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 "InstCombine.h"
  15 #include "llvm/Intrinsics.h"
  16 #include "llvm/Analysis/InstructionSimplify.h"
  17 #include "llvm/Support/PatternMatch.h"
  18 using namespace llvm;
  19 using namespace PatternMatch;
  20
  21
  22 /// AddOne - Add one to a ConstantInt.
  23 static Constant *AddOne(Constant *C) {
  24   return ConstantExpr::getAdd(C, ConstantInt::get(C->getType(), 1));
  25 }
  26 /// SubOne - Subtract one from a ConstantInt.
  27 static Constant *SubOne(ConstantInt *C) {
  28   return ConstantInt::get(C->getContext(), C->getValue()-1);
  29 }
  30
  31 /// isFreeToInvert - Return true if the specified value is free to invert (apply
  32 /// ~ to).  This happens in cases where the ~ can be eliminated.
  33 static inline bool isFreeToInvert(Value *V) {
  34   // ~(~(X)) -> X.
  35   if (BinaryOperator::isNot(V))
  36     return true;
  37
  38   // Constants can be considered to be not'ed values.
  39   if (isa<ConstantInt>(V))
  40     return true;
  41
  42   // Compares can be inverted if they have a single use.
  43   if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(V))
  44     return CI->hasOneUse();
  45
  46   return false;
  47 }
  48
  49 static inline Value *dyn_castNotVal(Value *V) {
  50   // If this is not(not(x)) don't return that this is a not: we want the two
  51   // not's to be folded first.
  52   if (BinaryOperator::isNot(V)) {
  53     Value *Operand = BinaryOperator::getNotArgument(V);
  54     if (!isFreeToInvert(Operand))
  55       return Operand;
  56   }
  57
  58   // Constants can be considered to be not'ed values...
  59   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(V))
  60     return ConstantInt::get(C->getType(), ~C->getValue());
  61   return 0;
  62 }
  63
  64
  65 /// getICmpCode - Encode a icmp predicate into a three bit mask.  These bits
  66 /// are carefully arranged to allow folding of expressions such as:
  67 ///
  68 ///      (A < B) | (A > B) --> (A != B)
  69 ///
  70 /// Note that this is only valid if the first and second predicates have the
  71 /// same sign. Is illegal to do: (A u< B) | (A s> B)
  72 ///
  73 /// Three bits are used to represent the condition, as follows:
  74 ///   0  A > B
  75 ///   1  A == B
  76 ///   2  A < B
  77 ///
  78 /// <=>  Value  Definition
  79 /// 000     0   Always false
  80 /// 001     1   A >  B
  81 /// 010     2   A == B
  82 /// 011     3   A >= B
  83 /// 100     4   A <  B
  84 /// 101     5   A != B
  85 /// 110     6   A <= B
  86 /// 111     7   Always true
  87 ///
  88 static unsigned getICmpCode(const ICmpInst *ICI) {
  89   switch (ICI->getPredicate()) {
  90     // False -> 0
  91   case ICmpInst::ICMP_UGT: return 1;  // 001
  92   case ICmpInst::ICMP_SGT: return 1;  // 001
  93   case ICmpInst::ICMP_EQ:  return 2;  // 010
  94   case ICmpInst::ICMP_UGE: return 3;  // 011
  95   case ICmpInst::ICMP_SGE: return 3;  // 011
  96   case ICmpInst::ICMP_ULT: return 4;  // 100
  97   case ICmpInst::ICMP_SLT: return 4;  // 100
  98   case ICmpInst::ICMP_NE:  return 5;  // 101
  99   case ICmpInst::ICMP_ULE: return 6;  // 110
 100   case ICmpInst::ICMP_SLE: return 6;  // 110
 101     // True -> 7
 102   default:
 103     llvm_unreachable("Invalid ICmp predicate!");
 104     return 0;
 105   }
 106 }
 107
 108 /// getFCmpCode - Similar to getICmpCode but for FCmpInst. This encodes a fcmp
 109 /// predicate into a three bit mask. It also returns whether it is an ordered
 110 /// predicate by reference.
 111 static unsigned getFCmpCode(FCmpInst::Predicate CC, bool &isOrdered) {
 112   isOrdered = false;
 113   switch (CC) {
 114   case FCmpInst::FCMP_ORD: isOrdered = true; return 0;  // 000
 115   case FCmpInst::FCMP_UNO:                   return 0;  // 000
 116   case FCmpInst::FCMP_OGT: isOrdered = true; return 1;  // 001
 117   case FCmpInst::FCMP_UGT:                   return 1;  // 001
 118   case FCmpInst::FCMP_OEQ: isOrdered = true; return 2;  // 010
 119   case FCmpInst::FCMP_UEQ:                   return 2;  // 010
 120   case FCmpInst::FCMP_OGE: isOrdered = true; return 3;  // 011
 121   case FCmpInst::FCMP_UGE:                   return 3;  // 011
 122   case FCmpInst::FCMP_OLT: isOrdered = true; return 4;  // 100
 123   case FCmpInst::FCMP_ULT:                   return 4;  // 100
 124   case FCmpInst::FCMP_ONE: isOrdered = true; return 5;  // 101
 125   case FCmpInst::FCMP_UNE:                   return 5;  // 101
 126   case FCmpInst::FCMP_OLE: isOrdered = true; return 6;  // 110
 127   case FCmpInst::FCMP_ULE:                   return 6;  // 110
 128     // True -> 7
 129   default:
 130     // Not expecting FCMP_FALSE and FCMP_TRUE;
 131     llvm_unreachable("Unexpected FCmp predicate!");
 132     return 0;
 133   }
 134 }
 135
 136 /// getICmpValue - This is the complement of getICmpCode, which turns an
 137 /// opcode and two operands into either a constant true or false, or a brand
 138 /// new ICmp instruction. The sign is passed in to determine which kind
 139 /// of predicate to use in the new icmp instruction.
 140 static Value *getICmpValue(bool Sign, unsigned Code, Value *LHS, Value *RHS,
 141                            InstCombiner::BuilderTy *Builder) {
 142   CmpInst::Predicate Pred;
 143   switch (Code) {
 144   default: assert(0 && "Illegal ICmp code!");
 145   case 0: // False.
 146     return ConstantInt::get(CmpInst::makeCmpResultType(LHS->getType()), 0);
 147   case 1: Pred = Sign ? ICmpInst::ICMP_SGT : ICmpInst::ICMP_UGT; break;
 148   case 2: Pred = ICmpInst::ICMP_EQ; break;
 149   case 3: Pred = Sign ? ICmpInst::ICMP_SGE : ICmpInst::ICMP_UGE; break;
 150   case 4: Pred = Sign ? ICmpInst::ICMP_SLT : ICmpInst::ICMP_ULT; break;
 151   case 5: Pred = ICmpInst::ICMP_NE; break;
 152   case 6: Pred = Sign ? ICmpInst::ICMP_SLE : ICmpInst::ICMP_ULE; break;
 153   case 7: // True.
 154     return ConstantInt::get(CmpInst::makeCmpResultType(LHS->getType()), 1);
 155   }
 156   return Builder->CreateICmp(Pred, LHS, RHS);
 157 }
 158
 159 /// getFCmpValue - This is the complement of getFCmpCode, which turns an
 160 /// opcode and two operands into either a FCmp instruction. isordered is passed
 161 /// in to determine which kind of predicate to use in the new fcmp instruction.
 162 static Value *getFCmpValue(bool isordered, unsigned code,
 163                            Value *LHS, Value *RHS,
 164                            InstCombiner::BuilderTy *Builder) {
 165   CmpInst::Predicate Pred;
 166   switch (code) {
 167   default: assert(0 && "Illegal FCmp code!");
 168   case 0: Pred = isordered ? FCmpInst::FCMP_ORD : FCmpInst::FCMP_UNO; break;
 169   case 1: Pred = isordered ? FCmpInst::FCMP_OGT : FCmpInst::FCMP_UGT; break;
 170   case 2: Pred = isordered ? FCmpInst::FCMP_OEQ : FCmpInst::FCMP_UEQ; break;
 171   case 3: Pred = isordered ? FCmpInst::FCMP_OGE : FCmpInst::FCMP_UGE; break;
 172   case 4: Pred = isordered ? FCmpInst::FCMP_OLT : FCmpInst::FCMP_ULT; break;
 173   case 5: Pred = isordered ? FCmpInst::FCMP_ONE : FCmpInst::FCMP_UNE; break;
 174   case 6: Pred = isordered ? FCmpInst::FCMP_OLE : FCmpInst::FCMP_ULE; break;
 175   case 7:
 176     if (!isordered) return ConstantInt::getTrue(LHS->getContext());
 177     Pred = FCmpInst::FCMP_ORD; break;
 178   }
 179   return Builder->CreateFCmp(Pred, LHS, RHS);
 180 }
 181
 182 /// PredicatesFoldable - Return true if both predicates match sign or if at
 183 /// least one of them is an equality comparison (which is signless).
 184 static bool PredicatesFoldable(ICmpInst::Predicate p1, ICmpInst::Predicate p2) {
 185   return (CmpInst::isSigned(p1) == CmpInst::isSigned(p2)) ||
 186          (CmpInst::isSigned(p1) && ICmpInst::isEquality(p2)) ||
 187          (CmpInst::isSigned(p2) && ICmpInst::isEquality(p1));
 188 }
 189
 190 // OptAndOp - This handles expressions of the form ((val OP C1) & C2).  Where
 191 // the Op parameter is 'OP', OpRHS is 'C1', and AndRHS is 'C2'.  Op is
 192 // guaranteed to be a binary operator.
 193 Instruction *InstCombiner::OptAndOp(Instruction *Op,
 194                                     ConstantInt *OpRHS,
 195                                     ConstantInt *AndRHS,
 196                                     BinaryOperator &TheAnd) {
 197   Value *X = Op->getOperand(0);
 198   Constant *Together = 0;
 199   if (!Op->isShift())
 200     Together = ConstantExpr::getAnd(AndRHS, OpRHS);
 201
 202   switch (Op->getOpcode()) {
 203   case Instruction::Xor:
 204     if (Op->hasOneUse()) {
 205       // (X ^ C1) & C2 --> (X & C2) ^ (C1&C2)
 206       Value *And = Builder->CreateAnd(X, AndRHS);
 207       And->takeName(Op);
 208       return BinaryOperator::CreateXor(And, Together);
 209     }
 210     break;
 211   case Instruction::Or:
 212     if (Op->hasOneUse()){
 213       if (Together != OpRHS) {
 214         // (X | C1) & C2 --> (X | (C1&C2)) & C2
 215         Value *Or = Builder->CreateOr(X, Together);
 216         Or->takeName(Op);
 217         return BinaryOperator::CreateAnd(Or, AndRHS);
 218       }
 219
 220       ConstantInt *TogetherCI = dyn_cast<ConstantInt>(Together);
 221       if (TogetherCI && !TogetherCI->isZero()){
 222         // (X | C1) & C2 --> (X & (C2^(C1&C2))) | C1
 223         // NOTE: This reduces the number of bits set in the & mask, which
 224         // can expose opportunities for store narrowing.
 225         Together = ConstantExpr::getXor(AndRHS, Together);
 226         Value *And = Builder->CreateAnd(X, Together);
 227         And->takeName(Op);
 228         return BinaryOperator::CreateOr(And, OpRHS);
 229       }
 230     }
 231
 232     break;
 233   case Instruction::Add:
 234     if (Op->hasOneUse()) {
 235       // Adding a one to a single bit bit-field should be turned into an XOR
 236       // of the bit.  First thing to check is to see if this AND is with a
 237       // single bit constant.
 238       const APInt &AndRHSV = cast<ConstantInt>(AndRHS)->getValue();
 239
 240       // If there is only one bit set.
 241       if (AndRHSV.isPowerOf2()) {
 242         // Ok, at this point, we know that we are masking the result of the
 243         // ADD down to exactly one bit.  If the constant we are adding has
 244         // no bits set below this bit, then we can eliminate the ADD.
 245         const APInt& AddRHS = cast<ConstantInt>(OpRHS)->getValue();
 246
 247         // Check to see if any bits below the one bit set in AndRHSV are set.
 248         if ((AddRHS & (AndRHSV-1)) == 0) {
 249           // If not, the only thing that can effect the output of the AND is
 250           // the bit specified by AndRHSV.  If that bit is set, the effect of
 251           // the XOR is to toggle the bit.  If it is clear, then the ADD has
 252           // no effect.
 253           if ((AddRHS & AndRHSV) == 0) { // Bit is not set, noop
 254             TheAnd.setOperand(0, X);
 255             return &TheAnd;
 256           } else {
 257             // Pull the XOR out of the AND.
 258             Value *NewAnd = Builder->CreateAnd(X, AndRHS);
 259             NewAnd->takeName(Op);
 260             return BinaryOperator::CreateXor(NewAnd, AndRHS);
 261           }
 262         }
 263       }
 264     }
 265     break;
 266
 267   case Instruction::Shl: {
 268     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
 269     // the anded constant includes them, clear them now!
 270     //
 271     uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
 272     uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
 273     APInt ShlMask(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth-OpRHSVal));
 274     ConstantInt *CI = ConstantInt::get(AndRHS->getContext(),
 275                                        AndRHS->getValue() & ShlMask);
 276
 277     if (CI->getValue() == ShlMask)
 278       // Masking out bits that the shift already masks.
 279       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, Op);   // No need for the and.
 280
 281     if (CI != AndRHS) {                  // Reducing bits set in and.
 282       TheAnd.setOperand(1, CI);
 283       return &TheAnd;
 284     }
 285     break;
 286   }
 287   case Instruction::LShr: {
 288     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
 289     // the anded constant includes them, clear them now!  This only applies to
 290     // unsigned shifts, because a signed shr may bring in set bits!
 291     //
 292     uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
 293     uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
 294     APInt ShrMask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - OpRHSVal));
 295     ConstantInt *CI = ConstantInt::get(Op->getContext(),
 296                                        AndRHS->getValue() & ShrMask);
 297
 298     if (CI->getValue() == ShrMask)
 299       // Masking out bits that the shift already masks.
 300       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, Op);
 301
 302     if (CI != AndRHS) {
 303       TheAnd.setOperand(1, CI);  // Reduce bits set in and cst.
 304       return &TheAnd;
 305     }
 306     break;
 307   }
 308   case Instruction::AShr:
 309     // Signed shr.
 310     // See if this is shifting in some sign extension, then masking it out
 311     // with an and.
 312     if (Op->hasOneUse()) {
 313       uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
 314       uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
 315       APInt ShrMask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - OpRHSVal));
 316       Constant *C = ConstantInt::get(Op->getContext(),
 317                                      AndRHS->getValue() & ShrMask);
 318       if (C == AndRHS) {          // Masking out bits shifted in.
 319         // (Val ashr C1) & C2 -> (Val lshr C1) & C2
 320         // Make the argument unsigned.
 321         Value *ShVal = Op->getOperand(0);
 322         ShVal = Builder->CreateLShr(ShVal, OpRHS, Op->getName());
 323         return BinaryOperator::CreateAnd(ShVal, AndRHS, TheAnd.getName());
 324       }
 325     }
 326     break;
 327   }
 328   return 0;
 329 }
 330
 331
 332 /// InsertRangeTest - Emit a computation of: (V >= Lo && V < Hi) if Inside is
 333 /// true, otherwise (V < Lo || V >= Hi).  In pratice, we emit the more efficient
 334 /// (V-Lo) <u Hi-Lo.  This method expects that Lo <= Hi. isSigned indicates
 335 /// whether to treat the V, Lo and HI as signed or not. IB is the location to
 336 /// insert new instructions.
 337 Value *InstCombiner::InsertRangeTest(Value *V, Constant *Lo, Constant *Hi,
 338                                      bool isSigned, bool Inside) {
 339   assert(cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getICmp((isSigned ?
 340             ICmpInst::ICMP_SLE:ICmpInst::ICMP_ULE), Lo, Hi))->getZExtValue() &&
 341          "Lo is not <= Hi in range emission code!");
 342
 343   if (Inside) {
 344     if (Lo == Hi)  // Trivially false.
 345       return ConstantInt::getFalse(V->getContext());
 346
 347     // V >= Min && V < Hi --> V < Hi
 348     if (cast<ConstantInt>(Lo)->isMinValue(isSigned)) {
 349       ICmpInst::Predicate pred = (isSigned ?
 350         ICmpInst::ICMP_SLT : ICmpInst::ICMP_ULT);
 351       return Builder->CreateICmp(pred, V, Hi);
 352     }
 353
 354     // Emit V-Lo <u Hi-Lo
 355     Constant *NegLo = ConstantExpr::getNeg(Lo);
 356     Value *Add = Builder->CreateAdd(V, NegLo, V->getName()+".off");
 357     Constant *UpperBound = ConstantExpr::getAdd(NegLo, Hi);
 358     return Builder->CreateICmpULT(Add, UpperBound);
 359   }
 360
 361   if (Lo == Hi)  // Trivially true.
 362     return ConstantInt::getTrue(V->getContext());
 363
 364   // V < Min || V >= Hi -> V > Hi-1
 365   Hi = SubOne(cast<ConstantInt>(Hi));
 366   if (cast<ConstantInt>(Lo)->isMinValue(isSigned)) {
 367     ICmpInst::Predicate pred = (isSigned ?
 368         ICmpInst::ICMP_SGT : ICmpInst::ICMP_UGT);
 369     return Builder->CreateICmp(pred, V, Hi);
 370   }
 371
 372   // Emit V-Lo >u Hi-1-Lo
 373   // Note that Hi has already had one subtracted from it, above.
 374   ConstantInt *NegLo = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(Lo));
 375   Value *Add = Builder->CreateAdd(V, NegLo, V->getName()+".off");
 376   Constant *LowerBound = ConstantExpr::getAdd(NegLo, Hi);
 377   return Builder->CreateICmpUGT(Add, LowerBound);
 378 }
 379
 380 // isRunOfOnes - Returns true iff Val consists of one contiguous run of 1s with
 381 // any number of 0s on either side.  The 1s are allowed to wrap from LSB to
 382 // MSB, so 0x000FFF0, 0x0000FFFF, and 0xFF0000FF are all runs.  0x0F0F0000 is
 383 // not, since all 1s are not contiguous.
 384 static bool isRunOfOnes(ConstantInt *Val, uint32_t &MB, uint32_t &ME) {
 385   const APInt& V = Val->getValue();
 386   uint32_t BitWidth = Val->getType()->getBitWidth();
 387   if (!APIntOps::isShiftedMask(BitWidth, V)) return false;
 388
 389   // look for the first zero bit after the run of ones
 390   MB = BitWidth - ((V - 1) ^ V).countLeadingZeros();
 391   // look for the first non-zero bit
 392   ME = V.getActiveBits();
 393   return true;
 394 }
 395
 396 /// FoldLogicalPlusAnd - This is part of an expression (LHS +/- RHS) & Mask,
 397 /// where isSub determines whether the operator is a sub.  If we can fold one of
 398 /// the following xforms:
 399 ///
 400 /// ((A & N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == Mask
 401 /// ((A | N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == 0
 402 /// ((A ^ N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == 0
 403 ///
 404 /// return (A +/- B).
 405 ///
 406 Value *InstCombiner::FoldLogicalPlusAnd(Value *LHS, Value *RHS,
 407                                         ConstantInt *Mask, bool isSub,
 408                                         Instruction &I) {
 409   Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS);
 410   if (!LHSI || LHSI->getNumOperands() != 2 ||
 411       !isa<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) return 0;
 412
 413   ConstantInt *N = cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
 414
 415   switch (LHSI->getOpcode()) {
 416   default: return 0;
 417   case Instruction::And:
 418     if (ConstantExpr::getAnd(N, Mask) == Mask) {
 419       // If the AndRHS is a power of two minus one (0+1+), this is simple.
 420       if ((Mask->getValue().countLeadingZeros() +
 421            Mask->getValue().countPopulation()) ==
 422           Mask->getValue().getBitWidth())
 423         break;
 424
 425       // Otherwise, if Mask is 0+1+0+, and if B is known to have the low 0+
 426       // part, we don't need any explicit masks to take them out of A.  If that
 427       // is all N is, ignore it.
 428       uint32_t MB = 0, ME = 0;
 429       if (isRunOfOnes(Mask, MB, ME)) {  // begin/end bit of run, inclusive
 430         uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(RHS->getType())->getBitWidth();
 431         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, MB-1));
 432         if (MaskedValueIsZero(RHS, Mask))
 433           break;
 434       }
 435     }
 436     return 0;
 437   case Instruction::Or:
 438   case Instruction::Xor:
 439     // If the AndRHS is a power of two minus one (0+1+), and N&Mask == 0
 440     if ((Mask->getValue().countLeadingZeros() +
 441          Mask->getValue().countPopulation()) == Mask->getValue().getBitWidth()
 442         && ConstantExpr::getAnd(N, Mask)->isNullValue())
 443       break;
 444     return 0;
 445   }
 446
 447   if (isSub)
 448     return Builder->CreateSub(LHSI->getOperand(0), RHS, "fold");
 449   return Builder->CreateAdd(LHSI->getOperand(0), RHS, "fold");
 450 }
 451
 452 /// enum for classifying (icmp eq (A & B), C) and (icmp ne (A & B), C)
 453 /// One of A and B is considered the mask, the other the value. This is
 454 /// described as the "AMask" or "BMask" part of the enum. If the enum
 455 /// contains only "Mask", then both A and B can be considered masks.
 456 /// If A is the mask, then it was proven, that (A & C) == C. This
 457 /// is trivial if C == A, or C == 0. If both A and C are constants, this
 458 /// proof is also easy.
 459 /// For the following explanations we assume that A is the mask.
 460 /// The part "AllOnes" declares, that the comparison is true only
 461 /// if (A & B) == A, or all bits of A are set in B.
 462 ///   Example: (icmp eq (A & 3), 3) -> FoldMskICmp_AMask_AllOnes
 463 /// The part "AllZeroes" declares, that the comparison is true only
 464 /// if (A & B) == 0, or all bits of A are cleared in B.
 465 ///   Example: (icmp eq (A & 3), 0) -> FoldMskICmp_Mask_AllZeroes
 466 /// The part "Mixed" declares, that (A & B) == C and C might or might not
 467 /// contain any number of one bits and zero bits.
 468 ///   Example: (icmp eq (A & 3), 1) -> FoldMskICmp_AMask_Mixed
 469 /// The Part "Not" means, that in above descriptions "==" should be replaced
 470 /// by "!=".
 471 ///   Example: (icmp ne (A & 3), 3) -> FoldMskICmp_AMask_NotAllOnes
 472 /// If the mask A contains a single bit, then the following is equivalent:
 473 ///    (icmp eq (A & B), A) equals (icmp ne (A & B), 0)
 474 ///    (icmp ne (A & B), A) equals (icmp eq (A & B), 0)
 475 enum MaskedICmpType {
 476   FoldMskICmp_AMask_AllOnes           =     1,
 477   FoldMskICmp_AMask_NotAllOnes        =     2,
 478   FoldMskICmp_BMask_AllOnes           =     4,
 479   FoldMskICmp_BMask_NotAllOnes        =     8,
 480   FoldMskICmp_Mask_AllZeroes          =    16,
 481   FoldMskICmp_Mask_NotAllZeroes       =    32,
 482   FoldMskICmp_AMask_Mixed             =    64,
 483   FoldMskICmp_AMask_NotMixed          =   128,
 484   FoldMskICmp_BMask_Mixed             =   256,
 485   FoldMskICmp_BMask_NotMixed          =   512
 486 };
 487
 488 /// return the set of pattern classes (from MaskedICmpType)
 489 /// that (icmp SCC (A & B), C) satisfies
 490 static unsigned getTypeOfMaskedICmp(Value* A, Value* B, Value* C,
 491                                     ICmpInst::Predicate SCC)
 492 {
 493   ConstantInt *ACst = dyn_cast<ConstantInt>(A);
 494   ConstantInt *BCst = dyn_cast<ConstantInt>(B);
 495   ConstantInt *CCst = dyn_cast<ConstantInt>(C);
 496   bool icmp_eq = (SCC == ICmpInst::ICMP_EQ);
 497   bool icmp_abit = (ACst != 0 && !ACst->isZero() &&
 498                     ACst->getValue().isPowerOf2());
 499   bool icmp_bbit = (BCst != 0 && !BCst->isZero() &&
 500                     BCst->getValue().isPowerOf2());
 501   unsigned result = 0;
 502   if (CCst != 0 && CCst->isZero()) {
 503     // if C is zero, then both A and B qualify as mask
 504     result |= (icmp_eq ? (FoldMskICmp_Mask_AllZeroes |
 505                           FoldMskICmp_Mask_AllZeroes |
 506                           FoldMskICmp_AMask_Mixed |
 507                           FoldMskICmp_BMask_Mixed)
 508                        : (FoldMskICmp_Mask_NotAllZeroes |
 509                           FoldMskICmp_Mask_NotAllZeroes |
 510                           FoldMskICmp_AMask_NotMixed |
 511                           FoldMskICmp_BMask_NotMixed));
 512     if (icmp_abit)
 513       result |= (icmp_eq ? (FoldMskICmp_AMask_NotAllOnes |
 514                             FoldMskICmp_AMask_NotMixed)
 515                          : (FoldMskICmp_AMask_AllOnes |
 516                             FoldMskICmp_AMask_Mixed));
 517     if (icmp_bbit)
 518       result |= (icmp_eq ? (FoldMskICmp_BMask_NotAllOnes |
 519                             FoldMskICmp_BMask_NotMixed)
 520                          : (FoldMskICmp_BMask_AllOnes |
 521                             FoldMskICmp_BMask_Mixed));
 522     return result;
 523   }
 524   if (A == C) {
 525     result |= (icmp_eq ? (FoldMskICmp_AMask_AllOnes |
 526                           FoldMskICmp_AMask_Mixed)
 527                        : (FoldMskICmp_AMask_NotAllOnes |
 528                           FoldMskICmp_AMask_NotMixed));
 529     if (icmp_abit)
 530       result |= (icmp_eq ? (FoldMskICmp_Mask_NotAllZeroes |
 531                             FoldMskICmp_AMask_NotMixed)
 532                          : (FoldMskICmp_Mask_AllZeroes |
 533                             FoldMskICmp_AMask_Mixed));
 534   }
 535   else if (ACst != 0 && CCst != 0 &&
 536         ConstantExpr::getAnd(ACst, CCst) == CCst) {
 537     result |= (icmp_eq ? FoldMskICmp_AMask_Mixed
 538                        : FoldMskICmp_AMask_NotMixed);
 539   }
 540   if (B == C)
 541   {
 542     result |= (icmp_eq ? (FoldMskICmp_BMask_AllOnes |
 543                           FoldMskICmp_BMask_Mixed)
 544                        : (FoldMskICmp_BMask_NotAllOnes |
 545                           FoldMskICmp_BMask_NotMixed));
 546     if (icmp_bbit)
 547       result |= (icmp_eq ? (FoldMskICmp_Mask_NotAllZeroes |
 548                             FoldMskICmp_BMask_NotMixed)
 549                          : (FoldMskICmp_Mask_AllZeroes |
 550                             FoldMskICmp_BMask_Mixed));
 551   }
 552   else if (BCst != 0 && CCst != 0 &&
 553         ConstantExpr::getAnd(BCst, CCst) == CCst) {
 554     result |= (icmp_eq ? FoldMskICmp_BMask_Mixed
 555                        : FoldMskICmp_BMask_NotMixed);
 556   }
 557   return result;
 558 }
 559
 560 /// foldLogOpOfMaskedICmpsHelper:
 561 /// handle (icmp(A & B) ==/!= C) &/| (icmp(A & D) ==/!= E)
 562 /// return the set of pattern classes (from MaskedICmpType)
 563 /// that both LHS and RHS satisfy
 564 static unsigned foldLogOpOfMaskedICmpsHelper(Value*& A,
 565                                              Value*& B, Value*& C,
 566                                              Value*& D, Value*& E,
 567                                              ICmpInst *LHS, ICmpInst *RHS) {
 568   ICmpInst::Predicate LHSCC = LHS->getPredicate(), RHSCC = RHS->getPredicate();
 569   if (LHSCC != ICmpInst::ICMP_EQ && LHSCC != ICmpInst::ICMP_NE) return 0;
 570   if (RHSCC != ICmpInst::ICMP_EQ && RHSCC != ICmpInst::ICMP_NE) return 0;
 571   if (LHS->getOperand(0)->getType() != RHS->getOperand(0)->getType()) return 0;
 572   // vectors are not (yet?) supported
 573   if (LHS->getOperand(0)->getType()->isVectorTy()) return 0;
 574
 575   // Here comes the tricky part:
 576   // LHS might be of the form L11 & L12 == X, X == L21 & L22,
 577   // and L11 & L12 == L21 & L22. The same goes for RHS.
 578   // Now we must find those components L** and R**, that are equal, so
 579   // that we can extract the parameters A, B, C, D, and E for the canonical
 580   // above.
 581   Value *L1 = LHS->getOperand(0);
 582   Value *L2 = LHS->getOperand(1);
 583   Value *L11,*L12,*L21,*L22;
 584   if (match(L1, m_And(m_Value(L11), m_Value(L12)))) {
 585     if (!match(L2, m_And(m_Value(L21), m_Value(L22))))
 586       L21 = L22 = 0;
 587   }
 588   else {
 589     if (!match(L2, m_And(m_Value(L11), m_Value(L12))))
 590       return 0;
 591     std::swap(L1, L2);
 592     L21 = L22 = 0;
 593   }
 594
 595   Value *R1 = RHS->getOperand(0);
 596   Value *R2 = RHS->getOperand(1);
 597   Value *R11,*R12;
 598   bool ok = false;
 599   if (match(R1, m_And(m_Value(R11), m_Value(R12)))) {
 600     if (R11 != 0 && (R11 == L11 || R11 == L12 || R11 == L21 || R11 == L22)) {
 601       A = R11; D = R12; E = R2; ok = true;
 602     }
 603     else
 604     if (R12 != 0 && (R12 == L11 || R12 == L12 || R12 == L21 || R12 == L22)) {
 605       A = R12; D = R11; E = R2; ok = true;
 606     }
 607   }
 608   if (!ok && match(R2, m_And(m_Value(R11), m_Value(R12)))) {
 609     if (R11 != 0 && (R11 == L11 || R11 == L12 || R11 == L21 || R11 == L22)) {
 610        A = R11; D = R12; E = R1; ok = true;
 611     }
 612     else
 613     if (R12 != 0 && (R12 == L11 || R12 == L12 || R12 == L21 || R12 == L22)) {
 614       A = R12; D = R11; E = R1; ok = true;
 615     }
 616     else
 617       return 0;
 618   }
 619   if (!ok)
 620     return 0;
 621
 622   if (L11 == A) {
 623     B = L12; C = L2;
 624   }
 625   else if (L12 == A) {
 626     B = L11; C = L2;
 627   }
 628   else if (L21 == A) {
 629     B = L22; C = L1;
 630   }
 631   else if (L22 == A) {
 632     B = L21; C = L1;
 633   }
 634
 635   unsigned left_type = getTypeOfMaskedICmp(A, B, C, LHSCC);
 636   unsigned right_type = getTypeOfMaskedICmp(A, D, E, RHSCC);
 637   return left_type & right_type;
 638 }
 639 /// foldLogOpOfMaskedICmps:
 640 /// try to fold (icmp(A & B) ==/!= C) &/| (icmp(A & D) ==/!= E)
 641 /// into a single (icmp(A & X) ==/!= Y)
 642 static Value* foldLogOpOfMaskedICmps(ICmpInst *LHS, ICmpInst *RHS,
 643                                      ICmpInst::Predicate NEWCC,
 644                                      llvm::InstCombiner::BuilderTy* Builder) {
 645   Value *A = 0, *B = 0, *C = 0, *D = 0, *E = 0;
 646   unsigned mask = foldLogOpOfMaskedICmpsHelper(A, B, C, D, E, LHS, RHS);
 647   if (mask == 0) return 0;
 648
 649   if (NEWCC == ICmpInst::ICMP_NE)
 650     mask >>= 1; // treat "Not"-states as normal states
 651
 652   if (mask & FoldMskICmp_Mask_AllZeroes) {
 653     // (icmp eq (A & B), 0) & (icmp eq (A & D), 0)
 654     // -> (icmp eq (A & (B|D)), 0)
 655     Value* newOr = Builder->CreateOr(B, D);
 656     Value* newAnd = Builder->CreateAnd(A, newOr);
 657     // we can't use C as zero, because we might actually handle
 658     //   (icmp ne (A & B), B) & (icmp ne (A & D), D)
 659     // with B and D, having a single bit set
 660     Value* zero = Constant::getNullValue(A->getType());
 661     return Builder->CreateICmp(NEWCC, newAnd, zero);
 662   }
 663   else if (mask & FoldMskICmp_BMask_AllOnes) {
 664     // (icmp eq (A & B), B) & (icmp eq (A & D), D)
 665     // -> (icmp eq (A & (B|D)), (B|D))
 666     Value* newOr = Builder->CreateOr(B, D);
 667     Value* newAnd = Builder->CreateAnd(A, newOr);
 668     return Builder->CreateICmp(NEWCC, newAnd, newOr);
 669   }
 670   else if (mask & FoldMskICmp_AMask_AllOnes) {
 671     // (icmp eq (A & B), A) & (icmp eq (A & D), A)
 672     // -> (icmp eq (A & (B&D)), A)
 673     Value* newAnd1 = Builder->CreateAnd(B, D);
 674     Value* newAnd = Builder->CreateAnd(A, newAnd1);
 675     return Builder->CreateICmp(NEWCC, newAnd, A);
 676   }
 677   else if (mask & FoldMskICmp_BMask_Mixed) {
 678     // (icmp eq (A & B), C) & (icmp eq (A & D), E)
 679     // We already know that B & C == C && D & E == E.
 680     // If we can prove that (B & D) & (C ^ E) == 0, that is, the bits of
 681     // C and E, which are shared by both the mask B and the mask D, don't
 682     // contradict, then we can transform to
 683     // -> (icmp eq (A & (B|D)), (C|E))
 684     // Currently, we only handle the case of B, C, D, and E being constant.
 685     ConstantInt *BCst = dyn_cast<ConstantInt>(B);
 686     if (BCst == 0) return 0;
 687     ConstantInt *DCst = dyn_cast<ConstantInt>(D);
 688     if (DCst == 0) return 0;
 689     // we can't simply use C and E, because we might actually handle
 690     //   (icmp ne (A & B), B) & (icmp eq (A & D), D)
 691     // with B and D, having a single bit set
 692
 693     ConstantInt *CCst = dyn_cast<ConstantInt>(C);
 694     if (CCst == 0) return 0;
 695     if (LHS->getPredicate() != NEWCC)
 696       CCst = dyn_cast<ConstantInt>( ConstantExpr::getXor(BCst, CCst) );
 697     ConstantInt *ECst = dyn_cast<ConstantInt>(E);
 698     if (ECst == 0) return 0;
 699     if (RHS->getPredicate() != NEWCC)
 700       ECst = dyn_cast<ConstantInt>( ConstantExpr::getXor(DCst, ECst) );
 701     ConstantInt* MCst = dyn_cast<ConstantInt>(
 702       ConstantExpr::getAnd(ConstantExpr::getAnd(BCst, DCst),
 703                            ConstantExpr::getXor(CCst, ECst)) );
 704     // if there is a conflict we should actually return a false for the
 705     // whole construct
 706     if (!MCst->isZero())
 707       return 0;
 708     Value *newOr1 = Builder->CreateOr(B, D);
 709     Value *newOr2 = ConstantExpr::getOr(CCst, ECst);
 710     Value *newAnd = Builder->CreateAnd(A, newOr1);
 711     return Builder->CreateICmp(NEWCC, newAnd, newOr2);
 712   }
 713   return 0;
 714 }
 715
 716 /// FoldAndOfICmps - Fold (icmp)&(icmp) if possible.
 717 Value *InstCombiner::FoldAndOfICmps(ICmpInst *LHS, ICmpInst *RHS) {
 718   ICmpInst::Predicate LHSCC = LHS->getPredicate(), RHSCC = RHS->getPredicate();
 719
 720   // (icmp1 A, B) & (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
 721   if (PredicatesFoldable(LHSCC, RHSCC)) {
 722     if (LHS->getOperand(0) == RHS->getOperand(1) &&
 723         LHS->getOperand(1) == RHS->getOperand(0))
 724       LHS->swapOperands();
 725     if (LHS->getOperand(0) == RHS->getOperand(0) &&
 726         LHS->getOperand(1) == RHS->getOperand(1)) {
 727       Value *Op0 = LHS->getOperand(0), *Op1 = LHS->getOperand(1);
 728       unsigned Code = getICmpCode(LHS) & getICmpCode(RHS);
 729       bool isSigned = LHS->isSigned() || RHS->isSigned();
 730       return getICmpValue(isSigned, Code, Op0, Op1, Builder);
 731     }
 732   }
 733
 734   // handle (roughly):  (icmp eq (A & B), C) & (icmp eq (A & D), E)
 735   if (Value *V = foldLogOpOfMaskedICmps(LHS, RHS, ICmpInst::ICMP_EQ, Builder))
 736     return V;
 737
 738   // This only handles icmp of constants: (icmp1 A, C1) & (icmp2 B, C2).
 739   Value *Val = LHS->getOperand(0), *Val2 = RHS->getOperand(0);
 740   ConstantInt *LHSCst = dyn_cast<ConstantInt>(LHS->getOperand(1));
 741   ConstantInt *RHSCst = dyn_cast<ConstantInt>(RHS->getOperand(1));
 742   if (LHSCst == 0 || RHSCst == 0) return 0;
 743
 744   if (LHSCst == RHSCst && LHSCC == RHSCC) {
 745     // (icmp ult A, C) & (icmp ult B, C) --> (icmp ult (A|B), C)
 746     // where C is a power of 2
 747     if (LHSCC == ICmpInst::ICMP_ULT &&
 748         LHSCst->getValue().isPowerOf2()) {
 749       Value *NewOr = Builder->CreateOr(Val, Val2);
 750       return Builder->CreateICmp(LHSCC, NewOr, LHSCst);
 751     }
 752
 753     // (icmp eq A, 0) & (icmp eq B, 0) --> (icmp eq (A|B), 0)
 754     if (LHSCC == ICmpInst::ICMP_EQ && LHSCst->isZero()) {
 755       Value *NewOr = Builder->CreateOr(Val, Val2);
 756       return Builder->CreateICmp(LHSCC, NewOr, LHSCst);
 757     }
 758   }
 759
 760   // From here on, we only handle:
 761   //    (icmp1 A, C1) & (icmp2 A, C2) --> something simpler.
 762   if (Val != Val2) return 0;
 763
 764   // ICMP_[US][GL]E X, CST is folded to ICMP_[US][GL]T elsewhere.
 765   if (LHSCC == ICmpInst::ICMP_UGE || LHSCC == ICmpInst::ICMP_ULE ||
 766       RHSCC == ICmpInst::ICMP_UGE || RHSCC == ICmpInst::ICMP_ULE ||
 767       LHSCC == ICmpInst::ICMP_SGE || LHSCC == ICmpInst::ICMP_SLE ||
 768       RHSCC == ICmpInst::ICMP_SGE || RHSCC == ICmpInst::ICMP_SLE)
 769     return 0;
 770
 771   // We can't fold (ugt x, C) & (sgt x, C2).
 772   if (!PredicatesFoldable(LHSCC, RHSCC))
 773     return 0;
 774
 775   // Ensure that the larger constant is on the RHS.
 776   bool ShouldSwap;
 777   if (CmpInst::isSigned(LHSCC) ||
 778       (ICmpInst::isEquality(LHSCC) &&
 779        CmpInst::isSigned(RHSCC)))
 780     ShouldSwap = LHSCst->getValue().sgt(RHSCst->getValue());
 781   else
 782     ShouldSwap = LHSCst->getValue().ugt(RHSCst->getValue());
 783
 784   if (ShouldSwap) {
 785     std::swap(LHS, RHS);
 786     std::swap(LHSCst, RHSCst);
 787     std::swap(LHSCC, RHSCC);
 788   }
 789
 790   // At this point, we know we have two icmp instructions
 791   // comparing a value against two constants and and'ing the result
 792   // together.  Because of the above check, we know that we only have
 793   // icmp eq, icmp ne, icmp [su]lt, and icmp [SU]gt here. We also know
 794   // (from the icmp folding check above), that the two constants
 795   // are not equal and that the larger constant is on the RHS
 796   assert(LHSCst != RHSCst && "Compares not folded above?");
 797
 798   switch (LHSCC) {
 799   default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
 800   case ICmpInst::ICMP_EQ:
 801     switch (RHSCC) {
 802     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
 803     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X == 13 & X == 15) -> false
 804     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X == 13 & X >  15) -> false
 805     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X == 13 & X >  15) -> false
 806       return ConstantInt::get(CmpInst::makeCmpResultType(LHS->getType()), 0);
 807     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X == 13 & X != 15) -> X == 13
 808     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X == 13 & X <  15) -> X == 13
 809     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X == 13 & X <  15) -> X == 13
 810       return LHS;
 811     }
 812   case ICmpInst::ICMP_NE:
 813     switch (RHSCC) {
 814     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
 815     case ICmpInst::ICMP_ULT:
 816       if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) // (X != 13 & X u< 14) -> X < 13
 817         return Builder->CreateICmpULT(Val, LHSCst);
 818       break;                        // (X != 13 & X u< 15) -> no change
 819     case ICmpInst::ICMP_SLT:
 820       if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) // (X != 13 & X s< 14) -> X < 13
 821         return Builder->CreateICmpSLT(Val, LHSCst);
 822       break;                        // (X != 13 & X s< 15) -> no change
 823     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X != 13 & X == 15) -> X == 15
 824     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X != 13 & X u> 15) -> X u> 15
 825     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X != 13 & X s> 15) -> X s> 15
 826       return RHS;
 827     case ICmpInst::ICMP_NE:
 828       if (LHSCst == SubOne(RHSCst)){// (X != 13 & X != 14) -> X-13 >u 1
 829         Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(LHSCst);
 830         Value *Add = Builder->CreateAdd(Val, AddCST, Val->getName()+".off");
 831         return Builder->CreateICmpUGT(Add, ConstantInt::get(Add->getType(), 1));
 832       }
 833       break;                        // (X != 13 & X != 15) -> no change
 834     }
 835     break;
 836   case ICmpInst::ICMP_ULT:
 837     switch (RHSCC) {
 838     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
 839     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u< 13 & X == 15) -> false
 840     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u< 13 & X u> 15) -> false
 841       return ConstantInt::get(CmpInst::makeCmpResultType(LHS->getType()), 0);
 842     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u< 13 & X s> 15) -> no change
 843       break;
 844     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u< 13 & X != 15) -> X u< 13
 845     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u< 13 & X u< 15) -> X u< 13
 846       return LHS;
 847     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u< 13 & X s< 15) -> no change
 848       break;
 849     }
 850     break;
 851   case ICmpInst::ICMP_SLT:
 852     switch (RHSCC) {
 853     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
 854     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s< 13 & X == 15) -> false
 855     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s< 13 & X s> 15) -> false
 856       return ConstantInt::get(CmpInst::makeCmpResultType(LHS->getType()), 0);
 857     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s< 13 & X u> 15) -> no change
 858       break;
 859     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s< 13 & X != 15) -> X < 13
 860     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s< 13 & X s< 15) -> X < 13
 861       return LHS;
 862     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s< 13 & X u< 15) -> no change
 863       break;
 864     }
 865     break;
 866   case ICmpInst::ICMP_UGT:
 867     switch (RHSCC) {
 868     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
 869     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u> 13 & X == 15) -> X == 15
 870     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u> 13 & X u> 15) -> X u> 15
 871       return RHS;
 872     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u> 13 & X s> 15) -> no change
 873       break;
 874     case ICmpInst::ICMP_NE:
 875       if (RHSCst == AddOne(LHSCst)) // (X u> 13 & X != 14) -> X u> 14
 876         return Builder->CreateICmp(LHSCC, Val, RHSCst);
 877       break;                        // (X u> 13 & X != 15) -> no change
 878     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u> 13 & X u< 15) -> (X-14) <u 1
 879       return InsertRangeTest(Val, AddOne(LHSCst), RHSCst, false, true);
 880     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u> 13 & X s< 15) -> no change
 881       break;
 882     }
 883     break;
 884   case ICmpInst::ICMP_SGT:
 885     switch (RHSCC) {
 886     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
 887     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s> 13 & X == 15) -> X == 15
 888     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s> 13 & X s> 15) -> X s> 15
 889       return RHS;
 890     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s> 13 & X u> 15) -> no change
 891       break;
 892     case ICmpInst::ICMP_NE:
 893       if (RHSCst == AddOne(LHSCst)) // (X s> 13 & X != 14) -> X s> 14
 894         return Builder->CreateICmp(LHSCC, Val, RHSCst);
 895       break;                        // (X s> 13 & X != 15) -> no change
 896     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s> 13 & X s< 15) -> (X-14) s< 1
 897       return InsertRangeTest(Val, AddOne(LHSCst), RHSCst, true, true);
 898     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s> 13 & X u< 15) -> no change
 899       break;
 900     }
 901     break;
 902   }
 903
 904   return 0;
 905 }
 906
 907 /// FoldAndOfFCmps - Optimize (fcmp)&(fcmp).  NOTE: Unlike the rest of
 908 /// instcombine, this returns a Value which should already be inserted into the
 909 /// function.
 910 Value *InstCombiner::FoldAndOfFCmps(FCmpInst *LHS, FCmpInst *RHS) {
 911   if (LHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ORD &&
 912       RHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ORD) {
 913     // (fcmp ord x, c) & (fcmp ord y, c)  -> (fcmp ord x, y)
 914     if (ConstantFP *LHSC = dyn_cast<ConstantFP>(LHS->getOperand(1)))
 915       if (ConstantFP *RHSC = dyn_cast<ConstantFP>(RHS->getOperand(1))) {
 916         // If either of the constants are nans, then the whole thing returns
 917         // false.
 918         if (LHSC->getValueAPF().isNaN() || RHSC->getValueAPF().isNaN())
 919           return ConstantInt::getFalse(LHS->getContext());
 920         return Builder->CreateFCmpORD(LHS->getOperand(0), RHS->getOperand(0));
 921       }
 922
 923     // Handle vector zeros.  This occurs because the canonical form of
 924     // "fcmp ord x,x" is "fcmp ord x, 0".
 925     if (isa<ConstantAggregateZero>(LHS->getOperand(1)) &&
 926         isa<ConstantAggregateZero>(RHS->getOperand(1)))
 927       return Builder->CreateFCmpORD(LHS->getOperand(0), RHS->getOperand(0));
 928     return 0;
 929   }
 930
 931   Value *Op0LHS = LHS->getOperand(0), *Op0RHS = LHS->getOperand(1);
 932   Value *Op1LHS = RHS->getOperand(0), *Op1RHS = RHS->getOperand(1);
 933   FCmpInst::Predicate Op0CC = LHS->getPredicate(), Op1CC = RHS->getPredicate();
 934
 935
 936   if (Op0LHS == Op1RHS && Op0RHS == Op1LHS) {
 937     // Swap RHS operands to match LHS.
 938     Op1CC = FCmpInst::getSwappedPredicate(Op1CC);
 939     std::swap(Op1LHS, Op1RHS);
 940   }
 941
 942   if (Op0LHS == Op1LHS && Op0RHS == Op1RHS) {
 943     // Simplify (fcmp cc0 x, y) & (fcmp cc1 x, y).
 944     if (Op0CC == Op1CC)
 945       return Builder->CreateFCmp((FCmpInst::Predicate)Op0CC, Op0LHS, Op0RHS);
 946     if (Op0CC == FCmpInst::FCMP_FALSE || Op1CC == FCmpInst::FCMP_FALSE)
 947       return ConstantInt::get(CmpInst::makeCmpResultType(LHS->getType()), 0);
 948     if (Op0CC == FCmpInst::FCMP_TRUE)
 949       return RHS;
 950     if (Op1CC == FCmpInst::FCMP_TRUE)
 951       return LHS;
 952
 953     bool Op0Ordered;
 954     bool Op1Ordered;
 955     unsigned Op0Pred = getFCmpCode(Op0CC, Op0Ordered);
 956     unsigned Op1Pred = getFCmpCode(Op1CC, Op1Ordered);
 957     if (Op1Pred == 0) {
 958       std::swap(LHS, RHS);
 959       std::swap(Op0Pred, Op1Pred);
 960       std::swap(Op0Ordered, Op1Ordered);
 961     }
 962     if (Op0Pred == 0) {
 963       // uno && ueq -> uno && (uno || eq) -> ueq
 964       // ord && olt -> ord && (ord && lt) -> olt
 965       if (Op0Ordered == Op1Ordered)
 966         return RHS;
 967
 968       // uno && oeq -> uno && (ord && eq) -> false
 969       // uno && ord -> false
 970       if (!Op0Ordered)
 971         return ConstantInt::get(CmpInst::makeCmpResultType(LHS->getType()), 0);
 972       // ord && ueq -> ord && (uno || eq) -> oeq
 973       return getFCmpValue(true, Op1Pred, Op0LHS, Op0RHS, Builder);
 974     }
 975   }
 976
 977   return 0;
 978 }
 979
 980
 981 Instruction *InstCombiner::visitAnd(BinaryOperator &I) {
 982   bool Changed = SimplifyAssociativeOrCommutative(I);
 983   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
 984
 985   if (Value *V = SimplifyAndInst(Op0, Op1, TD))
 986     return ReplaceInstUsesWith(I, V);
 987
 988   // (A|B)&(A|C) -> A|(B&C) etc
 989   if (Value *V = SimplifyUsingDistributiveLaws(I))
 990     return ReplaceInstUsesWith(I, V);
 991
 992   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole
 993   // purpose is to compute bits we don't care about.
 994   if (SimplifyDemandedInstructionBits(I))
 995     return &I;
 996
 997   if (ConstantInt *AndRHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
 998     const APInt &AndRHSMask = AndRHS->getValue();
 999
1000     // Optimize a variety of ((val OP C1) & C2) combinations...
1001     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
1002       Value *Op0LHS = Op0I->getOperand(0);
1003       Value *Op0RHS = Op0I->getOperand(1);
1004       switch (Op0I->getOpcode()) {
1005       default: break;
1006       case Instruction::Xor:
1007       case Instruction::Or: {
1008         // If the mask is only needed on one incoming arm, push it up.
1009         if (!Op0I->hasOneUse()) break;
1010
1011         APInt NotAndRHS(~AndRHSMask);
1012         if (MaskedValueIsZero(Op0LHS, NotAndRHS)) {
1013           // Not masking anything out for the LHS, move to RHS.
1014           Value *NewRHS = Builder->CreateAnd(Op0RHS, AndRHS,
1015                                              Op0RHS->getName()+".masked");
1016           return BinaryOperator::Create(Op0I->getOpcode(), Op0LHS, NewRHS);
1017         }
1018         if (!isa<Constant>(Op0RHS) &&
1019             MaskedValueIsZero(Op0RHS, NotAndRHS)) {
1020           // Not masking anything out for the RHS, move to LHS.
1021           Value *NewLHS = Builder->CreateAnd(Op0LHS, AndRHS,
1022                                              Op0LHS->getName()+".masked");
1023           return BinaryOperator::Create(Op0I->getOpcode(), NewLHS, Op0RHS);
1024         }
1025
1026         break;
1027       }
1028       case Instruction::Add:
1029         // ((A & N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == AndRHS.
1030         // ((A | N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
1031         // ((A ^ N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
1032         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0LHS, Op0RHS, AndRHS, false, I))
1033           return BinaryOperator::CreateAnd(V, AndRHS);
1034         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0RHS, Op0LHS, AndRHS, false, I))
1035           return BinaryOperator::CreateAnd(V, AndRHS);  // Add commutes
1036         break;
1037
1038       case Instruction::Sub:
1039         // ((A & N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == AndRHS.
1040         // ((A | N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
1041         // ((A ^ N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
1042         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0LHS, Op0RHS, AndRHS, true, I))
1043           return BinaryOperator::CreateAnd(V, AndRHS);
1044
1045         // (A - N) & AndRHS -> -N & AndRHS iff A&AndRHS==0 and AndRHS
1046         // has 1's for all bits that the subtraction with A might affect.
1047         if (Op0I->hasOneUse() && !match(Op0LHS, m_Zero())) {
1048           uint32_t BitWidth = AndRHSMask.getBitWidth();
1049           uint32_t Zeros = AndRHSMask.countLeadingZeros();
1050           APInt Mask = APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - Zeros);
1051
1052           if (MaskedValueIsZero(Op0LHS, Mask)) {
1053             Value *NewNeg = Builder->CreateNeg(Op0RHS);
1054             return BinaryOperator::CreateAnd(NewNeg, AndRHS);
1055           }
1056         }
1057         break;
1058
1059       case Instruction::Shl:
1060       case Instruction::LShr:
1061         // (1 << x) & 1 --> zext(x == 0)
1062         // (1 >> x) & 1 --> zext(x == 0)
1063         if (AndRHSMask == 1 && Op0LHS == AndRHS) {
1064           Value *NewICmp =
1065             Builder->CreateICmpEQ(Op0RHS, Constant::getNullValue(I.getType()));
1066           return new ZExtInst(NewICmp, I.getType());
1067         }
1068         break;
1069       }
1070
1071       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1)))
1072         if (Instruction *Res = OptAndOp(Op0I, Op0CI, AndRHS, I))
1073           return Res;
1074     }
1075
1076     // If this is an integer truncation, and if the source is an 'and' with
1077     // immediate, transform it.  This frequently occurs for bitfield accesses.
1078     {
1079       Value *X = 0; ConstantInt *YC = 0;
1080       if (match(Op0, m_Trunc(m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(YC))))) {
1081         // Change: and (trunc (and X, YC) to T), C2
1082         // into  : and (trunc X to T), trunc(YC) & C2
1083         // This will fold the two constants together, which may allow
1084         // other simplifications.
1085         Value *NewCast = Builder->CreateTrunc(X, I.getType(), "and.shrunk");
1086         Constant *C3 = ConstantExpr::getTrunc(YC, I.getType());
1087         C3 = ConstantExpr::getAnd(C3, AndRHS);
1088         return BinaryOperator::CreateAnd(NewCast, C3);
1089       }
1090     }
1091
1092     // Try to fold constant and into select arguments.
1093     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
1094       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI))
1095         return R;
1096     if (isa<PHINode>(Op0))
1097       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
1098         return NV;
1099   }
1100
1101
1102   // (~A & ~B) == (~(A | B)) - De Morgan's Law
1103   if (Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0))
1104     if (Value *Op1NotVal = dyn_castNotVal(Op1))
1105       if (Op0->hasOneUse() && Op1->hasOneUse()) {
1106         Value *Or = Builder->CreateOr(Op0NotVal, Op1NotVal,
1107                                       I.getName()+".demorgan");
1108         return BinaryOperator::CreateNot(Or);
1109       }
1110
1111   {
1112     Value *A = 0, *B = 0, *C = 0, *D = 0;
1113     // (A|B) & ~(A&B) -> A^B
1114     if (match(Op0, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) &&
1115         match(Op1, m_Not(m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) &&
1116         ((A == C && B == D) || (A == D && B == C)))
1117       return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
1118
1119     // ~(A&B) & (A|B) -> A^B
1120     if (match(Op1, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) &&
1121         match(Op0, m_Not(m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) &&
1122         ((A == C && B == D) || (A == D && B == C)))
1123       return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
1124
1125     if (Op0->hasOneUse() &&
1126         match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
1127       if (A == Op1) {                                // (A^B)&A -> A&(A^B)
1128         I.swapOperands();     // Simplify below
1129         std::swap(Op0, Op1);
1130       } else if (B == Op1) {                         // (A^B)&B -> B&(B^A)
1131         cast<BinaryOperator>(Op0)->swapOperands();
1132         I.swapOperands();     // Simplify below
1133         std::swap(Op0, Op1);
1134       }
1135     }
1136
1137     if (Op1->hasOneUse() &&
1138         match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
1139       if (B == Op0) {                                // B&(A^B) -> B&(B^A)
1140         cast<BinaryOperator>(Op1)->swapOperands();
1141         std::swap(A, B);
1142       }
1143       if (A == Op0)                                // A&(A^B) -> A & ~B
1144         return BinaryOperator::CreateAnd(A, Builder->CreateNot(B, "tmp"));
1145     }
1146
1147     // (A&((~A)|B)) -> A&B
1148     if (match(Op0, m_Or(m_Not(m_Specific(Op1)), m_Value(A))) ||
1149         match(Op0, m_Or(m_Value(A), m_Not(m_Specific(Op1)))))
1150       return BinaryOperator::CreateAnd(A, Op1);
1151     if (match(Op1, m_Or(m_Not(m_Specific(Op0)), m_Value(A))) ||
1152         match(Op1, m_Or(m_Value(A), m_Not(m_Specific(Op0)))))
1153       return BinaryOperator::CreateAnd(A, Op0);
1154   }
1155
1156   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(Op1))
1157     if (ICmpInst *LHS = dyn_cast<ICmpInst>(Op0))
1158       if (Value *Res = FoldAndOfICmps(LHS, RHS))
1159         return ReplaceInstUsesWith(I, Res);
1160
1161   // If and'ing two fcmp, try combine them into one.
1162   if (FCmpInst *LHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(0)))
1163     if (FCmpInst *RHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(1)))
1164       if (Value *Res = FoldAndOfFCmps(LHS, RHS))
1165         return ReplaceInstUsesWith(I, Res);
1166
1167
1168   // fold (and (cast A), (cast B)) -> (cast (and A, B))
1169   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0))
1170     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1)) {
1171       const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
1172       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode() && // same cast kind ?
1173           SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() &&
1174           SrcTy->isIntOrIntVectorTy()) {
1175         Value *Op0COp = Op0C->getOperand(0), *Op1COp = Op1C->getOperand(0);
1176
1177         // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
1178         if (ShouldOptimizeCast(Op0C->getOpcode(), Op0COp, I.getType()) &&
1179             ShouldOptimizeCast(Op1C->getOpcode(), Op1COp, I.getType())) {
1180           Value *NewOp = Builder->CreateAnd(Op0COp, Op1COp, I.getName());
1181           return CastInst::Create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
1182         }
1183
1184         // If this is and(cast(icmp), cast(icmp)), try to fold this even if the
1185         // cast is otherwise not optimizable.  This happens for vector sexts.
1186         if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(Op1COp))
1187           if (ICmpInst *LHS = dyn_cast<ICmpInst>(Op0COp))
1188             if (Value *Res = FoldAndOfICmps(LHS, RHS))
1189               return CastInst::Create(Op0C->getOpcode(), Res, I.getType());
1190
1191         // If this is and(cast(fcmp), cast(fcmp)), try to fold this even if the
1192         // cast is otherwise not optimizable.  This happens for vector sexts.
1193         if (FCmpInst *RHS = dyn_cast<FCmpInst>(Op1COp))
1194           if (FCmpInst *LHS = dyn_cast<FCmpInst>(Op0COp))
1195             if (Value *Res = FoldAndOfFCmps(LHS, RHS))
1196               return CastInst::Create(Op0C->getOpcode(), Res, I.getType());
1197       }
1198     }
1199
1200   // (X >> Z) & (Y >> Z)  -> (X&Y) >> Z  for all shifts.
1201   if (BinaryOperator *SI1 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
1202     if (BinaryOperator *SI0 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
1203       if (SI0->isShift() && SI0->getOpcode() == SI1->getOpcode() &&
1204           SI0->getOperand(1) == SI1->getOperand(1) &&
1205           (SI0->hasOneUse() || SI1->hasOneUse())) {
1206         Value *NewOp =
1207           Builder->CreateAnd(SI0->getOperand(0), SI1->getOperand(0),
1208                              SI0->getName());
1209         return BinaryOperator::Create(SI1->getOpcode(), NewOp,
1210                                       SI1->getOperand(1));
1211       }
1212   }
1213
1214   return Changed ? &I : 0;
1215 }
1216
1217 /// CollectBSwapParts - Analyze the specified subexpression and see if it is
1218 /// capable of providing pieces of a bswap.  The subexpression provides pieces
1219 /// of a bswap if it is proven that each of the non-zero bytes in the output of
1220 /// the expression came from the corresponding "byte swapped" byte in some other
1221 /// value.  For example, if the current subexpression is "(shl i32 %X, 24)" then
1222 /// we know that the expression deposits the low byte of %X into the high byte
1223 /// of the bswap result and that all other bytes are zero.  This expression is
1224 /// accepted, the high byte of ByteValues is set to X to indicate a correct
1225 /// match.
1226 ///
1227 /// This function returns true if the match was unsuccessful and false if so.
1228 /// On entry to the function the "OverallLeftShift" is a signed integer value
1229 /// indicating the number of bytes that the subexpression is later shifted.  For
1230 /// example, if the expression is later right shifted by 16 bits, the
1231 /// OverallLeftShift value would be -2 on entry.  This is used to specify which
1232 /// byte of ByteValues is actually being set.
1233 ///
1234 /// Similarly, ByteMask is a bitmask where a bit is clear if its corresponding
1235 /// byte is masked to zero by a user.  For example, in (X & 255), X will be
1236 /// processed with a bytemask of 1.  Because bytemask is 32-bits, this limits
1237 /// this function to working on up to 32-byte (256 bit) values.  ByteMask is
1238 /// always in the local (OverallLeftShift) coordinate space.
1239 ///
1240 static bool CollectBSwapParts(Value *V, int OverallLeftShift, uint32_t ByteMask,
1241                               SmallVector<Value*, 8> &ByteValues) {
1242   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V)) {
1243     // If this is an or instruction, it may be an inner node of the bswap.
1244     if (I->getOpcode() == Instruction::Or) {
1245       return CollectBSwapParts(I->getOperand(0), OverallLeftShift, ByteMask,
1246                                ByteValues) ||
1247              CollectBSwapParts(I->getOperand(1), OverallLeftShift, ByteMask,
1248                                ByteValues);
1249     }
1250
1251     // If this is a logical shift by a constant multiple of 8, recurse with
1252     // OverallLeftShift and ByteMask adjusted.
1253     if (I->isLogicalShift() && isa<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1254       unsigned ShAmt =
1255         cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))->getLimitedValue(~0U);
1256       // Ensure the shift amount is defined and of a byte value.
1257       if ((ShAmt & 7) || (ShAmt > 8*ByteValues.size()))
1258         return true;
1259
1260       unsigned ByteShift = ShAmt >> 3;
1261       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
1262         // X << 2 -> collect(X, +2)
1263         OverallLeftShift += ByteShift;
1264         ByteMask >>= ByteShift;
1265       } else {
1266         // X >>u 2 -> collect(X, -2)
1267         OverallLeftShift -= ByteShift;
1268         ByteMask <<= ByteShift;
1269         ByteMask &= (~0U >> (32-ByteValues.size()));
1270       }
1271
1272       if (OverallLeftShift >= (int)ByteValues.size()) return true;
1273       if (OverallLeftShift <= -(int)ByteValues.size()) return true;
1274
1275       return CollectBSwapParts(I->getOperand(0), OverallLeftShift, ByteMask,
1276                                ByteValues);
1277     }
1278
1279     // If this is a logical 'and' with a mask that clears bytes, clear the
1280     // corresponding bytes in ByteMask.
1281     if (I->getOpcode() == Instruction::And &&
1282         isa<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1283       // Scan every byte of the and mask, seeing if the byte is either 0 or 255.
1284       unsigned NumBytes = ByteValues.size();
1285       APInt Byte(I->getType()->getPrimitiveSizeInBits(), 255);
1286       const APInt &AndMask = cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))->getValue();
1287
1288       for (unsigned i = 0; i != NumBytes; ++i, Byte <<= 8) {
1289         // If this byte is masked out by a later operation, we don't care what
1290         // the and mask is.
1291         if ((ByteMask & (1 << i)) == 0)
1292           continue;
1293
1294         // If the AndMask is all zeros for this byte, clear the bit.
1295         APInt MaskB = AndMask & Byte;
1296         if (MaskB == 0) {
1297           ByteMask &= ~(1U << i);
1298           continue;
1299         }
1300
1301         // If the AndMask is not all ones for this byte, it's not a bytezap.
1302         if (MaskB != Byte)
1303           return true;
1304
1305         // Otherwise, this byte is kept.
1306       }
1307
1308       return CollectBSwapParts(I->getOperand(0), OverallLeftShift, ByteMask,
1309                                ByteValues);
1310     }
1311   }
1312
1313   // Okay, we got to something that isn't a shift, 'or' or 'and'.  This must be
1314   // the input value to the bswap.  Some observations: 1) if more than one byte
1315   // is demanded from this input, then it could not be successfully assembled
1316   // into a byteswap.  At least one of the two bytes would not be aligned with
1317   // their ultimate destination.
1318   if (!isPowerOf2_32(ByteMask)) return true;
1319   unsigned InputByteNo = CountTrailingZeros_32(ByteMask);
1320
1321   // 2) The input and ultimate destinations must line up: if byte 3 of an i32
1322   // is demanded, it needs to go into byte 0 of the result.  This means that the
1323   // byte needs to be shifted until it lands in the right byte bucket.  The
1324   // shift amount depends on the position: if the byte is coming from the high
1325   // part of the value (e.g. byte 3) then it must be shifted right.  If from the
1326   // low part, it must be shifted left.
1327   unsigned DestByteNo = InputByteNo + OverallLeftShift;
1328   if (InputByteNo < ByteValues.size()/2) {
1329     if (ByteValues.size()-1-DestByteNo != InputByteNo)
1330       return true;
1331   } else {
1332     if (ByteValues.size()-1-DestByteNo != InputByteNo)
1333       return true;
1334   }
1335
1336   // If the destination byte value is already defined, the values are or'd
1337   // together, which isn't a bswap (unless it's an or of the same bits).
1338   if (ByteValues[DestByteNo] && ByteValues[DestByteNo] != V)
1339     return true;
1340   ByteValues[DestByteNo] = V;
1341   return false;
1342 }
1343
1344 /// MatchBSwap - Given an OR instruction, check to see if this is a bswap idiom.
1345 /// If so, insert the new bswap intrinsic and return it.
1346 Instruction *InstCombiner::MatchBSwap(BinaryOperator &I) {
1347   const IntegerType *ITy = dyn_cast<IntegerType>(I.getType());
1348   if (!ITy || ITy->getBitWidth() % 16 ||
1349       // ByteMask only allows up to 32-byte values.
1350       ITy->getBitWidth() > 32*8)
1351     return 0;   // Can only bswap pairs of bytes.  Can't do vectors.
1352
1353   /// ByteValues - For each byte of the result, we keep track of which value
1354   /// defines each byte.
1355   SmallVector<Value*, 8> ByteValues;
1356   ByteValues.resize(ITy->getBitWidth()/8);
1357
1358   // Try to find all the pieces corresponding to the bswap.
1359   uint32_t ByteMask = ~0U >> (32-ByteValues.size());
1360   if (CollectBSwapParts(&I, 0, ByteMask, ByteValues))
1361     return 0;
1362
1363   // Check to see if all of the bytes come from the same value.
1364   Value *V = ByteValues[0];
1365   if (V == 0) return 0;  // Didn't find a byte?  Must be zero.
1366
1367   // Check to make sure that all of the bytes come from the same value.
1368   for (unsigned i = 1, e = ByteValues.size(); i != e; ++i)
1369     if (ByteValues[i] != V)
1370       return 0;
1371   const Type *Tys[] = { ITy };
1372   Module *M = I.getParent()->getParent()->getParent();
1373   Function *F = Intrinsic::getDeclaration(M, Intrinsic::bswap, Tys, 1);
1374   return CallInst::Create(F, V);
1375 }
1376
1377 /// MatchSelectFromAndOr - We have an expression of the form (A&C)|(B&D).  Check
1378 /// If A is (cond?-1:0) and either B or D is ~(cond?-1,0) or (cond?0,-1), then
1379 /// we can simplify this expression to "cond ? C : D or B".
1380 static Instruction *MatchSelectFromAndOr(Value *A, Value *B,
1381                                          Value *C, Value *D) {
1382   // If A is not a select of -1/0, this cannot match.
1383   Value *Cond = 0;
1384   if (!match(A, m_SExt(m_Value(Cond))) ||
1385       !Cond->getType()->isIntegerTy(1))
1386     return 0;
1387
1388   // ((cond?-1:0)&C) | (B&(cond?0:-1)) -> cond ? C : B.
1389   if (match(D, m_Not(m_SExt(m_Specific(Cond)))))
1390     return SelectInst::Create(Cond, C, B);
1391   if (match(D, m_SExt(m_Not(m_Specific(Cond)))))
1392     return SelectInst::Create(Cond, C, B);
1393
1394   // ((cond?-1:0)&C) | ((cond?0:-1)&D) -> cond ? C : D.
1395   if (match(B, m_Not(m_SExt(m_Specific(Cond)))))
1396     return SelectInst::Create(Cond, C, D);
1397   if (match(B, m_SExt(m_Not(m_Specific(Cond)))))
1398     return SelectInst::Create(Cond, C, D);
1399   return 0;
1400 }
1401
1402 /// FoldOrOfICmps - Fold (icmp)|(icmp) if possible.
1403 Value *InstCombiner::FoldOrOfICmps(ICmpInst *LHS, ICmpInst *RHS) {
1404   ICmpInst::Predicate LHSCC = LHS->getPredicate(), RHSCC = RHS->getPredicate();
1405
1406   // (icmp1 A, B) | (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
1407   if (PredicatesFoldable(LHSCC, RHSCC)) {
1408     if (LHS->getOperand(0) == RHS->getOperand(1) &&
1409         LHS->getOperand(1) == RHS->getOperand(0))
1410       LHS->swapOperands();
1411     if (LHS->getOperand(0) == RHS->getOperand(0) &&
1412         LHS->getOperand(1) == RHS->getOperand(1)) {
1413       Value *Op0 = LHS->getOperand(0), *Op1 = LHS->getOperand(1);
1414       unsigned Code = getICmpCode(LHS) | getICmpCode(RHS);
1415       bool isSigned = LHS->isSigned() || RHS->isSigned();
1416       return getICmpValue(isSigned, Code, Op0, Op1, Builder);
1417     }
1418   }
1419
1420   // handle (roughly):
1421   // (icmp ne (A & B), C) | (icmp ne (A & D), E)
1422   if (Value *V = foldLogOpOfMaskedICmps(LHS, RHS, ICmpInst::ICMP_NE, Builder))
1423     return V;
1424
1425   // This only handles icmp of constants: (icmp1 A, C1) | (icmp2 B, C2).
1426   Value *Val = LHS->getOperand(0), *Val2 = RHS->getOperand(0);
1427   ConstantInt *LHSCst = dyn_cast<ConstantInt>(LHS->getOperand(1));
1428   ConstantInt *RHSCst = dyn_cast<ConstantInt>(RHS->getOperand(1));
1429   if (LHSCst == 0 || RHSCst == 0) return 0;
1430
1431   if (LHSCst == RHSCst && LHSCC == RHSCC) {
1432     // (icmp ne A, 0) | (icmp ne B, 0) --> (icmp ne (A|B), 0)
1433     if (LHSCC == ICmpInst::ICMP_NE && LHSCst->isZero()) {
1434       Value *NewOr = Builder->CreateOr(Val, Val2);
1435       return Builder->CreateICmp(LHSCC, NewOr, LHSCst);
1436     }
1437   }
1438
1439   // (icmp ult (X + CA), C1) | (icmp eq X, C2) -> (icmp ule (X + CA), C1)
1440   //   iff C2 + CA == C1.
1441   if (LHSCC == ICmpInst::ICMP_ULT && RHSCC == ICmpInst::ICMP_EQ) {
1442     ConstantInt *AddCst;
1443     if (match(Val, m_Add(m_Specific(Val2), m_ConstantInt(AddCst))))
1444       if (RHSCst->getValue() + AddCst->getValue() == LHSCst->getValue())
1445         return Builder->CreateICmpULE(Val, LHSCst);
1446   }
1447
1448   // From here on, we only handle:
1449   //    (icmp1 A, C1) | (icmp2 A, C2) --> something simpler.
1450   if (Val != Val2) return 0;
1451
1452   // ICMP_[US][GL]E X, CST is folded to ICMP_[US][GL]T elsewhere.
1453   if (LHSCC == ICmpInst::ICMP_UGE || LHSCC == ICmpInst::ICMP_ULE ||
1454       RHSCC == ICmpInst::ICMP_UGE || RHSCC == ICmpInst::ICMP_ULE ||
1455       LHSCC == ICmpInst::ICMP_SGE || LHSCC == ICmpInst::ICMP_SLE ||
1456       RHSCC == ICmpInst::ICMP_SGE || RHSCC == ICmpInst::ICMP_SLE)
1457     return 0;
1458
1459   // We can't fold (ugt x, C) | (sgt x, C2).
1460   if (!PredicatesFoldable(LHSCC, RHSCC))
1461     return 0;
1462
1463   // Ensure that the larger constant is on the RHS.
1464   bool ShouldSwap;
1465   if (CmpInst::isSigned(LHSCC) ||
1466       (ICmpInst::isEquality(LHSCC) &&
1467        CmpInst::isSigned(RHSCC)))
1468     ShouldSwap = LHSCst->getValue().sgt(RHSCst->getValue());
1469   else
1470     ShouldSwap = LHSCst->getValue().ugt(RHSCst->getValue());
1471
1472   if (ShouldSwap) {
1473     std::swap(LHS, RHS);
1474     std::swap(LHSCst, RHSCst);
1475     std::swap(LHSCC, RHSCC);
1476   }
1477
1478   // At this point, we know we have two icmp instructions
1479   // comparing a value against two constants and or'ing the result
1480   // together.  Because of the above check, we know that we only have
1481   // ICMP_EQ, ICMP_NE, ICMP_LT, and ICMP_GT here. We also know (from the
1482   // icmp folding check above), that the two constants are not
1483   // equal.
1484   assert(LHSCst != RHSCst && "Compares not folded above?");
1485
1486   switch (LHSCC) {
1487   default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
1488   case ICmpInst::ICMP_EQ:
1489     switch (RHSCC) {
1490     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
1491     case ICmpInst::ICMP_EQ:
1492       if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) {
1493         // (X == 13 | X == 14) -> X-13 <u 2
1494         Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(LHSCst);
1495         Value *Add = Builder->CreateAdd(Val, AddCST, Val->getName()+".off");
1496         AddCST = ConstantExpr::getSub(AddOne(RHSCst), LHSCst);
1497         return Builder->CreateICmpULT(Add, AddCST);
1498       }
1499       break;                         // (X == 13 | X == 15) -> no change
1500     case ICmpInst::ICMP_UGT:         // (X == 13 | X u> 14) -> no change
1501     case ICmpInst::ICMP_SGT:         // (X == 13 | X s> 14) -> no change
1502       break;
1503     case ICmpInst::ICMP_NE:          // (X == 13 | X != 15) -> X != 15
1504     case ICmpInst::ICMP_ULT:         // (X == 13 | X u< 15) -> X u< 15
1505     case ICmpInst::ICMP_SLT:         // (X == 13 | X s< 15) -> X s< 15
1506       return RHS;
1507     }
1508     break;
1509   case ICmpInst::ICMP_NE:
1510     switch (RHSCC) {
1511     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
1512     case ICmpInst::ICMP_EQ:          // (X != 13 | X == 15) -> X != 13
1513     case ICmpInst::ICMP_UGT:         // (X != 13 | X u> 15) -> X != 13
1514     case ICmpInst::ICMP_SGT:         // (X != 13 | X s> 15) -> X != 13
1515       return LHS;
1516     case ICmpInst::ICMP_NE:          // (X != 13 | X != 15) -> true
1517     case ICmpInst::ICMP_ULT:         // (X != 13 | X u< 15) -> true
1518     case ICmpInst::ICMP_SLT:         // (X != 13 | X s< 15) -> true
1519       return ConstantInt::getTrue(LHS->getContext());
1520     }
1521     break;
1522   case ICmpInst::ICMP_ULT:
1523     switch (RHSCC) {
1524     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
1525     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u< 13 | X == 14) -> no change
1526       break;
1527     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u< 13 | X u> 15) -> (X-13) u> 2
1528       // If RHSCst is [us]MAXINT, it is always false.  Not handling
1529       // this can cause overflow.
1530       if (RHSCst->isMaxValue(false))
1531         return LHS;
1532       return InsertRangeTest(Val, LHSCst, AddOne(RHSCst), false, false);
1533     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u< 13 | X s> 15) -> no change
1534       break;
1535     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u< 13 | X != 15) -> X != 15
1536     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u< 13 | X u< 15) -> X u< 15
1537       return RHS;
1538     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u< 13 | X s< 15) -> no change
1539       break;
1540     }
1541     break;
1542   case ICmpInst::ICMP_SLT:
1543     switch (RHSCC) {
1544     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
1545     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s< 13 | X == 14) -> no change
1546       break;
1547     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s< 13 | X s> 15) -> (X-13) s> 2
1548       // If RHSCst is [us]MAXINT, it is always false.  Not handling
1549       // this can cause overflow.
1550       if (RHSCst->isMaxValue(true))
1551         return LHS;
1552       return InsertRangeTest(Val, LHSCst, AddOne(RHSCst), true, false);
1553     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s< 13 | X u> 15) -> no change
1554       break;
1555     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s< 13 | X != 15) -> X != 15
1556     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s< 13 | X s< 15) -> X s< 15
1557       return RHS;
1558     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s< 13 | X u< 15) -> no change
1559       break;
1560     }
1561     break;
1562   case ICmpInst::ICMP_UGT:
1563     switch (RHSCC) {
1564     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
1565     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u> 13 | X == 15) -> X u> 13
1566     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u> 13 | X u> 15) -> X u> 13
1567       return LHS;
1568     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u> 13 | X s> 15) -> no change
1569       break;
1570     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u> 13 | X != 15) -> true
1571     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u> 13 | X u< 15) -> true
1572       return ConstantInt::getTrue(LHS->getContext());
1573     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u> 13 | X s< 15) -> no change
1574       break;
1575     }
1576     break;
1577   case ICmpInst::ICMP_SGT:
1578     switch (RHSCC) {
1579     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
1580     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s> 13 | X == 15) -> X > 13
1581     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s> 13 | X s> 15) -> X > 13
1582       return LHS;
1583     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s> 13 | X u> 15) -> no change
1584       break;
1585     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s> 13 | X != 15) -> true
1586     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s> 13 | X s< 15) -> true
1587       return ConstantInt::getTrue(LHS->getContext());
1588     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s> 13 | X u< 15) -> no change
1589       break;
1590     }
1591     break;
1592   }
1593   return 0;
1594 }
1595
1596 /// FoldOrOfFCmps - Optimize (fcmp)|(fcmp).  NOTE: Unlike the rest of
1597 /// instcombine, this returns a Value which should already be inserted into the
1598 /// function.
1599 Value *InstCombiner::FoldOrOfFCmps(FCmpInst *LHS, FCmpInst *RHS) {
1600   if (LHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_UNO &&
1601       RHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_UNO &&
1602       LHS->getOperand(0)->getType() == RHS->getOperand(0)->getType()) {
1603     if (ConstantFP *LHSC = dyn_cast<ConstantFP>(LHS->getOperand(1)))
1604       if (ConstantFP *RHSC = dyn_cast<ConstantFP>(RHS->getOperand(1))) {
1605         // If either of the constants are nans, then the whole thing returns
1606         // true.
1607         if (LHSC->getValueAPF().isNaN() || RHSC->getValueAPF().isNaN())
1608           return ConstantInt::getTrue(LHS->getContext());
1609
1610         // Otherwise, no need to compare the two constants, compare the
1611         // rest.
1612         return Builder->CreateFCmpUNO(LHS->getOperand(0), RHS->getOperand(0));
1613       }
1614
1615     // Handle vector zeros.  This occurs because the canonical form of
1616     // "fcmp uno x,x" is "fcmp uno x, 0".
1617     if (isa<ConstantAggregateZero>(LHS->getOperand(1)) &&
1618         isa<ConstantAggregateZero>(RHS->getOperand(1)))
1619       return Builder->CreateFCmpUNO(LHS->getOperand(0), RHS->getOperand(0));
1620
1621     return 0;
1622   }
1623
1624   Value *Op0LHS = LHS->getOperand(0), *Op0RHS = LHS->getOperand(1);
1625   Value *Op1LHS = RHS->getOperand(0), *Op1RHS = RHS->getOperand(1);
1626   FCmpInst::Predicate Op0CC = LHS->getPredicate(), Op1CC = RHS->getPredicate();
1627
1628   if (Op0LHS == Op1RHS && Op0RHS == Op1LHS) {
1629     // Swap RHS operands to match LHS.
1630     Op1CC = FCmpInst::getSwappedPredicate(Op1CC);
1631     std::swap(Op1LHS, Op1RHS);
1632   }
1633   if (Op0LHS == Op1LHS && Op0RHS == Op1RHS) {
1634     // Simplify (fcmp cc0 x, y) | (fcmp cc1 x, y).
1635     if (Op0CC == Op1CC)
1636       return Builder->CreateFCmp((FCmpInst::Predicate)Op0CC, Op0LHS, Op0RHS);
1637     if (Op0CC == FCmpInst::FCMP_TRUE || Op1CC == FCmpInst::FCMP_TRUE)
1638       return ConstantInt::get(CmpInst::makeCmpResultType(LHS->getType()), 1);
1639     if (Op0CC == FCmpInst::FCMP_FALSE)
1640       return RHS;
1641     if (Op1CC == FCmpInst::FCMP_FALSE)
1642       return LHS;
1643     bool Op0Ordered;
1644     bool Op1Ordered;
1645     unsigned Op0Pred = getFCmpCode(Op0CC, Op0Ordered);
1646     unsigned Op1Pred = getFCmpCode(Op1CC, Op1Ordered);
1647     if (Op0Ordered == Op1Ordered) {
1648       // If both are ordered or unordered, return a new fcmp with
1649       // or'ed predicates.
1650       return getFCmpValue(Op0Ordered, Op0Pred|Op1Pred, Op0LHS, Op0RHS, Builder);
1651     }
1652   }
1653   return 0;
1654 }
1655
1656 /// FoldOrWithConstants - This helper function folds:
1657 ///
1658 ///     ((A | B) & C1) | (B & C2)
1659 ///
1660 /// into:
1661 ///
1662 ///     (A & C1) | B
1663 ///
1664 /// when the XOR of the two constants is "all ones" (-1).
1665 Instruction *InstCombiner::FoldOrWithConstants(BinaryOperator &I, Value *Op,
1666                                                Value *A, Value *B, Value *C) {
1667   ConstantInt *CI1 = dyn_cast<ConstantInt>(C);
1668   if (!CI1) return 0;
1669
1670   Value *V1 = 0;
1671   ConstantInt *CI2 = 0;
1672   if (!match(Op, m_And(m_Value(V1), m_ConstantInt(CI2)))) return 0;
1673
1674   APInt Xor = CI1->getValue() ^ CI2->getValue();
1675   if (!Xor.isAllOnesValue()) return 0;
1676
1677   if (V1 == A || V1 == B) {
1678     Value *NewOp = Builder->CreateAnd((V1 == A) ? B : A, CI1);
1679     return BinaryOperator::CreateOr(NewOp, V1);
1680   }
1681
1682   return 0;
1683 }
1684
1685 Instruction *InstCombiner::visitOr(BinaryOperator &I) {
1686   bool Changed = SimplifyAssociativeOrCommutative(I);
1687   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
1688
1689   if (Value *V = SimplifyOrInst(Op0, Op1, TD))
1690     return ReplaceInstUsesWith(I, V);
1691
1692   // (A&B)|(A&C) -> A&(B|C) etc
1693   if (Value *V = SimplifyUsingDistributiveLaws(I))
1694     return ReplaceInstUsesWith(I, V);
1695
1696   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole
1697   // purpose is to compute bits we don't care about.
1698   if (SimplifyDemandedInstructionBits(I))
1699     return &I;
1700
1701   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
1702     ConstantInt *C1 = 0; Value *X = 0;
1703     // (X & C1) | C2 --> (X | C2) & (C1|C2)
1704     // iff (C1 & C2) == 0.
1705     if (match(Op0, m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) &&
1706         (RHS->getValue() & C1->getValue()) != 0 &&
1707         Op0->hasOneUse()) {
1708       Value *Or = Builder->CreateOr(X, RHS);
1709       Or->takeName(Op0);
1710       return BinaryOperator::CreateAnd(Or,
1711                          ConstantInt::get(I.getContext(),
1712                                           RHS->getValue() | C1->getValue()));
1713     }
1714
1715     // (X ^ C1) | C2 --> (X | C2) ^ (C1&~C2)
1716     if (match(Op0, m_Xor(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) &&
1717         Op0->hasOneUse()) {
1718       Value *Or = Builder->CreateOr(X, RHS);
1719       Or->takeName(Op0);
1720       return BinaryOperator::CreateXor(Or,
1721                  ConstantInt::get(I.getContext(),
1722                                   C1->getValue() & ~RHS->getValue()));
1723     }
1724
1725     // Try to fold constant and into select arguments.
1726     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
1727       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI))
1728         return R;
1729
1730     if (isa<PHINode>(Op0))
1731       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
1732         return NV;
1733   }
1734
1735   Value *A = 0, *B = 0;
1736   ConstantInt *C1 = 0, *C2 = 0;
1737
1738   // (A | B) | C  and  A | (B | C)                  -> bswap if possible.
1739   // (A >> B) | (C << D)  and  (A << B) | (B >> C)  -> bswap if possible.
1740   if (match(Op0, m_Or(m_Value(), m_Value())) ||
1741       match(Op1, m_Or(m_Value(), m_Value())) ||
1742       (match(Op0, m_LogicalShift(m_Value(), m_Value())) &&
1743        match(Op1, m_LogicalShift(m_Value(), m_Value())))) {
1744     if (Instruction *BSwap = MatchBSwap(I))
1745       return BSwap;
1746   }
1747
1748   // (X^C)|Y -> (X|Y)^C iff Y&C == 0
1749   if (Op0->hasOneUse() &&
1750       match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
1751       MaskedValueIsZero(Op1, C1->getValue())) {
1752     Value *NOr = Builder->CreateOr(A, Op1);
1753     NOr->takeName(Op0);
1754     return BinaryOperator::CreateXor(NOr, C1);
1755   }
1756
1757   // Y|(X^C) -> (X|Y)^C iff Y&C == 0
1758   if (Op1->hasOneUse() &&
1759       match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
1760       MaskedValueIsZero(Op0, C1->getValue())) {
1761     Value *NOr = Builder->CreateOr(A, Op0);
1762     NOr->takeName(Op0);
1763     return BinaryOperator::CreateXor(NOr, C1);
1764   }
1765
1766   // (A & C)|(B & D)
1767   Value *C = 0, *D = 0;
1768   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(C))) &&
1769       match(Op1, m_And(m_Value(B), m_Value(D)))) {
1770     Value *V1 = 0, *V2 = 0;
1771     C1 = dyn_cast<ConstantInt>(C);
1772     C2 = dyn_cast<ConstantInt>(D);
1773     if (C1 && C2) {  // (A & C1)|(B & C2)
1774       // If we have: ((V + N) & C1) | (V & C2)
1775       // .. and C2 = ~C1 and C2 is 0+1+ and (N & C2) == 0
1776       // replace with V+N.
1777       if (C1->getValue() == ~C2->getValue()) {
1778         if ((C2->getValue() & (C2->getValue()+1)) == 0 && // C2 == 0+1+
1779             match(A, m_Add(m_Value(V1), m_Value(V2)))) {
1780           // Add commutes, try both ways.
1781           if (V1 == B && MaskedValueIsZero(V2, C2->getValue()))
1782             return ReplaceInstUsesWith(I, A);
1783           if (V2 == B && MaskedValueIsZero(V1, C2->getValue()))
1784             return ReplaceInstUsesWith(I, A);
1785         }
1786         // Or commutes, try both ways.
1787         if ((C1->getValue() & (C1->getValue()+1)) == 0 &&
1788             match(B, m_Add(m_Value(V1), m_Value(V2)))) {
1789           // Add commutes, try both ways.
1790           if (V1 == A && MaskedValueIsZero(V2, C1->getValue()))
1791             return ReplaceInstUsesWith(I, B);
1792           if (V2 == A && MaskedValueIsZero(V1, C1->getValue()))
1793             return ReplaceInstUsesWith(I, B);
1794         }
1795       }
1796
1797       if ((C1->getValue() & C2->getValue()) == 0) {
1798         // ((V | N) & C1) | (V & C2) --> (V|N) & (C1|C2)
1799         // iff (C1&C2) == 0 and (N&~C1) == 0
1800         if (match(A, m_Or(m_Value(V1), m_Value(V2))) &&
1801             ((V1 == B && MaskedValueIsZero(V2, ~C1->getValue())) ||  // (V|N)
1802              (V2 == B && MaskedValueIsZero(V1, ~C1->getValue()))))   // (N|V)
1803           return BinaryOperator::CreateAnd(A,
1804                                ConstantInt::get(A->getContext(),
1805                                                 C1->getValue()|C2->getValue()));
1806         // Or commutes, try both ways.
1807         if (match(B, m_Or(m_Value(V1), m_Value(V2))) &&
1808             ((V1 == A && MaskedValueIsZero(V2, ~C2->getValue())) ||  // (V|N)
1809              (V2 == A && MaskedValueIsZero(V1, ~C2->getValue()))))   // (N|V)
1810           return BinaryOperator::CreateAnd(B,
1811                                ConstantInt::get(B->getContext(),
1812                                                 C1->getValue()|C2->getValue()));
1813
1814         // ((V|C3)&C1) | ((V|C4)&C2) --> (V|C3|C4)&(C1|C2)
1815         // iff (C1&C2) == 0 and (C3&~C1) == 0 and (C4&~C2) == 0.
1816         ConstantInt *C3 = 0, *C4 = 0;
1817         if (match(A, m_Or(m_Value(V1), m_ConstantInt(C3))) &&
1818             (C3->getValue() & ~C1->getValue()) == 0 &&
1819             match(B, m_Or(m_Specific(V1), m_ConstantInt(C4))) &&
1820             (C4->getValue() & ~C2->getValue()) == 0) {
1821           V2 = Builder->CreateOr(V1, ConstantExpr::getOr(C3, C4), "bitfield");
1822           return BinaryOperator::CreateAnd(V2,
1823                                ConstantInt::get(B->getContext(),
1824                                                 C1->getValue()|C2->getValue()));
1825         }
1826       }
1827     }
1828
1829     // (A & (C0?-1:0)) | (B & ~(C0?-1:0)) ->  C0 ? A : B, and commuted variants.
1830     // Don't do this for vector select idioms, the code generator doesn't handle
1831     // them well yet.
1832     if (!I.getType()->isVectorTy()) {
1833       if (Instruction *Match = MatchSelectFromAndOr(A, B, C, D))
1834         return Match;
1835       if (Instruction *Match = MatchSelectFromAndOr(B, A, D, C))
1836         return Match;
1837       if (Instruction *Match = MatchSelectFromAndOr(C, B, A, D))
1838         return Match;
1839       if (Instruction *Match = MatchSelectFromAndOr(D, A, B, C))
1840         return Match;
1841     }
1842
1843     // ((A&~B)|(~A&B)) -> A^B
1844     if ((match(C, m_Not(m_Specific(D))) &&
1845          match(B, m_Not(m_Specific(A)))))
1846       return BinaryOperator::CreateXor(A, D);
1847     // ((~B&A)|(~A&B)) -> A^B
1848     if ((match(A, m_Not(m_Specific(D))) &&
1849          match(B, m_Not(m_Specific(C)))))
1850       return BinaryOperator::CreateXor(C, D);
1851     // ((A&~B)|(B&~A)) -> A^B
1852     if ((match(C, m_Not(m_Specific(B))) &&
1853          match(D, m_Not(m_Specific(A)))))
1854       return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
1855     // ((~B&A)|(B&~A)) -> A^B
1856     if ((match(A, m_Not(m_Specific(B))) &&
1857          match(D, m_Not(m_Specific(C)))))
1858       return BinaryOperator::CreateXor(C, B);
1859
1860     // ((A|B)&1)|(B&-2) -> (A&1) | B
1861     if (match(A, m_Or(m_Value(V1), m_Specific(B))) ||
1862         match(A, m_Or(m_Specific(B), m_Value(V1)))) {
1863       Instruction *Ret = FoldOrWithConstants(I, Op1, V1, B, C);
1864       if (Ret) return Ret;
1865     }
1866     // (B&-2)|((A|B)&1) -> (A&1) | B
1867     if (match(B, m_Or(m_Specific(A), m_Value(V1))) ||
1868         match(B, m_Or(m_Value(V1), m_Specific(A)))) {
1869       Instruction *Ret = FoldOrWithConstants(I, Op0, A, V1, D);
1870       if (Ret) return Ret;
1871     }
1872   }
1873
1874   // (X >> Z) | (Y >> Z)  -> (X|Y) >> Z  for all shifts.
1875   if (BinaryOperator *SI1 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
1876     if (BinaryOperator *SI0 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
1877       if (SI0->isShift() && SI0->getOpcode() == SI1->getOpcode() &&
1878           SI0->getOperand(1) == SI1->getOperand(1) &&
1879           (SI0->hasOneUse() || SI1->hasOneUse())) {
1880         Value *NewOp = Builder->CreateOr(SI0->getOperand(0), SI1->getOperand(0),
1881                                          SI0->getName());
1882         return BinaryOperator::Create(SI1->getOpcode(), NewOp,
1883                                       SI1->getOperand(1));
1884       }
1885   }
1886
1887   // (~A | ~B) == (~(A & B)) - De Morgan's Law
1888   if (Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0))
1889     if (Value *Op1NotVal = dyn_castNotVal(Op1))
1890       if (Op0->hasOneUse() && Op1->hasOneUse()) {
1891         Value *And = Builder->CreateAnd(Op0NotVal, Op1NotVal,
1892                                         I.getName()+".demorgan");
1893         return BinaryOperator::CreateNot(And);
1894       }
1895
1896   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(1)))
1897     if (ICmpInst *LHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(0)))
1898       if (Value *Res = FoldOrOfICmps(LHS, RHS))
1899         return ReplaceInstUsesWith(I, Res);
1900
1901   // (fcmp uno x, c) | (fcmp uno y, c)  -> (fcmp uno x, y)
1902   if (FCmpInst *LHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(0)))
1903     if (FCmpInst *RHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(1)))
1904       if (Value *Res = FoldOrOfFCmps(LHS, RHS))
1905         return ReplaceInstUsesWith(I, Res);
1906
1907   // fold (or (cast A), (cast B)) -> (cast (or A, B))
1908   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
1909     CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1);
1910     if (Op1C && Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) {// same cast kind ?
1911       const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
1912       if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() &&
1913           SrcTy->isIntOrIntVectorTy()) {
1914         Value *Op0COp = Op0C->getOperand(0), *Op1COp = Op1C->getOperand(0);
1915
1916         if ((!isa<ICmpInst>(Op0COp) || !isa<ICmpInst>(Op1COp)) &&
1917             // Only do this if the casts both really cause code to be
1918             // generated.
1919             ShouldOptimizeCast(Op0C->getOpcode(), Op0COp, I.getType()) &&
1920             ShouldOptimizeCast(Op1C->getOpcode(), Op1COp, I.getType())) {
1921           Value *NewOp = Builder->CreateOr(Op0COp, Op1COp, I.getName());
1922           return CastInst::Create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
1923         }
1924
1925         // If this is or(cast(icmp), cast(icmp)), try to fold this even if the
1926         // cast is otherwise not optimizable.  This happens for vector sexts.
1927         if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(Op1COp))
1928           if (ICmpInst *LHS = dyn_cast<ICmpInst>(Op0COp))
1929             if (Value *Res = FoldOrOfICmps(LHS, RHS))
1930               return CastInst::Create(Op0C->getOpcode(), Res, I.getType());
1931
1932         // If this is or(cast(fcmp), cast(fcmp)), try to fold this even if the
1933         // cast is otherwise not optimizable.  This happens for vector sexts.
1934         if (FCmpInst *RHS = dyn_cast<FCmpInst>(Op1COp))
1935           if (FCmpInst *LHS = dyn_cast<FCmpInst>(Op0COp))
1936             if (Value *Res = FoldOrOfFCmps(LHS, RHS))
1937               return CastInst::Create(Op0C->getOpcode(), Res, I.getType());
1938       }
1939     }
1940   }
1941
1942   // Note: If we've gotten to the point of visiting the outer OR, then the
1943   // inner one couldn't be simplified.  If it was a constant, then it won't
1944   // be simplified by a later pass either, so we try swapping the inner/outer
1945   // ORs in the hopes that we'll be able to simplify it this way.
1946   // (X|C) | V --> (X|V) | C
1947   if (Op0->hasOneUse() && !isa<ConstantInt>(Op1) &&
1948       match(Op0, m_Or(m_Value(A), m_ConstantInt(C1)))) {
1949     Value *Inner = Builder->CreateOr(A, Op1);
1950     Inner->takeName(Op0);
1951     return BinaryOperator::CreateOr(Inner, C1);
1952   }
1953
1954   return Changed ? &I : 0;
1955 }
1956
1957 Instruction *InstCombiner::visitXor(BinaryOperator &I) {
1958   bool Changed = SimplifyAssociativeOrCommutative(I);
1959   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
1960
1961   if (Value *V = SimplifyXorInst(Op0, Op1, TD))
1962     return ReplaceInstUsesWith(I, V);
1963
1964   // (A&B)^(A&C) -> A&(B^C) etc
1965   if (Value *V = SimplifyUsingDistributiveLaws(I))
1966     return ReplaceInstUsesWith(I, V);
1967
1968   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole
1969   // purpose is to compute bits we don't care about.
1970   if (SimplifyDemandedInstructionBits(I))
1971     return &I;
1972
1973   // Is this a ~ operation?
1974   if (Value *NotOp = dyn_castNotVal(&I)) {
1975     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(NotOp)) {
1976       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And ||
1977           Op0I->getOpcode() == Instruction::Or) {
1978         // ~(~X & Y) --> (X | ~Y) - De Morgan's Law
1979         // ~(~X | Y) === (X & ~Y) - De Morgan's Law
1980         if (dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(1)))
1981           Op0I->swapOperands();
1982         if (Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(0))) {
1983           Value *NotY =
1984             Builder->CreateNot(Op0I->getOperand(1),
1985                                Op0I->getOperand(1)->getName()+".not");
1986           if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And)
1987             return BinaryOperator::CreateOr(Op0NotVal, NotY);
1988           return BinaryOperator::CreateAnd(Op0NotVal, NotY);
1989         }
1990
1991         // ~(X & Y) --> (~X | ~Y) - De Morgan's Law
1992         // ~(X | Y) === (~X & ~Y) - De Morgan's Law
1993         if (isFreeToInvert(Op0I->getOperand(0)) &&
1994             isFreeToInvert(Op0I->getOperand(1))) {
1995           Value *NotX =
1996             Builder->CreateNot(Op0I->getOperand(0), "notlhs");
1997           Value *NotY =
1998             Builder->CreateNot(Op0I->getOperand(1), "notrhs");
1999           if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And)
2000             return BinaryOperator::CreateOr(NotX, NotY);
2001           return BinaryOperator::CreateAnd(NotX, NotY);
2002         }
2003
2004       } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::AShr) {
2005         // ~(~X >>s Y) --> (X >>s Y)
2006         if (Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(0)))
2007           return BinaryOperator::CreateAShr(Op0NotVal, Op0I->getOperand(1));
2008       }
2009     }
2010   }
2011
2012
2013   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2014     if (RHS->isOne() && Op0->hasOneUse())
2015       // xor (cmp A, B), true = not (cmp A, B) = !cmp A, B
2016       if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(Op0))
2017         return CmpInst::Create(CI->getOpcode(),
2018                                CI->getInversePredicate(),
2019                                CI->getOperand(0), CI->getOperand(1));
2020
2021     // fold (xor(zext(cmp)), 1) and (xor(sext(cmp)), -1) to ext(!cmp).
2022     if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
2023       if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(Op0C->getOperand(0))) {
2024         if (CI->hasOneUse() && Op0C->hasOneUse()) {
2025           Instruction::CastOps Opcode = Op0C->getOpcode();
2026           if ((Opcode == Instruction::ZExt || Opcode == Instruction::SExt) &&
2027               (RHS == ConstantExpr::getCast(Opcode,
2028                                            ConstantInt::getTrue(I.getContext()),
2029                                             Op0C->getDestTy()))) {
2030             CI->setPredicate(CI->getInversePredicate());
2031             return CastInst::Create(Opcode, CI, Op0C->getType());
2032           }
2033         }
2034       }
2035     }
2036
2037     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
2038       // ~(c-X) == X-c-1 == X+(-c-1)
2039       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Sub && RHS->isAllOnesValue())
2040         if (Constant *Op0I0C = dyn_cast<Constant>(Op0I->getOperand(0))) {
2041           Constant *NegOp0I0C = ConstantExpr::getNeg(Op0I0C);
2042           Constant *ConstantRHS = ConstantExpr::getSub(NegOp0I0C,
2043                                       ConstantInt::get(I.getType(), 1));
2044           return BinaryOperator::CreateAdd(Op0I->getOperand(1), ConstantRHS);
2045         }
2046
2047       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1))) {
2048         if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add) {
2049           // ~(X-c) --> (-c-1)-X
2050           if (RHS->isAllOnesValue()) {
2051             Constant *NegOp0CI = ConstantExpr::getNeg(Op0CI);
2052             return BinaryOperator::CreateSub(
2053                            ConstantExpr::getSub(NegOp0CI,
2054                                       ConstantInt::get(I.getType(), 1)),
2055                                       Op0I->getOperand(0));
2056           } else if (RHS->getValue().isSignBit()) {
2057             // (X + C) ^ signbit -> (X + C + signbit)
2058             Constant *C = ConstantInt::get(I.getContext(),
2059                                            RHS->getValue() + Op0CI->getValue());
2060             return BinaryOperator::CreateAdd(Op0I->getOperand(0), C);
2061
2062           }
2063         } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Or) {
2064           // (X|C1)^C2 -> X^(C1|C2) iff X&~C1 == 0
2065           if (MaskedValueIsZero(Op0I->getOperand(0), Op0CI->getValue())) {
2066             Constant *NewRHS = ConstantExpr::getOr(Op0CI, RHS);
2067             // Anything in both C1 and C2 is known to be zero, remove it from
2068             // NewRHS.
2069             Constant *CommonBits = ConstantExpr::getAnd(Op0CI, RHS);
2070             NewRHS = ConstantExpr::getAnd(NewRHS,
2071                                        ConstantExpr::getNot(CommonBits));
2072             Worklist.Add(Op0I);
2073             I.setOperand(0, Op0I->getOperand(0));
2074             I.setOperand(1, NewRHS);
2075             return &I;
2076           }
2077         }
2078       }
2079     }
2080
2081     // Try to fold constant and into select arguments.
2082     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
2083       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI))
2084         return R;
2085     if (isa<PHINode>(Op0))
2086       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2087         return NV;
2088   }
2089
2090   BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1);
2091   if (Op1I) {
2092     Value *A, *B;
2093     if (match(Op1I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
2094       if (A == Op0) {              // B^(B|A) == (A|B)^B
2095         Op1I->swapOperands();
2096         I.swapOperands();
2097         std::swap(Op0, Op1);
2098       } else if (B == Op0) {       // B^(A|B) == (A|B)^B
2099         I.swapOperands();     // Simplified below.
2100         std::swap(Op0, Op1);
2101       }
2102     } else if (match(Op1I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2103                Op1I->hasOneUse()){
2104       if (A == Op0) {                                      // A^(A&B) -> A^(B&A)
2105         Op1I->swapOperands();
2106         std::swap(A, B);
2107       }
2108       if (B == Op0) {                                      // A^(B&A) -> (B&A)^A
2109         I.swapOperands();     // Simplified below.
2110         std::swap(Op0, Op1);
2111       }
2112     }
2113   }
2114
2115   BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0);
2116   if (Op0I) {
2117     Value *A, *B;
2118     if (match(Op0I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2119         Op0I->hasOneUse()) {
2120       if (A == Op1)                                  // (B|A)^B == (A|B)^B
2121         std::swap(A, B);
2122       if (B == Op1)                                  // (A|B)^B == A & ~B
2123         return BinaryOperator::CreateAnd(A, Builder->CreateNot(Op1, "tmp"));
2124     } else if (match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2125                Op0I->hasOneUse()){
2126       if (A == Op1)                                        // (A&B)^A -> (B&A)^A
2127         std::swap(A, B);
2128       if (B == Op1 &&                                      // (B&A)^A == ~B & A
2129           !isa<ConstantInt>(Op1)) {  // Canonical form is (B&C)^C
2130         return BinaryOperator::CreateAnd(Builder->CreateNot(A, "tmp"), Op1);
2131       }
2132     }
2133   }
2134
2135   // (X >> Z) ^ (Y >> Z)  -> (X^Y) >> Z  for all shifts.
2136   if (Op0I && Op1I && Op0I->isShift() &&
2137       Op0I->getOpcode() == Op1I->getOpcode() &&
2138       Op0I->getOperand(1) == Op1I->getOperand(1) &&
2139       (Op1I->hasOneUse() || Op1I->hasOneUse())) {
2140     Value *NewOp =
2141       Builder->CreateXor(Op0I->getOperand(0), Op1I->getOperand(0),
2142                          Op0I->getName());
2143     return BinaryOperator::Create(Op1I->getOpcode(), NewOp,
2144                                   Op1I->getOperand(1));
2145   }
2146
2147   if (Op0I && Op1I) {
2148     Value *A, *B, *C, *D;
2149     // (A & B)^(A | B) -> A ^ B
2150     if (match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2151         match(Op1I, m_Or(m_Value(C), m_Value(D)))) {
2152       if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C))
2153         return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
2154     }
2155     // (A | B)^(A & B) -> A ^ B
2156     if (match(Op0I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2157         match(Op1I, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
2158       if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C))
2159         return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
2160     }
2161   }
2162
2163   // (icmp1 A, B) ^ (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
2164   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(1)))
2165     if (ICmpInst *LHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(0)))
2166       if (PredicatesFoldable(LHS->getPredicate(), RHS->getPredicate())) {
2167         if (LHS->getOperand(0) == RHS->getOperand(1) &&
2168             LHS->getOperand(1) == RHS->getOperand(0))
2169           LHS->swapOperands();
2170         if (LHS->getOperand(0) == RHS->getOperand(0) &&
2171             LHS->getOperand(1) == RHS->getOperand(1)) {
2172           Value *Op0 = LHS->getOperand(0), *Op1 = LHS->getOperand(1);
2173           unsigned Code = getICmpCode(LHS) ^ getICmpCode(RHS);
2174           bool isSigned = LHS->isSigned() || RHS->isSigned();
2175           return ReplaceInstUsesWith(I,
2176                                getICmpValue(isSigned, Code, Op0, Op1, Builder));
2177         }
2178       }
2179
2180   // fold (xor (cast A), (cast B)) -> (cast (xor A, B))
2181   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
2182     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
2183       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) { // same cast kind?
2184         const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
2185         if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isIntegerTy() &&
2186             // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
2187             ShouldOptimizeCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0),
2188                                I.getType()) &&
2189             ShouldOptimizeCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0),
2190                                I.getType())) {
2191           Value *NewOp = Builder->CreateXor(Op0C->getOperand(0),
2192                                             Op1C->getOperand(0), I.getName());
2193           return CastInst::Create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
2194         }
2195       }
2196   }
2197
2198   return Changed ? &I : 0;
2199 }