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