lib/Analysis/ConstantFolding.cpp

   1 //===-- ConstantFolding.cpp - Analyze constant folding possibilities ------===//
   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 family of functions determines the possibility of performing constant
  11 // folding.
  12 //
  13 //===----------------------------------------------------------------------===//
  14
  15 #include "llvm/Analysis/ConstantFolding.h"
  16 #include "llvm/Constants.h"
  17 #include "llvm/DerivedTypes.h"
  18 #include "llvm/Function.h"
  19 #include "llvm/GlobalVariable.h"
  20 #include "llvm/Instructions.h"
  21 #include "llvm/Intrinsics.h"
  22 #include "llvm/LLVMContext.h"
  23 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
  24 #include "llvm/ADT/StringMap.h"
  25 #include "llvm/Target/TargetData.h"
  26 #include "llvm/Support/GetElementPtrTypeIterator.h"
  27 #include "llvm/Support/MathExtras.h"
  28 #include <cerrno>
  29 #include <cmath>
  30 using namespace llvm;
  31
  32 //===----------------------------------------------------------------------===//
  33 // Constant Folding internal helper functions
  34 //===----------------------------------------------------------------------===//
  35
  36 /// IsConstantOffsetFromGlobal - If this constant is actually a constant offset
  37 /// from a global, return the global and the constant.  Because of
  38 /// constantexprs, this function is recursive.
  39 static bool IsConstantOffsetFromGlobal(Constant *C, GlobalValue *&GV,
  40                                        int64_t &Offset, const TargetData &TD) {
  41   // Trivial case, constant is the global.
  42   if ((GV = dyn_cast<GlobalValue>(C))) {
  43     Offset = 0;
  44     return true;
  45   }
  46
  47   // Otherwise, if this isn't a constant expr, bail out.
  48   ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(C);
  49   if (!CE) return false;
  50
  51   // Look through ptr->int and ptr->ptr casts.
  52   if (CE->getOpcode() == Instruction::PtrToInt ||
  53       CE->getOpcode() == Instruction::BitCast)
  54     return IsConstantOffsetFromGlobal(CE->getOperand(0), GV, Offset, TD);
  55
  56   // i32* getelementptr ([5 x i32]* @a, i32 0, i32 5)
  57   if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr) {
  58     // Cannot compute this if the element type of the pointer is missing size
  59     // info.
  60     if (!cast<PointerType>(CE->getOperand(0)->getType())
  61                  ->getElementType()->isSized())
  62       return false;
  63
  64     // If the base isn't a global+constant, we aren't either.
  65     if (!IsConstantOffsetFromGlobal(CE->getOperand(0), GV, Offset, TD))
  66       return false;
  67
  68     // Otherwise, add any offset that our operands provide.
  69     gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(CE);
  70     for (User::const_op_iterator i = CE->op_begin() + 1, e = CE->op_end();
  71          i != e; ++i, ++GTI) {
  72       ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(*i);
  73       if (!CI) return false;  // Index isn't a simple constant?
  74       if (CI->getZExtValue() == 0) continue;  // Not adding anything.
  75
  76       if (const StructType *ST = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
  77         // N = N + Offset
  78         Offset += TD.getStructLayout(ST)->getElementOffset(CI->getZExtValue());
  79       } else {
  80         const SequentialType *SQT = cast<SequentialType>(*GTI);
  81         Offset += TD.getTypeAllocSize(SQT->getElementType())*CI->getSExtValue();
  82       }
  83     }
  84     return true;
  85   }
  86
  87   return false;
  88 }
  89
  90
  91 /// SymbolicallyEvaluateBinop - One of Op0/Op1 is a constant expression.
  92 /// Attempt to symbolically evaluate the result of a binary operator merging
  93 /// these together.  If target data info is available, it is provided as TD,
  94 /// otherwise TD is null.
  95 static Constant *SymbolicallyEvaluateBinop(unsigned Opc, Constant *Op0,
  96                                            Constant *Op1, const TargetData *TD,
  97                                            LLVMContext *Context){
  98   // SROA
  99
 100   // Fold (and 0xffffffff00000000, (shl x, 32)) -> shl.
 101   // Fold (lshr (or X, Y), 32) -> (lshr [X/Y], 32) if one doesn't contribute
 102   // bits.
 103
 104
 105   // If the constant expr is something like &A[123] - &A[4].f, fold this into a
 106   // constant.  This happens frequently when iterating over a global array.
 107   if (Opc == Instruction::Sub && TD) {
 108     GlobalValue *GV1, *GV2;
 109     int64_t Offs1, Offs2;
 110
 111     if (IsConstantOffsetFromGlobal(Op0, GV1, Offs1, *TD))
 112       if (IsConstantOffsetFromGlobal(Op1, GV2, Offs2, *TD) &&
 113           GV1 == GV2) {
 114         // (&GV+C1) - (&GV+C2) -> C1-C2, pointer arithmetic cannot overflow.
 115         return Context->getConstantInt(Op0->getType(), Offs1-Offs2);
 116       }
 117   }
 118
 119   return 0;
 120 }
 121
 122 /// SymbolicallyEvaluateGEP - If we can symbolically evaluate the specified GEP
 123 /// constant expression, do so.
 124 static Constant *SymbolicallyEvaluateGEP(Constant* const* Ops, unsigned NumOps,
 125                                          const Type *ResultTy,
 126                                          LLVMContext *Context,
 127                                          const TargetData *TD) {
 128   Constant *Ptr = Ops[0];
 129   if (!TD || !cast<PointerType>(Ptr->getType())->getElementType()->isSized())
 130     return 0;
 131
 132   uint64_t BasePtr = 0;
 133   if (!Ptr->isNullValue()) {
 134     // If this is a inttoptr from a constant int, we can fold this as the base,
 135     // otherwise we can't.
 136     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Ptr))
 137       if (CE->getOpcode() == Instruction::IntToPtr)
 138         if (ConstantInt *Base = dyn_cast<ConstantInt>(CE->getOperand(0)))
 139           BasePtr = Base->getZExtValue();
 140
 141     if (BasePtr == 0)
 142       return 0;
 143   }
 144
 145   // If this is a constant expr gep that is effectively computing an
 146   // "offsetof", fold it into 'cast int Size to T*' instead of 'gep 0, 0, 12'
 147   for (unsigned i = 1; i != NumOps; ++i)
 148     if (!isa<ConstantInt>(Ops[i]))
 149       return false;
 150
 151   uint64_t Offset = TD->getIndexedOffset(Ptr->getType(),
 152                                          (Value**)Ops+1, NumOps-1);
 153   Constant *C = Context->getConstantInt(TD->getIntPtrType(), Offset+BasePtr);
 154   return Context->getConstantExprIntToPtr(C, ResultTy);
 155 }
 156
 157 /// FoldBitCast - Constant fold bitcast, symbolically evaluating it with
 158 /// targetdata.  Return 0 if unfoldable.
 159 static Constant *FoldBitCast(Constant *C, const Type *DestTy,
 160                              const TargetData &TD, LLVMContext *Context) {
 161   // If this is a bitcast from constant vector -> vector, fold it.
 162   if (ConstantVector *CV = dyn_cast<ConstantVector>(C)) {
 163     if (const VectorType *DestVTy = dyn_cast<VectorType>(DestTy)) {
 164       // If the element types match, VMCore can fold it.
 165       unsigned NumDstElt = DestVTy->getNumElements();
 166       unsigned NumSrcElt = CV->getNumOperands();
 167       if (NumDstElt == NumSrcElt)
 168         return 0;
 169
 170       const Type *SrcEltTy = CV->getType()->getElementType();
 171       const Type *DstEltTy = DestVTy->getElementType();
 172
 173       // Otherwise, we're changing the number of elements in a vector, which
 174       // requires endianness information to do the right thing.  For example,
 175       //    bitcast (<2 x i64> <i64 0, i64 1> to <4 x i32>)
 176       // folds to (little endian):
 177       //    <4 x i32> <i32 0, i32 0, i32 1, i32 0>
 178       // and to (big endian):
 179       //    <4 x i32> <i32 0, i32 0, i32 0, i32 1>
 180
 181       // First thing is first.  We only want to think about integer here, so if
 182       // we have something in FP form, recast it as integer.
 183       if (DstEltTy->isFloatingPoint()) {
 184         // Fold to an vector of integers with same size as our FP type.
 185         unsigned FPWidth = DstEltTy->getPrimitiveSizeInBits();
 186         const Type *DestIVTy = Context->getVectorType(
 187                                    Context->getIntegerType(FPWidth), NumDstElt);
 188         // Recursively handle this integer conversion, if possible.
 189         C = FoldBitCast(C, DestIVTy, TD, Context);
 190         if (!C) return 0;
 191
 192         // Finally, VMCore can handle this now that #elts line up.
 193         return Context->getConstantExprBitCast(C, DestTy);
 194       }
 195
 196       // Okay, we know the destination is integer, if the input is FP, convert
 197       // it to integer first.
 198       if (SrcEltTy->isFloatingPoint()) {
 199         unsigned FPWidth = SrcEltTy->getPrimitiveSizeInBits();
 200         const Type *SrcIVTy = Context->getVectorType(
 201                                    Context->getIntegerType(FPWidth), NumSrcElt);
 202         // Ask VMCore to do the conversion now that #elts line up.
 203         C = Context->getConstantExprBitCast(C, SrcIVTy);
 204         CV = dyn_cast<ConstantVector>(C);
 205         if (!CV) return 0;  // If VMCore wasn't able to fold it, bail out.
 206       }
 207
 208       // Now we know that the input and output vectors are both integer vectors
 209       // of the same size, and that their #elements is not the same.  Do the
 210       // conversion here, which depends on whether the input or output has
 211       // more elements.
 212       bool isLittleEndian = TD.isLittleEndian();
 213
 214       SmallVector<Constant*, 32> Result;
 215       if (NumDstElt < NumSrcElt) {
 216         // Handle: bitcast (<4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3> to <2 x i64>)
 217         Constant *Zero = Context->getNullValue(DstEltTy);
 218         unsigned Ratio = NumSrcElt/NumDstElt;
 219         unsigned SrcBitSize = SrcEltTy->getPrimitiveSizeInBits();
 220         unsigned SrcElt = 0;
 221         for (unsigned i = 0; i != NumDstElt; ++i) {
 222           // Build each element of the result.
 223           Constant *Elt = Zero;
 224           unsigned ShiftAmt = isLittleEndian ? 0 : SrcBitSize*(Ratio-1);
 225           for (unsigned j = 0; j != Ratio; ++j) {
 226             Constant *Src = dyn_cast<ConstantInt>(CV->getOperand(SrcElt++));
 227             if (!Src) return 0;  // Reject constantexpr elements.
 228
 229             // Zero extend the element to the right size.
 230             Src = Context->getConstantExprZExt(Src, Elt->getType());
 231
 232             // Shift it to the right place, depending on endianness.
 233             Src = Context->getConstantExprShl(Src,
 234                              Context->getConstantInt(Src->getType(), ShiftAmt));
 235             ShiftAmt += isLittleEndian ? SrcBitSize : -SrcBitSize;
 236
 237             // Mix it in.
 238             Elt = Context->getConstantExprOr(Elt, Src);
 239           }
 240           Result.push_back(Elt);
 241         }
 242       } else {
 243         // Handle: bitcast (<2 x i64> <i64 0, i64 1> to <4 x i32>)
 244         unsigned Ratio = NumDstElt/NumSrcElt;
 245         unsigned DstBitSize = DstEltTy->getPrimitiveSizeInBits();
 246
 247         // Loop over each source value, expanding into multiple results.
 248         for (unsigned i = 0; i != NumSrcElt; ++i) {
 249           Constant *Src = dyn_cast<ConstantInt>(CV->getOperand(i));
 250           if (!Src) return 0;  // Reject constantexpr elements.
 251
 252           unsigned ShiftAmt = isLittleEndian ? 0 : DstBitSize*(Ratio-1);
 253           for (unsigned j = 0; j != Ratio; ++j) {
 254             // Shift the piece of the value into the right place, depending on
 255             // endianness.
 256             Constant *Elt = Context->getConstantExprLShr(Src,
 257                             Context->getConstantInt(Src->getType(), ShiftAmt));
 258             ShiftAmt += isLittleEndian ? DstBitSize : -DstBitSize;
 259
 260             // Truncate and remember this piece.
 261             Result.push_back(Context->getConstantExprTrunc(Elt, DstEltTy));
 262           }
 263         }
 264       }
 265
 266       return Context->getConstantVector(Result.data(), Result.size());
 267     }
 268   }
 269
 270   return 0;
 271 }
 272
 273
 274 //===----------------------------------------------------------------------===//
 275 // Constant Folding public APIs
 276 //===----------------------------------------------------------------------===//
 277
 278
 279 /// ConstantFoldInstruction - Attempt to constant fold the specified
 280 /// instruction.  If successful, the constant result is returned, if not, null
 281 /// is returned.  Note that this function can only fail when attempting to fold
 282 /// instructions like loads and stores, which have no constant expression form.
 283 ///
 284 Constant *llvm::ConstantFoldInstruction(Instruction *I, LLVMContext *Context,
 285                                         const TargetData *TD) {
 286   if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I)) {
 287     if (PN->getNumIncomingValues() == 0)
 288       return Context->getUndef(PN->getType());
 289
 290     Constant *Result = dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(0));
 291     if (Result == 0) return 0;
 292
 293     // Handle PHI nodes specially here...
 294     for (unsigned i = 1, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
 295       if (PN->getIncomingValue(i) != Result && PN->getIncomingValue(i) != PN)
 296         return 0;   // Not all the same incoming constants...
 297
 298     // If we reach here, all incoming values are the same constant.
 299     return Result;
 300   }
 301
 302   // Scan the operand list, checking to see if they are all constants, if so,
 303   // hand off to ConstantFoldInstOperands.
 304   SmallVector<Constant*, 8> Ops;
 305   for (User::op_iterator i = I->op_begin(), e = I->op_end(); i != e; ++i)
 306     if (Constant *Op = dyn_cast<Constant>(*i))
 307       Ops.push_back(Op);
 308     else
 309       return 0;  // All operands not constant!
 310
 311   if (const CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(I))
 312     return ConstantFoldCompareInstOperands(CI->getPredicate(),
 313                                            Ops.data(), Ops.size(),
 314                                            Context, TD);
 315   else
 316     return ConstantFoldInstOperands(I->getOpcode(), I->getType(),
 317                                     Ops.data(), Ops.size(), Context, TD);
 318 }
 319
 320 /// ConstantFoldConstantExpression - Attempt to fold the constant expression
 321 /// using the specified TargetData.  If successful, the constant result is
 322 /// result is returned, if not, null is returned.
 323 Constant *llvm::ConstantFoldConstantExpression(ConstantExpr *CE,
 324                                                LLVMContext *Context,
 325                                                const TargetData *TD) {
 326   SmallVector<Constant*, 8> Ops;
 327   for (User::op_iterator i = CE->op_begin(), e = CE->op_end(); i != e; ++i)
 328     Ops.push_back(cast<Constant>(*i));
 329
 330   if (CE->isCompare())
 331     return ConstantFoldCompareInstOperands(CE->getPredicate(),
 332                                            Ops.data(), Ops.size(),
 333                                            Context, TD);
 334   else
 335     return ConstantFoldInstOperands(CE->getOpcode(), CE->getType(),
 336                                     Ops.data(), Ops.size(), Context, TD);
 337 }
 338
 339 /// ConstantFoldInstOperands - Attempt to constant fold an instruction with the
 340 /// specified opcode and operands.  If successful, the constant result is
 341 /// returned, if not, null is returned.  Note that this function can fail when
 342 /// attempting to fold instructions like loads and stores, which have no
 343 /// constant expression form.
 344 ///
 345 Constant *llvm::ConstantFoldInstOperands(unsigned Opcode, const Type *DestTy,
 346                                          Constant* const* Ops, unsigned NumOps,
 347                                          LLVMContext *Context,
 348                                          const TargetData *TD) {
 349   // Handle easy binops first.
 350   if (Instruction::isBinaryOp(Opcode)) {
 351     if (isa<ConstantExpr>(Ops[0]) || isa<ConstantExpr>(Ops[1]))
 352       if (Constant *C = SymbolicallyEvaluateBinop(Opcode, Ops[0], Ops[1], TD,
 353                                                   Context))
 354         return C;
 355
 356     return Context->getConstantExpr(Opcode, Ops[0], Ops[1]);
 357   }
 358
 359   switch (Opcode) {
 360   default: return 0;
 361   case Instruction::Call:
 362     if (Function *F = dyn_cast<Function>(Ops[0]))
 363       if (canConstantFoldCallTo(F))
 364         return ConstantFoldCall(F, Ops+1, NumOps-1);
 365     return 0;
 366   case Instruction::ICmp:
 367   case Instruction::FCmp:
 368     assert(0 &&"This function is invalid for compares: no predicate specified");
 369   case Instruction::PtrToInt:
 370     // If the input is a inttoptr, eliminate the pair.  This requires knowing
 371     // the width of a pointer, so it can't be done in ConstantExpr::getCast.
 372     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Ops[0])) {
 373       if (TD && CE->getOpcode() == Instruction::IntToPtr) {
 374         Constant *Input = CE->getOperand(0);
 375         unsigned InWidth = Input->getType()->getScalarSizeInBits();
 376         if (TD->getPointerSizeInBits() < InWidth) {
 377           Constant *Mask =
 378             Context->getConstantInt(APInt::getLowBitsSet(InWidth,
 379                                                   TD->getPointerSizeInBits()));
 380           Input = Context->getConstantExprAnd(Input, Mask);
 381         }
 382         // Do a zext or trunc to get to the dest size.
 383         return Context->getConstantExprIntegerCast(Input, DestTy, false);
 384       }
 385     }
 386     return Context->getConstantExprCast(Opcode, Ops[0], DestTy);
 387   case Instruction::IntToPtr:
 388     // If the input is a ptrtoint, turn the pair into a ptr to ptr bitcast if
 389     // the int size is >= the ptr size.  This requires knowing the width of a
 390     // pointer, so it can't be done in ConstantExpr::getCast.
 391     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Ops[0])) {
 392       if (TD &&
 393           TD->getPointerSizeInBits() <=
 394           CE->getType()->getScalarSizeInBits()) {
 395         if (CE->getOpcode() == Instruction::PtrToInt) {
 396           Constant *Input = CE->getOperand(0);
 397           Constant *C = FoldBitCast(Input, DestTy, *TD, Context);
 398           return C ? C : Context->getConstantExprBitCast(Input, DestTy);
 399         }
 400         // If there's a constant offset added to the integer value before
 401         // it is casted back to a pointer, see if the expression can be
 402         // converted into a GEP.
 403         if (CE->getOpcode() == Instruction::Add)
 404           if (ConstantInt *L = dyn_cast<ConstantInt>(CE->getOperand(0)))
 405             if (ConstantExpr *R = dyn_cast<ConstantExpr>(CE->getOperand(1)))
 406               if (R->getOpcode() == Instruction::PtrToInt)
 407                 if (GlobalVariable *GV =
 408                       dyn_cast<GlobalVariable>(R->getOperand(0))) {
 409                   const PointerType *GVTy = cast<PointerType>(GV->getType());
 410                   if (const ArrayType *AT =
 411                         dyn_cast<ArrayType>(GVTy->getElementType())) {
 412                     const Type *ElTy = AT->getElementType();
 413                     uint64_t AllocSize = TD->getTypeAllocSize(ElTy);
 414                     APInt PSA(L->getValue().getBitWidth(), AllocSize);
 415                     if (ElTy == cast<PointerType>(DestTy)->getElementType() &&
 416                         L->getValue().urem(PSA) == 0) {
 417                       APInt ElemIdx = L->getValue().udiv(PSA);
 418                       if (ElemIdx.ult(APInt(ElemIdx.getBitWidth(),
 419                                             AT->getNumElements()))) {
 420                         Constant *Index[] = {
 421                           Context->getNullValue(CE->getType()),
 422                           Context->getConstantInt(ElemIdx)
 423                         };
 424                         return
 425                         Context->getConstantExprGetElementPtr(GV, &Index[0], 2);
 426                       }
 427                     }
 428                   }
 429                 }
 430       }
 431     }
 432     return Context->getConstantExprCast(Opcode, Ops[0], DestTy);
 433   case Instruction::Trunc:
 434   case Instruction::ZExt:
 435   case Instruction::SExt:
 436   case Instruction::FPTrunc:
 437   case Instruction::FPExt:
 438   case Instruction::UIToFP:
 439   case Instruction::SIToFP:
 440   case Instruction::FPToUI:
 441   case Instruction::FPToSI:
 442       return Context->getConstantExprCast(Opcode, Ops[0], DestTy);
 443   case Instruction::BitCast:
 444     if (TD)
 445       if (Constant *C = FoldBitCast(Ops[0], DestTy, *TD, Context))
 446         return C;
 447     return Context->getConstantExprBitCast(Ops[0], DestTy);
 448   case Instruction::Select:
 449     return Context->getConstantExprSelect(Ops[0], Ops[1], Ops[2]);
 450   case Instruction::ExtractElement:
 451     return Context->getConstantExprExtractElement(Ops[0], Ops[1]);
 452   case Instruction::InsertElement:
 453     return Context->getConstantExprInsertElement(Ops[0], Ops[1], Ops[2]);
 454   case Instruction::ShuffleVector:
 455     return Context->getConstantExprShuffleVector(Ops[0], Ops[1], Ops[2]);
 456   case Instruction::GetElementPtr:
 457     if (Constant *C = SymbolicallyEvaluateGEP(Ops, NumOps, DestTy, Context, TD))
 458       return C;
 459
 460     return Context->getConstantExprGetElementPtr(Ops[0], Ops+1, NumOps-1);
 461   }
 462 }
 463
 464 /// ConstantFoldCompareInstOperands - Attempt to constant fold a compare
 465 /// instruction (icmp/fcmp) with the specified operands.  If it fails, it
 466 /// returns a constant expression of the specified operands.
 467 ///
 468 Constant *llvm::ConstantFoldCompareInstOperands(unsigned Predicate,
 469                                                 Constant*const * Ops,
 470                                                 unsigned NumOps,
 471                                                 LLVMContext *Context,
 472                                                 const TargetData *TD) {
 473   // fold: icmp (inttoptr x), null         -> icmp x, 0
 474   // fold: icmp (ptrtoint x), 0            -> icmp x, null
 475   // fold: icmp (inttoptr x), (inttoptr y) -> icmp trunc/zext x, trunc/zext y
 476   // fold: icmp (ptrtoint x), (ptrtoint y) -> icmp x, y
 477   //
 478   // ConstantExpr::getCompare cannot do this, because it doesn't have TD
 479   // around to know if bit truncation is happening.
 480   if (ConstantExpr *CE0 = dyn_cast<ConstantExpr>(Ops[0])) {
 481     if (TD && Ops[1]->isNullValue()) {
 482       const Type *IntPtrTy = TD->getIntPtrType();
 483       if (CE0->getOpcode() == Instruction::IntToPtr) {
 484         // Convert the integer value to the right size to ensure we get the
 485         // proper extension or truncation.
 486         Constant *C = Context->getConstantExprIntegerCast(CE0->getOperand(0),
 487                                                    IntPtrTy, false);
 488         Constant *NewOps[] = { C, Context->getNullValue(C->getType()) };
 489         return ConstantFoldCompareInstOperands(Predicate, NewOps, 2,
 490                                                Context, TD);
 491       }
 492
 493       // Only do this transformation if the int is intptrty in size, otherwise
 494       // there is a truncation or extension that we aren't modeling.
 495       if (CE0->getOpcode() == Instruction::PtrToInt &&
 496           CE0->getType() == IntPtrTy) {
 497         Constant *C = CE0->getOperand(0);
 498         Constant *NewOps[] = { C, Context->getNullValue(C->getType()) };
 499         // FIXME!
 500         return ConstantFoldCompareInstOperands(Predicate, NewOps, 2,
 501                                                Context, TD);
 502       }
 503     }
 504
 505     if (ConstantExpr *CE1 = dyn_cast<ConstantExpr>(Ops[1])) {
 506       if (TD && CE0->getOpcode() == CE1->getOpcode()) {
 507         const Type *IntPtrTy = TD->getIntPtrType();
 508
 509         if (CE0->getOpcode() == Instruction::IntToPtr) {
 510           // Convert the integer value to the right size to ensure we get the
 511           // proper extension or truncation.
 512           Constant *C0 = Context->getConstantExprIntegerCast(CE0->getOperand(0),
 513                                                       IntPtrTy, false);
 514           Constant *C1 = Context->getConstantExprIntegerCast(CE1->getOperand(0),
 515                                                       IntPtrTy, false);
 516           Constant *NewOps[] = { C0, C1 };
 517           return ConstantFoldCompareInstOperands(Predicate, NewOps, 2,
 518                                                  Context, TD);
 519         }
 520
 521         // Only do this transformation if the int is intptrty in size, otherwise
 522         // there is a truncation or extension that we aren't modeling.
 523         if ((CE0->getOpcode() == Instruction::PtrToInt &&
 524              CE0->getType() == IntPtrTy &&
 525              CE0->getOperand(0)->getType() == CE1->getOperand(0)->getType())) {
 526           Constant *NewOps[] = {
 527             CE0->getOperand(0), CE1->getOperand(0)
 528           };
 529           return ConstantFoldCompareInstOperands(Predicate, NewOps, 2,
 530                                                  Context, TD);
 531         }
 532       }
 533     }
 534   }
 535   return Context->getConstantExprCompare(Predicate, Ops[0], Ops[1]);
 536 }
 537
 538
 539 /// ConstantFoldLoadThroughGEPConstantExpr - Given a constant and a
 540 /// getelementptr constantexpr, return the constant value being addressed by the
 541 /// constant expression, or null if something is funny and we can't decide.
 542 Constant *llvm::ConstantFoldLoadThroughGEPConstantExpr(Constant *C,
 543                                                        ConstantExpr *CE,
 544                                                        LLVMContext *Context) {
 545   if (CE->getOperand(1) != Context->getNullValue(CE->getOperand(1)->getType()))
 546     return 0;  // Do not allow stepping over the value!
 547
 548   // Loop over all of the operands, tracking down which value we are
 549   // addressing...
 550   gep_type_iterator I = gep_type_begin(CE), E = gep_type_end(CE);
 551   for (++I; I != E; ++I)
 552     if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*I)) {
 553       ConstantInt *CU = cast<ConstantInt>(I.getOperand());
 554       assert(CU->getZExtValue() < STy->getNumElements() &&
 555              "Struct index out of range!");
 556       unsigned El = (unsigned)CU->getZExtValue();
 557       if (ConstantStruct *CS = dyn_cast<ConstantStruct>(C)) {
 558         C = CS->getOperand(El);
 559       } else if (isa<ConstantAggregateZero>(C)) {
 560         C = Context->getNullValue(STy->getElementType(El));
 561       } else if (isa<UndefValue>(C)) {
 562         C = Context->getUndef(STy->getElementType(El));
 563       } else {
 564         return 0;
 565       }
 566     } else if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I.getOperand())) {
 567       if (const ArrayType *ATy = dyn_cast<ArrayType>(*I)) {
 568         if (CI->getZExtValue() >= ATy->getNumElements())
 569          return 0;
 570         if (ConstantArray *CA = dyn_cast<ConstantArray>(C))
 571           C = CA->getOperand(CI->getZExtValue());
 572         else if (isa<ConstantAggregateZero>(C))
 573           C = Context->getNullValue(ATy->getElementType());
 574         else if (isa<UndefValue>(C))
 575           C = Context->getUndef(ATy->getElementType());
 576         else
 577           return 0;
 578       } else if (const VectorType *PTy = dyn_cast<VectorType>(*I)) {
 579         if (CI->getZExtValue() >= PTy->getNumElements())
 580           return 0;
 581         if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(C))
 582           C = CP->getOperand(CI->getZExtValue());
 583         else if (isa<ConstantAggregateZero>(C))
 584           C = Context->getNullValue(PTy->getElementType());
 585         else if (isa<UndefValue>(C))
 586           C = Context->getUndef(PTy->getElementType());
 587         else
 588           return 0;
 589       } else {
 590         return 0;
 591       }
 592     } else {
 593       return 0;
 594     }
 595   return C;
 596 }
 597
 598
 599 //===----------------------------------------------------------------------===//
 600 //  Constant Folding for Calls
 601 //
 602
 603 /// canConstantFoldCallTo - Return true if its even possible to fold a call to
 604 /// the specified function.
 605 bool
 606 llvm::canConstantFoldCallTo(const Function *F) {
 607   switch (F->getIntrinsicID()) {
 608   case Intrinsic::sqrt:
 609   case Intrinsic::powi:
 610   case Intrinsic::bswap:
 611   case Intrinsic::ctpop:
 612   case Intrinsic::ctlz:
 613   case Intrinsic::cttz:
 614     return true;
 615   default: break;
 616   }
 617
 618   if (!F->hasName()) return false;
 619   const char *Str = F->getNameStart();
 620   unsigned Len = F->getNameLen();
 621
 622   // In these cases, the check of the length is required.  We don't want to
 623   // return true for a name like "cos\0blah" which strcmp would return equal to
 624   // "cos", but has length 8.
 625   switch (Str[0]) {
 626   default: return false;
 627   case 'a':
 628     if (Len == 4)
 629       return !strcmp(Str, "acos") || !strcmp(Str, "asin") ||
 630              !strcmp(Str, "atan");
 631     else if (Len == 5)
 632       return !strcmp(Str, "atan2");
 633     return false;
 634   case 'c':
 635     if (Len == 3)
 636       return !strcmp(Str, "cos");
 637     else if (Len == 4)
 638       return !strcmp(Str, "ceil") || !strcmp(Str, "cosf") ||
 639              !strcmp(Str, "cosh");
 640     return false;
 641   case 'e':
 642     if (Len == 3)
 643       return !strcmp(Str, "exp");
 644     return false;
 645   case 'f':
 646     if (Len == 4)
 647       return !strcmp(Str, "fabs") || !strcmp(Str, "fmod");
 648     else if (Len == 5)
 649       return !strcmp(Str, "floor");
 650     return false;
 651     break;
 652   case 'l':
 653     if (Len == 3 && !strcmp(Str, "log"))
 654       return true;
 655     if (Len == 5 && !strcmp(Str, "log10"))
 656       return true;
 657     return false;
 658   case 'p':
 659     if (Len == 3 && !strcmp(Str, "pow"))
 660       return true;
 661     return false;
 662   case 's':
 663     if (Len == 3)
 664       return !strcmp(Str, "sin");
 665     if (Len == 4)
 666       return !strcmp(Str, "sinh") || !strcmp(Str, "sqrt") ||
 667              !strcmp(Str, "sinf");
 668     if (Len == 5)
 669       return !strcmp(Str, "sqrtf");
 670     return false;
 671   case 't':
 672     if (Len == 3 && !strcmp(Str, "tan"))
 673       return true;
 674     else if (Len == 4 && !strcmp(Str, "tanh"))
 675       return true;
 676     return false;
 677   }
 678 }
 679
 680 static Constant *ConstantFoldFP(double (*NativeFP)(double), double V,
 681                                 const Type *Ty, LLVMContext *Context) {
 682   errno = 0;
 683   V = NativeFP(V);
 684   if (errno != 0) {
 685     errno = 0;
 686     return 0;
 687   }
 688
 689   if (Ty == Type::FloatTy)
 690     return Context->getConstantFP(APFloat((float)V));
 691   if (Ty == Type::DoubleTy)
 692     return Context->getConstantFP(APFloat(V));
 693   assert(0 && "Can only constant fold float/double");
 694   return 0; // dummy return to suppress warning
 695 }
 696
 697 static Constant *ConstantFoldBinaryFP(double (*NativeFP)(double, double),
 698                                       double V, double W,
 699                                       const Type *Ty,
 700                                       LLVMContext *Context) {
 701   errno = 0;
 702   V = NativeFP(V, W);
 703   if (errno != 0) {
 704     errno = 0;
 705     return 0;
 706   }
 707
 708   if (Ty == Type::FloatTy)
 709     return Context->getConstantFP(APFloat((float)V));
 710   if (Ty == Type::DoubleTy)
 711     return Context->getConstantFP(APFloat(V));
 712   assert(0 && "Can only constant fold float/double");
 713   return 0; // dummy return to suppress warning
 714 }
 715
 716 /// ConstantFoldCall - Attempt to constant fold a call to the specified function
 717 /// with the specified arguments, returning null if unsuccessful.
 718
 719 Constant *
 720 llvm::ConstantFoldCall(Function *F,
 721                        Constant* const* Operands, unsigned NumOperands) {
 722   if (!F->hasName()) return 0;
 723   LLVMContext *Context = F->getContext();
 724   const char *Str = F->getNameStart();
 725   unsigned Len = F->getNameLen();
 726
 727   const Type *Ty = F->getReturnType();
 728   if (NumOperands == 1) {
 729     if (ConstantFP *Op = dyn_cast<ConstantFP>(Operands[0])) {
 730       if (Ty!=Type::FloatTy && Ty!=Type::DoubleTy)
 731         return 0;
 732       /// Currently APFloat versions of these functions do not exist, so we use
 733       /// the host native double versions.  Float versions are not called
 734       /// directly but for all these it is true (float)(f((double)arg)) ==
 735       /// f(arg).  Long double not supported yet.
 736       double V = Ty==Type::FloatTy ? (double)Op->getValueAPF().convertToFloat():
 737                                      Op->getValueAPF().convertToDouble();
 738       switch (Str[0]) {
 739       case 'a':
 740         if (Len == 4 && !strcmp(Str, "acos"))
 741           return ConstantFoldFP(acos, V, Ty, Context);
 742         else if (Len == 4 && !strcmp(Str, "asin"))
 743           return ConstantFoldFP(asin, V, Ty, Context);
 744         else if (Len == 4 && !strcmp(Str, "atan"))
 745           return ConstantFoldFP(atan, V, Ty, Context);
 746         break;
 747       case 'c':
 748         if (Len == 4 && !strcmp(Str, "ceil"))
 749           return ConstantFoldFP(ceil, V, Ty, Context);
 750         else if (Len == 3 && !strcmp(Str, "cos"))
 751           return ConstantFoldFP(cos, V, Ty, Context);
 752         else if (Len == 4 && !strcmp(Str, "cosh"))
 753           return ConstantFoldFP(cosh, V, Ty, Context);
 754         else if (Len == 4 && !strcmp(Str, "cosf"))
 755           return ConstantFoldFP(cos, V, Ty, Context);
 756         break;
 757       case 'e':
 758         if (Len == 3 && !strcmp(Str, "exp"))
 759           return ConstantFoldFP(exp, V, Ty, Context);
 760         break;
 761       case 'f':
 762         if (Len == 4 && !strcmp(Str, "fabs"))
 763           return ConstantFoldFP(fabs, V, Ty, Context);
 764         else if (Len == 5 && !strcmp(Str, "floor"))
 765           return ConstantFoldFP(floor, V, Ty, Context);
 766         break;
 767       case 'l':
 768         if (Len == 3 && !strcmp(Str, "log") && V > 0)
 769           return ConstantFoldFP(log, V, Ty, Context);
 770         else if (Len == 5 && !strcmp(Str, "log10") && V > 0)
 771           return ConstantFoldFP(log10, V, Ty, Context);
 772         else if (!strcmp(Str, "llvm.sqrt.f32") ||
 773                  !strcmp(Str, "llvm.sqrt.f64")) {
 774           if (V >= -0.0)
 775             return ConstantFoldFP(sqrt, V, Ty, Context);
 776           else // Undefined
 777             return Context->getNullValue(Ty);
 778         }
 779         break;
 780       case 's':
 781         if (Len == 3 && !strcmp(Str, "sin"))
 782           return ConstantFoldFP(sin, V, Ty, Context);
 783         else if (Len == 4 && !strcmp(Str, "sinh"))
 784           return ConstantFoldFP(sinh, V, Ty, Context);
 785         else if (Len == 4 && !strcmp(Str, "sqrt") && V >= 0)
 786           return ConstantFoldFP(sqrt, V, Ty, Context);
 787         else if (Len == 5 && !strcmp(Str, "sqrtf") && V >= 0)
 788           return ConstantFoldFP(sqrt, V, Ty, Context);
 789         else if (Len == 4 && !strcmp(Str, "sinf"))
 790           return ConstantFoldFP(sin, V, Ty, Context);
 791         break;
 792       case 't':
 793         if (Len == 3 && !strcmp(Str, "tan"))
 794           return ConstantFoldFP(tan, V, Ty, Context);
 795         else if (Len == 4 && !strcmp(Str, "tanh"))
 796           return ConstantFoldFP(tanh, V, Ty, Context);
 797         break;
 798       default:
 799         break;
 800       }
 801     } else if (ConstantInt *Op = dyn_cast<ConstantInt>(Operands[0])) {
 802       if (Len > 11 && !memcmp(Str, "llvm.bswap", 10))
 803         return Context->getConstantInt(Op->getValue().byteSwap());
 804       else if (Len > 11 && !memcmp(Str, "llvm.ctpop", 10))
 805         return Context->getConstantInt(Ty, Op->getValue().countPopulation());
 806       else if (Len > 10 && !memcmp(Str, "llvm.cttz", 9))
 807         return Context->getConstantInt(Ty, Op->getValue().countTrailingZeros());
 808       else if (Len > 10 && !memcmp(Str, "llvm.ctlz", 9))
 809         return Context->getConstantInt(Ty, Op->getValue().countLeadingZeros());
 810     }
 811   } else if (NumOperands == 2) {
 812     if (ConstantFP *Op1 = dyn_cast<ConstantFP>(Operands[0])) {
 813       if (Ty!=Type::FloatTy && Ty!=Type::DoubleTy)
 814         return 0;
 815       double Op1V = Ty==Type::FloatTy ?
 816                       (double)Op1->getValueAPF().convertToFloat():
 817                       Op1->getValueAPF().convertToDouble();
 818       if (ConstantFP *Op2 = dyn_cast<ConstantFP>(Operands[1])) {
 819         double Op2V = Ty==Type::FloatTy ?
 820                       (double)Op2->getValueAPF().convertToFloat():
 821                       Op2->getValueAPF().convertToDouble();
 822
 823         if (Len == 3 && !strcmp(Str, "pow")) {
 824           return ConstantFoldBinaryFP(pow, Op1V, Op2V, Ty, Context);
 825         } else if (Len == 4 && !strcmp(Str, "fmod")) {
 826           return ConstantFoldBinaryFP(fmod, Op1V, Op2V, Ty, Context);
 827         } else if (Len == 5 && !strcmp(Str, "atan2")) {
 828           return ConstantFoldBinaryFP(atan2, Op1V, Op2V, Ty, Context);
 829         }
 830       } else if (ConstantInt *Op2C = dyn_cast<ConstantInt>(Operands[1])) {
 831         if (!strcmp(Str, "llvm.powi.f32")) {
 832           return Context->getConstantFP(APFloat((float)std::pow((float)Op1V,
 833                                                  (int)Op2C->getZExtValue())));
 834         } else if (!strcmp(Str, "llvm.powi.f64")) {
 835           return Context->getConstantFP(APFloat((double)std::pow((double)Op1V,
 836                                                  (int)Op2C->getZExtValue())));
 837         }
 838       }
 839     }
 840   }
 841   return 0;
 842 }
 843