lib/Transforms/InstCombine/InstCombineSelect.cpp

   1 //===- InstCombineSelect.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 visitSelect function.
  11 //
  12 //===----------------------------------------------------------------------===//
  13
  14 #include "InstCombine.h"
  15 #include "llvm/Support/PatternMatch.h"
  16 #include "llvm/Analysis/InstructionSimplify.h"
  17 using namespace llvm;
  18 using namespace PatternMatch;
  19
  20 /// MatchSelectPattern - Pattern match integer [SU]MIN, [SU]MAX, and ABS idioms,
  21 /// returning the kind and providing the out parameter results if we
  22 /// successfully match.
  23 static SelectPatternFlavor
  24 MatchSelectPattern(Value *V, Value *&LHS, Value *&RHS) {
  25   SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(V);
  26   if (SI == 0) return SPF_UNKNOWN;
  27
  28   ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(SI->getCondition());
  29   if (ICI == 0) return SPF_UNKNOWN;
  30
  31   LHS = ICI->getOperand(0);
  32   RHS = ICI->getOperand(1);
  33
  34   // (icmp X, Y) ? X : Y
  35   if (SI->getTrueValue() == ICI->getOperand(0) &&
  36       SI->getFalseValue() == ICI->getOperand(1)) {
  37     switch (ICI->getPredicate()) {
  38     default: return SPF_UNKNOWN; // Equality.
  39     case ICmpInst::ICMP_UGT:
  40     case ICmpInst::ICMP_UGE: return SPF_UMAX;
  41     case ICmpInst::ICMP_SGT:
  42     case ICmpInst::ICMP_SGE: return SPF_SMAX;
  43     case ICmpInst::ICMP_ULT:
  44     case ICmpInst::ICMP_ULE: return SPF_UMIN;
  45     case ICmpInst::ICMP_SLT:
  46     case ICmpInst::ICMP_SLE: return SPF_SMIN;
  47     }
  48   }
  49
  50   // (icmp X, Y) ? Y : X
  51   if (SI->getTrueValue() == ICI->getOperand(1) &&
  52       SI->getFalseValue() == ICI->getOperand(0)) {
  53     switch (ICI->getPredicate()) {
  54       default: return SPF_UNKNOWN; // Equality.
  55       case ICmpInst::ICMP_UGT:
  56       case ICmpInst::ICMP_UGE: return SPF_UMIN;
  57       case ICmpInst::ICMP_SGT:
  58       case ICmpInst::ICMP_SGE: return SPF_SMIN;
  59       case ICmpInst::ICMP_ULT:
  60       case ICmpInst::ICMP_ULE: return SPF_UMAX;
  61       case ICmpInst::ICMP_SLT:
  62       case ICmpInst::ICMP_SLE: return SPF_SMAX;
  63     }
  64   }
  65
  66   // TODO: (X > 4) ? X : 5   -->  (X >= 5) ? X : 5  -->  MAX(X, 5)
  67
  68   return SPF_UNKNOWN;
  69 }
  70
  71
  72 /// GetSelectFoldableOperands - We want to turn code that looks like this:
  73 ///   %C = or %A, %B
  74 ///   %D = select %cond, %C, %A
  75 /// into:
  76 ///   %C = select %cond, %B, 0
  77 ///   %D = or %A, %C
  78 ///
  79 /// Assuming that the specified instruction is an operand to the select, return
  80 /// a bitmask indicating which operands of this instruction are foldable if they
  81 /// equal the other incoming value of the select.
  82 ///
  83 static unsigned GetSelectFoldableOperands(Instruction *I) {
  84   switch (I->getOpcode()) {
  85   case Instruction::Add:
  86   case Instruction::Mul:
  87   case Instruction::And:
  88   case Instruction::Or:
  89   case Instruction::Xor:
  90     return 3;              // Can fold through either operand.
  91   case Instruction::Sub:   // Can only fold on the amount subtracted.
  92   case Instruction::Shl:   // Can only fold on the shift amount.
  93   case Instruction::LShr:
  94   case Instruction::AShr:
  95     return 1;
  96   default:
  97     return 0;              // Cannot fold
  98   }
  99 }
 100
 101 /// GetSelectFoldableConstant - For the same transformation as the previous
 102 /// function, return the identity constant that goes into the select.
 103 static Constant *GetSelectFoldableConstant(Instruction *I) {
 104   switch (I->getOpcode()) {
 105   default: llvm_unreachable("This cannot happen!");
 106   case Instruction::Add:
 107   case Instruction::Sub:
 108   case Instruction::Or:
 109   case Instruction::Xor:
 110   case Instruction::Shl:
 111   case Instruction::LShr:
 112   case Instruction::AShr:
 113     return Constant::getNullValue(I->getType());
 114   case Instruction::And:
 115     return Constant::getAllOnesValue(I->getType());
 116   case Instruction::Mul:
 117     return ConstantInt::get(I->getType(), 1);
 118   }
 119 }
 120
 121 /// FoldSelectOpOp - Here we have (select c, TI, FI), and we know that TI and FI
 122 /// have the same opcode and only one use each.  Try to simplify this.
 123 Instruction *InstCombiner::FoldSelectOpOp(SelectInst &SI, Instruction *TI,
 124                                           Instruction *FI) {
 125   if (TI->getNumOperands() == 1) {
 126     // If this is a non-volatile load or a cast from the same type,
 127     // merge.
 128     if (TI->isCast()) {
 129       if (TI->getOperand(0)->getType() != FI->getOperand(0)->getType())
 130         return 0;
 131     } else {
 132       return 0;  // unknown unary op.
 133     }
 134
 135     // Fold this by inserting a select from the input values.
 136     Value *NewSI = Builder->CreateSelect(SI.getCondition(), TI->getOperand(0),
 137                                          FI->getOperand(0), SI.getName()+".v");
 138     return CastInst::Create(Instruction::CastOps(TI->getOpcode()), NewSI,
 139                             TI->getType());
 140   }
 141
 142   // Only handle binary operators here.
 143   if (!isa<BinaryOperator>(TI))
 144     return 0;
 145
 146   // Figure out if the operations have any operands in common.
 147   Value *MatchOp, *OtherOpT, *OtherOpF;
 148   bool MatchIsOpZero;
 149   if (TI->getOperand(0) == FI->getOperand(0)) {
 150     MatchOp  = TI->getOperand(0);
 151     OtherOpT = TI->getOperand(1);
 152     OtherOpF = FI->getOperand(1);
 153     MatchIsOpZero = true;
 154   } else if (TI->getOperand(1) == FI->getOperand(1)) {
 155     MatchOp  = TI->getOperand(1);
 156     OtherOpT = TI->getOperand(0);
 157     OtherOpF = FI->getOperand(0);
 158     MatchIsOpZero = false;
 159   } else if (!TI->isCommutative()) {
 160     return 0;
 161   } else if (TI->getOperand(0) == FI->getOperand(1)) {
 162     MatchOp  = TI->getOperand(0);
 163     OtherOpT = TI->getOperand(1);
 164     OtherOpF = FI->getOperand(0);
 165     MatchIsOpZero = true;
 166   } else if (TI->getOperand(1) == FI->getOperand(0)) {
 167     MatchOp  = TI->getOperand(1);
 168     OtherOpT = TI->getOperand(0);
 169     OtherOpF = FI->getOperand(1);
 170     MatchIsOpZero = true;
 171   } else {
 172     return 0;
 173   }
 174
 175   // If we reach here, they do have operations in common.
 176   Value *NewSI = Builder->CreateSelect(SI.getCondition(), OtherOpT,
 177                                        OtherOpF, SI.getName()+".v");
 178
 179   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(TI)) {
 180     if (MatchIsOpZero)
 181       return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), MatchOp, NewSI);
 182     else
 183       return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), NewSI, MatchOp);
 184   }
 185   llvm_unreachable("Shouldn't get here");
 186   return 0;
 187 }
 188
 189 static bool isSelect01(Constant *C1, Constant *C2) {
 190   ConstantInt *C1I = dyn_cast<ConstantInt>(C1);
 191   if (!C1I)
 192     return false;
 193   ConstantInt *C2I = dyn_cast<ConstantInt>(C2);
 194   if (!C2I)
 195     return false;
 196   if (!C1I->isZero() && !C2I->isZero()) // One side must be zero.
 197     return false;
 198   return C1I->isOne() || C1I->isAllOnesValue() ||
 199          C2I->isOne() || C2I->isAllOnesValue();
 200 }
 201
 202 /// FoldSelectIntoOp - Try fold the select into one of the operands to
 203 /// facilitate further optimization.
 204 Instruction *InstCombiner::FoldSelectIntoOp(SelectInst &SI, Value *TrueVal,
 205                                             Value *FalseVal) {
 206   // See the comment above GetSelectFoldableOperands for a description of the
 207   // transformation we are doing here.
 208   if (Instruction *TVI = dyn_cast<Instruction>(TrueVal)) {
 209     if (TVI->hasOneUse() && TVI->getNumOperands() == 2 &&
 210         !isa<Constant>(FalseVal)) {
 211       if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(TVI)) {
 212         unsigned OpToFold = 0;
 213         if ((SFO & 1) && FalseVal == TVI->getOperand(0)) {
 214           OpToFold = 1;
 215         } else if ((SFO & 2) && FalseVal == TVI->getOperand(1)) {
 216           OpToFold = 2;
 217         }
 218
 219         if (OpToFold) {
 220           Constant *C = GetSelectFoldableConstant(TVI);
 221           Value *OOp = TVI->getOperand(2-OpToFold);
 222           // Avoid creating select between 2 constants unless it's selecting
 223           // between 0, 1 and -1.
 224           if (!isa<Constant>(OOp) || isSelect01(C, cast<Constant>(OOp))) {
 225             Value *NewSel = Builder->CreateSelect(SI.getCondition(), OOp, C);
 226             NewSel->takeName(TVI);
 227             BinaryOperator *TVI_BO = cast<BinaryOperator>(TVI);
 228             BinaryOperator *BO = BinaryOperator::Create(TVI_BO->getOpcode(),
 229                                                         FalseVal, NewSel);
 230             if (isa<PossiblyExactOperator>(BO))
 231               BO->setIsExact(TVI_BO->isExact());
 232             if (isa<OverflowingBinaryOperator>(BO)) {
 233               BO->setHasNoUnsignedWrap(TVI_BO->hasNoUnsignedWrap());
 234               BO->setHasNoSignedWrap(TVI_BO->hasNoSignedWrap());
 235             }
 236             return BO;
 237           }
 238         }
 239       }
 240     }
 241   }
 242
 243   if (Instruction *FVI = dyn_cast<Instruction>(FalseVal)) {
 244     if (FVI->hasOneUse() && FVI->getNumOperands() == 2 &&
 245         !isa<Constant>(TrueVal)) {
 246       if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(FVI)) {
 247         unsigned OpToFold = 0;
 248         if ((SFO & 1) && TrueVal == FVI->getOperand(0)) {
 249           OpToFold = 1;
 250         } else if ((SFO & 2) && TrueVal == FVI->getOperand(1)) {
 251           OpToFold = 2;
 252         }
 253
 254         if (OpToFold) {
 255           Constant *C = GetSelectFoldableConstant(FVI);
 256           Value *OOp = FVI->getOperand(2-OpToFold);
 257           // Avoid creating select between 2 constants unless it's selecting
 258           // between 0, 1 and -1.
 259           if (!isa<Constant>(OOp) || isSelect01(C, cast<Constant>(OOp))) {
 260             Value *NewSel = Builder->CreateSelect(SI.getCondition(), C, OOp);
 261             NewSel->takeName(FVI);
 262             BinaryOperator *FVI_BO = cast<BinaryOperator>(FVI);
 263             BinaryOperator *BO = BinaryOperator::Create(FVI_BO->getOpcode(),
 264                                                         TrueVal, NewSel);
 265             if (isa<PossiblyExactOperator>(BO))
 266               BO->setIsExact(FVI_BO->isExact());
 267             if (isa<OverflowingBinaryOperator>(BO)) {
 268               BO->setHasNoUnsignedWrap(FVI_BO->hasNoUnsignedWrap());
 269               BO->setHasNoSignedWrap(FVI_BO->hasNoSignedWrap());
 270             }
 271             return BO;
 272           }
 273         }
 274       }
 275     }
 276   }
 277
 278   return 0;
 279 }
 280
 281 /// SimplifyWithOpReplaced - See if V simplifies when its operand Op is
 282 /// replaced with RepOp.
 283 static Value *SimplifyWithOpReplaced(Value *V, Value *Op, Value *RepOp,
 284                                      const TargetData *TD) {
 285   // Trivial replacement.
 286   if (V == Op)
 287     return RepOp;
 288
 289   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
 290   if (!I)
 291     return 0;
 292
 293   // If this is a binary operator, try to simplify it with the replaced op.
 294   if (BinaryOperator *B = dyn_cast<BinaryOperator>(I)) {
 295     if (B->getOperand(0) == Op)
 296       return SimplifyBinOp(B->getOpcode(), RepOp, B->getOperand(1), TD);
 297     if (B->getOperand(1) == Op)
 298       return SimplifyBinOp(B->getOpcode(), B->getOperand(0), RepOp, TD);
 299   }
 300
 301   // If all operands are constant after substituting Op for RepOp then we can
 302   // constant fold the instruction.
 303   if (Constant *CRepOp = dyn_cast<Constant>(RepOp)) {
 304     // Build a list of all constant operands.
 305     SmallVector<Constant*, 8> ConstOps;
 306     for (unsigned i = 0, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i) {
 307       if (I->getOperand(i) == Op)
 308         ConstOps.push_back(CRepOp);
 309       else if (Constant *COp = dyn_cast<Constant>(I->getOperand(i)))
 310         ConstOps.push_back(COp);
 311       else
 312         break;
 313     }
 314
 315     // All operands were constants, fold it.
 316     if (ConstOps.size() == I->getNumOperands())
 317       return ConstantFoldInstOperands(I->getOpcode(), I->getType(),
 318                                       ConstOps.data(), ConstOps.size(), TD);
 319   }
 320
 321   return 0;
 322 }
 323
 324 /// visitSelectInstWithICmp - Visit a SelectInst that has an
 325 /// ICmpInst as its first operand.
 326 ///
 327 Instruction *InstCombiner::visitSelectInstWithICmp(SelectInst &SI,
 328                                                    ICmpInst *ICI) {
 329   bool Changed = false;
 330   ICmpInst::Predicate Pred = ICI->getPredicate();
 331   Value *CmpLHS = ICI->getOperand(0);
 332   Value *CmpRHS = ICI->getOperand(1);
 333   Value *TrueVal = SI.getTrueValue();
 334   Value *FalseVal = SI.getFalseValue();
 335
 336   // Check cases where the comparison is with a constant that
 337   // can be adjusted to fit the min/max idiom. We may move or edit ICI
 338   // here, so make sure the select is the only user.
 339   if (ICI->hasOneUse())
 340     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(CmpRHS)) {
 341       // X < MIN ? T : F  -->  F
 342       if ((Pred == ICmpInst::ICMP_SLT || Pred == ICmpInst::ICMP_ULT)
 343           && CI->isMinValue(Pred == ICmpInst::ICMP_SLT))
 344         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
 345       // X > MAX ? T : F  -->  F
 346       else if ((Pred == ICmpInst::ICMP_SGT || Pred == ICmpInst::ICMP_UGT)
 347                && CI->isMaxValue(Pred == ICmpInst::ICMP_SGT))
 348         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
 349       switch (Pred) {
 350       default: break;
 351       case ICmpInst::ICMP_ULT:
 352       case ICmpInst::ICMP_SLT:
 353       case ICmpInst::ICMP_UGT:
 354       case ICmpInst::ICMP_SGT: {
 355         // These transformations only work for selects over integers.
 356         const IntegerType *SelectTy = dyn_cast<IntegerType>(SI.getType());
 357         if (!SelectTy)
 358           break;
 359
 360         Constant *AdjustedRHS;
 361         if (Pred == ICmpInst::ICMP_UGT || Pred == ICmpInst::ICMP_SGT)
 362           AdjustedRHS = ConstantInt::get(CI->getContext(), CI->getValue() + 1);
 363         else // (Pred == ICmpInst::ICMP_ULT || Pred == ICmpInst::ICMP_SLT)
 364           AdjustedRHS = ConstantInt::get(CI->getContext(), CI->getValue() - 1);
 365
 366         // X > C ? X : C+1  -->  X < C+1 ? C+1 : X
 367         // X < C ? X : C-1  -->  X > C-1 ? C-1 : X
 368         if ((CmpLHS == TrueVal && AdjustedRHS == FalseVal) ||
 369             (CmpLHS == FalseVal && AdjustedRHS == TrueVal))
 370           ; // Nothing to do here. Values match without any sign/zero extension.
 371
 372         // Types do not match. Instead of calculating this with mixed types
 373         // promote all to the larger type. This enables scalar evolution to
 374         // analyze this expression.
 375         else if (CmpRHS->getType()->getScalarSizeInBits()
 376                  < SelectTy->getBitWidth()) {
 377           Constant *sextRHS = ConstantExpr::getSExt(AdjustedRHS, SelectTy);
 378
 379           // X = sext x; x >s c ? X : C+1 --> X = sext x; X <s C+1 ? C+1 : X
 380           // X = sext x; x <s c ? X : C-1 --> X = sext x; X >s C-1 ? C-1 : X
 381           // X = sext x; x >u c ? X : C+1 --> X = sext x; X <u C+1 ? C+1 : X
 382           // X = sext x; x <u c ? X : C-1 --> X = sext x; X >u C-1 ? C-1 : X
 383           if (match(TrueVal, m_SExt(m_Specific(CmpLHS))) &&
 384                 sextRHS == FalseVal) {
 385             CmpLHS = TrueVal;
 386             AdjustedRHS = sextRHS;
 387           } else if (match(FalseVal, m_SExt(m_Specific(CmpLHS))) &&
 388                      sextRHS == TrueVal) {
 389             CmpLHS = FalseVal;
 390             AdjustedRHS = sextRHS;
 391           } else if (ICI->isUnsigned()) {
 392             Constant *zextRHS = ConstantExpr::getZExt(AdjustedRHS, SelectTy);
 393             // X = zext x; x >u c ? X : C+1 --> X = zext x; X <u C+1 ? C+1 : X
 394             // X = zext x; x <u c ? X : C-1 --> X = zext x; X >u C-1 ? C-1 : X
 395             // zext + signed compare cannot be changed:
 396             //    0xff <s 0x00, but 0x00ff >s 0x0000
 397             if (match(TrueVal, m_ZExt(m_Specific(CmpLHS))) &&
 398                 zextRHS == FalseVal) {
 399               CmpLHS = TrueVal;
 400               AdjustedRHS = zextRHS;
 401             } else if (match(FalseVal, m_ZExt(m_Specific(CmpLHS))) &&
 402                        zextRHS == TrueVal) {
 403               CmpLHS = FalseVal;
 404               AdjustedRHS = zextRHS;
 405             } else
 406               break;
 407           } else
 408             break;
 409         } else
 410           break;
 411
 412         Pred = ICmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
 413         CmpRHS = AdjustedRHS;
 414         std::swap(FalseVal, TrueVal);
 415         ICI->setPredicate(Pred);
 416         ICI->setOperand(0, CmpLHS);
 417         ICI->setOperand(1, CmpRHS);
 418         SI.setOperand(1, TrueVal);
 419         SI.setOperand(2, FalseVal);
 420
 421         // Move ICI instruction right before the select instruction. Otherwise
 422         // the sext/zext value may be defined after the ICI instruction uses it.
 423         ICI->moveBefore(&SI);
 424
 425         Changed = true;
 426         break;
 427       }
 428       }
 429     }
 430
 431   // Transform (X >s -1) ? C1 : C2 --> ((X >>s 31) & (C2 - C1)) + C1
 432   // and       (X <s  0) ? C2 : C1 --> ((X >>s 31) & (C2 - C1)) + C1
 433   // FIXME: Type and constness constraints could be lifted, but we have to
 434   //        watch code size carefully. We should consider xor instead of
 435   //        sub/add when we decide to do that.
 436   if (const IntegerType *Ty = dyn_cast<IntegerType>(CmpLHS->getType())) {
 437     if (TrueVal->getType() == Ty) {
 438       if (ConstantInt *Cmp = dyn_cast<ConstantInt>(CmpRHS)) {
 439         ConstantInt *C1 = NULL, *C2 = NULL;
 440         if (Pred == ICmpInst::ICMP_SGT && Cmp->isAllOnesValue()) {
 441           C1 = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal);
 442           C2 = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal);
 443         } else if (Pred == ICmpInst::ICMP_SLT && Cmp->isNullValue()) {
 444           C1 = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal);
 445           C2 = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal);
 446         }
 447         if (C1 && C2) {
 448           // This shift results in either -1 or 0.
 449           Value *AShr = Builder->CreateAShr(CmpLHS, Ty->getBitWidth()-1);
 450
 451           // Check if we can express the operation with a single or.
 452           if (C2->isAllOnesValue())
 453             return ReplaceInstUsesWith(SI, Builder->CreateOr(AShr, C1));
 454
 455           Value *And = Builder->CreateAnd(AShr, C2->getValue()-C1->getValue());
 456           return ReplaceInstUsesWith(SI, Builder->CreateAdd(And, C1));
 457         }
 458       }
 459     }
 460   }
 461
 462   // If we have an equality comparison then we know the value in one of the
 463   // arms of the select. See if substituting this value into the arm and
 464   // simplifying the result yields the same value as the other arm.
 465   if (Pred == ICmpInst::ICMP_EQ) {
 466     if (SimplifyWithOpReplaced(FalseVal, CmpLHS, CmpRHS, TD) == TrueVal ||
 467         SimplifyWithOpReplaced(FalseVal, CmpRHS, CmpLHS, TD) == TrueVal)
 468       return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
 469   } else if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE) {
 470     if (SimplifyWithOpReplaced(TrueVal, CmpLHS, CmpRHS, TD) == FalseVal ||
 471         SimplifyWithOpReplaced(TrueVal, CmpRHS, CmpLHS, TD) == FalseVal)
 472       return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
 473   }
 474
 475   // NOTE: if we wanted to, this is where to detect integer MIN/MAX
 476
 477   if (isa<Constant>(CmpRHS)) {
 478     if (CmpLHS == TrueVal && Pred == ICmpInst::ICMP_EQ) {
 479       // Transform (X == C) ? X : Y -> (X == C) ? C : Y
 480       SI.setOperand(1, CmpRHS);
 481       Changed = true;
 482     } else if (CmpLHS == FalseVal && Pred == ICmpInst::ICMP_NE) {
 483       // Transform (X != C) ? Y : X -> (X != C) ? Y : C
 484       SI.setOperand(2, CmpRHS);
 485       Changed = true;
 486     }
 487   }
 488
 489   return Changed ? &SI : 0;
 490 }
 491
 492
 493 /// CanSelectOperandBeMappingIntoPredBlock - SI is a select whose condition is a
 494 /// PHI node (but the two may be in different blocks).  See if the true/false
 495 /// values (V) are live in all of the predecessor blocks of the PHI.  For
 496 /// example, cases like this cannot be mapped:
 497 ///
 498 ///   X = phi [ C1, BB1], [C2, BB2]
 499 ///   Y = add
 500 ///   Z = select X, Y, 0
 501 ///
 502 /// because Y is not live in BB1/BB2.
 503 ///
 504 static bool CanSelectOperandBeMappingIntoPredBlock(const Value *V,
 505                                                    const SelectInst &SI) {
 506   // If the value is a non-instruction value like a constant or argument, it
 507   // can always be mapped.
 508   const Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
 509   if (I == 0) return true;
 510
 511   // If V is a PHI node defined in the same block as the condition PHI, we can
 512   // map the arguments.
 513   const PHINode *CondPHI = cast<PHINode>(SI.getCondition());
 514
 515   if (const PHINode *VP = dyn_cast<PHINode>(I))
 516     if (VP->getParent() == CondPHI->getParent())
 517       return true;
 518
 519   // Otherwise, if the PHI and select are defined in the same block and if V is
 520   // defined in a different block, then we can transform it.
 521   if (SI.getParent() == CondPHI->getParent() &&
 522       I->getParent() != CondPHI->getParent())
 523     return true;
 524
 525   // Otherwise we have a 'hard' case and we can't tell without doing more
 526   // detailed dominator based analysis, punt.
 527   return false;
 528 }
 529
 530 /// FoldSPFofSPF - We have an SPF (e.g. a min or max) of an SPF of the form:
 531 ///   SPF2(SPF1(A, B), C)
 532 Instruction *InstCombiner::FoldSPFofSPF(Instruction *Inner,
 533                                         SelectPatternFlavor SPF1,
 534                                         Value *A, Value *B,
 535                                         Instruction &Outer,
 536                                         SelectPatternFlavor SPF2, Value *C) {
 537   if (C == A || C == B) {
 538     // MAX(MAX(A, B), B) -> MAX(A, B)
 539     // MIN(MIN(a, b), a) -> MIN(a, b)
 540     if (SPF1 == SPF2)
 541       return ReplaceInstUsesWith(Outer, Inner);
 542
 543     // MAX(MIN(a, b), a) -> a
 544     // MIN(MAX(a, b), a) -> a
 545     if ((SPF1 == SPF_SMIN && SPF2 == SPF_SMAX) ||
 546         (SPF1 == SPF_SMAX && SPF2 == SPF_SMIN) ||
 547         (SPF1 == SPF_UMIN && SPF2 == SPF_UMAX) ||
 548         (SPF1 == SPF_UMAX && SPF2 == SPF_UMIN))
 549       return ReplaceInstUsesWith(Outer, C);
 550   }
 551
 552   // TODO: MIN(MIN(A, 23), 97)
 553   return 0;
 554 }
 555
 556
 557 /// foldSelectICmpAnd - If one of the constants is zero (we know they can't
 558 /// both be) and we have an icmp instruction with zero, and we have an 'and'
 559 /// with the non-constant value and a power of two we can turn the select
 560 /// into a shift on the result of the 'and'.
 561 static Value *foldSelectICmpAnd(const SelectInst &SI, ConstantInt *TrueVal,
 562                                 ConstantInt *FalseVal,
 563                                 InstCombiner::BuilderTy *Builder) {
 564   const ICmpInst *IC = dyn_cast<ICmpInst>(SI.getCondition());
 565   if (!IC || !IC->isEquality())
 566     return 0;
 567
 568   if (!match(IC->getOperand(1), m_Zero()))
 569     return 0;
 570
 571   ConstantInt *AndRHS;
 572   Value *LHS = IC->getOperand(0);
 573   if (LHS->getType() != SI.getType() ||
 574       !match(LHS, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(AndRHS))))
 575     return 0;
 576
 577   // If both select arms are non-zero see if we have a select of the form
 578   // 'x ? 2^n + C : C'. Then we can offset both arms by C, use the logic
 579   // for 'x ? 2^n : 0' and fix the thing up at the end.
 580   ConstantInt *Offset = 0;
 581   if (!TrueVal->isZero() && !FalseVal->isZero()) {
 582     if ((TrueVal->getValue() - FalseVal->getValue()).isPowerOf2())
 583       Offset = FalseVal;
 584     else if ((FalseVal->getValue() - TrueVal->getValue()).isPowerOf2())
 585       Offset = TrueVal;
 586     else
 587       return 0;
 588
 589     // Adjust TrueVal and FalseVal to the offset.
 590     TrueVal = ConstantInt::get(Builder->getContext(),
 591                                TrueVal->getValue() - Offset->getValue());
 592     FalseVal = ConstantInt::get(Builder->getContext(),
 593                                 FalseVal->getValue() - Offset->getValue());
 594   }
 595
 596   // Make sure the mask in the 'and' and one of the select arms is a power of 2.
 597   if (!AndRHS->getValue().isPowerOf2() ||
 598       (!TrueVal->getValue().isPowerOf2() &&
 599        !FalseVal->getValue().isPowerOf2()))
 600     return 0;
 601
 602   // Determine which shift is needed to transform result of the 'and' into the
 603   // desired result.
 604   ConstantInt *ValC = !TrueVal->isZero() ? TrueVal : FalseVal;
 605   unsigned ValZeros = ValC->getValue().logBase2();
 606   unsigned AndZeros = AndRHS->getValue().logBase2();
 607
 608   Value *V = LHS;
 609   if (ValZeros > AndZeros)
 610     V = Builder->CreateShl(V, ValZeros - AndZeros);
 611   else if (ValZeros < AndZeros)
 612     V = Builder->CreateLShr(V, AndZeros - ValZeros);
 613
 614   // Okay, now we know that everything is set up, we just don't know whether we
 615   // have a icmp_ne or icmp_eq and whether the true or false val is the zero.
 616   bool ShouldNotVal = !TrueVal->isZero();
 617   ShouldNotVal ^= IC->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
 618   if (ShouldNotVal)
 619     V = Builder->CreateXor(V, ValC);
 620
 621   // Apply an offset if needed.
 622   if (Offset)
 623     V = Builder->CreateAdd(V, Offset);
 624   return V;
 625 }
 626
 627 Instruction *InstCombiner::visitSelectInst(SelectInst &SI) {
 628   Value *CondVal = SI.getCondition();
 629   Value *TrueVal = SI.getTrueValue();
 630   Value *FalseVal = SI.getFalseValue();
 631
 632   if (Value *V = SimplifySelectInst(CondVal, TrueVal, FalseVal, TD))
 633     return ReplaceInstUsesWith(SI, V);
 634
 635   if (SI.getType()->isIntegerTy(1)) {
 636     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal)) {
 637       if (C->getZExtValue()) {
 638         // Change: A = select B, true, C --> A = or B, C
 639         return BinaryOperator::CreateOr(CondVal, FalseVal);
 640       }
 641       // Change: A = select B, false, C --> A = and !B, C
 642       Value *NotCond = Builder->CreateNot(CondVal, "not."+CondVal->getName());
 643       return BinaryOperator::CreateAnd(NotCond, FalseVal);
 644     } else if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal)) {
 645       if (C->getZExtValue() == false) {
 646         // Change: A = select B, C, false --> A = and B, C
 647         return BinaryOperator::CreateAnd(CondVal, TrueVal);
 648       }
 649       // Change: A = select B, C, true --> A = or !B, C
 650       Value *NotCond = Builder->CreateNot(CondVal, "not."+CondVal->getName());
 651       return BinaryOperator::CreateOr(NotCond, TrueVal);
 652     }
 653
 654     // select a, b, a  -> a&b
 655     // select a, a, b  -> a|b
 656     if (CondVal == TrueVal)
 657       return BinaryOperator::CreateOr(CondVal, FalseVal);
 658     else if (CondVal == FalseVal)
 659       return BinaryOperator::CreateAnd(CondVal, TrueVal);
 660   }
 661
 662   // Selecting between two integer constants?
 663   if (ConstantInt *TrueValC = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal))
 664     if (ConstantInt *FalseValC = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal)) {
 665       // select C, 1, 0 -> zext C to int
 666       if (FalseValC->isZero() && TrueValC->getValue() == 1)
 667         return new ZExtInst(CondVal, SI.getType());
 668
 669       // select C, -1, 0 -> sext C to int
 670       if (FalseValC->isZero() && TrueValC->isAllOnesValue())
 671         return new SExtInst(CondVal, SI.getType());
 672
 673       // select C, 0, 1 -> zext !C to int
 674       if (TrueValC->isZero() && FalseValC->getValue() == 1) {
 675         Value *NotCond = Builder->CreateNot(CondVal, "not."+CondVal->getName());
 676         return new ZExtInst(NotCond, SI.getType());
 677       }
 678
 679       // select C, 0, -1 -> sext !C to int
 680       if (TrueValC->isZero() && FalseValC->isAllOnesValue()) {
 681         Value *NotCond = Builder->CreateNot(CondVal, "not."+CondVal->getName());
 682         return new SExtInst(NotCond, SI.getType());
 683       }
 684
 685       if (Value *V = foldSelectICmpAnd(SI, TrueValC, FalseValC, Builder))
 686         return ReplaceInstUsesWith(SI, V);
 687     }
 688
 689   // See if we are selecting two values based on a comparison of the two values.
 690   if (FCmpInst *FCI = dyn_cast<FCmpInst>(CondVal)) {
 691     if (FCI->getOperand(0) == TrueVal && FCI->getOperand(1) == FalseVal) {
 692       // Transform (X == Y) ? X : Y  -> Y
 693       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_OEQ) {
 694         // This is not safe in general for floating point:
 695         // consider X== -0, Y== +0.
 696         // It becomes safe if either operand is a nonzero constant.
 697         ConstantFP *CFPt, *CFPf;
 698         if (((CFPt = dyn_cast<ConstantFP>(TrueVal)) &&
 699               !CFPt->getValueAPF().isZero()) ||
 700             ((CFPf = dyn_cast<ConstantFP>(FalseVal)) &&
 701              !CFPf->getValueAPF().isZero()))
 702         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
 703       }
 704       // Transform (X une Y) ? X : Y  -> X
 705       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_UNE) {
 706         // This is not safe in general for floating point:
 707         // consider X== -0, Y== +0.
 708         // It becomes safe if either operand is a nonzero constant.
 709         ConstantFP *CFPt, *CFPf;
 710         if (((CFPt = dyn_cast<ConstantFP>(TrueVal)) &&
 711               !CFPt->getValueAPF().isZero()) ||
 712             ((CFPf = dyn_cast<ConstantFP>(FalseVal)) &&
 713              !CFPf->getValueAPF().isZero()))
 714         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
 715       }
 716       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX
 717
 718     } else if (FCI->getOperand(0) == FalseVal && FCI->getOperand(1) == TrueVal){
 719       // Transform (X == Y) ? Y : X  -> X
 720       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_OEQ) {
 721         // This is not safe in general for floating point:
 722         // consider X== -0, Y== +0.
 723         // It becomes safe if either operand is a nonzero constant.
 724         ConstantFP *CFPt, *CFPf;
 725         if (((CFPt = dyn_cast<ConstantFP>(TrueVal)) &&
 726               !CFPt->getValueAPF().isZero()) ||
 727             ((CFPf = dyn_cast<ConstantFP>(FalseVal)) &&
 728              !CFPf->getValueAPF().isZero()))
 729           return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
 730       }
 731       // Transform (X une Y) ? Y : X  -> Y
 732       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_UNE) {
 733         // This is not safe in general for floating point:
 734         // consider X== -0, Y== +0.
 735         // It becomes safe if either operand is a nonzero constant.
 736         ConstantFP *CFPt, *CFPf;
 737         if (((CFPt = dyn_cast<ConstantFP>(TrueVal)) &&
 738               !CFPt->getValueAPF().isZero()) ||
 739             ((CFPf = dyn_cast<ConstantFP>(FalseVal)) &&
 740              !CFPf->getValueAPF().isZero()))
 741           return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
 742       }
 743       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX
 744     }
 745     // NOTE: if we wanted to, this is where to detect ABS
 746   }
 747
 748   // See if we are selecting two values based on a comparison of the two values.
 749   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(CondVal))
 750     if (Instruction *Result = visitSelectInstWithICmp(SI, ICI))
 751       return Result;
 752
 753   if (Instruction *TI = dyn_cast<Instruction>(TrueVal))
 754     if (Instruction *FI = dyn_cast<Instruction>(FalseVal))
 755       if (TI->hasOneUse() && FI->hasOneUse()) {
 756         Instruction *AddOp = 0, *SubOp = 0;
 757
 758         // Turn (select C, (op X, Y), (op X, Z)) -> (op X, (select C, Y, Z))
 759         if (TI->getOpcode() == FI->getOpcode())
 760           if (Instruction *IV = FoldSelectOpOp(SI, TI, FI))
 761             return IV;
 762
 763         // Turn select C, (X+Y), (X-Y) --> (X+(select C, Y, (-Y))).  This is
 764         // even legal for FP.
 765         if ((TI->getOpcode() == Instruction::Sub &&
 766              FI->getOpcode() == Instruction::Add) ||
 767             (TI->getOpcode() == Instruction::FSub &&
 768              FI->getOpcode() == Instruction::FAdd)) {
 769           AddOp = FI; SubOp = TI;
 770         } else if ((FI->getOpcode() == Instruction::Sub &&
 771                     TI->getOpcode() == Instruction::Add) ||
 772                    (FI->getOpcode() == Instruction::FSub &&
 773                     TI->getOpcode() == Instruction::FAdd)) {
 774           AddOp = TI; SubOp = FI;
 775         }
 776
 777         if (AddOp) {
 778           Value *OtherAddOp = 0;
 779           if (SubOp->getOperand(0) == AddOp->getOperand(0)) {
 780             OtherAddOp = AddOp->getOperand(1);
 781           } else if (SubOp->getOperand(0) == AddOp->getOperand(1)) {
 782             OtherAddOp = AddOp->getOperand(0);
 783           }
 784
 785           if (OtherAddOp) {
 786             // So at this point we know we have (Y -> OtherAddOp):
 787             //        select C, (add X, Y), (sub X, Z)
 788             Value *NegVal;  // Compute -Z
 789             if (SI.getType()->isFloatingPointTy()) {
 790               NegVal = Builder->CreateFNeg(SubOp->getOperand(1));
 791             } else {
 792               NegVal = Builder->CreateNeg(SubOp->getOperand(1));
 793             }
 794
 795             Value *NewTrueOp = OtherAddOp;
 796             Value *NewFalseOp = NegVal;
 797             if (AddOp != TI)
 798               std::swap(NewTrueOp, NewFalseOp);
 799             Value *NewSel =
 800               Builder->CreateSelect(CondVal, NewTrueOp,
 801                                     NewFalseOp, SI.getName() + ".p");
 802
 803             if (SI.getType()->isFloatingPointTy())
 804               return BinaryOperator::CreateFAdd(SubOp->getOperand(0), NewSel);
 805             else
 806               return BinaryOperator::CreateAdd(SubOp->getOperand(0), NewSel);
 807           }
 808         }
 809       }
 810
 811   // See if we can fold the select into one of our operands.
 812   if (SI.getType()->isIntegerTy()) {
 813     if (Instruction *FoldI = FoldSelectIntoOp(SI, TrueVal, FalseVal))
 814       return FoldI;
 815
 816     // MAX(MAX(a, b), a) -> MAX(a, b)
 817     // MIN(MIN(a, b), a) -> MIN(a, b)
 818     // MAX(MIN(a, b), a) -> a
 819     // MIN(MAX(a, b), a) -> a
 820     Value *LHS, *RHS, *LHS2, *RHS2;
 821     if (SelectPatternFlavor SPF = MatchSelectPattern(&SI, LHS, RHS)) {
 822       if (SelectPatternFlavor SPF2 = MatchSelectPattern(LHS, LHS2, RHS2))
 823         if (Instruction *R = FoldSPFofSPF(cast<Instruction>(LHS),SPF2,LHS2,RHS2,
 824                                           SI, SPF, RHS))
 825           return R;
 826       if (SelectPatternFlavor SPF2 = MatchSelectPattern(RHS, LHS2, RHS2))
 827         if (Instruction *R = FoldSPFofSPF(cast<Instruction>(RHS),SPF2,LHS2,RHS2,
 828                                           SI, SPF, LHS))
 829           return R;
 830     }
 831
 832     // TODO.
 833     // ABS(-X) -> ABS(X)
 834     // ABS(ABS(X)) -> ABS(X)
 835   }
 836
 837   // See if we can fold the select into a phi node if the condition is a select.
 838   if (isa<PHINode>(SI.getCondition()))
 839     // The true/false values have to be live in the PHI predecessor's blocks.
 840     if (CanSelectOperandBeMappingIntoPredBlock(TrueVal, SI) &&
 841         CanSelectOperandBeMappingIntoPredBlock(FalseVal, SI))
 842       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(SI))
 843         return NV;
 844
 845   if (SelectInst *TrueSI = dyn_cast<SelectInst>(TrueVal)) {
 846     if (TrueSI->getCondition() == CondVal) {
 847       SI.setOperand(1, TrueSI->getTrueValue());
 848       return &SI;
 849     }
 850   }
 851   if (SelectInst *FalseSI = dyn_cast<SelectInst>(FalseVal)) {
 852     if (FalseSI->getCondition() == CondVal) {
 853       SI.setOperand(2, FalseSI->getFalseValue());
 854       return &SI;
 855     }
 856   }
 857
 858   if (BinaryOperator::isNot(CondVal)) {
 859     SI.setOperand(0, BinaryOperator::getNotArgument(CondVal));
 860     SI.setOperand(1, FalseVal);
 861     SI.setOperand(2, TrueVal);
 862     return &SI;
 863   }
 864
 865   return 0;
 866 }