lib/Analysis/ConstantFolding.cpp

   1 //===-- ConstantFolding.cpp - Fold instructions into constants ------------===//
   2 //
   3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
   4 //
   5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
   6 // License. See LICENSE.TXT for details.
   7 //
   8 //===----------------------------------------------------------------------===//
   9 //
  10 // This file defines routines for folding instructions into constants.
  11 //
  12 // Also, to supplement the basic IR ConstantExpr simplifications,
  13 // this file defines some additional folding routines that can make use of
  14 // DataLayout information. These functions cannot go in IR due to library
  15 // dependency issues.
  16 //
  17 //===----------------------------------------------------------------------===//
  18
  19 #include "llvm/Analysis/ConstantFolding.h"
  20 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
  21 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
  22 #include "llvm/ADT/StringMap.h"
  23 #include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
  24 #include "llvm/Config/config.h"
  25 #include "llvm/IR/Constants.h"
  26 #include "llvm/IR/DataLayout.h"
  27 #include "llvm/IR/DerivedTypes.h"
  28 #include "llvm/IR/Function.h"
  29 #include "llvm/IR/GetElementPtrTypeIterator.h"
  30 #include "llvm/IR/GlobalVariable.h"
  31 #include "llvm/IR/Instructions.h"
  32 #include "llvm/IR/Intrinsics.h"
  33 #include "llvm/IR/Operator.h"
  34 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
  35 #include "llvm/Support/MathExtras.h"
  36 #include "llvm/Target/TargetLibraryInfo.h"
  37 #include <cerrno>
  38 #include <cmath>
  39
  40 #ifdef HAVE_FENV_H
  41 #include <fenv.h>
  42 #endif
  43
  44 using namespace llvm;
  45
  46 //===----------------------------------------------------------------------===//
  47 // Constant Folding internal helper functions
  48 //===----------------------------------------------------------------------===//
  49
  50 /// FoldBitCast - Constant fold bitcast, symbolically evaluating it with
  51 /// DataLayout.  This always returns a non-null constant, but it may be a
  52 /// ConstantExpr if unfoldable.
  53 static Constant *FoldBitCast(Constant *C, Type *DestTy,
  54                              const DataLayout &TD) {
  55   // Catch the obvious splat cases.
  56   if (C->isNullValue() && !DestTy->isX86_MMXTy())
  57     return Constant::getNullValue(DestTy);
  58   if (C->isAllOnesValue() && !DestTy->isX86_MMXTy())
  59     return Constant::getAllOnesValue(DestTy);
  60
  61   // Handle a vector->integer cast.
  62   if (IntegerType *IT = dyn_cast<IntegerType>(DestTy)) {
  63     VectorType *VTy = dyn_cast<VectorType>(C->getType());
  64     if (!VTy)
  65       return ConstantExpr::getBitCast(C, DestTy);
  66
  67     unsigned NumSrcElts = VTy->getNumElements();
  68     Type *SrcEltTy = VTy->getElementType();
  69
  70     // If the vector is a vector of floating point, convert it to vector of int
  71     // to simplify things.
  72     if (SrcEltTy->isFloatingPointTy()) {
  73       unsigned FPWidth = SrcEltTy->getPrimitiveSizeInBits();
  74       Type *SrcIVTy =
  75         VectorType::get(IntegerType::get(C->getContext(), FPWidth), NumSrcElts);
  76       // Ask IR to do the conversion now that #elts line up.
  77       C = ConstantExpr::getBitCast(C, SrcIVTy);
  78     }
  79
  80     ConstantDataVector *CDV = dyn_cast<ConstantDataVector>(C);
  81     if (!CDV)
  82       return ConstantExpr::getBitCast(C, DestTy);
  83
  84     // Now that we know that the input value is a vector of integers, just shift
  85     // and insert them into our result.
  86     unsigned BitShift = TD.getTypeAllocSizeInBits(SrcEltTy);
  87     APInt Result(IT->getBitWidth(), 0);
  88     for (unsigned i = 0; i != NumSrcElts; ++i) {
  89       Result <<= BitShift;
  90       if (TD.isLittleEndian())
  91         Result |= CDV->getElementAsInteger(NumSrcElts-i-1);
  92       else
  93         Result |= CDV->getElementAsInteger(i);
  94     }
  95
  96     return ConstantInt::get(IT, Result);
  97   }
  98
  99   // The code below only handles casts to vectors currently.
 100   VectorType *DestVTy = dyn_cast<VectorType>(DestTy);
 101   if (!DestVTy)
 102     return ConstantExpr::getBitCast(C, DestTy);
 103
 104   // If this is a scalar -> vector cast, convert the input into a <1 x scalar>
 105   // vector so the code below can handle it uniformly.
 106   if (isa<ConstantFP>(C) || isa<ConstantInt>(C)) {
 107     Constant *Ops = C; // don't take the address of C!
 108     return FoldBitCast(ConstantVector::get(Ops), DestTy, TD);
 109   }
 110
 111   // If this is a bitcast from constant vector -> vector, fold it.
 112   if (!isa<ConstantDataVector>(C) && !isa<ConstantVector>(C))
 113     return ConstantExpr::getBitCast(C, DestTy);
 114
 115   // If the element types match, IR can fold it.
 116   unsigned NumDstElt = DestVTy->getNumElements();
 117   unsigned NumSrcElt = C->getType()->getVectorNumElements();
 118   if (NumDstElt == NumSrcElt)
 119     return ConstantExpr::getBitCast(C, DestTy);
 120
 121   Type *SrcEltTy = C->getType()->getVectorElementType();
 122   Type *DstEltTy = DestVTy->getElementType();
 123
 124   // Otherwise, we're changing the number of elements in a vector, which
 125   // requires endianness information to do the right thing.  For example,
 126   //    bitcast (<2 x i64> <i64 0, i64 1> to <4 x i32>)
 127   // folds to (little endian):
 128   //    <4 x i32> <i32 0, i32 0, i32 1, i32 0>
 129   // and to (big endian):
 130   //    <4 x i32> <i32 0, i32 0, i32 0, i32 1>
 131
 132   // First thing is first.  We only want to think about integer here, so if
 133   // we have something in FP form, recast it as integer.
 134   if (DstEltTy->isFloatingPointTy()) {
 135     // Fold to an vector of integers with same size as our FP type.
 136     unsigned FPWidth = DstEltTy->getPrimitiveSizeInBits();
 137     Type *DestIVTy =
 138       VectorType::get(IntegerType::get(C->getContext(), FPWidth), NumDstElt);
 139     // Recursively handle this integer conversion, if possible.
 140     C = FoldBitCast(C, DestIVTy, TD);
 141
 142     // Finally, IR can handle this now that #elts line up.
 143     return ConstantExpr::getBitCast(C, DestTy);
 144   }
 145
 146   // Okay, we know the destination is integer, if the input is FP, convert
 147   // it to integer first.
 148   if (SrcEltTy->isFloatingPointTy()) {
 149     unsigned FPWidth = SrcEltTy->getPrimitiveSizeInBits();
 150     Type *SrcIVTy =
 151       VectorType::get(IntegerType::get(C->getContext(), FPWidth), NumSrcElt);
 152     // Ask IR to do the conversion now that #elts line up.
 153     C = ConstantExpr::getBitCast(C, SrcIVTy);
 154     // If IR wasn't able to fold it, bail out.
 155     if (!isa<ConstantVector>(C) &&  // FIXME: Remove ConstantVector.
 156         !isa<ConstantDataVector>(C))
 157       return C;
 158   }
 159
 160   // Now we know that the input and output vectors are both integer vectors
 161   // of the same size, and that their #elements is not the same.  Do the
 162   // conversion here, which depends on whether the input or output has
 163   // more elements.
 164   bool isLittleEndian = TD.isLittleEndian();
 165
 166   SmallVector<Constant*, 32> Result;
 167   if (NumDstElt < NumSrcElt) {
 168     // Handle: bitcast (<4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3> to <2 x i64>)
 169     Constant *Zero = Constant::getNullValue(DstEltTy);
 170     unsigned Ratio = NumSrcElt/NumDstElt;
 171     unsigned SrcBitSize = SrcEltTy->getPrimitiveSizeInBits();
 172     unsigned SrcElt = 0;
 173     for (unsigned i = 0; i != NumDstElt; ++i) {
 174       // Build each element of the result.
 175       Constant *Elt = Zero;
 176       unsigned ShiftAmt = isLittleEndian ? 0 : SrcBitSize*(Ratio-1);
 177       for (unsigned j = 0; j != Ratio; ++j) {
 178         Constant *Src =dyn_cast<ConstantInt>(C->getAggregateElement(SrcElt++));
 179         if (!Src)  // Reject constantexpr elements.
 180           return ConstantExpr::getBitCast(C, DestTy);
 181
 182         // Zero extend the element to the right size.
 183         Src = ConstantExpr::getZExt(Src, Elt->getType());
 184
 185         // Shift it to the right place, depending on endianness.
 186         Src = ConstantExpr::getShl(Src,
 187                                    ConstantInt::get(Src->getType(), ShiftAmt));
 188         ShiftAmt += isLittleEndian ? SrcBitSize : -SrcBitSize;
 189
 190         // Mix it in.
 191         Elt = ConstantExpr::getOr(Elt, Src);
 192       }
 193       Result.push_back(Elt);
 194     }
 195     return ConstantVector::get(Result);
 196   }
 197
 198   // Handle: bitcast (<2 x i64> <i64 0, i64 1> to <4 x i32>)
 199   unsigned Ratio = NumDstElt/NumSrcElt;
 200   unsigned DstBitSize = DstEltTy->getPrimitiveSizeInBits();
 201
 202   // Loop over each source value, expanding into multiple results.
 203   for (unsigned i = 0; i != NumSrcElt; ++i) {
 204     Constant *Src = dyn_cast<ConstantInt>(C->getAggregateElement(i));
 205     if (!Src)  // Reject constantexpr elements.
 206       return ConstantExpr::getBitCast(C, DestTy);
 207
 208     unsigned ShiftAmt = isLittleEndian ? 0 : DstBitSize*(Ratio-1);
 209     for (unsigned j = 0; j != Ratio; ++j) {
 210       // Shift the piece of the value into the right place, depending on
 211       // endianness.
 212       Constant *Elt = ConstantExpr::getLShr(Src,
 213                                   ConstantInt::get(Src->getType(), ShiftAmt));
 214       ShiftAmt += isLittleEndian ? DstBitSize : -DstBitSize;
 215
 216       // Truncate and remember this piece.
 217       Result.push_back(ConstantExpr::getTrunc(Elt, DstEltTy));
 218     }
 219   }
 220
 221   return ConstantVector::get(Result);
 222 }
 223
 224
 225 /// IsConstantOffsetFromGlobal - If this constant is actually a constant offset
 226 /// from a global, return the global and the constant.  Because of
 227 /// constantexprs, this function is recursive.
 228 static bool IsConstantOffsetFromGlobal(Constant *C, GlobalValue *&GV,
 229                                        APInt &Offset, const DataLayout &TD) {
 230   // Trivial case, constant is the global.
 231   if ((GV = dyn_cast<GlobalValue>(C))) {
 232     unsigned BitWidth = TD.getPointerTypeSizeInBits(GV->getType());
 233     Offset = APInt(BitWidth, 0);
 234     return true;
 235   }
 236
 237   // Otherwise, if this isn't a constant expr, bail out.
 238   ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(C);
 239   if (!CE) return false;
 240
 241   // Look through ptr->int and ptr->ptr casts.
 242   if (CE->getOpcode() == Instruction::PtrToInt ||
 243       CE->getOpcode() == Instruction::BitCast)
 244     return IsConstantOffsetFromGlobal(CE->getOperand(0), GV, Offset, TD);
 245
 246   // i32* getelementptr ([5 x i32]* @a, i32 0, i32 5)
 247   GEPOperator *GEP = dyn_cast<GEPOperator>(CE);
 248   if (!GEP)
 249     return false;
 250
 251   unsigned BitWidth = TD.getPointerTypeSizeInBits(GEP->getType());
 252   APInt TmpOffset(BitWidth, 0);
 253
 254   // If the base isn't a global+constant, we aren't either.
 255   if (!IsConstantOffsetFromGlobal(CE->getOperand(0), GV, TmpOffset, TD))
 256     return false;
 257
 258   // Otherwise, add any offset that our operands provide.
 259   if (!GEP->accumulateConstantOffset(TD, TmpOffset))
 260     return false;
 261
 262   Offset = TmpOffset;
 263   return true;
 264 }
 265
 266 /// ReadDataFromGlobal - Recursive helper to read bits out of global.  C is the
 267 /// constant being copied out of. ByteOffset is an offset into C.  CurPtr is the
 268 /// pointer to copy results into and BytesLeft is the number of bytes left in
 269 /// the CurPtr buffer.  TD is the target data.
 270 static bool ReadDataFromGlobal(Constant *C, uint64_t ByteOffset,
 271                                unsigned char *CurPtr, unsigned BytesLeft,
 272                                const DataLayout &TD) {
 273   assert(ByteOffset <= TD.getTypeAllocSize(C->getType()) &&
 274          "Out of range access");
 275
 276   // If this element is zero or undefined, we can just return since *CurPtr is
 277   // zero initialized.
 278   if (isa<ConstantAggregateZero>(C) || isa<UndefValue>(C))
 279     return true;
 280
 281   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(C)) {
 282     if (CI->getBitWidth() > 64 ||
 283         (CI->getBitWidth() & 7) != 0)
 284       return false;
 285
 286     uint64_t Val = CI->getZExtValue();
 287     unsigned IntBytes = unsigned(CI->getBitWidth()/8);
 288
 289     for (unsigned i = 0; i != BytesLeft && ByteOffset != IntBytes; ++i) {
 290       int n = ByteOffset;
 291       if (!TD.isLittleEndian())
 292         n = IntBytes - n - 1;
 293       CurPtr[i] = (unsigned char)(Val >> (n * 8));
 294       ++ByteOffset;
 295     }
 296     return true;
 297   }
 298
 299   if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(C)) {
 300     if (CFP->getType()->isDoubleTy()) {
 301       C = FoldBitCast(C, Type::getInt64Ty(C->getContext()), TD);
 302       return ReadDataFromGlobal(C, ByteOffset, CurPtr, BytesLeft, TD);
 303     }
 304     if (CFP->getType()->isFloatTy()){
 305       C = FoldBitCast(C, Type::getInt32Ty(C->getContext()), TD);
 306       return ReadDataFromGlobal(C, ByteOffset, CurPtr, BytesLeft, TD);
 307     }
 308     if (CFP->getType()->isHalfTy()){
 309       C = FoldBitCast(C, Type::getInt16Ty(C->getContext()), TD);
 310       return ReadDataFromGlobal(C, ByteOffset, CurPtr, BytesLeft, TD);
 311     }
 312     return false;
 313   }
 314
 315   if (ConstantStruct *CS = dyn_cast<ConstantStruct>(C)) {
 316     const StructLayout *SL = TD.getStructLayout(CS->getType());
 317     unsigned Index = SL->getElementContainingOffset(ByteOffset);
 318     uint64_t CurEltOffset = SL->getElementOffset(Index);
 319     ByteOffset -= CurEltOffset;
 320
 321     while (1) {
 322       // If the element access is to the element itself and not to tail padding,
 323       // read the bytes from the element.
 324       uint64_t EltSize = TD.getTypeAllocSize(CS->getOperand(Index)->getType());
 325
 326       if (ByteOffset < EltSize &&
 327           !ReadDataFromGlobal(CS->getOperand(Index), ByteOffset, CurPtr,
 328                               BytesLeft, TD))
 329         return false;
 330
 331       ++Index;
 332
 333       // Check to see if we read from the last struct element, if so we're done.
 334       if (Index == CS->getType()->getNumElements())
 335         return true;
 336
 337       // If we read all of the bytes we needed from this element we're done.
 338       uint64_t NextEltOffset = SL->getElementOffset(Index);
 339
 340       if (BytesLeft <= NextEltOffset - CurEltOffset - ByteOffset)
 341         return true;
 342
 343       // Move to the next element of the struct.
 344       CurPtr += NextEltOffset - CurEltOffset - ByteOffset;
 345       BytesLeft -= NextEltOffset - CurEltOffset - ByteOffset;
 346       ByteOffset = 0;
 347       CurEltOffset = NextEltOffset;
 348     }
 349     // not reached.
 350   }
 351
 352   if (isa<ConstantArray>(C) || isa<ConstantVector>(C) ||
 353       isa<ConstantDataSequential>(C)) {
 354     Type *EltTy = C->getType()->getSequentialElementType();
 355     uint64_t EltSize = TD.getTypeAllocSize(EltTy);
 356     uint64_t Index = ByteOffset / EltSize;
 357     uint64_t Offset = ByteOffset - Index * EltSize;
 358     uint64_t NumElts;
 359     if (ArrayType *AT = dyn_cast<ArrayType>(C->getType()))
 360       NumElts = AT->getNumElements();
 361     else
 362       NumElts = C->getType()->getVectorNumElements();
 363
 364     for (; Index != NumElts; ++Index) {
 365       if (!ReadDataFromGlobal(C->getAggregateElement(Index), Offset, CurPtr,
 366                               BytesLeft, TD))
 367         return false;
 368
 369       uint64_t BytesWritten = EltSize - Offset;
 370       assert(BytesWritten <= EltSize && "Not indexing into this element?");
 371       if (BytesWritten >= BytesLeft)
 372         return true;
 373
 374       Offset = 0;
 375       BytesLeft -= BytesWritten;
 376       CurPtr += BytesWritten;
 377     }
 378     return true;
 379   }
 380
 381   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(C)) {
 382     if (CE->getOpcode() == Instruction::IntToPtr &&
 383         CE->getOperand(0)->getType() == TD.getIntPtrType(CE->getType())) {
 384       return ReadDataFromGlobal(CE->getOperand(0), ByteOffset, CurPtr,
 385                                 BytesLeft, TD);
 386     }
 387   }
 388
 389   // Otherwise, unknown initializer type.
 390   return false;
 391 }
 392
 393 static Constant *FoldReinterpretLoadFromConstPtr(Constant *C,
 394                                                  const DataLayout &TD) {
 395   PointerType *PTy = cast<PointerType>(C->getType());
 396   Type *LoadTy = PTy->getElementType();
 397   IntegerType *IntType = dyn_cast<IntegerType>(LoadTy);
 398
 399   // If this isn't an integer load we can't fold it directly.
 400   if (!IntType) {
 401     unsigned AS = PTy->getAddressSpace();
 402
 403     // If this is a float/double load, we can try folding it as an int32/64 load
 404     // and then bitcast the result.  This can be useful for union cases.  Note
 405     // that address spaces don't matter here since we're not going to result in
 406     // an actual new load.
 407     Type *MapTy;
 408     if (LoadTy->isHalfTy())
 409       MapTy = Type::getInt16PtrTy(C->getContext(), AS);
 410     else if (LoadTy->isFloatTy())
 411       MapTy = Type::getInt32PtrTy(C->getContext(), AS);
 412     else if (LoadTy->isDoubleTy())
 413       MapTy = Type::getInt64PtrTy(C->getContext(), AS);
 414     else if (LoadTy->isVectorTy()) {
 415       MapTy = PointerType::getIntNPtrTy(C->getContext(),
 416                                         TD.getTypeAllocSizeInBits(LoadTy),
 417                                         AS);
 418     } else
 419       return nullptr;
 420
 421     C = FoldBitCast(C, MapTy, TD);
 422     if (Constant *Res = FoldReinterpretLoadFromConstPtr(C, TD))
 423       return FoldBitCast(Res, LoadTy, TD);
 424     return nullptr;
 425   }
 426
 427   unsigned BytesLoaded = (IntType->getBitWidth() + 7) / 8;
 428   if (BytesLoaded > 32 || BytesLoaded == 0)
 429     return nullptr;
 430
 431   GlobalValue *GVal;
 432   APInt Offset;
 433   if (!IsConstantOffsetFromGlobal(C, GVal, Offset, TD))
 434     return nullptr;
 435
 436   GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(GVal);
 437   if (!GV || !GV->isConstant() || !GV->hasDefinitiveInitializer() ||
 438       !GV->getInitializer()->getType()->isSized())
 439     return nullptr;
 440
 441   // If we're loading off the beginning of the global, some bytes may be valid,
 442   // but we don't try to handle this.
 443   if (Offset.isNegative())
 444     return nullptr;
 445
 446   // If we're not accessing anything in this constant, the result is undefined.
 447   if (Offset.getZExtValue() >=
 448       TD.getTypeAllocSize(GV->getInitializer()->getType()))
 449     return UndefValue::get(IntType);
 450
 451   unsigned char RawBytes[32] = {0};
 452   if (!ReadDataFromGlobal(GV->getInitializer(), Offset.getZExtValue(), RawBytes,
 453                           BytesLoaded, TD))
 454     return nullptr;
 455
 456   APInt ResultVal = APInt(IntType->getBitWidth(), 0);
 457   if (TD.isLittleEndian()) {
 458     ResultVal = RawBytes[BytesLoaded - 1];
 459     for (unsigned i = 1; i != BytesLoaded; ++i) {
 460       ResultVal <<= 8;
 461       ResultVal |= RawBytes[BytesLoaded - 1 - i];
 462     }
 463   } else {
 464     ResultVal = RawBytes[0];
 465     for (unsigned i = 1; i != BytesLoaded; ++i) {
 466       ResultVal <<= 8;
 467       ResultVal |= RawBytes[i];
 468     }
 469   }
 470
 471   return ConstantInt::get(IntType->getContext(), ResultVal);
 472 }
 473
 474 static Constant *ConstantFoldLoadThroughBitcast(ConstantExpr *CE,
 475                                                 const DataLayout *DL) {
 476   if (!DL)
 477     return nullptr;
 478   auto *DestPtrTy = dyn_cast<PointerType>(CE->getType());
 479   if (!DestPtrTy)
 480     return nullptr;
 481   Type *DestTy = DestPtrTy->getElementType();
 482
 483   Constant *C = ConstantFoldLoadFromConstPtr(CE->getOperand(0), DL);
 484   if (!C)
 485     return nullptr;
 486
 487   do {
 488     Type *SrcTy = C->getType();
 489
 490     // If the type sizes are the same and a cast is legal, just directly
 491     // cast the constant.
 492     if (DL->getTypeSizeInBits(DestTy) == DL->getTypeSizeInBits(SrcTy)) {
 493       Instruction::CastOps Cast = Instruction::BitCast;
 494       // If we are going from a pointer to int or vice versa, we spell the cast
 495       // differently.
 496       if (SrcTy->isIntegerTy() && DestTy->isPointerTy())
 497         Cast = Instruction::IntToPtr;
 498       else if (SrcTy->isPointerTy() && DestTy->isIntegerTy())
 499         Cast = Instruction::PtrToInt;
 500
 501       if (CastInst::castIsValid(Cast, C, DestTy))
 502         return ConstantExpr::getCast(Cast, C, DestTy);
 503     }
 504
 505     // If this isn't an aggregate type, there is nothing we can do to drill down
 506     // and find a bitcastable constant.
 507     if (!SrcTy->isAggregateType())
 508       return nullptr;
 509
 510     // We're simulating a load through a pointer that was bitcast to point to
 511     // a different type, so we can try to walk down through the initial
 512     // elements of an aggregate to see if some part of th e aggregate is
 513     // castable to implement the "load" semantic model.
 514     C = C->getAggregateElement(0u);
 515   } while (C);
 516
 517   return nullptr;
 518 }
 519
 520 /// ConstantFoldLoadFromConstPtr - Return the value that a load from C would
 521 /// produce if it is constant and determinable.  If this is not determinable,
 522 /// return null.
 523 Constant *llvm::ConstantFoldLoadFromConstPtr(Constant *C,
 524                                              const DataLayout *TD) {
 525   // First, try the easy cases:
 526   if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(C))
 527     if (GV->isConstant() && GV->hasDefinitiveInitializer())
 528       return GV->getInitializer();
 529
 530   // If the loaded value isn't a constant expr, we can't handle it.
 531   ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(C);
 532   if (!CE)
 533     return nullptr;
 534
 535   if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr) {
 536     if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(CE->getOperand(0))) {
 537       if (GV->isConstant() && GV->hasDefinitiveInitializer()) {
 538         if (Constant *V =
 539              ConstantFoldLoadThroughGEPConstantExpr(GV->getInitializer(), CE))
 540           return V;
 541       }
 542     }
 543   }
 544
 545   if (CE->getOpcode() == Instruction::BitCast)
 546     if (Constant *LoadedC = ConstantFoldLoadThroughBitcast(CE, TD))
 547       return LoadedC;
 548
 549   // Instead of loading constant c string, use corresponding integer value
 550   // directly if string length is small enough.
 551   StringRef Str;
 552   if (TD && getConstantStringInfo(CE, Str) && !Str.empty()) {
 553     unsigned StrLen = Str.size();
 554     Type *Ty = cast<PointerType>(CE->getType())->getElementType();
 555     unsigned NumBits = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
 556     // Replace load with immediate integer if the result is an integer or fp
 557     // value.
 558     if ((NumBits >> 3) == StrLen + 1 && (NumBits & 7) == 0 &&
 559         (isa<IntegerType>(Ty) || Ty->isFloatingPointTy())) {
 560       APInt StrVal(NumBits, 0);
 561       APInt SingleChar(NumBits, 0);
 562       if (TD->isLittleEndian()) {
 563         for (signed i = StrLen-1; i >= 0; i--) {
 564           SingleChar = (uint64_t) Str[i] & UCHAR_MAX;
 565           StrVal = (StrVal << 8) | SingleChar;
 566         }
 567       } else {
 568         for (unsigned i = 0; i < StrLen; i++) {
 569           SingleChar = (uint64_t) Str[i] & UCHAR_MAX;
 570           StrVal = (StrVal << 8) | SingleChar;
 571         }
 572         // Append NULL at the end.
 573         SingleChar = 0;
 574         StrVal = (StrVal << 8) | SingleChar;
 575       }
 576
 577       Constant *Res = ConstantInt::get(CE->getContext(), StrVal);
 578       if (Ty->isFloatingPointTy())
 579         Res = ConstantExpr::getBitCast(Res, Ty);
 580       return Res;
 581     }
 582   }
 583
 584   // If this load comes from anywhere in a constant global, and if the global
 585   // is all undef or zero, we know what it loads.
 586   if (GlobalVariable *GV =
 587         dyn_cast<GlobalVariable>(GetUnderlyingObject(CE, TD))) {
 588     if (GV->isConstant() && GV->hasDefinitiveInitializer()) {
 589       Type *ResTy = cast<PointerType>(C->getType())->getElementType();
 590       if (GV->getInitializer()->isNullValue())
 591         return Constant::getNullValue(ResTy);
 592       if (isa<UndefValue>(GV->getInitializer()))
 593         return UndefValue::get(ResTy);
 594     }
 595   }
 596
 597   // Try hard to fold loads from bitcasted strange and non-type-safe things.
 598   if (TD)
 599     return FoldReinterpretLoadFromConstPtr(CE, *TD);
 600   return nullptr;
 601 }
 602
 603 static Constant *ConstantFoldLoadInst(const LoadInst *LI, const DataLayout *TD){
 604   if (LI->isVolatile()) return nullptr;
 605
 606   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LI->getOperand(0)))
 607     return ConstantFoldLoadFromConstPtr(C, TD);
 608
 609   return nullptr;
 610 }
 611
 612 /// SymbolicallyEvaluateBinop - One of Op0/Op1 is a constant expression.
 613 /// Attempt to symbolically evaluate the result of a binary operator merging
 614 /// these together.  If target data info is available, it is provided as DL,
 615 /// otherwise DL is null.
 616 static Constant *SymbolicallyEvaluateBinop(unsigned Opc, Constant *Op0,
 617                                            Constant *Op1, const DataLayout *DL){
 618   // SROA
 619
 620   // Fold (and 0xffffffff00000000, (shl x, 32)) -> shl.
 621   // Fold (lshr (or X, Y), 32) -> (lshr [X/Y], 32) if one doesn't contribute
 622   // bits.
 623
 624
 625   if (Opc == Instruction::And && DL) {
 626     unsigned BitWidth = DL->getTypeSizeInBits(Op0->getType()->getScalarType());
 627     APInt KnownZero0(BitWidth, 0), KnownOne0(BitWidth, 0);
 628     APInt KnownZero1(BitWidth, 0), KnownOne1(BitWidth, 0);
 629     computeKnownBits(Op0, KnownZero0, KnownOne0, DL);
 630     computeKnownBits(Op1, KnownZero1, KnownOne1, DL);
 631     if ((KnownOne1 | KnownZero0).isAllOnesValue()) {
 632       // All the bits of Op0 that the 'and' could be masking are already zero.
 633       return Op0;
 634     }
 635     if ((KnownOne0 | KnownZero1).isAllOnesValue()) {
 636       // All the bits of Op1 that the 'and' could be masking are already zero.
 637       return Op1;
 638     }
 639
 640     APInt KnownZero = KnownZero0 | KnownZero1;
 641     APInt KnownOne = KnownOne0 & KnownOne1;
 642     if ((KnownZero | KnownOne).isAllOnesValue()) {
 643       return ConstantInt::get(Op0->getType(), KnownOne);
 644     }
 645   }
 646
 647   // If the constant expr is something like &A[123] - &A[4].f, fold this into a
 648   // constant.  This happens frequently when iterating over a global array.
 649   if (Opc == Instruction::Sub && DL) {
 650     GlobalValue *GV1, *GV2;
 651     APInt Offs1, Offs2;
 652
 653     if (IsConstantOffsetFromGlobal(Op0, GV1, Offs1, *DL))
 654       if (IsConstantOffsetFromGlobal(Op1, GV2, Offs2, *DL) &&
 655           GV1 == GV2) {
 656         unsigned OpSize = DL->getTypeSizeInBits(Op0->getType());
 657
 658         // (&GV+C1) - (&GV+C2) -> C1-C2, pointer arithmetic cannot overflow.
 659         // PtrToInt may change the bitwidth so we have convert to the right size
 660         // first.
 661         return ConstantInt::get(Op0->getType(), Offs1.zextOrTrunc(OpSize) -
 662                                                 Offs2.zextOrTrunc(OpSize));
 663       }
 664   }
 665
 666   return nullptr;
 667 }
 668
 669 /// CastGEPIndices - If array indices are not pointer-sized integers,
 670 /// explicitly cast them so that they aren't implicitly casted by the
 671 /// getelementptr.
 672 static Constant *CastGEPIndices(ArrayRef<Constant *> Ops,
 673                                 Type *ResultTy, const DataLayout *TD,
 674                                 const TargetLibraryInfo *TLI) {
 675   if (!TD)
 676     return nullptr;
 677
 678   Type *IntPtrTy = TD->getIntPtrType(ResultTy);
 679
 680   bool Any = false;
 681   SmallVector<Constant*, 32> NewIdxs;
 682   for (unsigned i = 1, e = Ops.size(); i != e; ++i) {
 683     if ((i == 1 ||
 684          !isa<StructType>(GetElementPtrInst::getIndexedType(
 685                             Ops[0]->getType(),
 686                             Ops.slice(1, i - 1)))) &&
 687         Ops[i]->getType() != IntPtrTy) {
 688       Any = true;
 689       NewIdxs.push_back(ConstantExpr::getCast(CastInst::getCastOpcode(Ops[i],
 690                                                                       true,
 691                                                                       IntPtrTy,
 692                                                                       true),
 693                                               Ops[i], IntPtrTy));
 694     } else
 695       NewIdxs.push_back(Ops[i]);
 696   }
 697
 698   if (!Any)
 699     return nullptr;
 700
 701   Constant *C = ConstantExpr::getGetElementPtr(Ops[0], NewIdxs);
 702   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(C)) {
 703     if (Constant *Folded = ConstantFoldConstantExpression(CE, TD, TLI))
 704       C = Folded;
 705   }
 706
 707   return C;
 708 }
 709
 710 /// Strip the pointer casts, but preserve the address space information.
 711 static Constant* StripPtrCastKeepAS(Constant* Ptr) {
 712   assert(Ptr->getType()->isPointerTy() && "Not a pointer type");
 713   PointerType *OldPtrTy = cast<PointerType>(Ptr->getType());
 714   Ptr = Ptr->stripPointerCasts();
 715   PointerType *NewPtrTy = cast<PointerType>(Ptr->getType());
 716
 717   // Preserve the address space number of the pointer.
 718   if (NewPtrTy->getAddressSpace() != OldPtrTy->getAddressSpace()) {
 719     NewPtrTy = NewPtrTy->getElementType()->getPointerTo(
 720       OldPtrTy->getAddressSpace());
 721     Ptr = ConstantExpr::getPointerCast(Ptr, NewPtrTy);
 722   }
 723   return Ptr;
 724 }
 725
 726 /// SymbolicallyEvaluateGEP - If we can symbolically evaluate the specified GEP
 727 /// constant expression, do so.
 728 static Constant *SymbolicallyEvaluateGEP(ArrayRef<Constant *> Ops,
 729                                          Type *ResultTy, const DataLayout *TD,
 730                                          const TargetLibraryInfo *TLI) {
 731   Constant *Ptr = Ops[0];
 732   if (!TD || !Ptr->getType()->getPointerElementType()->isSized() ||
 733       !Ptr->getType()->isPointerTy())
 734     return nullptr;
 735
 736   Type *IntPtrTy = TD->getIntPtrType(Ptr->getType());
 737   Type *ResultElementTy = ResultTy->getPointerElementType();
 738
 739   // If this is a constant expr gep that is effectively computing an
 740   // "offsetof", fold it into 'cast int Size to T*' instead of 'gep 0, 0, 12'
 741   for (unsigned i = 1, e = Ops.size(); i != e; ++i)
 742     if (!isa<ConstantInt>(Ops[i])) {
 743
 744       // If this is "gep i8* Ptr, (sub 0, V)", fold this as:
 745       // "inttoptr (sub (ptrtoint Ptr), V)"
 746       if (Ops.size() == 2 && ResultElementTy->isIntegerTy(8)) {
 747         ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Ops[1]);
 748         assert((!CE || CE->getType() == IntPtrTy) &&
 749                "CastGEPIndices didn't canonicalize index types!");
 750         if (CE && CE->getOpcode() == Instruction::Sub &&
 751             CE->getOperand(0)->isNullValue()) {
 752           Constant *Res = ConstantExpr::getPtrToInt(Ptr, CE->getType());
 753           Res = ConstantExpr::getSub(Res, CE->getOperand(1));
 754           Res = ConstantExpr::getIntToPtr(Res, ResultTy);
 755           if (ConstantExpr *ResCE = dyn_cast<ConstantExpr>(Res))
 756             Res = ConstantFoldConstantExpression(ResCE, TD, TLI);
 757           return Res;
 758         }
 759       }
 760       return nullptr;
 761     }
 762
 763   unsigned BitWidth = TD->getTypeSizeInBits(IntPtrTy);
 764   APInt Offset =
 765     APInt(BitWidth, TD->getIndexedOffset(Ptr->getType(),
 766                                          makeArrayRef((Value *const*)
 767                                                         Ops.data() + 1,
 768                                                       Ops.size() - 1)));
 769   Ptr = StripPtrCastKeepAS(Ptr);
 770
 771   // If this is a GEP of a GEP, fold it all into a single GEP.
 772   while (GEPOperator *GEP = dyn_cast<GEPOperator>(Ptr)) {
 773     SmallVector<Value *, 4> NestedOps(GEP->op_begin() + 1, GEP->op_end());
 774
 775     // Do not try the incorporate the sub-GEP if some index is not a number.
 776     bool AllConstantInt = true;
 777     for (unsigned i = 0, e = NestedOps.size(); i != e; ++i)
 778       if (!isa<ConstantInt>(NestedOps[i])) {
 779         AllConstantInt = false;
 780         break;
 781       }
 782     if (!AllConstantInt)
 783       break;
 784
 785     Ptr = cast<Constant>(GEP->getOperand(0));
 786     Offset += APInt(BitWidth,
 787                     TD->getIndexedOffset(Ptr->getType(), NestedOps));
 788     Ptr = StripPtrCastKeepAS(Ptr);
 789   }
 790
 791   // If the base value for this address is a literal integer value, fold the
 792   // getelementptr to the resulting integer value casted to the pointer type.
 793   APInt BasePtr(BitWidth, 0);
 794   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Ptr)) {
 795     if (CE->getOpcode() == Instruction::IntToPtr) {
 796       if (ConstantInt *Base = dyn_cast<ConstantInt>(CE->getOperand(0)))
 797         BasePtr = Base->getValue().zextOrTrunc(BitWidth);
 798     }
 799   }
 800
 801   if (Ptr->isNullValue() || BasePtr != 0) {
 802     Constant *C = ConstantInt::get(Ptr->getContext(), Offset + BasePtr);
 803     return ConstantExpr::getIntToPtr(C, ResultTy);
 804   }
 805
 806   // Otherwise form a regular getelementptr. Recompute the indices so that
 807   // we eliminate over-indexing of the notional static type array bounds.
 808   // This makes it easy to determine if the getelementptr is "inbounds".
 809   // Also, this helps GlobalOpt do SROA on GlobalVariables.
 810   Type *Ty = Ptr->getType();
 811   assert(Ty->isPointerTy() && "Forming regular GEP of non-pointer type");
 812   SmallVector<Constant *, 32> NewIdxs;
 813
 814   do {
 815     if (SequentialType *ATy = dyn_cast<SequentialType>(Ty)) {
 816       if (ATy->isPointerTy()) {
 817         // The only pointer indexing we'll do is on the first index of the GEP.
 818         if (!NewIdxs.empty())
 819           break;
 820
 821         // Only handle pointers to sized types, not pointers to functions.
 822         if (!ATy->getElementType()->isSized())
 823           return nullptr;
 824       }
 825
 826       // Determine which element of the array the offset points into.
 827       APInt ElemSize(BitWidth, TD->getTypeAllocSize(ATy->getElementType()));
 828       if (ElemSize == 0)
 829         // The element size is 0. This may be [0 x Ty]*, so just use a zero
 830         // index for this level and proceed to the next level to see if it can
 831         // accommodate the offset.
 832         NewIdxs.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy, 0));
 833       else {
 834         // The element size is non-zero divide the offset by the element
 835         // size (rounding down), to compute the index at this level.
 836         APInt NewIdx = Offset.udiv(ElemSize);
 837         Offset -= NewIdx * ElemSize;
 838         NewIdxs.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy, NewIdx));
 839       }
 840       Ty = ATy->getElementType();
 841     } else if (StructType *STy = dyn_cast<StructType>(Ty)) {
 842       // If we end up with an offset that isn't valid for this struct type, we
 843       // can't re-form this GEP in a regular form, so bail out. The pointer
 844       // operand likely went through casts that are necessary to make the GEP
 845       // sensible.
 846       const StructLayout &SL = *TD->getStructLayout(STy);
 847       if (Offset.uge(SL.getSizeInBytes()))
 848         break;
 849
 850       // Determine which field of the struct the offset points into. The
 851       // getZExtValue is fine as we've already ensured that the offset is
 852       // within the range representable by the StructLayout API.
 853       unsigned ElIdx = SL.getElementContainingOffset(Offset.getZExtValue());
 854       NewIdxs.push_back(ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Ty->getContext()),
 855                                          ElIdx));
 856       Offset -= APInt(BitWidth, SL.getElementOffset(ElIdx));
 857       Ty = STy->getTypeAtIndex(ElIdx);
 858     } else {
 859       // We've reached some non-indexable type.
 860       break;
 861     }
 862   } while (Ty != ResultElementTy);
 863
 864   // If we haven't used up the entire offset by descending the static
 865   // type, then the offset is pointing into the middle of an indivisible
 866   // member, so we can't simplify it.
 867   if (Offset != 0)
 868     return nullptr;
 869
 870   // Create a GEP.
 871   Constant *C = ConstantExpr::getGetElementPtr(Ptr, NewIdxs);
 872   assert(C->getType()->getPointerElementType() == Ty &&
 873          "Computed GetElementPtr has unexpected type!");
 874
 875   // If we ended up indexing a member with a type that doesn't match
 876   // the type of what the original indices indexed, add a cast.
 877   if (Ty != ResultElementTy)
 878     C = FoldBitCast(C, ResultTy, *TD);
 879
 880   return C;
 881 }
 882
 883
 884
 885 //===----------------------------------------------------------------------===//
 886 // Constant Folding public APIs
 887 //===----------------------------------------------------------------------===//
 888
 889 /// ConstantFoldInstruction - Try to constant fold the specified instruction.
 890 /// If successful, the constant result is returned, if not, null is returned.
 891 /// Note that this fails if not all of the operands are constant.  Otherwise,
 892 /// this function can only fail when attempting to fold instructions like loads
 893 /// and stores, which have no constant expression form.
 894 Constant *llvm::ConstantFoldInstruction(Instruction *I,
 895                                         const DataLayout *TD,
 896                                         const TargetLibraryInfo *TLI) {
 897   // Handle PHI nodes quickly here...
 898   if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I)) {
 899     Constant *CommonValue = nullptr;
 900
 901     for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
 902       Value *Incoming = PN->getIncomingValue(i);
 903       // If the incoming value is undef then skip it.  Note that while we could
 904       // skip the value if it is equal to the phi node itself we choose not to
 905       // because that would break the rule that constant folding only applies if
 906       // all operands are constants.
 907       if (isa<UndefValue>(Incoming))
 908         continue;
 909       // If the incoming value is not a constant, then give up.
 910       Constant *C = dyn_cast<Constant>(Incoming);
 911       if (!C)
 912         return nullptr;
 913       // Fold the PHI's operands.
 914       if (ConstantExpr *NewC = dyn_cast<ConstantExpr>(C))
 915         C = ConstantFoldConstantExpression(NewC, TD, TLI);
 916       // If the incoming value is a different constant to
 917       // the one we saw previously, then give up.
 918       if (CommonValue && C != CommonValue)
 919         return nullptr;
 920       CommonValue = C;
 921     }
 922
 923
 924     // If we reach here, all incoming values are the same constant or undef.
 925     return CommonValue ? CommonValue : UndefValue::get(PN->getType());
 926   }
 927
 928   // Scan the operand list, checking to see if they are all constants, if so,
 929   // hand off to ConstantFoldInstOperands.
 930   SmallVector<Constant*, 8> Ops;
 931   for (User::op_iterator i = I->op_begin(), e = I->op_end(); i != e; ++i) {
 932     Constant *Op = dyn_cast<Constant>(*i);
 933     if (!Op)
 934       return nullptr;  // All operands not constant!
 935
 936     // Fold the Instruction's operands.
 937     if (ConstantExpr *NewCE = dyn_cast<ConstantExpr>(Op))
 938       Op = ConstantFoldConstantExpression(NewCE, TD, TLI);
 939
 940     Ops.push_back(Op);
 941   }
 942
 943   if (const CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(I))
 944     return ConstantFoldCompareInstOperands(CI->getPredicate(), Ops[0], Ops[1],
 945                                            TD, TLI);
 946
 947   if (const LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I))
 948     return ConstantFoldLoadInst(LI, TD);
 949
 950   if (InsertValueInst *IVI = dyn_cast<InsertValueInst>(I)) {
 951     return ConstantExpr::getInsertValue(
 952                                 cast<Constant>(IVI->getAggregateOperand()),
 953                                 cast<Constant>(IVI->getInsertedValueOperand()),
 954                                 IVI->getIndices());
 955   }
 956
 957   if (ExtractValueInst *EVI = dyn_cast<ExtractValueInst>(I)) {
 958     return ConstantExpr::getExtractValue(
 959                                     cast<Constant>(EVI->getAggregateOperand()),
 960                                     EVI->getIndices());
 961   }
 962
 963   return ConstantFoldInstOperands(I->getOpcode(), I->getType(), Ops, TD, TLI);
 964 }
 965
 966 static Constant *
 967 ConstantFoldConstantExpressionImpl(const ConstantExpr *CE, const DataLayout *TD,
 968                                    const TargetLibraryInfo *TLI,
 969                                    SmallPtrSet<ConstantExpr *, 4> &FoldedOps) {
 970   SmallVector<Constant *, 8> Ops;
 971   for (User::const_op_iterator i = CE->op_begin(), e = CE->op_end(); i != e;
 972        ++i) {
 973     Constant *NewC = cast<Constant>(*i);
 974     // Recursively fold the ConstantExpr's operands. If we have already folded
 975     // a ConstantExpr, we don't have to process it again.
 976     if (ConstantExpr *NewCE = dyn_cast<ConstantExpr>(NewC)) {
 977       if (FoldedOps.insert(NewCE))
 978         NewC = ConstantFoldConstantExpressionImpl(NewCE, TD, TLI, FoldedOps);
 979     }
 980     Ops.push_back(NewC);
 981   }
 982
 983   if (CE->isCompare())
 984     return ConstantFoldCompareInstOperands(CE->getPredicate(), Ops[0], Ops[1],
 985                                            TD, TLI);
 986   return ConstantFoldInstOperands(CE->getOpcode(), CE->getType(), Ops, TD, TLI);
 987 }
 988
 989 /// ConstantFoldConstantExpression - Attempt to fold the constant expression
 990 /// using the specified DataLayout.  If successful, the constant result is
 991 /// result is returned, if not, null is returned.
 992 Constant *llvm::ConstantFoldConstantExpression(const ConstantExpr *CE,
 993                                                const DataLayout *TD,
 994                                                const TargetLibraryInfo *TLI) {
 995   SmallPtrSet<ConstantExpr *, 4> FoldedOps;
 996   return ConstantFoldConstantExpressionImpl(CE, TD, TLI, FoldedOps);
 997 }
 998
 999 /// ConstantFoldInstOperands - Attempt to constant fold an instruction with the
1000 /// specified opcode and operands.  If successful, the constant result is
1001 /// returned, if not, null is returned.  Note that this function can fail when
1002 /// attempting to fold instructions like loads and stores, which have no
1003 /// constant expression form.
1004 ///
1005 /// TODO: This function neither utilizes nor preserves nsw/nuw/inbounds/etc
1006 /// information, due to only being passed an opcode and operands. Constant
1007 /// folding using this function strips this information.
1008 ///
1009 Constant *llvm::ConstantFoldInstOperands(unsigned Opcode, Type *DestTy,
1010                                          ArrayRef<Constant *> Ops,
1011                                          const DataLayout *TD,
1012                                          const TargetLibraryInfo *TLI) {
1013   // Handle easy binops first.
1014   if (Instruction::isBinaryOp(Opcode)) {
1015     if (isa<ConstantExpr>(Ops[0]) || isa<ConstantExpr>(Ops[1])) {
1016       if (Constant *C = SymbolicallyEvaluateBinop(Opcode, Ops[0], Ops[1], TD))
1017         return C;
1018     }
1019
1020     return ConstantExpr::get(Opcode, Ops[0], Ops[1]);
1021   }
1022
1023   switch (Opcode) {
1024   default: return nullptr;
1025   case Instruction::ICmp:
1026   case Instruction::FCmp: llvm_unreachable("Invalid for compares");
1027   case Instruction::Call:
1028     if (Function *F = dyn_cast<Function>(Ops.back()))
1029       if (canConstantFoldCallTo(F))
1030         return ConstantFoldCall(F, Ops.slice(0, Ops.size() - 1), TLI);
1031     return nullptr;
1032   case Instruction::PtrToInt:
1033     // If the input is a inttoptr, eliminate the pair.  This requires knowing
1034     // the width of a pointer, so it can't be done in ConstantExpr::getCast.
1035     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Ops[0])) {
1036       if (TD && CE->getOpcode() == Instruction::IntToPtr) {
1037         Constant *Input = CE->getOperand(0);
1038         unsigned InWidth = Input->getType()->getScalarSizeInBits();
1039         unsigned PtrWidth = TD->getPointerTypeSizeInBits(CE->getType());
1040         if (PtrWidth < InWidth) {
1041           Constant *Mask =
1042             ConstantInt::get(CE->getContext(),
1043                              APInt::getLowBitsSet(InWidth, PtrWidth));
1044           Input = ConstantExpr::getAnd(Input, Mask);
1045         }
1046         // Do a zext or trunc to get to the dest size.
1047         return ConstantExpr::getIntegerCast(Input, DestTy, false);
1048       }
1049     }
1050     return ConstantExpr::getCast(Opcode, Ops[0], DestTy);
1051   case Instruction::IntToPtr:
1052     // If the input is a ptrtoint, turn the pair into a ptr to ptr bitcast if
1053     // the int size is >= the ptr size and the address spaces are the same.
1054     // This requires knowing the width of a pointer, so it can't be done in
1055     // ConstantExpr::getCast.
1056     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Ops[0])) {
1057       if (TD && CE->getOpcode() == Instruction::PtrToInt) {
1058         Constant *SrcPtr = CE->getOperand(0);
1059         unsigned SrcPtrSize = TD->getPointerTypeSizeInBits(SrcPtr->getType());
1060         unsigned MidIntSize = CE->getType()->getScalarSizeInBits();
1061
1062         if (MidIntSize >= SrcPtrSize) {
1063           unsigned SrcAS = SrcPtr->getType()->getPointerAddressSpace();
1064           if (SrcAS == DestTy->getPointerAddressSpace())
1065             return FoldBitCast(CE->getOperand(0), DestTy, *TD);
1066         }
1067       }
1068     }
1069
1070     return ConstantExpr::getCast(Opcode, Ops[0], DestTy);
1071   case Instruction::Trunc:
1072   case Instruction::ZExt:
1073   case Instruction::SExt:
1074   case Instruction::FPTrunc:
1075   case Instruction::FPExt:
1076   case Instruction::UIToFP:
1077   case Instruction::SIToFP:
1078   case Instruction::FPToUI:
1079   case Instruction::FPToSI:
1080   case Instruction::AddrSpaceCast:
1081       return ConstantExpr::getCast(Opcode, Ops[0], DestTy);
1082   case Instruction::BitCast:
1083     if (TD)
1084       return FoldBitCast(Ops[0], DestTy, *TD);
1085     return ConstantExpr::getBitCast(Ops[0], DestTy);
1086   case Instruction::Select:
1087     return ConstantExpr::getSelect(Ops[0], Ops[1], Ops[2]);
1088   case Instruction::ExtractElement:
1089     return ConstantExpr::getExtractElement(Ops[0], Ops[1]);
1090   case Instruction::InsertElement:
1091     return ConstantExpr::getInsertElement(Ops[0], Ops[1], Ops[2]);
1092   case Instruction::ShuffleVector:
1093     return ConstantExpr::getShuffleVector(Ops[0], Ops[1], Ops[2]);
1094   case Instruction::GetElementPtr:
1095     if (Constant *C = CastGEPIndices(Ops, DestTy, TD, TLI))
1096       return C;
1097     if (Constant *C = SymbolicallyEvaluateGEP(Ops, DestTy, TD, TLI))
1098       return C;
1099
1100     return ConstantExpr::getGetElementPtr(Ops[0], Ops.slice(1));
1101   }
1102 }
1103
1104 /// ConstantFoldCompareInstOperands - Attempt to constant fold a compare
1105 /// instruction (icmp/fcmp) with the specified operands.  If it fails, it
1106 /// returns a constant expression of the specified operands.
1107 ///
1108 Constant *llvm::ConstantFoldCompareInstOperands(unsigned Predicate,
1109                                                 Constant *Ops0, Constant *Ops1,
1110                                                 const DataLayout *TD,
1111                                                 const TargetLibraryInfo *TLI) {
1112   // fold: icmp (inttoptr x), null         -> icmp x, 0
1113   // fold: icmp (ptrtoint x), 0            -> icmp x, null
1114   // fold: icmp (inttoptr x), (inttoptr y) -> icmp trunc/zext x, trunc/zext y
1115   // fold: icmp (ptrtoint x), (ptrtoint y) -> icmp x, y
1116   //
1117   // ConstantExpr::getCompare cannot do this, because it doesn't have TD
1118   // around to know if bit truncation is happening.
1119   if (ConstantExpr *CE0 = dyn_cast<ConstantExpr>(Ops0)) {
1120     if (TD && Ops1->isNullValue()) {
1121       if (CE0->getOpcode() == Instruction::IntToPtr) {
1122         Type *IntPtrTy = TD->getIntPtrType(CE0->getType());
1123         // Convert the integer value to the right size to ensure we get the
1124         // proper extension or truncation.
1125         Constant *C = ConstantExpr::getIntegerCast(CE0->getOperand(0),
1126                                                    IntPtrTy, false);
1127         Constant *Null = Constant::getNullValue(C->getType());
1128         return ConstantFoldCompareInstOperands(Predicate, C, Null, TD, TLI);
1129       }
1130
1131       // Only do this transformation if the int is intptrty in size, otherwise
1132       // there is a truncation or extension that we aren't modeling.
1133       if (CE0->getOpcode() == Instruction::PtrToInt) {
1134         Type *IntPtrTy = TD->getIntPtrType(CE0->getOperand(0)->getType());
1135         if (CE0->getType() == IntPtrTy) {
1136           Constant *C = CE0->getOperand(0);
1137           Constant *Null = Constant::getNullValue(C->getType());
1138           return ConstantFoldCompareInstOperands(Predicate, C, Null, TD, TLI);
1139         }
1140       }
1141     }
1142
1143     if (ConstantExpr *CE1 = dyn_cast<ConstantExpr>(Ops1)) {
1144       if (TD && CE0->getOpcode() == CE1->getOpcode()) {
1145         if (CE0->getOpcode() == Instruction::IntToPtr) {
1146           Type *IntPtrTy = TD->getIntPtrType(CE0->getType());
1147
1148           // Convert the integer value to the right size to ensure we get the
1149           // proper extension or truncation.
1150           Constant *C0 = ConstantExpr::getIntegerCast(CE0->getOperand(0),
1151                                                       IntPtrTy, false);
1152           Constant *C1 = ConstantExpr::getIntegerCast(CE1->getOperand(0),
1153                                                       IntPtrTy, false);
1154           return ConstantFoldCompareInstOperands(Predicate, C0, C1, TD, TLI);
1155         }
1156
1157         // Only do this transformation if the int is intptrty in size, otherwise
1158         // there is a truncation or extension that we aren't modeling.
1159         if (CE0->getOpcode() == Instruction::PtrToInt) {
1160           Type *IntPtrTy = TD->getIntPtrType(CE0->getOperand(0)->getType());
1161           if (CE0->getType() == IntPtrTy &&
1162               CE0->getOperand(0)->getType() == CE1->getOperand(0)->getType()) {
1163             return ConstantFoldCompareInstOperands(Predicate,
1164                                                    CE0->getOperand(0),
1165                                                    CE1->getOperand(0),
1166                                                    TD,
1167                                                    TLI);
1168           }
1169         }
1170       }
1171     }
1172
1173     // icmp eq (or x, y), 0 -> (icmp eq x, 0) & (icmp eq y, 0)
1174     // icmp ne (or x, y), 0 -> (icmp ne x, 0) | (icmp ne y, 0)
1175     if ((Predicate == ICmpInst::ICMP_EQ || Predicate == ICmpInst::ICMP_NE) &&
1176         CE0->getOpcode() == Instruction::Or && Ops1->isNullValue()) {
1177       Constant *LHS =
1178         ConstantFoldCompareInstOperands(Predicate, CE0->getOperand(0), Ops1,
1179                                         TD, TLI);
1180       Constant *RHS =
1181         ConstantFoldCompareInstOperands(Predicate, CE0->getOperand(1), Ops1,
1182                                         TD, TLI);
1183       unsigned OpC =
1184         Predicate == ICmpInst::ICMP_EQ ? Instruction::And : Instruction::Or;
1185       Constant *Ops[] = { LHS, RHS };
1186       return ConstantFoldInstOperands(OpC, LHS->getType(), Ops, TD, TLI);
1187     }
1188   }
1189
1190   return ConstantExpr::getCompare(Predicate, Ops0, Ops1);
1191 }
1192
1193
1194 /// ConstantFoldLoadThroughGEPConstantExpr - Given a constant and a
1195 /// getelementptr constantexpr, return the constant value being addressed by the
1196 /// constant expression, or null if something is funny and we can't decide.
1197 Constant *llvm::ConstantFoldLoadThroughGEPConstantExpr(Constant *C,
1198                                                        ConstantExpr *CE) {
1199   if (!CE->getOperand(1)->isNullValue())
1200     return nullptr;  // Do not allow stepping over the value!
1201
1202   // Loop over all of the operands, tracking down which value we are
1203   // addressing.
1204   for (unsigned i = 2, e = CE->getNumOperands(); i != e; ++i) {
1205     C = C->getAggregateElement(CE->getOperand(i));
1206     if (!C)
1207       return nullptr;
1208   }
1209   return C;
1210 }
1211
1212 /// ConstantFoldLoadThroughGEPIndices - Given a constant and getelementptr
1213 /// indices (with an *implied* zero pointer index that is not in the list),
1214 /// return the constant value being addressed by a virtual load, or null if
1215 /// something is funny and we can't decide.
1216 Constant *llvm::ConstantFoldLoadThroughGEPIndices(Constant *C,
1217                                                   ArrayRef<Constant*> Indices) {
1218   // Loop over all of the operands, tracking down which value we are
1219   // addressing.
1220   for (unsigned i = 0, e = Indices.size(); i != e; ++i) {
1221     C = C->getAggregateElement(Indices[i]);
1222     if (!C)
1223       return nullptr;
1224   }
1225   return C;
1226 }
1227
1228
1229 //===----------------------------------------------------------------------===//
1230 //  Constant Folding for Calls
1231 //
1232
1233 /// canConstantFoldCallTo - Return true if its even possible to fold a call to
1234 /// the specified function.
1235 bool llvm::canConstantFoldCallTo(const Function *F) {
1236   switch (F->getIntrinsicID()) {
1237   case Intrinsic::fabs:
1238   case Intrinsic::log:
1239   case Intrinsic::log2:
1240   case Intrinsic::log10:
1241   case Intrinsic::exp:
1242   case Intrinsic::exp2:
1243   case Intrinsic::floor:
1244   case Intrinsic::ceil:
1245   case Intrinsic::sqrt:
1246   case Intrinsic::pow:
1247   case Intrinsic::powi:
1248   case Intrinsic::bswap:
1249   case Intrinsic::ctpop:
1250   case Intrinsic::ctlz:
1251   case Intrinsic::cttz:
1252   case Intrinsic::fma:
1253   case Intrinsic::fmuladd:
1254   case Intrinsic::copysign:
1255   case Intrinsic::round:
1256   case Intrinsic::sadd_with_overflow:
1257   case Intrinsic::uadd_with_overflow:
1258   case Intrinsic::ssub_with_overflow:
1259   case Intrinsic::usub_with_overflow:
1260   case Intrinsic::smul_with_overflow:
1261   case Intrinsic::umul_with_overflow:
1262   case Intrinsic::convert_from_fp16:
1263   case Intrinsic::convert_to_fp16:
1264   case Intrinsic::x86_sse_cvtss2si:
1265   case Intrinsic::x86_sse_cvtss2si64:
1266   case Intrinsic::x86_sse_cvttss2si:
1267   case Intrinsic::x86_sse_cvttss2si64:
1268   case Intrinsic::x86_sse2_cvtsd2si:
1269   case Intrinsic::x86_sse2_cvtsd2si64:
1270   case Intrinsic::x86_sse2_cvttsd2si:
1271   case Intrinsic::x86_sse2_cvttsd2si64:
1272     return true;
1273   default:
1274     return false;
1275   case 0: break;
1276   }
1277
1278   if (!F->hasName())
1279     return false;
1280   StringRef Name = F->getName();
1281
1282   // In these cases, the check of the length is required.  We don't want to
1283   // return true for a name like "cos\0blah" which strcmp would return equal to
1284   // "cos", but has length 8.
1285   switch (Name[0]) {
1286   default: return false;
1287   case 'a':
1288     return Name == "acos" || Name == "asin" || Name == "atan" || Name =="atan2";
1289   case 'c':
1290     return Name == "cos" || Name == "ceil" || Name == "cosf" || Name == "cosh";
1291   case 'e':
1292     return Name == "exp" || Name == "exp2";
1293   case 'f':
1294     return Name == "fabs" || Name == "fmod" || Name == "floor";
1295   case 'l':
1296     return Name == "log" || Name == "log10";
1297   case 'p':
1298     return Name == "pow";
1299   case 's':
1300     return Name == "sin" || Name == "sinh" || Name == "sqrt" ||
1301       Name == "sinf" || Name == "sqrtf";
1302   case 't':
1303     return Name == "tan" || Name == "tanh";
1304   }
1305 }
1306
1307 static Constant *GetConstantFoldFPValue(double V, Type *Ty) {
1308   if (Ty->isHalfTy()) {
1309     APFloat APF(V);
1310     bool unused;
1311     APF.convert(APFloat::IEEEhalf, APFloat::rmNearestTiesToEven, &unused);
1312     return ConstantFP::get(Ty->getContext(), APF);
1313   }
1314   if (Ty->isFloatTy())
1315     return ConstantFP::get(Ty->getContext(), APFloat((float)V));
1316   if (Ty->isDoubleTy())
1317     return ConstantFP::get(Ty->getContext(), APFloat(V));
1318   llvm_unreachable("Can only constant fold half/float/double");
1319
1320 }
1321
1322 namespace {
1323 /// llvm_fenv_clearexcept - Clear the floating-point exception state.
1324 static inline void llvm_fenv_clearexcept() {
1325 #if defined(HAVE_FENV_H) && HAVE_DECL_FE_ALL_EXCEPT
1326   feclearexcept(FE_ALL_EXCEPT);
1327 #endif
1328   errno = 0;
1329 }
1330
1331 /// llvm_fenv_testexcept - Test if a floating-point exception was raised.
1332 static inline bool llvm_fenv_testexcept() {
1333   int errno_val = errno;
1334   if (errno_val == ERANGE || errno_val == EDOM)
1335     return true;
1336 #if defined(HAVE_FENV_H) && HAVE_DECL_FE_ALL_EXCEPT && HAVE_DECL_FE_INEXACT
1337   if (fetestexcept(FE_ALL_EXCEPT & ~FE_INEXACT))
1338     return true;
1339 #endif
1340   return false;
1341 }
1342 } // End namespace
1343
1344 static Constant *ConstantFoldFP(double (*NativeFP)(double), double V,
1345                                 Type *Ty) {
1346   llvm_fenv_clearexcept();
1347   V = NativeFP(V);
1348   if (llvm_fenv_testexcept()) {
1349     llvm_fenv_clearexcept();
1350     return nullptr;
1351   }
1352
1353   return GetConstantFoldFPValue(V, Ty);
1354 }
1355
1356 static Constant *ConstantFoldBinaryFP(double (*NativeFP)(double, double),
1357                                       double V, double W, Type *Ty) {
1358   llvm_fenv_clearexcept();
1359   V = NativeFP(V, W);
1360   if (llvm_fenv_testexcept()) {
1361     llvm_fenv_clearexcept();
1362     return nullptr;
1363   }
1364
1365   return GetConstantFoldFPValue(V, Ty);
1366 }
1367
1368 /// ConstantFoldConvertToInt - Attempt to an SSE floating point to integer
1369 /// conversion of a constant floating point. If roundTowardZero is false, the
1370 /// default IEEE rounding is used (toward nearest, ties to even). This matches
1371 /// the behavior of the non-truncating SSE instructions in the default rounding
1372 /// mode. The desired integer type Ty is used to select how many bits are
1373 /// available for the result. Returns null if the conversion cannot be
1374 /// performed, otherwise returns the Constant value resulting from the
1375 /// conversion.
1376 static Constant *ConstantFoldConvertToInt(const APFloat &Val,
1377                                           bool roundTowardZero, Type *Ty) {
1378   // All of these conversion intrinsics form an integer of at most 64bits.
1379   unsigned ResultWidth = Ty->getIntegerBitWidth();
1380   assert(ResultWidth <= 64 &&
1381          "Can only constant fold conversions to 64 and 32 bit ints");
1382
1383   uint64_t UIntVal;
1384   bool isExact = false;
1385   APFloat::roundingMode mode = roundTowardZero? APFloat::rmTowardZero
1386                                               : APFloat::rmNearestTiesToEven;
1387   APFloat::opStatus status = Val.convertToInteger(&UIntVal, ResultWidth,
1388                                                   /*isSigned=*/true, mode,
1389                                                   &isExact);
1390   if (status != APFloat::opOK && status != APFloat::opInexact)
1391     return nullptr;
1392   return ConstantInt::get(Ty, UIntVal, /*isSigned=*/true);
1393 }
1394
1395 static double getValueAsDouble(ConstantFP *Op) {
1396   Type *Ty = Op->getType();
1397
1398   if (Ty->isFloatTy())
1399     return Op->getValueAPF().convertToFloat();
1400
1401   if (Ty->isDoubleTy())
1402     return Op->getValueAPF().convertToDouble();
1403
1404   bool unused;
1405   APFloat APF = Op->getValueAPF();
1406   APF.convert(APFloat::IEEEdouble, APFloat::rmNearestTiesToEven, &unused);
1407   return APF.convertToDouble();
1408 }
1409
1410 static Constant *ConstantFoldScalarCall(StringRef Name, unsigned IntrinsicID,
1411                                         Type *Ty, ArrayRef<Constant *> Operands,
1412                                         const TargetLibraryInfo *TLI) {
1413   if (Operands.size() == 1) {
1414     if (ConstantFP *Op = dyn_cast<ConstantFP>(Operands[0])) {
1415       if (IntrinsicID == Intrinsic::convert_to_fp16) {
1416         APFloat Val(Op->getValueAPF());
1417
1418         bool lost = false;
1419         Val.convert(APFloat::IEEEhalf, APFloat::rmNearestTiesToEven, &lost);
1420
1421         return ConstantInt::get(Ty->getContext(), Val.bitcastToAPInt());
1422       }
1423
1424       if (!Ty->isHalfTy() && !Ty->isFloatTy() && !Ty->isDoubleTy())
1425         return nullptr;
1426
1427       if (IntrinsicID == Intrinsic::round) {
1428         APFloat V = Op->getValueAPF();
1429         V.roundToIntegral(APFloat::rmNearestTiesToAway);
1430         return ConstantFP::get(Ty->getContext(), V);
1431       }
1432
1433       /// We only fold functions with finite arguments. Folding NaN and inf is
1434       /// likely to be aborted with an exception anyway, and some host libms
1435       /// have known errors raising exceptions.
1436       if (Op->getValueAPF().isNaN() || Op->getValueAPF().isInfinity())
1437         return nullptr;
1438
1439       /// Currently APFloat versions of these functions do not exist, so we use
1440       /// the host native double versions.  Float versions are not called
1441       /// directly but for all these it is true (float)(f((double)arg)) ==
1442       /// f(arg).  Long double not supported yet.
1443       double V = getValueAsDouble(Op);
1444
1445       switch (IntrinsicID) {
1446         default: break;
1447         case Intrinsic::fabs:
1448           return ConstantFoldFP(fabs, V, Ty);
1449 #if HAVE_LOG2
1450         case Intrinsic::log2:
1451           return ConstantFoldFP(log2, V, Ty);
1452 #endif
1453 #if HAVE_LOG
1454         case Intrinsic::log:
1455           return ConstantFoldFP(log, V, Ty);
1456 #endif
1457 #if HAVE_LOG10
1458         case Intrinsic::log10:
1459           return ConstantFoldFP(log10, V, Ty);
1460 #endif
1461 #if HAVE_EXP
1462         case Intrinsic::exp:
1463           return ConstantFoldFP(exp, V, Ty);
1464 #endif
1465 #if HAVE_EXP2
1466         case Intrinsic::exp2:
1467           return ConstantFoldFP(exp2, V, Ty);
1468 #endif
1469         case Intrinsic::floor:
1470           return ConstantFoldFP(floor, V, Ty);
1471         case Intrinsic::ceil:
1472           return ConstantFoldFP(ceil, V, Ty);
1473       }
1474
1475       if (!TLI)
1476         return nullptr;
1477
1478       switch (Name[0]) {
1479       case 'a':
1480         if (Name == "acos" && TLI->has(LibFunc::acos))
1481           return ConstantFoldFP(acos, V, Ty);
1482         else if (Name == "asin" && TLI->has(LibFunc::asin))
1483           return ConstantFoldFP(asin, V, Ty);
1484         else if (Name == "atan" && TLI->has(LibFunc::atan))
1485           return ConstantFoldFP(atan, V, Ty);
1486         break;
1487       case 'c':
1488         if (Name == "ceil" && TLI->has(LibFunc::ceil))
1489           return ConstantFoldFP(ceil, V, Ty);
1490         else if (Name == "cos" && TLI->has(LibFunc::cos))
1491           return ConstantFoldFP(cos, V, Ty);
1492         else if (Name == "cosh" && TLI->has(LibFunc::cosh))
1493           return ConstantFoldFP(cosh, V, Ty);
1494         else if (Name == "cosf" && TLI->has(LibFunc::cosf))
1495           return ConstantFoldFP(cos, V, Ty);
1496         break;
1497       case 'e':
1498         if (Name == "exp" && TLI->has(LibFunc::exp))
1499           return ConstantFoldFP(exp, V, Ty);
1500
1501         if (Name == "exp2" && TLI->has(LibFunc::exp2)) {
1502           // Constant fold exp2(x) as pow(2,x) in case the host doesn't have a
1503           // C99 library.
1504           return ConstantFoldBinaryFP(pow, 2.0, V, Ty);
1505         }
1506         break;
1507       case 'f':
1508         if (Name == "fabs" && TLI->has(LibFunc::fabs))
1509           return ConstantFoldFP(fabs, V, Ty);
1510         else if (Name == "floor" && TLI->has(LibFunc::floor))
1511           return ConstantFoldFP(floor, V, Ty);
1512         break;
1513       case 'l':
1514         if (Name == "log" && V > 0 && TLI->has(LibFunc::log))
1515           return ConstantFoldFP(log, V, Ty);
1516         else if (Name == "log10" && V > 0 && TLI->has(LibFunc::log10))
1517           return ConstantFoldFP(log10, V, Ty);
1518         else if (IntrinsicID == Intrinsic::sqrt &&
1519                  (Ty->isHalfTy() || Ty->isFloatTy() || Ty->isDoubleTy())) {
1520           if (V >= -0.0)
1521             return ConstantFoldFP(sqrt, V, Ty);
1522           else // Undefined
1523             return Constant::getNullValue(Ty);
1524         }
1525         break;
1526       case 's':
1527         if (Name == "sin" && TLI->has(LibFunc::sin))
1528           return ConstantFoldFP(sin, V, Ty);
1529         else if (Name == "sinh" && TLI->has(LibFunc::sinh))
1530           return ConstantFoldFP(sinh, V, Ty);
1531         else if (Name == "sqrt" && V >= 0 && TLI->has(LibFunc::sqrt))
1532           return ConstantFoldFP(sqrt, V, Ty);
1533         else if (Name == "sqrtf" && V >= 0 && TLI->has(LibFunc::sqrtf))
1534           return ConstantFoldFP(sqrt, V, Ty);
1535         else if (Name == "sinf" && TLI->has(LibFunc::sinf))
1536           return ConstantFoldFP(sin, V, Ty);
1537         break;
1538       case 't':
1539         if (Name == "tan" && TLI->has(LibFunc::tan))
1540           return ConstantFoldFP(tan, V, Ty);
1541         else if (Name == "tanh" && TLI->has(LibFunc::tanh))
1542           return ConstantFoldFP(tanh, V, Ty);
1543         break;
1544       default:
1545         break;
1546       }
1547       return nullptr;
1548     }
1549
1550     if (ConstantInt *Op = dyn_cast<ConstantInt>(Operands[0])) {
1551       switch (IntrinsicID) {
1552       case Intrinsic::bswap:
1553         return ConstantInt::get(Ty->getContext(), Op->getValue().byteSwap());
1554       case Intrinsic::ctpop:
1555         return ConstantInt::get(Ty, Op->getValue().countPopulation());
1556       case Intrinsic::convert_from_fp16: {
1557         APFloat Val(APFloat::IEEEhalf, Op->getValue());
1558
1559         bool lost = false;
1560         APFloat::opStatus status =
1561           Val.convert(APFloat::IEEEsingle, APFloat::rmNearestTiesToEven, &lost);
1562
1563         // Conversion is always precise.
1564         (void)status;
1565         assert(status == APFloat::opOK && !lost &&
1566                "Precision lost during fp16 constfolding");
1567
1568         return ConstantFP::get(Ty->getContext(), Val);
1569       }
1570       default:
1571         return nullptr;
1572       }
1573     }
1574
1575     // Support ConstantVector in case we have an Undef in the top.
1576     if (isa<ConstantVector>(Operands[0]) ||
1577         isa<ConstantDataVector>(Operands[0])) {
1578       Constant *Op = cast<Constant>(Operands[0]);
1579       switch (IntrinsicID) {
1580       default: break;
1581       case Intrinsic::x86_sse_cvtss2si:
1582       case Intrinsic::x86_sse_cvtss2si64:
1583       case Intrinsic::x86_sse2_cvtsd2si:
1584       case Intrinsic::x86_sse2_cvtsd2si64:
1585         if (ConstantFP *FPOp =
1586               dyn_cast_or_null<ConstantFP>(Op->getAggregateElement(0U)))
1587           return ConstantFoldConvertToInt(FPOp->getValueAPF(),
1588                                           /*roundTowardZero=*/false, Ty);
1589       case Intrinsic::x86_sse_cvttss2si:
1590       case Intrinsic::x86_sse_cvttss2si64:
1591       case Intrinsic::x86_sse2_cvttsd2si:
1592       case Intrinsic::x86_sse2_cvttsd2si64:
1593         if (ConstantFP *FPOp =
1594               dyn_cast_or_null<ConstantFP>(Op->getAggregateElement(0U)))
1595           return ConstantFoldConvertToInt(FPOp->getValueAPF(),
1596                                           /*roundTowardZero=*/true, Ty);
1597       }
1598     }
1599
1600     if (isa<UndefValue>(Operands[0])) {
1601       if (IntrinsicID == Intrinsic::bswap)
1602         return Operands[0];
1603       return nullptr;
1604     }
1605
1606     return nullptr;
1607   }
1608
1609   if (Operands.size() == 2) {
1610     if (ConstantFP *Op1 = dyn_cast<ConstantFP>(Operands[0])) {
1611       if (!Ty->isHalfTy() && !Ty->isFloatTy() && !Ty->isDoubleTy())
1612         return nullptr;
1613       double Op1V = getValueAsDouble(Op1);
1614
1615       if (ConstantFP *Op2 = dyn_cast<ConstantFP>(Operands[1])) {
1616         if (Op2->getType() != Op1->getType())
1617           return nullptr;
1618
1619         double Op2V = getValueAsDouble(Op2);
1620         if (IntrinsicID == Intrinsic::pow) {
1621           return ConstantFoldBinaryFP(pow, Op1V, Op2V, Ty);
1622         }
1623         if (IntrinsicID == Intrinsic::copysign) {
1624           APFloat V1 = Op1->getValueAPF();
1625           APFloat V2 = Op2->getValueAPF();
1626           V1.copySign(V2);
1627           return ConstantFP::get(Ty->getContext(), V1);
1628         }
1629         if (!TLI)
1630           return nullptr;
1631         if (Name == "pow" && TLI->has(LibFunc::pow))
1632           return ConstantFoldBinaryFP(pow, Op1V, Op2V, Ty);
1633         if (Name == "fmod" && TLI->has(LibFunc::fmod))
1634           return ConstantFoldBinaryFP(fmod, Op1V, Op2V, Ty);
1635         if (Name == "atan2" && TLI->has(LibFunc::atan2))
1636           return ConstantFoldBinaryFP(atan2, Op1V, Op2V, Ty);
1637       } else if (ConstantInt *Op2C = dyn_cast<ConstantInt>(Operands[1])) {
1638         if (IntrinsicID == Intrinsic::powi && Ty->isHalfTy())
1639           return ConstantFP::get(Ty->getContext(),
1640                                  APFloat((float)std::pow((float)Op1V,
1641                                                  (int)Op2C->getZExtValue())));
1642         if (IntrinsicID == Intrinsic::powi && Ty->isFloatTy())
1643           return ConstantFP::get(Ty->getContext(),
1644                                  APFloat((float)std::pow((float)Op1V,
1645                                                  (int)Op2C->getZExtValue())));
1646         if (IntrinsicID == Intrinsic::powi && Ty->isDoubleTy())
1647           return ConstantFP::get(Ty->getContext(),
1648                                  APFloat((double)std::pow((double)Op1V,
1649                                                    (int)Op2C->getZExtValue())));
1650       }
1651       return nullptr;
1652     }
1653
1654     if (ConstantInt *Op1 = dyn_cast<ConstantInt>(Operands[0])) {
1655       if (ConstantInt *Op2 = dyn_cast<ConstantInt>(Operands[1])) {
1656         switch (IntrinsicID) {
1657         default: break;
1658         case Intrinsic::sadd_with_overflow:
1659         case Intrinsic::uadd_with_overflow:
1660         case Intrinsic::ssub_with_overflow:
1661         case Intrinsic::usub_with_overflow:
1662         case Intrinsic::smul_with_overflow:
1663         case Intrinsic::umul_with_overflow: {
1664           APInt Res;
1665           bool Overflow;
1666           switch (IntrinsicID) {
1667           default: llvm_unreachable("Invalid case");
1668           case Intrinsic::sadd_with_overflow:
1669             Res = Op1->getValue().sadd_ov(Op2->getValue(), Overflow);
1670             break;
1671           case Intrinsic::uadd_with_overflow:
1672             Res = Op1->getValue().uadd_ov(Op2->getValue(), Overflow);
1673             break;
1674           case Intrinsic::ssub_with_overflow:
1675             Res = Op1->getValue().ssub_ov(Op2->getValue(), Overflow);
1676             break;
1677           case Intrinsic::usub_with_overflow:
1678             Res = Op1->getValue().usub_ov(Op2->getValue(), Overflow);
1679             break;
1680           case Intrinsic::smul_with_overflow:
1681             Res = Op1->getValue().smul_ov(Op2->getValue(), Overflow);
1682             break;
1683           case Intrinsic::umul_with_overflow:
1684             Res = Op1->getValue().umul_ov(Op2->getValue(), Overflow);
1685             break;
1686           }
1687           Constant *Ops[] = {
1688             ConstantInt::get(Ty->getContext(), Res),
1689             ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(Ty->getContext()), Overflow)
1690           };
1691           return ConstantStruct::get(cast<StructType>(Ty), Ops);
1692         }
1693         case Intrinsic::cttz:
1694           if (Op2->isOne() && Op1->isZero()) // cttz(0, 1) is undef.
1695             return UndefValue::get(Ty);
1696           return ConstantInt::get(Ty, Op1->getValue().countTrailingZeros());
1697         case Intrinsic::ctlz:
1698           if (Op2->isOne() && Op1->isZero()) // ctlz(0, 1) is undef.
1699             return UndefValue::get(Ty);
1700           return ConstantInt::get(Ty, Op1->getValue().countLeadingZeros());
1701         }
1702       }
1703
1704       return nullptr;
1705     }
1706     return nullptr;
1707   }
1708
1709   if (Operands.size() != 3)
1710     return nullptr;
1711
1712   if (const ConstantFP *Op1 = dyn_cast<ConstantFP>(Operands[0])) {
1713     if (const ConstantFP *Op2 = dyn_cast<ConstantFP>(Operands[1])) {
1714       if (const ConstantFP *Op3 = dyn_cast<ConstantFP>(Operands[2])) {
1715         switch (IntrinsicID) {
1716         default: break;
1717         case Intrinsic::fma:
1718         case Intrinsic::fmuladd: {
1719           APFloat V = Op1->getValueAPF();
1720           APFloat::opStatus s = V.fusedMultiplyAdd(Op2->getValueAPF(),
1721                                                    Op3->getValueAPF(),
1722                                                    APFloat::rmNearestTiesToEven);
1723           if (s != APFloat::opInvalidOp)
1724             return ConstantFP::get(Ty->getContext(), V);
1725
1726           return nullptr;
1727         }
1728         }
1729       }
1730     }
1731   }
1732
1733   return nullptr;
1734 }
1735
1736 static Constant *ConstantFoldVectorCall(StringRef Name, unsigned IntrinsicID,
1737                                         VectorType *VTy,
1738                                         ArrayRef<Constant *> Operands,
1739                                         const TargetLibraryInfo *TLI) {
1740   SmallVector<Constant *, 4> Result(VTy->getNumElements());
1741   SmallVector<Constant *, 4> Lane(Operands.size());
1742   Type *Ty = VTy->getElementType();
1743
1744   for (unsigned I = 0, E = VTy->getNumElements(); I != E; ++I) {
1745     // Gather a column of constants.
1746     for (unsigned J = 0, JE = Operands.size(); J != JE; ++J) {
1747       Constant *Agg = Operands[J]->getAggregateElement(I);
1748       if (!Agg)
1749         return nullptr;
1750
1751       Lane[J] = Agg;
1752     }
1753
1754     // Use the regular scalar folding to simplify this column.
1755     Constant *Folded = ConstantFoldScalarCall(Name, IntrinsicID, Ty, Lane, TLI);
1756     if (!Folded)
1757       return nullptr;
1758     Result[I] = Folded;
1759   }
1760
1761   return ConstantVector::get(Result);
1762 }
1763
1764 /// ConstantFoldCall - Attempt to constant fold a call to the specified function
1765 /// with the specified arguments, returning null if unsuccessful.
1766 Constant *
1767 llvm::ConstantFoldCall(Function *F, ArrayRef<Constant *> Operands,
1768                        const TargetLibraryInfo *TLI) {
1769   if (!F->hasName())
1770     return nullptr;
1771   StringRef Name = F->getName();
1772
1773   Type *Ty = F->getReturnType();
1774
1775   if (VectorType *VTy = dyn_cast<VectorType>(Ty))
1776     return ConstantFoldVectorCall(Name, F->getIntrinsicID(), VTy, Operands, TLI);
1777
1778   return ConstantFoldScalarCall(Name, F->getIntrinsicID(), Ty, Operands, TLI);
1779 }