lib/Analysis/InstructionSimplify.cpp

   1 //===- InstructionSimplify.cpp - Fold instruction operands ----------------===//
   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 implements routines for folding instructions into simpler forms
  11 // that do not require creating new instructions.  This does constant folding
  12 // ("add i32 1, 1" -> "2") but can also handle non-constant operands, either
  13 // returning a constant ("and i32 %x, 0" -> "0") or an already existing value
  14 // ("and i32 %x, %x" -> "%x").  All operands are assumed to have already been
  15 // simplified: This is usually true and assuming it simplifies the logic (if
  16 // they have not been simplified then results are correct but maybe suboptimal).
  17 //
  18 //===----------------------------------------------------------------------===//
  19
  20 #include "llvm/Analysis/InstructionSimplify.h"
  21 #include "llvm/ADT/SetVector.h"
  22 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
  23 #include "llvm/Analysis/ConstantFolding.h"
  24 #include "llvm/Analysis/MemoryBuiltins.h"
  25 #include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
  26 #include "llvm/IR/ConstantRange.h"
  27 #include "llvm/IR/DataLayout.h"
  28 #include "llvm/IR/Dominators.h"
  29 #include "llvm/IR/GetElementPtrTypeIterator.h"
  30 #include "llvm/IR/GlobalAlias.h"
  31 #include "llvm/IR/Operator.h"
  32 #include "llvm/IR/PatternMatch.h"
  33 #include "llvm/IR/ValueHandle.h"
  34 using namespace llvm;
  35 using namespace llvm::PatternMatch;
  36
  37 #define DEBUG_TYPE "instsimplify"
  38
  39 enum { RecursionLimit = 3 };
  40
  41 STATISTIC(NumExpand,  "Number of expansions");
  42 STATISTIC(NumReassoc, "Number of reassociations");
  43
  44 namespace {
  45 struct Query {
  46   const DataLayout *DL;
  47   const TargetLibraryInfo *TLI;
  48   const DominatorTree *DT;
  49   AssumptionTracker *AT;
  50   const Instruction *CxtI;
  51
  52   Query(const DataLayout *DL, const TargetLibraryInfo *tli,
  53         const DominatorTree *dt, AssumptionTracker *at = nullptr,
  54         const Instruction *cxti = nullptr)
  55     : DL(DL), TLI(tli), DT(dt), AT(at), CxtI(cxti) {}
  56 };
  57 } // end anonymous namespace
  58
  59 static Value *SimplifyAndInst(Value *, Value *, const Query &, unsigned);
  60 static Value *SimplifyBinOp(unsigned, Value *, Value *, const Query &,
  61                             unsigned);
  62 static Value *SimplifyCmpInst(unsigned, Value *, Value *, const Query &,
  63                               unsigned);
  64 static Value *SimplifyOrInst(Value *, Value *, const Query &, unsigned);
  65 static Value *SimplifyXorInst(Value *, Value *, const Query &, unsigned);
  66 static Value *SimplifyTruncInst(Value *, Type *, const Query &, unsigned);
  67
  68 /// getFalse - For a boolean type, or a vector of boolean type, return false, or
  69 /// a vector with every element false, as appropriate for the type.
  70 static Constant *getFalse(Type *Ty) {
  71   assert(Ty->getScalarType()->isIntegerTy(1) &&
  72          "Expected i1 type or a vector of i1!");
  73   return Constant::getNullValue(Ty);
  74 }
  75
  76 /// getTrue - For a boolean type, or a vector of boolean type, return true, or
  77 /// a vector with every element true, as appropriate for the type.
  78 static Constant *getTrue(Type *Ty) {
  79   assert(Ty->getScalarType()->isIntegerTy(1) &&
  80          "Expected i1 type or a vector of i1!");
  81   return Constant::getAllOnesValue(Ty);
  82 }
  83
  84 /// isSameCompare - Is V equivalent to the comparison "LHS Pred RHS"?
  85 static bool isSameCompare(Value *V, CmpInst::Predicate Pred, Value *LHS,
  86                           Value *RHS) {
  87   CmpInst *Cmp = dyn_cast<CmpInst>(V);
  88   if (!Cmp)
  89     return false;
  90   CmpInst::Predicate CPred = Cmp->getPredicate();
  91   Value *CLHS = Cmp->getOperand(0), *CRHS = Cmp->getOperand(1);
  92   if (CPred == Pred && CLHS == LHS && CRHS == RHS)
  93     return true;
  94   return CPred == CmpInst::getSwappedPredicate(Pred) && CLHS == RHS &&
  95     CRHS == LHS;
  96 }
  97
  98 /// ValueDominatesPHI - Does the given value dominate the specified phi node?
  99 static bool ValueDominatesPHI(Value *V, PHINode *P, const DominatorTree *DT) {
 100   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
 101   if (!I)
 102     // Arguments and constants dominate all instructions.
 103     return true;
 104
 105   // If we are processing instructions (and/or basic blocks) that have not been
 106   // fully added to a function, the parent nodes may still be null. Simply
 107   // return the conservative answer in these cases.
 108   if (!I->getParent() || !P->getParent() || !I->getParent()->getParent())
 109     return false;
 110
 111   // If we have a DominatorTree then do a precise test.
 112   if (DT) {
 113     if (!DT->isReachableFromEntry(P->getParent()))
 114       return true;
 115     if (!DT->isReachableFromEntry(I->getParent()))
 116       return false;
 117     return DT->dominates(I, P);
 118   }
 119
 120   // Otherwise, if the instruction is in the entry block, and is not an invoke,
 121   // then it obviously dominates all phi nodes.
 122   if (I->getParent() == &I->getParent()->getParent()->getEntryBlock() &&
 123       !isa<InvokeInst>(I))
 124     return true;
 125
 126   return false;
 127 }
 128
 129 /// ExpandBinOp - Simplify "A op (B op' C)" by distributing op over op', turning
 130 /// it into "(A op B) op' (A op C)".  Here "op" is given by Opcode and "op'" is
 131 /// given by OpcodeToExpand, while "A" corresponds to LHS and "B op' C" to RHS.
 132 /// Also performs the transform "(A op' B) op C" -> "(A op C) op' (B op C)".
 133 /// Returns the simplified value, or null if no simplification was performed.
 134 static Value *ExpandBinOp(unsigned Opcode, Value *LHS, Value *RHS,
 135                           unsigned OpcToExpand, const Query &Q,
 136                           unsigned MaxRecurse) {
 137   Instruction::BinaryOps OpcodeToExpand = (Instruction::BinaryOps)OpcToExpand;
 138   // Recursion is always used, so bail out at once if we already hit the limit.
 139   if (!MaxRecurse--)
 140     return nullptr;
 141
 142   // Check whether the expression has the form "(A op' B) op C".
 143   if (BinaryOperator *Op0 = dyn_cast<BinaryOperator>(LHS))
 144     if (Op0->getOpcode() == OpcodeToExpand) {
 145       // It does!  Try turning it into "(A op C) op' (B op C)".
 146       Value *A = Op0->getOperand(0), *B = Op0->getOperand(1), *C = RHS;
 147       // Do "A op C" and "B op C" both simplify?
 148       if (Value *L = SimplifyBinOp(Opcode, A, C, Q, MaxRecurse))
 149         if (Value *R = SimplifyBinOp(Opcode, B, C, Q, MaxRecurse)) {
 150           // They do! Return "L op' R" if it simplifies or is already available.
 151           // If "L op' R" equals "A op' B" then "L op' R" is just the LHS.
 152           if ((L == A && R == B) || (Instruction::isCommutative(OpcodeToExpand)
 153                                      && L == B && R == A)) {
 154             ++NumExpand;
 155             return LHS;
 156           }
 157           // Otherwise return "L op' R" if it simplifies.
 158           if (Value *V = SimplifyBinOp(OpcodeToExpand, L, R, Q, MaxRecurse)) {
 159             ++NumExpand;
 160             return V;
 161           }
 162         }
 163     }
 164
 165   // Check whether the expression has the form "A op (B op' C)".
 166   if (BinaryOperator *Op1 = dyn_cast<BinaryOperator>(RHS))
 167     if (Op1->getOpcode() == OpcodeToExpand) {
 168       // It does!  Try turning it into "(A op B) op' (A op C)".
 169       Value *A = LHS, *B = Op1->getOperand(0), *C = Op1->getOperand(1);
 170       // Do "A op B" and "A op C" both simplify?
 171       if (Value *L = SimplifyBinOp(Opcode, A, B, Q, MaxRecurse))
 172         if (Value *R = SimplifyBinOp(Opcode, A, C, Q, MaxRecurse)) {
 173           // They do! Return "L op' R" if it simplifies or is already available.
 174           // If "L op' R" equals "B op' C" then "L op' R" is just the RHS.
 175           if ((L == B && R == C) || (Instruction::isCommutative(OpcodeToExpand)
 176                                      && L == C && R == B)) {
 177             ++NumExpand;
 178             return RHS;
 179           }
 180           // Otherwise return "L op' R" if it simplifies.
 181           if (Value *V = SimplifyBinOp(OpcodeToExpand, L, R, Q, MaxRecurse)) {
 182             ++NumExpand;
 183             return V;
 184           }
 185         }
 186     }
 187
 188   return nullptr;
 189 }
 190
 191 /// SimplifyAssociativeBinOp - Generic simplifications for associative binary
 192 /// operations.  Returns the simpler value, or null if none was found.
 193 static Value *SimplifyAssociativeBinOp(unsigned Opc, Value *LHS, Value *RHS,
 194                                        const Query &Q, unsigned MaxRecurse) {
 195   Instruction::BinaryOps Opcode = (Instruction::BinaryOps)Opc;
 196   assert(Instruction::isAssociative(Opcode) && "Not an associative operation!");
 197
 198   // Recursion is always used, so bail out at once if we already hit the limit.
 199   if (!MaxRecurse--)
 200     return nullptr;
 201
 202   BinaryOperator *Op0 = dyn_cast<BinaryOperator>(LHS);
 203   BinaryOperator *Op1 = dyn_cast<BinaryOperator>(RHS);
 204
 205   // Transform: "(A op B) op C" ==> "A op (B op C)" if it simplifies completely.
 206   if (Op0 && Op0->getOpcode() == Opcode) {
 207     Value *A = Op0->getOperand(0);
 208     Value *B = Op0->getOperand(1);
 209     Value *C = RHS;
 210
 211     // Does "B op C" simplify?
 212     if (Value *V = SimplifyBinOp(Opcode, B, C, Q, MaxRecurse)) {
 213       // It does!  Return "A op V" if it simplifies or is already available.
 214       // If V equals B then "A op V" is just the LHS.
 215       if (V == B) return LHS;
 216       // Otherwise return "A op V" if it simplifies.
 217       if (Value *W = SimplifyBinOp(Opcode, A, V, Q, MaxRecurse)) {
 218         ++NumReassoc;
 219         return W;
 220       }
 221     }
 222   }
 223
 224   // Transform: "A op (B op C)" ==> "(A op B) op C" if it simplifies completely.
 225   if (Op1 && Op1->getOpcode() == Opcode) {
 226     Value *A = LHS;
 227     Value *B = Op1->getOperand(0);
 228     Value *C = Op1->getOperand(1);
 229
 230     // Does "A op B" simplify?
 231     if (Value *V = SimplifyBinOp(Opcode, A, B, Q, MaxRecurse)) {
 232       // It does!  Return "V op C" if it simplifies or is already available.
 233       // If V equals B then "V op C" is just the RHS.
 234       if (V == B) return RHS;
 235       // Otherwise return "V op C" if it simplifies.
 236       if (Value *W = SimplifyBinOp(Opcode, V, C, Q, MaxRecurse)) {
 237         ++NumReassoc;
 238         return W;
 239       }
 240     }
 241   }
 242
 243   // The remaining transforms require commutativity as well as associativity.
 244   if (!Instruction::isCommutative(Opcode))
 245     return nullptr;
 246
 247   // Transform: "(A op B) op C" ==> "(C op A) op B" if it simplifies completely.
 248   if (Op0 && Op0->getOpcode() == Opcode) {
 249     Value *A = Op0->getOperand(0);
 250     Value *B = Op0->getOperand(1);
 251     Value *C = RHS;
 252
 253     // Does "C op A" simplify?
 254     if (Value *V = SimplifyBinOp(Opcode, C, A, Q, MaxRecurse)) {
 255       // It does!  Return "V op B" if it simplifies or is already available.
 256       // If V equals A then "V op B" is just the LHS.
 257       if (V == A) return LHS;
 258       // Otherwise return "V op B" if it simplifies.
 259       if (Value *W = SimplifyBinOp(Opcode, V, B, Q, MaxRecurse)) {
 260         ++NumReassoc;
 261         return W;
 262       }
 263     }
 264   }
 265
 266   // Transform: "A op (B op C)" ==> "B op (C op A)" if it simplifies completely.
 267   if (Op1 && Op1->getOpcode() == Opcode) {
 268     Value *A = LHS;
 269     Value *B = Op1->getOperand(0);
 270     Value *C = Op1->getOperand(1);
 271
 272     // Does "C op A" simplify?
 273     if (Value *V = SimplifyBinOp(Opcode, C, A, Q, MaxRecurse)) {
 274       // It does!  Return "B op V" if it simplifies or is already available.
 275       // If V equals C then "B op V" is just the RHS.
 276       if (V == C) return RHS;
 277       // Otherwise return "B op V" if it simplifies.
 278       if (Value *W = SimplifyBinOp(Opcode, B, V, Q, MaxRecurse)) {
 279         ++NumReassoc;
 280         return W;
 281       }
 282     }
 283   }
 284
 285   return nullptr;
 286 }
 287
 288 /// ThreadBinOpOverSelect - In the case of a binary operation with a select
 289 /// instruction as an operand, try to simplify the binop by seeing whether
 290 /// evaluating it on both branches of the select results in the same value.
 291 /// Returns the common value if so, otherwise returns null.
 292 static Value *ThreadBinOpOverSelect(unsigned Opcode, Value *LHS, Value *RHS,
 293                                     const Query &Q, unsigned MaxRecurse) {
 294   // Recursion is always used, so bail out at once if we already hit the limit.
 295   if (!MaxRecurse--)
 296     return nullptr;
 297
 298   SelectInst *SI;
 299   if (isa<SelectInst>(LHS)) {
 300     SI = cast<SelectInst>(LHS);
 301   } else {
 302     assert(isa<SelectInst>(RHS) && "No select instruction operand!");
 303     SI = cast<SelectInst>(RHS);
 304   }
 305
 306   // Evaluate the BinOp on the true and false branches of the select.
 307   Value *TV;
 308   Value *FV;
 309   if (SI == LHS) {
 310     TV = SimplifyBinOp(Opcode, SI->getTrueValue(), RHS, Q, MaxRecurse);
 311     FV = SimplifyBinOp(Opcode, SI->getFalseValue(), RHS, Q, MaxRecurse);
 312   } else {
 313     TV = SimplifyBinOp(Opcode, LHS, SI->getTrueValue(), Q, MaxRecurse);
 314     FV = SimplifyBinOp(Opcode, LHS, SI->getFalseValue(), Q, MaxRecurse);
 315   }
 316
 317   // If they simplified to the same value, then return the common value.
 318   // If they both failed to simplify then return null.
 319   if (TV == FV)
 320     return TV;
 321
 322   // If one branch simplified to undef, return the other one.
 323   if (TV && isa<UndefValue>(TV))
 324     return FV;
 325   if (FV && isa<UndefValue>(FV))
 326     return TV;
 327
 328   // If applying the operation did not change the true and false select values,
 329   // then the result of the binop is the select itself.
 330   if (TV == SI->getTrueValue() && FV == SI->getFalseValue())
 331     return SI;
 332
 333   // If one branch simplified and the other did not, and the simplified
 334   // value is equal to the unsimplified one, return the simplified value.
 335   // For example, select (cond, X, X & Z) & Z -> X & Z.
 336   if ((FV && !TV) || (TV && !FV)) {
 337     // Check that the simplified value has the form "X op Y" where "op" is the
 338     // same as the original operation.
 339     Instruction *Simplified = dyn_cast<Instruction>(FV ? FV : TV);
 340     if (Simplified && Simplified->getOpcode() == Opcode) {
 341       // The value that didn't simplify is "UnsimplifiedLHS op UnsimplifiedRHS".
 342       // We already know that "op" is the same as for the simplified value.  See
 343       // if the operands match too.  If so, return the simplified value.
 344       Value *UnsimplifiedBranch = FV ? SI->getTrueValue() : SI->getFalseValue();
 345       Value *UnsimplifiedLHS = SI == LHS ? UnsimplifiedBranch : LHS;
 346       Value *UnsimplifiedRHS = SI == LHS ? RHS : UnsimplifiedBranch;
 347       if (Simplified->getOperand(0) == UnsimplifiedLHS &&
 348           Simplified->getOperand(1) == UnsimplifiedRHS)
 349         return Simplified;
 350       if (Simplified->isCommutative() &&
 351           Simplified->getOperand(1) == UnsimplifiedLHS &&
 352           Simplified->getOperand(0) == UnsimplifiedRHS)
 353         return Simplified;
 354     }
 355   }
 356
 357   return nullptr;
 358 }
 359
 360 /// ThreadCmpOverSelect - In the case of a comparison with a select instruction,
 361 /// try to simplify the comparison by seeing whether both branches of the select
 362 /// result in the same value.  Returns the common value if so, otherwise returns
 363 /// null.
 364 static Value *ThreadCmpOverSelect(CmpInst::Predicate Pred, Value *LHS,
 365                                   Value *RHS, const Query &Q,
 366                                   unsigned MaxRecurse) {
 367   // Recursion is always used, so bail out at once if we already hit the limit.
 368   if (!MaxRecurse--)
 369     return nullptr;
 370
 371   // Make sure the select is on the LHS.
 372   if (!isa<SelectInst>(LHS)) {
 373     std::swap(LHS, RHS);
 374     Pred = CmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
 375   }
 376   assert(isa<SelectInst>(LHS) && "Not comparing with a select instruction!");
 377   SelectInst *SI = cast<SelectInst>(LHS);
 378   Value *Cond = SI->getCondition();
 379   Value *TV = SI->getTrueValue();
 380   Value *FV = SI->getFalseValue();
 381
 382   // Now that we have "cmp select(Cond, TV, FV), RHS", analyse it.
 383   // Does "cmp TV, RHS" simplify?
 384   Value *TCmp = SimplifyCmpInst(Pred, TV, RHS, Q, MaxRecurse);
 385   if (TCmp == Cond) {
 386     // It not only simplified, it simplified to the select condition.  Replace
 387     // it with 'true'.
 388     TCmp = getTrue(Cond->getType());
 389   } else if (!TCmp) {
 390     // It didn't simplify.  However if "cmp TV, RHS" is equal to the select
 391     // condition then we can replace it with 'true'.  Otherwise give up.
 392     if (!isSameCompare(Cond, Pred, TV, RHS))
 393       return nullptr;
 394     TCmp = getTrue(Cond->getType());
 395   }
 396
 397   // Does "cmp FV, RHS" simplify?
 398   Value *FCmp = SimplifyCmpInst(Pred, FV, RHS, Q, MaxRecurse);
 399   if (FCmp == Cond) {
 400     // It not only simplified, it simplified to the select condition.  Replace
 401     // it with 'false'.
 402     FCmp = getFalse(Cond->getType());
 403   } else if (!FCmp) {
 404     // It didn't simplify.  However if "cmp FV, RHS" is equal to the select
 405     // condition then we can replace it with 'false'.  Otherwise give up.
 406     if (!isSameCompare(Cond, Pred, FV, RHS))
 407       return nullptr;
 408     FCmp = getFalse(Cond->getType());
 409   }
 410
 411   // If both sides simplified to the same value, then use it as the result of
 412   // the original comparison.
 413   if (TCmp == FCmp)
 414     return TCmp;
 415
 416   // The remaining cases only make sense if the select condition has the same
 417   // type as the result of the comparison, so bail out if this is not so.
 418   if (Cond->getType()->isVectorTy() != RHS->getType()->isVectorTy())
 419     return nullptr;
 420   // If the false value simplified to false, then the result of the compare
 421   // is equal to "Cond && TCmp".  This also catches the case when the false
 422   // value simplified to false and the true value to true, returning "Cond".
 423   if (match(FCmp, m_Zero()))
 424     if (Value *V = SimplifyAndInst(Cond, TCmp, Q, MaxRecurse))
 425       return V;
 426   // If the true value simplified to true, then the result of the compare
 427   // is equal to "Cond || FCmp".
 428   if (match(TCmp, m_One()))
 429     if (Value *V = SimplifyOrInst(Cond, FCmp, Q, MaxRecurse))
 430       return V;
 431   // Finally, if the false value simplified to true and the true value to
 432   // false, then the result of the compare is equal to "!Cond".
 433   if (match(FCmp, m_One()) && match(TCmp, m_Zero()))
 434     if (Value *V =
 435         SimplifyXorInst(Cond, Constant::getAllOnesValue(Cond->getType()),
 436                         Q, MaxRecurse))
 437       return V;
 438
 439   return nullptr;
 440 }
 441
 442 /// ThreadBinOpOverPHI - In the case of a binary operation with an operand that
 443 /// is a PHI instruction, try to simplify the binop by seeing whether evaluating
 444 /// it on the incoming phi values yields the same result for every value.  If so
 445 /// returns the common value, otherwise returns null.
 446 static Value *ThreadBinOpOverPHI(unsigned Opcode, Value *LHS, Value *RHS,
 447                                  const Query &Q, unsigned MaxRecurse) {
 448   // Recursion is always used, so bail out at once if we already hit the limit.
 449   if (!MaxRecurse--)
 450     return nullptr;
 451
 452   PHINode *PI;
 453   if (isa<PHINode>(LHS)) {
 454     PI = cast<PHINode>(LHS);
 455     // Bail out if RHS and the phi may be mutually interdependent due to a loop.
 456     if (!ValueDominatesPHI(RHS, PI, Q.DT))
 457       return nullptr;
 458   } else {
 459     assert(isa<PHINode>(RHS) && "No PHI instruction operand!");
 460     PI = cast<PHINode>(RHS);
 461     // Bail out if LHS and the phi may be mutually interdependent due to a loop.
 462     if (!ValueDominatesPHI(LHS, PI, Q.DT))
 463       return nullptr;
 464   }
 465
 466   // Evaluate the BinOp on the incoming phi values.
 467   Value *CommonValue = nullptr;
 468   for (unsigned i = 0, e = PI->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
 469     Value *Incoming = PI->getIncomingValue(i);
 470     // If the incoming value is the phi node itself, it can safely be skipped.
 471     if (Incoming == PI) continue;
 472     Value *V = PI == LHS ?
 473       SimplifyBinOp(Opcode, Incoming, RHS, Q, MaxRecurse) :
 474       SimplifyBinOp(Opcode, LHS, Incoming, Q, MaxRecurse);
 475     // If the operation failed to simplify, or simplified to a different value
 476     // to previously, then give up.
 477     if (!V || (CommonValue && V != CommonValue))
 478       return nullptr;
 479     CommonValue = V;
 480   }
 481
 482   return CommonValue;
 483 }
 484
 485 /// ThreadCmpOverPHI - In the case of a comparison with a PHI instruction, try
 486 /// try to simplify the comparison by seeing whether comparing with all of the
 487 /// incoming phi values yields the same result every time.  If so returns the
 488 /// common result, otherwise returns null.
 489 static Value *ThreadCmpOverPHI(CmpInst::Predicate Pred, Value *LHS, Value *RHS,
 490                                const Query &Q, unsigned MaxRecurse) {
 491   // Recursion is always used, so bail out at once if we already hit the limit.
 492   if (!MaxRecurse--)
 493     return nullptr;
 494
 495   // Make sure the phi is on the LHS.
 496   if (!isa<PHINode>(LHS)) {
 497     std::swap(LHS, RHS);
 498     Pred = CmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
 499   }
 500   assert(isa<PHINode>(LHS) && "Not comparing with a phi instruction!");
 501   PHINode *PI = cast<PHINode>(LHS);
 502
 503   // Bail out if RHS and the phi may be mutually interdependent due to a loop.
 504   if (!ValueDominatesPHI(RHS, PI, Q.DT))
 505     return nullptr;
 506
 507   // Evaluate the BinOp on the incoming phi values.
 508   Value *CommonValue = nullptr;
 509   for (unsigned i = 0, e = PI->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
 510     Value *Incoming = PI->getIncomingValue(i);
 511     // If the incoming value is the phi node itself, it can safely be skipped.
 512     if (Incoming == PI) continue;
 513     Value *V = SimplifyCmpInst(Pred, Incoming, RHS, Q, MaxRecurse);
 514     // If the operation failed to simplify, or simplified to a different value
 515     // to previously, then give up.
 516     if (!V || (CommonValue && V != CommonValue))
 517       return nullptr;
 518     CommonValue = V;
 519   }
 520
 521   return CommonValue;
 522 }
 523
 524 /// SimplifyAddInst - Given operands for an Add, see if we can
 525 /// fold the result.  If not, this returns null.
 526 static Value *SimplifyAddInst(Value *Op0, Value *Op1, bool isNSW, bool isNUW,
 527                               const Query &Q, unsigned MaxRecurse) {
 528   if (Constant *CLHS = dyn_cast<Constant>(Op0)) {
 529     if (Constant *CRHS = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
 530       Constant *Ops[] = { CLHS, CRHS };
 531       return ConstantFoldInstOperands(Instruction::Add, CLHS->getType(), Ops,
 532                                       Q.DL, Q.TLI);
 533     }
 534
 535     // Canonicalize the constant to the RHS.
 536     std::swap(Op0, Op1);
 537   }
 538
 539   // X + undef -> undef
 540   if (match(Op1, m_Undef()))
 541     return Op1;
 542
 543   // X + 0 -> X
 544   if (match(Op1, m_Zero()))
 545     return Op0;
 546
 547   // X + (Y - X) -> Y
 548   // (Y - X) + X -> Y
 549   // Eg: X + -X -> 0
 550   Value *Y = nullptr;
 551   if (match(Op1, m_Sub(m_Value(Y), m_Specific(Op0))) ||
 552       match(Op0, m_Sub(m_Value(Y), m_Specific(Op1))))
 553     return Y;
 554
 555   // X + ~X -> -1   since   ~X = -X-1
 556   if (match(Op0, m_Not(m_Specific(Op1))) ||
 557       match(Op1, m_Not(m_Specific(Op0))))
 558     return Constant::getAllOnesValue(Op0->getType());
 559
 560   /// i1 add -> xor.
 561   if (MaxRecurse && Op0->getType()->isIntegerTy(1))
 562     if (Value *V = SimplifyXorInst(Op0, Op1, Q, MaxRecurse-1))
 563       return V;
 564
 565   // Try some generic simplifications for associative operations.
 566   if (Value *V = SimplifyAssociativeBinOp(Instruction::Add, Op0, Op1, Q,
 567                                           MaxRecurse))
 568     return V;
 569
 570   // Threading Add over selects and phi nodes is pointless, so don't bother.
 571   // Threading over the select in "A + select(cond, B, C)" means evaluating
 572   // "A+B" and "A+C" and seeing if they are equal; but they are equal if and
 573   // only if B and C are equal.  If B and C are equal then (since we assume
 574   // that operands have already been simplified) "select(cond, B, C)" should
 575   // have been simplified to the common value of B and C already.  Analysing
 576   // "A+B" and "A+C" thus gains nothing, but costs compile time.  Similarly
 577   // for threading over phi nodes.
 578
 579   return nullptr;
 580 }
 581
 582 Value *llvm::SimplifyAddInst(Value *Op0, Value *Op1, bool isNSW, bool isNUW,
 583                              const DataLayout *DL, const TargetLibraryInfo *TLI,
 584                              const DominatorTree *DT, AssumptionTracker *AT,
 585                              const Instruction *CxtI) {
 586   return ::SimplifyAddInst(Op0, Op1, isNSW, isNUW,
 587                            Query (DL, TLI, DT, AT, CxtI), RecursionLimit);
 588 }
 589
 590 /// \brief Compute the base pointer and cumulative constant offsets for V.
 591 ///
 592 /// This strips all constant offsets off of V, leaving it the base pointer, and
 593 /// accumulates the total constant offset applied in the returned constant. It
 594 /// returns 0 if V is not a pointer, and returns the constant '0' if there are
 595 /// no constant offsets applied.
 596 ///
 597 /// This is very similar to GetPointerBaseWithConstantOffset except it doesn't
 598 /// follow non-inbounds geps. This allows it to remain usable for icmp ult/etc.
 599 /// folding.
 600 static Constant *stripAndComputeConstantOffsets(const DataLayout *DL,
 601                                                 Value *&V,
 602                                                 bool AllowNonInbounds = false) {
 603   assert(V->getType()->getScalarType()->isPointerTy());
 604
 605   // Without DataLayout, just be conservative for now. Theoretically, more could
 606   // be done in this case.
 607   if (!DL)
 608     return ConstantInt::get(IntegerType::get(V->getContext(), 64), 0);
 609
 610   Type *IntPtrTy = DL->getIntPtrType(V->getType())->getScalarType();
 611   APInt Offset = APInt::getNullValue(IntPtrTy->getIntegerBitWidth());
 612
 613   // Even though we don't look through PHI nodes, we could be called on an
 614   // instruction in an unreachable block, which may be on a cycle.
 615   SmallPtrSet<Value *, 4> Visited;
 616   Visited.insert(V);
 617   do {
 618     if (GEPOperator *GEP = dyn_cast<GEPOperator>(V)) {
 619       if ((!AllowNonInbounds && !GEP->isInBounds()) ||
 620           !GEP->accumulateConstantOffset(*DL, Offset))
 621         break;
 622       V = GEP->getPointerOperand();
 623     } else if (Operator::getOpcode(V) == Instruction::BitCast) {
 624       V = cast<Operator>(V)->getOperand(0);
 625     } else if (GlobalAlias *GA = dyn_cast<GlobalAlias>(V)) {
 626       if (GA->mayBeOverridden())
 627         break;
 628       V = GA->getAliasee();
 629     } else {
 630       break;
 631     }
 632     assert(V->getType()->getScalarType()->isPointerTy() &&
 633            "Unexpected operand type!");
 634   } while (Visited.insert(V).second);
 635
 636   Constant *OffsetIntPtr = ConstantInt::get(IntPtrTy, Offset);
 637   if (V->getType()->isVectorTy())
 638     return ConstantVector::getSplat(V->getType()->getVectorNumElements(),
 639                                     OffsetIntPtr);
 640   return OffsetIntPtr;
 641 }
 642
 643 /// \brief Compute the constant difference between two pointer values.
 644 /// If the difference is not a constant, returns zero.
 645 static Constant *computePointerDifference(const DataLayout *DL,
 646                                           Value *LHS, Value *RHS) {
 647   Constant *LHSOffset = stripAndComputeConstantOffsets(DL, LHS);
 648   Constant *RHSOffset = stripAndComputeConstantOffsets(DL, RHS);
 649
 650   // If LHS and RHS are not related via constant offsets to the same base
 651   // value, there is nothing we can do here.
 652   if (LHS != RHS)
 653     return nullptr;
 654
 655   // Otherwise, the difference of LHS - RHS can be computed as:
 656   //    LHS - RHS
 657   //  = (LHSOffset + Base) - (RHSOffset + Base)
 658   //  = LHSOffset - RHSOffset
 659   return ConstantExpr::getSub(LHSOffset, RHSOffset);
 660 }
 661
 662 /// SimplifySubInst - Given operands for a Sub, see if we can
 663 /// fold the result.  If not, this returns null.
 664 static Value *SimplifySubInst(Value *Op0, Value *Op1, bool isNSW, bool isNUW,
 665                               const Query &Q, unsigned MaxRecurse) {
 666   if (Constant *CLHS = dyn_cast<Constant>(Op0))
 667     if (Constant *CRHS = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
 668       Constant *Ops[] = { CLHS, CRHS };
 669       return ConstantFoldInstOperands(Instruction::Sub, CLHS->getType(),
 670                                       Ops, Q.DL, Q.TLI);
 671     }
 672
 673   // X - undef -> undef
 674   // undef - X -> undef
 675   if (match(Op0, m_Undef()) || match(Op1, m_Undef()))
 676     return UndefValue::get(Op0->getType());
 677
 678   // X - 0 -> X
 679   if (match(Op1, m_Zero()))
 680     return Op0;
 681
 682   // X - X -> 0
 683   if (Op0 == Op1)
 684     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
 685
 686   // 0 - X -> 0 if the sub is NUW.
 687   if (isNUW && match(Op0, m_Zero()))
 688     return Op0;
 689
 690   // (X + Y) - Z -> X + (Y - Z) or Y + (X - Z) if everything simplifies.
 691   // For example, (X + Y) - Y -> X; (Y + X) - Y -> X
 692   Value *X = nullptr, *Y = nullptr, *Z = Op1;
 693   if (MaxRecurse && match(Op0, m_Add(m_Value(X), m_Value(Y)))) { // (X + Y) - Z
 694     // See if "V === Y - Z" simplifies.
 695     if (Value *V = SimplifyBinOp(Instruction::Sub, Y, Z, Q, MaxRecurse-1))
 696       // It does!  Now see if "X + V" simplifies.
 697       if (Value *W = SimplifyBinOp(Instruction::Add, X, V, Q, MaxRecurse-1)) {
 698         // It does, we successfully reassociated!
 699         ++NumReassoc;
 700         return W;
 701       }
 702     // See if "V === X - Z" simplifies.
 703     if (Value *V = SimplifyBinOp(Instruction::Sub, X, Z, Q, MaxRecurse-1))
 704       // It does!  Now see if "Y + V" simplifies.
 705       if (Value *W = SimplifyBinOp(Instruction::Add, Y, V, Q, MaxRecurse-1)) {
 706         // It does, we successfully reassociated!
 707         ++NumReassoc;
 708         return W;
 709       }
 710   }
 711
 712   // X - (Y + Z) -> (X - Y) - Z or (X - Z) - Y if everything simplifies.
 713   // For example, X - (X + 1) -> -1
 714   X = Op0;
 715   if (MaxRecurse && match(Op1, m_Add(m_Value(Y), m_Value(Z)))) { // X - (Y + Z)
 716     // See if "V === X - Y" simplifies.
 717     if (Value *V = SimplifyBinOp(Instruction::Sub, X, Y, Q, MaxRecurse-1))
 718       // It does!  Now see if "V - Z" simplifies.
 719       if (Value *W = SimplifyBinOp(Instruction::Sub, V, Z, Q, MaxRecurse-1)) {
 720         // It does, we successfully reassociated!
 721         ++NumReassoc;
 722         return W;
 723       }
 724     // See if "V === X - Z" simplifies.
 725     if (Value *V = SimplifyBinOp(Instruction::Sub, X, Z, Q, MaxRecurse-1))
 726       // It does!  Now see if "V - Y" simplifies.
 727       if (Value *W = SimplifyBinOp(Instruction::Sub, V, Y, Q, MaxRecurse-1)) {
 728         // It does, we successfully reassociated!
 729         ++NumReassoc;
 730         return W;
 731       }
 732   }
 733
 734   // Z - (X - Y) -> (Z - X) + Y if everything simplifies.
 735   // For example, X - (X - Y) -> Y.
 736   Z = Op0;
 737   if (MaxRecurse && match(Op1, m_Sub(m_Value(X), m_Value(Y)))) // Z - (X - Y)
 738     // See if "V === Z - X" simplifies.
 739     if (Value *V = SimplifyBinOp(Instruction::Sub, Z, X, Q, MaxRecurse-1))
 740       // It does!  Now see if "V + Y" simplifies.
 741       if (Value *W = SimplifyBinOp(Instruction::Add, V, Y, Q, MaxRecurse-1)) {
 742         // It does, we successfully reassociated!
 743         ++NumReassoc;
 744         return W;
 745       }
 746
 747   // trunc(X) - trunc(Y) -> trunc(X - Y) if everything simplifies.
 748   if (MaxRecurse && match(Op0, m_Trunc(m_Value(X))) &&
 749       match(Op1, m_Trunc(m_Value(Y))))
 750     if (X->getType() == Y->getType())
 751       // See if "V === X - Y" simplifies.
 752       if (Value *V = SimplifyBinOp(Instruction::Sub, X, Y, Q, MaxRecurse-1))
 753         // It does!  Now see if "trunc V" simplifies.
 754         if (Value *W = SimplifyTruncInst(V, Op0->getType(), Q, MaxRecurse-1))
 755           // It does, return the simplified "trunc V".
 756           return W;
 757
 758   // Variations on GEP(base, I, ...) - GEP(base, i, ...) -> GEP(null, I-i, ...).
 759   if (match(Op0, m_PtrToInt(m_Value(X))) &&
 760       match(Op1, m_PtrToInt(m_Value(Y))))
 761     if (Constant *Result = computePointerDifference(Q.DL, X, Y))
 762       return ConstantExpr::getIntegerCast(Result, Op0->getType(), true);
 763
 764   // i1 sub -> xor.
 765   if (MaxRecurse && Op0->getType()->isIntegerTy(1))
 766     if (Value *V = SimplifyXorInst(Op0, Op1, Q, MaxRecurse-1))
 767       return V;
 768
 769   // Threading Sub over selects and phi nodes is pointless, so don't bother.
 770   // Threading over the select in "A - select(cond, B, C)" means evaluating
 771   // "A-B" and "A-C" and seeing if they are equal; but they are equal if and
 772   // only if B and C are equal.  If B and C are equal then (since we assume
 773   // that operands have already been simplified) "select(cond, B, C)" should
 774   // have been simplified to the common value of B and C already.  Analysing
 775   // "A-B" and "A-C" thus gains nothing, but costs compile time.  Similarly
 776   // for threading over phi nodes.
 777
 778   return nullptr;
 779 }
 780
 781 Value *llvm::SimplifySubInst(Value *Op0, Value *Op1, bool isNSW, bool isNUW,
 782                              const DataLayout *DL, const TargetLibraryInfo *TLI,
 783                              const DominatorTree *DT, AssumptionTracker *AT,
 784                              const Instruction *CxtI) {
 785   return ::SimplifySubInst(Op0, Op1, isNSW, isNUW,
 786                            Query (DL, TLI, DT, AT, CxtI), RecursionLimit);
 787 }
 788
 789 /// Given operands for an FAdd, see if we can fold the result.  If not, this
 790 /// returns null.
 791 static Value *SimplifyFAddInst(Value *Op0, Value *Op1, FastMathFlags FMF,
 792                               const Query &Q, unsigned MaxRecurse) {
 793   if (Constant *CLHS = dyn_cast<Constant>(Op0)) {
 794     if (Constant *CRHS = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
 795       Constant *Ops[] = { CLHS, CRHS };
 796       return ConstantFoldInstOperands(Instruction::FAdd, CLHS->getType(),
 797                                       Ops, Q.DL, Q.TLI);
 798     }
 799
 800     // Canonicalize the constant to the RHS.
 801     std::swap(Op0, Op1);
 802   }
 803
 804   // fadd X, -0 ==> X
 805   if (match(Op1, m_NegZero()))
 806     return Op0;
 807
 808   // fadd X, 0 ==> X, when we know X is not -0
 809   if (match(Op1, m_Zero()) &&
 810       (FMF.noSignedZeros() || CannotBeNegativeZero(Op0)))
 811     return Op0;
 812
 813   // fadd [nnan ninf] X, (fsub [nnan ninf] 0, X) ==> 0
 814   //   where nnan and ninf have to occur at least once somewhere in this
 815   //   expression
 816   Value *SubOp = nullptr;
 817   if (match(Op1, m_FSub(m_AnyZero(), m_Specific(Op0))))
 818     SubOp = Op1;
 819   else if (match(Op0, m_FSub(m_AnyZero(), m_Specific(Op1))))
 820     SubOp = Op0;
 821   if (SubOp) {
 822     Instruction *FSub = cast<Instruction>(SubOp);
 823     if ((FMF.noNaNs() || FSub->hasNoNaNs()) &&
 824         (FMF.noInfs() || FSub->hasNoInfs()))
 825       return Constant::getNullValue(Op0->getType());
 826   }
 827
 828   return nullptr;
 829 }
 830
 831 /// Given operands for an FSub, see if we can fold the result.  If not, this
 832 /// returns null.
 833 static Value *SimplifyFSubInst(Value *Op0, Value *Op1, FastMathFlags FMF,
 834                               const Query &Q, unsigned MaxRecurse) {
 835   if (Constant *CLHS = dyn_cast<Constant>(Op0)) {
 836     if (Constant *CRHS = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
 837       Constant *Ops[] = { CLHS, CRHS };
 838       return ConstantFoldInstOperands(Instruction::FSub, CLHS->getType(),
 839                                       Ops, Q.DL, Q.TLI);
 840     }
 841   }
 842
 843   // fsub X, 0 ==> X
 844   if (match(Op1, m_Zero()))
 845     return Op0;
 846
 847   // fsub X, -0 ==> X, when we know X is not -0
 848   if (match(Op1, m_NegZero()) &&
 849       (FMF.noSignedZeros() || CannotBeNegativeZero(Op0)))
 850     return Op0;
 851
 852   // fsub 0, (fsub -0.0, X) ==> X
 853   Value *X;
 854   if (match(Op0, m_AnyZero())) {
 855     if (match(Op1, m_FSub(m_NegZero(), m_Value(X))))
 856       return X;
 857     if (FMF.noSignedZeros() && match(Op1, m_FSub(m_AnyZero(), m_Value(X))))
 858       return X;
 859   }
 860
 861   // fsub nnan ninf x, x ==> 0.0
 862   if (FMF.noNaNs() && FMF.noInfs() && Op0 == Op1)
 863     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
 864
 865   return nullptr;
 866 }
 867
 868 /// Given the operands for an FMul, see if we can fold the result
 869 static Value *SimplifyFMulInst(Value *Op0, Value *Op1,
 870                                FastMathFlags FMF,
 871                                const Query &Q,
 872                                unsigned MaxRecurse) {
 873  if (Constant *CLHS = dyn_cast<Constant>(Op0)) {
 874     if (Constant *CRHS = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
 875       Constant *Ops[] = { CLHS, CRHS };
 876       return ConstantFoldInstOperands(Instruction::FMul, CLHS->getType(),
 877                                       Ops, Q.DL, Q.TLI);
 878     }
 879
 880     // Canonicalize the constant to the RHS.
 881     std::swap(Op0, Op1);
 882  }
 883
 884  // fmul X, 1.0 ==> X
 885  if (match(Op1, m_FPOne()))
 886    return Op0;
 887
 888  // fmul nnan nsz X, 0 ==> 0
 889  if (FMF.noNaNs() && FMF.noSignedZeros() && match(Op1, m_AnyZero()))
 890    return Op1;
 891
 892  return nullptr;
 893 }
 894
 895 /// SimplifyMulInst - Given operands for a Mul, see if we can
 896 /// fold the result.  If not, this returns null.
 897 static Value *SimplifyMulInst(Value *Op0, Value *Op1, const Query &Q,
 898                               unsigned MaxRecurse) {
 899   if (Constant *CLHS = dyn_cast<Constant>(Op0)) {
 900     if (Constant *CRHS = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
 901       Constant *Ops[] = { CLHS, CRHS };
 902       return ConstantFoldInstOperands(Instruction::Mul, CLHS->getType(),
 903                                       Ops, Q.DL, Q.TLI);
 904     }
 905
 906     // Canonicalize the constant to the RHS.
 907     std::swap(Op0, Op1);
 908   }
 909
 910   // X * undef -> 0
 911   if (match(Op1, m_Undef()))
 912     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
 913
 914   // X * 0 -> 0
 915   if (match(Op1, m_Zero()))
 916     return Op1;
 917
 918   // X * 1 -> X
 919   if (match(Op1, m_One()))
 920     return Op0;
 921
 922   // (X / Y) * Y -> X if the division is exact.
 923   Value *X = nullptr;
 924   if (match(Op0, m_Exact(m_IDiv(m_Value(X), m_Specific(Op1)))) || // (X / Y) * Y
 925       match(Op1, m_Exact(m_IDiv(m_Value(X), m_Specific(Op0)))))   // Y * (X / Y)
 926     return X;
 927
 928   // i1 mul -> and.
 929   if (MaxRecurse && Op0->getType()->isIntegerTy(1))
 930     if (Value *V = SimplifyAndInst(Op0, Op1, Q, MaxRecurse-1))
 931       return V;
 932
 933   // Try some generic simplifications for associative operations.
 934   if (Value *V = SimplifyAssociativeBinOp(Instruction::Mul, Op0, Op1, Q,
 935                                           MaxRecurse))
 936     return V;
 937
 938   // Mul distributes over Add.  Try some generic simplifications based on this.
 939   if (Value *V = ExpandBinOp(Instruction::Mul, Op0, Op1, Instruction::Add,
 940                              Q, MaxRecurse))
 941     return V;
 942
 943   // If the operation is with the result of a select instruction, check whether
 944   // operating on either branch of the select always yields the same value.
 945   if (isa<SelectInst>(Op0) || isa<SelectInst>(Op1))
 946     if (Value *V = ThreadBinOpOverSelect(Instruction::Mul, Op0, Op1, Q,
 947                                          MaxRecurse))
 948       return V;
 949
 950   // If the operation is with the result of a phi instruction, check whether
 951   // operating on all incoming values of the phi always yields the same value.
 952   if (isa<PHINode>(Op0) || isa<PHINode>(Op1))
 953     if (Value *V = ThreadBinOpOverPHI(Instruction::Mul, Op0, Op1, Q,
 954                                       MaxRecurse))
 955       return V;
 956
 957   return nullptr;
 958 }
 959
 960 Value *llvm::SimplifyFAddInst(Value *Op0, Value *Op1, FastMathFlags FMF,
 961                              const DataLayout *DL, const TargetLibraryInfo *TLI,
 962                              const DominatorTree *DT, AssumptionTracker *AT,
 963                              const Instruction *CxtI) {
 964   return ::SimplifyFAddInst(Op0, Op1, FMF, Query (DL, TLI, DT, AT, CxtI),
 965                             RecursionLimit);
 966 }
 967
 968 Value *llvm::SimplifyFSubInst(Value *Op0, Value *Op1, FastMathFlags FMF,
 969                              const DataLayout *DL, const TargetLibraryInfo *TLI,
 970                              const DominatorTree *DT, AssumptionTracker *AT,
 971                              const Instruction *CxtI) {
 972   return ::SimplifyFSubInst(Op0, Op1, FMF, Query (DL, TLI, DT, AT, CxtI),
 973                             RecursionLimit);
 974 }
 975
 976 Value *llvm::SimplifyFMulInst(Value *Op0, Value *Op1,
 977                               FastMathFlags FMF,
 978                               const DataLayout *DL,
 979                               const TargetLibraryInfo *TLI,
 980                               const DominatorTree *DT,
 981                               AssumptionTracker *AT,
 982                               const Instruction *CxtI) {
 983   return ::SimplifyFMulInst(Op0, Op1, FMF, Query (DL, TLI, DT, AT, CxtI),
 984                             RecursionLimit);
 985 }
 986
 987 Value *llvm::SimplifyMulInst(Value *Op0, Value *Op1, const DataLayout *DL,
 988                              const TargetLibraryInfo *TLI,
 989                              const DominatorTree *DT, AssumptionTracker *AT,
 990                              const Instruction *CxtI) {
 991   return ::SimplifyMulInst(Op0, Op1, Query (DL, TLI, DT, AT, CxtI),
 992                            RecursionLimit);
 993 }
 994
 995 /// SimplifyDiv - Given operands for an SDiv or UDiv, see if we can
 996 /// fold the result.  If not, this returns null.
 997 static Value *SimplifyDiv(Instruction::BinaryOps Opcode, Value *Op0, Value *Op1,
 998                           const Query &Q, unsigned MaxRecurse) {
 999   if (Constant *C0 = dyn_cast<Constant>(Op0)) {
1000     if (Constant *C1 = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
1001       Constant *Ops[] = { C0, C1 };
1002       return ConstantFoldInstOperands(Opcode, C0->getType(), Ops, Q.DL, Q.TLI);
1003     }
1004   }
1005
1006   bool isSigned = Opcode == Instruction::SDiv;
1007
1008   // X / undef -> undef
1009   if (match(Op1, m_Undef()))
1010     return Op1;
1011
1012   // undef / X -> 0
1013   if (match(Op0, m_Undef()))
1014     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
1015
1016   // 0 / X -> 0, we don't need to preserve faults!
1017   if (match(Op0, m_Zero()))
1018     return Op0;
1019
1020   // X / 1 -> X
1021   if (match(Op1, m_One()))
1022     return Op0;
1023
1024   if (Op0->getType()->isIntegerTy(1))
1025     // It can't be division by zero, hence it must be division by one.
1026     return Op0;
1027
1028   // X / X -> 1
1029   if (Op0 == Op1)
1030     return ConstantInt::get(Op0->getType(), 1);
1031
1032   // (X * Y) / Y -> X if the multiplication does not overflow.
1033   Value *X = nullptr, *Y = nullptr;
1034   if (match(Op0, m_Mul(m_Value(X), m_Value(Y))) && (X == Op1 || Y == Op1)) {
1035     if (Y != Op1) std::swap(X, Y); // Ensure expression is (X * Y) / Y, Y = Op1
1036     OverflowingBinaryOperator *Mul = cast<OverflowingBinaryOperator>(Op0);
1037     // If the Mul knows it does not overflow, then we are good to go.
1038     if ((isSigned && Mul->hasNoSignedWrap()) ||
1039         (!isSigned && Mul->hasNoUnsignedWrap()))
1040       return X;
1041     // If X has the form X = A / Y then X * Y cannot overflow.
1042     if (BinaryOperator *Div = dyn_cast<BinaryOperator>(X))
1043       if (Div->getOpcode() == Opcode && Div->getOperand(1) == Y)
1044         return X;
1045   }
1046
1047   // (X rem Y) / Y -> 0
1048   if ((isSigned && match(Op0, m_SRem(m_Value(), m_Specific(Op1)))) ||
1049       (!isSigned && match(Op0, m_URem(m_Value(), m_Specific(Op1)))))
1050     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
1051
1052   // (X /u C1) /u C2 -> 0 if C1 * C2 overflow
1053   ConstantInt *C1, *C2;
1054   if (!isSigned && match(Op0, m_UDiv(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) &&
1055       match(Op1, m_ConstantInt(C2))) {
1056     bool Overflow;
1057     C1->getValue().umul_ov(C2->getValue(), Overflow);
1058     if (Overflow)
1059       return Constant::getNullValue(Op0->getType());
1060   }
1061
1062   // If the operation is with the result of a select instruction, check whether
1063   // operating on either branch of the select always yields the same value.
1064   if (isa<SelectInst>(Op0) || isa<SelectInst>(Op1))
1065     if (Value *V = ThreadBinOpOverSelect(Opcode, Op0, Op1, Q, MaxRecurse))
1066       return V;
1067
1068   // If the operation is with the result of a phi instruction, check whether
1069   // operating on all incoming values of the phi always yields the same value.
1070   if (isa<PHINode>(Op0) || isa<PHINode>(Op1))
1071     if (Value *V = ThreadBinOpOverPHI(Opcode, Op0, Op1, Q, MaxRecurse))
1072       return V;
1073
1074   return nullptr;
1075 }
1076
1077 /// SimplifySDivInst - Given operands for an SDiv, see if we can
1078 /// fold the result.  If not, this returns null.
1079 static Value *SimplifySDivInst(Value *Op0, Value *Op1, const Query &Q,
1080                                unsigned MaxRecurse) {
1081   if (Value *V = SimplifyDiv(Instruction::SDiv, Op0, Op1, Q, MaxRecurse))
1082     return V;
1083
1084   return nullptr;
1085 }
1086
1087 Value *llvm::SimplifySDivInst(Value *Op0, Value *Op1, const DataLayout *DL,
1088                               const TargetLibraryInfo *TLI,
1089                               const DominatorTree *DT,
1090                               AssumptionTracker *AT,
1091                               const Instruction *CxtI) {
1092   return ::SimplifySDivInst(Op0, Op1, Query (DL, TLI, DT, AT, CxtI),
1093                             RecursionLimit);
1094 }
1095
1096 /// SimplifyUDivInst - Given operands for a UDiv, see if we can
1097 /// fold the result.  If not, this returns null.
1098 static Value *SimplifyUDivInst(Value *Op0, Value *Op1, const Query &Q,
1099                                unsigned MaxRecurse) {
1100   if (Value *V = SimplifyDiv(Instruction::UDiv, Op0, Op1, Q, MaxRecurse))
1101     return V;
1102
1103   return nullptr;
1104 }
1105
1106 Value *llvm::SimplifyUDivInst(Value *Op0, Value *Op1, const DataLayout *DL,
1107                               const TargetLibraryInfo *TLI,
1108                               const DominatorTree *DT,
1109                               AssumptionTracker *AT,
1110                               const Instruction *CxtI) {
1111   return ::SimplifyUDivInst(Op0, Op1, Query (DL, TLI, DT, AT, CxtI),
1112                             RecursionLimit);
1113 }
1114
1115 static Value *SimplifyFDivInst(Value *Op0, Value *Op1, const Query &Q,
1116                                unsigned) {
1117   // undef / X -> undef    (the undef could be a snan).
1118   if (match(Op0, m_Undef()))
1119     return Op0;
1120
1121   // X / undef -> undef
1122   if (match(Op1, m_Undef()))
1123     return Op1;
1124
1125   return nullptr;
1126 }
1127
1128 Value *llvm::SimplifyFDivInst(Value *Op0, Value *Op1, const DataLayout *DL,
1129                               const TargetLibraryInfo *TLI,
1130                               const DominatorTree *DT,
1131                               AssumptionTracker *AT,
1132                               const Instruction *CxtI) {
1133   return ::SimplifyFDivInst(Op0, Op1, Query (DL, TLI, DT, AT, CxtI),
1134                             RecursionLimit);
1135 }
1136
1137 /// SimplifyRem - Given operands for an SRem or URem, see if we can
1138 /// fold the result.  If not, this returns null.
1139 static Value *SimplifyRem(Instruction::BinaryOps Opcode, Value *Op0, Value *Op1,
1140                           const Query &Q, unsigned MaxRecurse) {
1141   if (Constant *C0 = dyn_cast<Constant>(Op0)) {
1142     if (Constant *C1 = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
1143       Constant *Ops[] = { C0, C1 };
1144       return ConstantFoldInstOperands(Opcode, C0->getType(), Ops, Q.DL, Q.TLI);
1145     }
1146   }
1147
1148   // X % undef -> undef
1149   if (match(Op1, m_Undef()))
1150     return Op1;
1151
1152   // undef % X -> 0
1153   if (match(Op0, m_Undef()))
1154     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
1155
1156   // 0 % X -> 0, we don't need to preserve faults!
1157   if (match(Op0, m_Zero()))
1158     return Op0;
1159
1160   // X % 0 -> undef, we don't need to preserve faults!
1161   if (match(Op1, m_Zero()))
1162     return UndefValue::get(Op0->getType());
1163
1164   // X % 1 -> 0
1165   if (match(Op1, m_One()))
1166     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
1167
1168   if (Op0->getType()->isIntegerTy(1))
1169     // It can't be remainder by zero, hence it must be remainder by one.
1170     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
1171
1172   // X % X -> 0
1173   if (Op0 == Op1)
1174     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
1175
1176   // (X % Y) % Y -> X % Y
1177   if ((Opcode == Instruction::SRem &&
1178        match(Op0, m_SRem(m_Value(), m_Specific(Op1)))) ||
1179       (Opcode == Instruction::URem &&
1180        match(Op0, m_URem(m_Value(), m_Specific(Op1)))))
1181     return Op0;
1182
1183   // If the operation is with the result of a select instruction, check whether
1184   // operating on either branch of the select always yields the same value.
1185   if (isa<SelectInst>(Op0) || isa<SelectInst>(Op1))
1186     if (Value *V = ThreadBinOpOverSelect(Opcode, Op0, Op1, Q, MaxRecurse))
1187       return V;
1188
1189   // If the operation is with the result of a phi instruction, check whether
1190   // operating on all incoming values of the phi always yields the same value.
1191   if (isa<PHINode>(Op0) || isa<PHINode>(Op1))
1192     if (Value *V = ThreadBinOpOverPHI(Opcode, Op0, Op1, Q, MaxRecurse))
1193       return V;
1194
1195   return nullptr;
1196 }
1197
1198 /// SimplifySRemInst - Given operands for an SRem, see if we can
1199 /// fold the result.  If not, this returns null.
1200 static Value *SimplifySRemInst(Value *Op0, Value *Op1, const Query &Q,
1201                                unsigned MaxRecurse) {
1202   if (Value *V = SimplifyRem(Instruction::SRem, Op0, Op1, Q, MaxRecurse))
1203     return V;
1204
1205   return nullptr;
1206 }
1207
1208 Value *llvm::SimplifySRemInst(Value *Op0, Value *Op1, const DataLayout *DL,
1209                               const TargetLibraryInfo *TLI,
1210                               const DominatorTree *DT,
1211                               AssumptionTracker *AT,
1212                               const Instruction *CxtI) {
1213   return ::SimplifySRemInst(Op0, Op1, Query (DL, TLI, DT, AT, CxtI),
1214                             RecursionLimit);
1215 }
1216
1217 /// SimplifyURemInst - Given operands for a URem, see if we can
1218 /// fold the result.  If not, this returns null.
1219 static Value *SimplifyURemInst(Value *Op0, Value *Op1, const Query &Q,
1220                                unsigned MaxRecurse) {
1221   if (Value *V = SimplifyRem(Instruction::URem, Op0, Op1, Q, MaxRecurse))
1222     return V;
1223
1224   return nullptr;
1225 }
1226
1227 Value *llvm::SimplifyURemInst(Value *Op0, Value *Op1, const DataLayout *DL,
1228                               const TargetLibraryInfo *TLI,
1229                               const DominatorTree *DT,
1230                               AssumptionTracker *AT,
1231                               const Instruction *CxtI) {
1232   return ::SimplifyURemInst(Op0, Op1, Query (DL, TLI, DT, AT, CxtI),
1233                             RecursionLimit);
1234 }
1235
1236 static Value *SimplifyFRemInst(Value *Op0, Value *Op1, const Query &,
1237                                unsigned) {
1238   // undef % X -> undef    (the undef could be a snan).
1239   if (match(Op0, m_Undef()))
1240     return Op0;
1241
1242   // X % undef -> undef
1243   if (match(Op1, m_Undef()))
1244     return Op1;
1245
1246   return nullptr;
1247 }
1248
1249 Value *llvm::SimplifyFRemInst(Value *Op0, Value *Op1, const DataLayout *DL,
1250                               const TargetLibraryInfo *TLI,
1251                               const DominatorTree *DT,
1252                               AssumptionTracker *AT,
1253                               const Instruction *CxtI) {
1254   return ::SimplifyFRemInst(Op0, Op1, Query (DL, TLI, DT, AT, CxtI),
1255                             RecursionLimit);
1256 }
1257
1258 /// isUndefShift - Returns true if a shift by \c Amount always yields undef.
1259 static bool isUndefShift(Value *Amount) {
1260   Constant *C = dyn_cast<Constant>(Amount);
1261   if (!C)
1262     return false;
1263
1264   // X shift by undef -> undef because it may shift by the bitwidth.
1265   if (isa<UndefValue>(C))
1266     return true;
1267
1268   // Shifting by the bitwidth or more is undefined.
1269   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(C))
1270     if (CI->getValue().getLimitedValue() >=
1271         CI->getType()->getScalarSizeInBits())
1272       return true;
1273
1274   // If all lanes of a vector shift are undefined the whole shift is.
1275   if (isa<ConstantVector>(C) || isa<ConstantDataVector>(C)) {
1276     for (unsigned I = 0, E = C->getType()->getVectorNumElements(); I != E; ++I)
1277       if (!isUndefShift(C->getAggregateElement(I)))
1278         return false;
1279     return true;
1280   }
1281
1282   return false;
1283 }
1284
1285 /// SimplifyShift - Given operands for an Shl, LShr or AShr, see if we can
1286 /// fold the result.  If not, this returns null.
1287 static Value *SimplifyShift(unsigned Opcode, Value *Op0, Value *Op1,
1288                             const Query &Q, unsigned MaxRecurse) {
1289   if (Constant *C0 = dyn_cast<Constant>(Op0)) {
1290     if (Constant *C1 = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
1291       Constant *Ops[] = { C0, C1 };
1292       return ConstantFoldInstOperands(Opcode, C0->getType(), Ops, Q.DL, Q.TLI);
1293     }
1294   }
1295
1296   // 0 shift by X -> 0
1297   if (match(Op0, m_Zero()))
1298     return Op0;
1299
1300   // X shift by 0 -> X
1301   if (match(Op1, m_Zero()))
1302     return Op0;
1303
1304   // Fold undefined shifts.
1305   if (isUndefShift(Op1))
1306     return UndefValue::get(Op0->getType());
1307
1308   // If the operation is with the result of a select instruction, check whether
1309   // operating on either branch of the select always yields the same value.
1310   if (isa<SelectInst>(Op0) || isa<SelectInst>(Op1))
1311     if (Value *V = ThreadBinOpOverSelect(Opcode, Op0, Op1, Q, MaxRecurse))
1312       return V;
1313
1314   // If the operation is with the result of a phi instruction, check whether
1315   // operating on all incoming values of the phi always yields the same value.
1316   if (isa<PHINode>(Op0) || isa<PHINode>(Op1))
1317     if (Value *V = ThreadBinOpOverPHI(Opcode, Op0, Op1, Q, MaxRecurse))
1318       return V;
1319
1320   return nullptr;
1321 }
1322
1323 /// \brief Given operands for an Shl, LShr or AShr, see if we can
1324 /// fold the result.  If not, this returns null.
1325 static Value *SimplifyRightShift(unsigned Opcode, Value *Op0, Value *Op1,
1326                                  bool isExact, const Query &Q,
1327                                  unsigned MaxRecurse) {
1328   if (Value *V = SimplifyShift(Opcode, Op0, Op1, Q, MaxRecurse))
1329     return V;
1330
1331   // X >> X -> 0
1332   if (Op0 == Op1)
1333     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
1334
1335   // The low bit cannot be shifted out of an exact shift if it is set.
1336   if (isExact) {
1337     unsigned BitWidth = Op0->getType()->getScalarSizeInBits();
1338     APInt Op0KnownZero(BitWidth, 0);
1339     APInt Op0KnownOne(BitWidth, 0);
1340     computeKnownBits(Op0, Op0KnownZero, Op0KnownOne, Q.DL, /*Depth=*/0, Q.AT, Q.CxtI,
1341                      Q.DT);
1342     if (Op0KnownOne[0])
1343       return Op0;
1344   }
1345
1346   return nullptr;
1347 }
1348
1349 /// SimplifyShlInst - Given operands for an Shl, see if we can
1350 /// fold the result.  If not, this returns null.
1351 static Value *SimplifyShlInst(Value *Op0, Value *Op1, bool isNSW, bool isNUW,
1352                               const Query &Q, unsigned MaxRecurse) {
1353   if (Value *V = SimplifyShift(Instruction::Shl, Op0, Op1, Q, MaxRecurse))
1354     return V;
1355
1356   // undef << X -> 0
1357   if (match(Op0, m_Undef()))
1358     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
1359
1360   // (X >> A) << A -> X
1361   Value *X;
1362   if (match(Op0, m_Exact(m_Shr(m_Value(X), m_Specific(Op1)))))
1363     return X;
1364   return nullptr;
1365 }
1366
1367 Value *llvm::SimplifyShlInst(Value *Op0, Value *Op1, bool isNSW, bool isNUW,
1368                              const DataLayout *DL, const TargetLibraryInfo *TLI,
1369                              const DominatorTree *DT, AssumptionTracker *AT,
1370                              const Instruction *CxtI) {
1371   return ::SimplifyShlInst(Op0, Op1, isNSW, isNUW, Query (DL, TLI, DT, AT, CxtI),
1372                            RecursionLimit);
1373 }
1374
1375 /// SimplifyLShrInst - Given operands for an LShr, see if we can
1376 /// fold the result.  If not, this returns null.
1377 static Value *SimplifyLShrInst(Value *Op0, Value *Op1, bool isExact,
1378                                const Query &Q, unsigned MaxRecurse) {
1379   if (Value *V = SimplifyRightShift(Instruction::LShr, Op0, Op1, isExact, Q,
1380                                     MaxRecurse))
1381       return V;
1382
1383   // undef >>l X -> 0
1384   if (match(Op0, m_Undef()))
1385     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
1386
1387   // (X << A) >> A -> X
1388   Value *X;
1389   if (match(Op0, m_NUWShl(m_Value(X), m_Specific(Op1))))
1390     return X;
1391
1392   return nullptr;
1393 }
1394
1395 Value *llvm::SimplifyLShrInst(Value *Op0, Value *Op1, bool isExact,
1396                               const DataLayout *DL,
1397                               const TargetLibraryInfo *TLI,
1398                               const DominatorTree *DT,
1399                               AssumptionTracker *AT,
1400                               const Instruction *CxtI) {
1401   return ::SimplifyLShrInst(Op0, Op1, isExact, Query (DL, TLI, DT, AT, CxtI),
1402                             RecursionLimit);
1403 }
1404
1405 /// SimplifyAShrInst - Given operands for an AShr, see if we can
1406 /// fold the result.  If not, this returns null.
1407 static Value *SimplifyAShrInst(Value *Op0, Value *Op1, bool isExact,
1408                                const Query &Q, unsigned MaxRecurse) {
1409   if (Value *V = SimplifyRightShift(Instruction::AShr, Op0, Op1, isExact, Q,
1410                                     MaxRecurse))
1411     return V;
1412
1413   // all ones >>a X -> all ones
1414   if (match(Op0, m_AllOnes()))
1415     return Op0;
1416
1417   // undef >>a X -> all ones
1418   if (match(Op0, m_Undef()))
1419     return Constant::getAllOnesValue(Op0->getType());
1420
1421   // (X << A) >> A -> X
1422   Value *X;
1423   if (match(Op0, m_NSWShl(m_Value(X), m_Specific(Op1))))
1424     return X;
1425
1426   // Arithmetic shifting an all-sign-bit value is a no-op.
1427   unsigned NumSignBits = ComputeNumSignBits(Op0, Q.DL, 0, Q.AT, Q.CxtI, Q.DT);
1428   if (NumSignBits == Op0->getType()->getScalarSizeInBits())
1429     return Op0;
1430
1431   return nullptr;
1432 }
1433
1434 Value *llvm::SimplifyAShrInst(Value *Op0, Value *Op1, bool isExact,
1435                               const DataLayout *DL,
1436                               const TargetLibraryInfo *TLI,
1437                               const DominatorTree *DT,
1438                               AssumptionTracker *AT,
1439                               const Instruction *CxtI) {
1440   return ::SimplifyAShrInst(Op0, Op1, isExact, Query (DL, TLI, DT, AT, CxtI),
1441                             RecursionLimit);
1442 }
1443
1444 // Simplify (and (icmp ...) (icmp ...)) to true when we can tell that the range
1445 // of possible values cannot be satisfied.
1446 static Value *SimplifyAndOfICmps(ICmpInst *Op0, ICmpInst *Op1) {
1447   ICmpInst::Predicate Pred0, Pred1;
1448   ConstantInt *CI1, *CI2;
1449   Value *V;
1450   if (!match(Op0, m_ICmp(Pred0, m_Add(m_Value(V), m_ConstantInt(CI1)),
1451                          m_ConstantInt(CI2))))
1452    return nullptr;
1453
1454   if (!match(Op1, m_ICmp(Pred1, m_Specific(V), m_Specific(CI1))))
1455     return nullptr;
1456
1457   Type *ITy = Op0->getType();
1458
1459   auto *AddInst = cast<BinaryOperator>(Op0->getOperand(0));
1460   bool isNSW = AddInst->hasNoSignedWrap();
1461   bool isNUW = AddInst->hasNoUnsignedWrap();
1462
1463   const APInt &CI1V = CI1->getValue();
1464   const APInt &CI2V = CI2->getValue();
1465   const APInt Delta = CI2V - CI1V;
1466   if (CI1V.isStrictlyPositive()) {
1467     if (Delta == 2) {
1468       if (Pred0 == ICmpInst::ICMP_ULT && Pred1 == ICmpInst::ICMP_SGT)
1469         return getFalse(ITy);
1470       if (Pred0 == ICmpInst::ICMP_SLT && Pred1 == ICmpInst::ICMP_SGT && isNSW)
1471         return getFalse(ITy);
1472     }
1473     if (Delta == 1) {
1474       if (Pred0 == ICmpInst::ICMP_ULE && Pred1 == ICmpInst::ICMP_SGT)
1475         return getFalse(ITy);
1476       if (Pred0 == ICmpInst::ICMP_SLE && Pred1 == ICmpInst::ICMP_SGT && isNSW)
1477         return getFalse(ITy);
1478     }
1479   }
1480   if (CI1V.getBoolValue() && isNUW) {
1481     if (Delta == 2)
1482       if (Pred0 == ICmpInst::ICMP_ULT && Pred1 == ICmpInst::ICMP_UGT)
1483         return getFalse(ITy);
1484     if (Delta == 1)
1485       if (Pred0 == ICmpInst::ICMP_ULE && Pred1 == ICmpInst::ICMP_UGT)
1486         return getFalse(ITy);
1487   }
1488
1489   return nullptr;
1490 }
1491
1492 /// SimplifyAndInst - Given operands for an And, see if we can
1493 /// fold the result.  If not, this returns null.
1494 static Value *SimplifyAndInst(Value *Op0, Value *Op1, const Query &Q,
1495                               unsigned MaxRecurse) {
1496   if (Constant *CLHS = dyn_cast<Constant>(Op0)) {
1497     if (Constant *CRHS = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
1498       Constant *Ops[] = { CLHS, CRHS };
1499       return ConstantFoldInstOperands(Instruction::And, CLHS->getType(),
1500                                       Ops, Q.DL, Q.TLI);
1501     }
1502
1503     // Canonicalize the constant to the RHS.
1504     std::swap(Op0, Op1);
1505   }
1506
1507   // X & undef -> 0
1508   if (match(Op1, m_Undef()))
1509     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
1510
1511   // X & X = X
1512   if (Op0 == Op1)
1513     return Op0;
1514
1515   // X & 0 = 0
1516   if (match(Op1, m_Zero()))
1517     return Op1;
1518
1519   // X & -1 = X
1520   if (match(Op1, m_AllOnes()))
1521     return Op0;
1522
1523   // A & ~A  =  ~A & A  =  0
1524   if (match(Op0, m_Not(m_Specific(Op1))) ||
1525       match(Op1, m_Not(m_Specific(Op0))))
1526     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
1527
1528   // (A | ?) & A = A
1529   Value *A = nullptr, *B = nullptr;
1530   if (match(Op0, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) &&
1531       (A == Op1 || B == Op1))
1532     return Op1;
1533
1534   // A & (A | ?) = A
1535   if (match(Op1, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) &&
1536       (A == Op0 || B == Op0))
1537     return Op0;
1538
1539   // A & (-A) = A if A is a power of two or zero.
1540   if (match(Op0, m_Neg(m_Specific(Op1))) ||
1541       match(Op1, m_Neg(m_Specific(Op0)))) {
1542     if (isKnownToBeAPowerOfTwo(Op0, /*OrZero*/true, 0, Q.AT, Q.CxtI, Q.DT))
1543       return Op0;
1544     if (isKnownToBeAPowerOfTwo(Op1, /*OrZero*/true, 0, Q.AT, Q.CxtI, Q.DT))
1545       return Op1;
1546   }
1547
1548   if (auto *ICILHS = dyn_cast<ICmpInst>(Op0)) {
1549     if (auto *ICIRHS = dyn_cast<ICmpInst>(Op1)) {
1550       if (Value *V = SimplifyAndOfICmps(ICILHS, ICIRHS))
1551         return V;
1552       if (Value *V = SimplifyAndOfICmps(ICIRHS, ICILHS))
1553         return V;
1554     }
1555   }
1556
1557   // Try some generic simplifications for associative operations.
1558   if (Value *V = SimplifyAssociativeBinOp(Instruction::And, Op0, Op1, Q,
1559                                           MaxRecurse))
1560     return V;
1561
1562   // And distributes over Or.  Try some generic simplifications based on this.
1563   if (Value *V = ExpandBinOp(Instruction::And, Op0, Op1, Instruction::Or,
1564                              Q, MaxRecurse))
1565     return V;
1566
1567   // And distributes over Xor.  Try some generic simplifications based on this.
1568   if (Value *V = ExpandBinOp(Instruction::And, Op0, Op1, Instruction::Xor,
1569                              Q, MaxRecurse))
1570     return V;
1571
1572   // If the operation is with the result of a select instruction, check whether
1573   // operating on either branch of the select always yields the same value.
1574   if (isa<SelectInst>(Op0) || isa<SelectInst>(Op1))
1575     if (Value *V = ThreadBinOpOverSelect(Instruction::And, Op0, Op1, Q,
1576                                          MaxRecurse))
1577       return V;
1578
1579   // If the operation is with the result of a phi instruction, check whether
1580   // operating on all incoming values of the phi always yields the same value.
1581   if (isa<PHINode>(Op0) || isa<PHINode>(Op1))
1582     if (Value *V = ThreadBinOpOverPHI(Instruction::And, Op0, Op1, Q,
1583                                       MaxRecurse))
1584       return V;
1585
1586   return nullptr;
1587 }
1588
1589 Value *llvm::SimplifyAndInst(Value *Op0, Value *Op1, const DataLayout *DL,
1590                              const TargetLibraryInfo *TLI,
1591                              const DominatorTree *DT, AssumptionTracker *AT,
1592                              const Instruction *CxtI) {
1593   return ::SimplifyAndInst(Op0, Op1, Query (DL, TLI, DT, AT, CxtI),
1594                            RecursionLimit);
1595 }
1596
1597 // Simplify (or (icmp ...) (icmp ...)) to true when we can tell that the union
1598 // contains all possible values.
1599 static Value *SimplifyOrOfICmps(ICmpInst *Op0, ICmpInst *Op1) {
1600   ICmpInst::Predicate Pred0, Pred1;
1601   ConstantInt *CI1, *CI2;
1602   Value *V;
1603   if (!match(Op0, m_ICmp(Pred0, m_Add(m_Value(V), m_ConstantInt(CI1)),
1604                          m_ConstantInt(CI2))))
1605    return nullptr;
1606
1607   if (!match(Op1, m_ICmp(Pred1, m_Specific(V), m_Specific(CI1))))
1608     return nullptr;
1609
1610   Type *ITy = Op0->getType();
1611
1612   auto *AddInst = cast<BinaryOperator>(Op0->getOperand(0));
1613   bool isNSW = AddInst->hasNoSignedWrap();
1614   bool isNUW = AddInst->hasNoUnsignedWrap();
1615
1616   const APInt &CI1V = CI1->getValue();
1617   const APInt &CI2V = CI2->getValue();
1618   const APInt Delta = CI2V - CI1V;
1619   if (CI1V.isStrictlyPositive()) {
1620     if (Delta == 2) {
1621       if (Pred0 == ICmpInst::ICMP_UGE && Pred1 == ICmpInst::ICMP_SLE)
1622         return getTrue(ITy);
1623       if (Pred0 == ICmpInst::ICMP_SGE && Pred1 == ICmpInst::ICMP_SLE && isNSW)
1624         return getTrue(ITy);
1625     }
1626     if (Delta == 1) {
1627       if (Pred0 == ICmpInst::ICMP_UGT && Pred1 == ICmpInst::ICMP_SLE)
1628         return getTrue(ITy);
1629       if (Pred0 == ICmpInst::ICMP_SGT && Pred1 == ICmpInst::ICMP_SLE && isNSW)
1630         return getTrue(ITy);
1631     }
1632   }
1633   if (CI1V.getBoolValue() && isNUW) {
1634     if (Delta == 2)
1635       if (Pred0 == ICmpInst::ICMP_UGE && Pred1 == ICmpInst::ICMP_ULE)
1636         return getTrue(ITy);
1637     if (Delta == 1)
1638       if (Pred0 == ICmpInst::ICMP_UGT && Pred1 == ICmpInst::ICMP_ULE)
1639         return getTrue(ITy);
1640   }
1641
1642   return nullptr;
1643 }
1644
1645 /// SimplifyOrInst - Given operands for an Or, see if we can
1646 /// fold the result.  If not, this returns null.
1647 static Value *SimplifyOrInst(Value *Op0, Value *Op1, const Query &Q,
1648                              unsigned MaxRecurse) {
1649   if (Constant *CLHS = dyn_cast<Constant>(Op0)) {
1650     if (Constant *CRHS = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
1651       Constant *Ops[] = { CLHS, CRHS };
1652       return ConstantFoldInstOperands(Instruction::Or, CLHS->getType(),
1653                                       Ops, Q.DL, Q.TLI);
1654     }
1655
1656     // Canonicalize the constant to the RHS.
1657     std::swap(Op0, Op1);
1658   }
1659
1660   // X | undef -> -1
1661   if (match(Op1, m_Undef()))
1662     return Constant::getAllOnesValue(Op0->getType());
1663
1664   // X | X = X
1665   if (Op0 == Op1)
1666     return Op0;
1667
1668   // X | 0 = X
1669   if (match(Op1, m_Zero()))
1670     return Op0;
1671
1672   // X | -1 = -1
1673   if (match(Op1, m_AllOnes()))
1674     return Op1;
1675
1676   // A | ~A  =  ~A | A  =  -1
1677   if (match(Op0, m_Not(m_Specific(Op1))) ||
1678       match(Op1, m_Not(m_Specific(Op0))))
1679     return Constant::getAllOnesValue(Op0->getType());
1680
1681   // (A & ?) | A = A
1682   Value *A = nullptr, *B = nullptr;
1683   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
1684       (A == Op1 || B == Op1))
1685     return Op1;
1686
1687   // A | (A & ?) = A
1688   if (match(Op1, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
1689       (A == Op0 || B == Op0))
1690     return Op0;
1691
1692   // ~(A & ?) | A = -1
1693   if (match(Op0, m_Not(m_And(m_Value(A), m_Value(B)))) &&
1694       (A == Op1 || B == Op1))
1695     return Constant::getAllOnesValue(Op1->getType());
1696
1697   // A | ~(A & ?) = -1
1698   if (match(Op1, m_Not(m_And(m_Value(A), m_Value(B)))) &&
1699       (A == Op0 || B == Op0))
1700     return Constant::getAllOnesValue(Op0->getType());
1701
1702   if (auto *ICILHS = dyn_cast<ICmpInst>(Op0)) {
1703     if (auto *ICIRHS = dyn_cast<ICmpInst>(Op1)) {
1704       if (Value *V = SimplifyOrOfICmps(ICILHS, ICIRHS))
1705         return V;
1706       if (Value *V = SimplifyOrOfICmps(ICIRHS, ICILHS))
1707         return V;
1708     }
1709   }
1710
1711   // Try some generic simplifications for associative operations.
1712   if (Value *V = SimplifyAssociativeBinOp(Instruction::Or, Op0, Op1, Q,
1713                                           MaxRecurse))
1714     return V;
1715
1716   // Or distributes over And.  Try some generic simplifications based on this.
1717   if (Value *V = ExpandBinOp(Instruction::Or, Op0, Op1, Instruction::And, Q,
1718                              MaxRecurse))
1719     return V;
1720
1721   // If the operation is with the result of a select instruction, check whether
1722   // operating on either branch of the select always yields the same value.
1723   if (isa<SelectInst>(Op0) || isa<SelectInst>(Op1))
1724     if (Value *V = ThreadBinOpOverSelect(Instruction::Or, Op0, Op1, Q,
1725                                          MaxRecurse))
1726       return V;
1727
1728   // (A & C)|(B & D)
1729   Value *C = nullptr, *D = nullptr;
1730   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(C))) &&
1731       match(Op1, m_And(m_Value(B), m_Value(D)))) {
1732     ConstantInt *C1 = dyn_cast<ConstantInt>(C);
1733     ConstantInt *C2 = dyn_cast<ConstantInt>(D);
1734     if (C1 && C2 && (C1->getValue() == ~C2->getValue())) {
1735       // (A & C1)|(B & C2)
1736       // If we have: ((V + N) & C1) | (V & C2)
1737       // .. and C2 = ~C1 and C2 is 0+1+ and (N & C2) == 0
1738       // replace with V+N.
1739       Value *V1, *V2;
1740       if ((C2->getValue() & (C2->getValue() + 1)) == 0 && // C2 == 0+1+
1741           match(A, m_Add(m_Value(V1), m_Value(V2)))) {
1742         // Add commutes, try both ways.
1743         if (V1 == B && MaskedValueIsZero(V2, C2->getValue(), Q.DL,
1744                                          0, Q.AT, Q.CxtI, Q.DT))
1745           return A;
1746         if (V2 == B && MaskedValueIsZero(V1, C2->getValue(), Q.DL,
1747                                          0, Q.AT, Q.CxtI, Q.DT))
1748           return A;
1749       }
1750       // Or commutes, try both ways.
1751       if ((C1->getValue() & (C1->getValue() + 1)) == 0 &&
1752           match(B, m_Add(m_Value(V1), m_Value(V2)))) {
1753         // Add commutes, try both ways.
1754         if (V1 == A && MaskedValueIsZero(V2, C1->getValue(), Q.DL,
1755                                          0, Q.AT, Q.CxtI, Q.DT))
1756           return B;
1757         if (V2 == A && MaskedValueIsZero(V1, C1->getValue(), Q.DL,
1758                                          0, Q.AT, Q.CxtI, Q.DT))
1759           return B;
1760       }
1761     }
1762   }
1763
1764   // If the operation is with the result of a phi instruction, check whether
1765   // operating on all incoming values of the phi always yields the same value.
1766   if (isa<PHINode>(Op0) || isa<PHINode>(Op1))
1767     if (Value *V = ThreadBinOpOverPHI(Instruction::Or, Op0, Op1, Q, MaxRecurse))
1768       return V;
1769
1770   return nullptr;
1771 }
1772
1773 Value *llvm::SimplifyOrInst(Value *Op0, Value *Op1, const DataLayout *DL,
1774                             const TargetLibraryInfo *TLI,
1775                             const DominatorTree *DT, AssumptionTracker *AT,
1776                             const Instruction *CxtI) {
1777   return ::SimplifyOrInst(Op0, Op1, Query (DL, TLI, DT, AT, CxtI),
1778                           RecursionLimit);
1779 }
1780
1781 /// SimplifyXorInst - Given operands for a Xor, see if we can
1782 /// fold the result.  If not, this returns null.
1783 static Value *SimplifyXorInst(Value *Op0, Value *Op1, const Query &Q,
1784                               unsigned MaxRecurse) {
1785   if (Constant *CLHS = dyn_cast<Constant>(Op0)) {
1786     if (Constant *CRHS = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
1787       Constant *Ops[] = { CLHS, CRHS };
1788       return ConstantFoldInstOperands(Instruction::Xor, CLHS->getType(),
1789                                       Ops, Q.DL, Q.TLI);
1790     }
1791
1792     // Canonicalize the constant to the RHS.
1793     std::swap(Op0, Op1);
1794   }
1795
1796   // A ^ undef -> undef
1797   if (match(Op1, m_Undef()))
1798     return Op1;
1799
1800   // A ^ 0 = A
1801   if (match(Op1, m_Zero()))
1802     return Op0;
1803
1804   // A ^ A = 0
1805   if (Op0 == Op1)
1806     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
1807
1808   // A ^ ~A  =  ~A ^ A  =  -1
1809   if (match(Op0, m_Not(m_Specific(Op1))) ||
1810       match(Op1, m_Not(m_Specific(Op0))))
1811     return Constant::getAllOnesValue(Op0->getType());
1812
1813   // Try some generic simplifications for associative operations.
1814   if (Value *V = SimplifyAssociativeBinOp(Instruction::Xor, Op0, Op1, Q,
1815                                           MaxRecurse))
1816     return V;
1817
1818   // Threading Xor over selects and phi nodes is pointless, so don't bother.
1819   // Threading over the select in "A ^ select(cond, B, C)" means evaluating
1820   // "A^B" and "A^C" and seeing if they are equal; but they are equal if and
1821   // only if B and C are equal.  If B and C are equal then (since we assume
1822   // that operands have already been simplified) "select(cond, B, C)" should
1823   // have been simplified to the common value of B and C already.  Analysing
1824   // "A^B" and "A^C" thus gains nothing, but costs compile time.  Similarly
1825   // for threading over phi nodes.
1826
1827   return nullptr;
1828 }
1829
1830 Value *llvm::SimplifyXorInst(Value *Op0, Value *Op1, const DataLayout *DL,
1831                              const TargetLibraryInfo *TLI,
1832                              const DominatorTree *DT, AssumptionTracker *AT,
1833                              const Instruction *CxtI) {
1834   return ::SimplifyXorInst(Op0, Op1, Query (DL, TLI, DT, AT, CxtI),
1835                            RecursionLimit);
1836 }
1837
1838 static Type *GetCompareTy(Value *Op) {
1839   return CmpInst::makeCmpResultType(Op->getType());
1840 }
1841
1842 /// ExtractEquivalentCondition - Rummage around inside V looking for something
1843 /// equivalent to the comparison "LHS Pred RHS".  Return such a value if found,
1844 /// otherwise return null.  Helper function for analyzing max/min idioms.
1845 static Value *ExtractEquivalentCondition(Value *V, CmpInst::Predicate Pred,
1846                                          Value *LHS, Value *RHS) {
1847   SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(V);
1848   if (!SI)
1849     return nullptr;
1850   CmpInst *Cmp = dyn_cast<CmpInst>(SI->getCondition());
1851   if (!Cmp)
1852     return nullptr;
1853   Value *CmpLHS = Cmp->getOperand(0), *CmpRHS = Cmp->getOperand(1);
1854   if (Pred == Cmp->getPredicate() && LHS == CmpLHS && RHS == CmpRHS)
1855     return Cmp;
1856   if (Pred == CmpInst::getSwappedPredicate(Cmp->getPredicate()) &&
1857       LHS == CmpRHS && RHS == CmpLHS)
1858     return Cmp;
1859   return nullptr;
1860 }
1861
1862 // A significant optimization not implemented here is assuming that alloca
1863 // addresses are not equal to incoming argument values. They don't *alias*,
1864 // as we say, but that doesn't mean they aren't equal, so we take a
1865 // conservative approach.
1866 //
1867 // This is inspired in part by C++11 5.10p1:
1868 //   "Two pointers of the same type compare equal if and only if they are both
1869 //    null, both point to the same function, or both represent the same
1870 //    address."
1871 //
1872 // This is pretty permissive.
1873 //
1874 // It's also partly due to C11 6.5.9p6:
1875 //   "Two pointers compare equal if and only if both are null pointers, both are
1876 //    pointers to the same object (including a pointer to an object and a
1877 //    subobject at its beginning) or function, both are pointers to one past the
1878 //    last element of the same array object, or one is a pointer to one past the
1879 //    end of one array object and the other is a pointer to the start of a
1880 //    different array object that happens to immediately follow the first array
1881 //    object in the address space.)
1882 //
1883 // C11's version is more restrictive, however there's no reason why an argument
1884 // couldn't be a one-past-the-end value for a stack object in the caller and be
1885 // equal to the beginning of a stack object in the callee.
1886 //
1887 // If the C and C++ standards are ever made sufficiently restrictive in this
1888 // area, it may be possible to update LLVM's semantics accordingly and reinstate
1889 // this optimization.
1890 static Constant *computePointerICmp(const DataLayout *DL,
1891                                     const TargetLibraryInfo *TLI,
1892                                     CmpInst::Predicate Pred,
1893                                     Value *LHS, Value *RHS) {
1894   // First, skip past any trivial no-ops.
1895   LHS = LHS->stripPointerCasts();
1896   RHS = RHS->stripPointerCasts();
1897
1898   // A non-null pointer is not equal to a null pointer.
1899   if (llvm::isKnownNonNull(LHS, TLI) && isa<ConstantPointerNull>(RHS) &&
1900       (Pred == CmpInst::ICMP_EQ || Pred == CmpInst::ICMP_NE))
1901     return ConstantInt::get(GetCompareTy(LHS),
1902                             !CmpInst::isTrueWhenEqual(Pred));
1903
1904   // We can only fold certain predicates on pointer comparisons.
1905   switch (Pred) {
1906   default:
1907     return nullptr;
1908
1909     // Equality comaprisons are easy to fold.
1910   case CmpInst::ICMP_EQ:
1911   case CmpInst::ICMP_NE:
1912     break;
1913
1914     // We can only handle unsigned relational comparisons because 'inbounds' on
1915     // a GEP only protects against unsigned wrapping.
1916   case CmpInst::ICMP_UGT:
1917   case CmpInst::ICMP_UGE:
1918   case CmpInst::ICMP_ULT:
1919   case CmpInst::ICMP_ULE:
1920     // However, we have to switch them to their signed variants to handle
1921     // negative indices from the base pointer.
1922     Pred = ICmpInst::getSignedPredicate(Pred);
1923     break;
1924   }
1925
1926   // Strip off any constant offsets so that we can reason about them.
1927   // It's tempting to use getUnderlyingObject or even just stripInBoundsOffsets
1928   // here and compare base addresses like AliasAnalysis does, however there are
1929   // numerous hazards. AliasAnalysis and its utilities rely on special rules
1930   // governing loads and stores which don't apply to icmps. Also, AliasAnalysis
1931   // doesn't need to guarantee pointer inequality when it says NoAlias.
1932   Constant *LHSOffset = stripAndComputeConstantOffsets(DL, LHS);
1933   Constant *RHSOffset = stripAndComputeConstantOffsets(DL, RHS);
1934
1935   // If LHS and RHS are related via constant offsets to the same base
1936   // value, we can replace it with an icmp which just compares the offsets.
1937   if (LHS == RHS)
1938     return ConstantExpr::getICmp(Pred, LHSOffset, RHSOffset);
1939
1940   // Various optimizations for (in)equality comparisons.
1941   if (Pred == CmpInst::ICMP_EQ || Pred == CmpInst::ICMP_NE) {
1942     // Different non-empty allocations that exist at the same time have
1943     // different addresses (if the program can tell). Global variables always
1944     // exist, so they always exist during the lifetime of each other and all
1945     // allocas. Two different allocas usually have different addresses...
1946     //
1947     // However, if there's an @llvm.stackrestore dynamically in between two
1948     // allocas, they may have the same address. It's tempting to reduce the
1949     // scope of the problem by only looking at *static* allocas here. That would
1950     // cover the majority of allocas while significantly reducing the likelihood
1951     // of having an @llvm.stackrestore pop up in the middle. However, it's not
1952     // actually impossible for an @llvm.stackrestore to pop up in the middle of
1953     // an entry block. Also, if we have a block that's not attached to a
1954     // function, we can't tell if it's "static" under the current definition.
1955     // Theoretically, this problem could be fixed by creating a new kind of
1956     // instruction kind specifically for static allocas. Such a new instruction
1957     // could be required to be at the top of the entry block, thus preventing it
1958     // from being subject to a @llvm.stackrestore. Instcombine could even
1959     // convert regular allocas into these special allocas. It'd be nifty.
1960     // However, until then, this problem remains open.
1961     //
1962     // So, we'll assume that two non-empty allocas have different addresses
1963     // for now.
1964     //
1965     // With all that, if the offsets are within the bounds of their allocations
1966     // (and not one-past-the-end! so we can't use inbounds!), and their
1967     // allocations aren't the same, the pointers are not equal.
1968     //
1969     // Note that it's not necessary to check for LHS being a global variable
1970     // address, due to canonicalization and constant folding.
1971     if (isa<AllocaInst>(LHS) &&
1972         (isa<AllocaInst>(RHS) || isa<GlobalVariable>(RHS))) {
1973       ConstantInt *LHSOffsetCI = dyn_cast<ConstantInt>(LHSOffset);
1974       ConstantInt *RHSOffsetCI = dyn_cast<ConstantInt>(RHSOffset);
1975       uint64_t LHSSize, RHSSize;
1976       if (LHSOffsetCI && RHSOffsetCI &&
1977           getObjectSize(LHS, LHSSize, DL, TLI) &&
1978           getObjectSize(RHS, RHSSize, DL, TLI)) {
1979         const APInt &LHSOffsetValue = LHSOffsetCI->getValue();
1980         const APInt &RHSOffsetValue = RHSOffsetCI->getValue();
1981         if (!LHSOffsetValue.isNegative() &&
1982             !RHSOffsetValue.isNegative() &&
1983             LHSOffsetValue.ult(LHSSize) &&
1984             RHSOffsetValue.ult(RHSSize)) {
1985           return ConstantInt::get(GetCompareTy(LHS),
1986                                   !CmpInst::isTrueWhenEqual(Pred));
1987         }
1988       }
1989
1990       // Repeat the above check but this time without depending on DataLayout
1991       // or being able to compute a precise size.
1992       if (!cast<PointerType>(LHS->getType())->isEmptyTy() &&
1993           !cast<PointerType>(RHS->getType())->isEmptyTy() &&
1994           LHSOffset->isNullValue() &&
1995           RHSOffset->isNullValue())
1996         return ConstantInt::get(GetCompareTy(LHS),
1997                                 !CmpInst::isTrueWhenEqual(Pred));
1998     }
1999
2000     // Even if an non-inbounds GEP occurs along the path we can still optimize
2001     // equality comparisons concerning the result. We avoid walking the whole
2002     // chain again by starting where the last calls to
2003     // stripAndComputeConstantOffsets left off and accumulate the offsets.
2004     Constant *LHSNoBound = stripAndComputeConstantOffsets(DL, LHS, true);
2005     Constant *RHSNoBound = stripAndComputeConstantOffsets(DL, RHS, true);
2006     if (LHS == RHS)
2007       return ConstantExpr::getICmp(Pred,
2008                                    ConstantExpr::getAdd(LHSOffset, LHSNoBound),
2009                                    ConstantExpr::getAdd(RHSOffset, RHSNoBound));
2010   }
2011
2012   // Otherwise, fail.
2013   return nullptr;
2014 }
2015
2016 /// SimplifyICmpInst - Given operands for an ICmpInst, see if we can
2017 /// fold the result.  If not, this returns null.
2018 static Value *SimplifyICmpInst(unsigned Predicate, Value *LHS, Value *RHS,
2019                                const Query &Q, unsigned MaxRecurse) {
2020   CmpInst::Predicate Pred = (CmpInst::Predicate)Predicate;
2021   assert(CmpInst::isIntPredicate(Pred) && "Not an integer compare!");
2022
2023   if (Constant *CLHS = dyn_cast<Constant>(LHS)) {
2024     if (Constant *CRHS = dyn_cast<Constant>(RHS))
2025       return ConstantFoldCompareInstOperands(Pred, CLHS, CRHS, Q.DL, Q.TLI);
2026
2027     // If we have a constant, make sure it is on the RHS.
2028     std::swap(LHS, RHS);
2029     Pred = CmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
2030   }
2031
2032   Type *ITy = GetCompareTy(LHS); // The return type.
2033   Type *OpTy = LHS->getType();   // The operand type.
2034
2035   // icmp X, X -> true/false
2036   // X icmp undef -> true/false.  For example, icmp ugt %X, undef -> false
2037   // because X could be 0.
2038   if (LHS == RHS || isa<UndefValue>(RHS))
2039     return ConstantInt::get(ITy, CmpInst::isTrueWhenEqual(Pred));
2040
2041   // Special case logic when the operands have i1 type.
2042   if (OpTy->getScalarType()->isIntegerTy(1)) {
2043     switch (Pred) {
2044     default: break;
2045     case ICmpInst::ICMP_EQ:
2046       // X == 1 -> X
2047       if (match(RHS, m_One()))
2048         return LHS;
2049       break;
2050     case ICmpInst::ICMP_NE:
2051       // X != 0 -> X
2052       if (match(RHS, m_Zero()))
2053         return LHS;
2054       break;
2055     case ICmpInst::ICMP_UGT:
2056       // X >u 0 -> X
2057       if (match(RHS, m_Zero()))
2058         return LHS;
2059       break;
2060     case ICmpInst::ICMP_UGE:
2061       // X >=u 1 -> X
2062       if (match(RHS, m_One()))
2063         return LHS;
2064       break;
2065     case ICmpInst::ICMP_SLT:
2066       // X <s 0 -> X
2067       if (match(RHS, m_Zero()))
2068         return LHS;
2069       break;
2070     case ICmpInst::ICMP_SLE:
2071       // X <=s -1 -> X
2072       if (match(RHS, m_One()))
2073         return LHS;
2074       break;
2075     }
2076   }
2077
2078   // If we are comparing with zero then try hard since this is a common case.
2079   if (match(RHS, m_Zero())) {
2080     bool LHSKnownNonNegative, LHSKnownNegative;
2081     switch (Pred) {
2082     default: llvm_unreachable("Unknown ICmp predicate!");
2083     case ICmpInst::ICMP_ULT:
2084       return getFalse(ITy);
2085     case ICmpInst::ICMP_UGE:
2086       return getTrue(ITy);
2087     case ICmpInst::ICMP_EQ:
2088     case ICmpInst::ICMP_ULE:
2089       if (isKnownNonZero(LHS, Q.DL, 0, Q.AT, Q.CxtI, Q.DT))
2090         return getFalse(ITy);
2091       break;
2092     case ICmpInst::ICMP_NE:
2093     case ICmpInst::ICMP_UGT:
2094       if (isKnownNonZero(LHS, Q.DL, 0, Q.AT, Q.CxtI, Q.DT))
2095         return getTrue(ITy);
2096       break;
2097     case ICmpInst::ICMP_SLT:
2098       ComputeSignBit(LHS, LHSKnownNonNegative, LHSKnownNegative, Q.DL,
2099                      0, Q.AT, Q.CxtI, Q.DT);
2100       if (LHSKnownNegative)
2101         return getTrue(ITy);
2102       if (LHSKnownNonNegative)
2103         return getFalse(ITy);
2104       break;
2105     case ICmpInst::ICMP_SLE:
2106       ComputeSignBit(LHS, LHSKnownNonNegative, LHSKnownNegative, Q.DL,
2107                      0, Q.AT, Q.CxtI, Q.DT);
2108       if (LHSKnownNegative)
2109         return getTrue(ITy);
2110       if (LHSKnownNonNegative && isKnownNonZero(LHS, Q.DL,
2111                                                 0, Q.AT, Q.CxtI, Q.DT))
2112         return getFalse(ITy);
2113       break;
2114     case ICmpInst::ICMP_SGE:
2115       ComputeSignBit(LHS, LHSKnownNonNegative, LHSKnownNegative, Q.DL,
2116                      0, Q.AT, Q.CxtI, Q.DT);
2117       if (LHSKnownNegative)
2118         return getFalse(ITy);
2119       if (LHSKnownNonNegative)
2120         return getTrue(ITy);
2121       break;
2122     case ICmpInst::ICMP_SGT:
2123       ComputeSignBit(LHS, LHSKnownNonNegative, LHSKnownNegative, Q.DL,
2124                      0, Q.AT, Q.CxtI, Q.DT);
2125       if (LHSKnownNegative)
2126         return getFalse(ITy);
2127       if (LHSKnownNonNegative && isKnownNonZero(LHS, Q.DL,
2128                                                 0, Q.AT, Q.CxtI, Q.DT))
2129         return getTrue(ITy);
2130       break;
2131     }
2132   }
2133
2134   // See if we are doing a comparison with a constant integer.
2135   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
2136     // Rule out tautological comparisons (eg., ult 0 or uge 0).
2137     ConstantRange RHS_CR = ICmpInst::makeConstantRange(Pred, CI->getValue());
2138     if (RHS_CR.isEmptySet())
2139       return ConstantInt::getFalse(CI->getContext());
2140     if (RHS_CR.isFullSet())
2141       return ConstantInt::getTrue(CI->getContext());
2142
2143     // Many binary operators with constant RHS have easy to compute constant
2144     // range.  Use them to check whether the comparison is a tautology.
2145     unsigned Width = CI->getBitWidth();
2146     APInt Lower = APInt(Width, 0);
2147     APInt Upper = APInt(Width, 0);
2148     ConstantInt *CI2;
2149     if (match(LHS, m_URem(m_Value(), m_ConstantInt(CI2)))) {
2150       // 'urem x, CI2' produces [0, CI2).
2151       Upper = CI2->getValue();
2152     } else if (match(LHS, m_SRem(m_Value(), m_ConstantInt(CI2)))) {
2153       // 'srem x, CI2' produces (-|CI2|, |CI2|).
2154       Upper = CI2->getValue().abs();
2155       Lower = (-Upper) + 1;
2156     } else if (match(LHS, m_UDiv(m_ConstantInt(CI2), m_Value()))) {
2157       // 'udiv CI2, x' produces [0, CI2].
2158       Upper = CI2->getValue() + 1;
2159     } else if (match(LHS, m_UDiv(m_Value(), m_ConstantInt(CI2)))) {
2160       // 'udiv x, CI2' produces [0, UINT_MAX / CI2].
2161       APInt NegOne = APInt::getAllOnesValue(Width);
2162       if (!CI2->isZero())
2163         Upper = NegOne.udiv(CI2->getValue()) + 1;
2164     } else if (match(LHS, m_SDiv(m_ConstantInt(CI2), m_Value()))) {
2165       if (CI2->isMinSignedValue()) {
2166         // 'sdiv INT_MIN, x' produces [INT_MIN, INT_MIN / -2].
2167         Lower = CI2->getValue();
2168         Upper = Lower.lshr(1) + 1;
2169       } else {
2170         // 'sdiv CI2, x' produces [-|CI2|, |CI2|].
2171         Upper = CI2->getValue().abs() + 1;
2172         Lower = (-Upper) + 1;
2173       }
2174     } else if (match(LHS, m_SDiv(m_Value(), m_ConstantInt(CI2)))) {
2175       APInt IntMin = APInt::getSignedMinValue(Width);
2176       APInt IntMax = APInt::getSignedMaxValue(Width);
2177       APInt Val = CI2->getValue();
2178       if (Val.isAllOnesValue()) {
2179         // 'sdiv x, -1' produces [INT_MIN + 1, INT_MAX]
2180         //    where CI2 != -1 and CI2 != 0 and CI2 != 1
2181         Lower = IntMin + 1;
2182         Upper = IntMax + 1;
2183       } else if (Val.countLeadingZeros() < Width - 1) {
2184         // 'sdiv x, CI2' produces [INT_MIN / CI2, INT_MAX / CI2]
2185         //    where CI2 != -1 and CI2 != 0 and CI2 != 1
2186         Lower = IntMin.sdiv(Val);
2187         Upper = IntMax.sdiv(Val);
2188         if (Lower.sgt(Upper))
2189           std::swap(Lower, Upper);
2190         Upper = Upper + 1;
2191         assert(Upper != Lower && "Upper part of range has wrapped!");
2192       }
2193     } else if (match(LHS, m_NUWShl(m_ConstantInt(CI2), m_Value()))) {
2194       // 'shl nuw CI2, x' produces [CI2, CI2 << CLZ(CI2)]
2195       Lower = CI2->getValue();
2196       Upper = Lower.shl(Lower.countLeadingZeros()) + 1;
2197     } else if (match(LHS, m_NSWShl(m_ConstantInt(CI2), m_Value()))) {
2198       if (CI2->isNegative()) {
2199         // 'shl nsw CI2, x' produces [CI2 << CLO(CI2)-1, CI2]
2200         unsigned ShiftAmount = CI2->getValue().countLeadingOnes() - 1;
2201         Lower = CI2->getValue().shl(ShiftAmount);
2202         Upper = CI2->getValue() + 1;
2203       } else {
2204         // 'shl nsw CI2, x' produces [CI2, CI2 << CLZ(CI2)-1]
2205         unsigned ShiftAmount = CI2->getValue().countLeadingZeros() - 1;
2206         Lower = CI2->getValue();
2207         Upper = CI2->getValue().shl(ShiftAmount) + 1;
2208       }
2209     } else if (match(LHS, m_LShr(m_Value(), m_ConstantInt(CI2)))) {
2210       // 'lshr x, CI2' produces [0, UINT_MAX >> CI2].
2211       APInt NegOne = APInt::getAllOnesValue(Width);
2212       if (CI2->getValue().ult(Width))
2213         Upper = NegOne.lshr(CI2->getValue()) + 1;
2214     } else if (match(LHS, m_LShr(m_ConstantInt(CI2), m_Value()))) {
2215       // 'lshr CI2, x' produces [CI2 >> (Width-1), CI2].
2216       unsigned ShiftAmount = Width - 1;
2217       if (!CI2->isZero() && cast<BinaryOperator>(LHS)->isExact())
2218         ShiftAmount = CI2->getValue().countTrailingZeros();
2219       Lower = CI2->getValue().lshr(ShiftAmount);
2220       Upper = CI2->getValue() + 1;
2221     } else if (match(LHS, m_AShr(m_Value(), m_ConstantInt(CI2)))) {
2222       // 'ashr x, CI2' produces [INT_MIN >> CI2, INT_MAX >> CI2].
2223       APInt IntMin = APInt::getSignedMinValue(Width);
2224       APInt IntMax = APInt::getSignedMaxValue(Width);
2225       if (CI2->getValue().ult(Width)) {
2226         Lower = IntMin.ashr(CI2->getValue());
2227         Upper = IntMax.ashr(CI2->getValue()) + 1;
2228       }
2229     } else if (match(LHS, m_AShr(m_ConstantInt(CI2), m_Value()))) {
2230       unsigned ShiftAmount = Width - 1;
2231       if (!CI2->isZero() && cast<BinaryOperator>(LHS)->isExact())
2232         ShiftAmount = CI2->getValue().countTrailingZeros();
2233       if (CI2->isNegative()) {
2234         // 'ashr CI2, x' produces [CI2, CI2 >> (Width-1)]
2235         Lower = CI2->getValue();
2236         Upper = CI2->getValue().ashr(ShiftAmount) + 1;
2237       } else {
2238         // 'ashr CI2, x' produces [CI2 >> (Width-1), CI2]
2239         Lower = CI2->getValue().ashr(ShiftAmount);
2240         Upper = CI2->getValue() + 1;
2241       }
2242     } else if (match(LHS, m_Or(m_Value(), m_ConstantInt(CI2)))) {
2243       // 'or x, CI2' produces [CI2, UINT_MAX].
2244       Lower = CI2->getValue();
2245     } else if (match(LHS, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(CI2)))) {
2246       // 'and x, CI2' produces [0, CI2].
2247       Upper = CI2->getValue() + 1;
2248     }
2249     if (Lower != Upper) {
2250       ConstantRange LHS_CR = ConstantRange(Lower, Upper);
2251       if (RHS_CR.contains(LHS_CR))
2252         return ConstantInt::getTrue(RHS->getContext());
2253       if (RHS_CR.inverse().contains(LHS_CR))
2254         return ConstantInt::getFalse(RHS->getContext());
2255     }
2256   }
2257
2258   // Compare of cast, for example (zext X) != 0 -> X != 0
2259   if (isa<CastInst>(LHS) && (isa<Constant>(RHS) || isa<CastInst>(RHS))) {
2260     Instruction *LI = cast<CastInst>(LHS);
2261     Value *SrcOp = LI->getOperand(0);
2262     Type *SrcTy = SrcOp->getType();
2263     Type *DstTy = LI->getType();
2264
2265     // Turn icmp (ptrtoint x), (ptrtoint/constant) into a compare of the input
2266     // if the integer type is the same size as the pointer type.
2267     if (MaxRecurse && Q.DL && isa<PtrToIntInst>(LI) &&
2268         Q.DL->getTypeSizeInBits(SrcTy) == DstTy->getPrimitiveSizeInBits()) {
2269       if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(RHS)) {
2270         // Transfer the cast to the constant.
2271         if (Value *V = SimplifyICmpInst(Pred, SrcOp,
2272                                         ConstantExpr::getIntToPtr(RHSC, SrcTy),
2273                                         Q, MaxRecurse-1))
2274           return V;
2275       } else if (PtrToIntInst *RI = dyn_cast<PtrToIntInst>(RHS)) {
2276         if (RI->getOperand(0)->getType() == SrcTy)
2277           // Compare without the cast.
2278           if (Value *V = SimplifyICmpInst(Pred, SrcOp, RI->getOperand(0),
2279                                           Q, MaxRecurse-1))
2280             return V;
2281       }
2282     }
2283
2284     if (isa<ZExtInst>(LHS)) {
2285       // Turn icmp (zext X), (zext Y) into a compare of X and Y if they have the
2286       // same type.
2287       if (ZExtInst *RI = dyn_cast<ZExtInst>(RHS)) {
2288         if (MaxRecurse && SrcTy == RI->getOperand(0)->getType())
2289           // Compare X and Y.  Note that signed predicates become unsigned.
2290           if (Value *V = SimplifyICmpInst(ICmpInst::getUnsignedPredicate(Pred),
2291                                           SrcOp, RI->getOperand(0), Q,
2292                                           MaxRecurse-1))
2293             return V;
2294       }
2295       // Turn icmp (zext X), Cst into a compare of X and Cst if Cst is extended
2296       // too.  If not, then try to deduce the result of the comparison.
2297       else if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
2298         // Compute the constant that would happen if we truncated to SrcTy then
2299         // reextended to DstTy.
2300         Constant *Trunc = ConstantExpr::getTrunc(CI, SrcTy);
2301         Constant *RExt = ConstantExpr::getCast(CastInst::ZExt, Trunc, DstTy);
2302
2303         // If the re-extended constant didn't change then this is effectively
2304         // also a case of comparing two zero-extended values.
2305         if (RExt == CI && MaxRecurse)
2306           if (Value *V = SimplifyICmpInst(ICmpInst::getUnsignedPredicate(Pred),
2307                                         SrcOp, Trunc, Q, MaxRecurse-1))
2308             return V;
2309
2310         // Otherwise the upper bits of LHS are zero while RHS has a non-zero bit
2311         // there.  Use this to work out the result of the comparison.
2312         if (RExt != CI) {
2313           switch (Pred) {
2314           default: llvm_unreachable("Unknown ICmp predicate!");
2315           // LHS <u RHS.
2316           case ICmpInst::ICMP_EQ:
2317           case ICmpInst::ICMP_UGT:
2318           case ICmpInst::ICMP_UGE:
2319             return ConstantInt::getFalse(CI->getContext());
2320
2321           case ICmpInst::ICMP_NE:
2322           case ICmpInst::ICMP_ULT:
2323           case ICmpInst::ICMP_ULE:
2324             return ConstantInt::getTrue(CI->getContext());
2325
2326           // LHS is non-negative.  If RHS is negative then LHS >s LHS.  If RHS
2327           // is non-negative then LHS <s RHS.
2328           case ICmpInst::ICMP_SGT:
2329           case ICmpInst::ICMP_SGE:
2330             return CI->getValue().isNegative() ?
2331               ConstantInt::getTrue(CI->getContext()) :
2332               ConstantInt::getFalse(CI->getContext());
2333
2334           case ICmpInst::ICMP_SLT:
2335           case ICmpInst::ICMP_SLE:
2336             return CI->getValue().isNegative() ?
2337               ConstantInt::getFalse(CI->getContext()) :
2338               ConstantInt::getTrue(CI->getContext());
2339           }
2340         }
2341       }
2342     }
2343
2344     if (isa<SExtInst>(LHS)) {
2345       // Turn icmp (sext X), (sext Y) into a compare of X and Y if they have the
2346       // same type.
2347       if (SExtInst *RI = dyn_cast<SExtInst>(RHS)) {
2348         if (MaxRecurse && SrcTy == RI->getOperand(0)->getType())
2349           // Compare X and Y.  Note that the predicate does not change.
2350           if (Value *V = SimplifyICmpInst(Pred, SrcOp, RI->getOperand(0),
2351                                           Q, MaxRecurse-1))
2352             return V;
2353       }
2354       // Turn icmp (sext X), Cst into a compare of X and Cst if Cst is extended
2355       // too.  If not, then try to deduce the result of the comparison.
2356       else if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
2357         // Compute the constant that would happen if we truncated to SrcTy then
2358         // reextended to DstTy.
2359         Constant *Trunc = ConstantExpr::getTrunc(CI, SrcTy);
2360         Constant *RExt = ConstantExpr::getCast(CastInst::SExt, Trunc, DstTy);
2361
2362         // If the re-extended constant didn't change then this is effectively
2363         // also a case of comparing two sign-extended values.
2364         if (RExt == CI && MaxRecurse)
2365           if (Value *V = SimplifyICmpInst(Pred, SrcOp, Trunc, Q, MaxRecurse-1))
2366             return V;
2367
2368         // Otherwise the upper bits of LHS are all equal, while RHS has varying
2369         // bits there.  Use this to work out the result of the comparison.
2370         if (RExt != CI) {
2371           switch (Pred) {
2372           default: llvm_unreachable("Unknown ICmp predicate!");
2373           case ICmpInst::ICMP_EQ:
2374             return ConstantInt::getFalse(CI->getContext());
2375           case ICmpInst::ICMP_NE:
2376             return ConstantInt::getTrue(CI->getContext());
2377
2378           // If RHS is non-negative then LHS <s RHS.  If RHS is negative then
2379           // LHS >s RHS.
2380           case ICmpInst::ICMP_SGT:
2381           case ICmpInst::ICMP_SGE:
2382             return CI->getValue().isNegative() ?
2383               ConstantInt::getTrue(CI->getContext()) :
2384               ConstantInt::getFalse(CI->getContext());
2385           case ICmpInst::ICMP_SLT:
2386           case ICmpInst::ICMP_SLE:
2387             return CI->getValue().isNegative() ?
2388               ConstantInt::getFalse(CI->getContext()) :
2389               ConstantInt::getTrue(CI->getContext());
2390
2391           // If LHS is non-negative then LHS <u RHS.  If LHS is negative then
2392           // LHS >u RHS.
2393           case ICmpInst::ICMP_UGT:
2394           case ICmpInst::ICMP_UGE:
2395             // Comparison is true iff the LHS <s 0.
2396             if (MaxRecurse)
2397               if (Value *V = SimplifyICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, SrcOp,
2398                                               Constant::getNullValue(SrcTy),
2399                                               Q, MaxRecurse-1))
2400                 return V;
2401             break;
2402           case ICmpInst::ICMP_ULT:
2403           case ICmpInst::ICMP_ULE:
2404             // Comparison is true iff the LHS >=s 0.
2405             if (MaxRecurse)
2406               if (Value *V = SimplifyICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, SrcOp,
2407                                               Constant::getNullValue(SrcTy),
2408                                               Q, MaxRecurse-1))
2409                 return V;
2410             break;
2411           }
2412         }
2413       }
2414     }
2415   }
2416
2417   // Special logic for binary operators.
2418   BinaryOperator *LBO = dyn_cast<BinaryOperator>(LHS);
2419   BinaryOperator *RBO = dyn_cast<BinaryOperator>(RHS);
2420   if (MaxRecurse && (LBO || RBO)) {
2421     // Analyze the case when either LHS or RHS is an add instruction.
2422     Value *A = nullptr, *B = nullptr, *C = nullptr, *D = nullptr;
2423     // LHS = A + B (or A and B are null); RHS = C + D (or C and D are null).
2424     bool NoLHSWrapProblem = false, NoRHSWrapProblem = false;
2425     if (LBO && LBO->getOpcode() == Instruction::Add) {
2426       A = LBO->getOperand(0); B = LBO->getOperand(1);
2427       NoLHSWrapProblem = ICmpInst::isEquality(Pred) ||
2428         (CmpInst::isUnsigned(Pred) && LBO->hasNoUnsignedWrap()) ||
2429         (CmpInst::isSigned(Pred) && LBO->hasNoSignedWrap());
2430     }
2431     if (RBO && RBO->getOpcode() == Instruction::Add) {
2432       C = RBO->getOperand(0); D = RBO->getOperand(1);
2433       NoRHSWrapProblem = ICmpInst::isEquality(Pred) ||
2434         (CmpInst::isUnsigned(Pred) && RBO->hasNoUnsignedWrap()) ||
2435         (CmpInst::isSigned(Pred) && RBO->hasNoSignedWrap());
2436     }
2437
2438     // icmp (X+Y), X -> icmp Y, 0 for equalities or if there is no overflow.
2439     if ((A == RHS || B == RHS) && NoLHSWrapProblem)
2440       if (Value *V = SimplifyICmpInst(Pred, A == RHS ? B : A,
2441                                       Constant::getNullValue(RHS->getType()),
2442                                       Q, MaxRecurse-1))
2443         return V;
2444
2445     // icmp X, (X+Y) -> icmp 0, Y for equalities or if there is no overflow.
2446     if ((C == LHS || D == LHS) && NoRHSWrapProblem)
2447       if (Value *V = SimplifyICmpInst(Pred,
2448                                       Constant::getNullValue(LHS->getType()),
2449                                       C == LHS ? D : C, Q, MaxRecurse-1))
2450         return V;
2451
2452     // icmp (X+Y), (X+Z) -> icmp Y,Z for equalities or if there is no overflow.
2453     if (A && C && (A == C || A == D || B == C || B == D) &&
2454         NoLHSWrapProblem && NoRHSWrapProblem) {
2455       // Determine Y and Z in the form icmp (X+Y), (X+Z).
2456       Value *Y, *Z;
2457       if (A == C) {
2458         // C + B == C + D  ->  B == D
2459         Y = B;
2460         Z = D;
2461       } else if (A == D) {
2462         // D + B == C + D  ->  B == C
2463         Y = B;
2464         Z = C;
2465       } else if (B == C) {
2466         // A + C == C + D  ->  A == D
2467         Y = A;
2468         Z = D;
2469       } else {
2470         assert(B == D);
2471         // A + D == C + D  ->  A == C
2472         Y = A;
2473         Z = C;
2474       }
2475       if (Value *V = SimplifyICmpInst(Pred, Y, Z, Q, MaxRecurse-1))
2476         return V;
2477     }
2478   }
2479
2480   // icmp pred (or X, Y), X
2481   if (LBO && match(LBO, m_CombineOr(m_Or(m_Value(), m_Specific(RHS)),
2482                                     m_Or(m_Specific(RHS), m_Value())))) {
2483     if (Pred == ICmpInst::ICMP_ULT)
2484       return getFalse(ITy);
2485     if (Pred == ICmpInst::ICMP_UGE)
2486       return getTrue(ITy);
2487   }
2488   // icmp pred X, (or X, Y)
2489   if (RBO && match(RBO, m_CombineOr(m_Or(m_Value(), m_Specific(LHS)),
2490                                     m_Or(m_Specific(LHS), m_Value())))) {
2491     if (Pred == ICmpInst::ICMP_ULE)
2492       return getTrue(ITy);
2493     if (Pred == ICmpInst::ICMP_UGT)
2494       return getFalse(ITy);
2495   }
2496
2497   // icmp pred (and X, Y), X
2498   if (LBO && match(LBO, m_CombineOr(m_And(m_Value(), m_Specific(RHS)),
2499                                     m_And(m_Specific(RHS), m_Value())))) {
2500     if (Pred == ICmpInst::ICMP_UGT)
2501       return getFalse(ITy);
2502     if (Pred == ICmpInst::ICMP_ULE)
2503       return getTrue(ITy);
2504   }
2505   // icmp pred X, (and X, Y)
2506   if (RBO && match(RBO, m_CombineOr(m_And(m_Value(), m_Specific(LHS)),
2507                                     m_And(m_Specific(LHS), m_Value())))) {
2508     if (Pred == ICmpInst::ICMP_UGE)
2509       return getTrue(ITy);
2510     if (Pred == ICmpInst::ICMP_ULT)
2511       return getFalse(ITy);
2512   }
2513
2514   // 0 - (zext X) pred C
2515   if (!CmpInst::isUnsigned(Pred) && match(LHS, m_Neg(m_ZExt(m_Value())))) {
2516     if (ConstantInt *RHSC = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
2517       if (RHSC->getValue().isStrictlyPositive()) {
2518         if (Pred == ICmpInst::ICMP_SLT)
2519           return ConstantInt::getTrue(RHSC->getContext());
2520         if (Pred == ICmpInst::ICMP_SGE)
2521           return ConstantInt::getFalse(RHSC->getContext());
2522         if (Pred == ICmpInst::ICMP_EQ)
2523           return ConstantInt::getFalse(RHSC->getContext());
2524         if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE)
2525           return ConstantInt::getTrue(RHSC->getContext());
2526       }
2527       if (RHSC->getValue().isNonNegative()) {
2528         if (Pred == ICmpInst::ICMP_SLE)
2529           return ConstantInt::getTrue(RHSC->getContext());
2530         if (Pred == ICmpInst::ICMP_SGT)
2531           return ConstantInt::getFalse(RHSC->getContext());
2532       }
2533     }
2534   }
2535
2536   // icmp pred (urem X, Y), Y
2537   if (LBO && match(LBO, m_URem(m_Value(), m_Specific(RHS)))) {
2538     bool KnownNonNegative, KnownNegative;
2539     switch (Pred) {
2540     default:
2541       break;
2542     case ICmpInst::ICMP_SGT:
2543     case ICmpInst::ICMP_SGE:
2544       ComputeSignBit(RHS, KnownNonNegative, KnownNegative, Q.DL,
2545                      0, Q.AT, Q.CxtI, Q.DT);
2546       if (!KnownNonNegative)
2547         break;
2548       // fall-through
2549     case ICmpInst::ICMP_EQ:
2550     case ICmpInst::ICMP_UGT:
2551     case ICmpInst::ICMP_UGE:
2552       return getFalse(ITy);
2553     case ICmpInst::ICMP_SLT:
2554     case ICmpInst::ICMP_SLE:
2555       ComputeSignBit(RHS, KnownNonNegative, KnownNegative, Q.DL,
2556                      0, Q.AT, Q.CxtI, Q.DT);
2557       if (!KnownNonNegative)
2558         break;
2559       // fall-through
2560     case ICmpInst::ICMP_NE:
2561     case ICmpInst::ICMP_ULT:
2562     case ICmpInst::ICMP_ULE:
2563       return getTrue(ITy);
2564     }
2565   }
2566
2567   // icmp pred X, (urem Y, X)
2568   if (RBO && match(RBO, m_URem(m_Value(), m_Specific(LHS)))) {
2569     bool KnownNonNegative, KnownNegative;
2570     switch (Pred) {
2571     default:
2572       break;
2573     case ICmpInst::ICMP_SGT:
2574     case ICmpInst::ICMP_SGE:
2575       ComputeSignBit(LHS, KnownNonNegative, KnownNegative, Q.DL,
2576                      0, Q.AT, Q.CxtI, Q.DT);
2577       if (!KnownNonNegative)
2578         break;
2579       // fall-through
2580     case ICmpInst::ICMP_NE:
2581     case ICmpInst::ICMP_UGT:
2582     case ICmpInst::ICMP_UGE:
2583       return getTrue(ITy);
2584     case ICmpInst::ICMP_SLT:
2585     case ICmpInst::ICMP_SLE:
2586       ComputeSignBit(LHS, KnownNonNegative, KnownNegative, Q.DL,
2587                      0, Q.AT, Q.CxtI, Q.DT);
2588       if (!KnownNonNegative)
2589         break;
2590       // fall-through
2591     case ICmpInst::ICMP_EQ:
2592     case ICmpInst::ICMP_ULT:
2593     case ICmpInst::ICMP_ULE:
2594       return getFalse(ITy);
2595     }
2596   }
2597
2598   // x udiv y <=u x.
2599   if (LBO && match(LBO, m_UDiv(m_Specific(RHS), m_Value()))) {
2600     // icmp pred (X /u Y), X
2601     if (Pred == ICmpInst::ICMP_UGT)
2602       return getFalse(ITy);
2603     if (Pred == ICmpInst::ICMP_ULE)
2604       return getTrue(ITy);
2605   }
2606
2607   // handle:
2608   //   CI2 << X == CI
2609   //   CI2 << X != CI
2610   //
2611   //   where CI2 is a power of 2 and CI isn't
2612   if (auto *CI = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
2613     const APInt *CI2Val, *CIVal = &CI->getValue();
2614     if (LBO && match(LBO, m_Shl(m_APInt(CI2Val), m_Value())) &&
2615         CI2Val->isPowerOf2()) {
2616       if (!CIVal->isPowerOf2()) {
2617         // CI2 << X can equal zero in some circumstances,
2618         // this simplification is unsafe if CI is zero.
2619         //
2620         // We know it is safe if:
2621         // - The shift is nsw, we can't shift out the one bit.
2622         // - The shift is nuw, we can't shift out the one bit.
2623         // - CI2 is one
2624         // - CI isn't zero
2625         if (LBO->hasNoSignedWrap() || LBO->hasNoUnsignedWrap() ||
2626             *CI2Val == 1 || !CI->isZero()) {
2627           if (Pred == ICmpInst::ICMP_EQ)
2628             return ConstantInt::getFalse(RHS->getContext());
2629           if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE)
2630             return ConstantInt::getTrue(RHS->getContext());
2631         }
2632       }
2633       if (CIVal->isSignBit() && *CI2Val == 1) {
2634         if (Pred == ICmpInst::ICMP_UGT)
2635           return ConstantInt::getFalse(RHS->getContext());
2636         if (Pred == ICmpInst::ICMP_ULE)
2637           return ConstantInt::getTrue(RHS->getContext());
2638       }
2639     }
2640   }
2641
2642   if (MaxRecurse && LBO && RBO && LBO->getOpcode() == RBO->getOpcode() &&
2643       LBO->getOperand(1) == RBO->getOperand(1)) {
2644     switch (LBO->getOpcode()) {
2645     default: break;
2646     case Instruction::UDiv:
2647     case Instruction::LShr:
2648       if (ICmpInst::isSigned(Pred))
2649         break;
2650       // fall-through
2651     case Instruction::SDiv:
2652     case Instruction::AShr:
2653       if (!LBO->isExact() || !RBO->isExact())
2654         break;
2655       if (Value *V = SimplifyICmpInst(Pred, LBO->getOperand(0),
2656                                       RBO->getOperand(0), Q, MaxRecurse-1))
2657         return V;
2658       break;
2659     case Instruction::Shl: {
2660       bool NUW = LBO->hasNoUnsignedWrap() && RBO->hasNoUnsignedWrap();
2661       bool NSW = LBO->hasNoSignedWrap() && RBO->hasNoSignedWrap();
2662       if (!NUW && !NSW)
2663         break;
2664       if (!NSW && ICmpInst::isSigned(Pred))
2665         break;
2666       if (Value *V = SimplifyICmpInst(Pred, LBO->getOperand(0),
2667                                       RBO->getOperand(0), Q, MaxRecurse-1))
2668         return V;
2669       break;
2670     }
2671     }
2672   }
2673
2674   // Simplify comparisons involving max/min.
2675   Value *A, *B;
2676   CmpInst::Predicate P = CmpInst::BAD_ICMP_PREDICATE;
2677   CmpInst::Predicate EqP; // Chosen so that "A == max/min(A,B)" iff "A EqP B".
2678
2679   // Signed variants on "max(a,b)>=a -> true".
2680   if (match(LHS, m_SMax(m_Value(A), m_Value(B))) && (A == RHS || B == RHS)) {
2681     if (A != RHS) std::swap(A, B); // smax(A, B) pred A.
2682     EqP = CmpInst::ICMP_SGE; // "A == smax(A, B)" iff "A sge B".
2683     // We analyze this as smax(A, B) pred A.
2684     P = Pred;
2685   } else if (match(RHS, m_SMax(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2686              (A == LHS || B == LHS)) {
2687     if (A != LHS) std::swap(A, B); // A pred smax(A, B).
2688     EqP = CmpInst::ICMP_SGE; // "A == smax(A, B)" iff "A sge B".
2689     // We analyze this as smax(A, B) swapped-pred A.
2690     P = CmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
2691   } else if (match(LHS, m_SMin(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2692              (A == RHS || B == RHS)) {
2693     if (A != RHS) std::swap(A, B); // smin(A, B) pred A.
2694     EqP = CmpInst::ICMP_SLE; // "A == smin(A, B)" iff "A sle B".
2695     // We analyze this as smax(-A, -B) swapped-pred -A.
2696     // Note that we do not need to actually form -A or -B thanks to EqP.
2697     P = CmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
2698   } else if (match(RHS, m_SMin(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2699              (A == LHS || B == LHS)) {
2700     if (A != LHS) std::swap(A, B); // A pred smin(A, B).
2701     EqP = CmpInst::ICMP_SLE; // "A == smin(A, B)" iff "A sle B".
2702     // We analyze this as smax(-A, -B) pred -A.
2703     // Note that we do not need to actually form -A or -B thanks to EqP.
2704     P = Pred;
2705   }
2706   if (P != CmpInst::BAD_ICMP_PREDICATE) {
2707     // Cases correspond to "max(A, B) p A".
2708     switch (P) {
2709     default:
2710       break;
2711     case CmpInst::ICMP_EQ:
2712     case CmpInst::ICMP_SLE:
2713       // Equivalent to "A EqP B".  This may be the same as the condition tested
2714       // in the max/min; if so, we can just return that.
2715       if (Value *V = ExtractEquivalentCondition(LHS, EqP, A, B))
2716         return V;
2717       if (Value *V = ExtractEquivalentCondition(RHS, EqP, A, B))
2718         return V;
2719       // Otherwise, see if "A EqP B" simplifies.
2720       if (MaxRecurse)
2721         if (Value *V = SimplifyICmpInst(EqP, A, B, Q, MaxRecurse-1))
2722           return V;
2723       break;
2724     case CmpInst::ICMP_NE:
2725     case CmpInst::ICMP_SGT: {
2726       CmpInst::Predicate InvEqP = CmpInst::getInversePredicate(EqP);
2727       // Equivalent to "A InvEqP B".  This may be the same as the condition
2728       // tested in the max/min; if so, we can just return that.
2729       if (Value *V = ExtractEquivalentCondition(LHS, InvEqP, A, B))
2730         return V;
2731       if (Value *V = ExtractEquivalentCondition(RHS, InvEqP, A, B))
2732         return V;
2733       // Otherwise, see if "A InvEqP B" simplifies.
2734       if (MaxRecurse)
2735         if (Value *V = SimplifyICmpInst(InvEqP, A, B, Q, MaxRecurse-1))
2736           return V;
2737       break;
2738     }
2739     case CmpInst::ICMP_SGE:
2740       // Always true.
2741       return getTrue(ITy);
2742     case CmpInst::ICMP_SLT:
2743       // Always false.
2744       return getFalse(ITy);
2745     }
2746   }
2747
2748   // Unsigned variants on "max(a,b)>=a -> true".
2749   P = CmpInst::BAD_ICMP_PREDICATE;
2750   if (match(LHS, m_UMax(m_Value(A), m_Value(B))) && (A == RHS || B == RHS)) {
2751     if (A != RHS) std::swap(A, B); // umax(A, B) pred A.
2752     EqP = CmpInst::ICMP_UGE; // "A == umax(A, B)" iff "A uge B".
2753     // We analyze this as umax(A, B) pred A.
2754     P = Pred;
2755   } else if (match(RHS, m_UMax(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2756              (A == LHS || B == LHS)) {
2757     if (A != LHS) std::swap(A, B); // A pred umax(A, B).
2758     EqP = CmpInst::ICMP_UGE; // "A == umax(A, B)" iff "A uge B".
2759     // We analyze this as umax(A, B) swapped-pred A.
2760     P = CmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
2761   } else if (match(LHS, m_UMin(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2762              (A == RHS || B == RHS)) {
2763     if (A != RHS) std::swap(A, B); // umin(A, B) pred A.
2764     EqP = CmpInst::ICMP_ULE; // "A == umin(A, B)" iff "A ule B".
2765     // We analyze this as umax(-A, -B) swapped-pred -A.
2766     // Note that we do not need to actually form -A or -B thanks to EqP.
2767     P = CmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
2768   } else if (match(RHS, m_UMin(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2769              (A == LHS || B == LHS)) {
2770     if (A != LHS) std::swap(A, B); // A pred umin(A, B).
2771     EqP = CmpInst::ICMP_ULE; // "A == umin(A, B)" iff "A ule B".
2772     // We analyze this as umax(-A, -B) pred -A.
2773     // Note that we do not need to actually form -A or -B thanks to EqP.
2774     P = Pred;
2775   }
2776   if (P != CmpInst::BAD_ICMP_PREDICATE) {
2777     // Cases correspond to "max(A, B) p A".
2778     switch (P) {
2779     default:
2780       break;
2781     case CmpInst::ICMP_EQ:
2782     case CmpInst::ICMP_ULE:
2783       // Equivalent to "A EqP B".  This may be the same as the condition tested
2784       // in the max/min; if so, we can just return that.
2785       if (Value *V = ExtractEquivalentCondition(LHS, EqP, A, B))
2786         return V;
2787       if (Value *V = ExtractEquivalentCondition(RHS, EqP, A, B))
2788         return V;
2789       // Otherwise, see if "A EqP B" simplifies.
2790       if (MaxRecurse)
2791         if (Value *V = SimplifyICmpInst(EqP, A, B, Q, MaxRecurse-1))
2792           return V;
2793       break;
2794     case CmpInst::ICMP_NE:
2795     case CmpInst::ICMP_UGT: {
2796       CmpInst::Predicate InvEqP = CmpInst::getInversePredicate(EqP);
2797       // Equivalent to "A InvEqP B".  This may be the same as the condition
2798       // tested in the max/min; if so, we can just return that.
2799       if (Value *V = ExtractEquivalentCondition(LHS, InvEqP, A, B))
2800         return V;
2801       if (Value *V = ExtractEquivalentCondition(RHS, InvEqP, A, B))
2802         return V;
2803       // Otherwise, see if "A InvEqP B" simplifies.
2804       if (MaxRecurse)
2805         if (Value *V = SimplifyICmpInst(InvEqP, A, B, Q, MaxRecurse-1))
2806           return V;
2807       break;
2808     }
2809     case CmpInst::ICMP_UGE:
2810       // Always true.
2811       return getTrue(ITy);
2812     case CmpInst::ICMP_ULT:
2813       // Always false.
2814       return getFalse(ITy);
2815     }
2816   }
2817
2818   // Variants on "max(x,y) >= min(x,z)".
2819   Value *C, *D;
2820   if (match(LHS, m_SMax(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2821       match(RHS, m_SMin(m_Value(C), m_Value(D))) &&
2822       (A == C || A == D || B == C || B == D)) {
2823     // max(x, ?) pred min(x, ?).
2824     if (Pred == CmpInst::ICMP_SGE)
2825       // Always true.
2826       return getTrue(ITy);
2827     if (Pred == CmpInst::ICMP_SLT)
2828       // Always false.
2829       return getFalse(ITy);
2830   } else if (match(LHS, m_SMin(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2831              match(RHS, m_SMax(m_Value(C), m_Value(D))) &&
2832              (A == C || A == D || B == C || B == D)) {
2833     // min(x, ?) pred max(x, ?).
2834     if (Pred == CmpInst::ICMP_SLE)
2835       // Always true.
2836       return getTrue(ITy);
2837     if (Pred == CmpInst::ICMP_SGT)
2838       // Always false.
2839       return getFalse(ITy);
2840   } else if (match(LHS, m_UMax(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2841              match(RHS, m_UMin(m_Value(C), m_Value(D))) &&
2842              (A == C || A == D || B == C || B == D)) {
2843     // max(x, ?) pred min(x, ?).
2844     if (Pred == CmpInst::ICMP_UGE)
2845       // Always true.
2846       return getTrue(ITy);
2847     if (Pred == CmpInst::ICMP_ULT)
2848       // Always false.
2849       return getFalse(ITy);
2850   } else if (match(LHS, m_UMin(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2851              match(RHS, m_UMax(m_Value(C), m_Value(D))) &&
2852              (A == C || A == D || B == C || B == D)) {
2853     // min(x, ?) pred max(x, ?).
2854     if (Pred == CmpInst::ICMP_ULE)
2855       // Always true.
2856       return getTrue(ITy);
2857     if (Pred == CmpInst::ICMP_UGT)
2858       // Always false.
2859       return getFalse(ITy);
2860   }
2861
2862   // Simplify comparisons of related pointers using a powerful, recursive
2863   // GEP-walk when we have target data available..
2864   if (LHS->getType()->isPointerTy())
2865     if (Constant *C = computePointerICmp(Q.DL, Q.TLI, Pred, LHS, RHS))
2866       return C;
2867
2868   if (GetElementPtrInst *GLHS = dyn_cast<GetElementPtrInst>(LHS)) {
2869     if (GEPOperator *GRHS = dyn_cast<GEPOperator>(RHS)) {
2870       if (GLHS->getPointerOperand() == GRHS->getPointerOperand() &&
2871           GLHS->hasAllConstantIndices() && GRHS->hasAllConstantIndices() &&
2872           (ICmpInst::isEquality(Pred) ||
2873            (GLHS->isInBounds() && GRHS->isInBounds() &&
2874             Pred == ICmpInst::getSignedPredicate(Pred)))) {
2875         // The bases are equal and the indices are constant.  Build a constant
2876         // expression GEP with the same indices and a null base pointer to see
2877         // what constant folding can make out of it.
2878         Constant *Null = Constant::getNullValue(GLHS->getPointerOperandType());
2879         SmallVector<Value *, 4> IndicesLHS(GLHS->idx_begin(), GLHS->idx_end());
2880         Constant *NewLHS = ConstantExpr::getGetElementPtr(Null, IndicesLHS);
2881
2882         SmallVector<Value *, 4> IndicesRHS(GRHS->idx_begin(), GRHS->idx_end());
2883         Constant *NewRHS = ConstantExpr::getGetElementPtr(Null, IndicesRHS);
2884         return ConstantExpr::getICmp(Pred, NewLHS, NewRHS);
2885       }
2886     }
2887   }
2888
2889   // If a bit is known to be zero for A and known to be one for B,
2890   // then A and B cannot be equal.
2891   if (ICmpInst::isEquality(Pred)) {
2892     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
2893       uint32_t BitWidth = CI->getBitWidth();
2894       APInt LHSKnownZero(BitWidth, 0);
2895       APInt LHSKnownOne(BitWidth, 0);
2896       computeKnownBits(LHS, LHSKnownZero, LHSKnownOne, Q.DL, /*Depth=*/0, Q.AT,
2897                        Q.CxtI, Q.DT);
2898       const APInt &RHSVal = CI->getValue();
2899       if (((LHSKnownZero & RHSVal) != 0) || ((LHSKnownOne & ~RHSVal) != 0))
2900         return Pred == ICmpInst::ICMP_EQ
2901                    ? ConstantInt::getFalse(CI->getContext())
2902                    : ConstantInt::getTrue(CI->getContext());
2903     }
2904   }
2905
2906   // If the comparison is with the result of a select instruction, check whether
2907   // comparing with either branch of the select always yields the same value.
2908   if (isa<SelectInst>(LHS) || isa<SelectInst>(RHS))
2909     if (Value *V = ThreadCmpOverSelect(Pred, LHS, RHS, Q, MaxRecurse))
2910       return V;
2911
2912   // If the comparison is with the result of a phi instruction, check whether
2913   // doing the compare with each incoming phi value yields a common result.
2914   if (isa<PHINode>(LHS) || isa<PHINode>(RHS))
2915     if (Value *V = ThreadCmpOverPHI(Pred, LHS, RHS, Q, MaxRecurse))
2916       return V;
2917
2918   return nullptr;
2919 }
2920
2921 Value *llvm::SimplifyICmpInst(unsigned Predicate, Value *LHS, Value *RHS,
2922                               const DataLayout *DL,
2923                               const TargetLibraryInfo *TLI,
2924                               const DominatorTree *DT,
2925                               AssumptionTracker *AT,
2926                               Instruction *CxtI) {
2927   return ::SimplifyICmpInst(Predicate, LHS, RHS, Query (DL, TLI, DT, AT, CxtI),
2928                             RecursionLimit);
2929 }
2930
2931 /// SimplifyFCmpInst - Given operands for an FCmpInst, see if we can
2932 /// fold the result.  If not, this returns null.
2933 static Value *SimplifyFCmpInst(unsigned Predicate, Value *LHS, Value *RHS,
2934                                const Query &Q, unsigned MaxRecurse) {
2935   CmpInst::Predicate Pred = (CmpInst::Predicate)Predicate;
2936   assert(CmpInst::isFPPredicate(Pred) && "Not an FP compare!");
2937
2938   if (Constant *CLHS = dyn_cast<Constant>(LHS)) {
2939     if (Constant *CRHS = dyn_cast<Constant>(RHS))
2940       return ConstantFoldCompareInstOperands(Pred, CLHS, CRHS, Q.DL, Q.TLI);
2941
2942     // If we have a constant, make sure it is on the RHS.
2943     std::swap(LHS, RHS);
2944     Pred = CmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
2945   }
2946
2947   // Fold trivial predicates.
2948   if (Pred == FCmpInst::FCMP_FALSE)
2949     return ConstantInt::get(GetCompareTy(LHS), 0);
2950   if (Pred == FCmpInst::FCMP_TRUE)
2951     return ConstantInt::get(GetCompareTy(LHS), 1);
2952
2953   if (isa<UndefValue>(RHS))                  // fcmp pred X, undef -> undef
2954     return UndefValue::get(GetCompareTy(LHS));
2955
2956   // fcmp x,x -> true/false.  Not all compares are foldable.
2957   if (LHS == RHS) {
2958     if (CmpInst::isTrueWhenEqual(Pred))
2959       return ConstantInt::get(GetCompareTy(LHS), 1);
2960     if (CmpInst::isFalseWhenEqual(Pred))
2961       return ConstantInt::get(GetCompareTy(LHS), 0);
2962   }
2963
2964   // Handle fcmp with constant RHS
2965   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(RHS)) {
2966     // If the constant is a nan, see if we can fold the comparison based on it.
2967     if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHSC)) {
2968       if (CFP->getValueAPF().isNaN()) {
2969         if (FCmpInst::isOrdered(Pred))   // True "if ordered and foo"
2970           return ConstantInt::getFalse(CFP->getContext());
2971         assert(FCmpInst::isUnordered(Pred) &&
2972                "Comparison must be either ordered or unordered!");
2973         // True if unordered.
2974         return ConstantInt::getTrue(CFP->getContext());
2975       }
2976       // Check whether the constant is an infinity.
2977       if (CFP->getValueAPF().isInfinity()) {
2978         if (CFP->getValueAPF().isNegative()) {
2979           switch (Pred) {
2980           case FCmpInst::FCMP_OLT:
2981             // No value is ordered and less than negative infinity.
2982             return ConstantInt::getFalse(CFP->getContext());
2983           case FCmpInst::FCMP_UGE:
2984             // All values are unordered with or at least negative infinity.
2985             return ConstantInt::getTrue(CFP->getContext());
2986           default:
2987             break;
2988           }
2989         } else {
2990           switch (Pred) {
2991           case FCmpInst::FCMP_OGT:
2992             // No value is ordered and greater than infinity.
2993             return ConstantInt::getFalse(CFP->getContext());
2994           case FCmpInst::FCMP_ULE:
2995             // All values are unordered with and at most infinity.
2996             return ConstantInt::getTrue(CFP->getContext());
2997           default:
2998             break;
2999           }
3000         }
3001       }
3002     }
3003   }
3004
3005   // If the comparison is with the result of a select instruction, check whether
3006   // comparing with either branch of the select always yields the same value.
3007   if (isa<SelectInst>(LHS) || isa<SelectInst>(RHS))
3008     if (Value *V = ThreadCmpOverSelect(Pred, LHS, RHS, Q, MaxRecurse))
3009       return V;
3010
3011   // If the comparison is with the result of a phi instruction, check whether
3012   // doing the compare with each incoming phi value yields a common result.
3013   if (isa<PHINode>(LHS) || isa<PHINode>(RHS))
3014     if (Value *V = ThreadCmpOverPHI(Pred, LHS, RHS, Q, MaxRecurse))
3015       return V;
3016
3017   return nullptr;
3018 }
3019
3020 Value *llvm::SimplifyFCmpInst(unsigned Predicate, Value *LHS, Value *RHS,
3021                               const DataLayout *DL,
3022                               const TargetLibraryInfo *TLI,
3023                               const DominatorTree *DT,
3024                               AssumptionTracker *AT,
3025                               const Instruction *CxtI) {
3026   return ::SimplifyFCmpInst(Predicate, LHS, RHS, Query (DL, TLI, DT, AT, CxtI),
3027                             RecursionLimit);
3028 }
3029
3030 /// SimplifySelectInst - Given operands for a SelectInst, see if we can fold
3031 /// the result.  If not, this returns null.
3032 static Value *SimplifySelectInst(Value *CondVal, Value *TrueVal,
3033                                  Value *FalseVal, const Query &Q,
3034                                  unsigned MaxRecurse) {
3035   // select true, X, Y  -> X
3036   // select false, X, Y -> Y
3037   if (Constant *CB = dyn_cast<Constant>(CondVal)) {
3038     if (CB->isAllOnesValue())
3039       return TrueVal;
3040     if (CB->isNullValue())
3041       return FalseVal;
3042   }
3043
3044   // select C, X, X -> X
3045   if (TrueVal == FalseVal)
3046     return TrueVal;
3047
3048   if (isa<UndefValue>(CondVal)) {  // select undef, X, Y -> X or Y
3049     if (isa<Constant>(TrueVal))
3050       return TrueVal;
3051     return FalseVal;
3052   }
3053   if (isa<UndefValue>(TrueVal))   // select C, undef, X -> X
3054     return FalseVal;
3055   if (isa<UndefValue>(FalseVal))   // select C, X, undef -> X
3056     return TrueVal;
3057
3058   return nullptr;
3059 }
3060
3061 Value *llvm::SimplifySelectInst(Value *Cond, Value *TrueVal, Value *FalseVal,
3062                                 const DataLayout *DL,
3063                                 const TargetLibraryInfo *TLI,
3064                                 const DominatorTree *DT,
3065                                 AssumptionTracker *AT,
3066                                 const Instruction *CxtI) {
3067   return ::SimplifySelectInst(Cond, TrueVal, FalseVal,
3068                               Query (DL, TLI, DT, AT, CxtI), RecursionLimit);
3069 }
3070
3071 /// SimplifyGEPInst - Given operands for an GetElementPtrInst, see if we can
3072 /// fold the result.  If not, this returns null.
3073 static Value *SimplifyGEPInst(ArrayRef<Value *> Ops, const Query &Q, unsigned) {
3074   // The type of the GEP pointer operand.
3075   PointerType *PtrTy = cast<PointerType>(Ops[0]->getType()->getScalarType());
3076   unsigned AS = PtrTy->getAddressSpace();
3077
3078   // getelementptr P -> P.
3079   if (Ops.size() == 1)
3080     return Ops[0];
3081
3082   // Compute the (pointer) type returned by the GEP instruction.
3083   Type *LastType = GetElementPtrInst::getIndexedType(PtrTy, Ops.slice(1));
3084   Type *GEPTy = PointerType::get(LastType, AS);
3085   if (VectorType *VT = dyn_cast<VectorType>(Ops[0]->getType()))
3086     GEPTy = VectorType::get(GEPTy, VT->getNumElements());
3087
3088   if (isa<UndefValue>(Ops[0]))
3089     return UndefValue::get(GEPTy);
3090
3091   if (Ops.size() == 2) {
3092     // getelementptr P, 0 -> P.
3093     if (match(Ops[1], m_Zero()))
3094       return Ops[0];
3095
3096     Type *Ty = PtrTy->getElementType();
3097     if (Q.DL && Ty->isSized()) {
3098       Value *P;
3099       uint64_t C;
3100       uint64_t TyAllocSize = Q.DL->getTypeAllocSize(Ty);
3101       // getelementptr P, N -> P if P points to a type of zero size.
3102       if (TyAllocSize == 0)
3103         return Ops[0];
3104
3105       // The following transforms are only safe if the ptrtoint cast
3106       // doesn't truncate the pointers.
3107       if (Ops[1]->getType()->getScalarSizeInBits() ==
3108           Q.DL->getPointerSizeInBits(AS)) {
3109         auto PtrToIntOrZero = [GEPTy](Value *P) -> Value * {
3110           if (match(P, m_Zero()))
3111             return Constant::getNullValue(GEPTy);
3112           Value *Temp;
3113           if (match(P, m_PtrToInt(m_Value(Temp))))
3114             if (Temp->getType() == GEPTy)
3115               return Temp;
3116           return nullptr;
3117         };
3118
3119         // getelementptr V, (sub P, V) -> P if P points to a type of size 1.
3120         if (TyAllocSize == 1 &&
3121             match(Ops[1], m_Sub(m_Value(P), m_PtrToInt(m_Specific(Ops[0])))))
3122           if (Value *R = PtrToIntOrZero(P))
3123             return R;
3124
3125         // getelementptr V, (ashr (sub P, V), C) -> Q
3126         // if P points to a type of size 1 << C.
3127         if (match(Ops[1],
3128                   m_AShr(m_Sub(m_Value(P), m_PtrToInt(m_Specific(Ops[0]))),
3129                          m_ConstantInt(C))) &&
3130             TyAllocSize == 1ULL << C)
3131           if (Value *R = PtrToIntOrZero(P))
3132             return R;
3133
3134         // getelementptr V, (sdiv (sub P, V), C) -> Q
3135         // if P points to a type of size C.
3136         if (match(Ops[1],
3137                   m_SDiv(m_Sub(m_Value(P), m_PtrToInt(m_Specific(Ops[0]))),
3138                          m_SpecificInt(TyAllocSize))))
3139           if (Value *R = PtrToIntOrZero(P))
3140             return R;
3141       }
3142     }
3143   }
3144
3145   // Check to see if this is constant foldable.
3146   for (unsigned i = 0, e = Ops.size(); i != e; ++i)
3147     if (!isa<Constant>(Ops[i]))
3148       return nullptr;
3149
3150   return ConstantExpr::getGetElementPtr(cast<Constant>(Ops[0]), Ops.slice(1));
3151 }
3152
3153 Value *llvm::SimplifyGEPInst(ArrayRef<Value *> Ops, const DataLayout *DL,
3154                              const TargetLibraryInfo *TLI,
3155                              const DominatorTree *DT, AssumptionTracker *AT,
3156                              const Instruction *CxtI) {
3157   return ::SimplifyGEPInst(Ops, Query (DL, TLI, DT, AT, CxtI), RecursionLimit);
3158 }
3159
3160 /// SimplifyInsertValueInst - Given operands for an InsertValueInst, see if we
3161 /// can fold the result.  If not, this returns null.
3162 static Value *SimplifyInsertValueInst(Value *Agg, Value *Val,
3163                                       ArrayRef<unsigned> Idxs, const Query &Q,
3164                                       unsigned) {
3165   if (Constant *CAgg = dyn_cast<Constant>(Agg))
3166     if (Constant *CVal = dyn_cast<Constant>(Val))
3167       return ConstantFoldInsertValueInstruction(CAgg, CVal, Idxs);
3168
3169   // insertvalue x, undef, n -> x
3170   if (match(Val, m_Undef()))
3171     return Agg;
3172
3173   // insertvalue x, (extractvalue y, n), n
3174   if (ExtractValueInst *EV = dyn_cast<ExtractValueInst>(Val))
3175     if (EV->getAggregateOperand()->getType() == Agg->getType() &&
3176         EV->getIndices() == Idxs) {
3177       // insertvalue undef, (extractvalue y, n), n -> y
3178       if (match(Agg, m_Undef()))
3179         return EV->getAggregateOperand();
3180
3181       // insertvalue y, (extractvalue y, n), n -> y
3182       if (Agg == EV->getAggregateOperand())
3183         return Agg;
3184     }
3185
3186   return nullptr;
3187 }
3188
3189 Value *llvm::SimplifyInsertValueInst(Value *Agg, Value *Val,
3190                                      ArrayRef<unsigned> Idxs,
3191                                      const DataLayout *DL,
3192                                      const TargetLibraryInfo *TLI,
3193                                      const DominatorTree *DT,
3194                                      AssumptionTracker *AT,
3195                                      const Instruction *CxtI) {
3196   return ::SimplifyInsertValueInst(Agg, Val, Idxs,
3197                                    Query (DL, TLI, DT, AT, CxtI),
3198                                    RecursionLimit);
3199 }
3200
3201 /// SimplifyPHINode - See if we can fold the given phi.  If not, returns null.
3202 static Value *SimplifyPHINode(PHINode *PN, const Query &Q) {
3203   // If all of the PHI's incoming values are the same then replace the PHI node
3204   // with the common value.
3205   Value *CommonValue = nullptr;
3206   bool HasUndefInput = false;
3207   for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
3208     Value *Incoming = PN->getIncomingValue(i);
3209     // If the incoming value is the phi node itself, it can safely be skipped.
3210     if (Incoming == PN) continue;
3211     if (isa<UndefValue>(Incoming)) {
3212       // Remember that we saw an undef value, but otherwise ignore them.
3213       HasUndefInput = true;
3214       continue;
3215     }
3216     if (CommonValue && Incoming != CommonValue)
3217       return nullptr;  // Not the same, bail out.
3218     CommonValue = Incoming;
3219   }
3220
3221   // If CommonValue is null then all of the incoming values were either undef or
3222   // equal to the phi node itself.
3223   if (!CommonValue)
3224     return UndefValue::get(PN->getType());
3225
3226   // If we have a PHI node like phi(X, undef, X), where X is defined by some
3227   // instruction, we cannot return X as the result of the PHI node unless it
3228   // dominates the PHI block.
3229   if (HasUndefInput)
3230     return ValueDominatesPHI(CommonValue, PN, Q.DT) ? CommonValue : nullptr;
3231
3232   return CommonValue;
3233 }
3234
3235 static Value *SimplifyTruncInst(Value *Op, Type *Ty, const Query &Q, unsigned) {
3236   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op))
3237     return ConstantFoldInstOperands(Instruction::Trunc, Ty, C, Q.DL, Q.TLI);
3238
3239   return nullptr;
3240 }
3241
3242 Value *llvm::SimplifyTruncInst(Value *Op, Type *Ty, const DataLayout *DL,
3243                                const TargetLibraryInfo *TLI,
3244                                const DominatorTree *DT,
3245                                AssumptionTracker *AT,
3246                                const Instruction *CxtI) {
3247   return ::SimplifyTruncInst(Op, Ty, Query (DL, TLI, DT, AT, CxtI),
3248                              RecursionLimit);
3249 }
3250
3251 //=== Helper functions for higher up the class hierarchy.
3252
3253 /// SimplifyBinOp - Given operands for a BinaryOperator, see if we can
3254 /// fold the result.  If not, this returns null.
3255 static Value *SimplifyBinOp(unsigned Opcode, Value *LHS, Value *RHS,
3256                             const Query &Q, unsigned MaxRecurse) {
3257   switch (Opcode) {
3258   case Instruction::Add:
3259     return SimplifyAddInst(LHS, RHS, /*isNSW*/false, /*isNUW*/false,
3260                            Q, MaxRecurse);
3261   case Instruction::FAdd:
3262     return SimplifyFAddInst(LHS, RHS, FastMathFlags(), Q, MaxRecurse);
3263
3264   case Instruction::Sub:
3265     return SimplifySubInst(LHS, RHS, /*isNSW*/false, /*isNUW*/false,
3266                            Q, MaxRecurse);
3267   case Instruction::FSub:
3268     return SimplifyFSubInst(LHS, RHS, FastMathFlags(), Q, MaxRecurse);
3269
3270   case Instruction::Mul:  return SimplifyMulInst (LHS, RHS, Q, MaxRecurse);
3271   case Instruction::FMul:
3272     return SimplifyFMulInst (LHS, RHS, FastMathFlags(), Q, MaxRecurse);
3273   case Instruction::SDiv: return SimplifySDivInst(LHS, RHS, Q, MaxRecurse);
3274   case Instruction::UDiv: return SimplifyUDivInst(LHS, RHS, Q, MaxRecurse);
3275   case Instruction::FDiv: return SimplifyFDivInst(LHS, RHS, Q, MaxRecurse);
3276   case Instruction::SRem: return SimplifySRemInst(LHS, RHS, Q, MaxRecurse);
3277   case Instruction::URem: return SimplifyURemInst(LHS, RHS, Q, MaxRecurse);
3278   case Instruction::FRem: return SimplifyFRemInst(LHS, RHS, Q, MaxRecurse);
3279   case Instruction::Shl:
3280     return SimplifyShlInst(LHS, RHS, /*isNSW*/false, /*isNUW*/false,
3281                            Q, MaxRecurse);
3282   case Instruction::LShr:
3283     return SimplifyLShrInst(LHS, RHS, /*isExact*/false, Q, MaxRecurse);
3284   case Instruction::AShr:
3285     return SimplifyAShrInst(LHS, RHS, /*isExact*/false, Q, MaxRecurse);
3286   case Instruction::And: return SimplifyAndInst(LHS, RHS, Q, MaxRecurse);
3287   case Instruction::Or:  return SimplifyOrInst (LHS, RHS, Q, MaxRecurse);
3288   case Instruction::Xor: return SimplifyXorInst(LHS, RHS, Q, MaxRecurse);
3289   default:
3290     if (Constant *CLHS = dyn_cast<Constant>(LHS))
3291       if (Constant *CRHS = dyn_cast<Constant>(RHS)) {
3292         Constant *COps[] = {CLHS, CRHS};
3293         return ConstantFoldInstOperands(Opcode, LHS->getType(), COps, Q.DL,
3294                                         Q.TLI);
3295       }
3296
3297     // If the operation is associative, try some generic simplifications.
3298     if (Instruction::isAssociative(Opcode))
3299       if (Value *V = SimplifyAssociativeBinOp(Opcode, LHS, RHS, Q, MaxRecurse))
3300         return V;
3301
3302     // If the operation is with the result of a select instruction check whether
3303     // operating on either branch of the select always yields the same value.
3304     if (isa<SelectInst>(LHS) || isa<SelectInst>(RHS))
3305       if (Value *V = ThreadBinOpOverSelect(Opcode, LHS, RHS, Q, MaxRecurse))
3306         return V;
3307
3308     // If the operation is with the result of a phi instruction, check whether
3309     // operating on all incoming values of the phi always yields the same value.
3310     if (isa<PHINode>(LHS) || isa<PHINode>(RHS))
3311       if (Value *V = ThreadBinOpOverPHI(Opcode, LHS, RHS, Q, MaxRecurse))
3312         return V;
3313
3314     return nullptr;
3315   }
3316 }
3317
3318 Value *llvm::SimplifyBinOp(unsigned Opcode, Value *LHS, Value *RHS,
3319                            const DataLayout *DL, const TargetLibraryInfo *TLI,
3320                            const DominatorTree *DT, AssumptionTracker *AT,
3321                            const Instruction *CxtI) {
3322   return ::SimplifyBinOp(Opcode, LHS, RHS, Query (DL, TLI, DT, AT, CxtI),
3323                          RecursionLimit);
3324 }
3325
3326 /// SimplifyCmpInst - Given operands for a CmpInst, see if we can
3327 /// fold the result.
3328 static Value *SimplifyCmpInst(unsigned Predicate, Value *LHS, Value *RHS,
3329                               const Query &Q, unsigned MaxRecurse) {
3330   if (CmpInst::isIntPredicate((CmpInst::Predicate)Predicate))
3331     return SimplifyICmpInst(Predicate, LHS, RHS, Q, MaxRecurse);
3332   return SimplifyFCmpInst(Predicate, LHS, RHS, Q, MaxRecurse);
3333 }
3334
3335 Value *llvm::SimplifyCmpInst(unsigned Predicate, Value *LHS, Value *RHS,
3336                              const DataLayout *DL, const TargetLibraryInfo *TLI,
3337                              const DominatorTree *DT, AssumptionTracker *AT,
3338                              const Instruction *CxtI) {
3339   return ::SimplifyCmpInst(Predicate, LHS, RHS, Query (DL, TLI, DT, AT, CxtI),
3340                            RecursionLimit);
3341 }
3342
3343 static bool IsIdempotent(Intrinsic::ID ID) {
3344   switch (ID) {
3345   default: return false;
3346
3347   // Unary idempotent: f(f(x)) = f(x)
3348   case Intrinsic::fabs:
3349   case Intrinsic::floor:
3350   case Intrinsic::ceil:
3351   case Intrinsic::trunc:
3352   case Intrinsic::rint:
3353   case Intrinsic::nearbyint:
3354   case Intrinsic::round:
3355     return true;
3356   }
3357 }
3358
3359 template <typename IterTy>
3360 static Value *SimplifyIntrinsic(Intrinsic::ID IID, IterTy ArgBegin, IterTy ArgEnd,
3361                                 const Query &Q, unsigned MaxRecurse) {
3362   // Perform idempotent optimizations
3363   if (!IsIdempotent(IID))
3364     return nullptr;
3365
3366   // Unary Ops
3367   if (std::distance(ArgBegin, ArgEnd) == 1)
3368     if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(*ArgBegin))
3369       if (II->getIntrinsicID() == IID)
3370         return II;
3371
3372   return nullptr;
3373 }
3374
3375 template <typename IterTy>
3376 static Value *SimplifyCall(Value *V, IterTy ArgBegin, IterTy ArgEnd,
3377                            const Query &Q, unsigned MaxRecurse) {
3378   Type *Ty = V->getType();
3379   if (PointerType *PTy = dyn_cast<PointerType>(Ty))
3380     Ty = PTy->getElementType();
3381   FunctionType *FTy = cast<FunctionType>(Ty);
3382
3383   // call undef -> undef
3384   if (isa<UndefValue>(V))
3385     return UndefValue::get(FTy->getReturnType());
3386
3387   Function *F = dyn_cast<Function>(V);
3388   if (!F)
3389     return nullptr;
3390
3391   if (unsigned IID = F->getIntrinsicID())
3392     if (Value *Ret =
3393         SimplifyIntrinsic((Intrinsic::ID) IID, ArgBegin, ArgEnd, Q, MaxRecurse))
3394       return Ret;
3395
3396   if (!canConstantFoldCallTo(F))
3397     return nullptr;
3398
3399   SmallVector<Constant *, 4> ConstantArgs;
3400   ConstantArgs.reserve(ArgEnd - ArgBegin);
3401   for (IterTy I = ArgBegin, E = ArgEnd; I != E; ++I) {
3402     Constant *C = dyn_cast<Constant>(*I);
3403     if (!C)
3404       return nullptr;
3405     ConstantArgs.push_back(C);
3406   }
3407
3408   return ConstantFoldCall(F, ConstantArgs, Q.TLI);
3409 }
3410
3411 Value *llvm::SimplifyCall(Value *V, User::op_iterator ArgBegin,
3412                           User::op_iterator ArgEnd, const DataLayout *DL,
3413                           const TargetLibraryInfo *TLI,
3414                           const DominatorTree *DT, AssumptionTracker *AT,
3415                           const Instruction *CxtI) {
3416   return ::SimplifyCall(V, ArgBegin, ArgEnd, Query(DL, TLI, DT, AT, CxtI),
3417                         RecursionLimit);
3418 }
3419
3420 Value *llvm::SimplifyCall(Value *V, ArrayRef<Value *> Args,
3421                           const DataLayout *DL, const TargetLibraryInfo *TLI,
3422                           const DominatorTree *DT, AssumptionTracker *AT,
3423                           const Instruction *CxtI) {
3424   return ::SimplifyCall(V, Args.begin(), Args.end(),
3425                         Query(DL, TLI, DT, AT, CxtI), RecursionLimit);
3426 }
3427
3428 /// SimplifyInstruction - See if we can compute a simplified version of this
3429 /// instruction.  If not, this returns null.
3430 Value *llvm::SimplifyInstruction(Instruction *I, const DataLayout *DL,
3431                                  const TargetLibraryInfo *TLI,
3432                                  const DominatorTree *DT,
3433                                  AssumptionTracker *AT) {
3434   Value *Result;
3435
3436   switch (I->getOpcode()) {
3437   default:
3438     Result = ConstantFoldInstruction(I, DL, TLI);
3439     break;
3440   case Instruction::FAdd:
3441     Result = SimplifyFAddInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
3442                               I->getFastMathFlags(), DL, TLI, DT, AT, I);
3443     break;
3444   case Instruction::Add:
3445     Result = SimplifyAddInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
3446                              cast<BinaryOperator>(I)->hasNoSignedWrap(),
3447                              cast<BinaryOperator>(I)->hasNoUnsignedWrap(),
3448                              DL, TLI, DT, AT, I);
3449     break;
3450   case Instruction::FSub:
3451     Result = SimplifyFSubInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
3452                               I->getFastMathFlags(), DL, TLI, DT, AT, I);
3453     break;
3454   case Instruction::Sub:
3455     Result = SimplifySubInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
3456                              cast<BinaryOperator>(I)->hasNoSignedWrap(),
3457                              cast<BinaryOperator>(I)->hasNoUnsignedWrap(),
3458                              DL, TLI, DT, AT, I);
3459     break;
3460   case Instruction::FMul:
3461     Result = SimplifyFMulInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
3462                               I->getFastMathFlags(), DL, TLI, DT, AT, I);
3463     break;
3464   case Instruction::Mul:
3465     Result = SimplifyMulInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
3466                              DL, TLI, DT, AT, I);
3467     break;
3468   case Instruction::SDiv:
3469     Result = SimplifySDivInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
3470                               DL, TLI, DT, AT, I);
3471     break;
3472   case Instruction::UDiv:
3473     Result = SimplifyUDivInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
3474                               DL, TLI, DT, AT, I);
3475     break;
3476   case Instruction::FDiv:
3477     Result = SimplifyFDivInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
3478                               DL, TLI, DT, AT, I);
3479     break;
3480   case Instruction::SRem:
3481     Result = SimplifySRemInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
3482                               DL, TLI, DT, AT, I);
3483     break;
3484   case Instruction::URem:
3485     Result = SimplifyURemInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
3486                               DL, TLI, DT, AT, I);
3487     break;
3488   case Instruction::FRem:
3489     Result = SimplifyFRemInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
3490                               DL, TLI, DT, AT, I);
3491     break;
3492   case Instruction::Shl:
3493     Result = SimplifyShlInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
3494                              cast<BinaryOperator>(I)->hasNoSignedWrap(),
3495                              cast<BinaryOperator>(I)->hasNoUnsignedWrap(),
3496                              DL, TLI, DT, AT, I);
3497     break;
3498   case Instruction::LShr:
3499     Result = SimplifyLShrInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
3500                               cast<BinaryOperator>(I)->isExact(),
3501                               DL, TLI, DT, AT, I);
3502     break;
3503   case Instruction::AShr:
3504     Result = SimplifyAShrInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
3505                               cast<BinaryOperator>(I)->isExact(),
3506                               DL, TLI, DT, AT, I);
3507     break;
3508   case Instruction::And:
3509     Result = SimplifyAndInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
3510                              DL, TLI, DT, AT, I);
3511     break;
3512   case Instruction::Or:
3513     Result = SimplifyOrInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1), DL, TLI, DT,
3514                             AT, I);
3515     break;
3516   case Instruction::Xor:
3517     Result = SimplifyXorInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
3518                              DL, TLI, DT, AT, I);
3519     break;
3520   case Instruction::ICmp:
3521     Result = SimplifyICmpInst(cast<ICmpInst>(I)->getPredicate(),
3522                               I->getOperand(0), I->getOperand(1),
3523                               DL, TLI, DT, AT, I);
3524     break;
3525   case Instruction::FCmp:
3526     Result = SimplifyFCmpInst(cast<FCmpInst>(I)->getPredicate(),
3527                               I->getOperand(0), I->getOperand(1),
3528                               DL, TLI, DT, AT, I);
3529     break;
3530   case Instruction::Select:
3531     Result = SimplifySelectInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
3532                                 I->getOperand(2), DL, TLI, DT, AT, I);
3533     break;
3534   case Instruction::GetElementPtr: {
3535     SmallVector<Value*, 8> Ops(I->op_begin(), I->op_end());
3536     Result = SimplifyGEPInst(Ops, DL, TLI, DT, AT, I);
3537     break;
3538   }
3539   case Instruction::InsertValue: {
3540     InsertValueInst *IV = cast<InsertValueInst>(I);
3541     Result = SimplifyInsertValueInst(IV->getAggregateOperand(),
3542                                      IV->getInsertedValueOperand(),
3543                                      IV->getIndices(), DL, TLI, DT, AT, I);
3544     break;
3545   }
3546   case Instruction::PHI:
3547     Result = SimplifyPHINode(cast<PHINode>(I), Query (DL, TLI, DT, AT, I));
3548     break;
3549   case Instruction::Call: {
3550     CallSite CS(cast<CallInst>(I));
3551     Result = SimplifyCall(CS.getCalledValue(), CS.arg_begin(), CS.arg_end(),
3552                           DL, TLI, DT, AT, I);
3553     break;
3554   }
3555   case Instruction::Trunc:
3556     Result = SimplifyTruncInst(I->getOperand(0), I->getType(), DL, TLI, DT,
3557                                AT, I);
3558     break;
3559   }
3560
3561   /// If called on unreachable code, the above logic may report that the
3562   /// instruction simplified to itself.  Make life easier for users by
3563   /// detecting that case here, returning a safe value instead.
3564   return Result == I ? UndefValue::get(I->getType()) : Result;
3565 }
3566
3567 /// \brief Implementation of recursive simplification through an instructions
3568 /// uses.
3569 ///
3570 /// This is the common implementation of the recursive simplification routines.
3571 /// If we have a pre-simplified value in 'SimpleV', that is forcibly used to
3572 /// replace the instruction 'I'. Otherwise, we simply add 'I' to the list of
3573 /// instructions to process and attempt to simplify it using
3574 /// InstructionSimplify.
3575 ///
3576 /// This routine returns 'true' only when *it* simplifies something. The passed
3577 /// in simplified value does not count toward this.
3578 static bool replaceAndRecursivelySimplifyImpl(Instruction *I, Value *SimpleV,
3579                                               const DataLayout *DL,
3580                                               const TargetLibraryInfo *TLI,
3581                                               const DominatorTree *DT,
3582                                               AssumptionTracker *AT) {
3583   bool Simplified = false;
3584   SmallSetVector<Instruction *, 8> Worklist;
3585
3586   // If we have an explicit value to collapse to, do that round of the
3587   // simplification loop by hand initially.
3588   if (SimpleV) {
3589     for (User *U : I->users())
3590       if (U != I)
3591         Worklist.insert(cast<Instruction>(U));
3592
3593     // Replace the instruction with its simplified value.
3594     I->replaceAllUsesWith(SimpleV);
3595
3596     // Gracefully handle edge cases where the instruction is not wired into any
3597     // parent block.
3598     if (I->getParent())
3599       I->eraseFromParent();
3600   } else {
3601     Worklist.insert(I);
3602   }
3603
3604   // Note that we must test the size on each iteration, the worklist can grow.
3605   for (unsigned Idx = 0; Idx != Worklist.size(); ++Idx) {
3606     I = Worklist[Idx];
3607
3608     // See if this instruction simplifies.
3609     SimpleV = SimplifyInstruction(I, DL, TLI, DT, AT);
3610     if (!SimpleV)
3611       continue;
3612
3613     Simplified = true;
3614
3615     // Stash away all the uses of the old instruction so we can check them for
3616     // recursive simplifications after a RAUW. This is cheaper than checking all
3617     // uses of To on the recursive step in most cases.
3618     for (User *U : I->users())
3619       Worklist.insert(cast<Instruction>(U));
3620
3621     // Replace the instruction with its simplified value.
3622     I->replaceAllUsesWith(SimpleV);
3623
3624     // Gracefully handle edge cases where the instruction is not wired into any
3625     // parent block.
3626     if (I->getParent())
3627       I->eraseFromParent();
3628   }
3629   return Simplified;
3630 }
3631
3632 bool llvm::recursivelySimplifyInstruction(Instruction *I,
3633                                           const DataLayout *DL,
3634                                           const TargetLibraryInfo *TLI,
3635                                           const DominatorTree *DT,
3636                                           AssumptionTracker *AT) {
3637   return replaceAndRecursivelySimplifyImpl(I, nullptr, DL, TLI, DT, AT);
3638 }
3639
3640 bool llvm::replaceAndRecursivelySimplify(Instruction *I, Value *SimpleV,
3641                                          const DataLayout *DL,
3642                                          const TargetLibraryInfo *TLI,
3643                                          const DominatorTree *DT,
3644                                          AssumptionTracker *AT) {
3645   assert(I != SimpleV && "replaceAndRecursivelySimplify(X,X) is not valid!");
3646   assert(SimpleV && "Must provide a simplified value.");
3647   return replaceAndRecursivelySimplifyImpl(I, SimpleV, DL, TLI, DT, AT);
3648 }