lib/Analysis/ConstantFolding.cpp

   1 //===-- ConstantFolding.cpp - Fold instructions into constants ------------===//
   2 //
   3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
   4 //
   5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
   6 // License. See LICENSE.TXT for details.
   7 //
   8 //===----------------------------------------------------------------------===//
   9 //
  10 // This file defines routines for folding instructions into constants.
  11 //
  12 // Also, to supplement the basic IR ConstantExpr simplifications,
  13 // this file defines some additional folding routines that can make use of
  14 // DataLayout information. These functions cannot go in IR due to library
  15 // dependency issues.
  16 //
  17 //===----------------------------------------------------------------------===//
  18
  19 #include "llvm/Analysis/ConstantFolding.h"
  20 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
  21 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
  22 #include "llvm/ADT/StringMap.h"
  23 #include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
  24 #include "llvm/Config/config.h"
  25 #include "llvm/IR/Constants.h"
  26 #include "llvm/IR/DataLayout.h"
  27 #include "llvm/IR/DerivedTypes.h"
  28 #include "llvm/IR/Function.h"
  29 #include "llvm/IR/GetElementPtrTypeIterator.h"
  30 #include "llvm/IR/GlobalVariable.h"
  31 #include "llvm/IR/Instructions.h"
  32 #include "llvm/IR/Intrinsics.h"
  33 #include "llvm/IR/Operator.h"
  34 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
  35 #include "llvm/Support/MathExtras.h"
  36 #include "llvm/Target/TargetLibraryInfo.h"
  37 #include <cerrno>
  38 #include <cmath>
  39
  40 #ifdef HAVE_FENV_H
  41 #include <fenv.h>
  42 #endif
  43
  44 using namespace llvm;
  45
  46 //===----------------------------------------------------------------------===//
  47 // Constant Folding internal helper functions
  48 //===----------------------------------------------------------------------===//
  49
  50 /// Constant fold bitcast, symbolically evaluating it with DataLayout.
  51 /// This always returns a non-null constant, but it may be a
  52 /// ConstantExpr if unfoldable.
  53 static Constant *FoldBitCast(Constant *C, Type *DestTy,
  54                              const DataLayout &TD) {
  55   // Catch the obvious splat cases.
  56   if (C->isNullValue() && !DestTy->isX86_MMXTy())
  57     return Constant::getNullValue(DestTy);
  58   if (C->isAllOnesValue() && !DestTy->isX86_MMXTy())
  59     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 /// If this constant is a constant offset from a global, return the global and
 226 /// the constant. Because of constantexprs, this function is recursive.
 227 static bool IsConstantOffsetFromGlobal(Constant *C, GlobalValue *&GV,
 228                                        APInt &Offset, const DataLayout &TD) {
 229   // Trivial case, constant is the global.
 230   if ((GV = dyn_cast<GlobalValue>(C))) {
 231     unsigned BitWidth = TD.getPointerTypeSizeInBits(GV->getType());
 232     Offset = APInt(BitWidth, 0);
 233     return true;
 234   }
 235
 236   // Otherwise, if this isn't a constant expr, bail out.
 237   ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(C);
 238   if (!CE) return false;
 239
 240   // Look through ptr->int and ptr->ptr casts.
 241   if (CE->getOpcode() == Instruction::PtrToInt ||
 242       CE->getOpcode() == Instruction::BitCast ||
 243       CE->getOpcode() == Instruction::AddrSpaceCast)
 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 /// Recursive helper to read bits out of global. C is the constant being copied
 267 /// out of. ByteOffset is an offset into C. CurPtr is the pointer to copy
 268 /// 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 /// Return the value that a load from C would produce if it is constant and
 521 /// determinable. If this is not determinable, return null.
 522 Constant *llvm::ConstantFoldLoadFromConstPtr(Constant *C,
 523                                              const DataLayout *TD) {
 524   // First, try the easy cases:
 525   if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(C))
 526     if (GV->isConstant() && GV->hasDefinitiveInitializer())
 527       return GV->getInitializer();
 528
 529   // If the loaded value isn't a constant expr, we can't handle it.
 530   ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(C);
 531   if (!CE)
 532     return nullptr;
 533
 534   if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr) {
 535     if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(CE->getOperand(0))) {
 536       if (GV->isConstant() && GV->hasDefinitiveInitializer()) {
 537         if (Constant *V =
 538              ConstantFoldLoadThroughGEPConstantExpr(GV->getInitializer(), CE))
 539           return V;
 540       }
 541     }
 542   }
 543
 544   if (CE->getOpcode() == Instruction::BitCast)
 545     if (Constant *LoadedC = ConstantFoldLoadThroughBitcast(CE, TD))
 546       return LoadedC;
 547
 548   // Instead of loading constant c string, use corresponding integer value
 549   // directly if string length is small enough.
 550   StringRef Str;
 551   if (TD && getConstantStringInfo(CE, Str) && !Str.empty()) {
 552     unsigned StrLen = Str.size();
 553     Type *Ty = cast<PointerType>(CE->getType())->getElementType();
 554     unsigned NumBits = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
 555     // Replace load with immediate integer if the result is an integer or fp
 556     // value.
 557     if ((NumBits >> 3) == StrLen + 1 && (NumBits & 7) == 0 &&
 558         (isa<IntegerType>(Ty) || Ty->isFloatingPointTy())) {
 559       APInt StrVal(NumBits, 0);
 560       APInt SingleChar(NumBits, 0);
 561       if (TD->isLittleEndian()) {
 562         for (signed i = StrLen-1; i >= 0; i--) {
 563           SingleChar = (uint64_t) Str[i] & UCHAR_MAX;
 564           StrVal = (StrVal << 8) | SingleChar;
 565         }
 566       } else {
 567         for (unsigned i = 0; i < StrLen; i++) {
 568           SingleChar = (uint64_t) Str[i] & UCHAR_MAX;
 569           StrVal = (StrVal << 8) | SingleChar;
 570         }
 571         // Append NULL at the end.
 572         SingleChar = 0;
 573         StrVal = (StrVal << 8) | SingleChar;
 574       }
 575
 576       Constant *Res = ConstantInt::get(CE->getContext(), StrVal);
 577       if (Ty->isFloatingPointTy())
 578         Res = ConstantExpr::getBitCast(Res, Ty);
 579       return Res;
 580     }
 581   }
 582
 583   // If this load comes from anywhere in a constant global, and if the global
 584   // is all undef or zero, we know what it loads.
 585   if (GlobalVariable *GV =
 586         dyn_cast<GlobalVariable>(GetUnderlyingObject(CE, TD))) {
 587     if (GV->isConstant() && GV->hasDefinitiveInitializer()) {
 588       Type *ResTy = cast<PointerType>(C->getType())->getElementType();
 589       if (GV->getInitializer()->isNullValue())
 590         return Constant::getNullValue(ResTy);
 591       if (isa<UndefValue>(GV->getInitializer()))
 592         return UndefValue::get(ResTy);
 593     }
 594   }
 595
 596   // Try hard to fold loads from bitcasted strange and non-type-safe things.
 597   if (TD)
 598     return FoldReinterpretLoadFromConstPtr(CE, *TD);
 599   return nullptr;
 600 }
 601
 602 static Constant *ConstantFoldLoadInst(const LoadInst *LI, const DataLayout *TD){
 603   if (LI->isVolatile()) return nullptr;
 604
 605   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LI->getOperand(0)))
 606     return ConstantFoldLoadFromConstPtr(C, TD);
 607
 608   return nullptr;
 609 }
 610
 611 /// One of Op0/Op1 is a constant expression.
 612 /// Attempt to symbolically evaluate the result of a binary operator merging
 613 /// these together.  If target data info is available, it is provided as DL,
 614 /// otherwise DL is null.
 615 static Constant *SymbolicallyEvaluateBinop(unsigned Opc, Constant *Op0,
 616                                            Constant *Op1, const DataLayout *DL){
 617   // SROA
 618
 619   // Fold (and 0xffffffff00000000, (shl x, 32)) -> shl.
 620   // Fold (lshr (or X, Y), 32) -> (lshr [X/Y], 32) if one doesn't contribute
 621   // bits.
 622
 623
 624   if (Opc == Instruction::And && DL) {
 625     unsigned BitWidth = DL->getTypeSizeInBits(Op0->getType()->getScalarType());
 626     APInt KnownZero0(BitWidth, 0), KnownOne0(BitWidth, 0);
 627     APInt KnownZero1(BitWidth, 0), KnownOne1(BitWidth, 0);
 628     computeKnownBits(Op0, KnownZero0, KnownOne0, DL);
 629     computeKnownBits(Op1, KnownZero1, KnownOne1, DL);
 630     if ((KnownOne1 | KnownZero0).isAllOnesValue()) {
 631       // All the bits of Op0 that the 'and' could be masking are already zero.
 632       return Op0;
 633     }
 634     if ((KnownOne0 | KnownZero1).isAllOnesValue()) {
 635       // All the bits of Op1 that the 'and' could be masking are already zero.
 636       return Op1;
 637     }
 638
 639     APInt KnownZero = KnownZero0 | KnownZero1;
 640     APInt KnownOne = KnownOne0 & KnownOne1;
 641     if ((KnownZero | KnownOne).isAllOnesValue()) {
 642       return ConstantInt::get(Op0->getType(), KnownOne);
 643     }
 644   }
 645
 646   // If the constant expr is something like &A[123] - &A[4].f, fold this into a
 647   // constant.  This happens frequently when iterating over a global array.
 648   if (Opc == Instruction::Sub && DL) {
 649     GlobalValue *GV1, *GV2;
 650     APInt Offs1, Offs2;
 651
 652     if (IsConstantOffsetFromGlobal(Op0, GV1, Offs1, *DL))
 653       if (IsConstantOffsetFromGlobal(Op1, GV2, Offs2, *DL) &&
 654           GV1 == GV2) {
 655         unsigned OpSize = DL->getTypeSizeInBits(Op0->getType());
 656
 657         // (&GV+C1) - (&GV+C2) -> C1-C2, pointer arithmetic cannot overflow.
 658         // PtrToInt may change the bitwidth so we have convert to the right size
 659         // first.
 660         return ConstantInt::get(Op0->getType(), Offs1.zextOrTrunc(OpSize) -
 661                                                 Offs2.zextOrTrunc(OpSize));
 662       }
 663   }
 664
 665   return nullptr;
 666 }
 667
 668 /// If array indices are not pointer-sized integers, explicitly cast them so
 669 /// that they aren't implicitly casted by the getelementptr.
 670 static Constant *CastGEPIndices(ArrayRef<Constant *> Ops,
 671                                 Type *ResultTy, const DataLayout *TD,
 672                                 const TargetLibraryInfo *TLI) {
 673   if (!TD)
 674     return nullptr;
 675
 676   Type *IntPtrTy = TD->getIntPtrType(ResultTy);
 677
 678   bool Any = false;
 679   SmallVector<Constant*, 32> NewIdxs;
 680   for (unsigned i = 1, e = Ops.size(); i != e; ++i) {
 681     if ((i == 1 ||
 682          !isa<StructType>(GetElementPtrInst::getIndexedType(
 683                             Ops[0]->getType(),
 684                             Ops.slice(1, i - 1)))) &&
 685         Ops[i]->getType() != IntPtrTy) {
 686       Any = true;
 687       NewIdxs.push_back(ConstantExpr::getCast(CastInst::getCastOpcode(Ops[i],
 688                                                                       true,
 689                                                                       IntPtrTy,
 690                                                                       true),
 691                                               Ops[i], IntPtrTy));
 692     } else
 693       NewIdxs.push_back(Ops[i]);
 694   }
 695
 696   if (!Any)
 697     return nullptr;
 698
 699   Constant *C = ConstantExpr::getGetElementPtr(Ops[0], NewIdxs);
 700   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(C)) {
 701     if (Constant *Folded = ConstantFoldConstantExpression(CE, TD, TLI))
 702       C = Folded;
 703   }
 704
 705   return C;
 706 }
 707
 708 /// Strip the pointer casts, but preserve the address space information.
 709 static Constant* StripPtrCastKeepAS(Constant* Ptr) {
 710   assert(Ptr->getType()->isPointerTy() && "Not a pointer type");
 711   PointerType *OldPtrTy = cast<PointerType>(Ptr->getType());
 712   Ptr = Ptr->stripPointerCasts();
 713   PointerType *NewPtrTy = cast<PointerType>(Ptr->getType());
 714
 715   // Preserve the address space number of the pointer.
 716   if (NewPtrTy->getAddressSpace() != OldPtrTy->getAddressSpace()) {
 717     NewPtrTy = NewPtrTy->getElementType()->getPointerTo(
 718       OldPtrTy->getAddressSpace());
 719     Ptr = ConstantExpr::getPointerCast(Ptr, NewPtrTy);
 720   }
 721   return Ptr;
 722 }
 723
 724 /// If we can symbolically evaluate the GEP constant expression, do so.
 725 static Constant *SymbolicallyEvaluateGEP(ArrayRef<Constant *> Ops,
 726                                          Type *ResultTy, const DataLayout *TD,
 727                                          const TargetLibraryInfo *TLI) {
 728   Constant *Ptr = Ops[0];
 729   if (!TD || !Ptr->getType()->getPointerElementType()->isSized() ||
 730       !Ptr->getType()->isPointerTy())
 731     return nullptr;
 732
 733   Type *IntPtrTy = TD->getIntPtrType(Ptr->getType());
 734   Type *ResultElementTy = ResultTy->getPointerElementType();
 735
 736   // If this is a constant expr gep that is effectively computing an
 737   // "offsetof", fold it into 'cast int Size to T*' instead of 'gep 0, 0, 12'
 738   for (unsigned i = 1, e = Ops.size(); i != e; ++i)
 739     if (!isa<ConstantInt>(Ops[i])) {
 740
 741       // If this is "gep i8* Ptr, (sub 0, V)", fold this as:
 742       // "inttoptr (sub (ptrtoint Ptr), V)"
 743       if (Ops.size() == 2 && ResultElementTy->isIntegerTy(8)) {
 744         ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Ops[1]);
 745         assert((!CE || CE->getType() == IntPtrTy) &&
 746                "CastGEPIndices didn't canonicalize index types!");
 747         if (CE && CE->getOpcode() == Instruction::Sub &&
 748             CE->getOperand(0)->isNullValue()) {
 749           Constant *Res = ConstantExpr::getPtrToInt(Ptr, CE->getType());
 750           Res = ConstantExpr::getSub(Res, CE->getOperand(1));
 751           Res = ConstantExpr::getIntToPtr(Res, ResultTy);
 752           if (ConstantExpr *ResCE = dyn_cast<ConstantExpr>(Res))
 753             Res = ConstantFoldConstantExpression(ResCE, TD, TLI);
 754           return Res;
 755         }
 756       }
 757       return nullptr;
 758     }
 759
 760   unsigned BitWidth = TD->getTypeSizeInBits(IntPtrTy);
 761   APInt Offset =
 762     APInt(BitWidth, TD->getIndexedOffset(Ptr->getType(),
 763                                          makeArrayRef((Value *const*)
 764                                                         Ops.data() + 1,
 765                                                       Ops.size() - 1)));
 766   Ptr = StripPtrCastKeepAS(Ptr);
 767
 768   // If this is a GEP of a GEP, fold it all into a single GEP.
 769   while (GEPOperator *GEP = dyn_cast<GEPOperator>(Ptr)) {
 770     SmallVector<Value *, 4> NestedOps(GEP->op_begin() + 1, GEP->op_end());
 771
 772     // Do not try the incorporate the sub-GEP if some index is not a number.
 773     bool AllConstantInt = true;
 774     for (unsigned i = 0, e = NestedOps.size(); i != e; ++i)
 775       if (!isa<ConstantInt>(NestedOps[i])) {
 776         AllConstantInt = false;
 777         break;
 778       }
 779     if (!AllConstantInt)
 780       break;
 781
 782     Ptr = cast<Constant>(GEP->getOperand(0));
 783     Offset += APInt(BitWidth,
 784                     TD->getIndexedOffset(Ptr->getType(), NestedOps));
 785     Ptr = StripPtrCastKeepAS(Ptr);
 786   }
 787
 788   // If the base value for this address is a literal integer value, fold the
 789   // getelementptr to the resulting integer value casted to the pointer type.
 790   APInt BasePtr(BitWidth, 0);
 791   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Ptr)) {
 792     if (CE->getOpcode() == Instruction::IntToPtr) {
 793       if (ConstantInt *Base = dyn_cast<ConstantInt>(CE->getOperand(0)))
 794         BasePtr = Base->getValue().zextOrTrunc(BitWidth);
 795     }
 796   }
 797
 798   if (Ptr->isNullValue() || BasePtr != 0) {
 799     Constant *C = ConstantInt::get(Ptr->getContext(), Offset + BasePtr);
 800     return ConstantExpr::getIntToPtr(C, ResultTy);
 801   }
 802
 803   // Otherwise form a regular getelementptr. Recompute the indices so that
 804   // we eliminate over-indexing of the notional static type array bounds.
 805   // This makes it easy to determine if the getelementptr is "inbounds".
 806   // Also, this helps GlobalOpt do SROA on GlobalVariables.
 807   Type *Ty = Ptr->getType();
 808   assert(Ty->isPointerTy() && "Forming regular GEP of non-pointer type");
 809   SmallVector<Constant *, 32> NewIdxs;
 810
 811   do {
 812     if (SequentialType *ATy = dyn_cast<SequentialType>(Ty)) {
 813       if (ATy->isPointerTy()) {
 814         // The only pointer indexing we'll do is on the first index of the GEP.
 815         if (!NewIdxs.empty())
 816           break;
 817
 818         // Only handle pointers to sized types, not pointers to functions.
 819         if (!ATy->getElementType()->isSized())
 820           return nullptr;
 821       }
 822
 823       // Determine which element of the array the offset points into.
 824       APInt ElemSize(BitWidth, TD->getTypeAllocSize(ATy->getElementType()));
 825       if (ElemSize == 0)
 826         // The element size is 0. This may be [0 x Ty]*, so just use a zero
 827         // index for this level and proceed to the next level to see if it can
 828         // accommodate the offset.
 829         NewIdxs.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy, 0));
 830       else {
 831         // The element size is non-zero divide the offset by the element
 832         // size (rounding down), to compute the index at this level.
 833         APInt NewIdx = Offset.udiv(ElemSize);
 834         Offset -= NewIdx * ElemSize;
 835         NewIdxs.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy, NewIdx));
 836       }
 837       Ty = ATy->getElementType();
 838     } else if (StructType *STy = dyn_cast<StructType>(Ty)) {
 839       // If we end up with an offset that isn't valid for this struct type, we
 840       // can't re-form this GEP in a regular form, so bail out. The pointer
 841       // operand likely went through casts that are necessary to make the GEP
 842       // sensible.
 843       const StructLayout &SL = *TD->getStructLayout(STy);
 844       if (Offset.uge(SL.getSizeInBytes()))
 845         break;
 846
 847       // Determine which field of the struct the offset points into. The
 848       // getZExtValue is fine as we've already ensured that the offset is
 849       // within the range representable by the StructLayout API.
 850       unsigned ElIdx = SL.getElementContainingOffset(Offset.getZExtValue());
 851       NewIdxs.push_back(ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Ty->getContext()),
 852                                          ElIdx));
 853       Offset -= APInt(BitWidth, SL.getElementOffset(ElIdx));
 854       Ty = STy->getTypeAtIndex(ElIdx);
 855     } else {
 856       // We've reached some non-indexable type.
 857       break;
 858     }
 859   } while (Ty != ResultElementTy);
 860
 861   // If we haven't used up the entire offset by descending the static
 862   // type, then the offset is pointing into the middle of an indivisible
 863   // member, so we can't simplify it.
 864   if (Offset != 0)
 865     return nullptr;
 866
 867   // Create a GEP.
 868   Constant *C = ConstantExpr::getGetElementPtr(Ptr, NewIdxs);
 869   assert(C->getType()->getPointerElementType() == Ty &&
 870          "Computed GetElementPtr has unexpected type!");
 871
 872   // If we ended up indexing a member with a type that doesn't match
 873   // the type of what the original indices indexed, add a cast.
 874   if (Ty != ResultElementTy)
 875     C = FoldBitCast(C, ResultTy, *TD);
 876
 877   return C;
 878 }
 879
 880
 881
 882 //===----------------------------------------------------------------------===//
 883 // Constant Folding public APIs
 884 //===----------------------------------------------------------------------===//
 885
 886 /// Try to constant fold the specified instruction.
 887 /// If successful, the constant result is returned, if not, null is returned.
 888 /// Note that this fails if not all of the operands are constant.  Otherwise,
 889 /// this function can only fail when attempting to fold instructions like loads
 890 /// and stores, which have no constant expression form.
 891 Constant *llvm::ConstantFoldInstruction(Instruction *I,
 892                                         const DataLayout *TD,
 893                                         const TargetLibraryInfo *TLI) {
 894   // Handle PHI nodes quickly here...
 895   if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I)) {
 896     Constant *CommonValue = nullptr;
 897
 898     for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
 899       Value *Incoming = PN->getIncomingValue(i);
 900       // If the incoming value is undef then skip it.  Note that while we could
 901       // skip the value if it is equal to the phi node itself we choose not to
 902       // because that would break the rule that constant folding only applies if
 903       // all operands are constants.
 904       if (isa<UndefValue>(Incoming))
 905         continue;
 906       // If the incoming value is not a constant, then give up.
 907       Constant *C = dyn_cast<Constant>(Incoming);
 908       if (!C)
 909         return nullptr;
 910       // Fold the PHI's operands.
 911       if (ConstantExpr *NewC = dyn_cast<ConstantExpr>(C))
 912         C = ConstantFoldConstantExpression(NewC, TD, TLI);
 913       // If the incoming value is a different constant to
 914       // the one we saw previously, then give up.
 915       if (CommonValue && C != CommonValue)
 916         return nullptr;
 917       CommonValue = C;
 918     }
 919
 920
 921     // If we reach here, all incoming values are the same constant or undef.
 922     return CommonValue ? CommonValue : UndefValue::get(PN->getType());
 923   }
 924
 925   // Scan the operand list, checking to see if they are all constants, if so,
 926   // hand off to ConstantFoldInstOperands.
 927   SmallVector<Constant*, 8> Ops;
 928   for (User::op_iterator i = I->op_begin(), e = I->op_end(); i != e; ++i) {
 929     Constant *Op = dyn_cast<Constant>(*i);
 930     if (!Op)
 931       return nullptr;  // All operands not constant!
 932
 933     // Fold the Instruction's operands.
 934     if (ConstantExpr *NewCE = dyn_cast<ConstantExpr>(Op))
 935       Op = ConstantFoldConstantExpression(NewCE, TD, TLI);
 936
 937     Ops.push_back(Op);
 938   }
 939
 940   if (const CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(I))
 941     return ConstantFoldCompareInstOperands(CI->getPredicate(), Ops[0], Ops[1],
 942                                            TD, TLI);
 943
 944   if (const LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I))
 945     return ConstantFoldLoadInst(LI, TD);
 946
 947   if (InsertValueInst *IVI = dyn_cast<InsertValueInst>(I)) {
 948     return ConstantExpr::getInsertValue(
 949                                 cast<Constant>(IVI->getAggregateOperand()),
 950                                 cast<Constant>(IVI->getInsertedValueOperand()),
 951                                 IVI->getIndices());
 952   }
 953
 954   if (ExtractValueInst *EVI = dyn_cast<ExtractValueInst>(I)) {
 955     return ConstantExpr::getExtractValue(
 956                                     cast<Constant>(EVI->getAggregateOperand()),
 957                                     EVI->getIndices());
 958   }
 959
 960   return ConstantFoldInstOperands(I->getOpcode(), I->getType(), Ops, TD, TLI);
 961 }
 962
 963 static Constant *
 964 ConstantFoldConstantExpressionImpl(const ConstantExpr *CE, const DataLayout *TD,
 965                                    const TargetLibraryInfo *TLI,
 966                                    SmallPtrSetImpl<ConstantExpr *> &FoldedOps) {
 967   SmallVector<Constant *, 8> Ops;
 968   for (User::const_op_iterator i = CE->op_begin(), e = CE->op_end(); i != e;
 969        ++i) {
 970     Constant *NewC = cast<Constant>(*i);
 971     // Recursively fold the ConstantExpr's operands. If we have already folded
 972     // a ConstantExpr, we don't have to process it again.
 973     if (ConstantExpr *NewCE = dyn_cast<ConstantExpr>(NewC)) {
 974       if (FoldedOps.insert(NewCE))
 975         NewC = ConstantFoldConstantExpressionImpl(NewCE, TD, TLI, FoldedOps);
 976     }
 977     Ops.push_back(NewC);
 978   }
 979
 980   if (CE->isCompare())
 981     return ConstantFoldCompareInstOperands(CE->getPredicate(), Ops[0], Ops[1],
 982                                            TD, TLI);
 983   return ConstantFoldInstOperands(CE->getOpcode(), CE->getType(), Ops, TD, TLI);
 984 }
 985
 986 /// Attempt to fold the constant expression
 987 /// using the specified DataLayout.  If successful, the constant result is
 988 /// result is returned, if not, null is returned.
 989 Constant *llvm::ConstantFoldConstantExpression(const ConstantExpr *CE,
 990                                                const DataLayout *TD,
 991                                                const TargetLibraryInfo *TLI) {
 992   SmallPtrSet<ConstantExpr *, 4> FoldedOps;
 993   return ConstantFoldConstantExpressionImpl(CE, TD, TLI, FoldedOps);
 994 }
 995
 996 /// Attempt to constant fold an instruction with the
 997 /// specified opcode and operands.  If successful, the constant result is
 998 /// returned, if not, null is returned.  Note that this function can fail when
 999 /// attempting to fold instructions like loads and stores, which have no
1000 /// constant expression form.
1001 ///
1002 /// TODO: This function neither utilizes nor preserves nsw/nuw/inbounds/etc
1003 /// information, due to only being passed an opcode and operands. Constant
1004 /// folding using this function strips this information.
1005 ///
1006 Constant *llvm::ConstantFoldInstOperands(unsigned Opcode, Type *DestTy,
1007                                          ArrayRef<Constant *> Ops,
1008                                          const DataLayout *TD,
1009                                          const TargetLibraryInfo *TLI) {
1010   // Handle easy binops first.
1011   if (Instruction::isBinaryOp(Opcode)) {
1012     if (isa<ConstantExpr>(Ops[0]) || isa<ConstantExpr>(Ops[1])) {
1013       if (Constant *C = SymbolicallyEvaluateBinop(Opcode, Ops[0], Ops[1], TD))
1014         return C;
1015     }
1016
1017     return ConstantExpr::get(Opcode, Ops[0], Ops[1]);
1018   }
1019
1020   switch (Opcode) {
1021   default: return nullptr;
1022   case Instruction::ICmp:
1023   case Instruction::FCmp: llvm_unreachable("Invalid for compares");
1024   case Instruction::Call:
1025     if (Function *F = dyn_cast<Function>(Ops.back()))
1026       if (canConstantFoldCallTo(F))
1027         return ConstantFoldCall(F, Ops.slice(0, Ops.size() - 1), TLI);
1028     return nullptr;
1029   case Instruction::PtrToInt:
1030     // If the input is a inttoptr, eliminate the pair.  This requires knowing
1031     // the width of a pointer, so it can't be done in ConstantExpr::getCast.
1032     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Ops[0])) {
1033       if (TD && CE->getOpcode() == Instruction::IntToPtr) {
1034         Constant *Input = CE->getOperand(0);
1035         unsigned InWidth = Input->getType()->getScalarSizeInBits();
1036         unsigned PtrWidth = TD->getPointerTypeSizeInBits(CE->getType());
1037         if (PtrWidth < InWidth) {
1038           Constant *Mask =
1039             ConstantInt::get(CE->getContext(),
1040                              APInt::getLowBitsSet(InWidth, PtrWidth));
1041           Input = ConstantExpr::getAnd(Input, Mask);
1042         }
1043         // Do a zext or trunc to get to the dest size.
1044         return ConstantExpr::getIntegerCast(Input, DestTy, false);
1045       }
1046     }
1047     return ConstantExpr::getCast(Opcode, Ops[0], DestTy);
1048   case Instruction::IntToPtr:
1049     // If the input is a ptrtoint, turn the pair into a ptr to ptr bitcast if
1050     // the int size is >= the ptr size and the address spaces are the same.
1051     // This requires knowing the width of a pointer, so it can't be done in
1052     // ConstantExpr::getCast.
1053     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Ops[0])) {
1054       if (TD && CE->getOpcode() == Instruction::PtrToInt) {
1055         Constant *SrcPtr = CE->getOperand(0);
1056         unsigned SrcPtrSize = TD->getPointerTypeSizeInBits(SrcPtr->getType());
1057         unsigned MidIntSize = CE->getType()->getScalarSizeInBits();
1058
1059         if (MidIntSize >= SrcPtrSize) {
1060           unsigned SrcAS = SrcPtr->getType()->getPointerAddressSpace();
1061           if (SrcAS == DestTy->getPointerAddressSpace())
1062             return FoldBitCast(CE->getOperand(0), DestTy, *TD);
1063         }
1064       }
1065     }
1066
1067     return ConstantExpr::getCast(Opcode, Ops[0], DestTy);
1068   case Instruction::Trunc:
1069   case Instruction::ZExt:
1070   case Instruction::SExt:
1071   case Instruction::FPTrunc:
1072   case Instruction::FPExt:
1073   case Instruction::UIToFP:
1074   case Instruction::SIToFP:
1075   case Instruction::FPToUI:
1076   case Instruction::FPToSI:
1077   case Instruction::AddrSpaceCast:
1078       return ConstantExpr::getCast(Opcode, Ops[0], DestTy);
1079   case Instruction::BitCast:
1080     if (TD)
1081       return FoldBitCast(Ops[0], DestTy, *TD);
1082     return ConstantExpr::getBitCast(Ops[0], DestTy);
1083   case Instruction::Select:
1084     return ConstantExpr::getSelect(Ops[0], Ops[1], Ops[2]);
1085   case Instruction::ExtractElement:
1086     return ConstantExpr::getExtractElement(Ops[0], Ops[1]);
1087   case Instruction::InsertElement:
1088     return ConstantExpr::getInsertElement(Ops[0], Ops[1], Ops[2]);
1089   case Instruction::ShuffleVector:
1090     return ConstantExpr::getShuffleVector(Ops[0], Ops[1], Ops[2]);
1091   case Instruction::GetElementPtr:
1092     if (Constant *C = CastGEPIndices(Ops, DestTy, TD, TLI))
1093       return C;
1094     if (Constant *C = SymbolicallyEvaluateGEP(Ops, DestTy, TD, TLI))
1095       return C;
1096
1097     return ConstantExpr::getGetElementPtr(Ops[0], Ops.slice(1));
1098   }
1099 }
1100
1101 /// Attempt to constant fold a compare
1102 /// instruction (icmp/fcmp) with the specified operands.  If it fails, it
1103 /// returns a constant expression of the specified operands.
1104 Constant *llvm::ConstantFoldCompareInstOperands(unsigned Predicate,
1105                                                 Constant *Ops0, Constant *Ops1,
1106                                                 const DataLayout *TD,
1107                                                 const TargetLibraryInfo *TLI) {
1108   // fold: icmp (inttoptr x), null         -> icmp x, 0
1109   // fold: icmp (ptrtoint x), 0            -> icmp x, null
1110   // fold: icmp (inttoptr x), (inttoptr y) -> icmp trunc/zext x, trunc/zext y
1111   // fold: icmp (ptrtoint x), (ptrtoint y) -> icmp x, y
1112   //
1113   // ConstantExpr::getCompare cannot do this, because it doesn't have TD
1114   // around to know if bit truncation is happening.
1115   if (ConstantExpr *CE0 = dyn_cast<ConstantExpr>(Ops0)) {
1116     if (TD && Ops1->isNullValue()) {
1117       if (CE0->getOpcode() == Instruction::IntToPtr) {
1118         Type *IntPtrTy = TD->getIntPtrType(CE0->getType());
1119         // Convert the integer value to the right size to ensure we get the
1120         // proper extension or truncation.
1121         Constant *C = ConstantExpr::getIntegerCast(CE0->getOperand(0),
1122                                                    IntPtrTy, false);
1123         Constant *Null = Constant::getNullValue(C->getType());
1124         return ConstantFoldCompareInstOperands(Predicate, C, Null, TD, TLI);
1125       }
1126
1127       // Only do this transformation if the int is intptrty in size, otherwise
1128       // there is a truncation or extension that we aren't modeling.
1129       if (CE0->getOpcode() == Instruction::PtrToInt) {
1130         Type *IntPtrTy = TD->getIntPtrType(CE0->getOperand(0)->getType());
1131         if (CE0->getType() == IntPtrTy) {
1132           Constant *C = CE0->getOperand(0);
1133           Constant *Null = Constant::getNullValue(C->getType());
1134           return ConstantFoldCompareInstOperands(Predicate, C, Null, TD, TLI);
1135         }
1136       }
1137     }
1138
1139     if (ConstantExpr *CE1 = dyn_cast<ConstantExpr>(Ops1)) {
1140       if (TD && CE0->getOpcode() == CE1->getOpcode()) {
1141         if (CE0->getOpcode() == Instruction::IntToPtr) {
1142           Type *IntPtrTy = TD->getIntPtrType(CE0->getType());
1143
1144           // Convert the integer value to the right size to ensure we get the
1145           // proper extension or truncation.
1146           Constant *C0 = ConstantExpr::getIntegerCast(CE0->getOperand(0),
1147                                                       IntPtrTy, false);
1148           Constant *C1 = ConstantExpr::getIntegerCast(CE1->getOperand(0),
1149                                                       IntPtrTy, false);
1150           return ConstantFoldCompareInstOperands(Predicate, C0, C1, TD, TLI);
1151         }
1152
1153         // Only do this transformation if the int is intptrty in size, otherwise
1154         // there is a truncation or extension that we aren't modeling.
1155         if (CE0->getOpcode() == Instruction::PtrToInt) {
1156           Type *IntPtrTy = TD->getIntPtrType(CE0->getOperand(0)->getType());
1157           if (CE0->getType() == IntPtrTy &&
1158               CE0->getOperand(0)->getType() == CE1->getOperand(0)->getType()) {
1159             return ConstantFoldCompareInstOperands(Predicate,
1160                                                    CE0->getOperand(0),
1161                                                    CE1->getOperand(0),
1162                                                    TD,
1163                                                    TLI);
1164           }
1165         }
1166       }
1167     }
1168
1169     // icmp eq (or x, y), 0 -> (icmp eq x, 0) & (icmp eq y, 0)
1170     // icmp ne (or x, y), 0 -> (icmp ne x, 0) | (icmp ne y, 0)
1171     if ((Predicate == ICmpInst::ICMP_EQ || Predicate == ICmpInst::ICMP_NE) &&
1172         CE0->getOpcode() == Instruction::Or && Ops1->isNullValue()) {
1173       Constant *LHS =
1174         ConstantFoldCompareInstOperands(Predicate, CE0->getOperand(0), Ops1,
1175                                         TD, TLI);
1176       Constant *RHS =
1177         ConstantFoldCompareInstOperands(Predicate, CE0->getOperand(1), Ops1,
1178                                         TD, TLI);
1179       unsigned OpC =
1180         Predicate == ICmpInst::ICMP_EQ ? Instruction::And : Instruction::Or;
1181       Constant *Ops[] = { LHS, RHS };
1182       return ConstantFoldInstOperands(OpC, LHS->getType(), Ops, TD, TLI);
1183     }
1184   }
1185
1186   return ConstantExpr::getCompare(Predicate, Ops0, Ops1);
1187 }
1188
1189
1190 /// Given a constant and a getelementptr constantexpr, return the constant value
1191 /// being addressed by the constant expression, or null if something is funny
1192 /// and we can't decide.
1193 Constant *llvm::ConstantFoldLoadThroughGEPConstantExpr(Constant *C,
1194                                                        ConstantExpr *CE) {
1195   if (!CE->getOperand(1)->isNullValue())
1196     return nullptr;  // Do not allow stepping over the value!
1197
1198   // Loop over all of the operands, tracking down which value we are
1199   // addressing.
1200   for (unsigned i = 2, e = CE->getNumOperands(); i != e; ++i) {
1201     C = C->getAggregateElement(CE->getOperand(i));
1202     if (!C)
1203       return nullptr;
1204   }
1205   return C;
1206 }
1207
1208 /// Given a constant and getelementptr indices (with an *implied* zero pointer
1209 /// index that is not in the list), return the constant value being addressed by
1210 /// a virtual load, or null if something is funny and we can't decide.
1211 Constant *llvm::ConstantFoldLoadThroughGEPIndices(Constant *C,
1212                                                   ArrayRef<Constant*> Indices) {
1213   // Loop over all of the operands, tracking down which value we are
1214   // addressing.
1215   for (unsigned i = 0, e = Indices.size(); i != e; ++i) {
1216     C = C->getAggregateElement(Indices[i]);
1217     if (!C)
1218       return nullptr;
1219   }
1220   return C;
1221 }
1222
1223
1224 //===----------------------------------------------------------------------===//
1225 //  Constant Folding for Calls
1226 //
1227
1228 /// Return true if it's even possible to fold a call to the specified function.
1229 bool llvm::canConstantFoldCallTo(const Function *F) {
1230   switch (F->getIntrinsicID()) {
1231   case Intrinsic::fabs:
1232   case Intrinsic::log:
1233   case Intrinsic::log2:
1234   case Intrinsic::log10:
1235   case Intrinsic::exp:
1236   case Intrinsic::exp2:
1237   case Intrinsic::floor:
1238   case Intrinsic::ceil:
1239   case Intrinsic::sqrt:
1240   case Intrinsic::pow:
1241   case Intrinsic::powi:
1242   case Intrinsic::bswap:
1243   case Intrinsic::ctpop:
1244   case Intrinsic::ctlz:
1245   case Intrinsic::cttz:
1246   case Intrinsic::fma:
1247   case Intrinsic::fmuladd:
1248   case Intrinsic::copysign:
1249   case Intrinsic::round:
1250   case Intrinsic::sadd_with_overflow:
1251   case Intrinsic::uadd_with_overflow:
1252   case Intrinsic::ssub_with_overflow:
1253   case Intrinsic::usub_with_overflow:
1254   case Intrinsic::smul_with_overflow:
1255   case Intrinsic::umul_with_overflow:
1256   case Intrinsic::convert_from_fp16:
1257   case Intrinsic::convert_to_fp16:
1258   case Intrinsic::x86_sse_cvtss2si:
1259   case Intrinsic::x86_sse_cvtss2si64:
1260   case Intrinsic::x86_sse_cvttss2si:
1261   case Intrinsic::x86_sse_cvttss2si64:
1262   case Intrinsic::x86_sse2_cvtsd2si:
1263   case Intrinsic::x86_sse2_cvtsd2si64:
1264   case Intrinsic::x86_sse2_cvttsd2si:
1265   case Intrinsic::x86_sse2_cvttsd2si64:
1266     return true;
1267   default:
1268     return false;
1269   case 0: break;
1270   }
1271
1272   if (!F->hasName())
1273     return false;
1274   StringRef Name = F->getName();
1275
1276   // In these cases, the check of the length is required.  We don't want to
1277   // return true for a name like "cos\0blah" which strcmp would return equal to
1278   // "cos", but has length 8.
1279   switch (Name[0]) {
1280   default: return false;
1281   case 'a':
1282     return Name == "acos" || Name == "asin" || Name == "atan" || Name =="atan2";
1283   case 'c':
1284     return Name == "cos" || Name == "ceil" || Name == "cosf" || Name == "cosh";
1285   case 'e':
1286     return Name == "exp" || Name == "exp2";
1287   case 'f':
1288     return Name == "fabs" || Name == "fmod" || Name == "floor";
1289   case 'l':
1290     return Name == "log" || Name == "log10";
1291   case 'p':
1292     return Name == "pow";
1293   case 's':
1294     return Name == "sin" || Name == "sinh" || Name == "sqrt" ||
1295       Name == "sinf" || Name == "sqrtf";
1296   case 't':
1297     return Name == "tan" || Name == "tanh";
1298   }
1299 }
1300
1301 static Constant *GetConstantFoldFPValue(double V, Type *Ty) {
1302   if (Ty->isHalfTy()) {
1303     APFloat APF(V);
1304     bool unused;
1305     APF.convert(APFloat::IEEEhalf, APFloat::rmNearestTiesToEven, &unused);
1306     return ConstantFP::get(Ty->getContext(), APF);
1307   }
1308   if (Ty->isFloatTy())
1309     return ConstantFP::get(Ty->getContext(), APFloat((float)V));
1310   if (Ty->isDoubleTy())
1311     return ConstantFP::get(Ty->getContext(), APFloat(V));
1312   llvm_unreachable("Can only constant fold half/float/double");
1313
1314 }
1315
1316 namespace {
1317 /// Clear the floating-point exception state.
1318 static inline void llvm_fenv_clearexcept() {
1319 #if defined(HAVE_FENV_H) && HAVE_DECL_FE_ALL_EXCEPT
1320   feclearexcept(FE_ALL_EXCEPT);
1321 #endif
1322   errno = 0;
1323 }
1324
1325 /// Test if a floating-point exception was raised.
1326 static inline bool llvm_fenv_testexcept() {
1327   int errno_val = errno;
1328   if (errno_val == ERANGE || errno_val == EDOM)
1329     return true;
1330 #if defined(HAVE_FENV_H) && HAVE_DECL_FE_ALL_EXCEPT && HAVE_DECL_FE_INEXACT
1331   if (fetestexcept(FE_ALL_EXCEPT & ~FE_INEXACT))
1332     return true;
1333 #endif
1334   return false;
1335 }
1336 } // End namespace
1337
1338 static Constant *ConstantFoldFP(double (*NativeFP)(double), double V,
1339                                 Type *Ty) {
1340   llvm_fenv_clearexcept();
1341   V = NativeFP(V);
1342   if (llvm_fenv_testexcept()) {
1343     llvm_fenv_clearexcept();
1344     return nullptr;
1345   }
1346
1347   return GetConstantFoldFPValue(V, Ty);
1348 }
1349
1350 static Constant *ConstantFoldBinaryFP(double (*NativeFP)(double, double),
1351                                       double V, double W, Type *Ty) {
1352   llvm_fenv_clearexcept();
1353   V = NativeFP(V, W);
1354   if (llvm_fenv_testexcept()) {
1355     llvm_fenv_clearexcept();
1356     return nullptr;
1357   }
1358
1359   return GetConstantFoldFPValue(V, Ty);
1360 }
1361
1362 /// Attempt to fold an SSE floating point to integer conversion of a constant
1363 /// floating point. If roundTowardZero is false, the default IEEE rounding is
1364 /// used (toward nearest, ties to even). This matches the behavior of the
1365 /// non-truncating SSE instructions in the default rounding mode. The desired
1366 /// integer type Ty is used to select how many bits are available for the
1367 /// result. Returns null if the conversion cannot be performed, otherwise
1368 /// returns the Constant value resulting from the conversion.
1369 static Constant *ConstantFoldConvertToInt(const APFloat &Val,
1370                                           bool roundTowardZero, Type *Ty) {
1371   // All of these conversion intrinsics form an integer of at most 64bits.
1372   unsigned ResultWidth = Ty->getIntegerBitWidth();
1373   assert(ResultWidth <= 64 &&
1374          "Can only constant fold conversions to 64 and 32 bit ints");
1375
1376   uint64_t UIntVal;
1377   bool isExact = false;
1378   APFloat::roundingMode mode = roundTowardZero? APFloat::rmTowardZero
1379                                               : APFloat::rmNearestTiesToEven;
1380   APFloat::opStatus status = Val.convertToInteger(&UIntVal, ResultWidth,
1381                                                   /*isSigned=*/true, mode,
1382                                                   &isExact);
1383   if (status != APFloat::opOK && status != APFloat::opInexact)
1384     return nullptr;
1385   return ConstantInt::get(Ty, UIntVal, /*isSigned=*/true);
1386 }
1387
1388 static double getValueAsDouble(ConstantFP *Op) {
1389   Type *Ty = Op->getType();
1390
1391   if (Ty->isFloatTy())
1392     return Op->getValueAPF().convertToFloat();
1393
1394   if (Ty->isDoubleTy())
1395     return Op->getValueAPF().convertToDouble();
1396
1397   bool unused;
1398   APFloat APF = Op->getValueAPF();
1399   APF.convert(APFloat::IEEEdouble, APFloat::rmNearestTiesToEven, &unused);
1400   return APF.convertToDouble();
1401 }
1402
1403 static Constant *ConstantFoldScalarCall(StringRef Name, unsigned IntrinsicID,
1404                                         Type *Ty, ArrayRef<Constant *> Operands,
1405                                         const TargetLibraryInfo *TLI) {
1406   if (Operands.size() == 1) {
1407     if (ConstantFP *Op = dyn_cast<ConstantFP>(Operands[0])) {
1408       if (IntrinsicID == Intrinsic::convert_to_fp16) {
1409         APFloat Val(Op->getValueAPF());
1410
1411         bool lost = false;
1412         Val.convert(APFloat::IEEEhalf, APFloat::rmNearestTiesToEven, &lost);
1413
1414         return ConstantInt::get(Ty->getContext(), Val.bitcastToAPInt());
1415       }
1416
1417       if (!Ty->isHalfTy() && !Ty->isFloatTy() && !Ty->isDoubleTy())
1418         return nullptr;
1419
1420       if (IntrinsicID == Intrinsic::round) {
1421         APFloat V = Op->getValueAPF();
1422         V.roundToIntegral(APFloat::rmNearestTiesToAway);
1423         return ConstantFP::get(Ty->getContext(), V);
1424       }
1425
1426       /// We only fold functions with finite arguments. Folding NaN and inf is
1427       /// likely to be aborted with an exception anyway, and some host libms
1428       /// have known errors raising exceptions.
1429       if (Op->getValueAPF().isNaN() || Op->getValueAPF().isInfinity())
1430         return nullptr;
1431
1432       /// Currently APFloat versions of these functions do not exist, so we use
1433       /// the host native double versions.  Float versions are not called
1434       /// directly but for all these it is true (float)(f((double)arg)) ==
1435       /// f(arg).  Long double not supported yet.
1436       double V = getValueAsDouble(Op);
1437
1438       switch (IntrinsicID) {
1439         default: break;
1440         case Intrinsic::fabs:
1441           return ConstantFoldFP(fabs, V, Ty);
1442 #if HAVE_LOG2
1443         case Intrinsic::log2:
1444           return ConstantFoldFP(log2, V, Ty);
1445 #endif
1446 #if HAVE_LOG
1447         case Intrinsic::log:
1448           return ConstantFoldFP(log, V, Ty);
1449 #endif
1450 #if HAVE_LOG10
1451         case Intrinsic::log10:
1452           return ConstantFoldFP(log10, V, Ty);
1453 #endif
1454 #if HAVE_EXP
1455         case Intrinsic::exp:
1456           return ConstantFoldFP(exp, V, Ty);
1457 #endif
1458 #if HAVE_EXP2
1459         case Intrinsic::exp2:
1460           return ConstantFoldFP(exp2, V, Ty);
1461 #endif
1462         case Intrinsic::floor:
1463           return ConstantFoldFP(floor, V, Ty);
1464         case Intrinsic::ceil:
1465           return ConstantFoldFP(ceil, V, Ty);
1466       }
1467
1468       if (!TLI)
1469         return nullptr;
1470
1471       switch (Name[0]) {
1472       case 'a':
1473         if (Name == "acos" && TLI->has(LibFunc::acos))
1474           return ConstantFoldFP(acos, V, Ty);
1475         else if (Name == "asin" && TLI->has(LibFunc::asin))
1476           return ConstantFoldFP(asin, V, Ty);
1477         else if (Name == "atan" && TLI->has(LibFunc::atan))
1478           return ConstantFoldFP(atan, V, Ty);
1479         break;
1480       case 'c':
1481         if (Name == "ceil" && TLI->has(LibFunc::ceil))
1482           return ConstantFoldFP(ceil, V, Ty);
1483         else if (Name == "cos" && TLI->has(LibFunc::cos))
1484           return ConstantFoldFP(cos, V, Ty);
1485         else if (Name == "cosh" && TLI->has(LibFunc::cosh))
1486           return ConstantFoldFP(cosh, V, Ty);
1487         else if (Name == "cosf" && TLI->has(LibFunc::cosf))
1488           return ConstantFoldFP(cos, V, Ty);
1489         break;
1490       case 'e':
1491         if (Name == "exp" && TLI->has(LibFunc::exp))
1492           return ConstantFoldFP(exp, V, Ty);
1493
1494         if (Name == "exp2" && TLI->has(LibFunc::exp2)) {
1495           // Constant fold exp2(x) as pow(2,x) in case the host doesn't have a
1496           // C99 library.
1497           return ConstantFoldBinaryFP(pow, 2.0, V, Ty);
1498         }
1499         break;
1500       case 'f':
1501         if (Name == "fabs" && TLI->has(LibFunc::fabs))
1502           return ConstantFoldFP(fabs, V, Ty);
1503         else if (Name == "floor" && TLI->has(LibFunc::floor))
1504           return ConstantFoldFP(floor, V, Ty);
1505         break;
1506       case 'l':
1507         if (Name == "log" && V > 0 && TLI->has(LibFunc::log))
1508           return ConstantFoldFP(log, V, Ty);
1509         else if (Name == "log10" && V > 0 && TLI->has(LibFunc::log10))
1510           return ConstantFoldFP(log10, V, Ty);
1511         else if (IntrinsicID == Intrinsic::sqrt &&
1512                  (Ty->isHalfTy() || Ty->isFloatTy() || Ty->isDoubleTy())) {
1513           if (V >= -0.0)
1514             return ConstantFoldFP(sqrt, V, Ty);
1515           else {
1516             // Unlike the sqrt definitions in C/C++, POSIX, and IEEE-754 - which
1517             // all guarantee or favor returning NaN - the square root of a
1518             // negative number is not defined for the LLVM sqrt intrinsic.
1519             // This is because the intrinsic should only be emitted in place of
1520             // libm's sqrt function when using "no-nans-fp-math".
1521             return UndefValue::get(Ty);
1522           }
1523         }
1524         break;
1525       case 's':
1526         if (Name == "sin" && TLI->has(LibFunc::sin))
1527           return ConstantFoldFP(sin, V, Ty);
1528         else if (Name == "sinh" && TLI->has(LibFunc::sinh))
1529           return ConstantFoldFP(sinh, V, Ty);
1530         else if (Name == "sqrt" && V >= 0 && TLI->has(LibFunc::sqrt))
1531           return ConstantFoldFP(sqrt, V, Ty);
1532         else if (Name == "sqrtf" && V >= 0 && TLI->has(LibFunc::sqrtf))
1533           return ConstantFoldFP(sqrt, V, Ty);
1534         else if (Name == "sinf" && TLI->has(LibFunc::sinf))
1535           return ConstantFoldFP(sin, V, Ty);
1536         break;
1537       case 't':
1538         if (Name == "tan" && TLI->has(LibFunc::tan))
1539           return ConstantFoldFP(tan, V, Ty);
1540         else if (Name == "tanh" && TLI->has(LibFunc::tanh))
1541           return ConstantFoldFP(tanh, V, Ty);
1542         break;
1543       default:
1544         break;
1545       }
1546       return nullptr;
1547     }
1548
1549     if (ConstantInt *Op = dyn_cast<ConstantInt>(Operands[0])) {
1550       switch (IntrinsicID) {
1551       case Intrinsic::bswap:
1552         return ConstantInt::get(Ty->getContext(), Op->getValue().byteSwap());
1553       case Intrinsic::ctpop:
1554         return ConstantInt::get(Ty, Op->getValue().countPopulation());
1555       case Intrinsic::convert_from_fp16: {
1556         APFloat Val(APFloat::IEEEhalf, Op->getValue());
1557
1558         bool lost = false;
1559         APFloat::opStatus status =
1560           Val.convert(APFloat::IEEEsingle, APFloat::rmNearestTiesToEven, &lost);
1561
1562         // Conversion is always precise.
1563         (void)status;
1564         assert(status == APFloat::opOK && !lost &&
1565                "Precision lost during fp16 constfolding");
1566
1567         return ConstantFP::get(Ty->getContext(), Val);
1568       }
1569       default:
1570         return nullptr;
1571       }
1572     }
1573
1574     // Support ConstantVector in case we have an Undef in the top.
1575     if (isa<ConstantVector>(Operands[0]) ||
1576         isa<ConstantDataVector>(Operands[0])) {
1577       Constant *Op = cast<Constant>(Operands[0]);
1578       switch (IntrinsicID) {
1579       default: break;
1580       case Intrinsic::x86_sse_cvtss2si:
1581       case Intrinsic::x86_sse_cvtss2si64:
1582       case Intrinsic::x86_sse2_cvtsd2si:
1583       case Intrinsic::x86_sse2_cvtsd2si64:
1584         if (ConstantFP *FPOp =
1585               dyn_cast_or_null<ConstantFP>(Op->getAggregateElement(0U)))
1586           return ConstantFoldConvertToInt(FPOp->getValueAPF(),
1587                                           /*roundTowardZero=*/false, Ty);
1588       case Intrinsic::x86_sse_cvttss2si:
1589       case Intrinsic::x86_sse_cvttss2si64:
1590       case Intrinsic::x86_sse2_cvttsd2si:
1591       case Intrinsic::x86_sse2_cvttsd2si64:
1592         if (ConstantFP *FPOp =
1593               dyn_cast_or_null<ConstantFP>(Op->getAggregateElement(0U)))
1594           return ConstantFoldConvertToInt(FPOp->getValueAPF(),
1595                                           /*roundTowardZero=*/true, Ty);
1596       }
1597     }
1598
1599     if (isa<UndefValue>(Operands[0])) {
1600       if (IntrinsicID == Intrinsic::bswap)
1601         return Operands[0];
1602       return nullptr;
1603     }
1604
1605     return nullptr;
1606   }
1607
1608   if (Operands.size() == 2) {
1609     if (ConstantFP *Op1 = dyn_cast<ConstantFP>(Operands[0])) {
1610       if (!Ty->isHalfTy() && !Ty->isFloatTy() && !Ty->isDoubleTy())
1611         return nullptr;
1612       double Op1V = getValueAsDouble(Op1);
1613
1614       if (ConstantFP *Op2 = dyn_cast<ConstantFP>(Operands[1])) {
1615         if (Op2->getType() != Op1->getType())
1616           return nullptr;
1617
1618         double Op2V = getValueAsDouble(Op2);
1619         if (IntrinsicID == Intrinsic::pow) {
1620           return ConstantFoldBinaryFP(pow, Op1V, Op2V, Ty);
1621         }
1622         if (IntrinsicID == Intrinsic::copysign) {
1623           APFloat V1 = Op1->getValueAPF();
1624           APFloat V2 = Op2->getValueAPF();
1625           V1.copySign(V2);
1626           return ConstantFP::get(Ty->getContext(), V1);
1627         }
1628         if (!TLI)
1629           return nullptr;
1630         if (Name == "pow" && TLI->has(LibFunc::pow))
1631           return ConstantFoldBinaryFP(pow, Op1V, Op2V, Ty);
1632         if (Name == "fmod" && TLI->has(LibFunc::fmod))
1633           return ConstantFoldBinaryFP(fmod, Op1V, Op2V, Ty);
1634         if (Name == "atan2" && TLI->has(LibFunc::atan2))
1635           return ConstantFoldBinaryFP(atan2, Op1V, Op2V, Ty);
1636       } else if (ConstantInt *Op2C = dyn_cast<ConstantInt>(Operands[1])) {
1637         if (IntrinsicID == Intrinsic::powi && Ty->isHalfTy())
1638           return ConstantFP::get(Ty->getContext(),
1639                                  APFloat((float)std::pow((float)Op1V,
1640                                                  (int)Op2C->getZExtValue())));
1641         if (IntrinsicID == Intrinsic::powi && Ty->isFloatTy())
1642           return ConstantFP::get(Ty->getContext(),
1643                                  APFloat((float)std::pow((float)Op1V,
1644                                                  (int)Op2C->getZExtValue())));
1645         if (IntrinsicID == Intrinsic::powi && Ty->isDoubleTy())
1646           return ConstantFP::get(Ty->getContext(),
1647                                  APFloat((double)std::pow((double)Op1V,
1648                                                    (int)Op2C->getZExtValue())));
1649       }
1650       return nullptr;
1651     }
1652
1653     if (ConstantInt *Op1 = dyn_cast<ConstantInt>(Operands[0])) {
1654       if (ConstantInt *Op2 = dyn_cast<ConstantInt>(Operands[1])) {
1655         switch (IntrinsicID) {
1656         default: break;
1657         case Intrinsic::sadd_with_overflow:
1658         case Intrinsic::uadd_with_overflow:
1659         case Intrinsic::ssub_with_overflow:
1660         case Intrinsic::usub_with_overflow:
1661         case Intrinsic::smul_with_overflow:
1662         case Intrinsic::umul_with_overflow: {
1663           APInt Res;
1664           bool Overflow;
1665           switch (IntrinsicID) {
1666           default: llvm_unreachable("Invalid case");
1667           case Intrinsic::sadd_with_overflow:
1668             Res = Op1->getValue().sadd_ov(Op2->getValue(), Overflow);
1669             break;
1670           case Intrinsic::uadd_with_overflow:
1671             Res = Op1->getValue().uadd_ov(Op2->getValue(), Overflow);
1672             break;
1673           case Intrinsic::ssub_with_overflow:
1674             Res = Op1->getValue().ssub_ov(Op2->getValue(), Overflow);
1675             break;
1676           case Intrinsic::usub_with_overflow:
1677             Res = Op1->getValue().usub_ov(Op2->getValue(), Overflow);
1678             break;
1679           case Intrinsic::smul_with_overflow:
1680             Res = Op1->getValue().smul_ov(Op2->getValue(), Overflow);
1681             break;
1682           case Intrinsic::umul_with_overflow:
1683             Res = Op1->getValue().umul_ov(Op2->getValue(), Overflow);
1684             break;
1685           }
1686           Constant *Ops[] = {
1687             ConstantInt::get(Ty->getContext(), Res),
1688             ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(Ty->getContext()), Overflow)
1689           };
1690           return ConstantStruct::get(cast<StructType>(Ty), Ops);
1691         }
1692         case Intrinsic::cttz:
1693           if (Op2->isOne() && Op1->isZero()) // cttz(0, 1) is undef.
1694             return UndefValue::get(Ty);
1695           return ConstantInt::get(Ty, Op1->getValue().countTrailingZeros());
1696         case Intrinsic::ctlz:
1697           if (Op2->isOne() && Op1->isZero()) // ctlz(0, 1) is undef.
1698             return UndefValue::get(Ty);
1699           return ConstantInt::get(Ty, Op1->getValue().countLeadingZeros());
1700         }
1701       }
1702
1703       return nullptr;
1704     }
1705     return nullptr;
1706   }
1707
1708   if (Operands.size() != 3)
1709     return nullptr;
1710
1711   if (const ConstantFP *Op1 = dyn_cast<ConstantFP>(Operands[0])) {
1712     if (const ConstantFP *Op2 = dyn_cast<ConstantFP>(Operands[1])) {
1713       if (const ConstantFP *Op3 = dyn_cast<ConstantFP>(Operands[2])) {
1714         switch (IntrinsicID) {
1715         default: break;
1716         case Intrinsic::fma:
1717         case Intrinsic::fmuladd: {
1718           APFloat V = Op1->getValueAPF();
1719           APFloat::opStatus s = V.fusedMultiplyAdd(Op2->getValueAPF(),
1720                                                    Op3->getValueAPF(),
1721                                                    APFloat::rmNearestTiesToEven);
1722           if (s != APFloat::opInvalidOp)
1723             return ConstantFP::get(Ty->getContext(), V);
1724
1725           return nullptr;
1726         }
1727         }
1728       }
1729     }
1730   }
1731
1732   return nullptr;
1733 }
1734
1735 static Constant *ConstantFoldVectorCall(StringRef Name, unsigned IntrinsicID,
1736                                         VectorType *VTy,
1737                                         ArrayRef<Constant *> Operands,
1738                                         const TargetLibraryInfo *TLI) {
1739   SmallVector<Constant *, 4> Result(VTy->getNumElements());
1740   SmallVector<Constant *, 4> Lane(Operands.size());
1741   Type *Ty = VTy->getElementType();
1742
1743   for (unsigned I = 0, E = VTy->getNumElements(); I != E; ++I) {
1744     // Gather a column of constants.
1745     for (unsigned J = 0, JE = Operands.size(); J != JE; ++J) {
1746       Constant *Agg = Operands[J]->getAggregateElement(I);
1747       if (!Agg)
1748         return nullptr;
1749
1750       Lane[J] = Agg;
1751     }
1752
1753     // Use the regular scalar folding to simplify this column.
1754     Constant *Folded = ConstantFoldScalarCall(Name, IntrinsicID, Ty, Lane, TLI);
1755     if (!Folded)
1756       return nullptr;
1757     Result[I] = Folded;
1758   }
1759
1760   return ConstantVector::get(Result);
1761 }
1762
1763 /// Attempt to constant fold a call to the specified function
1764 /// with the specified arguments, returning null if unsuccessful.
1765 Constant *
1766 llvm::ConstantFoldCall(Function *F, ArrayRef<Constant *> Operands,
1767                        const TargetLibraryInfo *TLI) {
1768   if (!F->hasName())
1769     return nullptr;
1770   StringRef Name = F->getName();
1771
1772   Type *Ty = F->getReturnType();
1773
1774   if (VectorType *VTy = dyn_cast<VectorType>(Ty))
1775     return ConstantFoldVectorCall(Name, F->getIntrinsicID(), VTy, Operands, TLI);
1776
1777   return ConstantFoldScalarCall(Name, F->getIntrinsicID(), Ty, Operands, TLI);
1778 }