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 /// Constant fold bitcast, symbolically evaluating it with DataLayout.
  51 /// 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       !DestTy->isPtrOrPtrVectorTy()) // Don't get ones for ptr types!
  60     return Constant::getAllOnesValue(DestTy);
  61
  62   // Handle a vector->integer cast.
  63   if (IntegerType *IT = dyn_cast<IntegerType>(DestTy)) {
  64     VectorType *VTy = dyn_cast<VectorType>(C->getType());
  65     if (!VTy)
  66       return ConstantExpr::getBitCast(C, DestTy);
  67
  68     unsigned NumSrcElts = VTy->getNumElements();
  69     Type *SrcEltTy = VTy->getElementType();
  70
  71     // If the vector is a vector of floating point, convert it to vector of int
  72     // to simplify things.
  73     if (SrcEltTy->isFloatingPointTy()) {
  74       unsigned FPWidth = SrcEltTy->getPrimitiveSizeInBits();
  75       Type *SrcIVTy =
  76         VectorType::get(IntegerType::get(C->getContext(), FPWidth), NumSrcElts);
  77       // Ask IR to do the conversion now that #elts line up.
  78       C = ConstantExpr::getBitCast(C, SrcIVTy);
  79     }
  80
  81     ConstantDataVector *CDV = dyn_cast<ConstantDataVector>(C);
  82     if (!CDV)
  83       return ConstantExpr::getBitCast(C, DestTy);
  84
  85     // Now that we know that the input value is a vector of integers, just shift
  86     // and insert them into our result.
  87     unsigned BitShift = TD.getTypeAllocSizeInBits(SrcEltTy);
  88     APInt Result(IT->getBitWidth(), 0);
  89     for (unsigned i = 0; i != NumSrcElts; ++i) {
  90       Result <<= BitShift;
  91       if (TD.isLittleEndian())
  92         Result |= CDV->getElementAsInteger(NumSrcElts-i-1);
  93       else
  94         Result |= CDV->getElementAsInteger(i);
  95     }
  96
  97     return ConstantInt::get(IT, Result);
  98   }
  99
 100   // The code below only handles casts to vectors currently.
 101   VectorType *DestVTy = dyn_cast<VectorType>(DestTy);
 102   if (!DestVTy)
 103     return ConstantExpr::getBitCast(C, DestTy);
 104
 105   // If this is a scalar -> vector cast, convert the input into a <1 x scalar>
 106   // vector so the code below can handle it uniformly.
 107   if (isa<ConstantFP>(C) || isa<ConstantInt>(C)) {
 108     Constant *Ops = C; // don't take the address of C!
 109     return FoldBitCast(ConstantVector::get(Ops), DestTy, TD);
 110   }
 111
 112   // If this is a bitcast from constant vector -> vector, fold it.
 113   if (!isa<ConstantDataVector>(C) && !isa<ConstantVector>(C))
 114     return ConstantExpr::getBitCast(C, DestTy);
 115
 116   // If the element types match, IR can fold it.
 117   unsigned NumDstElt = DestVTy->getNumElements();
 118   unsigned NumSrcElt = C->getType()->getVectorNumElements();
 119   if (NumDstElt == NumSrcElt)
 120     return ConstantExpr::getBitCast(C, DestTy);
 121
 122   Type *SrcEltTy = C->getType()->getVectorElementType();
 123   Type *DstEltTy = DestVTy->getElementType();
 124
 125   // Otherwise, we're changing the number of elements in a vector, which
 126   // requires endianness information to do the right thing.  For example,
 127   //    bitcast (<2 x i64> <i64 0, i64 1> to <4 x i32>)
 128   // folds to (little endian):
 129   //    <4 x i32> <i32 0, i32 0, i32 1, i32 0>
 130   // and to (big endian):
 131   //    <4 x i32> <i32 0, i32 0, i32 0, i32 1>
 132
 133   // First thing is first.  We only want to think about integer here, so if
 134   // we have something in FP form, recast it as integer.
 135   if (DstEltTy->isFloatingPointTy()) {
 136     // Fold to an vector of integers with same size as our FP type.
 137     unsigned FPWidth = DstEltTy->getPrimitiveSizeInBits();
 138     Type *DestIVTy =
 139       VectorType::get(IntegerType::get(C->getContext(), FPWidth), NumDstElt);
 140     // Recursively handle this integer conversion, if possible.
 141     C = FoldBitCast(C, DestIVTy, TD);
 142
 143     // Finally, IR can handle this now that #elts line up.
 144     return ConstantExpr::getBitCast(C, DestTy);
 145   }
 146
 147   // Okay, we know the destination is integer, if the input is FP, convert
 148   // it to integer first.
 149   if (SrcEltTy->isFloatingPointTy()) {
 150     unsigned FPWidth = SrcEltTy->getPrimitiveSizeInBits();
 151     Type *SrcIVTy =
 152       VectorType::get(IntegerType::get(C->getContext(), FPWidth), NumSrcElt);
 153     // Ask IR to do the conversion now that #elts line up.
 154     C = ConstantExpr::getBitCast(C, SrcIVTy);
 155     // If IR wasn't able to fold it, bail out.
 156     if (!isa<ConstantVector>(C) &&  // FIXME: Remove ConstantVector.
 157         !isa<ConstantDataVector>(C))
 158       return C;
 159   }
 160
 161   // Now we know that the input and output vectors are both integer vectors
 162   // of the same size, and that their #elements is not the same.  Do the
 163   // conversion here, which depends on whether the input or output has
 164   // more elements.
 165   bool isLittleEndian = TD.isLittleEndian();
 166
 167   SmallVector<Constant*, 32> Result;
 168   if (NumDstElt < NumSrcElt) {
 169     // Handle: bitcast (<4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3> to <2 x i64>)
 170     Constant *Zero = Constant::getNullValue(DstEltTy);
 171     unsigned Ratio = NumSrcElt/NumDstElt;
 172     unsigned SrcBitSize = SrcEltTy->getPrimitiveSizeInBits();
 173     unsigned SrcElt = 0;
 174     for (unsigned i = 0; i != NumDstElt; ++i) {
 175       // Build each element of the result.
 176       Constant *Elt = Zero;
 177       unsigned ShiftAmt = isLittleEndian ? 0 : SrcBitSize*(Ratio-1);
 178       for (unsigned j = 0; j != Ratio; ++j) {
 179         Constant *Src =dyn_cast<ConstantInt>(C->getAggregateElement(SrcElt++));
 180         if (!Src)  // Reject constantexpr elements.
 181           return ConstantExpr::getBitCast(C, DestTy);
 182
 183         // Zero extend the element to the right size.
 184         Src = ConstantExpr::getZExt(Src, Elt->getType());
 185
 186         // Shift it to the right place, depending on endianness.
 187         Src = ConstantExpr::getShl(Src,
 188                                    ConstantInt::get(Src->getType(), ShiftAmt));
 189         ShiftAmt += isLittleEndian ? SrcBitSize : -SrcBitSize;
 190
 191         // Mix it in.
 192         Elt = ConstantExpr::getOr(Elt, Src);
 193       }
 194       Result.push_back(Elt);
 195     }
 196     return ConstantVector::get(Result);
 197   }
 198
 199   // Handle: bitcast (<2 x i64> <i64 0, i64 1> to <4 x i32>)
 200   unsigned Ratio = NumDstElt/NumSrcElt;
 201   unsigned DstBitSize = TD.getTypeSizeInBits(DstEltTy);
 202
 203   // Loop over each source value, expanding into multiple results.
 204   for (unsigned i = 0; i != NumSrcElt; ++i) {
 205     Constant *Src = dyn_cast<ConstantInt>(C->getAggregateElement(i));
 206     if (!Src)  // Reject constantexpr elements.
 207       return ConstantExpr::getBitCast(C, DestTy);
 208
 209     unsigned ShiftAmt = isLittleEndian ? 0 : DstBitSize*(Ratio-1);
 210     for (unsigned j = 0; j != Ratio; ++j) {
 211       // Shift the piece of the value into the right place, depending on
 212       // endianness.
 213       Constant *Elt = ConstantExpr::getLShr(Src,
 214                                   ConstantInt::get(Src->getType(), ShiftAmt));
 215       ShiftAmt += isLittleEndian ? DstBitSize : -DstBitSize;
 216
 217       // Truncate the element to an integer with the same pointer size and
 218       // convert the element back to a pointer using a inttoptr.
 219       if (DstEltTy->isPointerTy()) {
 220         IntegerType *DstIntTy = Type::getIntNTy(C->getContext(), DstBitSize);
 221         Constant *CE = ConstantExpr::getTrunc(Elt, DstIntTy);
 222         Result.push_back(ConstantExpr::getIntToPtr(CE, DstEltTy));
 223         continue;
 224       }
 225
 226       // Truncate and remember this piece.
 227       Result.push_back(ConstantExpr::getTrunc(Elt, DstEltTy));
 228     }
 229   }
 230
 231   return ConstantVector::get(Result);
 232 }
 233
 234
 235 /// If this constant is a constant offset from a global, return the global and
 236 /// the constant. Because of constantexprs, this function is recursive.
 237 static bool IsConstantOffsetFromGlobal(Constant *C, GlobalValue *&GV,
 238                                        APInt &Offset, const DataLayout &TD) {
 239   // Trivial case, constant is the global.
 240   if ((GV = dyn_cast<GlobalValue>(C))) {
 241     unsigned BitWidth = TD.getPointerTypeSizeInBits(GV->getType());
 242     Offset = APInt(BitWidth, 0);
 243     return true;
 244   }
 245
 246   // Otherwise, if this isn't a constant expr, bail out.
 247   ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(C);
 248   if (!CE) return false;
 249
 250   // Look through ptr->int and ptr->ptr casts.
 251   if (CE->getOpcode() == Instruction::PtrToInt ||
 252       CE->getOpcode() == Instruction::BitCast ||
 253       CE->getOpcode() == Instruction::AddrSpaceCast)
 254     return IsConstantOffsetFromGlobal(CE->getOperand(0), GV, Offset, TD);
 255
 256   // i32* getelementptr ([5 x i32]* @a, i32 0, i32 5)
 257   GEPOperator *GEP = dyn_cast<GEPOperator>(CE);
 258   if (!GEP)
 259     return false;
 260
 261   unsigned BitWidth = TD.getPointerTypeSizeInBits(GEP->getType());
 262   APInt TmpOffset(BitWidth, 0);
 263
 264   // If the base isn't a global+constant, we aren't either.
 265   if (!IsConstantOffsetFromGlobal(CE->getOperand(0), GV, TmpOffset, TD))
 266     return false;
 267
 268   // Otherwise, add any offset that our operands provide.
 269   if (!GEP->accumulateConstantOffset(TD, TmpOffset))
 270     return false;
 271
 272   Offset = TmpOffset;
 273   return true;
 274 }
 275
 276 /// Recursive helper to read bits out of global. C is the constant being copied
 277 /// out of. ByteOffset is an offset into C. CurPtr is the pointer to copy
 278 /// results into and BytesLeft is the number of bytes left in
 279 /// the CurPtr buffer. TD is the target data.
 280 static bool ReadDataFromGlobal(Constant *C, uint64_t ByteOffset,
 281                                unsigned char *CurPtr, unsigned BytesLeft,
 282                                const DataLayout &TD) {
 283   assert(ByteOffset <= TD.getTypeAllocSize(C->getType()) &&
 284          "Out of range access");
 285
 286   // If this element is zero or undefined, we can just return since *CurPtr is
 287   // zero initialized.
 288   if (isa<ConstantAggregateZero>(C) || isa<UndefValue>(C))
 289     return true;
 290
 291   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(C)) {
 292     if (CI->getBitWidth() > 64 ||
 293         (CI->getBitWidth() & 7) != 0)
 294       return false;
 295
 296     uint64_t Val = CI->getZExtValue();
 297     unsigned IntBytes = unsigned(CI->getBitWidth()/8);
 298
 299     for (unsigned i = 0; i != BytesLeft && ByteOffset != IntBytes; ++i) {
 300       int n = ByteOffset;
 301       if (!TD.isLittleEndian())
 302         n = IntBytes - n - 1;
 303       CurPtr[i] = (unsigned char)(Val >> (n * 8));
 304       ++ByteOffset;
 305     }
 306     return true;
 307   }
 308
 309   if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(C)) {
 310     if (CFP->getType()->isDoubleTy()) {
 311       C = FoldBitCast(C, Type::getInt64Ty(C->getContext()), TD);
 312       return ReadDataFromGlobal(C, ByteOffset, CurPtr, BytesLeft, TD);
 313     }
 314     if (CFP->getType()->isFloatTy()){
 315       C = FoldBitCast(C, Type::getInt32Ty(C->getContext()), TD);
 316       return ReadDataFromGlobal(C, ByteOffset, CurPtr, BytesLeft, TD);
 317     }
 318     if (CFP->getType()->isHalfTy()){
 319       C = FoldBitCast(C, Type::getInt16Ty(C->getContext()), TD);
 320       return ReadDataFromGlobal(C, ByteOffset, CurPtr, BytesLeft, TD);
 321     }
 322     return false;
 323   }
 324
 325   if (ConstantStruct *CS = dyn_cast<ConstantStruct>(C)) {
 326     const StructLayout *SL = TD.getStructLayout(CS->getType());
 327     unsigned Index = SL->getElementContainingOffset(ByteOffset);
 328     uint64_t CurEltOffset = SL->getElementOffset(Index);
 329     ByteOffset -= CurEltOffset;
 330
 331     while (1) {
 332       // If the element access is to the element itself and not to tail padding,
 333       // read the bytes from the element.
 334       uint64_t EltSize = TD.getTypeAllocSize(CS->getOperand(Index)->getType());
 335
 336       if (ByteOffset < EltSize &&
 337           !ReadDataFromGlobal(CS->getOperand(Index), ByteOffset, CurPtr,
 338                               BytesLeft, TD))
 339         return false;
 340
 341       ++Index;
 342
 343       // Check to see if we read from the last struct element, if so we're done.
 344       if (Index == CS->getType()->getNumElements())
 345         return true;
 346
 347       // If we read all of the bytes we needed from this element we're done.
 348       uint64_t NextEltOffset = SL->getElementOffset(Index);
 349
 350       if (BytesLeft <= NextEltOffset - CurEltOffset - ByteOffset)
 351         return true;
 352
 353       // Move to the next element of the struct.
 354       CurPtr += NextEltOffset - CurEltOffset - ByteOffset;
 355       BytesLeft -= NextEltOffset - CurEltOffset - ByteOffset;
 356       ByteOffset = 0;
 357       CurEltOffset = NextEltOffset;
 358     }
 359     // not reached.
 360   }
 361
 362   if (isa<ConstantArray>(C) || isa<ConstantVector>(C) ||
 363       isa<ConstantDataSequential>(C)) {
 364     Type *EltTy = C->getType()->getSequentialElementType();
 365     uint64_t EltSize = TD.getTypeAllocSize(EltTy);
 366     uint64_t Index = ByteOffset / EltSize;
 367     uint64_t Offset = ByteOffset - Index * EltSize;
 368     uint64_t NumElts;
 369     if (ArrayType *AT = dyn_cast<ArrayType>(C->getType()))
 370       NumElts = AT->getNumElements();
 371     else
 372       NumElts = C->getType()->getVectorNumElements();
 373
 374     for (; Index != NumElts; ++Index) {
 375       if (!ReadDataFromGlobal(C->getAggregateElement(Index), Offset, CurPtr,
 376                               BytesLeft, TD))
 377         return false;
 378
 379       uint64_t BytesWritten = EltSize - Offset;
 380       assert(BytesWritten <= EltSize && "Not indexing into this element?");
 381       if (BytesWritten >= BytesLeft)
 382         return true;
 383
 384       Offset = 0;
 385       BytesLeft -= BytesWritten;
 386       CurPtr += BytesWritten;
 387     }
 388     return true;
 389   }
 390
 391   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(C)) {
 392     if (CE->getOpcode() == Instruction::IntToPtr &&
 393         CE->getOperand(0)->getType() == TD.getIntPtrType(CE->getType())) {
 394       return ReadDataFromGlobal(CE->getOperand(0), ByteOffset, CurPtr,
 395                                 BytesLeft, TD);
 396     }
 397   }
 398
 399   // Otherwise, unknown initializer type.
 400   return false;
 401 }
 402
 403 static Constant *FoldReinterpretLoadFromConstPtr(Constant *C,
 404                                                  const DataLayout &TD) {
 405   PointerType *PTy = cast<PointerType>(C->getType());
 406   Type *LoadTy = PTy->getElementType();
 407   IntegerType *IntType = dyn_cast<IntegerType>(LoadTy);
 408
 409   // If this isn't an integer load we can't fold it directly.
 410   if (!IntType) {
 411     unsigned AS = PTy->getAddressSpace();
 412
 413     // If this is a float/double load, we can try folding it as an int32/64 load
 414     // and then bitcast the result.  This can be useful for union cases.  Note
 415     // that address spaces don't matter here since we're not going to result in
 416     // an actual new load.
 417     Type *MapTy;
 418     if (LoadTy->isHalfTy())
 419       MapTy = Type::getInt16PtrTy(C->getContext(), AS);
 420     else if (LoadTy->isFloatTy())
 421       MapTy = Type::getInt32PtrTy(C->getContext(), AS);
 422     else if (LoadTy->isDoubleTy())
 423       MapTy = Type::getInt64PtrTy(C->getContext(), AS);
 424     else if (LoadTy->isVectorTy()) {
 425       MapTy = PointerType::getIntNPtrTy(C->getContext(),
 426                                         TD.getTypeAllocSizeInBits(LoadTy),
 427                                         AS);
 428     } else
 429       return nullptr;
 430
 431     C = FoldBitCast(C, MapTy, TD);
 432     if (Constant *Res = FoldReinterpretLoadFromConstPtr(C, TD))
 433       return FoldBitCast(Res, LoadTy, TD);
 434     return nullptr;
 435   }
 436
 437   unsigned BytesLoaded = (IntType->getBitWidth() + 7) / 8;
 438   if (BytesLoaded > 32 || BytesLoaded == 0)
 439     return nullptr;
 440
 441   GlobalValue *GVal;
 442   APInt Offset;
 443   if (!IsConstantOffsetFromGlobal(C, GVal, Offset, TD))
 444     return nullptr;
 445
 446   GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(GVal);
 447   if (!GV || !GV->isConstant() || !GV->hasDefinitiveInitializer() ||
 448       !GV->getInitializer()->getType()->isSized())
 449     return nullptr;
 450
 451   // If we're loading off the beginning of the global, some bytes may be valid,
 452   // but we don't try to handle this.
 453   if (Offset.isNegative())
 454     return nullptr;
 455
 456   // If we're not accessing anything in this constant, the result is undefined.
 457   if (Offset.getZExtValue() >=
 458       TD.getTypeAllocSize(GV->getInitializer()->getType()))
 459     return UndefValue::get(IntType);
 460
 461   unsigned char RawBytes[32] = {0};
 462   if (!ReadDataFromGlobal(GV->getInitializer(), Offset.getZExtValue(), RawBytes,
 463                           BytesLoaded, TD))
 464     return nullptr;
 465
 466   APInt ResultVal = APInt(IntType->getBitWidth(), 0);
 467   if (TD.isLittleEndian()) {
 468     ResultVal = RawBytes[BytesLoaded - 1];
 469     for (unsigned i = 1; i != BytesLoaded; ++i) {
 470       ResultVal <<= 8;
 471       ResultVal |= RawBytes[BytesLoaded - 1 - i];
 472     }
 473   } else {
 474     ResultVal = RawBytes[0];
 475     for (unsigned i = 1; i != BytesLoaded; ++i) {
 476       ResultVal <<= 8;
 477       ResultVal |= RawBytes[i];
 478     }
 479   }
 480
 481   return ConstantInt::get(IntType->getContext(), ResultVal);
 482 }
 483
 484 static Constant *ConstantFoldLoadThroughBitcast(ConstantExpr *CE,
 485                                                 const DataLayout *DL) {
 486   if (!DL)
 487     return nullptr;
 488   auto *DestPtrTy = dyn_cast<PointerType>(CE->getType());
 489   if (!DestPtrTy)
 490     return nullptr;
 491   Type *DestTy = DestPtrTy->getElementType();
 492
 493   Constant *C = ConstantFoldLoadFromConstPtr(CE->getOperand(0), DL);
 494   if (!C)
 495     return nullptr;
 496
 497   do {
 498     Type *SrcTy = C->getType();
 499
 500     // If the type sizes are the same and a cast is legal, just directly
 501     // cast the constant.
 502     if (DL->getTypeSizeInBits(DestTy) == DL->getTypeSizeInBits(SrcTy)) {
 503       Instruction::CastOps Cast = Instruction::BitCast;
 504       // If we are going from a pointer to int or vice versa, we spell the cast
 505       // differently.
 506       if (SrcTy->isIntegerTy() && DestTy->isPointerTy())
 507         Cast = Instruction::IntToPtr;
 508       else if (SrcTy->isPointerTy() && DestTy->isIntegerTy())
 509         Cast = Instruction::PtrToInt;
 510
 511       if (CastInst::castIsValid(Cast, C, DestTy))
 512         return ConstantExpr::getCast(Cast, C, DestTy);
 513     }
 514
 515     // If this isn't an aggregate type, there is nothing we can do to drill down
 516     // and find a bitcastable constant.
 517     if (!SrcTy->isAggregateType())
 518       return nullptr;
 519
 520     // We're simulating a load through a pointer that was bitcast to point to
 521     // a different type, so we can try to walk down through the initial
 522     // elements of an aggregate to see if some part of th e aggregate is
 523     // castable to implement the "load" semantic model.
 524     C = C->getAggregateElement(0u);
 525   } while (C);
 526
 527   return nullptr;
 528 }
 529
 530 /// Return the value that a load from C would produce if it is constant and
 531 /// determinable. If this is not determinable, return null.
 532 Constant *llvm::ConstantFoldLoadFromConstPtr(Constant *C,
 533                                              const DataLayout *TD) {
 534   // First, try the easy cases:
 535   if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(C))
 536     if (GV->isConstant() && GV->hasDefinitiveInitializer())
 537       return GV->getInitializer();
 538
 539   // If the loaded value isn't a constant expr, we can't handle it.
 540   ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(C);
 541   if (!CE)
 542     return nullptr;
 543
 544   if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr) {
 545     if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(CE->getOperand(0))) {
 546       if (GV->isConstant() && GV->hasDefinitiveInitializer()) {
 547         if (Constant *V =
 548              ConstantFoldLoadThroughGEPConstantExpr(GV->getInitializer(), CE))
 549           return V;
 550       }
 551     }
 552   }
 553
 554   if (CE->getOpcode() == Instruction::BitCast)
 555     if (Constant *LoadedC = ConstantFoldLoadThroughBitcast(CE, TD))
 556       return LoadedC;
 557
 558   // Instead of loading constant c string, use corresponding integer value
 559   // directly if string length is small enough.
 560   StringRef Str;
 561   if (TD && getConstantStringInfo(CE, Str) && !Str.empty()) {
 562     unsigned StrLen = Str.size();
 563     Type *Ty = cast<PointerType>(CE->getType())->getElementType();
 564     unsigned NumBits = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
 565     // Replace load with immediate integer if the result is an integer or fp
 566     // value.
 567     if ((NumBits >> 3) == StrLen + 1 && (NumBits & 7) == 0 &&
 568         (isa<IntegerType>(Ty) || Ty->isFloatingPointTy())) {
 569       APInt StrVal(NumBits, 0);
 570       APInt SingleChar(NumBits, 0);
 571       if (TD->isLittleEndian()) {
 572         for (signed i = StrLen-1; i >= 0; i--) {
 573           SingleChar = (uint64_t) Str[i] & UCHAR_MAX;
 574           StrVal = (StrVal << 8) | SingleChar;
 575         }
 576       } else {
 577         for (unsigned i = 0; i < StrLen; i++) {
 578           SingleChar = (uint64_t) Str[i] & UCHAR_MAX;
 579           StrVal = (StrVal << 8) | SingleChar;
 580         }
 581         // Append NULL at the end.
 582         SingleChar = 0;
 583         StrVal = (StrVal << 8) | SingleChar;
 584       }
 585
 586       Constant *Res = ConstantInt::get(CE->getContext(), StrVal);
 587       if (Ty->isFloatingPointTy())
 588         Res = ConstantExpr::getBitCast(Res, Ty);
 589       return Res;
 590     }
 591   }
 592
 593   // If this load comes from anywhere in a constant global, and if the global
 594   // is all undef or zero, we know what it loads.
 595   if (GlobalVariable *GV =
 596         dyn_cast<GlobalVariable>(GetUnderlyingObject(CE, TD))) {
 597     if (GV->isConstant() && GV->hasDefinitiveInitializer()) {
 598       Type *ResTy = cast<PointerType>(C->getType())->getElementType();
 599       if (GV->getInitializer()->isNullValue())
 600         return Constant::getNullValue(ResTy);
 601       if (isa<UndefValue>(GV->getInitializer()))
 602         return UndefValue::get(ResTy);
 603     }
 604   }
 605
 606   // Try hard to fold loads from bitcasted strange and non-type-safe things.
 607   if (TD)
 608     return FoldReinterpretLoadFromConstPtr(CE, *TD);
 609   return nullptr;
 610 }
 611
 612 static Constant *ConstantFoldLoadInst(const LoadInst *LI, const DataLayout *TD){
 613   if (LI->isVolatile()) return nullptr;
 614
 615   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LI->getOperand(0)))
 616     return ConstantFoldLoadFromConstPtr(C, TD);
 617
 618   return nullptr;
 619 }
 620
 621 /// One of Op0/Op1 is a constant expression.
 622 /// Attempt to symbolically evaluate the result of a binary operator merging
 623 /// these together.  If target data info is available, it is provided as DL,
 624 /// otherwise DL is null.
 625 static Constant *SymbolicallyEvaluateBinop(unsigned Opc, Constant *Op0,
 626                                            Constant *Op1, const DataLayout *DL){
 627   // SROA
 628
 629   // Fold (and 0xffffffff00000000, (shl x, 32)) -> shl.
 630   // Fold (lshr (or X, Y), 32) -> (lshr [X/Y], 32) if one doesn't contribute
 631   // bits.
 632
 633
 634   if (Opc == Instruction::And && DL) {
 635     unsigned BitWidth = DL->getTypeSizeInBits(Op0->getType()->getScalarType());
 636     APInt KnownZero0(BitWidth, 0), KnownOne0(BitWidth, 0);
 637     APInt KnownZero1(BitWidth, 0), KnownOne1(BitWidth, 0);
 638     computeKnownBits(Op0, KnownZero0, KnownOne0, DL);
 639     computeKnownBits(Op1, KnownZero1, KnownOne1, DL);
 640     if ((KnownOne1 | KnownZero0).isAllOnesValue()) {
 641       // All the bits of Op0 that the 'and' could be masking are already zero.
 642       return Op0;
 643     }
 644     if ((KnownOne0 | KnownZero1).isAllOnesValue()) {
 645       // All the bits of Op1 that the 'and' could be masking are already zero.
 646       return Op1;
 647     }
 648
 649     APInt KnownZero = KnownZero0 | KnownZero1;
 650     APInt KnownOne = KnownOne0 & KnownOne1;
 651     if ((KnownZero | KnownOne).isAllOnesValue()) {
 652       return ConstantInt::get(Op0->getType(), KnownOne);
 653     }
 654   }
 655
 656   // If the constant expr is something like &A[123] - &A[4].f, fold this into a
 657   // constant.  This happens frequently when iterating over a global array.
 658   if (Opc == Instruction::Sub && DL) {
 659     GlobalValue *GV1, *GV2;
 660     APInt Offs1, Offs2;
 661
 662     if (IsConstantOffsetFromGlobal(Op0, GV1, Offs1, *DL))
 663       if (IsConstantOffsetFromGlobal(Op1, GV2, Offs2, *DL) &&
 664           GV1 == GV2) {
 665         unsigned OpSize = DL->getTypeSizeInBits(Op0->getType());
 666
 667         // (&GV+C1) - (&GV+C2) -> C1-C2, pointer arithmetic cannot overflow.
 668         // PtrToInt may change the bitwidth so we have convert to the right size
 669         // first.
 670         return ConstantInt::get(Op0->getType(), Offs1.zextOrTrunc(OpSize) -
 671                                                 Offs2.zextOrTrunc(OpSize));
 672       }
 673   }
 674
 675   return nullptr;
 676 }
 677
 678 /// If array indices are not pointer-sized integers, explicitly cast them so
 679 /// that they aren't implicitly casted by the getelementptr.
 680 static Constant *CastGEPIndices(ArrayRef<Constant *> Ops,
 681                                 Type *ResultTy, const DataLayout *TD,
 682                                 const TargetLibraryInfo *TLI) {
 683   if (!TD)
 684     return nullptr;
 685
 686   Type *IntPtrTy = TD->getIntPtrType(ResultTy);
 687
 688   bool Any = false;
 689   SmallVector<Constant*, 32> NewIdxs;
 690   for (unsigned i = 1, e = Ops.size(); i != e; ++i) {
 691     if ((i == 1 ||
 692          !isa<StructType>(GetElementPtrInst::getIndexedType(
 693                             Ops[0]->getType(),
 694                             Ops.slice(1, i - 1)))) &&
 695         Ops[i]->getType() != IntPtrTy) {
 696       Any = true;
 697       NewIdxs.push_back(ConstantExpr::getCast(CastInst::getCastOpcode(Ops[i],
 698                                                                       true,
 699                                                                       IntPtrTy,
 700                                                                       true),
 701                                               Ops[i], IntPtrTy));
 702     } else
 703       NewIdxs.push_back(Ops[i]);
 704   }
 705
 706   if (!Any)
 707     return nullptr;
 708
 709   Constant *C = ConstantExpr::getGetElementPtr(Ops[0], NewIdxs);
 710   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(C)) {
 711     if (Constant *Folded = ConstantFoldConstantExpression(CE, TD, TLI))
 712       C = Folded;
 713   }
 714
 715   return C;
 716 }
 717
 718 /// Strip the pointer casts, but preserve the address space information.
 719 static Constant* StripPtrCastKeepAS(Constant* Ptr) {
 720   assert(Ptr->getType()->isPointerTy() && "Not a pointer type");
 721   PointerType *OldPtrTy = cast<PointerType>(Ptr->getType());
 722   Ptr = Ptr->stripPointerCasts();
 723   PointerType *NewPtrTy = cast<PointerType>(Ptr->getType());
 724
 725   // Preserve the address space number of the pointer.
 726   if (NewPtrTy->getAddressSpace() != OldPtrTy->getAddressSpace()) {
 727     NewPtrTy = NewPtrTy->getElementType()->getPointerTo(
 728       OldPtrTy->getAddressSpace());
 729     Ptr = ConstantExpr::getPointerCast(Ptr, NewPtrTy);
 730   }
 731   return Ptr;
 732 }
 733
 734 /// If we can symbolically evaluate the GEP constant expression, do so.
 735 static Constant *SymbolicallyEvaluateGEP(ArrayRef<Constant *> Ops,
 736                                          Type *ResultTy, const DataLayout *TD,
 737                                          const TargetLibraryInfo *TLI) {
 738   Constant *Ptr = Ops[0];
 739   if (!TD || !Ptr->getType()->getPointerElementType()->isSized() ||
 740       !Ptr->getType()->isPointerTy())
 741     return nullptr;
 742
 743   Type *IntPtrTy = TD->getIntPtrType(Ptr->getType());
 744   Type *ResultElementTy = ResultTy->getPointerElementType();
 745
 746   // If this is a constant expr gep that is effectively computing an
 747   // "offsetof", fold it into 'cast int Size to T*' instead of 'gep 0, 0, 12'
 748   for (unsigned i = 1, e = Ops.size(); i != e; ++i)
 749     if (!isa<ConstantInt>(Ops[i])) {
 750
 751       // If this is "gep i8* Ptr, (sub 0, V)", fold this as:
 752       // "inttoptr (sub (ptrtoint Ptr), V)"
 753       if (Ops.size() == 2 && ResultElementTy->isIntegerTy(8)) {
 754         ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Ops[1]);
 755         assert((!CE || CE->getType() == IntPtrTy) &&
 756                "CastGEPIndices didn't canonicalize index types!");
 757         if (CE && CE->getOpcode() == Instruction::Sub &&
 758             CE->getOperand(0)->isNullValue()) {
 759           Constant *Res = ConstantExpr::getPtrToInt(Ptr, CE->getType());
 760           Res = ConstantExpr::getSub(Res, CE->getOperand(1));
 761           Res = ConstantExpr::getIntToPtr(Res, ResultTy);
 762           if (ConstantExpr *ResCE = dyn_cast<ConstantExpr>(Res))
 763             Res = ConstantFoldConstantExpression(ResCE, TD, TLI);
 764           return Res;
 765         }
 766       }
 767       return nullptr;
 768     }
 769
 770   unsigned BitWidth = TD->getTypeSizeInBits(IntPtrTy);
 771   APInt Offset =
 772     APInt(BitWidth, TD->getIndexedOffset(Ptr->getType(),
 773                                          makeArrayRef((Value *const*)
 774                                                         Ops.data() + 1,
 775                                                       Ops.size() - 1)));
 776   Ptr = StripPtrCastKeepAS(Ptr);
 777
 778   // If this is a GEP of a GEP, fold it all into a single GEP.
 779   while (GEPOperator *GEP = dyn_cast<GEPOperator>(Ptr)) {
 780     SmallVector<Value *, 4> NestedOps(GEP->op_begin() + 1, GEP->op_end());
 781
 782     // Do not try the incorporate the sub-GEP if some index is not a number.
 783     bool AllConstantInt = true;
 784     for (unsigned i = 0, e = NestedOps.size(); i != e; ++i)
 785       if (!isa<ConstantInt>(NestedOps[i])) {
 786         AllConstantInt = false;
 787         break;
 788       }
 789     if (!AllConstantInt)
 790       break;
 791
 792     Ptr = cast<Constant>(GEP->getOperand(0));
 793     Offset += APInt(BitWidth,
 794                     TD->getIndexedOffset(Ptr->getType(), NestedOps));
 795     Ptr = StripPtrCastKeepAS(Ptr);
 796   }
 797
 798   // If the base value for this address is a literal integer value, fold the
 799   // getelementptr to the resulting integer value casted to the pointer type.
 800   APInt BasePtr(BitWidth, 0);
 801   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Ptr)) {
 802     if (CE->getOpcode() == Instruction::IntToPtr) {
 803       if (ConstantInt *Base = dyn_cast<ConstantInt>(CE->getOperand(0)))
 804         BasePtr = Base->getValue().zextOrTrunc(BitWidth);
 805     }
 806   }
 807
 808   if (Ptr->isNullValue() || BasePtr != 0) {
 809     Constant *C = ConstantInt::get(Ptr->getContext(), Offset + BasePtr);
 810     return ConstantExpr::getIntToPtr(C, ResultTy);
 811   }
 812
 813   // Otherwise form a regular getelementptr. Recompute the indices so that
 814   // we eliminate over-indexing of the notional static type array bounds.
 815   // This makes it easy to determine if the getelementptr is "inbounds".
 816   // Also, this helps GlobalOpt do SROA on GlobalVariables.
 817   Type *Ty = Ptr->getType();
 818   assert(Ty->isPointerTy() && "Forming regular GEP of non-pointer type");
 819   SmallVector<Constant *, 32> NewIdxs;
 820
 821   do {
 822     if (SequentialType *ATy = dyn_cast<SequentialType>(Ty)) {
 823       if (ATy->isPointerTy()) {
 824         // The only pointer indexing we'll do is on the first index of the GEP.
 825         if (!NewIdxs.empty())
 826           break;
 827
 828         // Only handle pointers to sized types, not pointers to functions.
 829         if (!ATy->getElementType()->isSized())
 830           return nullptr;
 831       }
 832
 833       // Determine which element of the array the offset points into.
 834       APInt ElemSize(BitWidth, TD->getTypeAllocSize(ATy->getElementType()));
 835       if (ElemSize == 0)
 836         // The element size is 0. This may be [0 x Ty]*, so just use a zero
 837         // index for this level and proceed to the next level to see if it can
 838         // accommodate the offset.
 839         NewIdxs.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy, 0));
 840       else {
 841         // The element size is non-zero divide the offset by the element
 842         // size (rounding down), to compute the index at this level.
 843         APInt NewIdx = Offset.udiv(ElemSize);
 844         Offset -= NewIdx * ElemSize;
 845         NewIdxs.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy, NewIdx));
 846       }
 847       Ty = ATy->getElementType();
 848     } else if (StructType *STy = dyn_cast<StructType>(Ty)) {
 849       // If we end up with an offset that isn't valid for this struct type, we
 850       // can't re-form this GEP in a regular form, so bail out. The pointer
 851       // operand likely went through casts that are necessary to make the GEP
 852       // sensible.
 853       const StructLayout &SL = *TD->getStructLayout(STy);
 854       if (Offset.uge(SL.getSizeInBytes()))
 855         break;
 856
 857       // Determine which field of the struct the offset points into. The
 858       // getZExtValue is fine as we've already ensured that the offset is
 859       // within the range representable by the StructLayout API.
 860       unsigned ElIdx = SL.getElementContainingOffset(Offset.getZExtValue());
 861       NewIdxs.push_back(ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Ty->getContext()),
 862                                          ElIdx));
 863       Offset -= APInt(BitWidth, SL.getElementOffset(ElIdx));
 864       Ty = STy->getTypeAtIndex(ElIdx);
 865     } else {
 866       // We've reached some non-indexable type.
 867       break;
 868     }
 869   } while (Ty != ResultElementTy);
 870
 871   // If we haven't used up the entire offset by descending the static
 872   // type, then the offset is pointing into the middle of an indivisible
 873   // member, so we can't simplify it.
 874   if (Offset != 0)
 875     return nullptr;
 876
 877   // Create a GEP.
 878   Constant *C = ConstantExpr::getGetElementPtr(Ptr, NewIdxs);
 879   assert(C->getType()->getPointerElementType() == Ty &&
 880          "Computed GetElementPtr has unexpected type!");
 881
 882   // If we ended up indexing a member with a type that doesn't match
 883   // the type of what the original indices indexed, add a cast.
 884   if (Ty != ResultElementTy)
 885     C = FoldBitCast(C, ResultTy, *TD);
 886
 887   return C;
 888 }
 889
 890
 891
 892 //===----------------------------------------------------------------------===//
 893 // Constant Folding public APIs
 894 //===----------------------------------------------------------------------===//
 895
 896 /// Try to constant fold the specified instruction.
 897 /// If successful, the constant result is returned, if not, null is returned.
 898 /// Note that this fails if not all of the operands are constant.  Otherwise,
 899 /// this function can only fail when attempting to fold instructions like loads
 900 /// and stores, which have no constant expression form.
 901 Constant *llvm::ConstantFoldInstruction(Instruction *I,
 902                                         const DataLayout *TD,
 903                                         const TargetLibraryInfo *TLI) {
 904   // Handle PHI nodes quickly here...
 905   if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I)) {
 906     Constant *CommonValue = nullptr;
 907
 908     for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
 909       Value *Incoming = PN->getIncomingValue(i);
 910       // If the incoming value is undef then skip it.  Note that while we could
 911       // skip the value if it is equal to the phi node itself we choose not to
 912       // because that would break the rule that constant folding only applies if
 913       // all operands are constants.
 914       if (isa<UndefValue>(Incoming))
 915         continue;
 916       // If the incoming value is not a constant, then give up.
 917       Constant *C = dyn_cast<Constant>(Incoming);
 918       if (!C)
 919         return nullptr;
 920       // Fold the PHI's operands.
 921       if (ConstantExpr *NewC = dyn_cast<ConstantExpr>(C))
 922         C = ConstantFoldConstantExpression(NewC, TD, TLI);
 923       // If the incoming value is a different constant to
 924       // the one we saw previously, then give up.
 925       if (CommonValue && C != CommonValue)
 926         return nullptr;
 927       CommonValue = C;
 928     }
 929
 930
 931     // If we reach here, all incoming values are the same constant or undef.
 932     return CommonValue ? CommonValue : UndefValue::get(PN->getType());
 933   }
 934
 935   // Scan the operand list, checking to see if they are all constants, if so,
 936   // hand off to ConstantFoldInstOperands.
 937   SmallVector<Constant*, 8> Ops;
 938   for (User::op_iterator i = I->op_begin(), e = I->op_end(); i != e; ++i) {
 939     Constant *Op = dyn_cast<Constant>(*i);
 940     if (!Op)
 941       return nullptr;  // All operands not constant!
 942
 943     // Fold the Instruction's operands.
 944     if (ConstantExpr *NewCE = dyn_cast<ConstantExpr>(Op))
 945       Op = ConstantFoldConstantExpression(NewCE, TD, TLI);
 946
 947     Ops.push_back(Op);
 948   }
 949
 950   if (const CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(I))
 951     return ConstantFoldCompareInstOperands(CI->getPredicate(), Ops[0], Ops[1],
 952                                            TD, TLI);
 953
 954   if (const LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I))
 955     return ConstantFoldLoadInst(LI, TD);
 956
 957   if (InsertValueInst *IVI = dyn_cast<InsertValueInst>(I)) {
 958     return ConstantExpr::getInsertValue(
 959                                 cast<Constant>(IVI->getAggregateOperand()),
 960                                 cast<Constant>(IVI->getInsertedValueOperand()),
 961                                 IVI->getIndices());
 962   }
 963
 964   if (ExtractValueInst *EVI = dyn_cast<ExtractValueInst>(I)) {
 965     return ConstantExpr::getExtractValue(
 966                                     cast<Constant>(EVI->getAggregateOperand()),
 967                                     EVI->getIndices());
 968   }
 969
 970   return ConstantFoldInstOperands(I->getOpcode(), I->getType(), Ops, TD, TLI);
 971 }
 972
 973 static Constant *
 974 ConstantFoldConstantExpressionImpl(const ConstantExpr *CE, const DataLayout *TD,
 975                                    const TargetLibraryInfo *TLI,
 976                                    SmallPtrSetImpl<ConstantExpr *> &FoldedOps) {
 977   SmallVector<Constant *, 8> Ops;
 978   for (User::const_op_iterator i = CE->op_begin(), e = CE->op_end(); i != e;
 979        ++i) {
 980     Constant *NewC = cast<Constant>(*i);
 981     // Recursively fold the ConstantExpr's operands. If we have already folded
 982     // a ConstantExpr, we don't have to process it again.
 983     if (ConstantExpr *NewCE = dyn_cast<ConstantExpr>(NewC)) {
 984       if (FoldedOps.insert(NewCE).second)
 985         NewC = ConstantFoldConstantExpressionImpl(NewCE, TD, TLI, FoldedOps);
 986     }
 987     Ops.push_back(NewC);
 988   }
 989
 990   if (CE->isCompare())
 991     return ConstantFoldCompareInstOperands(CE->getPredicate(), Ops[0], Ops[1],
 992                                            TD, TLI);
 993   return ConstantFoldInstOperands(CE->getOpcode(), CE->getType(), Ops, TD, TLI);
 994 }
 995
 996 /// Attempt to fold the constant expression
 997 /// using the specified DataLayout.  If successful, the constant result is
 998 /// result is returned, if not, null is returned.
 999 Constant *llvm::ConstantFoldConstantExpression(const ConstantExpr *CE,
1000                                                const DataLayout *TD,
1001                                                const TargetLibraryInfo *TLI) {
1002   SmallPtrSet<ConstantExpr *, 4> FoldedOps;
1003   return ConstantFoldConstantExpressionImpl(CE, TD, TLI, FoldedOps);
1004 }
1005
1006 /// Attempt to constant fold an instruction with the
1007 /// specified opcode and operands.  If successful, the constant result is
1008 /// returned, if not, null is returned.  Note that this function can fail when
1009 /// attempting to fold instructions like loads and stores, which have no
1010 /// constant expression form.
1011 ///
1012 /// TODO: This function neither utilizes nor preserves nsw/nuw/inbounds/etc
1013 /// information, due to only being passed an opcode and operands. Constant
1014 /// folding using this function strips this information.
1015 ///
1016 Constant *llvm::ConstantFoldInstOperands(unsigned Opcode, Type *DestTy,
1017                                          ArrayRef<Constant *> Ops,
1018                                          const DataLayout *TD,
1019                                          const TargetLibraryInfo *TLI) {
1020   // Handle easy binops first.
1021   if (Instruction::isBinaryOp(Opcode)) {
1022     if (isa<ConstantExpr>(Ops[0]) || isa<ConstantExpr>(Ops[1])) {
1023       if (Constant *C = SymbolicallyEvaluateBinop(Opcode, Ops[0], Ops[1], TD))
1024         return C;
1025     }
1026
1027     return ConstantExpr::get(Opcode, Ops[0], Ops[1]);
1028   }
1029
1030   switch (Opcode) {
1031   default: return nullptr;
1032   case Instruction::ICmp:
1033   case Instruction::FCmp: llvm_unreachable("Invalid for compares");
1034   case Instruction::Call:
1035     if (Function *F = dyn_cast<Function>(Ops.back()))
1036       if (canConstantFoldCallTo(F))
1037         return ConstantFoldCall(F, Ops.slice(0, Ops.size() - 1), TLI);
1038     return nullptr;
1039   case Instruction::PtrToInt:
1040     // If the input is a inttoptr, eliminate the pair.  This requires knowing
1041     // the width of a pointer, so it can't be done in ConstantExpr::getCast.
1042     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Ops[0])) {
1043       if (TD && CE->getOpcode() == Instruction::IntToPtr) {
1044         Constant *Input = CE->getOperand(0);
1045         unsigned InWidth = Input->getType()->getScalarSizeInBits();
1046         unsigned PtrWidth = TD->getPointerTypeSizeInBits(CE->getType());
1047         if (PtrWidth < InWidth) {
1048           Constant *Mask =
1049             ConstantInt::get(CE->getContext(),
1050                              APInt::getLowBitsSet(InWidth, PtrWidth));
1051           Input = ConstantExpr::getAnd(Input, Mask);
1052         }
1053         // Do a zext or trunc to get to the dest size.
1054         return ConstantExpr::getIntegerCast(Input, DestTy, false);
1055       }
1056     }
1057     return ConstantExpr::getCast(Opcode, Ops[0], DestTy);
1058   case Instruction::IntToPtr:
1059     // If the input is a ptrtoint, turn the pair into a ptr to ptr bitcast if
1060     // the int size is >= the ptr size and the address spaces are the same.
1061     // This requires knowing the width of a pointer, so it can't be done in
1062     // ConstantExpr::getCast.
1063     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Ops[0])) {
1064       if (TD && CE->getOpcode() == Instruction::PtrToInt) {
1065         Constant *SrcPtr = CE->getOperand(0);
1066         unsigned SrcPtrSize = TD->getPointerTypeSizeInBits(SrcPtr->getType());
1067         unsigned MidIntSize = CE->getType()->getScalarSizeInBits();
1068
1069         if (MidIntSize >= SrcPtrSize) {
1070           unsigned SrcAS = SrcPtr->getType()->getPointerAddressSpace();
1071           if (SrcAS == DestTy->getPointerAddressSpace())
1072             return FoldBitCast(CE->getOperand(0), DestTy, *TD);
1073         }
1074       }
1075     }
1076
1077     return ConstantExpr::getCast(Opcode, Ops[0], DestTy);
1078   case Instruction::Trunc:
1079   case Instruction::ZExt:
1080   case Instruction::SExt:
1081   case Instruction::FPTrunc:
1082   case Instruction::FPExt:
1083   case Instruction::UIToFP:
1084   case Instruction::SIToFP:
1085   case Instruction::FPToUI:
1086   case Instruction::FPToSI:
1087   case Instruction::AddrSpaceCast:
1088       return ConstantExpr::getCast(Opcode, Ops[0], DestTy);
1089   case Instruction::BitCast:
1090     if (TD)
1091       return FoldBitCast(Ops[0], DestTy, *TD);
1092     return ConstantExpr::getBitCast(Ops[0], DestTy);
1093   case Instruction::Select:
1094     return ConstantExpr::getSelect(Ops[0], Ops[1], Ops[2]);
1095   case Instruction::ExtractElement:
1096     return ConstantExpr::getExtractElement(Ops[0], Ops[1]);
1097   case Instruction::InsertElement:
1098     return ConstantExpr::getInsertElement(Ops[0], Ops[1], Ops[2]);
1099   case Instruction::ShuffleVector:
1100     return ConstantExpr::getShuffleVector(Ops[0], Ops[1], Ops[2]);
1101   case Instruction::GetElementPtr:
1102     if (Constant *C = CastGEPIndices(Ops, DestTy, TD, TLI))
1103       return C;
1104     if (Constant *C = SymbolicallyEvaluateGEP(Ops, DestTy, TD, TLI))
1105       return C;
1106
1107     return ConstantExpr::getGetElementPtr(Ops[0], Ops.slice(1));
1108   }
1109 }
1110
1111 /// Attempt to constant fold a compare
1112 /// instruction (icmp/fcmp) with the specified operands.  If it fails, it
1113 /// returns a constant expression of the specified operands.
1114 Constant *llvm::ConstantFoldCompareInstOperands(unsigned Predicate,
1115                                                 Constant *Ops0, Constant *Ops1,
1116                                                 const DataLayout *TD,
1117                                                 const TargetLibraryInfo *TLI) {
1118   // fold: icmp (inttoptr x), null         -> icmp x, 0
1119   // fold: icmp (ptrtoint x), 0            -> icmp x, null
1120   // fold: icmp (inttoptr x), (inttoptr y) -> icmp trunc/zext x, trunc/zext y
1121   // fold: icmp (ptrtoint x), (ptrtoint y) -> icmp x, y
1122   //
1123   // ConstantExpr::getCompare cannot do this, because it doesn't have TD
1124   // around to know if bit truncation is happening.
1125   if (ConstantExpr *CE0 = dyn_cast<ConstantExpr>(Ops0)) {
1126     if (TD && Ops1->isNullValue()) {
1127       if (CE0->getOpcode() == Instruction::IntToPtr) {
1128         Type *IntPtrTy = TD->getIntPtrType(CE0->getType());
1129         // Convert the integer value to the right size to ensure we get the
1130         // proper extension or truncation.
1131         Constant *C = ConstantExpr::getIntegerCast(CE0->getOperand(0),
1132                                                    IntPtrTy, false);
1133         Constant *Null = Constant::getNullValue(C->getType());
1134         return ConstantFoldCompareInstOperands(Predicate, C, Null, TD, TLI);
1135       }
1136
1137       // Only do this transformation if the int is intptrty in size, otherwise
1138       // there is a truncation or extension that we aren't modeling.
1139       if (CE0->getOpcode() == Instruction::PtrToInt) {
1140         Type *IntPtrTy = TD->getIntPtrType(CE0->getOperand(0)->getType());
1141         if (CE0->getType() == IntPtrTy) {
1142           Constant *C = CE0->getOperand(0);
1143           Constant *Null = Constant::getNullValue(C->getType());
1144           return ConstantFoldCompareInstOperands(Predicate, C, Null, TD, TLI);
1145         }
1146       }
1147     }
1148
1149     if (ConstantExpr *CE1 = dyn_cast<ConstantExpr>(Ops1)) {
1150       if (TD && CE0->getOpcode() == CE1->getOpcode()) {
1151         if (CE0->getOpcode() == Instruction::IntToPtr) {
1152           Type *IntPtrTy = TD->getIntPtrType(CE0->getType());
1153
1154           // Convert the integer value to the right size to ensure we get the
1155           // proper extension or truncation.
1156           Constant *C0 = ConstantExpr::getIntegerCast(CE0->getOperand(0),
1157                                                       IntPtrTy, false);
1158           Constant *C1 = ConstantExpr::getIntegerCast(CE1->getOperand(0),
1159                                                       IntPtrTy, false);
1160           return ConstantFoldCompareInstOperands(Predicate, C0, C1, TD, TLI);
1161         }
1162
1163         // Only do this transformation if the int is intptrty in size, otherwise
1164         // there is a truncation or extension that we aren't modeling.
1165         if (CE0->getOpcode() == Instruction::PtrToInt) {
1166           Type *IntPtrTy = TD->getIntPtrType(CE0->getOperand(0)->getType());
1167           if (CE0->getType() == IntPtrTy &&
1168               CE0->getOperand(0)->getType() == CE1->getOperand(0)->getType()) {
1169             return ConstantFoldCompareInstOperands(Predicate,
1170                                                    CE0->getOperand(0),
1171                                                    CE1->getOperand(0),
1172                                                    TD,
1173                                                    TLI);
1174           }
1175         }
1176       }
1177     }
1178
1179     // icmp eq (or x, y), 0 -> (icmp eq x, 0) & (icmp eq y, 0)
1180     // icmp ne (or x, y), 0 -> (icmp ne x, 0) | (icmp ne y, 0)
1181     if ((Predicate == ICmpInst::ICMP_EQ || Predicate == ICmpInst::ICMP_NE) &&
1182         CE0->getOpcode() == Instruction::Or && Ops1->isNullValue()) {
1183       Constant *LHS =
1184         ConstantFoldCompareInstOperands(Predicate, CE0->getOperand(0), Ops1,
1185                                         TD, TLI);
1186       Constant *RHS =
1187         ConstantFoldCompareInstOperands(Predicate, CE0->getOperand(1), Ops1,
1188                                         TD, TLI);
1189       unsigned OpC =
1190         Predicate == ICmpInst::ICMP_EQ ? Instruction::And : Instruction::Or;
1191       Constant *Ops[] = { LHS, RHS };
1192       return ConstantFoldInstOperands(OpC, LHS->getType(), Ops, TD, TLI);
1193     }
1194   }
1195
1196   return ConstantExpr::getCompare(Predicate, Ops0, Ops1);
1197 }
1198
1199
1200 /// Given a constant and a getelementptr constantexpr, return the constant value
1201 /// being addressed by the constant expression, or null if something is funny
1202 /// and we can't decide.
1203 Constant *llvm::ConstantFoldLoadThroughGEPConstantExpr(Constant *C,
1204                                                        ConstantExpr *CE) {
1205   if (!CE->getOperand(1)->isNullValue())
1206     return nullptr;  // Do not allow stepping over the value!
1207
1208   // Loop over all of the operands, tracking down which value we are
1209   // addressing.
1210   for (unsigned i = 2, e = CE->getNumOperands(); i != e; ++i) {
1211     C = C->getAggregateElement(CE->getOperand(i));
1212     if (!C)
1213       return nullptr;
1214   }
1215   return C;
1216 }
1217
1218 /// Given a constant and getelementptr indices (with an *implied* zero pointer
1219 /// index that is not in the list), return the constant value being addressed by
1220 /// a virtual load, or null if something is funny and we can't decide.
1221 Constant *llvm::ConstantFoldLoadThroughGEPIndices(Constant *C,
1222                                                   ArrayRef<Constant*> Indices) {
1223   // Loop over all of the operands, tracking down which value we are
1224   // addressing.
1225   for (unsigned i = 0, e = Indices.size(); i != e; ++i) {
1226     C = C->getAggregateElement(Indices[i]);
1227     if (!C)
1228       return nullptr;
1229   }
1230   return C;
1231 }
1232
1233
1234 //===----------------------------------------------------------------------===//
1235 //  Constant Folding for Calls
1236 //
1237
1238 /// Return true if it's even possible to fold a call to the specified function.
1239 bool llvm::canConstantFoldCallTo(const Function *F) {
1240   switch (F->getIntrinsicID()) {
1241   case Intrinsic::fabs:
1242   case Intrinsic::minnum:
1243   case Intrinsic::maxnum:
1244   case Intrinsic::log:
1245   case Intrinsic::log2:
1246   case Intrinsic::log10:
1247   case Intrinsic::exp:
1248   case Intrinsic::exp2:
1249   case Intrinsic::floor:
1250   case Intrinsic::ceil:
1251   case Intrinsic::sqrt:
1252   case Intrinsic::pow:
1253   case Intrinsic::powi:
1254   case Intrinsic::bswap:
1255   case Intrinsic::ctpop:
1256   case Intrinsic::ctlz:
1257   case Intrinsic::cttz:
1258   case Intrinsic::fma:
1259   case Intrinsic::fmuladd:
1260   case Intrinsic::copysign:
1261   case Intrinsic::round:
1262   case Intrinsic::sadd_with_overflow:
1263   case Intrinsic::uadd_with_overflow:
1264   case Intrinsic::ssub_with_overflow:
1265   case Intrinsic::usub_with_overflow:
1266   case Intrinsic::smul_with_overflow:
1267   case Intrinsic::umul_with_overflow:
1268   case Intrinsic::convert_from_fp16:
1269   case Intrinsic::convert_to_fp16:
1270   case Intrinsic::x86_sse_cvtss2si:
1271   case Intrinsic::x86_sse_cvtss2si64:
1272   case Intrinsic::x86_sse_cvttss2si:
1273   case Intrinsic::x86_sse_cvttss2si64:
1274   case Intrinsic::x86_sse2_cvtsd2si:
1275   case Intrinsic::x86_sse2_cvtsd2si64:
1276   case Intrinsic::x86_sse2_cvttsd2si:
1277   case Intrinsic::x86_sse2_cvttsd2si64:
1278     return true;
1279   default:
1280     return false;
1281   case 0: break;
1282   }
1283
1284   if (!F->hasName())
1285     return false;
1286   StringRef Name = F->getName();
1287
1288   // In these cases, the check of the length is required.  We don't want to
1289   // return true for a name like "cos\0blah" which strcmp would return equal to
1290   // "cos", but has length 8.
1291   switch (Name[0]) {
1292   default: return false;
1293   case 'a':
1294     return Name == "acos" || Name == "asin" || Name == "atan" || Name =="atan2";
1295   case 'c':
1296     return Name == "cos" || Name == "ceil" || Name == "cosf" || Name == "cosh";
1297   case 'e':
1298     return Name == "exp" || Name == "exp2";
1299   case 'f':
1300     return Name == "fabs" || Name == "fmod" || Name == "floor";
1301   case 'l':
1302     return Name == "log" || Name == "log10";
1303   case 'p':
1304     return Name == "pow";
1305   case 's':
1306     return Name == "sin" || Name == "sinh" || Name == "sqrt" ||
1307       Name == "sinf" || Name == "sqrtf";
1308   case 't':
1309     return Name == "tan" || Name == "tanh";
1310   }
1311 }
1312
1313 static Constant *GetConstantFoldFPValue(double V, Type *Ty) {
1314   if (Ty->isHalfTy()) {
1315     APFloat APF(V);
1316     bool unused;
1317     APF.convert(APFloat::IEEEhalf, APFloat::rmNearestTiesToEven, &unused);
1318     return ConstantFP::get(Ty->getContext(), APF);
1319   }
1320   if (Ty->isFloatTy())
1321     return ConstantFP::get(Ty->getContext(), APFloat((float)V));
1322   if (Ty->isDoubleTy())
1323     return ConstantFP::get(Ty->getContext(), APFloat(V));
1324   llvm_unreachable("Can only constant fold half/float/double");
1325
1326 }
1327
1328 namespace {
1329 /// Clear the floating-point exception state.
1330 static inline void llvm_fenv_clearexcept() {
1331 #if defined(HAVE_FENV_H) && HAVE_DECL_FE_ALL_EXCEPT
1332   feclearexcept(FE_ALL_EXCEPT);
1333 #endif
1334   errno = 0;
1335 }
1336
1337 /// Test if a floating-point exception was raised.
1338 static inline bool llvm_fenv_testexcept() {
1339   int errno_val = errno;
1340   if (errno_val == ERANGE || errno_val == EDOM)
1341     return true;
1342 #if defined(HAVE_FENV_H) && HAVE_DECL_FE_ALL_EXCEPT && HAVE_DECL_FE_INEXACT
1343   if (fetestexcept(FE_ALL_EXCEPT & ~FE_INEXACT))
1344     return true;
1345 #endif
1346   return false;
1347 }
1348 } // End namespace
1349
1350 static Constant *ConstantFoldFP(double (*NativeFP)(double), double V,
1351                                 Type *Ty) {
1352   llvm_fenv_clearexcept();
1353   V = NativeFP(V);
1354   if (llvm_fenv_testexcept()) {
1355     llvm_fenv_clearexcept();
1356     return nullptr;
1357   }
1358
1359   return GetConstantFoldFPValue(V, Ty);
1360 }
1361
1362 static Constant *ConstantFoldBinaryFP(double (*NativeFP)(double, double),
1363                                       double V, double W, Type *Ty) {
1364   llvm_fenv_clearexcept();
1365   V = NativeFP(V, W);
1366   if (llvm_fenv_testexcept()) {
1367     llvm_fenv_clearexcept();
1368     return nullptr;
1369   }
1370
1371   return GetConstantFoldFPValue(V, Ty);
1372 }
1373
1374 /// Attempt to fold an SSE floating point to integer conversion of a constant
1375 /// floating point. If roundTowardZero is false, the default IEEE rounding is
1376 /// used (toward nearest, ties to even). This matches the behavior of the
1377 /// non-truncating SSE instructions in the default rounding mode. The desired
1378 /// integer type Ty is used to select how many bits are available for the
1379 /// result. Returns null if the conversion cannot be performed, otherwise
1380 /// returns the Constant value resulting from the conversion.
1381 static Constant *ConstantFoldConvertToInt(const APFloat &Val,
1382                                           bool roundTowardZero, Type *Ty) {
1383   // All of these conversion intrinsics form an integer of at most 64bits.
1384   unsigned ResultWidth = Ty->getIntegerBitWidth();
1385   assert(ResultWidth <= 64 &&
1386          "Can only constant fold conversions to 64 and 32 bit ints");
1387
1388   uint64_t UIntVal;
1389   bool isExact = false;
1390   APFloat::roundingMode mode = roundTowardZero? APFloat::rmTowardZero
1391                                               : APFloat::rmNearestTiesToEven;
1392   APFloat::opStatus status = Val.convertToInteger(&UIntVal, ResultWidth,
1393                                                   /*isSigned=*/true, mode,
1394                                                   &isExact);
1395   if (status != APFloat::opOK && status != APFloat::opInexact)
1396     return nullptr;
1397   return ConstantInt::get(Ty, UIntVal, /*isSigned=*/true);
1398 }
1399
1400 static double getValueAsDouble(ConstantFP *Op) {
1401   Type *Ty = Op->getType();
1402
1403   if (Ty->isFloatTy())
1404     return Op->getValueAPF().convertToFloat();
1405
1406   if (Ty->isDoubleTy())
1407     return Op->getValueAPF().convertToDouble();
1408
1409   bool unused;
1410   APFloat APF = Op->getValueAPF();
1411   APF.convert(APFloat::IEEEdouble, APFloat::rmNearestTiesToEven, &unused);
1412   return APF.convertToDouble();
1413 }
1414
1415 static Constant *ConstantFoldScalarCall(StringRef Name, unsigned IntrinsicID,
1416                                         Type *Ty, ArrayRef<Constant *> Operands,
1417                                         const TargetLibraryInfo *TLI) {
1418   if (Operands.size() == 1) {
1419     if (ConstantFP *Op = dyn_cast<ConstantFP>(Operands[0])) {
1420       if (IntrinsicID == Intrinsic::convert_to_fp16) {
1421         APFloat Val(Op->getValueAPF());
1422
1423         bool lost = false;
1424         Val.convert(APFloat::IEEEhalf, APFloat::rmNearestTiesToEven, &lost);
1425
1426         return ConstantInt::get(Ty->getContext(), Val.bitcastToAPInt());
1427       }
1428
1429       if (!Ty->isHalfTy() && !Ty->isFloatTy() && !Ty->isDoubleTy())
1430         return nullptr;
1431
1432       if (IntrinsicID == Intrinsic::round) {
1433         APFloat V = Op->getValueAPF();
1434         V.roundToIntegral(APFloat::rmNearestTiesToAway);
1435         return ConstantFP::get(Ty->getContext(), V);
1436       }
1437
1438       /// We only fold functions with finite arguments. Folding NaN and inf is
1439       /// likely to be aborted with an exception anyway, and some host libms
1440       /// have known errors raising exceptions.
1441       if (Op->getValueAPF().isNaN() || Op->getValueAPF().isInfinity())
1442         return nullptr;
1443
1444       /// Currently APFloat versions of these functions do not exist, so we use
1445       /// the host native double versions.  Float versions are not called
1446       /// directly but for all these it is true (float)(f((double)arg)) ==
1447       /// f(arg).  Long double not supported yet.
1448       double V = getValueAsDouble(Op);
1449
1450       switch (IntrinsicID) {
1451         default: break;
1452         case Intrinsic::fabs:
1453           return ConstantFoldFP(fabs, V, Ty);
1454 #if HAVE_LOG2
1455         case Intrinsic::log2:
1456           return ConstantFoldFP(log2, V, Ty);
1457 #endif
1458 #if HAVE_LOG
1459         case Intrinsic::log:
1460           return ConstantFoldFP(log, V, Ty);
1461 #endif
1462 #if HAVE_LOG10
1463         case Intrinsic::log10:
1464           return ConstantFoldFP(log10, V, Ty);
1465 #endif
1466 #if HAVE_EXP
1467         case Intrinsic::exp:
1468           return ConstantFoldFP(exp, V, Ty);
1469 #endif
1470 #if HAVE_EXP2
1471         case Intrinsic::exp2:
1472           return ConstantFoldFP(exp2, V, Ty);
1473 #endif
1474         case Intrinsic::floor:
1475           return ConstantFoldFP(floor, V, Ty);
1476         case Intrinsic::ceil:
1477           return ConstantFoldFP(ceil, V, Ty);
1478       }
1479
1480       if (!TLI)
1481         return nullptr;
1482
1483       switch (Name[0]) {
1484       case 'a':
1485         if (Name == "acos" && TLI->has(LibFunc::acos))
1486           return ConstantFoldFP(acos, V, Ty);
1487         else if (Name == "asin" && TLI->has(LibFunc::asin))
1488           return ConstantFoldFP(asin, V, Ty);
1489         else if (Name == "atan" && TLI->has(LibFunc::atan))
1490           return ConstantFoldFP(atan, V, Ty);
1491         break;
1492       case 'c':
1493         if (Name == "ceil" && TLI->has(LibFunc::ceil))
1494           return ConstantFoldFP(ceil, V, Ty);
1495         else if (Name == "cos" && TLI->has(LibFunc::cos))
1496           return ConstantFoldFP(cos, V, Ty);
1497         else if (Name == "cosh" && TLI->has(LibFunc::cosh))
1498           return ConstantFoldFP(cosh, V, Ty);
1499         else if (Name == "cosf" && TLI->has(LibFunc::cosf))
1500           return ConstantFoldFP(cos, V, Ty);
1501         break;
1502       case 'e':
1503         if (Name == "exp" && TLI->has(LibFunc::exp))
1504           return ConstantFoldFP(exp, V, Ty);
1505
1506         if (Name == "exp2" && TLI->has(LibFunc::exp2)) {
1507           // Constant fold exp2(x) as pow(2,x) in case the host doesn't have a
1508           // C99 library.
1509           return ConstantFoldBinaryFP(pow, 2.0, V, Ty);
1510         }
1511         break;
1512       case 'f':
1513         if (Name == "fabs" && TLI->has(LibFunc::fabs))
1514           return ConstantFoldFP(fabs, V, Ty);
1515         else if (Name == "floor" && TLI->has(LibFunc::floor))
1516           return ConstantFoldFP(floor, V, Ty);
1517         break;
1518       case 'l':
1519         if (Name == "log" && V > 0 && TLI->has(LibFunc::log))
1520           return ConstantFoldFP(log, V, Ty);
1521         else if (Name == "log10" && V > 0 && TLI->has(LibFunc::log10))
1522           return ConstantFoldFP(log10, V, Ty);
1523         else if (IntrinsicID == Intrinsic::sqrt &&
1524                  (Ty->isHalfTy() || Ty->isFloatTy() || Ty->isDoubleTy())) {
1525           if (V >= -0.0)
1526             return ConstantFoldFP(sqrt, V, Ty);
1527           else {
1528             // Unlike the sqrt definitions in C/C++, POSIX, and IEEE-754 - which
1529             // all guarantee or favor returning NaN - the square root of a
1530             // negative number is not defined for the LLVM sqrt intrinsic.
1531             // This is because the intrinsic should only be emitted in place of
1532             // libm's sqrt function when using "no-nans-fp-math".
1533             return UndefValue::get(Ty);
1534           }
1535         }
1536         break;
1537       case 's':
1538         if (Name == "sin" && TLI->has(LibFunc::sin))
1539           return ConstantFoldFP(sin, V, Ty);
1540         else if (Name == "sinh" && TLI->has(LibFunc::sinh))
1541           return ConstantFoldFP(sinh, V, Ty);
1542         else if (Name == "sqrt" && V >= 0 && TLI->has(LibFunc::sqrt))
1543           return ConstantFoldFP(sqrt, V, Ty);
1544         else if (Name == "sqrtf" && V >= 0 && TLI->has(LibFunc::sqrtf))
1545           return ConstantFoldFP(sqrt, V, Ty);
1546         else if (Name == "sinf" && TLI->has(LibFunc::sinf))
1547           return ConstantFoldFP(sin, V, Ty);
1548         break;
1549       case 't':
1550         if (Name == "tan" && TLI->has(LibFunc::tan))
1551           return ConstantFoldFP(tan, V, Ty);
1552         else if (Name == "tanh" && TLI->has(LibFunc::tanh))
1553           return ConstantFoldFP(tanh, V, Ty);
1554         break;
1555       default:
1556         break;
1557       }
1558       return nullptr;
1559     }
1560
1561     if (ConstantInt *Op = dyn_cast<ConstantInt>(Operands[0])) {
1562       switch (IntrinsicID) {
1563       case Intrinsic::bswap:
1564         return ConstantInt::get(Ty->getContext(), Op->getValue().byteSwap());
1565       case Intrinsic::ctpop:
1566         return ConstantInt::get(Ty, Op->getValue().countPopulation());
1567       case Intrinsic::convert_from_fp16: {
1568         APFloat Val(APFloat::IEEEhalf, Op->getValue());
1569
1570         bool lost = false;
1571         APFloat::opStatus status =
1572           Val.convert(APFloat::IEEEsingle, APFloat::rmNearestTiesToEven, &lost);
1573
1574         // Conversion is always precise.
1575         (void)status;
1576         assert(status == APFloat::opOK && !lost &&
1577                "Precision lost during fp16 constfolding");
1578
1579         return ConstantFP::get(Ty->getContext(), Val);
1580       }
1581       default:
1582         return nullptr;
1583       }
1584     }
1585
1586     // Support ConstantVector in case we have an Undef in the top.
1587     if (isa<ConstantVector>(Operands[0]) ||
1588         isa<ConstantDataVector>(Operands[0])) {
1589       Constant *Op = cast<Constant>(Operands[0]);
1590       switch (IntrinsicID) {
1591       default: break;
1592       case Intrinsic::x86_sse_cvtss2si:
1593       case Intrinsic::x86_sse_cvtss2si64:
1594       case Intrinsic::x86_sse2_cvtsd2si:
1595       case Intrinsic::x86_sse2_cvtsd2si64:
1596         if (ConstantFP *FPOp =
1597               dyn_cast_or_null<ConstantFP>(Op->getAggregateElement(0U)))
1598           return ConstantFoldConvertToInt(FPOp->getValueAPF(),
1599                                           /*roundTowardZero=*/false, Ty);
1600       case Intrinsic::x86_sse_cvttss2si:
1601       case Intrinsic::x86_sse_cvttss2si64:
1602       case Intrinsic::x86_sse2_cvttsd2si:
1603       case Intrinsic::x86_sse2_cvttsd2si64:
1604         if (ConstantFP *FPOp =
1605               dyn_cast_or_null<ConstantFP>(Op->getAggregateElement(0U)))
1606           return ConstantFoldConvertToInt(FPOp->getValueAPF(),
1607                                           /*roundTowardZero=*/true, Ty);
1608       }
1609     }
1610
1611     if (isa<UndefValue>(Operands[0])) {
1612       if (IntrinsicID == Intrinsic::bswap)
1613         return Operands[0];
1614       return nullptr;
1615     }
1616
1617     return nullptr;
1618   }
1619
1620   if (Operands.size() == 2) {
1621     if (ConstantFP *Op1 = dyn_cast<ConstantFP>(Operands[0])) {
1622       if (!Ty->isHalfTy() && !Ty->isFloatTy() && !Ty->isDoubleTy())
1623         return nullptr;
1624       double Op1V = getValueAsDouble(Op1);
1625
1626       if (ConstantFP *Op2 = dyn_cast<ConstantFP>(Operands[1])) {
1627         if (Op2->getType() != Op1->getType())
1628           return nullptr;
1629
1630         double Op2V = getValueAsDouble(Op2);
1631         if (IntrinsicID == Intrinsic::pow) {
1632           return ConstantFoldBinaryFP(pow, Op1V, Op2V, Ty);
1633         }
1634         if (IntrinsicID == Intrinsic::copysign) {
1635           APFloat V1 = Op1->getValueAPF();
1636           APFloat V2 = Op2->getValueAPF();
1637           V1.copySign(V2);
1638           return ConstantFP::get(Ty->getContext(), V1);
1639         }
1640
1641         if (IntrinsicID == Intrinsic::minnum) {
1642           const APFloat &C1 = Op1->getValueAPF();
1643           const APFloat &C2 = Op2->getValueAPF();
1644           return ConstantFP::get(Ty->getContext(), minnum(C1, C2));
1645         }
1646
1647         if (IntrinsicID == Intrinsic::maxnum) {
1648           const APFloat &C1 = Op1->getValueAPF();
1649           const APFloat &C2 = Op2->getValueAPF();
1650           return ConstantFP::get(Ty->getContext(), maxnum(C1, C2));
1651         }
1652
1653         if (!TLI)
1654           return nullptr;
1655         if (Name == "pow" && TLI->has(LibFunc::pow))
1656           return ConstantFoldBinaryFP(pow, Op1V, Op2V, Ty);
1657         if (Name == "fmod" && TLI->has(LibFunc::fmod))
1658           return ConstantFoldBinaryFP(fmod, Op1V, Op2V, Ty);
1659         if (Name == "atan2" && TLI->has(LibFunc::atan2))
1660           return ConstantFoldBinaryFP(atan2, Op1V, Op2V, Ty);
1661       } else if (ConstantInt *Op2C = dyn_cast<ConstantInt>(Operands[1])) {
1662         if (IntrinsicID == Intrinsic::powi && Ty->isHalfTy())
1663           return ConstantFP::get(Ty->getContext(),
1664                                  APFloat((float)std::pow((float)Op1V,
1665                                                  (int)Op2C->getZExtValue())));
1666         if (IntrinsicID == Intrinsic::powi && Ty->isFloatTy())
1667           return ConstantFP::get(Ty->getContext(),
1668                                  APFloat((float)std::pow((float)Op1V,
1669                                                  (int)Op2C->getZExtValue())));
1670         if (IntrinsicID == Intrinsic::powi && Ty->isDoubleTy())
1671           return ConstantFP::get(Ty->getContext(),
1672                                  APFloat((double)std::pow((double)Op1V,
1673                                                    (int)Op2C->getZExtValue())));
1674       }
1675       return nullptr;
1676     }
1677
1678     if (ConstantInt *Op1 = dyn_cast<ConstantInt>(Operands[0])) {
1679       if (ConstantInt *Op2 = dyn_cast<ConstantInt>(Operands[1])) {
1680         switch (IntrinsicID) {
1681         default: break;
1682         case Intrinsic::sadd_with_overflow:
1683         case Intrinsic::uadd_with_overflow:
1684         case Intrinsic::ssub_with_overflow:
1685         case Intrinsic::usub_with_overflow:
1686         case Intrinsic::smul_with_overflow:
1687         case Intrinsic::umul_with_overflow: {
1688           APInt Res;
1689           bool Overflow;
1690           switch (IntrinsicID) {
1691           default: llvm_unreachable("Invalid case");
1692           case Intrinsic::sadd_with_overflow:
1693             Res = Op1->getValue().sadd_ov(Op2->getValue(), Overflow);
1694             break;
1695           case Intrinsic::uadd_with_overflow:
1696             Res = Op1->getValue().uadd_ov(Op2->getValue(), Overflow);
1697             break;
1698           case Intrinsic::ssub_with_overflow:
1699             Res = Op1->getValue().ssub_ov(Op2->getValue(), Overflow);
1700             break;
1701           case Intrinsic::usub_with_overflow:
1702             Res = Op1->getValue().usub_ov(Op2->getValue(), Overflow);
1703             break;
1704           case Intrinsic::smul_with_overflow:
1705             Res = Op1->getValue().smul_ov(Op2->getValue(), Overflow);
1706             break;
1707           case Intrinsic::umul_with_overflow:
1708             Res = Op1->getValue().umul_ov(Op2->getValue(), Overflow);
1709             break;
1710           }
1711           Constant *Ops[] = {
1712             ConstantInt::get(Ty->getContext(), Res),
1713             ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(Ty->getContext()), Overflow)
1714           };
1715           return ConstantStruct::get(cast<StructType>(Ty), Ops);
1716         }
1717         case Intrinsic::cttz:
1718           if (Op2->isOne() && Op1->isZero()) // cttz(0, 1) is undef.
1719             return UndefValue::get(Ty);
1720           return ConstantInt::get(Ty, Op1->getValue().countTrailingZeros());
1721         case Intrinsic::ctlz:
1722           if (Op2->isOne() && Op1->isZero()) // ctlz(0, 1) is undef.
1723             return UndefValue::get(Ty);
1724           return ConstantInt::get(Ty, Op1->getValue().countLeadingZeros());
1725         }
1726       }
1727
1728       return nullptr;
1729     }
1730     return nullptr;
1731   }
1732
1733   if (Operands.size() != 3)
1734     return nullptr;
1735
1736   if (const ConstantFP *Op1 = dyn_cast<ConstantFP>(Operands[0])) {
1737     if (const ConstantFP *Op2 = dyn_cast<ConstantFP>(Operands[1])) {
1738       if (const ConstantFP *Op3 = dyn_cast<ConstantFP>(Operands[2])) {
1739         switch (IntrinsicID) {
1740         default: break;
1741         case Intrinsic::fma:
1742         case Intrinsic::fmuladd: {
1743           APFloat V = Op1->getValueAPF();
1744           APFloat::opStatus s = V.fusedMultiplyAdd(Op2->getValueAPF(),
1745                                                    Op3->getValueAPF(),
1746                                                    APFloat::rmNearestTiesToEven);
1747           if (s != APFloat::opInvalidOp)
1748             return ConstantFP::get(Ty->getContext(), V);
1749
1750           return nullptr;
1751         }
1752         }
1753       }
1754     }
1755   }
1756
1757   return nullptr;
1758 }
1759
1760 static Constant *ConstantFoldVectorCall(StringRef Name, unsigned IntrinsicID,
1761                                         VectorType *VTy,
1762                                         ArrayRef<Constant *> Operands,
1763                                         const TargetLibraryInfo *TLI) {
1764   SmallVector<Constant *, 4> Result(VTy->getNumElements());
1765   SmallVector<Constant *, 4> Lane(Operands.size());
1766   Type *Ty = VTy->getElementType();
1767
1768   for (unsigned I = 0, E = VTy->getNumElements(); I != E; ++I) {
1769     // Gather a column of constants.
1770     for (unsigned J = 0, JE = Operands.size(); J != JE; ++J) {
1771       Constant *Agg = Operands[J]->getAggregateElement(I);
1772       if (!Agg)
1773         return nullptr;
1774
1775       Lane[J] = Agg;
1776     }
1777
1778     // Use the regular scalar folding to simplify this column.
1779     Constant *Folded = ConstantFoldScalarCall(Name, IntrinsicID, Ty, Lane, TLI);
1780     if (!Folded)
1781       return nullptr;
1782     Result[I] = Folded;
1783   }
1784
1785   return ConstantVector::get(Result);
1786 }
1787
1788 /// Attempt to constant fold a call to the specified function
1789 /// with the specified arguments, returning null if unsuccessful.
1790 Constant *
1791 llvm::ConstantFoldCall(Function *F, ArrayRef<Constant *> Operands,
1792                        const TargetLibraryInfo *TLI) {
1793   if (!F->hasName())
1794     return nullptr;
1795   StringRef Name = F->getName();
1796
1797   Type *Ty = F->getReturnType();
1798
1799   if (VectorType *VTy = dyn_cast<VectorType>(Ty))
1800     return ConstantFoldVectorCall(Name, F->getIntrinsicID(), VTy, Operands, TLI);
1801
1802   return ConstantFoldScalarCall(Name, F->getIntrinsicID(), Ty, Operands, TLI);
1803 }