lib/Analysis/ConstantFolding.cpp

   1 //===-- ConstantFolding.cpp - Fold instructions into constants ------------===//
   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 defines routines for folding instructions into constants.
  11 //
  12 // Also, to supplement the basic IR ConstantExpr simplifications,
  13 // this file defines some additional folding routines that can make use of
  14 // DataLayout information. These functions cannot go in IR due to library
  15 // dependency issues.
  16 //
  17 //===----------------------------------------------------------------------===//
  18
  19 #include "llvm/Analysis/ConstantFolding.h"
  20 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
  21 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
  22 #include "llvm/ADT/StringMap.h"
  23 #include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
  24 #include "llvm/Config/config.h"
  25 #include "llvm/IR/Constants.h"
  26 #include "llvm/IR/DataLayout.h"
  27 #include "llvm/IR/DerivedTypes.h"
  28 #include "llvm/IR/Function.h"
  29 #include "llvm/IR/GetElementPtrTypeIterator.h"
  30 #include "llvm/IR/GlobalVariable.h"
  31 #include "llvm/IR/Instructions.h"
  32 #include "llvm/IR/Intrinsics.h"
  33 #include "llvm/IR/Operator.h"
  34 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
  35 #include "llvm/Support/MathExtras.h"
  36 #include "llvm/Target/TargetLibraryInfo.h"
  37 #include <cerrno>
  38 #include <cmath>
  39
  40 #ifdef HAVE_FENV_H
  41 #include <fenv.h>
  42 #endif
  43
  44 using namespace llvm;
  45
  46 //===----------------------------------------------------------------------===//
  47 // Constant Folding internal helper functions
  48 //===----------------------------------------------------------------------===//
  49
  50 /// FoldBitCast - Constant fold bitcast, symbolically evaluating it with
  51 /// DataLayout.  This always returns a non-null constant, but it may be a
  52 /// ConstantExpr if unfoldable.
  53 static Constant *FoldBitCast(Constant *C, Type *DestTy,
  54                              const DataLayout &TD) {
  55   // Catch the obvious splat cases.
  56   if (C->isNullValue() && !DestTy->isX86_MMXTy())
  57     return Constant::getNullValue(DestTy);
  58   if (C->isAllOnesValue() && !DestTy->isX86_MMXTy())
  59     return Constant::getAllOnesValue(DestTy);
  60
  61   // Handle a vector->integer cast.
  62   if (IntegerType *IT = dyn_cast<IntegerType>(DestTy)) {
  63     VectorType *VTy = dyn_cast<VectorType>(C->getType());
  64     if (!VTy)
  65       return ConstantExpr::getBitCast(C, DestTy);
  66
  67     unsigned NumSrcElts = VTy->getNumElements();
  68     Type *SrcEltTy = VTy->getElementType();
  69
  70     // If the vector is a vector of floating point, convert it to vector of int
  71     // to simplify things.
  72     if (SrcEltTy->isFloatingPointTy()) {
  73       unsigned FPWidth = SrcEltTy->getPrimitiveSizeInBits();
  74       Type *SrcIVTy =
  75         VectorType::get(IntegerType::get(C->getContext(), FPWidth), NumSrcElts);
  76       // Ask IR to do the conversion now that #elts line up.
  77       C = ConstantExpr::getBitCast(C, SrcIVTy);
  78     }
  79
  80     ConstantDataVector *CDV = dyn_cast<ConstantDataVector>(C);
  81     if (!CDV)
  82       return ConstantExpr::getBitCast(C, DestTy);
  83
  84     // Now that we know that the input value is a vector of integers, just shift
  85     // and insert them into our result.
  86     unsigned BitShift = TD.getTypeAllocSizeInBits(SrcEltTy);
  87     APInt Result(IT->getBitWidth(), 0);
  88     for (unsigned i = 0; i != NumSrcElts; ++i) {
  89       Result <<= BitShift;
  90       if (TD.isLittleEndian())
  91         Result |= CDV->getElementAsInteger(NumSrcElts-i-1);
  92       else
  93         Result |= CDV->getElementAsInteger(i);
  94     }
  95
  96     return ConstantInt::get(IT, Result);
  97   }
  98
  99   // The code below only handles casts to vectors currently.
 100   VectorType *DestVTy = dyn_cast<VectorType>(DestTy);
 101   if (!DestVTy)
 102     return ConstantExpr::getBitCast(C, DestTy);
 103
 104   // If this is a scalar -> vector cast, convert the input into a <1 x scalar>
 105   // vector so the code below can handle it uniformly.
 106   if (isa<ConstantFP>(C) || isa<ConstantInt>(C)) {
 107     Constant *Ops = C; // don't take the address of C!
 108     return FoldBitCast(ConstantVector::get(Ops), DestTy, TD);
 109   }
 110
 111   // If this is a bitcast from constant vector -> vector, fold it.
 112   if (!isa<ConstantDataVector>(C) && !isa<ConstantVector>(C))
 113     return ConstantExpr::getBitCast(C, DestTy);
 114
 115   // If the element types match, IR can fold it.
 116   unsigned NumDstElt = DestVTy->getNumElements();
 117   unsigned NumSrcElt = C->getType()->getVectorNumElements();
 118   if (NumDstElt == NumSrcElt)
 119     return ConstantExpr::getBitCast(C, DestTy);
 120
 121   Type *SrcEltTy = C->getType()->getVectorElementType();
 122   Type *DstEltTy = DestVTy->getElementType();
 123
 124   // Otherwise, we're changing the number of elements in a vector, which
 125   // requires endianness information to do the right thing.  For example,
 126   //    bitcast (<2 x i64> <i64 0, i64 1> to <4 x i32>)
 127   // folds to (little endian):
 128   //    <4 x i32> <i32 0, i32 0, i32 1, i32 0>
 129   // and to (big endian):
 130   //    <4 x i32> <i32 0, i32 0, i32 0, i32 1>
 131
 132   // First thing is first.  We only want to think about integer here, so if
 133   // we have something in FP form, recast it as integer.
 134   if (DstEltTy->isFloatingPointTy()) {
 135     // Fold to an vector of integers with same size as our FP type.
 136     unsigned FPWidth = DstEltTy->getPrimitiveSizeInBits();
 137     Type *DestIVTy =
 138       VectorType::get(IntegerType::get(C->getContext(), FPWidth), NumDstElt);
 139     // Recursively handle this integer conversion, if possible.
 140     C = FoldBitCast(C, DestIVTy, TD);
 141
 142     // Finally, IR can handle this now that #elts line up.
 143     return ConstantExpr::getBitCast(C, DestTy);
 144   }
 145
 146   // Okay, we know the destination is integer, if the input is FP, convert
 147   // it to integer first.
 148   if (SrcEltTy->isFloatingPointTy()) {
 149     unsigned FPWidth = SrcEltTy->getPrimitiveSizeInBits();
 150     Type *SrcIVTy =
 151       VectorType::get(IntegerType::get(C->getContext(), FPWidth), NumSrcElt);
 152     // Ask IR to do the conversion now that #elts line up.
 153     C = ConstantExpr::getBitCast(C, SrcIVTy);
 154     // If IR wasn't able to fold it, bail out.
 155     if (!isa<ConstantVector>(C) &&  // FIXME: Remove ConstantVector.
 156         !isa<ConstantDataVector>(C))
 157       return C;
 158   }
 159
 160   // Now we know that the input and output vectors are both integer vectors
 161   // of the same size, and that their #elements is not the same.  Do the
 162   // conversion here, which depends on whether the input or output has
 163   // more elements.
 164   bool isLittleEndian = TD.isLittleEndian();
 165
 166   SmallVector<Constant*, 32> Result;
 167   if (NumDstElt < NumSrcElt) {
 168     // Handle: bitcast (<4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3> to <2 x i64>)
 169     Constant *Zero = Constant::getNullValue(DstEltTy);
 170     unsigned Ratio = NumSrcElt/NumDstElt;
 171     unsigned SrcBitSize = SrcEltTy->getPrimitiveSizeInBits();
 172     unsigned SrcElt = 0;
 173     for (unsigned i = 0; i != NumDstElt; ++i) {
 174       // Build each element of the result.
 175       Constant *Elt = Zero;
 176       unsigned ShiftAmt = isLittleEndian ? 0 : SrcBitSize*(Ratio-1);
 177       for (unsigned j = 0; j != Ratio; ++j) {
 178         Constant *Src =dyn_cast<ConstantInt>(C->getAggregateElement(SrcElt++));
 179         if (!Src)  // Reject constantexpr elements.
 180           return ConstantExpr::getBitCast(C, DestTy);
 181
 182         // Zero extend the element to the right size.
 183         Src = ConstantExpr::getZExt(Src, Elt->getType());
 184
 185         // Shift it to the right place, depending on endianness.
 186         Src = ConstantExpr::getShl(Src,
 187                                    ConstantInt::get(Src->getType(), ShiftAmt));
 188         ShiftAmt += isLittleEndian ? SrcBitSize : -SrcBitSize;
 189
 190         // Mix it in.
 191         Elt = ConstantExpr::getOr(Elt, Src);
 192       }
 193       Result.push_back(Elt);
 194     }
 195     return ConstantVector::get(Result);
 196   }
 197
 198   // Handle: bitcast (<2 x i64> <i64 0, i64 1> to <4 x i32>)
 199   unsigned Ratio = NumDstElt/NumSrcElt;
 200   unsigned DstBitSize = DstEltTy->getPrimitiveSizeInBits();
 201
 202   // Loop over each source value, expanding into multiple results.
 203   for (unsigned i = 0; i != NumSrcElt; ++i) {
 204     Constant *Src = dyn_cast<ConstantInt>(C->getAggregateElement(i));
 205     if (!Src)  // Reject constantexpr elements.
 206       return ConstantExpr::getBitCast(C, DestTy);
 207
 208     unsigned ShiftAmt = isLittleEndian ? 0 : DstBitSize*(Ratio-1);
 209     for (unsigned j = 0; j != Ratio; ++j) {
 210       // Shift the piece of the value into the right place, depending on
 211       // endianness.
 212       Constant *Elt = ConstantExpr::getLShr(Src,
 213                                   ConstantInt::get(Src->getType(), ShiftAmt));
 214       ShiftAmt += isLittleEndian ? DstBitSize : -DstBitSize;
 215
 216       // Truncate and remember this piece.
 217       Result.push_back(ConstantExpr::getTrunc(Elt, DstEltTy));
 218     }
 219   }
 220
 221   return ConstantVector::get(Result);
 222 }
 223
 224
 225 /// IsConstantOffsetFromGlobal - If this constant is actually a constant offset
 226 /// from a global, return the global and the constant.  Because of
 227 /// constantexprs, this function is recursive.
 228 static bool IsConstantOffsetFromGlobal(Constant *C, GlobalValue *&GV,
 229                                        APInt &Offset, const DataLayout &TD) {
 230   // Trivial case, constant is the global.
 231   if ((GV = dyn_cast<GlobalValue>(C))) {
 232     unsigned BitWidth = TD.getPointerTypeSizeInBits(GV->getType());
 233     Offset = APInt(BitWidth, 0);
 234     return true;
 235   }
 236
 237   // Otherwise, if this isn't a constant expr, bail out.
 238   ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(C);
 239   if (!CE) return false;
 240
 241   // Look through ptr->int and ptr->ptr casts.
 242   if (CE->getOpcode() == Instruction::PtrToInt ||
 243       CE->getOpcode() == Instruction::BitCast ||
 244       CE->getOpcode() == Instruction::AddrSpaceCast)
 245     return IsConstantOffsetFromGlobal(CE->getOperand(0), GV, Offset, TD);
 246
 247   // i32* getelementptr ([5 x i32]* @a, i32 0, i32 5)
 248   GEPOperator *GEP = dyn_cast<GEPOperator>(CE);
 249   if (!GEP)
 250     return false;
 251
 252   unsigned BitWidth = TD.getPointerTypeSizeInBits(GEP->getType());
 253   APInt TmpOffset(BitWidth, 0);
 254
 255   // If the base isn't a global+constant, we aren't either.
 256   if (!IsConstantOffsetFromGlobal(CE->getOperand(0), GV, TmpOffset, TD))
 257     return false;
 258
 259   // Otherwise, add any offset that our operands provide.
 260   if (!GEP->accumulateConstantOffset(TD, TmpOffset))
 261     return false;
 262
 263   Offset = TmpOffset;
 264   return true;
 265 }
 266
 267 /// ReadDataFromGlobal - Recursive helper to read bits out of global.  C is the
 268 /// constant being copied out of. ByteOffset is an offset into C.  CurPtr is the
 269 /// pointer to copy results into and BytesLeft is the number of bytes left in
 270 /// the CurPtr buffer.  TD is the target data.
 271 static bool ReadDataFromGlobal(Constant *C, uint64_t ByteOffset,
 272                                unsigned char *CurPtr, unsigned BytesLeft,
 273                                const DataLayout &TD) {
 274   assert(ByteOffset <= TD.getTypeAllocSize(C->getType()) &&
 275          "Out of range access");
 276
 277   // If this element is zero or undefined, we can just return since *CurPtr is
 278   // zero initialized.
 279   if (isa<ConstantAggregateZero>(C) || isa<UndefValue>(C))
 280     return true;
 281
 282   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(C)) {
 283     if (CI->getBitWidth() > 64 ||
 284         (CI->getBitWidth() & 7) != 0)
 285       return false;
 286
 287     uint64_t Val = CI->getZExtValue();
 288     unsigned IntBytes = unsigned(CI->getBitWidth()/8);
 289
 290     for (unsigned i = 0; i != BytesLeft && ByteOffset != IntBytes; ++i) {
 291       int n = ByteOffset;
 292       if (!TD.isLittleEndian())
 293         n = IntBytes - n - 1;
 294       CurPtr[i] = (unsigned char)(Val >> (n * 8));
 295       ++ByteOffset;
 296     }
 297     return true;
 298   }
 299
 300   if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(C)) {
 301     if (CFP->getType()->isDoubleTy()) {
 302       C = FoldBitCast(C, Type::getInt64Ty(C->getContext()), TD);
 303       return ReadDataFromGlobal(C, ByteOffset, CurPtr, BytesLeft, TD);
 304     }
 305     if (CFP->getType()->isFloatTy()){
 306       C = FoldBitCast(C, Type::getInt32Ty(C->getContext()), TD);
 307       return ReadDataFromGlobal(C, ByteOffset, CurPtr, BytesLeft, TD);
 308     }
 309     if (CFP->getType()->isHalfTy()){
 310       C = FoldBitCast(C, Type::getInt16Ty(C->getContext()), TD);
 311       return ReadDataFromGlobal(C, ByteOffset, CurPtr, BytesLeft, TD);
 312     }
 313     return false;
 314   }
 315
 316   if (ConstantStruct *CS = dyn_cast<ConstantStruct>(C)) {
 317     const StructLayout *SL = TD.getStructLayout(CS->getType());
 318     unsigned Index = SL->getElementContainingOffset(ByteOffset);
 319     uint64_t CurEltOffset = SL->getElementOffset(Index);
 320     ByteOffset -= CurEltOffset;
 321
 322     while (1) {
 323       // If the element access is to the element itself and not to tail padding,
 324       // read the bytes from the element.
 325       uint64_t EltSize = TD.getTypeAllocSize(CS->getOperand(Index)->getType());
 326
 327       if (ByteOffset < EltSize &&
 328           !ReadDataFromGlobal(CS->getOperand(Index), ByteOffset, CurPtr,
 329                               BytesLeft, TD))
 330         return false;
 331
 332       ++Index;
 333
 334       // Check to see if we read from the last struct element, if so we're done.
 335       if (Index == CS->getType()->getNumElements())
 336         return true;
 337
 338       // If we read all of the bytes we needed from this element we're done.
 339       uint64_t NextEltOffset = SL->getElementOffset(Index);
 340
 341       if (BytesLeft <= NextEltOffset - CurEltOffset - ByteOffset)
 342         return true;
 343
 344       // Move to the next element of the struct.
 345       CurPtr += NextEltOffset - CurEltOffset - ByteOffset;
 346       BytesLeft -= NextEltOffset - CurEltOffset - ByteOffset;
 347       ByteOffset = 0;
 348       CurEltOffset = NextEltOffset;
 349     }
 350     // not reached.
 351   }
 352
 353   if (isa<ConstantArray>(C) || isa<ConstantVector>(C) ||
 354       isa<ConstantDataSequential>(C)) {
 355     Type *EltTy = C->getType()->getSequentialElementType();
 356     uint64_t EltSize = TD.getTypeAllocSize(EltTy);
 357     uint64_t Index = ByteOffset / EltSize;
 358     uint64_t Offset = ByteOffset - Index * EltSize;
 359     uint64_t NumElts;
 360     if (ArrayType *AT = dyn_cast<ArrayType>(C->getType()))
 361       NumElts = AT->getNumElements();
 362     else
 363       NumElts = C->getType()->getVectorNumElements();
 364
 365     for (; Index != NumElts; ++Index) {
 366       if (!ReadDataFromGlobal(C->getAggregateElement(Index), Offset, CurPtr,
 367                               BytesLeft, TD))
 368         return false;
 369
 370       uint64_t BytesWritten = EltSize - Offset;
 371       assert(BytesWritten <= EltSize && "Not indexing into this element?");
 372       if (BytesWritten >= BytesLeft)
 373         return true;
 374
 375       Offset = 0;
 376       BytesLeft -= BytesWritten;
 377       CurPtr += BytesWritten;
 378     }
 379     return true;
 380   }
 381
 382   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(C)) {
 383     if (CE->getOpcode() == Instruction::IntToPtr &&
 384         CE->getOperand(0)->getType() == TD.getIntPtrType(CE->getType())) {
 385       return ReadDataFromGlobal(CE->getOperand(0), ByteOffset, CurPtr,
 386                                 BytesLeft, TD);
 387     }
 388   }
 389
 390   // Otherwise, unknown initializer type.
 391   return false;
 392 }
 393
 394 static Constant *FoldReinterpretLoadFromConstPtr(Constant *C,
 395                                                  const DataLayout &TD) {
 396   PointerType *PTy = cast<PointerType>(C->getType());
 397   Type *LoadTy = PTy->getElementType();
 398   IntegerType *IntType = dyn_cast<IntegerType>(LoadTy);
 399
 400   // If this isn't an integer load we can't fold it directly.
 401   if (!IntType) {
 402     unsigned AS = PTy->getAddressSpace();
 403
 404     // If this is a float/double load, we can try folding it as an int32/64 load
 405     // and then bitcast the result.  This can be useful for union cases.  Note
 406     // that address spaces don't matter here since we're not going to result in
 407     // an actual new load.
 408     Type *MapTy;
 409     if (LoadTy->isHalfTy())
 410       MapTy = Type::getInt16PtrTy(C->getContext(), AS);
 411     else if (LoadTy->isFloatTy())
 412       MapTy = Type::getInt32PtrTy(C->getContext(), AS);
 413     else if (LoadTy->isDoubleTy())
 414       MapTy = Type::getInt64PtrTy(C->getContext(), AS);
 415     else if (LoadTy->isVectorTy()) {
 416       MapTy = PointerType::getIntNPtrTy(C->getContext(),
 417                                         TD.getTypeAllocSizeInBits(LoadTy),
 418                                         AS);
 419     } else
 420       return nullptr;
 421
 422     C = FoldBitCast(C, MapTy, TD);
 423     if (Constant *Res = FoldReinterpretLoadFromConstPtr(C, TD))
 424       return FoldBitCast(Res, LoadTy, TD);
 425     return nullptr;
 426   }
 427
 428   unsigned BytesLoaded = (IntType->getBitWidth() + 7) / 8;
 429   if (BytesLoaded > 32 || BytesLoaded == 0)
 430     return nullptr;
 431
 432   GlobalValue *GVal;
 433   APInt Offset;
 434   if (!IsConstantOffsetFromGlobal(C, GVal, Offset, TD))
 435     return nullptr;
 436
 437   GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(GVal);
 438   if (!GV || !GV->isConstant() || !GV->hasDefinitiveInitializer() ||
 439       !GV->getInitializer()->getType()->isSized())
 440     return nullptr;
 441
 442   // If we're loading off the beginning of the global, some bytes may be valid,
 443   // but we don't try to handle this.
 444   if (Offset.isNegative())
 445     return nullptr;
 446
 447   // If we're not accessing anything in this constant, the result is undefined.
 448   if (Offset.getZExtValue() >=
 449       TD.getTypeAllocSize(GV->getInitializer()->getType()))
 450     return UndefValue::get(IntType);
 451
 452   unsigned char RawBytes[32] = {0};
 453   if (!ReadDataFromGlobal(GV->getInitializer(), Offset.getZExtValue(), RawBytes,
 454                           BytesLoaded, TD))
 455     return nullptr;
 456
 457   APInt ResultVal = APInt(IntType->getBitWidth(), 0);
 458   if (TD.isLittleEndian()) {
 459     ResultVal = RawBytes[BytesLoaded - 1];
 460     for (unsigned i = 1; i != BytesLoaded; ++i) {
 461       ResultVal <<= 8;
 462       ResultVal |= RawBytes[BytesLoaded - 1 - i];
 463     }
 464   } else {
 465     ResultVal = RawBytes[0];
 466     for (unsigned i = 1; i != BytesLoaded; ++i) {
 467       ResultVal <<= 8;
 468       ResultVal |= RawBytes[i];
 469     }
 470   }
 471
 472   return ConstantInt::get(IntType->getContext(), ResultVal);
 473 }
 474
 475 static Constant *ConstantFoldLoadThroughBitcast(ConstantExpr *CE,
 476                                                 const DataLayout *DL) {
 477   if (!DL)
 478     return nullptr;
 479   auto *DestPtrTy = dyn_cast<PointerType>(CE->getType());
 480   if (!DestPtrTy)
 481     return nullptr;
 482   Type *DestTy = DestPtrTy->getElementType();
 483
 484   Constant *C = ConstantFoldLoadFromConstPtr(CE->getOperand(0), DL);
 485   if (!C)
 486     return nullptr;
 487
 488   do {
 489     Type *SrcTy = C->getType();
 490
 491     // If the type sizes are the same and a cast is legal, just directly
 492     // cast the constant.
 493     if (DL->getTypeSizeInBits(DestTy) == DL->getTypeSizeInBits(SrcTy)) {
 494       Instruction::CastOps Cast = Instruction::BitCast;
 495       // If we are going from a pointer to int or vice versa, we spell the cast
 496       // differently.
 497       if (SrcTy->isIntegerTy() && DestTy->isPointerTy())
 498         Cast = Instruction::IntToPtr;
 499       else if (SrcTy->isPointerTy() && DestTy->isIntegerTy())
 500         Cast = Instruction::PtrToInt;
 501
 502       if (CastInst::castIsValid(Cast, C, DestTy))
 503         return ConstantExpr::getCast(Cast, C, DestTy);
 504     }
 505
 506     // If this isn't an aggregate type, there is nothing we can do to drill down
 507     // and find a bitcastable constant.
 508     if (!SrcTy->isAggregateType())
 509       return nullptr;
 510
 511     // We're simulating a load through a pointer that was bitcast to point to
 512     // a different type, so we can try to walk down through the initial
 513     // elements of an aggregate to see if some part of th e aggregate is
 514     // castable to implement the "load" semantic model.
 515     C = C->getAggregateElement(0u);
 516   } while (C);
 517
 518   return nullptr;
 519 }
 520
 521 /// ConstantFoldLoadFromConstPtr - Return the value that a load from C would
 522 /// produce if it is constant and determinable.  If this is not determinable,
 523 /// return null.
 524 Constant *llvm::ConstantFoldLoadFromConstPtr(Constant *C,
 525                                              const DataLayout *TD) {
 526   // First, try the easy cases:
 527   if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(C))
 528     if (GV->isConstant() && GV->hasDefinitiveInitializer())
 529       return GV->getInitializer();
 530
 531   // If the loaded value isn't a constant expr, we can't handle it.
 532   ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(C);
 533   if (!CE)
 534     return nullptr;
 535
 536   if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr) {
 537     if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(CE->getOperand(0))) {
 538       if (GV->isConstant() && GV->hasDefinitiveInitializer()) {
 539         if (Constant *V =
 540              ConstantFoldLoadThroughGEPConstantExpr(GV->getInitializer(), CE))
 541           return V;
 542       }
 543     }
 544   }
 545
 546   if (CE->getOpcode() == Instruction::BitCast)
 547     if (Constant *LoadedC = ConstantFoldLoadThroughBitcast(CE, TD))
 548       return LoadedC;
 549
 550   // Instead of loading constant c string, use corresponding integer value
 551   // directly if string length is small enough.
 552   StringRef Str;
 553   if (TD && getConstantStringInfo(CE, Str) && !Str.empty()) {
 554     unsigned StrLen = Str.size();
 555     Type *Ty = cast<PointerType>(CE->getType())->getElementType();
 556     unsigned NumBits = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
 557     // Replace load with immediate integer if the result is an integer or fp
 558     // value.
 559     if ((NumBits >> 3) == StrLen + 1 && (NumBits & 7) == 0 &&
 560         (isa<IntegerType>(Ty) || Ty->isFloatingPointTy())) {
 561       APInt StrVal(NumBits, 0);
 562       APInt SingleChar(NumBits, 0);
 563       if (TD->isLittleEndian()) {
 564         for (signed i = StrLen-1; i >= 0; i--) {
 565           SingleChar = (uint64_t) Str[i] & UCHAR_MAX;
 566           StrVal = (StrVal << 8) | SingleChar;
 567         }
 568       } else {
 569         for (unsigned i = 0; i < StrLen; i++) {
 570           SingleChar = (uint64_t) Str[i] & UCHAR_MAX;
 571           StrVal = (StrVal << 8) | SingleChar;
 572         }
 573         // Append NULL at the end.
 574         SingleChar = 0;
 575         StrVal = (StrVal << 8) | SingleChar;
 576       }
 577
 578       Constant *Res = ConstantInt::get(CE->getContext(), StrVal);
 579       if (Ty->isFloatingPointTy())
 580         Res = ConstantExpr::getBitCast(Res, Ty);
 581       return Res;
 582     }
 583   }
 584
 585   // If this load comes from anywhere in a constant global, and if the global
 586   // is all undef or zero, we know what it loads.
 587   if (GlobalVariable *GV =
 588         dyn_cast<GlobalVariable>(GetUnderlyingObject(CE, TD))) {
 589     if (GV->isConstant() && GV->hasDefinitiveInitializer()) {
 590       Type *ResTy = cast<PointerType>(C->getType())->getElementType();
 591       if (GV->getInitializer()->isNullValue())
 592         return Constant::getNullValue(ResTy);
 593       if (isa<UndefValue>(GV->getInitializer()))
 594         return UndefValue::get(ResTy);
 595     }
 596   }
 597
 598   // Try hard to fold loads from bitcasted strange and non-type-safe things.
 599   if (TD)
 600     return FoldReinterpretLoadFromConstPtr(CE, *TD);
 601   return nullptr;
 602 }
 603
 604 static Constant *ConstantFoldLoadInst(const LoadInst *LI, const DataLayout *TD){
 605   if (LI->isVolatile()) return nullptr;
 606
 607   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LI->getOperand(0)))
 608     return ConstantFoldLoadFromConstPtr(C, TD);
 609
 610   return nullptr;
 611 }
 612
 613 /// SymbolicallyEvaluateBinop - One of Op0/Op1 is a constant expression.
 614 /// Attempt to symbolically evaluate the result of a binary operator merging
 615 /// these together.  If target data info is available, it is provided as DL,
 616 /// otherwise DL is null.
 617 static Constant *SymbolicallyEvaluateBinop(unsigned Opc, Constant *Op0,
 618                                            Constant *Op1, const DataLayout *DL){
 619   // SROA
 620
 621   // Fold (and 0xffffffff00000000, (shl x, 32)) -> shl.
 622   // Fold (lshr (or X, Y), 32) -> (lshr [X/Y], 32) if one doesn't contribute
 623   // bits.
 624
 625
 626   if (Opc == Instruction::And && DL) {
 627     unsigned BitWidth = DL->getTypeSizeInBits(Op0->getType()->getScalarType());
 628     APInt KnownZero0(BitWidth, 0), KnownOne0(BitWidth, 0);
 629     APInt KnownZero1(BitWidth, 0), KnownOne1(BitWidth, 0);
 630     computeKnownBits(Op0, KnownZero0, KnownOne0, DL);
 631     computeKnownBits(Op1, KnownZero1, KnownOne1, DL);
 632     if ((KnownOne1 | KnownZero0).isAllOnesValue()) {
 633       // All the bits of Op0 that the 'and' could be masking are already zero.
 634       return Op0;
 635     }
 636     if ((KnownOne0 | KnownZero1).isAllOnesValue()) {
 637       // All the bits of Op1 that the 'and' could be masking are already zero.
 638       return Op1;
 639     }
 640
 641     APInt KnownZero = KnownZero0 | KnownZero1;
 642     APInt KnownOne = KnownOne0 & KnownOne1;
 643     if ((KnownZero | KnownOne).isAllOnesValue()) {
 644       return ConstantInt::get(Op0->getType(), KnownOne);
 645     }
 646   }
 647
 648   // If the constant expr is something like &A[123] - &A[4].f, fold this into a
 649   // constant.  This happens frequently when iterating over a global array.
 650   if (Opc == Instruction::Sub && DL) {
 651     GlobalValue *GV1, *GV2;
 652     APInt Offs1, Offs2;
 653
 654     if (IsConstantOffsetFromGlobal(Op0, GV1, Offs1, *DL))
 655       if (IsConstantOffsetFromGlobal(Op1, GV2, Offs2, *DL) &&
 656           GV1 == GV2) {
 657         unsigned OpSize = DL->getTypeSizeInBits(Op0->getType());
 658
 659         // (&GV+C1) - (&GV+C2) -> C1-C2, pointer arithmetic cannot overflow.
 660         // PtrToInt may change the bitwidth so we have convert to the right size
 661         // first.
 662         return ConstantInt::get(Op0->getType(), Offs1.zextOrTrunc(OpSize) -
 663                                                 Offs2.zextOrTrunc(OpSize));
 664       }
 665   }
 666
 667   return nullptr;
 668 }
 669
 670 /// CastGEPIndices - If array indices are not pointer-sized integers,
 671 /// explicitly cast them so that they aren't implicitly casted by the
 672 /// getelementptr.
 673 static Constant *CastGEPIndices(ArrayRef<Constant *> Ops,
 674                                 Type *ResultTy, const DataLayout *TD,
 675                                 const TargetLibraryInfo *TLI) {
 676   if (!TD)
 677     return nullptr;
 678
 679   Type *IntPtrTy = TD->getIntPtrType(ResultTy);
 680
 681   bool Any = false;
 682   SmallVector<Constant*, 32> NewIdxs;
 683   for (unsigned i = 1, e = Ops.size(); i != e; ++i) {
 684     if ((i == 1 ||
 685          !isa<StructType>(GetElementPtrInst::getIndexedType(
 686                             Ops[0]->getType(),
 687                             Ops.slice(1, i - 1)))) &&
 688         Ops[i]->getType() != IntPtrTy) {
 689       Any = true;
 690       NewIdxs.push_back(ConstantExpr::getCast(CastInst::getCastOpcode(Ops[i],
 691                                                                       true,
 692                                                                       IntPtrTy,
 693                                                                       true),
 694                                               Ops[i], IntPtrTy));
 695     } else
 696       NewIdxs.push_back(Ops[i]);
 697   }
 698
 699   if (!Any)
 700     return nullptr;
 701
 702   Constant *C = ConstantExpr::getGetElementPtr(Ops[0], NewIdxs);
 703   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(C)) {
 704     if (Constant *Folded = ConstantFoldConstantExpression(CE, TD, TLI))
 705       C = Folded;
 706   }
 707
 708   return C;
 709 }
 710
 711 /// Strip the pointer casts, but preserve the address space information.
 712 static Constant* StripPtrCastKeepAS(Constant* Ptr) {
 713   assert(Ptr->getType()->isPointerTy() && "Not a pointer type");
 714   PointerType *OldPtrTy = cast<PointerType>(Ptr->getType());
 715   Ptr = Ptr->stripPointerCasts();
 716   PointerType *NewPtrTy = cast<PointerType>(Ptr->getType());
 717
 718   // Preserve the address space number of the pointer.
 719   if (NewPtrTy->getAddressSpace() != OldPtrTy->getAddressSpace()) {
 720     NewPtrTy = NewPtrTy->getElementType()->getPointerTo(
 721       OldPtrTy->getAddressSpace());
 722     Ptr = ConstantExpr::getPointerCast(Ptr, NewPtrTy);
 723   }
 724   return Ptr;
 725 }
 726
 727 /// SymbolicallyEvaluateGEP - If we can symbolically evaluate the specified GEP
 728 /// constant expression, do so.
 729 static Constant *SymbolicallyEvaluateGEP(ArrayRef<Constant *> Ops,
 730                                          Type *ResultTy, const DataLayout *TD,
 731                                          const TargetLibraryInfo *TLI) {
 732   Constant *Ptr = Ops[0];
 733   if (!TD || !Ptr->getType()->getPointerElementType()->isSized() ||
 734       !Ptr->getType()->isPointerTy())
 735     return nullptr;
 736
 737   Type *IntPtrTy = TD->getIntPtrType(Ptr->getType());
 738   Type *ResultElementTy = ResultTy->getPointerElementType();
 739
 740   // If this is a constant expr gep that is effectively computing an
 741   // "offsetof", fold it into 'cast int Size to T*' instead of 'gep 0, 0, 12'
 742   for (unsigned i = 1, e = Ops.size(); i != e; ++i)
 743     if (!isa<ConstantInt>(Ops[i])) {
 744
 745       // If this is "gep i8* Ptr, (sub 0, V)", fold this as:
 746       // "inttoptr (sub (ptrtoint Ptr), V)"
 747       if (Ops.size() == 2 && ResultElementTy->isIntegerTy(8)) {
 748         ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Ops[1]);
 749         assert((!CE || CE->getType() == IntPtrTy) &&
 750                "CastGEPIndices didn't canonicalize index types!");
 751         if (CE && CE->getOpcode() == Instruction::Sub &&
 752             CE->getOperand(0)->isNullValue()) {
 753           Constant *Res = ConstantExpr::getPtrToInt(Ptr, CE->getType());
 754           Res = ConstantExpr::getSub(Res, CE->getOperand(1));
 755           Res = ConstantExpr::getIntToPtr(Res, ResultTy);
 756           if (ConstantExpr *ResCE = dyn_cast<ConstantExpr>(Res))
 757             Res = ConstantFoldConstantExpression(ResCE, TD, TLI);
 758           return Res;
 759         }
 760       }
 761       return nullptr;
 762     }
 763
 764   unsigned BitWidth = TD->getTypeSizeInBits(IntPtrTy);
 765   APInt Offset =
 766     APInt(BitWidth, TD->getIndexedOffset(Ptr->getType(),
 767                                          makeArrayRef((Value *const*)
 768                                                         Ops.data() + 1,
 769                                                       Ops.size() - 1)));
 770   Ptr = StripPtrCastKeepAS(Ptr);
 771
 772   // If this is a GEP of a GEP, fold it all into a single GEP.
 773   while (GEPOperator *GEP = dyn_cast<GEPOperator>(Ptr)) {
 774     SmallVector<Value *, 4> NestedOps(GEP->op_begin() + 1, GEP->op_end());
 775
 776     // Do not try the incorporate the sub-GEP if some index is not a number.
 777     bool AllConstantInt = true;
 778     for (unsigned i = 0, e = NestedOps.size(); i != e; ++i)
 779       if (!isa<ConstantInt>(NestedOps[i])) {
 780         AllConstantInt = false;
 781         break;
 782       }
 783     if (!AllConstantInt)
 784       break;
 785
 786     Ptr = cast<Constant>(GEP->getOperand(0));
 787     Offset += APInt(BitWidth,
 788                     TD->getIndexedOffset(Ptr->getType(), NestedOps));
 789     Ptr = StripPtrCastKeepAS(Ptr);
 790   }
 791
 792   // If the base value for this address is a literal integer value, fold the
 793   // getelementptr to the resulting integer value casted to the pointer type.
 794   APInt BasePtr(BitWidth, 0);
 795   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Ptr)) {
 796     if (CE->getOpcode() == Instruction::IntToPtr) {
 797       if (ConstantInt *Base = dyn_cast<ConstantInt>(CE->getOperand(0)))
 798         BasePtr = Base->getValue().zextOrTrunc(BitWidth);
 799     }
 800   }
 801
 802   if (Ptr->isNullValue() || BasePtr != 0) {
 803     Constant *C = ConstantInt::get(Ptr->getContext(), Offset + BasePtr);
 804     return ConstantExpr::getIntToPtr(C, ResultTy);
 805   }
 806
 807   // Otherwise form a regular getelementptr. Recompute the indices so that
 808   // we eliminate over-indexing of the notional static type array bounds.
 809   // This makes it easy to determine if the getelementptr is "inbounds".
 810   // Also, this helps GlobalOpt do SROA on GlobalVariables.
 811   Type *Ty = Ptr->getType();
 812   assert(Ty->isPointerTy() && "Forming regular GEP of non-pointer type");
 813   SmallVector<Constant *, 32> NewIdxs;
 814
 815   do {
 816     if (SequentialType *ATy = dyn_cast<SequentialType>(Ty)) {
 817       if (ATy->isPointerTy()) {
 818         // The only pointer indexing we'll do is on the first index of the GEP.
 819         if (!NewIdxs.empty())
 820           break;
 821
 822         // Only handle pointers to sized types, not pointers to functions.
 823         if (!ATy->getElementType()->isSized())
 824           return nullptr;
 825       }
 826
 827       // Determine which element of the array the offset points into.
 828       APInt ElemSize(BitWidth, TD->getTypeAllocSize(ATy->getElementType()));
 829       if (ElemSize == 0)
 830         // The element size is 0. This may be [0 x Ty]*, so just use a zero
 831         // index for this level and proceed to the next level to see if it can
 832         // accommodate the offset.
 833         NewIdxs.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy, 0));
 834       else {
 835         // The element size is non-zero divide the offset by the element
 836         // size (rounding down), to compute the index at this level.
 837         APInt NewIdx = Offset.udiv(ElemSize);
 838         Offset -= NewIdx * ElemSize;
 839         NewIdxs.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy, NewIdx));
 840       }
 841       Ty = ATy->getElementType();
 842     } else if (StructType *STy = dyn_cast<StructType>(Ty)) {
 843       // If we end up with an offset that isn't valid for this struct type, we
 844       // can't re-form this GEP in a regular form, so bail out. The pointer
 845       // operand likely went through casts that are necessary to make the GEP
 846       // sensible.
 847       const StructLayout &SL = *TD->getStructLayout(STy);
 848       if (Offset.uge(SL.getSizeInBytes()))
 849         break;
 850
 851       // Determine which field of the struct the offset points into. The
 852       // getZExtValue is fine as we've already ensured that the offset is
 853       // within the range representable by the StructLayout API.
 854       unsigned ElIdx = SL.getElementContainingOffset(Offset.getZExtValue());
 855       NewIdxs.push_back(ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Ty->getContext()),
 856                                          ElIdx));
 857       Offset -= APInt(BitWidth, SL.getElementOffset(ElIdx));
 858       Ty = STy->getTypeAtIndex(ElIdx);
 859     } else {
 860       // We've reached some non-indexable type.
 861       break;
 862     }
 863   } while (Ty != ResultElementTy);
 864
 865   // If we haven't used up the entire offset by descending the static
 866   // type, then the offset is pointing into the middle of an indivisible
 867   // member, so we can't simplify it.
 868   if (Offset != 0)
 869     return nullptr;
 870
 871   // Create a GEP.
 872   Constant *C = ConstantExpr::getGetElementPtr(Ptr, NewIdxs);
 873   assert(C->getType()->getPointerElementType() == Ty &&
 874          "Computed GetElementPtr has unexpected type!");
 875
 876   // If we ended up indexing a member with a type that doesn't match
 877   // the type of what the original indices indexed, add a cast.
 878   if (Ty != ResultElementTy)
 879     C = FoldBitCast(C, ResultTy, *TD);
 880
 881   return C;
 882 }
 883
 884
 885
 886 //===----------------------------------------------------------------------===//
 887 // Constant Folding public APIs
 888 //===----------------------------------------------------------------------===//
 889
 890 /// ConstantFoldInstruction - Try to constant fold the specified instruction.
 891 /// If successful, the constant result is returned, if not, null is returned.
 892 /// Note that this fails if not all of the operands are constant.  Otherwise,
 893 /// this function can only fail when attempting to fold instructions like loads
 894 /// and stores, which have no constant expression form.
 895 Constant *llvm::ConstantFoldInstruction(Instruction *I,
 896                                         const DataLayout *TD,
 897                                         const TargetLibraryInfo *TLI) {
 898   // Handle PHI nodes quickly here...
 899   if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I)) {
 900     Constant *CommonValue = nullptr;
 901
 902     for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
 903       Value *Incoming = PN->getIncomingValue(i);
 904       // If the incoming value is undef then skip it.  Note that while we could
 905       // skip the value if it is equal to the phi node itself we choose not to
 906       // because that would break the rule that constant folding only applies if
 907       // all operands are constants.
 908       if (isa<UndefValue>(Incoming))
 909         continue;
 910       // If the incoming value is not a constant, then give up.
 911       Constant *C = dyn_cast<Constant>(Incoming);
 912       if (!C)
 913         return nullptr;
 914       // Fold the PHI's operands.
 915       if (ConstantExpr *NewC = dyn_cast<ConstantExpr>(C))
 916         C = ConstantFoldConstantExpression(NewC, TD, TLI);
 917       // If the incoming value is a different constant to
 918       // the one we saw previously, then give up.
 919       if (CommonValue && C != CommonValue)
 920         return nullptr;
 921       CommonValue = C;
 922     }
 923
 924
 925     // If we reach here, all incoming values are the same constant or undef.
 926     return CommonValue ? CommonValue : UndefValue::get(PN->getType());
 927   }
 928
 929   // Scan the operand list, checking to see if they are all constants, if so,
 930   // hand off to ConstantFoldInstOperands.
 931   SmallVector<Constant*, 8> Ops;
 932   for (User::op_iterator i = I->op_begin(), e = I->op_end(); i != e; ++i) {
 933     Constant *Op = dyn_cast<Constant>(*i);
 934     if (!Op)
 935       return nullptr;  // All operands not constant!
 936
 937     // Fold the Instruction's operands.
 938     if (ConstantExpr *NewCE = dyn_cast<ConstantExpr>(Op))
 939       Op = ConstantFoldConstantExpression(NewCE, TD, TLI);
 940
 941     Ops.push_back(Op);
 942   }
 943
 944   if (const CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(I))
 945     return ConstantFoldCompareInstOperands(CI->getPredicate(), Ops[0], Ops[1],
 946                                            TD, TLI);
 947
 948   if (const LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I))
 949     return ConstantFoldLoadInst(LI, TD);
 950
 951   if (InsertValueInst *IVI = dyn_cast<InsertValueInst>(I)) {
 952     return ConstantExpr::getInsertValue(
 953                                 cast<Constant>(IVI->getAggregateOperand()),
 954                                 cast<Constant>(IVI->getInsertedValueOperand()),
 955                                 IVI->getIndices());
 956   }
 957
 958   if (ExtractValueInst *EVI = dyn_cast<ExtractValueInst>(I)) {
 959     return ConstantExpr::getExtractValue(
 960                                     cast<Constant>(EVI->getAggregateOperand()),
 961                                     EVI->getIndices());
 962   }
 963
 964   return ConstantFoldInstOperands(I->getOpcode(), I->getType(), Ops, TD, TLI);
 965 }
 966
 967 static Constant *
 968 ConstantFoldConstantExpressionImpl(const ConstantExpr *CE, const DataLayout *TD,
 969                                    const TargetLibraryInfo *TLI,
 970                                    SmallPtrSet<ConstantExpr *, 4> &FoldedOps) {
 971   SmallVector<Constant *, 8> Ops;
 972   for (User::const_op_iterator i = CE->op_begin(), e = CE->op_end(); i != e;
 973        ++i) {
 974     Constant *NewC = cast<Constant>(*i);
 975     // Recursively fold the ConstantExpr's operands. If we have already folded
 976     // a ConstantExpr, we don't have to process it again.
 977     if (ConstantExpr *NewCE = dyn_cast<ConstantExpr>(NewC)) {
 978       if (FoldedOps.insert(NewCE))
 979         NewC = ConstantFoldConstantExpressionImpl(NewCE, TD, TLI, FoldedOps);
 980     }
 981     Ops.push_back(NewC);
 982   }
 983
 984   if (CE->isCompare())
 985     return ConstantFoldCompareInstOperands(CE->getPredicate(), Ops[0], Ops[1],
 986                                            TD, TLI);
 987   return ConstantFoldInstOperands(CE->getOpcode(), CE->getType(), Ops, TD, TLI);
 988 }
 989
 990 /// ConstantFoldConstantExpression - Attempt to fold the constant expression
 991 /// using the specified DataLayout.  If successful, the constant result is
 992 /// result is returned, if not, null is returned.
 993 Constant *llvm::ConstantFoldConstantExpression(const ConstantExpr *CE,
 994                                                const DataLayout *TD,
 995                                                const TargetLibraryInfo *TLI) {
 996   SmallPtrSet<ConstantExpr *, 4> FoldedOps;
 997   return ConstantFoldConstantExpressionImpl(CE, TD, TLI, FoldedOps);
 998 }
 999
1000 /// ConstantFoldInstOperands - Attempt to constant fold an instruction with the
1001 /// specified opcode and operands.  If successful, the constant result is
1002 /// returned, if not, null is returned.  Note that this function can fail when
1003 /// attempting to fold instructions like loads and stores, which have no
1004 /// constant expression form.
1005 ///
1006 /// TODO: This function neither utilizes nor preserves nsw/nuw/inbounds/etc
1007 /// information, due to only being passed an opcode and operands. Constant
1008 /// folding using this function strips this information.
1009 ///
1010 Constant *llvm::ConstantFoldInstOperands(unsigned Opcode, Type *DestTy,
1011                                          ArrayRef<Constant *> Ops,
1012                                          const DataLayout *TD,
1013                                          const TargetLibraryInfo *TLI) {
1014   // Handle easy binops first.
1015   if (Instruction::isBinaryOp(Opcode)) {
1016     if (isa<ConstantExpr>(Ops[0]) || isa<ConstantExpr>(Ops[1])) {
1017       if (Constant *C = SymbolicallyEvaluateBinop(Opcode, Ops[0], Ops[1], TD))
1018         return C;
1019     }
1020
1021     return ConstantExpr::get(Opcode, Ops[0], Ops[1]);
1022   }
1023
1024   switch (Opcode) {
1025   default: return nullptr;
1026   case Instruction::ICmp:
1027   case Instruction::FCmp: llvm_unreachable("Invalid for compares");
1028   case Instruction::Call:
1029     if (Function *F = dyn_cast<Function>(Ops.back()))
1030       if (canConstantFoldCallTo(F))
1031         return ConstantFoldCall(F, Ops.slice(0, Ops.size() - 1), TLI);
1032     return nullptr;
1033   case Instruction::PtrToInt:
1034     // If the input is a inttoptr, eliminate the pair.  This requires knowing
1035     // the width of a pointer, so it can't be done in ConstantExpr::getCast.
1036     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Ops[0])) {
1037       if (TD && CE->getOpcode() == Instruction::IntToPtr) {
1038         Constant *Input = CE->getOperand(0);
1039         unsigned InWidth = Input->getType()->getScalarSizeInBits();
1040         unsigned PtrWidth = TD->getPointerTypeSizeInBits(CE->getType());
1041         if (PtrWidth < InWidth) {
1042           Constant *Mask =
1043             ConstantInt::get(CE->getContext(),
1044                              APInt::getLowBitsSet(InWidth, PtrWidth));
1045           Input = ConstantExpr::getAnd(Input, Mask);
1046         }
1047         // Do a zext or trunc to get to the dest size.
1048         return ConstantExpr::getIntegerCast(Input, DestTy, false);
1049       }
1050     }
1051     return ConstantExpr::getCast(Opcode, Ops[0], DestTy);
1052   case Instruction::IntToPtr:
1053     // If the input is a ptrtoint, turn the pair into a ptr to ptr bitcast if
1054     // the int size is >= the ptr size and the address spaces are the same.
1055     // This requires knowing the width of a pointer, so it can't be done in
1056     // ConstantExpr::getCast.
1057     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Ops[0])) {
1058       if (TD && CE->getOpcode() == Instruction::PtrToInt) {
1059         Constant *SrcPtr = CE->getOperand(0);
1060         unsigned SrcPtrSize = TD->getPointerTypeSizeInBits(SrcPtr->getType());
1061         unsigned MidIntSize = CE->getType()->getScalarSizeInBits();
1062
1063         if (MidIntSize >= SrcPtrSize) {
1064           unsigned SrcAS = SrcPtr->getType()->getPointerAddressSpace();
1065           if (SrcAS == DestTy->getPointerAddressSpace())
1066             return FoldBitCast(CE->getOperand(0), DestTy, *TD);
1067         }
1068       }
1069     }
1070
1071     return ConstantExpr::getCast(Opcode, Ops[0], DestTy);
1072   case Instruction::Trunc:
1073   case Instruction::ZExt:
1074   case Instruction::SExt:
1075   case Instruction::FPTrunc:
1076   case Instruction::FPExt:
1077   case Instruction::UIToFP:
1078   case Instruction::SIToFP:
1079   case Instruction::FPToUI:
1080   case Instruction::FPToSI:
1081   case Instruction::AddrSpaceCast:
1082       return ConstantExpr::getCast(Opcode, Ops[0], DestTy);
1083   case Instruction::BitCast:
1084     if (TD)
1085       return FoldBitCast(Ops[0], DestTy, *TD);
1086     return ConstantExpr::getBitCast(Ops[0], DestTy);
1087   case Instruction::Select:
1088     return ConstantExpr::getSelect(Ops[0], Ops[1], Ops[2]);
1089   case Instruction::ExtractElement:
1090     return ConstantExpr::getExtractElement(Ops[0], Ops[1]);
1091   case Instruction::InsertElement:
1092     return ConstantExpr::getInsertElement(Ops[0], Ops[1], Ops[2]);
1093   case Instruction::ShuffleVector:
1094     return ConstantExpr::getShuffleVector(Ops[0], Ops[1], Ops[2]);
1095   case Instruction::GetElementPtr:
1096     if (Constant *C = CastGEPIndices(Ops, DestTy, TD, TLI))
1097       return C;
1098     if (Constant *C = SymbolicallyEvaluateGEP(Ops, DestTy, TD, TLI))
1099       return C;
1100
1101     return ConstantExpr::getGetElementPtr(Ops[0], Ops.slice(1));
1102   }
1103 }
1104
1105 /// ConstantFoldCompareInstOperands - Attempt to constant fold a compare
1106 /// instruction (icmp/fcmp) with the specified operands.  If it fails, it
1107 /// returns a constant expression of the specified operands.
1108 ///
1109 Constant *llvm::ConstantFoldCompareInstOperands(unsigned Predicate,
1110                                                 Constant *Ops0, Constant *Ops1,
1111                                                 const DataLayout *TD,
1112                                                 const TargetLibraryInfo *TLI) {
1113   // fold: icmp (inttoptr x), null         -> icmp x, 0
1114   // fold: icmp (ptrtoint x), 0            -> icmp x, null
1115   // fold: icmp (inttoptr x), (inttoptr y) -> icmp trunc/zext x, trunc/zext y
1116   // fold: icmp (ptrtoint x), (ptrtoint y) -> icmp x, y
1117   //
1118   // ConstantExpr::getCompare cannot do this, because it doesn't have TD
1119   // around to know if bit truncation is happening.
1120   if (ConstantExpr *CE0 = dyn_cast<ConstantExpr>(Ops0)) {
1121     if (TD && Ops1->isNullValue()) {
1122       if (CE0->getOpcode() == Instruction::IntToPtr) {
1123         Type *IntPtrTy = TD->getIntPtrType(CE0->getType());
1124         // Convert the integer value to the right size to ensure we get the
1125         // proper extension or truncation.
1126         Constant *C = ConstantExpr::getIntegerCast(CE0->getOperand(0),
1127                                                    IntPtrTy, false);
1128         Constant *Null = Constant::getNullValue(C->getType());
1129         return ConstantFoldCompareInstOperands(Predicate, C, Null, TD, TLI);
1130       }
1131
1132       // Only do this transformation if the int is intptrty in size, otherwise
1133       // there is a truncation or extension that we aren't modeling.
1134       if (CE0->getOpcode() == Instruction::PtrToInt) {
1135         Type *IntPtrTy = TD->getIntPtrType(CE0->getOperand(0)->getType());
1136         if (CE0->getType() == IntPtrTy) {
1137           Constant *C = CE0->getOperand(0);
1138           Constant *Null = Constant::getNullValue(C->getType());
1139           return ConstantFoldCompareInstOperands(Predicate, C, Null, TD, TLI);
1140         }
1141       }
1142     }
1143
1144     if (ConstantExpr *CE1 = dyn_cast<ConstantExpr>(Ops1)) {
1145       if (TD && CE0->getOpcode() == CE1->getOpcode()) {
1146         if (CE0->getOpcode() == Instruction::IntToPtr) {
1147           Type *IntPtrTy = TD->getIntPtrType(CE0->getType());
1148
1149           // Convert the integer value to the right size to ensure we get the
1150           // proper extension or truncation.
1151           Constant *C0 = ConstantExpr::getIntegerCast(CE0->getOperand(0),
1152                                                       IntPtrTy, false);
1153           Constant *C1 = ConstantExpr::getIntegerCast(CE1->getOperand(0),
1154                                                       IntPtrTy, false);
1155           return ConstantFoldCompareInstOperands(Predicate, C0, C1, TD, TLI);
1156         }
1157
1158         // Only do this transformation if the int is intptrty in size, otherwise
1159         // there is a truncation or extension that we aren't modeling.
1160         if (CE0->getOpcode() == Instruction::PtrToInt) {
1161           Type *IntPtrTy = TD->getIntPtrType(CE0->getOperand(0)->getType());
1162           if (CE0->getType() == IntPtrTy &&
1163               CE0->getOperand(0)->getType() == CE1->getOperand(0)->getType()) {
1164             return ConstantFoldCompareInstOperands(Predicate,
1165                                                    CE0->getOperand(0),
1166                                                    CE1->getOperand(0),
1167                                                    TD,
1168                                                    TLI);
1169           }
1170         }
1171       }
1172     }
1173
1174     // icmp eq (or x, y), 0 -> (icmp eq x, 0) & (icmp eq y, 0)
1175     // icmp ne (or x, y), 0 -> (icmp ne x, 0) | (icmp ne y, 0)
1176     if ((Predicate == ICmpInst::ICMP_EQ || Predicate == ICmpInst::ICMP_NE) &&
1177         CE0->getOpcode() == Instruction::Or && Ops1->isNullValue()) {
1178       Constant *LHS =
1179         ConstantFoldCompareInstOperands(Predicate, CE0->getOperand(0), Ops1,
1180                                         TD, TLI);
1181       Constant *RHS =
1182         ConstantFoldCompareInstOperands(Predicate, CE0->getOperand(1), Ops1,
1183                                         TD, TLI);
1184       unsigned OpC =
1185         Predicate == ICmpInst::ICMP_EQ ? Instruction::And : Instruction::Or;
1186       Constant *Ops[] = { LHS, RHS };
1187       return ConstantFoldInstOperands(OpC, LHS->getType(), Ops, TD, TLI);
1188     }
1189   }
1190
1191   return ConstantExpr::getCompare(Predicate, Ops0, Ops1);
1192 }
1193
1194
1195 /// ConstantFoldLoadThroughGEPConstantExpr - Given a constant and a
1196 /// getelementptr constantexpr, return the constant value being addressed by the
1197 /// constant expression, or null if something is funny and we can't decide.
1198 Constant *llvm::ConstantFoldLoadThroughGEPConstantExpr(Constant *C,
1199                                                        ConstantExpr *CE) {
1200   if (!CE->getOperand(1)->isNullValue())
1201     return nullptr;  // Do not allow stepping over the value!
1202
1203   // Loop over all of the operands, tracking down which value we are
1204   // addressing.
1205   for (unsigned i = 2, e = CE->getNumOperands(); i != e; ++i) {
1206     C = C->getAggregateElement(CE->getOperand(i));
1207     if (!C)
1208       return nullptr;
1209   }
1210   return C;
1211 }
1212
1213 /// ConstantFoldLoadThroughGEPIndices - Given a constant and getelementptr
1214 /// indices (with an *implied* zero pointer index that is not in the list),
1215 /// return the constant value being addressed by a virtual load, or null if
1216 /// something is funny and we can't decide.
1217 Constant *llvm::ConstantFoldLoadThroughGEPIndices(Constant *C,
1218                                                   ArrayRef<Constant*> Indices) {
1219   // Loop over all of the operands, tracking down which value we are
1220   // addressing.
1221   for (unsigned i = 0, e = Indices.size(); i != e; ++i) {
1222     C = C->getAggregateElement(Indices[i]);
1223     if (!C)
1224       return nullptr;
1225   }
1226   return C;
1227 }
1228
1229
1230 //===----------------------------------------------------------------------===//
1231 //  Constant Folding for Calls
1232 //
1233
1234 /// canConstantFoldCallTo - Return true if its even possible to fold a call to
1235 /// the specified function.
1236 bool llvm::canConstantFoldCallTo(const Function *F) {
1237   switch (F->getIntrinsicID()) {
1238   case Intrinsic::fabs:
1239   case Intrinsic::log:
1240   case Intrinsic::log2:
1241   case Intrinsic::log10:
1242   case Intrinsic::exp:
1243   case Intrinsic::exp2:
1244   case Intrinsic::floor:
1245   case Intrinsic::ceil:
1246   case Intrinsic::sqrt:
1247   case Intrinsic::pow:
1248   case Intrinsic::powi:
1249   case Intrinsic::bswap:
1250   case Intrinsic::ctpop:
1251   case Intrinsic::ctlz:
1252   case Intrinsic::cttz:
1253   case Intrinsic::fma:
1254   case Intrinsic::fmuladd:
1255   case Intrinsic::copysign:
1256   case Intrinsic::round:
1257   case Intrinsic::sadd_with_overflow:
1258   case Intrinsic::uadd_with_overflow:
1259   case Intrinsic::ssub_with_overflow:
1260   case Intrinsic::usub_with_overflow:
1261   case Intrinsic::smul_with_overflow:
1262   case Intrinsic::umul_with_overflow:
1263   case Intrinsic::convert_from_fp16:
1264   case Intrinsic::convert_to_fp16:
1265   case Intrinsic::x86_sse_cvtss2si:
1266   case Intrinsic::x86_sse_cvtss2si64:
1267   case Intrinsic::x86_sse_cvttss2si:
1268   case Intrinsic::x86_sse_cvttss2si64:
1269   case Intrinsic::x86_sse2_cvtsd2si:
1270   case Intrinsic::x86_sse2_cvtsd2si64:
1271   case Intrinsic::x86_sse2_cvttsd2si:
1272   case Intrinsic::x86_sse2_cvttsd2si64:
1273     return true;
1274   default:
1275     return false;
1276   case 0: break;
1277   }
1278
1279   if (!F->hasName())
1280     return false;
1281   StringRef Name = F->getName();
1282
1283   // In these cases, the check of the length is required.  We don't want to
1284   // return true for a name like "cos\0blah" which strcmp would return equal to
1285   // "cos", but has length 8.
1286   switch (Name[0]) {
1287   default: return false;
1288   case 'a':
1289     return Name == "acos" || Name == "asin" || Name == "atan" || Name =="atan2";
1290   case 'c':
1291     return Name == "cos" || Name == "ceil" || Name == "cosf" || Name == "cosh";
1292   case 'e':
1293     return Name == "exp" || Name == "exp2";
1294   case 'f':
1295     return Name == "fabs" || Name == "fmod" || Name == "floor";
1296   case 'l':
1297     return Name == "log" || Name == "log10";
1298   case 'p':
1299     return Name == "pow";
1300   case 's':
1301     return Name == "sin" || Name == "sinh" || Name == "sqrt" ||
1302       Name == "sinf" || Name == "sqrtf";
1303   case 't':
1304     return Name == "tan" || Name == "tanh";
1305   }
1306 }
1307
1308 static Constant *GetConstantFoldFPValue(double V, Type *Ty) {
1309   if (Ty->isHalfTy()) {
1310     APFloat APF(V);
1311     bool unused;
1312     APF.convert(APFloat::IEEEhalf, APFloat::rmNearestTiesToEven, &unused);
1313     return ConstantFP::get(Ty->getContext(), APF);
1314   }
1315   if (Ty->isFloatTy())
1316     return ConstantFP::get(Ty->getContext(), APFloat((float)V));
1317   if (Ty->isDoubleTy())
1318     return ConstantFP::get(Ty->getContext(), APFloat(V));
1319   llvm_unreachable("Can only constant fold half/float/double");
1320
1321 }
1322
1323 namespace {
1324 /// llvm_fenv_clearexcept - Clear the floating-point exception state.
1325 static inline void llvm_fenv_clearexcept() {
1326 #if defined(HAVE_FENV_H) && HAVE_DECL_FE_ALL_EXCEPT
1327   feclearexcept(FE_ALL_EXCEPT);
1328 #endif
1329   errno = 0;
1330 }
1331
1332 /// llvm_fenv_testexcept - Test if a floating-point exception was raised.
1333 static inline bool llvm_fenv_testexcept() {
1334   int errno_val = errno;
1335   if (errno_val == ERANGE || errno_val == EDOM)
1336     return true;
1337 #if defined(HAVE_FENV_H) && HAVE_DECL_FE_ALL_EXCEPT && HAVE_DECL_FE_INEXACT
1338   if (fetestexcept(FE_ALL_EXCEPT & ~FE_INEXACT))
1339     return true;
1340 #endif
1341   return false;
1342 }
1343 } // End namespace
1344
1345 static Constant *ConstantFoldFP(double (*NativeFP)(double), double V,
1346                                 Type *Ty) {
1347   llvm_fenv_clearexcept();
1348   V = NativeFP(V);
1349   if (llvm_fenv_testexcept()) {
1350     llvm_fenv_clearexcept();
1351     return nullptr;
1352   }
1353
1354   return GetConstantFoldFPValue(V, Ty);
1355 }
1356
1357 static Constant *ConstantFoldBinaryFP(double (*NativeFP)(double, double),
1358                                       double V, double W, Type *Ty) {
1359   llvm_fenv_clearexcept();
1360   V = NativeFP(V, W);
1361   if (llvm_fenv_testexcept()) {
1362     llvm_fenv_clearexcept();
1363     return nullptr;
1364   }
1365
1366   return GetConstantFoldFPValue(V, Ty);
1367 }
1368
1369 /// ConstantFoldConvertToInt - Attempt to an SSE floating point to integer
1370 /// conversion of a constant floating point. If roundTowardZero is false, the
1371 /// default IEEE rounding is used (toward nearest, ties to even). This matches
1372 /// the behavior of the non-truncating SSE instructions in the default rounding
1373 /// mode. The desired integer type Ty is used to select how many bits are
1374 /// available for the result. Returns null if the conversion cannot be
1375 /// performed, otherwise returns the Constant value resulting from the
1376 /// conversion.
1377 static Constant *ConstantFoldConvertToInt(const APFloat &Val,
1378                                           bool roundTowardZero, Type *Ty) {
1379   // All of these conversion intrinsics form an integer of at most 64bits.
1380   unsigned ResultWidth = Ty->getIntegerBitWidth();
1381   assert(ResultWidth <= 64 &&
1382          "Can only constant fold conversions to 64 and 32 bit ints");
1383
1384   uint64_t UIntVal;
1385   bool isExact = false;
1386   APFloat::roundingMode mode = roundTowardZero? APFloat::rmTowardZero
1387                                               : APFloat::rmNearestTiesToEven;
1388   APFloat::opStatus status = Val.convertToInteger(&UIntVal, ResultWidth,
1389                                                   /*isSigned=*/true, mode,
1390                                                   &isExact);
1391   if (status != APFloat::opOK && status != APFloat::opInexact)
1392     return nullptr;
1393   return ConstantInt::get(Ty, UIntVal, /*isSigned=*/true);
1394 }
1395
1396 static double getValueAsDouble(ConstantFP *Op) {
1397   Type *Ty = Op->getType();
1398
1399   if (Ty->isFloatTy())
1400     return Op->getValueAPF().convertToFloat();
1401
1402   if (Ty->isDoubleTy())
1403     return Op->getValueAPF().convertToDouble();
1404
1405   bool unused;
1406   APFloat APF = Op->getValueAPF();
1407   APF.convert(APFloat::IEEEdouble, APFloat::rmNearestTiesToEven, &unused);
1408   return APF.convertToDouble();
1409 }
1410
1411 static Constant *ConstantFoldScalarCall(StringRef Name, unsigned IntrinsicID,
1412                                         Type *Ty, ArrayRef<Constant *> Operands,
1413                                         const TargetLibraryInfo *TLI) {
1414   if (Operands.size() == 1) {
1415     if (ConstantFP *Op = dyn_cast<ConstantFP>(Operands[0])) {
1416       if (IntrinsicID == Intrinsic::convert_to_fp16) {
1417         APFloat Val(Op->getValueAPF());
1418
1419         bool lost = false;
1420         Val.convert(APFloat::IEEEhalf, APFloat::rmNearestTiesToEven, &lost);
1421
1422         return ConstantInt::get(Ty->getContext(), Val.bitcastToAPInt());
1423       }
1424
1425       if (!Ty->isHalfTy() && !Ty->isFloatTy() && !Ty->isDoubleTy())
1426         return nullptr;
1427
1428       if (IntrinsicID == Intrinsic::round) {
1429         APFloat V = Op->getValueAPF();
1430         V.roundToIntegral(APFloat::rmNearestTiesToAway);
1431         return ConstantFP::get(Ty->getContext(), V);
1432       }
1433
1434       /// We only fold functions with finite arguments. Folding NaN and inf is
1435       /// likely to be aborted with an exception anyway, and some host libms
1436       /// have known errors raising exceptions.
1437       if (Op->getValueAPF().isNaN() || Op->getValueAPF().isInfinity())
1438         return nullptr;
1439
1440       /// Currently APFloat versions of these functions do not exist, so we use
1441       /// the host native double versions.  Float versions are not called
1442       /// directly but for all these it is true (float)(f((double)arg)) ==
1443       /// f(arg).  Long double not supported yet.
1444       double V = getValueAsDouble(Op);
1445
1446       switch (IntrinsicID) {
1447         default: break;
1448         case Intrinsic::fabs:
1449           return ConstantFoldFP(fabs, V, Ty);
1450 #if HAVE_LOG2
1451         case Intrinsic::log2:
1452           return ConstantFoldFP(log2, V, Ty);
1453 #endif
1454 #if HAVE_LOG
1455         case Intrinsic::log:
1456           return ConstantFoldFP(log, V, Ty);
1457 #endif
1458 #if HAVE_LOG10
1459         case Intrinsic::log10:
1460           return ConstantFoldFP(log10, V, Ty);
1461 #endif
1462 #if HAVE_EXP
1463         case Intrinsic::exp:
1464           return ConstantFoldFP(exp, V, Ty);
1465 #endif
1466 #if HAVE_EXP2
1467         case Intrinsic::exp2:
1468           return ConstantFoldFP(exp2, V, Ty);
1469 #endif
1470         case Intrinsic::floor:
1471           return ConstantFoldFP(floor, V, Ty);
1472         case Intrinsic::ceil:
1473           return ConstantFoldFP(ceil, V, Ty);
1474       }
1475
1476       if (!TLI)
1477         return nullptr;
1478
1479       switch (Name[0]) {
1480       case 'a':
1481         if (Name == "acos" && TLI->has(LibFunc::acos))
1482           return ConstantFoldFP(acos, V, Ty);
1483         else if (Name == "asin" && TLI->has(LibFunc::asin))
1484           return ConstantFoldFP(asin, V, Ty);
1485         else if (Name == "atan" && TLI->has(LibFunc::atan))
1486           return ConstantFoldFP(atan, V, Ty);
1487         break;
1488       case 'c':
1489         if (Name == "ceil" && TLI->has(LibFunc::ceil))
1490           return ConstantFoldFP(ceil, V, Ty);
1491         else if (Name == "cos" && TLI->has(LibFunc::cos))
1492           return ConstantFoldFP(cos, V, Ty);
1493         else if (Name == "cosh" && TLI->has(LibFunc::cosh))
1494           return ConstantFoldFP(cosh, V, Ty);
1495         else if (Name == "cosf" && TLI->has(LibFunc::cosf))
1496           return ConstantFoldFP(cos, V, Ty);
1497         break;
1498       case 'e':
1499         if (Name == "exp" && TLI->has(LibFunc::exp))
1500           return ConstantFoldFP(exp, V, Ty);
1501
1502         if (Name == "exp2" && TLI->has(LibFunc::exp2)) {
1503           // Constant fold exp2(x) as pow(2,x) in case the host doesn't have a
1504           // C99 library.
1505           return ConstantFoldBinaryFP(pow, 2.0, V, Ty);
1506         }
1507         break;
1508       case 'f':
1509         if (Name == "fabs" && TLI->has(LibFunc::fabs))
1510           return ConstantFoldFP(fabs, V, Ty);
1511         else if (Name == "floor" && TLI->has(LibFunc::floor))
1512           return ConstantFoldFP(floor, V, Ty);
1513         break;
1514       case 'l':
1515         if (Name == "log" && V > 0 && TLI->has(LibFunc::log))
1516           return ConstantFoldFP(log, V, Ty);
1517         else if (Name == "log10" && V > 0 && TLI->has(LibFunc::log10))
1518           return ConstantFoldFP(log10, V, Ty);
1519         else if (IntrinsicID == Intrinsic::sqrt &&
1520                  (Ty->isHalfTy() || Ty->isFloatTy() || Ty->isDoubleTy())) {
1521           if (V >= -0.0)
1522             return ConstantFoldFP(sqrt, V, Ty);
1523           else // Undefined
1524             return Constant::getNullValue(Ty);
1525         }
1526         break;
1527       case 's':
1528         if (Name == "sin" && TLI->has(LibFunc::sin))
1529           return ConstantFoldFP(sin, V, Ty);
1530         else if (Name == "sinh" && TLI->has(LibFunc::sinh))
1531           return ConstantFoldFP(sinh, V, Ty);
1532         else if (Name == "sqrt" && V >= 0 && TLI->has(LibFunc::sqrt))
1533           return ConstantFoldFP(sqrt, V, Ty);
1534         else if (Name == "sqrtf" && V >= 0 && TLI->has(LibFunc::sqrtf))
1535           return ConstantFoldFP(sqrt, V, Ty);
1536         else if (Name == "sinf" && TLI->has(LibFunc::sinf))
1537           return ConstantFoldFP(sin, V, Ty);
1538         break;
1539       case 't':
1540         if (Name == "tan" && TLI->has(LibFunc::tan))
1541           return ConstantFoldFP(tan, V, Ty);
1542         else if (Name == "tanh" && TLI->has(LibFunc::tanh))
1543           return ConstantFoldFP(tanh, V, Ty);
1544         break;
1545       default:
1546         break;
1547       }
1548       return nullptr;
1549     }
1550
1551     if (ConstantInt *Op = dyn_cast<ConstantInt>(Operands[0])) {
1552       switch (IntrinsicID) {
1553       case Intrinsic::bswap:
1554         return ConstantInt::get(Ty->getContext(), Op->getValue().byteSwap());
1555       case Intrinsic::ctpop:
1556         return ConstantInt::get(Ty, Op->getValue().countPopulation());
1557       case Intrinsic::convert_from_fp16: {
1558         APFloat Val(APFloat::IEEEhalf, Op->getValue());
1559
1560         bool lost = false;
1561         APFloat::opStatus status =
1562           Val.convert(APFloat::IEEEsingle, APFloat::rmNearestTiesToEven, &lost);
1563
1564         // Conversion is always precise.
1565         (void)status;
1566         assert(status == APFloat::opOK && !lost &&
1567                "Precision lost during fp16 constfolding");
1568
1569         return ConstantFP::get(Ty->getContext(), Val);
1570       }
1571       default:
1572         return nullptr;
1573       }
1574     }
1575
1576     // Support ConstantVector in case we have an Undef in the top.
1577     if (isa<ConstantVector>(Operands[0]) ||
1578         isa<ConstantDataVector>(Operands[0])) {
1579       Constant *Op = cast<Constant>(Operands[0]);
1580       switch (IntrinsicID) {
1581       default: break;
1582       case Intrinsic::x86_sse_cvtss2si:
1583       case Intrinsic::x86_sse_cvtss2si64:
1584       case Intrinsic::x86_sse2_cvtsd2si:
1585       case Intrinsic::x86_sse2_cvtsd2si64:
1586         if (ConstantFP *FPOp =
1587               dyn_cast_or_null<ConstantFP>(Op->getAggregateElement(0U)))
1588           return ConstantFoldConvertToInt(FPOp->getValueAPF(),
1589                                           /*roundTowardZero=*/false, Ty);
1590       case Intrinsic::x86_sse_cvttss2si:
1591       case Intrinsic::x86_sse_cvttss2si64:
1592       case Intrinsic::x86_sse2_cvttsd2si:
1593       case Intrinsic::x86_sse2_cvttsd2si64:
1594         if (ConstantFP *FPOp =
1595               dyn_cast_or_null<ConstantFP>(Op->getAggregateElement(0U)))
1596           return ConstantFoldConvertToInt(FPOp->getValueAPF(),
1597                                           /*roundTowardZero=*/true, Ty);
1598       }
1599     }
1600
1601     if (isa<UndefValue>(Operands[0])) {
1602       if (IntrinsicID == Intrinsic::bswap)
1603         return Operands[0];
1604       return nullptr;
1605     }
1606
1607     return nullptr;
1608   }
1609
1610   if (Operands.size() == 2) {
1611     if (ConstantFP *Op1 = dyn_cast<ConstantFP>(Operands[0])) {
1612       if (!Ty->isHalfTy() && !Ty->isFloatTy() && !Ty->isDoubleTy())
1613         return nullptr;
1614       double Op1V = getValueAsDouble(Op1);
1615
1616       if (ConstantFP *Op2 = dyn_cast<ConstantFP>(Operands[1])) {
1617         if (Op2->getType() != Op1->getType())
1618           return nullptr;
1619
1620         double Op2V = getValueAsDouble(Op2);
1621         if (IntrinsicID == Intrinsic::pow) {
1622           return ConstantFoldBinaryFP(pow, Op1V, Op2V, Ty);
1623         }
1624         if (IntrinsicID == Intrinsic::copysign) {
1625           APFloat V1 = Op1->getValueAPF();
1626           APFloat V2 = Op2->getValueAPF();
1627           V1.copySign(V2);
1628           return ConstantFP::get(Ty->getContext(), V1);
1629         }
1630         if (!TLI)
1631           return nullptr;
1632         if (Name == "pow" && TLI->has(LibFunc::pow))
1633           return ConstantFoldBinaryFP(pow, Op1V, Op2V, Ty);
1634         if (Name == "fmod" && TLI->has(LibFunc::fmod))
1635           return ConstantFoldBinaryFP(fmod, Op1V, Op2V, Ty);
1636         if (Name == "atan2" && TLI->has(LibFunc::atan2))
1637           return ConstantFoldBinaryFP(atan2, Op1V, Op2V, Ty);
1638       } else if (ConstantInt *Op2C = dyn_cast<ConstantInt>(Operands[1])) {
1639         if (IntrinsicID == Intrinsic::powi && Ty->isHalfTy())
1640           return ConstantFP::get(Ty->getContext(),
1641                                  APFloat((float)std::pow((float)Op1V,
1642                                                  (int)Op2C->getZExtValue())));
1643         if (IntrinsicID == Intrinsic::powi && Ty->isFloatTy())
1644           return ConstantFP::get(Ty->getContext(),
1645                                  APFloat((float)std::pow((float)Op1V,
1646                                                  (int)Op2C->getZExtValue())));
1647         if (IntrinsicID == Intrinsic::powi && Ty->isDoubleTy())
1648           return ConstantFP::get(Ty->getContext(),
1649                                  APFloat((double)std::pow((double)Op1V,
1650                                                    (int)Op2C->getZExtValue())));
1651       }
1652       return nullptr;
1653     }
1654
1655     if (ConstantInt *Op1 = dyn_cast<ConstantInt>(Operands[0])) {
1656       if (ConstantInt *Op2 = dyn_cast<ConstantInt>(Operands[1])) {
1657         switch (IntrinsicID) {
1658         default: break;
1659         case Intrinsic::sadd_with_overflow:
1660         case Intrinsic::uadd_with_overflow:
1661         case Intrinsic::ssub_with_overflow:
1662         case Intrinsic::usub_with_overflow:
1663         case Intrinsic::smul_with_overflow:
1664         case Intrinsic::umul_with_overflow: {
1665           APInt Res;
1666           bool Overflow;
1667           switch (IntrinsicID) {
1668           default: llvm_unreachable("Invalid case");
1669           case Intrinsic::sadd_with_overflow:
1670             Res = Op1->getValue().sadd_ov(Op2->getValue(), Overflow);
1671             break;
1672           case Intrinsic::uadd_with_overflow:
1673             Res = Op1->getValue().uadd_ov(Op2->getValue(), Overflow);
1674             break;
1675           case Intrinsic::ssub_with_overflow:
1676             Res = Op1->getValue().ssub_ov(Op2->getValue(), Overflow);
1677             break;
1678           case Intrinsic::usub_with_overflow:
1679             Res = Op1->getValue().usub_ov(Op2->getValue(), Overflow);
1680             break;
1681           case Intrinsic::smul_with_overflow:
1682             Res = Op1->getValue().smul_ov(Op2->getValue(), Overflow);
1683             break;
1684           case Intrinsic::umul_with_overflow:
1685             Res = Op1->getValue().umul_ov(Op2->getValue(), Overflow);
1686             break;
1687           }
1688           Constant *Ops[] = {
1689             ConstantInt::get(Ty->getContext(), Res),
1690             ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(Ty->getContext()), Overflow)
1691           };
1692           return ConstantStruct::get(cast<StructType>(Ty), Ops);
1693         }
1694         case Intrinsic::cttz:
1695           if (Op2->isOne() && Op1->isZero()) // cttz(0, 1) is undef.
1696             return UndefValue::get(Ty);
1697           return ConstantInt::get(Ty, Op1->getValue().countTrailingZeros());
1698         case Intrinsic::ctlz:
1699           if (Op2->isOne() && Op1->isZero()) // ctlz(0, 1) is undef.
1700             return UndefValue::get(Ty);
1701           return ConstantInt::get(Ty, Op1->getValue().countLeadingZeros());
1702         }
1703       }
1704
1705       return nullptr;
1706     }
1707     return nullptr;
1708   }
1709
1710   if (Operands.size() != 3)
1711     return nullptr;
1712
1713   if (const ConstantFP *Op1 = dyn_cast<ConstantFP>(Operands[0])) {
1714     if (const ConstantFP *Op2 = dyn_cast<ConstantFP>(Operands[1])) {
1715       if (const ConstantFP *Op3 = dyn_cast<ConstantFP>(Operands[2])) {
1716         switch (IntrinsicID) {
1717         default: break;
1718         case Intrinsic::fma:
1719         case Intrinsic::fmuladd: {
1720           APFloat V = Op1->getValueAPF();
1721           APFloat::opStatus s = V.fusedMultiplyAdd(Op2->getValueAPF(),
1722                                                    Op3->getValueAPF(),
1723                                                    APFloat::rmNearestTiesToEven);
1724           if (s != APFloat::opInvalidOp)
1725             return ConstantFP::get(Ty->getContext(), V);
1726
1727           return nullptr;
1728         }
1729         }
1730       }
1731     }
1732   }
1733
1734   return nullptr;
1735 }
1736
1737 static Constant *ConstantFoldVectorCall(StringRef Name, unsigned IntrinsicID,
1738                                         VectorType *VTy,
1739                                         ArrayRef<Constant *> Operands,
1740                                         const TargetLibraryInfo *TLI) {
1741   SmallVector<Constant *, 4> Result(VTy->getNumElements());
1742   SmallVector<Constant *, 4> Lane(Operands.size());
1743   Type *Ty = VTy->getElementType();
1744
1745   for (unsigned I = 0, E = VTy->getNumElements(); I != E; ++I) {
1746     // Gather a column of constants.
1747     for (unsigned J = 0, JE = Operands.size(); J != JE; ++J) {
1748       Constant *Agg = Operands[J]->getAggregateElement(I);
1749       if (!Agg)
1750         return nullptr;
1751
1752       Lane[J] = Agg;
1753     }
1754
1755     // Use the regular scalar folding to simplify this column.
1756     Constant *Folded = ConstantFoldScalarCall(Name, IntrinsicID, Ty, Lane, TLI);
1757     if (!Folded)
1758       return nullptr;
1759     Result[I] = Folded;
1760   }
1761
1762   return ConstantVector::get(Result);
1763 }
1764
1765 /// ConstantFoldCall - Attempt to constant fold a call to the specified function
1766 /// with the specified arguments, returning null if unsuccessful.
1767 Constant *
1768 llvm::ConstantFoldCall(Function *F, ArrayRef<Constant *> Operands,
1769                        const TargetLibraryInfo *TLI) {
1770   if (!F->hasName())
1771     return nullptr;
1772   StringRef Name = F->getName();
1773
1774   Type *Ty = F->getReturnType();
1775
1776   if (VectorType *VTy = dyn_cast<VectorType>(Ty))
1777     return ConstantFoldVectorCall(Name, F->getIntrinsicID(), VTy, Operands, TLI);
1778
1779   return ConstantFoldScalarCall(Name, F->getIntrinsicID(), Ty, Operands, TLI);
1780 }