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