Opcode == Instruction::ZExt || Opcode == Instruction::SExt) &&
2649               (RHS == ConstantExpr::getCast(Opcode, Builder->getTrue(),
2650                                             Op0C->getDestTy()))) {
2651             CI->setPredicate(CI->getInversePredicate());
2652             return CastInst::Create(Opcode, CI, Op0C->getType());
2653           }
2654         }
2655       }
2656     }
2657
2658     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
2659       // ~(c-X) == X-c-1 == X+(-c-1)
2660       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Sub && RHS->isAllOnesValue())
2661         if (Constant *Op0I0C = dyn_cast<Constant>(Op0I->getOperand(0))) {
2662           Constant *NegOp0I0C = ConstantExpr::getNeg(Op0I0C);
2663           Constant *ConstantRHS = ConstantExpr::getSub(NegOp0I0C,
2664                                       ConstantInt::get(I.getType(), 1));
2665           return BinaryOperator::CreateAdd(Op0I->getOperand(1), ConstantRHS);
2666         }
2667
2668       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1))) {
2669         if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add) {
2670           // ~(X-c) --> (-c-1)-X
2671           if (RHS->isAllOnesValue()) {
2672             Constant *NegOp0CI = ConstantExpr::getNeg(Op0CI);
2673             return BinaryOperator::CreateSub(
2674                            ConstantExpr::getSub(NegOp0CI,
2675                                       ConstantInt::get(I.getType(), 1)),
2676                                       Op0I->getOperand(0));
2677           } else if (RHS->getValue().isSignBit()) {
2678             // (X + C) ^ signbit -> (X + C + signbit)
2679             Constant *C = Builder->getInt(RHS->getValue() + Op0CI->getValue());
2680             return BinaryOperator::CreateAdd(Op0I->getOperand(0), C);
2681
2682           }
2683         } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Or) {
2684           // (X|C1)^C2 -> X^(C1|C2) iff X&~C1 == 0
2685           if (MaskedValueIsZero(Op0I->getOperand(0), Op0CI->getValue(),
2686                                 0, &I)) {
2687             Constant *NewRHS = ConstantExpr::getOr(Op0CI, RHS);
2688             // Anything in both C1 and C2 is known to be zero, remove it from
2689             // NewRHS.
2690             Constant *CommonBits = ConstantExpr::getAnd(Op0CI, RHS);
2691             NewRHS = ConstantExpr::getAnd(NewRHS,
2692                                        ConstantExpr::getNot(CommonBits));
2693             Worklist.Add(Op0I);
2694             I.setOperand(0, Op0I->getOperand(0));
2695             I.setOperand(1, NewRHS);
2696             return &I;
2697           }
2698         } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::LShr) {
2699           // ((X^C1) >> C2) ^ C3 -> (X>>C2) ^ ((C1>>C2)^C3)
2700           // E1 = "X ^ C1"
2701           BinaryOperator *E1;
2702           ConstantInt *C1;
2703           if (Op0I->hasOneUse() &&
2704               (E1 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0I->getOperand(0))) &&
2705               E1->getOpcode() == Instruction::Xor &&
2706               (C1 = dyn_cast<ConstantInt>(E1->getOperand(1)))) {
2707             // fold (C1 >> C2) ^ C3
2708             ConstantInt *C2 = Op0CI, *C3 = RHS;
2709             APInt FoldConst = C1->getValue().lshr(C2->getValue());
2710             FoldConst ^= C3->getValue();
2711             // Prepare the two operands.
2712             Value *Opnd0 = Builder->CreateLShr(E1->getOperand(0), C2);
2713             Opnd0->takeName(Op0I);
2714             cast<Instruction>(Opnd0)->setDebugLoc(I.getDebugLoc());
2715             Value *FoldVal = ConstantInt::get(Opnd0->getType(), FoldConst);
2716
2717             return BinaryOperator::CreateXor(Opnd0, FoldVal);
2718           }
2719         }
2720       }
2721     }
2722
2723     // Try to fold constant and into select arguments.
2724     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
2725       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI))
2726         return R;
2727     if (isa<PHINode>(Op0))
2728       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2729         return NV;
2730   }
2731
2732   BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1);
2733   if (Op1I) {
2734     Value *A, *B;
2735     if (match(Op1I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
2736       if (A == Op0) {              // B^(B|A) == (A|B)^B
2737         Op1I->swapOperands();
2738         I.swapOperands();
2739         std::swap(Op0, Op1);
2740       } else if (B == Op0) {       // B^(A|B) == (A|B)^B
2741         I.swapOperands();     // Simplified below.
2742         std::swap(Op0, Op1);
2743       }
2744     } else if (match(Op1I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2745                Op1I->hasOneUse()){
2746       if (A == Op0) {                                      // A^(A&B) -> A^(B&A)
2747         Op1I->swapOperands();
2748         std::swap(A, B);
2749       }
2750       if (B == Op0) {                                      // A^(B&A) -> (B&A)^A
2751         I.swapOperands();     // Simplified below.
2752         std::swap(Op0, Op1);
2753       }
2754     }
2755   }
2756
2757   BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0);
2758   if (Op0I) {
2759     Value *A, *B;
2760     if (match(Op0I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2761         Op0I->hasOneUse()) {
2762       if (A == Op1)                                  // (B|A)^B == (A|B)^B
2763         std::swap(A, B);
2764       if (B == Op1)                                  // (A|B)^B == A & ~B
2765         return BinaryOperator::CreateAnd(A, Builder->CreateNot(Op1));
2766     } else if (match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2767                Op0I->hasOneUse()){
2768       if (A == Op1)                                        // (A&B)^A -> (B&A)^A
2769         std::swap(A, B);
2770       if (B == Op1 &&                                      // (B&A)^A == ~B & A
2771           !isa<ConstantInt>(Op1)) {  // Canonical form is (B&C)^C
2772         return BinaryOperator::CreateAnd(Builder->CreateNot(A), Op1);
2773       }
2774     }
2775   }
2776
2777   if (Op0I && Op1I) {
2778     Value *A, *B, *C, *D;
2779     // (A & B)^(A | B) -> A ^ B
2780     if (match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2781         match(Op1I, m_Or(m_Value(C), m_Value(D)))) {
2782       if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C))
2783         return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
2784     }
2785     // (A | B)^(A & B) -> A ^ B
2786     if (match(Op0I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2787         match(Op1I, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
2788       if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C))
2789         return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
2790     }
2791     // (A | ~B) ^ (~A | B) -> A ^ B
2792     if (match(Op0I, m_Or(m_Value(A), m_Not(m_Value(B)))) &&
2793         match(Op1I, m_Or(m_Not(m_Specific(A)), m_Specific(B)))) {
2794       return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
2795     }
2796     // (~A | B) ^ (A | ~B) -> A ^ B
2797     if (match(Op0I, m_Or(m_Not(m_Value(A)), m_Value(B))) &&
2798         match(Op1I, m_Or(m_Specific(A), m_Not(m_Specific(B))))) {
2799       return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
2800     }
2801     // (A & ~B) ^ (~A & B) -> A ^ B
2802     if (match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Not(m_Value(B)))) &&
2803         match(Op1I, m_And(m_Not(m_Specific(A)), m_Specific(B)))) {
2804       return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
2805     }
2806     // (~A & B) ^ (A & ~B) -> A ^ B
2807     if (match(Op0I, m_And(m_Not(m_Value(A)), m_Value(B))) &&
2808         match(Op1I, m_And(m_Specific(A), m_Not(m_Specific(B))))) {
2809       return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
2810     }
2811     // (A ^ C)^(A | B) -> ((~A) & B) ^ C
2812     if (match(Op0I, m_Xor(m_Value(D), m_Value(C))) &&
2813         match(Op1I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
2814       if (D == A)
2815         return BinaryOperator::CreateXor(
2816             Builder->CreateAnd(Builder->CreateNot(A), B), C);
2817       if (D == B)
2818         return BinaryOperator::CreateXor(
2819             Builder->CreateAnd(Builder->CreateNot(B), A), C);
2820     }
2821     // (A | B)^(A ^ C) -> ((~A) & B) ^ C
2822     if (match(Op0I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2823         match(Op1I, m_Xor(m_Value(D), m_Value(C)))) {
2824       if (D == A)
2825         return BinaryOperator::CreateXor(
2826             Builder->CreateAnd(Builder->CreateNot(A), B), C);
2827       if (D == B)
2828         return BinaryOperator::CreateXor(
2829             Builder->CreateAnd(Builder->CreateNot(B), A), C);
2830     }
2831     // (A & B) ^ (A ^ B) -> (A | B)
2832     if (match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2833         match(Op1I, m_Xor(m_Specific(A), m_Specific(B))))
2834       return BinaryOperator::CreateOr(A, B);
2835     // (A ^ B) ^ (A & B) -> (A | B)
2836     if (match(Op0I, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2837         match(Op1I, m_And(m_Specific(A), m_Specific(B))))
2838       return BinaryOperator::CreateOr(A, B);
2839   }
2840
2841   Value *A = nullptr, *B = nullptr;
2842   // (A & ~B) ^ (~A) -> ~(A & B)
2843   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Not(m_Value(B)))) &&
2844       match(Op1, m_Not(m_Specific(A))))
2845     return BinaryOperator::CreateNot(Builder->CreateAnd(A, B));
2846
2847   // (icmp1 A, B) ^ (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
2848   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(1)))
2849     if (ICmpInst *LHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(0)))
2850       if (PredicatesFoldable(LHS->getPredicate(), RHS->getPredicate())) {
2851         if (LHS->getOperand(0) == RHS->getOperand(1) &&
2852             LHS->getOperand(1) == RHS->getOperand(0))
2853           LHS->swapOperands();
2854         if (LHS->getOperand(0) == RHS->getOperand(0) &&
2855             LHS->getOperand(1) == RHS->getOperand(1)) {
2856           Value *Op0 = LHS->getOperand(0), *Op1 = LHS->getOperand(1);
2857           unsigned Code = getICmpCode(LHS) ^ getICmpCode(RHS);
2858           bool isSigned = LHS->isSigned() || RHS->isSigned();
2859           return ReplaceInstUsesWith(I,
2860                                getNewICmpValue(isSigned, Code, Op0, Op1,
2861                                                Builder));
2862         }
2863       }
2864
2865   // fold (xor (cast A), (cast B)) -> (cast (xor A, B))
2866   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
2867     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
2868       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) { // same cast kind?
2869         Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
2870         if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isIntegerTy() &&
2871             // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
2872             ShouldOptimizeCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0),
2873                                I.getType()) &&
2874             ShouldOptimizeCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0),
2875                                I.getType())) {
2876           Value *NewOp = Builder->CreateXor(Op0C->getOperand(0),
2877                                             Op1C->getOperand(0), I.getName());
2878           return CastInst::Create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
2879         }
2880       }
2881   }
2882
2883   return Changed ? &I : nullptr;
2884 }