lib/Analysis/InstructionSimplify.cpp

   1 //===- InstructionSimplify.cpp - Fold instruction operands ----------------===//
   2 //
   3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
   4 //
   5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
   6 // License. See LICENSE.TXT for details.
   7 //
   8 //===----------------------------------------------------------------------===//
   9 //
  10 // This file implements routines for folding instructions into simpler forms
  11 // that do not require creating new instructions.  This does constant folding
  12 // ("add i32 1, 1" -> "2") but can also handle non-constant operands, either
  13 // returning a constant ("and i32 %x, 0" -> "0") or an already existing value
  14 // ("and i32 %x, %x" -> "%x").  All operands are assumed to have already been
  15 // simplified: This is usually true and assuming it simplifies the logic (if
  16 // they have not been simplified then results are correct but maybe suboptimal).
  17 //
  18 //===----------------------------------------------------------------------===//
  19
  20 #include "llvm/Analysis/InstructionSimplify.h"
  21 #include "llvm/ADT/SetVector.h"
  22 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
  23 #include "llvm/Analysis/ConstantFolding.h"
  24 #include "llvm/Analysis/MemoryBuiltins.h"
  25 #include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
  26 #include "llvm/IR/ConstantRange.h"
  27 #include "llvm/IR/DataLayout.h"
  28 #include "llvm/IR/Dominators.h"
  29 #include "llvm/IR/GetElementPtrTypeIterator.h"
  30 #include "llvm/IR/GlobalAlias.h"
  31 #include "llvm/IR/Operator.h"
  32 #include "llvm/IR/PatternMatch.h"
  33 #include "llvm/IR/ValueHandle.h"
  34 using namespace llvm;
  35 using namespace llvm::PatternMatch;
  36
  37 #define DEBUG_TYPE "instsimplify"
  38
  39 enum { RecursionLimit = 3 };
  40
  41 STATISTIC(NumExpand,  "Number of expansions");
  42 STATISTIC(NumReassoc, "Number of reassociations");
  43
  44 namespace {
  45 struct Query {
  46   const DataLayout *DL;
  47   const TargetLibraryInfo *TLI;
  48   const DominatorTree *DT;
  49   AssumptionTracker *AT;
  50   const Instruction *CxtI;
  51
  52   Query(const DataLayout *DL, const TargetLibraryInfo *tli,
  53         const DominatorTree *dt, AssumptionTracker *at = nullptr,
  54         const Instruction *cxti = nullptr)
  55     : DL(DL), TLI(tli), DT(dt), AT(at), CxtI(cxti) {}
  56 };
  57 } // end anonymous namespace
  58
  59 static Value *SimplifyAndInst(Value *, Value *, const Query &, unsigned);
  60 static Value *SimplifyBinOp(unsigned, Value *, Value *, const Query &,
  61                             unsigned);
  62 static Value *SimplifyCmpInst(unsigned, Value *, Value *, const Query &,
  63                               unsigned);
  64 static Value *SimplifyOrInst(Value *, Value *, const Query &, unsigned);
  65 static Value *SimplifyXorInst(Value *, Value *, const Query &, unsigned);
  66 static Value *SimplifyTruncInst(Value *, Type *, const Query &, unsigned);
  67
  68 /// getFalse - For a boolean type, or a vector of boolean type, return false, or
  69 /// a vector with every element false, as appropriate for the type.
  70 static Constant *getFalse(Type *Ty) {
  71   assert(Ty->getScalarType()->isIntegerTy(1) &&
  72          "Expected i1 type or a vector of i1!");
  73   return Constant::getNullValue(Ty);
  74 }
  75
  76 /// getTrue - For a boolean type, or a vector of boolean type, return true, or
  77 /// a vector with every element true, as appropriate for the type.
  78 static Constant *getTrue(Type *Ty) {
  79   assert(Ty->getScalarType()->isIntegerTy(1) &&
  80          "Expected i1 type or a vector of i1!");
  81   return Constant::getAllOnesValue(Ty);
  82 }
  83
  84 /// isSameCompare - Is V equivalent to the comparison "LHS Pred RHS"?
  85 static bool isSameCompare(Value *V, CmpInst::Predicate Pred, Value *LHS,
  86                           Value *RHS) {
  87   CmpInst *Cmp = dyn_cast<CmpInst>(V);
  88   if (!Cmp)
  89     return false;
  90   CmpInst::Predicate CPred = Cmp->getPredicate();
  91   Value *CLHS = Cmp->getOperand(0), *CRHS = Cmp->getOperand(1);
  92   if (CPred == Pred && CLHS == LHS && CRHS == RHS)
  93     return true;
  94   return CPred == CmpInst::getSwappedPredicate(Pred) && CLHS == RHS &&
  95     CRHS == LHS;
  96 }
  97
  98 /// ValueDominatesPHI - Does the given value dominate the specified phi node?
  99 static bool ValueDominatesPHI(Value *V, PHINode *P, const DominatorTree *DT) {
 100   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
 101   if (!I)
 102     // Arguments and constants dominate all instructions.
 103     return true;
 104
 105   // If we are processing instructions (and/or basic blocks) that have not been
 106   // fully added to a function, the parent nodes may still be null. Simply
 107   // return the conservative answer in these cases.
 108   if (!I->getParent() || !P->getParent() || !I->getParent()->getParent())
 109     return false;
 110
 111   // If we have a DominatorTree then do a precise test.
 112   if (DT) {
 113     if (!DT->isReachableFromEntry(P->getParent()))
 114       return true;
 115     if (!DT->isReachableFromEntry(I->getParent()))
 116       return false;
 117     return DT->dominates(I, P);
 118   }
 119
 120   // Otherwise, if the instruction is in the entry block, and is not an invoke,
 121   // then it obviously dominates all phi nodes.
 122   if (I->getParent() == &I->getParent()->getParent()->getEntryBlock() &&
 123       !isa<InvokeInst>(I))
 124     return true;
 125
 126   return false;
 127 }
 128
 129 /// ExpandBinOp - Simplify "A op (B op' C)" by distributing op over op', turning
 130 /// it into "(A op B) op' (A op C)".  Here "op" is given by Opcode and "op'" is
 131 /// given by OpcodeToExpand, while "A" corresponds to LHS and "B op' C" to RHS.
 132 /// Also performs the transform "(A op' B) op C" -> "(A op C) op' (B op C)".
 133 /// Returns the simplified value, or null if no simplification was performed.
 134 static Value *ExpandBinOp(unsigned Opcode, Value *LHS, Value *RHS,
 135                           unsigned OpcToExpand, const Query &Q,
 136                           unsigned MaxRecurse) {
 137   Instruction::BinaryOps OpcodeToExpand = (Instruction::BinaryOps)OpcToExpand;
 138   // Recursion is always used, so bail out at once if we already hit the limit.
 139   if (!MaxRecurse--)
 140     return nullptr;
 141
 142   // Check whether the expression has the form "(A op' B) op C".
 143   if (BinaryOperator *Op0 = dyn_cast<BinaryOperator>(LHS))
 144     if (Op0->getOpcode() == OpcodeToExpand) {
 145       // It does!  Try turning it into "(A op C) op' (B op C)".
 146       Value *A = Op0->getOperand(0), *B = Op0->getOperand(1), *C = RHS;
 147       // Do "A op C" and "B op C" both simplify?
 148       if (Value *L = SimplifyBinOp(Opcode, A, C, Q, MaxRecurse))
 149         if (Value *R = SimplifyBinOp(Opcode, B, C, Q, MaxRecurse)) {
 150           // They do! Return "L op' R" if it simplifies or is already available.
 151           // If "L op' R" equals "A op' B" then "L op' R" is just the LHS.
 152           if ((L == A && R == B) || (Instruction::isCommutative(OpcodeToExpand)
 153                                      && L == B && R == A)) {
 154             ++NumExpand;
 155             return LHS;
 156           }
 157           // Otherwise return "L op' R" if it simplifies.
 158           if (Value *V = SimplifyBinOp(OpcodeToExpand, L, R, Q, MaxRecurse)) {
 159             ++NumExpand;
 160             return V;
 161           }
 162         }
 163     }
 164
 165   // Check whether the expression has the form "A op (B op' C)".
 166   if (BinaryOperator *Op1 = dyn_cast<BinaryOperator>(RHS))
 167     if (Op1->getOpcode() == OpcodeToExpand) {
 168       // It does!  Try turning it into "(A op B) op' (A op C)".
 169       Value *A = LHS, *B = Op1->getOperand(0), *C = Op1->getOperand(1);
 170       // Do "A op B" and "A op C" both simplify?
 171       if (Value *L = SimplifyBinOp(Opcode, A, B, Q, MaxRecurse))
 172         if (Value *R = SimplifyBinOp(Opcode, A, C, Q, MaxRecurse)) {
 173           // They do! Return "L op' R" if it simplifies or is already available.
 174           // If "L op' R" equals "B op' C" then "L op' R" is just the RHS.
 175           if ((L == B && R == C) || (Instruction::isCommutative(OpcodeToExpand)
 176                                      && L == C && R == B)) {
 177             ++NumExpand;
 178             return RHS;
 179           }
 180           // Otherwise return "L op' R" if it simplifies.
 181           if (Value *V = SimplifyBinOp(OpcodeToExpand, L, R, Q, MaxRecurse)) {
 182             ++NumExpand;
 183             return V;
 184           }
 185         }
 186     }
 187
 188   return nullptr;
 189 }
 190
 191 /// SimplifyAssociativeBinOp - Generic simplifications for associative binary
 192 /// operations.  Returns the simpler value, or null if none was found.
 193 static Value *SimplifyAssociativeBinOp(unsigned Opc, Value *LHS, Value *RHS,
 194                                        const Query &Q, unsigned MaxRecurse) {
 195   Instruction::BinaryOps Opcode = (Instruction::BinaryOps)Opc;
 196   assert(Instruction::isAssociative(Opcode) && "Not an associative operation!");
 197
 198   // Recursion is always used, so bail out at once if we already hit the limit.
 199   if (!MaxRecurse--)
 200     return nullptr;
 201
 202   BinaryOperator *Op0 = dyn_cast<BinaryOperator>(LHS);
 203   BinaryOperator *Op1 = dyn_cast<BinaryOperator>(RHS);
 204
 205   // Transform: "(A op B) op C" ==> "A op (B op C)" if it simplifies completely.
 206   if (Op0 && Op0->getOpcode() == Opcode) {
 207     Value *A = Op0->getOperand(0);
 208     Value *B = Op0->getOperand(1);
 209     Value *C = RHS;
 210
 211     // Does "B op C" simplify?
 212     if (Value *V = SimplifyBinOp(Opcode, B, C, Q, MaxRecurse)) {
 213       // It does!  Return "A op V" if it simplifies or is already available.
 214       // If V equals B then "A op V" is just the LHS.
 215       if (V == B) return LHS;
 216       // Otherwise return "A op V" if it simplifies.
 217       if (Value *W = SimplifyBinOp(Opcode, A, V, Q, MaxRecurse)) {
 218         ++NumReassoc;
 219         return W;
 220       }
 221     }
 222   }
 223
 224   // Transform: "A op (B op C)" ==> "(A op B) op C" if it simplifies completely.
 225   if (Op1 && Op1->getOpcode() == Opcode) {
 226     Value *A = LHS;
 227     Value *B = Op1->getOperand(0);
 228     Value *C = Op1->getOperand(1);
 229
 230     // Does "A op B" simplify?
 231     if (Value *V = SimplifyBinOp(Opcode, A, B, Q, MaxRecurse)) {
 232       // It does!  Return "V op C" if it simplifies or is already available.
 233       // If V equals B then "V op C" is just the RHS.
 234       if (V == B) return RHS;
 235       // Otherwise return "V op C" if it simplifies.
 236       if (Value *W = SimplifyBinOp(Opcode, V, C, Q, MaxRecurse)) {
 237         ++NumReassoc;
 238         return W;
 239       }
 240     }
 241   }
 242
 243   // The remaining transforms require commutativity as well as associativity.
 244   if (!Instruction::isCommutative(Opcode))
 245     return nullptr;
 246
 247   // Transform: "(A op B) op C" ==> "(C op A) op B" if it simplifies completely.
 248   if (Op0 && Op0->getOpcode() == Opcode) {
 249     Value *A = Op0->getOperand(0);
 250     Value *B = Op0->getOperand(1);
 251     Value *C = RHS;
 252
 253     // Does "C op A" simplify?
 254     if (Value *V = SimplifyBinOp(Opcode, C, A, Q, MaxRecurse)) {
 255       // It does!  Return "V op B" if it simplifies or is already available.
 256       // If V equals A then "V op B" is just the LHS.
 257       if (V == A) return LHS;
 258       // Otherwise return "V op B" if it simplifies.
 259       if (Value *W = SimplifyBinOp(Opcode, V, B, Q, MaxRecurse)) {
 260         ++NumReassoc;
 261         return W;
 262       }
 263     }
 264   }
 265
 266   // Transform: "A op (B op C)" ==> "B op (C op A)" if it simplifies completely.
 267   if (Op1 && Op1->getOpcode() == Opcode) {
 268     Value *A = LHS;
 269     Value *B = Op1->getOperand(0);
 270     Value *C = Op1->getOperand(1);
 271
 272     // Does "C op A" simplify?
 273     if (Value *V = SimplifyBinOp(Opcode, C, A, Q, MaxRecurse)) {
 274       // It does!  Return "B op V" if it simplifies or is already available.
 275       // If V equals C then "B op V" is just the RHS.
 276       if (V == C) return RHS;
 277       // Otherwise return "B op V" if it simplifies.
 278       if (Value *W = SimplifyBinOp(Opcode, B, V, Q, MaxRecurse)) {
 279         ++NumReassoc;
 280         return W;
 281       }
 282     }
 283   }
 284
 285   return nullptr;
 286 }
 287
 288 /// ThreadBinOpOverSelect - In the case of a binary operation with a select
 289 /// instruction as an operand, try to simplify the binop by seeing whether
 290 /// evaluating it on both branches of the select results in the same value.
 291 /// Returns the common value if so, otherwise returns null.
 292 static Value *ThreadBinOpOverSelect(unsigned Opcode, Value *LHS, Value *RHS,
 293                                     const Query &Q, unsigned MaxRecurse) {
 294   // Recursion is always used, so bail out at once if we already hit the limit.
 295   if (!MaxRecurse--)
 296     return nullptr;
 297
 298   SelectInst *SI;
 299   if (isa<SelectInst>(LHS)) {
 300     SI = cast<SelectInst>(LHS);
 301   } else {
 302     assert(isa<SelectInst>(RHS) && "No select instruction operand!");
 303     SI = cast<SelectInst>(RHS);
 304   }
 305
 306   // Evaluate the BinOp on the true and false branches of the select.
 307   Value *TV;
 308   Value *FV;
 309   if (SI == LHS) {
 310     TV = SimplifyBinOp(Opcode, SI->getTrueValue(), RHS, Q, MaxRecurse);
 311     FV = SimplifyBinOp(Opcode, SI->getFalseValue(), RHS, Q, MaxRecurse);
 312   } else {
 313     TV = SimplifyBinOp(Opcode, LHS, SI->getTrueValue(), Q, MaxRecurse);
 314     FV = SimplifyBinOp(Opcode, LHS, SI->getFalseValue(), Q, MaxRecurse);
 315   }
 316
 317   // If they simplified to the same value, then return the common value.
 318   // If they both failed to simplify then return null.
 319   if (TV == FV)
 320     return TV;
 321
 322   // If one branch simplified to undef, return the other one.
 323   if (TV && isa<UndefValue>(TV))
 324     return FV;
 325   if (FV && isa<UndefValue>(FV))
 326     return TV;
 327
 328   // If applying the operation did not change the true and false select values,
 329   // then the result of the binop is the select itself.
 330   if (TV == SI->getTrueValue() && FV == SI->getFalseValue())
 331     return SI;
 332
 333   // If one branch simplified and the other did not, and the simplified
 334   // value is equal to the unsimplified one, return the simplified value.
 335   // For example, select (cond, X, X & Z) & Z -> X & Z.
 336   if ((FV && !TV) || (TV && !FV)) {
 337     // Check that the simplified value has the form "X op Y" where "op" is the
 338     // same as the original operation.
 339     Instruction *Simplified = dyn_cast<Instruction>(FV ? FV : TV);
 340     if (Simplified && Simplified->getOpcode() == Opcode) {
 341       // The value that didn't simplify is "UnsimplifiedLHS op UnsimplifiedRHS".
 342       // We already know that "op" is the same as for the simplified value.  See
 343       // if the operands match too.  If so, return the simplified value.
 344       Value *UnsimplifiedBranch = FV ? SI->getTrueValue() : SI->getFalseValue();
 345       Value *UnsimplifiedLHS = SI == LHS ? UnsimplifiedBranch : LHS;
 346       Value *UnsimplifiedRHS = SI == LHS ? RHS : UnsimplifiedBranch;
 347       if (Simplified->getOperand(0) == UnsimplifiedLHS &&
 348           Simplified->getOperand(1) == UnsimplifiedRHS)
 349         return Simplified;
 350       if (Simplified->isCommutative() &&
 351           Simplified->getOperand(1) == UnsimplifiedLHS &&
 352           Simplified->getOperand(0) == UnsimplifiedRHS)
 353         return Simplified;
 354     }
 355   }
 356
 357   return nullptr;
 358 }
 359
 360 /// ThreadCmpOverSelect - In the case of a comparison with a select instruction,
 361 /// try to simplify the comparison by seeing whether both branches of the select
 362 /// result in the same value.  Returns the common value if so, otherwise returns
 363 /// null.
 364 static Value *ThreadCmpOverSelect(CmpInst::Predicate Pred, Value *LHS,
 365                                   Value *RHS, const Query &Q,
 366                                   unsigned MaxRecurse) {
 367   // Recursion is always used, so bail out at once if we already hit the limit.
 368   if (!MaxRecurse--)
 369     return nullptr;
 370
 371   // Make sure the select is on the LHS.
 372   if (!isa<SelectInst>(LHS)) {
 373     std::swap(LHS, RHS);
 374     Pred = CmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
 375   }
 376   assert(isa<SelectInst>(LHS) && "Not comparing with a select instruction!");
 377   SelectInst *SI = cast<SelectInst>(LHS);
 378   Value *Cond = SI->getCondition();
 379   Value *TV = SI->getTrueValue();
 380   Value *FV = SI->getFalseValue();
 381
 382   // Now that we have "cmp select(Cond, TV, FV), RHS", analyse it.
 383   // Does "cmp TV, RHS" simplify?
 384   Value *TCmp = SimplifyCmpInst(Pred, TV, RHS, Q, MaxRecurse);
 385   if (TCmp == Cond) {
 386     // It not only simplified, it simplified to the select condition.  Replace
 387     // it with 'true'.
 388     TCmp = getTrue(Cond->getType());
 389   } else if (!TCmp) {
 390     // It didn't simplify.  However if "cmp TV, RHS" is equal to the select
 391     // condition then we can replace it with 'true'.  Otherwise give up.
 392     if (!isSameCompare(Cond, Pred, TV, RHS))
 393       return nullptr;
 394     TCmp = getTrue(Cond->getType());
 395   }
 396
 397   // Does "cmp FV, RHS" simplify?
 398   Value *FCmp = SimplifyCmpInst(Pred, FV, RHS, Q, MaxRecurse);
 399   if (FCmp == Cond) {
 400     // It not only simplified, it simplified to the select condition.  Replace
 401     // it with 'false'.
 402     FCmp = getFalse(Cond->getType());
 403   } else if (!FCmp) {
 404     // It didn't simplify.  However if "cmp FV, RHS" is equal to the select
 405     // condition then we can replace it with 'false'.  Otherwise give up.
 406     if (!isSameCompare(Cond, Pred, FV, RHS))
 407       return nullptr;
 408     FCmp = getFalse(Cond->getType());
 409   }
 410
 411   // If both sides simplified to the same value, then use it as the result of
 412   // the original comparison.
 413   if (TCmp == FCmp)
 414     return TCmp;
 415
 416   // The remaining cases only make sense if the select condition has the same
 417   // type as the result of the comparison, so bail out if this is not so.
 418   if (Cond->getType()->isVectorTy() != RHS->getType()->isVectorTy())
 419     return nullptr;
 420   // If the false value simplified to false, then the result of the compare
 421   // is equal to "Cond && TCmp".  This also catches the case when the false
 422   // value simplified to false and the true value to true, returning "Cond".
 423   if (match(FCmp, m_Zero()))
 424     if (Value *V = SimplifyAndInst(Cond, TCmp, Q, MaxRecurse))
 425       return V;
 426   // If the true value simplified to true, then the result of the compare
 427   // is equal to "Cond || FCmp".
 428   if (match(TCmp, m_One()))
 429     if (Value *V = SimplifyOrInst(Cond, FCmp, Q, MaxRecurse))
 430       return V;
 431   // Finally, if the false value simplified to true and the true value to
 432   // false, then the result of the compare is equal to "!Cond".
 433   if (match(FCmp, m_One()) && match(TCmp, m_Zero()))
 434     if (Value *V =
 435         SimplifyXorInst(Cond, Constant::getAllOnesValue(Cond->getType()),
 436                         Q, MaxRecurse))
 437       return V;
 438
 439   return nullptr;
 440 }
 441
 442 /// ThreadBinOpOverPHI - In the case of a binary operation with an operand that
 443 /// is a PHI instruction, try to simplify the binop by seeing whether evaluating
 444 /// it on the incoming phi values yields the same result for every value.  If so
 445 /// returns the common value, otherwise returns null.
 446 static Value *ThreadBinOpOverPHI(unsigned Opcode, Value *LHS, Value *RHS,
 447                                  const Query &Q, unsigned MaxRecurse) {
 448   // Recursion is always used, so bail out at once if we already hit the limit.
 449   if (!MaxRecurse--)
 450     return nullptr;
 451
 452   PHINode *PI;
 453   if (isa<PHINode>(LHS)) {
 454     PI = cast<PHINode>(LHS);
 455     // Bail out if RHS and the phi may be mutually interdependent due to a loop.
 456     if (!ValueDominatesPHI(RHS, PI, Q.DT))
 457       return nullptr;
 458   } else {
 459     assert(isa<PHINode>(RHS) && "No PHI instruction operand!");
 460     PI = cast<PHINode>(RHS);
 461     // Bail out if LHS and the phi may be mutually interdependent due to a loop.
 462     if (!ValueDominatesPHI(LHS, PI, Q.DT))
 463       return nullptr;
 464   }
 465
 466   // Evaluate the BinOp on the incoming phi values.
 467   Value *CommonValue = nullptr;
 468   for (unsigned i = 0, e = PI->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
 469     Value *Incoming = PI->getIncomingValue(i);
 470     // If the incoming value is the phi node itself, it can safely be skipped.
 471     if (Incoming == PI) continue;
 472     Value *V = PI == LHS ?
 473       SimplifyBinOp(Opcode, Incoming, RHS, Q, MaxRecurse) :
 474       SimplifyBinOp(Opcode, LHS, Incoming, Q, MaxRecurse);
 475     // If the operation failed to simplify, or simplified to a different value
 476     // to previously, then give up.
 477     if (!V || (CommonValue && V != CommonValue))
 478       return nullptr;
 479     CommonValue = V;
 480   }
 481
 482   return CommonValue;
 483 }
 484
 485 /// ThreadCmpOverPHI - In the case of a comparison with a PHI instruction, try
 486 /// try to simplify the comparison by seeing whether comparing with all of the
 487 /// incoming phi values yields the same result every time.  If so returns the
 488 /// common result, otherwise returns null.
 489 static Value *ThreadCmpOverPHI(CmpInst::Predicate Pred, Value *LHS, Value *RHS,
 490                                const Query &Q, unsigned MaxRecurse) {
 491   // Recursion is always used, so bail out at once if we already hit the limit.
 492   if (!MaxRecurse--)
 493     return nullptr;
 494
 495   // Make sure the phi is on the LHS.
 496   if (!isa<PHINode>(LHS)) {
 497     std::swap(LHS, RHS);
 498     Pred = CmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
 499   }
 500   assert(isa<PHINode>(LHS) && "Not comparing with a phi instruction!");
 501   PHINode *PI = cast<PHINode>(LHS);
 502
 503   // Bail out if RHS and the phi may be mutually interdependent due to a loop.
 504   if (!ValueDominatesPHI(RHS, PI, Q.DT))
 505     return nullptr;
 506
 507   // Evaluate the BinOp on the incoming phi values.
 508   Value *CommonValue = nullptr;
 509   for (unsigned i = 0, e = PI->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
 510     Value *Incoming = PI->getIncomingValue(i);
 511     // If the incoming value is the phi node itself, it can safely be skipped.
 512     if (Incoming == PI) continue;
 513     Value *V = SimplifyCmpInst(Pred, Incoming, RHS, Q, MaxRecurse);
 514     // If the operation failed to simplify, or simplified to a different value
 515     // to previously, then give up.
 516     if (!V || (CommonValue && V != CommonValue))
 517       return nullptr;
 518     CommonValue = V;
 519   }
 520
 521   return CommonValue;
 522 }
 523
 524 /// SimplifyAddInst - Given operands for an Add, see if we can
 525 /// fold the result.  If not, this returns null.
 526 static Value *SimplifyAddInst(Value *Op0, Value *Op1, bool isNSW, bool isNUW,
 527                               const Query &Q, unsigned MaxRecurse) {
 528   if (Constant *CLHS = dyn_cast<Constant>(Op0)) {
 529     if (Constant *CRHS = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
 530       Constant *Ops[] = { CLHS, CRHS };
 531       return ConstantFoldInstOperands(Instruction::Add, CLHS->getType(), Ops,
 532                                       Q.DL, Q.TLI);
 533     }
 534
 535     // Canonicalize the constant to the RHS.
 536     std::swap(Op0, Op1);
 537   }
 538
 539   // X + undef -> undef
 540   if (match(Op1, m_Undef()))
 541     return Op1;
 542
 543   // X + 0 -> X
 544   if (match(Op1, m_Zero()))
 545     return Op0;
 546
 547   // X + (Y - X) -> Y
 548   // (Y - X) + X -> Y
 549   // Eg: X + -X -> 0
 550   Value *Y = nullptr;
 551   if (match(Op1, m_Sub(m_Value(Y), m_Specific(Op0))) ||
 552       match(Op0, m_Sub(m_Value(Y), m_Specific(Op1))))
 553     return Y;
 554
 555   // X + ~X -> -1   since   ~X = -X-1
 556   if (match(Op0, m_Not(m_Specific(Op1))) ||
 557       match(Op1, m_Not(m_Specific(Op0))))
 558     return Constant::getAllOnesValue(Op0->getType());
 559
 560   /// i1 add -> xor.
 561   if (MaxRecurse && Op0->getType()->isIntegerTy(1))
 562     if (Value *V = SimplifyXorInst(Op0, Op1, Q, MaxRecurse-1))
 563       return V;
 564
 565   // Try some generic simplifications for associative operations.
 566   if (Value *V = SimplifyAssociativeBinOp(Instruction::Add, Op0, Op1, Q,
 567                                           MaxRecurse))
 568     return V;
 569
 570   // Threading Add over selects and phi nodes is pointless, so don't bother.
 571   // Threading over the select in "A + select(cond, B, C)" means evaluating
 572   // "A+B" and "A+C" and seeing if they are equal; but they are equal if and
 573   // only if B and C are equal.  If B and C are equal then (since we assume
 574   // that operands have already been simplified) "select(cond, B, C)" should
 575   // have been simplified to the common value of B and C already.  Analysing
 576   // "A+B" and "A+C" thus gains nothing, but costs compile time.  Similarly
 577   // for threading over phi nodes.
 578
 579   return nullptr;
 580 }
 581
 582 Value *llvm::SimplifyAddInst(Value *Op0, Value *Op1, bool isNSW, bool isNUW,
 583                              const DataLayout *DL, const TargetLibraryInfo *TLI,
 584                              const DominatorTree *DT, AssumptionTracker *AT,
 585                              const Instruction *CxtI) {
 586   return ::SimplifyAddInst(Op0, Op1, isNSW, isNUW,
 587                            Query (DL, TLI, DT, AT, CxtI), RecursionLimit);
 588 }
 589
 590 /// \brief Compute the base pointer and cumulative constant offsets for V.
 591 ///
 592 /// This strips all constant offsets off of V, leaving it the base pointer, and
 593 /// accumulates the total constant offset applied in the returned constant. It
 594 /// returns 0 if V is not a pointer, and returns the constant '0' if there are
 595 /// no constant offsets applied.
 596 ///
 597 /// This is very similar to GetPointerBaseWithConstantOffset except it doesn't
 598 /// follow non-inbounds geps. This allows it to remain usable for icmp ult/etc.
 599 /// folding.
 600 static Constant *stripAndComputeConstantOffsets(const DataLayout *DL,
 601                                                 Value *&V,
 602                                                 bool AllowNonInbounds = false) {
 603   assert(V->getType()->getScalarType()->isPointerTy());
 604
 605   // Without DataLayout, just be conservative for now. Theoretically, more could
 606   // be done in this case.
 607   if (!DL)
 608     return ConstantInt::get(IntegerType::get(V->getContext(), 64), 0);
 609
 610   Type *IntPtrTy = DL->getIntPtrType(V->getType())->getScalarType();
 611   APInt Offset = APInt::getNullValue(IntPtrTy->getIntegerBitWidth());
 612
 613   // Even though we don't look through PHI nodes, we could be called on an
 614   // instruction in an unreachable block, which may be on a cycle.
 615   SmallPtrSet<Value *, 4> Visited;
 616   Visited.insert(V);
 617   do {
 618     if (GEPOperator *GEP = dyn_cast<GEPOperator>(V)) {
 619       if ((!AllowNonInbounds && !GEP->isInBounds()) ||
 620           !GEP->accumulateConstantOffset(*DL, Offset))
 621         break;
 622       V = GEP->getPointerOperand();
 623     } else if (Operator::getOpcode(V) == Instruction::BitCast) {
 624       V = cast<Operator>(V)->getOperand(0);
 625     } else if (GlobalAlias *GA = dyn_cast<GlobalAlias>(V)) {
 626       if (GA->mayBeOverridden())
 627         break;
 628       V = GA->getAliasee();
 629     } else {
 630       break;
 631     }
 632     assert(V->getType()->getScalarType()->isPointerTy() &&
 633            "Unexpected operand type!");
 634   } while (Visited.insert(V));
 635
 636   Constant *OffsetIntPtr = ConstantInt::get(IntPtrTy, Offset);
 637   if (V->getType()->isVectorTy())
 638     return ConstantVector::getSplat(V->getType()->getVectorNumElements(),
 639                                     OffsetIntPtr);
 640   return OffsetIntPtr;
 641 }
 642
 643 /// \brief Compute the constant difference between two pointer values.
 644 /// If the difference is not a constant, returns zero.
 645 static Constant *computePointerDifference(const DataLayout *DL,
 646                                           Value *LHS, Value *RHS) {
 647   Constant *LHSOffset = stripAndComputeConstantOffsets(DL, LHS);
 648   Constant *RHSOffset = stripAndComputeConstantOffsets(DL, RHS);
 649
 650   // If LHS and RHS are not related via constant offsets to the same base
 651   // value, there is nothing we can do here.
 652   if (LHS != RHS)
 653     return nullptr;
 654
 655   // Otherwise, the difference of LHS - RHS can be computed as:
 656   //    LHS - RHS
 657   //  = (LHSOffset + Base) - (RHSOffset + Base)
 658   //  = LHSOffset - RHSOffset
 659   return ConstantExpr::getSub(LHSOffset, RHSOffset);
 660 }
 661
 662 /// SimplifySubInst - Given operands for a Sub, see if we can
 663 /// fold the result.  If not, this returns null.
 664 static Value *SimplifySubInst(Value *Op0, Value *Op1, bool isNSW, bool isNUW,
 665                               const Query &Q, unsigned MaxRecurse) {
 666   if (Constant *CLHS = dyn_cast<Constant>(Op0))
 667     if (Constant *CRHS = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
 668       Constant *Ops[] = { CLHS, CRHS };
 669       return ConstantFoldInstOperands(Instruction::Sub, CLHS->getType(),
 670                                       Ops, Q.DL, Q.TLI);
 671     }
 672
 673   // X - undef -> undef
 674   // undef - X -> undef
 675   if (match(Op0, m_Undef()) || match(Op1, m_Undef()))
 676     return UndefValue::get(Op0->getType());
 677
 678   // X - 0 -> X
 679   if (match(Op1, m_Zero()))
 680     return Op0;
 681
 682   // X - X -> 0
 683   if (Op0 == Op1)
 684     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
 685
 686   // X - (0 - Y) -> X if the second sub is NUW.
 687   // If Y != 0, 0 - Y is a poison value.
 688   // If Y == 0, 0 - Y simplifies to 0.
 689   if (BinaryOperator::isNeg(Op1)) {
 690     if (const auto *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
 691       assert(BO->getOpcode() == Instruction::Sub &&
 692              "Expected a subtraction operator!");
 693       if (BO->hasNoUnsignedWrap())
 694         return Op0;
 695     }
 696   }
 697
 698   // (X + Y) - Z -> X + (Y - Z) or Y + (X - Z) if everything simplifies.
 699   // For example, (X + Y) - Y -> X; (Y + X) - Y -> X
 700   Value *X = nullptr, *Y = nullptr, *Z = Op1;
 701   if (MaxRecurse && match(Op0, m_Add(m_Value(X), m_Value(Y)))) { // (X + Y) - Z
 702     // See if "V === Y - Z" simplifies.
 703     if (Value *V = SimplifyBinOp(Instruction::Sub, Y, Z, Q, MaxRecurse-1))
 704       // It does!  Now see if "X + V" simplifies.
 705       if (Value *W = SimplifyBinOp(Instruction::Add, X, V, Q, MaxRecurse-1)) {
 706         // It does, we successfully reassociated!
 707         ++NumReassoc;
 708         return W;
 709       }
 710     // See if "V === X - Z" simplifies.
 711     if (Value *V = SimplifyBinOp(Instruction::Sub, X, Z, Q, MaxRecurse-1))
 712       // It does!  Now see if "Y + V" simplifies.
 713       if (Value *W = SimplifyBinOp(Instruction::Add, Y, V, Q, MaxRecurse-1)) {
 714         // It does, we successfully reassociated!
 715         ++NumReassoc;
 716         return W;
 717       }
 718   }
 719
 720   // X - (Y + Z) -> (X - Y) - Z or (X - Z) - Y if everything simplifies.
 721   // For example, X - (X + 1) -> -1
 722   X = Op0;
 723   if (MaxRecurse && match(Op1, m_Add(m_Value(Y), m_Value(Z)))) { // X - (Y + Z)
 724     // See if "V === X - Y" simplifies.
 725     if (Value *V = SimplifyBinOp(Instruction::Sub, X, Y, Q, MaxRecurse-1))
 726       // It does!  Now see if "V - Z" simplifies.
 727       if (Value *W = SimplifyBinOp(Instruction::Sub, V, Z, Q, MaxRecurse-1)) {
 728         // It does, we successfully reassociated!
 729         ++NumReassoc;
 730         return W;
 731       }
 732     // See if "V === X - Z" simplifies.
 733     if (Value *V = SimplifyBinOp(Instruction::Sub, X, Z, Q, MaxRecurse-1))
 734       // It does!  Now see if "V - Y" simplifies.
 735       if (Value *W = SimplifyBinOp(Instruction::Sub, V, Y, Q, MaxRecurse-1)) {
 736         // It does, we successfully reassociated!
 737         ++NumReassoc;
 738         return W;
 739       }
 740   }
 741
 742   // Z - (X - Y) -> (Z - X) + Y if everything simplifies.
 743   // For example, X - (X - Y) -> Y.
 744   Z = Op0;
 745   if (MaxRecurse && match(Op1, m_Sub(m_Value(X), m_Value(Y)))) // Z - (X - Y)
 746     // See if "V === Z - X" simplifies.
 747     if (Value *V = SimplifyBinOp(Instruction::Sub, Z, X, Q, MaxRecurse-1))
 748       // It does!  Now see if "V + Y" simplifies.
 749       if (Value *W = SimplifyBinOp(Instruction::Add, V, Y, Q, MaxRecurse-1)) {
 750         // It does, we successfully reassociated!
 751         ++NumReassoc;
 752         return W;
 753       }
 754
 755   // trunc(X) - trunc(Y) -> trunc(X - Y) if everything simplifies.
 756   if (MaxRecurse && match(Op0, m_Trunc(m_Value(X))) &&
 757       match(Op1, m_Trunc(m_Value(Y))))
 758     if (X->getType() == Y->getType())
 759       // See if "V === X - Y" simplifies.
 760       if (Value *V = SimplifyBinOp(Instruction::Sub, X, Y, Q, MaxRecurse-1))
 761         // It does!  Now see if "trunc V" simplifies.
 762         if (Value *W = SimplifyTruncInst(V, Op0->getType(), Q, MaxRecurse-1))
 763           // It does, return the simplified "trunc V".
 764           return W;
 765
 766   // Variations on GEP(base, I, ...) - GEP(base, i, ...) -> GEP(null, I-i, ...).
 767   if (match(Op0, m_PtrToInt(m_Value(X))) &&
 768       match(Op1, m_PtrToInt(m_Value(Y))))
 769     if (Constant *Result = computePointerDifference(Q.DL, X, Y))
 770       return ConstantExpr::getIntegerCast(Result, Op0->getType(), true);
 771
 772   // i1 sub -> xor.
 773   if (MaxRecurse && Op0->getType()->isIntegerTy(1))
 774     if (Value *V = SimplifyXorInst(Op0, Op1, Q, MaxRecurse-1))
 775       return V;
 776
 777   // Threading Sub over selects and phi nodes is pointless, so don't bother.
 778   // Threading over the select in "A - select(cond, B, C)" means evaluating
 779   // "A-B" and "A-C" and seeing if they are equal; but they are equal if and
 780   // only if B and C are equal.  If B and C are equal then (since we assume
 781   // that operands have already been simplified) "select(cond, B, C)" should
 782   // have been simplified to the common value of B and C already.  Analysing
 783   // "A-B" and "A-C" thus gains nothing, but costs compile time.  Similarly
 784   // for threading over phi nodes.
 785
 786   return nullptr;
 787 }
 788
 789 Value *llvm::SimplifySubInst(Value *Op0, Value *Op1, bool isNSW, bool isNUW,
 790                              const DataLayout *DL, const TargetLibraryInfo *TLI,
 791                              const DominatorTree *DT, AssumptionTracker *AT,
 792                              const Instruction *CxtI) {
 793   return ::SimplifySubInst(Op0, Op1, isNSW, isNUW,
 794                            Query (DL, TLI, DT, AT, CxtI), RecursionLimit);
 795 }
 796
 797 /// Given operands for an FAdd, see if we can fold the result.  If not, this
 798 /// returns null.
 799 static Value *SimplifyFAddInst(Value *Op0, Value *Op1, FastMathFlags FMF,
 800                               const Query &Q, unsigned MaxRecurse) {
 801   if (Constant *CLHS = dyn_cast<Constant>(Op0)) {
 802     if (Constant *CRHS = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
 803       Constant *Ops[] = { CLHS, CRHS };
 804       return ConstantFoldInstOperands(Instruction::FAdd, CLHS->getType(),
 805                                       Ops, Q.DL, Q.TLI);
 806     }
 807
 808     // Canonicalize the constant to the RHS.
 809     std::swap(Op0, Op1);
 810   }
 811
 812   // fadd X, -0 ==> X
 813   if (match(Op1, m_NegZero()))
 814     return Op0;
 815
 816   // fadd X, 0 ==> X, when we know X is not -0
 817   if (match(Op1, m_Zero()) &&
 818       (FMF.noSignedZeros() || CannotBeNegativeZero(Op0)))
 819     return Op0;
 820
 821   // fadd [nnan ninf] X, (fsub [nnan ninf] 0, X) ==> 0
 822   //   where nnan and ninf have to occur at least once somewhere in this
 823   //   expression
 824   Value *SubOp = nullptr;
 825   if (match(Op1, m_FSub(m_AnyZero(), m_Specific(Op0))))
 826     SubOp = Op1;
 827   else if (match(Op0, m_FSub(m_AnyZero(), m_Specific(Op1))))
 828     SubOp = Op0;
 829   if (SubOp) {
 830     Instruction *FSub = cast<Instruction>(SubOp);
 831     if ((FMF.noNaNs() || FSub->hasNoNaNs()) &&
 832         (FMF.noInfs() || FSub->hasNoInfs()))
 833       return Constant::getNullValue(Op0->getType());
 834   }
 835
 836   return nullptr;
 837 }
 838
 839 /// Given operands for an FSub, see if we can fold the result.  If not, this
 840 /// returns null.
 841 static Value *SimplifyFSubInst(Value *Op0, Value *Op1, FastMathFlags FMF,
 842                               const Query &Q, unsigned MaxRecurse) {
 843   if (Constant *CLHS = dyn_cast<Constant>(Op0)) {
 844     if (Constant *CRHS = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
 845       Constant *Ops[] = { CLHS, CRHS };
 846       return ConstantFoldInstOperands(Instruction::FSub, CLHS->getType(),
 847                                       Ops, Q.DL, Q.TLI);
 848     }
 849   }
 850
 851   // fsub X, 0 ==> X
 852   if (match(Op1, m_Zero()))
 853     return Op0;
 854
 855   // fsub X, -0 ==> X, when we know X is not -0
 856   if (match(Op1, m_NegZero()) &&
 857       (FMF.noSignedZeros() || CannotBeNegativeZero(Op0)))
 858     return Op0;
 859
 860   // fsub 0, (fsub -0.0, X) ==> X
 861   Value *X;
 862   if (match(Op0, m_AnyZero())) {
 863     if (match(Op1, m_FSub(m_NegZero(), m_Value(X))))
 864       return X;
 865     if (FMF.noSignedZeros() && match(Op1, m_FSub(m_AnyZero(), m_Value(X))))
 866       return X;
 867   }
 868
 869   // fsub nnan ninf x, x ==> 0.0
 870   if (FMF.noNaNs() && FMF.noInfs() && Op0 == Op1)
 871     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
 872
 873   return nullptr;
 874 }
 875
 876 /// Given the operands for an FMul, see if we can fold the result
 877 static Value *SimplifyFMulInst(Value *Op0, Value *Op1,
 878                                FastMathFlags FMF,
 879                                const Query &Q,
 880                                unsigned MaxRecurse) {
 881  if (Constant *CLHS = dyn_cast<Constant>(Op0)) {
 882     if (Constant *CRHS = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
 883       Constant *Ops[] = { CLHS, CRHS };
 884       return ConstantFoldInstOperands(Instruction::FMul, CLHS->getType(),
 885                                       Ops, Q.DL, Q.TLI);
 886     }
 887
 888     // Canonicalize the constant to the RHS.
 889     std::swap(Op0, Op1);
 890  }
 891
 892  // fmul X, 1.0 ==> X
 893  if (match(Op1, m_FPOne()))
 894    return Op0;
 895
 896  // fmul nnan nsz X, 0 ==> 0
 897  if (FMF.noNaNs() && FMF.noSignedZeros() && match(Op1, m_AnyZero()))
 898    return Op1;
 899
 900  return nullptr;
 901 }
 902
 903 /// SimplifyMulInst - Given operands for a Mul, see if we can
 904 /// fold the result.  If not, this returns null.
 905 static Value *SimplifyMulInst(Value *Op0, Value *Op1, const Query &Q,
 906                               unsigned MaxRecurse) {
 907   if (Constant *CLHS = dyn_cast<Constant>(Op0)) {
 908     if (Constant *CRHS = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
 909       Constant *Ops[] = { CLHS, CRHS };
 910       return ConstantFoldInstOperands(Instruction::Mul, CLHS->getType(),
 911                                       Ops, Q.DL, Q.TLI);
 912     }
 913
 914     // Canonicalize the constant to the RHS.
 915     std::swap(Op0, Op1);
 916   }
 917
 918   // X * undef -> 0
 919   if (match(Op1, m_Undef()))
 920     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
 921
 922   // X * 0 -> 0
 923   if (match(Op1, m_Zero()))
 924     return Op1;
 925
 926   // X * 1 -> X
 927   if (match(Op1, m_One()))
 928     return Op0;
 929
 930   // (X / Y) * Y -> X if the division is exact.
 931   Value *X = nullptr;
 932   if (match(Op0, m_Exact(m_IDiv(m_Value(X), m_Specific(Op1)))) || // (X / Y) * Y
 933       match(Op1, m_Exact(m_IDiv(m_Value(X), m_Specific(Op0)))))   // Y * (X / Y)
 934     return X;
 935
 936   // i1 mul -> and.
 937   if (MaxRecurse && Op0->getType()->isIntegerTy(1))
 938     if (Value *V = SimplifyAndInst(Op0, Op1, Q, MaxRecurse-1))
 939       return V;
 940
 941   // Try some generic simplifications for associative operations.
 942   if (Value *V = SimplifyAssociativeBinOp(Instruction::Mul, Op0, Op1, Q,
 943                                           MaxRecurse))
 944     return V;
 945
 946   // Mul distributes over Add.  Try some generic simplifications based on this.
 947   if (Value *V = ExpandBinOp(Instruction::Mul, Op0, Op1, Instruction::Add,
 948                              Q, MaxRecurse))
 949     return V;
 950
 951   // If the operation is with the result of a select instruction, check whether
 952   // operating on either branch of the select always yields the same value.
 953   if (isa<SelectInst>(Op0) || isa<SelectInst>(Op1))
 954     if (Value *V = ThreadBinOpOverSelect(Instruction::Mul, Op0, Op1, Q,
 955                                          MaxRecurse))
 956       return V;
 957
 958   // If the operation is with the result of a phi instruction, check whether
 959   // operating on all incoming values of the phi always yields the same value.
 960   if (isa<PHINode>(Op0) || isa<PHINode>(Op1))
 961     if (Value *V = ThreadBinOpOverPHI(Instruction::Mul, Op0, Op1, Q,
 962                                       MaxRecurse))
 963       return V;
 964
 965   return nullptr;
 966 }
 967
 968 Value *llvm::SimplifyFAddInst(Value *Op0, Value *Op1, FastMathFlags FMF,
 969                              const DataLayout *DL, const TargetLibraryInfo *TLI,
 970                              const DominatorTree *DT, AssumptionTracker *AT,
 971                              const Instruction *CxtI) {
 972   return ::SimplifyFAddInst(Op0, Op1, FMF, Query (DL, TLI, DT, AT, CxtI),
 973                             RecursionLimit);
 974 }
 975
 976 Value *llvm::SimplifyFSubInst(Value *Op0, Value *Op1, FastMathFlags FMF,
 977                              const DataLayout *DL, const TargetLibraryInfo *TLI,
 978                              const DominatorTree *DT, AssumptionTracker *AT,
 979                              const Instruction *CxtI) {
 980   return ::SimplifyFSubInst(Op0, Op1, FMF, Query (DL, TLI, DT, AT, CxtI),
 981                             RecursionLimit);
 982 }
 983
 984 Value *llvm::SimplifyFMulInst(Value *Op0, Value *Op1,
 985                               FastMathFlags FMF,
 986                               const DataLayout *DL,
 987                               const TargetLibraryInfo *TLI,
 988                               const DominatorTree *DT,
 989                               AssumptionTracker *AT,
 990                               const Instruction *CxtI) {
 991   return ::SimplifyFMulInst(Op0, Op1, FMF, Query (DL, TLI, DT, AT, CxtI),
 992                             RecursionLimit);
 993 }
 994
 995 Value *llvm::SimplifyMulInst(Value *Op0, Value *Op1, const DataLayout *DL,
 996                              const TargetLibraryInfo *TLI,
 997                              const DominatorTree *DT, AssumptionTracker *AT,
 998                              const Instruction *CxtI) {
 999   return ::SimplifyMulInst(Op0, Op1, Query (DL, TLI, DT, AT, CxtI),
1000                            RecursionLimit);
1001 }
1002
1003 /// SimplifyDiv - Given operands for an SDiv or UDiv, see if we can
1004 /// fold the result.  If not, this returns null.
1005 static Value *SimplifyDiv(Instruction::BinaryOps Opcode, Value *Op0, Value *Op1,
1006                           const Query &Q, unsigned MaxRecurse) {
1007   if (Constant *C0 = dyn_cast<Constant>(Op0)) {
1008     if (Constant *C1 = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
1009       Constant *Ops[] = { C0, C1 };
1010       return ConstantFoldInstOperands(Opcode, C0->getType(), Ops, Q.DL, Q.TLI);
1011     }
1012   }
1013
1014   bool isSigned = Opcode == Instruction::SDiv;
1015
1016   // X / undef -> undef
1017   if (match(Op1, m_Undef()))
1018     return Op1;
1019
1020   // undef / X -> 0
1021   if (match(Op0, m_Undef()))
1022     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
1023
1024   // 0 / X -> 0, we don't need to preserve faults!
1025   if (match(Op0, m_Zero()))
1026     return Op0;
1027
1028   // X / 1 -> X
1029   if (match(Op1, m_One()))
1030     return Op0;
1031
1032   if (Op0->getType()->isIntegerTy(1))
1033     // It can't be division by zero, hence it must be division by one.
1034     return Op0;
1035
1036   // X / X -> 1
1037   if (Op0 == Op1)
1038     return ConstantInt::get(Op0->getType(), 1);
1039
1040   // (X * Y) / Y -> X if the multiplication does not overflow.
1041   Value *X = nullptr, *Y = nullptr;
1042   if (match(Op0, m_Mul(m_Value(X), m_Value(Y))) && (X == Op1 || Y == Op1)) {
1043     if (Y != Op1) std::swap(X, Y); // Ensure expression is (X * Y) / Y, Y = Op1
1044     OverflowingBinaryOperator *Mul = cast<OverflowingBinaryOperator>(Op0);
1045     // If the Mul knows it does not overflow, then we are good to go.
1046     if ((isSigned && Mul->hasNoSignedWrap()) ||
1047         (!isSigned && Mul->hasNoUnsignedWrap()))
1048       return X;
1049     // If X has the form X = A / Y then X * Y cannot overflow.
1050     if (BinaryOperator *Div = dyn_cast<BinaryOperator>(X))
1051       if (Div->getOpcode() == Opcode && Div->getOperand(1) == Y)
1052         return X;
1053   }
1054
1055   // (X rem Y) / Y -> 0
1056   if ((isSigned && match(Op0, m_SRem(m_Value(), m_Specific(Op1)))) ||
1057       (!isSigned && match(Op0, m_URem(m_Value(), m_Specific(Op1)))))
1058     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
1059
1060   // (X /u C1) /u C2 -> 0 if C1 * C2 overflow
1061   ConstantInt *C1, *C2;
1062   if (!isSigned && match(Op0, m_UDiv(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) &&
1063       match(Op1, m_ConstantInt(C2))) {
1064     bool Overflow;
1065     C1->getValue().umul_ov(C2->getValue(), Overflow);
1066     if (Overflow)
1067       return Constant::getNullValue(Op0->getType());
1068   }
1069
1070   // If the operation is with the result of a select instruction, check whether
1071   // operating on either branch of the select always yields the same value.
1072   if (isa<SelectInst>(Op0) || isa<SelectInst>(Op1))
1073     if (Value *V = ThreadBinOpOverSelect(Opcode, Op0, Op1, Q, MaxRecurse))
1074       return V;
1075
1076   // If the operation is with the result of a phi instruction, check whether
1077   // operating on all incoming values of the phi always yields the same value.
1078   if (isa<PHINode>(Op0) || isa<PHINode>(Op1))
1079     if (Value *V = ThreadBinOpOverPHI(Opcode, Op0, Op1, Q, MaxRecurse))
1080       return V;
1081
1082   return nullptr;
1083 }
1084
1085 /// SimplifySDivInst - Given operands for an SDiv, see if we can
1086 /// fold the result.  If not, this returns null.
1087 static Value *SimplifySDivInst(Value *Op0, Value *Op1, const Query &Q,
1088                                unsigned MaxRecurse) {
1089   if (Value *V = SimplifyDiv(Instruction::SDiv, Op0, Op1, Q, MaxRecurse))
1090     return V;
1091
1092   return nullptr;
1093 }
1094
1095 Value *llvm::SimplifySDivInst(Value *Op0, Value *Op1, const DataLayout *DL,
1096                               const TargetLibraryInfo *TLI,
1097                               const DominatorTree *DT,
1098                               AssumptionTracker *AT,
1099                               const Instruction *CxtI) {
1100   return ::SimplifySDivInst(Op0, Op1, Query (DL, TLI, DT, AT, CxtI),
1101                             RecursionLimit);
1102 }
1103
1104 /// SimplifyUDivInst - Given operands for a UDiv, see if we can
1105 /// fold the result.  If not, this returns null.
1106 static Value *SimplifyUDivInst(Value *Op0, Value *Op1, const Query &Q,
1107                                unsigned MaxRecurse) {
1108   if (Value *V = SimplifyDiv(Instruction::UDiv, Op0, Op1, Q, MaxRecurse))
1109     return V;
1110
1111   return nullptr;
1112 }
1113
1114 Value *llvm::SimplifyUDivInst(Value *Op0, Value *Op1, const DataLayout *DL,
1115                               const TargetLibraryInfo *TLI,
1116                               const DominatorTree *DT,
1117                               AssumptionTracker *AT,
1118                               const Instruction *CxtI) {
1119   return ::SimplifyUDivInst(Op0, Op1, Query (DL, TLI, DT, AT, CxtI),
1120                             RecursionLimit);
1121 }
1122
1123 static Value *SimplifyFDivInst(Value *Op0, Value *Op1, const Query &Q,
1124                                unsigned) {
1125   // undef / X -> undef    (the undef could be a snan).
1126   if (match(Op0, m_Undef()))
1127     return Op0;
1128
1129   // X / undef -> undef
1130   if (match(Op1, m_Undef()))
1131     return Op1;
1132
1133   return nullptr;
1134 }
1135
1136 Value *llvm::SimplifyFDivInst(Value *Op0, Value *Op1, const DataLayout *DL,
1137                               const TargetLibraryInfo *TLI,
1138                               const DominatorTree *DT,
1139                               AssumptionTracker *AT,
1140                               const Instruction *CxtI) {
1141   return ::SimplifyFDivInst(Op0, Op1, Query (DL, TLI, DT, AT, CxtI),
1142                             RecursionLimit);
1143 }
1144
1145 /// SimplifyRem - Given operands for an SRem or URem, see if we can
1146 /// fold the result.  If not, this returns null.
1147 static Value *SimplifyRem(Instruction::BinaryOps Opcode, Value *Op0, Value *Op1,
1148                           const Query &Q, unsigned MaxRecurse) {
1149   if (Constant *C0 = dyn_cast<Constant>(Op0)) {
1150     if (Constant *C1 = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
1151       Constant *Ops[] = { C0, C1 };
1152       return ConstantFoldInstOperands(Opcode, C0->getType(), Ops, Q.DL, Q.TLI);
1153     }
1154   }
1155
1156   // X % undef -> undef
1157   if (match(Op1, m_Undef()))
1158     return Op1;
1159
1160   // undef % X -> 0
1161   if (match(Op0, m_Undef()))
1162     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
1163
1164   // 0 % X -> 0, we don't need to preserve faults!
1165   if (match(Op0, m_Zero()))
1166     return Op0;
1167
1168   // X % 0 -> undef, we don't need to preserve faults!
1169   if (match(Op1, m_Zero()))
1170     return UndefValue::get(Op0->getType());
1171
1172   // X % 1 -> 0
1173   if (match(Op1, m_One()))
1174     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
1175
1176   if (Op0->getType()->isIntegerTy(1))
1177     // It can't be remainder by zero, hence it must be remainder by one.
1178     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
1179
1180   // X % X -> 0
1181   if (Op0 == Op1)
1182     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
1183
1184   // (X % Y) % Y -> X % Y
1185   if ((Opcode == Instruction::SRem &&
1186        match(Op0, m_SRem(m_Value(), m_Specific(Op1)))) ||
1187       (Opcode == Instruction::URem &&
1188        match(Op0, m_URem(m_Value(), m_Specific(Op1)))))
1189     return Op0;
1190
1191   // If the operation is with the result of a select instruction, check whether
1192   // operating on either branch of the select always yields the same value.
1193   if (isa<SelectInst>(Op0) || isa<SelectInst>(Op1))
1194     if (Value *V = ThreadBinOpOverSelect(Opcode, Op0, Op1, Q, MaxRecurse))
1195       return V;
1196
1197   // If the operation is with the result of a phi instruction, check whether
1198   // operating on all incoming values of the phi always yields the same value.
1199   if (isa<PHINode>(Op0) || isa<PHINode>(Op1))
1200     if (Value *V = ThreadBinOpOverPHI(Opcode, Op0, Op1, Q, MaxRecurse))
1201       return V;
1202
1203   return nullptr;
1204 }
1205
1206 /// SimplifySRemInst - Given operands for an SRem, see if we can
1207 /// fold the result.  If not, this returns null.
1208 static Value *SimplifySRemInst(Value *Op0, Value *Op1, const Query &Q,
1209                                unsigned MaxRecurse) {
1210   if (Value *V = SimplifyRem(Instruction::SRem, Op0, Op1, Q, MaxRecurse))
1211     return V;
1212
1213   return nullptr;
1214 }
1215
1216 Value *llvm::SimplifySRemInst(Value *Op0, Value *Op1, const DataLayout *DL,
1217                               const TargetLibraryInfo *TLI,
1218                               const DominatorTree *DT,
1219                               AssumptionTracker *AT,
1220                               const Instruction *CxtI) {
1221   return ::SimplifySRemInst(Op0, Op1, Query (DL, TLI, DT, AT, CxtI),
1222                             RecursionLimit);
1223 }
1224
1225 /// SimplifyURemInst - Given operands for a URem, see if we can
1226 /// fold the result.  If not, this returns null.
1227 static Value *SimplifyURemInst(Value *Op0, Value *Op1, const Query &Q,
1228                                unsigned MaxRecurse) {
1229   if (Value *V = SimplifyRem(Instruction::URem, Op0, Op1, Q, MaxRecurse))
1230     return V;
1231
1232   return nullptr;
1233 }
1234
1235 Value *llvm::SimplifyURemInst(Value *Op0, Value *Op1, const DataLayout *DL,
1236                               const TargetLibraryInfo *TLI,
1237                               const DominatorTree *DT,
1238                               AssumptionTracker *AT,
1239                               const Instruction *CxtI) {
1240   return ::SimplifyURemInst(Op0, Op1, Query (DL, TLI, DT, AT, CxtI),
1241                             RecursionLimit);
1242 }
1243
1244 static Value *SimplifyFRemInst(Value *Op0, Value *Op1, const Query &,
1245                                unsigned) {
1246   // undef % X -> undef    (the undef could be a snan).
1247   if (match(Op0, m_Undef()))
1248     return Op0;
1249
1250   // X % undef -> undef
1251   if (match(Op1, m_Undef()))
1252     return Op1;
1253
1254   return nullptr;
1255 }
1256
1257 Value *llvm::SimplifyFRemInst(Value *Op0, Value *Op1, const DataLayout *DL,
1258                               const TargetLibraryInfo *TLI,
1259                               const DominatorTree *DT,
1260                               AssumptionTracker *AT,
1261                               const Instruction *CxtI) {
1262   return ::SimplifyFRemInst(Op0, Op1, Query (DL, TLI, DT, AT, CxtI),
1263                             RecursionLimit);
1264 }
1265
1266 /// isUndefShift - Returns true if a shift by \c Amount always yields undef.
1267 static bool isUndefShift(Value *Amount) {
1268   Constant *C = dyn_cast<Constant>(Amount);
1269   if (!C)
1270     return false;
1271
1272   // X shift by undef -> undef because it may shift by the bitwidth.
1273   if (isa<UndefValue>(C))
1274     return true;
1275
1276   // Shifting by the bitwidth or more is undefined.
1277   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(C))
1278     if (CI->getValue().getLimitedValue() >=
1279         CI->getType()->getScalarSizeInBits())
1280       return true;
1281
1282   // If all lanes of a vector shift are undefined the whole shift is.
1283   if (isa<ConstantVector>(C) || isa<ConstantDataVector>(C)) {
1284     for (unsigned I = 0, E = C->getType()->getVectorNumElements(); I != E; ++I)
1285       if (!isUndefShift(C->getAggregateElement(I)))
1286         return false;
1287     return true;
1288   }
1289
1290   return false;
1291 }
1292
1293 /// SimplifyShift - Given operands for an Shl, LShr or AShr, see if we can
1294 /// fold the result.  If not, this returns null.
1295 static Value *SimplifyShift(unsigned Opcode, Value *Op0, Value *Op1,
1296                             const Query &Q, unsigned MaxRecurse) {
1297   if (Constant *C0 = dyn_cast<Constant>(Op0)) {
1298     if (Constant *C1 = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
1299       Constant *Ops[] = { C0, C1 };
1300       return ConstantFoldInstOperands(Opcode, C0->getType(), Ops, Q.DL, Q.TLI);
1301     }
1302   }
1303
1304   // 0 shift by X -> 0
1305   if (match(Op0, m_Zero()))
1306     return Op0;
1307
1308   // X shift by 0 -> X
1309   if (match(Op1, m_Zero()))
1310     return Op0;
1311
1312   // Fold undefined shifts.
1313   if (isUndefShift(Op1))
1314     return UndefValue::get(Op0->getType());
1315
1316   // If the operation is with the result of a select instruction, check whether
1317   // operating on either branch of the select always yields the same value.
1318   if (isa<SelectInst>(Op0) || isa<SelectInst>(Op1))
1319     if (Value *V = ThreadBinOpOverSelect(Opcode, Op0, Op1, Q, MaxRecurse))
1320       return V;
1321
1322   // If the operation is with the result of a phi instruction, check whether
1323   // operating on all incoming values of the phi always yields the same value.
1324   if (isa<PHINode>(Op0) || isa<PHINode>(Op1))
1325     if (Value *V = ThreadBinOpOverPHI(Opcode, Op0, Op1, Q, MaxRecurse))
1326       return V;
1327
1328   return nullptr;
1329 }
1330
1331 /// SimplifyShlInst - Given operands for an Shl, see if we can
1332 /// fold the result.  If not, this returns null.
1333 static Value *SimplifyShlInst(Value *Op0, Value *Op1, bool isNSW, bool isNUW,
1334                               const Query &Q, unsigned MaxRecurse) {
1335   if (Value *V = SimplifyShift(Instruction::Shl, Op0, Op1, Q, MaxRecurse))
1336     return V;
1337
1338   // undef << X -> 0
1339   if (match(Op0, m_Undef()))
1340     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
1341
1342   // (X >> A) << A -> X
1343   Value *X;
1344   if (match(Op0, m_Exact(m_Shr(m_Value(X), m_Specific(Op1)))))
1345     return X;
1346   return nullptr;
1347 }
1348
1349 Value *llvm::SimplifyShlInst(Value *Op0, Value *Op1, bool isNSW, bool isNUW,
1350                              const DataLayout *DL, const TargetLibraryInfo *TLI,
1351                              const DominatorTree *DT, AssumptionTracker *AT,
1352                              const Instruction *CxtI) {
1353   return ::SimplifyShlInst(Op0, Op1, isNSW, isNUW, Query (DL, TLI, DT, AT, CxtI),
1354                            RecursionLimit);
1355 }
1356
1357 /// SimplifyLShrInst - Given operands for an LShr, see if we can
1358 /// fold the result.  If not, this returns null.
1359 static Value *SimplifyLShrInst(Value *Op0, Value *Op1, bool isExact,
1360                                const Query &Q, unsigned MaxRecurse) {
1361   if (Value *V = SimplifyShift(Instruction::LShr, Op0, Op1, Q, MaxRecurse))
1362     return V;
1363
1364   // X >> X -> 0
1365   if (Op0 == Op1)
1366     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
1367
1368   // undef >>l X -> 0
1369   if (match(Op0, m_Undef()))
1370     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
1371
1372   // (X << A) >> A -> X
1373   Value *X;
1374   if (match(Op0, m_Shl(m_Value(X), m_Specific(Op1))) &&
1375       cast<OverflowingBinaryOperator>(Op0)->hasNoUnsignedWrap())
1376     return X;
1377
1378   return nullptr;
1379 }
1380
1381 Value *llvm::SimplifyLShrInst(Value *Op0, Value *Op1, bool isExact,
1382                               const DataLayout *DL,
1383                               const TargetLibraryInfo *TLI,
1384                               const DominatorTree *DT,
1385                               AssumptionTracker *AT,
1386                               const Instruction *CxtI) {
1387   return ::SimplifyLShrInst(Op0, Op1, isExact, Query (DL, TLI, DT, AT, CxtI),
1388                             RecursionLimit);
1389 }
1390
1391 /// SimplifyAShrInst - Given operands for an AShr, see if we can
1392 /// fold the result.  If not, this returns null.
1393 static Value *SimplifyAShrInst(Value *Op0, Value *Op1, bool isExact,
1394                                const Query &Q, unsigned MaxRecurse) {
1395   if (Value *V = SimplifyShift(Instruction::AShr, Op0, Op1, Q, MaxRecurse))
1396     return V;
1397
1398   // X >> X -> 0
1399   if (Op0 == Op1)
1400     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
1401
1402   // all ones >>a X -> all ones
1403   if (match(Op0, m_AllOnes()))
1404     return Op0;
1405
1406   // undef >>a X -> all ones
1407   if (match(Op0, m_Undef()))
1408     return Constant::getAllOnesValue(Op0->getType());
1409
1410   // (X << A) >> A -> X
1411   Value *X;
1412   if (match(Op0, m_Shl(m_Value(X), m_Specific(Op1))) &&
1413       cast<OverflowingBinaryOperator>(Op0)->hasNoSignedWrap())
1414     return X;
1415
1416   // Arithmetic shifting an all-sign-bit value is a no-op.
1417   unsigned NumSignBits = ComputeNumSignBits(Op0, Q.DL, 0, Q.AT, Q.CxtI, Q.DT);
1418   if (NumSignBits == Op0->getType()->getScalarSizeInBits())
1419     return Op0;
1420
1421   return nullptr;
1422 }
1423
1424 Value *llvm::SimplifyAShrInst(Value *Op0, Value *Op1, bool isExact,
1425                               const DataLayout *DL,
1426                               const TargetLibraryInfo *TLI,
1427                               const DominatorTree *DT,
1428                               AssumptionTracker *AT,
1429                               const Instruction *CxtI) {
1430   return ::SimplifyAShrInst(Op0, Op1, isExact, Query (DL, TLI, DT, AT, CxtI),
1431                             RecursionLimit);
1432 }
1433
1434 // Simplify (and (icmp ...) (icmp ...)) to true when we can tell that the range
1435 // of possible values cannot be satisfied.
1436 static Value *SimplifyAndOfICmps(ICmpInst *Op0, ICmpInst *Op1) {
1437   ICmpInst::Predicate Pred0, Pred1;
1438   ConstantInt *CI1, *CI2;
1439   Value *V;
1440   if (!match(Op0, m_ICmp(Pred0, m_Add(m_Value(V), m_ConstantInt(CI1)),
1441                          m_ConstantInt(CI2))))
1442    return nullptr;
1443
1444   if (!match(Op1, m_ICmp(Pred1, m_Specific(V), m_Specific(CI1))))
1445     return nullptr;
1446
1447   Type *ITy = Op0->getType();
1448
1449   auto *AddInst = cast<BinaryOperator>(Op0->getOperand(0));
1450   bool isNSW = AddInst->hasNoSignedWrap();
1451   bool isNUW = AddInst->hasNoUnsignedWrap();
1452
1453   const APInt &CI1V = CI1->getValue();
1454   const APInt &CI2V = CI2->getValue();
1455   const APInt Delta = CI2V - CI1V;
1456   if (CI1V.isStrictlyPositive()) {
1457     if (Delta == 2) {
1458       if (Pred0 == ICmpInst::ICMP_ULT && Pred1 == ICmpInst::ICMP_SGT)
1459         return getFalse(ITy);
1460       if (Pred0 == ICmpInst::ICMP_SLT && Pred1 == ICmpInst::ICMP_SGT && isNSW)
1461         return getFalse(ITy);
1462     }
1463     if (Delta == 1) {
1464       if (Pred0 == ICmpInst::ICMP_ULE && Pred1 == ICmpInst::ICMP_SGT)
1465         return getFalse(ITy);
1466       if (Pred0 == ICmpInst::ICMP_SLE && Pred1 == ICmpInst::ICMP_SGT && isNSW)
1467         return getFalse(ITy);
1468     }
1469   }
1470   if (CI1V.getBoolValue() && isNUW) {
1471     if (Delta == 2)
1472       if (Pred0 == ICmpInst::ICMP_ULT && Pred1 == ICmpInst::ICMP_UGT)
1473         return getFalse(ITy);
1474     if (Delta == 1)
1475       if (Pred0 == ICmpInst::ICMP_ULE && Pred1 == ICmpInst::ICMP_UGT)
1476         return getFalse(ITy);
1477   }
1478
1479   return nullptr;
1480 }
1481
1482 /// SimplifyAndInst - Given operands for an And, see if we can
1483 /// fold the result.  If not, this returns null.
1484 static Value *SimplifyAndInst(Value *Op0, Value *Op1, const Query &Q,
1485                               unsigned MaxRecurse) {
1486   if (Constant *CLHS = dyn_cast<Constant>(Op0)) {
1487     if (Constant *CRHS = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
1488       Constant *Ops[] = { CLHS, CRHS };
1489       return ConstantFoldInstOperands(Instruction::And, CLHS->getType(),
1490                                       Ops, Q.DL, Q.TLI);
1491     }
1492
1493     // Canonicalize the constant to the RHS.
1494     std::swap(Op0, Op1);
1495   }
1496
1497   // X & undef -> 0
1498   if (match(Op1, m_Undef()))
1499     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
1500
1501   // X & X = X
1502   if (Op0 == Op1)
1503     return Op0;
1504
1505   // X & 0 = 0
1506   if (match(Op1, m_Zero()))
1507     return Op1;
1508
1509   // X & -1 = X
1510   if (match(Op1, m_AllOnes()))
1511     return Op0;
1512
1513   // A & ~A  =  ~A & A  =  0
1514   if (match(Op0, m_Not(m_Specific(Op1))) ||
1515       match(Op1, m_Not(m_Specific(Op0))))
1516     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
1517
1518   // (A | ?) & A = A
1519   Value *A = nullptr, *B = nullptr;
1520   if (match(Op0, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) &&
1521       (A == Op1 || B == Op1))
1522     return Op1;
1523
1524   // A & (A | ?) = A
1525   if (match(Op1, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) &&
1526       (A == Op0 || B == Op0))
1527     return Op0;
1528
1529   // A & (-A) = A if A is a power of two or zero.
1530   if (match(Op0, m_Neg(m_Specific(Op1))) ||
1531       match(Op1, m_Neg(m_Specific(Op0)))) {
1532     if (isKnownToBeAPowerOfTwo(Op0, /*OrZero*/true, 0, Q.AT, Q.CxtI, Q.DT))
1533       return Op0;
1534     if (isKnownToBeAPowerOfTwo(Op1, /*OrZero*/true, 0, Q.AT, Q.CxtI, Q.DT))
1535       return Op1;
1536   }
1537
1538   if (auto *ICILHS = dyn_cast<ICmpInst>(Op0)) {
1539     if (auto *ICIRHS = dyn_cast<ICmpInst>(Op1)) {
1540       if (Value *V = SimplifyAndOfICmps(ICILHS, ICIRHS))
1541         return V;
1542       if (Value *V = SimplifyAndOfICmps(ICIRHS, ICILHS))
1543         return V;
1544     }
1545   }
1546
1547   // Try some generic simplifications for associative operations.
1548   if (Value *V = SimplifyAssociativeBinOp(Instruction::And, Op0, Op1, Q,
1549                                           MaxRecurse))
1550     return V;
1551
1552   // And distributes over Or.  Try some generic simplifications based on this.
1553   if (Value *V = ExpandBinOp(Instruction::And, Op0, Op1, Instruction::Or,
1554                              Q, MaxRecurse))
1555     return V;
1556
1557   // And distributes over Xor.  Try some generic simplifications based on this.
1558   if (Value *V = ExpandBinOp(Instruction::And, Op0, Op1, Instruction::Xor,
1559                              Q, MaxRecurse))
1560     return V;
1561
1562   // If the operation is with the result of a select instruction, check whether
1563   // operating on either branch of the select always yields the same value.
1564   if (isa<SelectInst>(Op0) || isa<SelectInst>(Op1))
1565     if (Value *V = ThreadBinOpOverSelect(Instruction::And, Op0, Op1, Q,
1566                                          MaxRecurse))
1567       return V;
1568
1569   // If the operation is with the result of a phi instruction, check whether
1570   // operating on all incoming values of the phi always yields the same value.
1571   if (isa<PHINode>(Op0) || isa<PHINode>(Op1))
1572     if (Value *V = ThreadBinOpOverPHI(Instruction::And, Op0, Op1, Q,
1573                                       MaxRecurse))
1574       return V;
1575
1576   return nullptr;
1577 }
1578
1579 Value *llvm::SimplifyAndInst(Value *Op0, Value *Op1, const DataLayout *DL,
1580                              const TargetLibraryInfo *TLI,
1581                              const DominatorTree *DT, AssumptionTracker *AT,
1582                              const Instruction *CxtI) {
1583   return ::SimplifyAndInst(Op0, Op1, Query (DL, TLI, DT, AT, CxtI),
1584                            RecursionLimit);
1585 }
1586
1587 // Simplify (or (icmp ...) (icmp ...)) to true when we can tell that the union
1588 // contains all possible values.
1589 static Value *SimplifyOrOfICmps(ICmpInst *Op0, ICmpInst *Op1) {
1590   ICmpInst::Predicate Pred0, Pred1;
1591   ConstantInt *CI1, *CI2;
1592   Value *V;
1593   if (!match(Op0, m_ICmp(Pred0, m_Add(m_Value(V), m_ConstantInt(CI1)),
1594                          m_ConstantInt(CI2))))
1595    return nullptr;
1596
1597   if (!match(Op1, m_ICmp(Pred1, m_Specific(V), m_Specific(CI1))))
1598     return nullptr;
1599
1600   Type *ITy = Op0->getType();
1601
1602   auto *AddInst = cast<BinaryOperator>(Op0->getOperand(0));
1603   bool isNSW = AddInst->hasNoSignedWrap();
1604   bool isNUW = AddInst->hasNoUnsignedWrap();
1605
1606   const APInt &CI1V = CI1->getValue();
1607   const APInt &CI2V = CI2->getValue();
1608   const APInt Delta = CI2V - CI1V;
1609   if (CI1V.isStrictlyPositive()) {
1610     if (Delta == 2) {
1611       if (Pred0 == ICmpInst::ICMP_UGE && Pred1 == ICmpInst::ICMP_SLE)
1612         return getTrue(ITy);
1613       if (Pred0 == ICmpInst::ICMP_SGE && Pred1 == ICmpInst::ICMP_SLE && isNSW)
1614         return getTrue(ITy);
1615     }
1616     if (Delta == 1) {
1617       if (Pred0 == ICmpInst::ICMP_UGT && Pred1 == ICmpInst::ICMP_SLE)
1618         return getTrue(ITy);
1619       if (Pred0 == ICmpInst::ICMP_SGT && Pred1 == ICmpInst::ICMP_SLE && isNSW)
1620         return getTrue(ITy);
1621     }
1622   }
1623   if (CI1V.getBoolValue() && isNUW) {
1624     if (Delta == 2)
1625       if (Pred0 == ICmpInst::ICMP_UGE && Pred1 == ICmpInst::ICMP_ULE)
1626         return getTrue(ITy);
1627     if (Delta == 1)
1628       if (Pred0 == ICmpInst::ICMP_UGT && Pred1 == ICmpInst::ICMP_ULE)
1629         return getTrue(ITy);
1630   }
1631
1632   return nullptr;
1633 }
1634
1635 /// SimplifyOrInst - Given operands for an Or, see if we can
1636 /// fold the result.  If not, this returns null.
1637 static Value *SimplifyOrInst(Value *Op0, Value *Op1, const Query &Q,
1638                              unsigned MaxRecurse) {
1639   if (Constant *CLHS = dyn_cast<Constant>(Op0)) {
1640     if (Constant *CRHS = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
1641       Constant *Ops[] = { CLHS, CRHS };
1642       return ConstantFoldInstOperands(Instruction::Or, CLHS->getType(),
1643                                       Ops, Q.DL, Q.TLI);
1644     }
1645
1646     // Canonicalize the constant to the RHS.
1647     std::swap(Op0, Op1);
1648   }
1649
1650   // X | undef -> -1
1651   if (match(Op1, m_Undef()))
1652     return Constant::getAllOnesValue(Op0->getType());
1653
1654   // X | X = X
1655   if (Op0 == Op1)
1656     return Op0;
1657
1658   // X | 0 = X
1659   if (match(Op1, m_Zero()))
1660     return Op0;
1661
1662   // X | -1 = -1
1663   if (match(Op1, m_AllOnes()))
1664     return Op1;
1665
1666   // A | ~A  =  ~A | A  =  -1
1667   if (match(Op0, m_Not(m_Specific(Op1))) ||
1668       match(Op1, m_Not(m_Specific(Op0))))
1669     return Constant::getAllOnesValue(Op0->getType());
1670
1671   // (A & ?) | A = A
1672   Value *A = nullptr, *B = nullptr;
1673   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
1674       (A == Op1 || B == Op1))
1675     return Op1;
1676
1677   // A | (A & ?) = A
1678   if (match(Op1, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
1679       (A == Op0 || B == Op0))
1680     return Op0;
1681
1682   // ~(A & ?) | A = -1
1683   if (match(Op0, m_Not(m_And(m_Value(A), m_Value(B)))) &&
1684       (A == Op1 || B == Op1))
1685     return Constant::getAllOnesValue(Op1->getType());
1686
1687   // A | ~(A & ?) = -1
1688   if (match(Op1, m_Not(m_And(m_Value(A), m_Value(B)))) &&
1689       (A == Op0 || B == Op0))
1690     return Constant::getAllOnesValue(Op0->getType());
1691
1692   if (auto *ICILHS = dyn_cast<ICmpInst>(Op0)) {
1693     if (auto *ICIRHS = dyn_cast<ICmpInst>(Op1)) {
1694       if (Value *V = SimplifyOrOfICmps(ICILHS, ICIRHS))
1695         return V;
1696       if (Value *V = SimplifyOrOfICmps(ICIRHS, ICILHS))
1697         return V;
1698     }
1699   }
1700
1701   // Try some generic simplifications for associative operations.
1702   if (Value *V = SimplifyAssociativeBinOp(Instruction::Or, Op0, Op1, Q,
1703                                           MaxRecurse))
1704     return V;
1705
1706   // Or distributes over And.  Try some generic simplifications based on this.
1707   if (Value *V = ExpandBinOp(Instruction::Or, Op0, Op1, Instruction::And, Q,
1708                              MaxRecurse))
1709     return V;
1710
1711   // If the operation is with the result of a select instruction, check whether
1712   // operating on either branch of the select always yields the same value.
1713   if (isa<SelectInst>(Op0) || isa<SelectInst>(Op1))
1714     if (Value *V = ThreadBinOpOverSelect(Instruction::Or, Op0, Op1, Q,
1715                                          MaxRecurse))
1716       return V;
1717
1718   // (A & C)|(B & D)
1719   Value *C = nullptr, *D = nullptr;
1720   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(C))) &&
1721       match(Op1, m_And(m_Value(B), m_Value(D)))) {
1722     ConstantInt *C1 = dyn_cast<ConstantInt>(C);
1723     ConstantInt *C2 = dyn_cast<ConstantInt>(D);
1724     if (C1 && C2 && (C1->getValue() == ~C2->getValue())) {
1725       // (A & C1)|(B & C2)
1726       // If we have: ((V + N) & C1) | (V & C2)
1727       // .. and C2 = ~C1 and C2 is 0+1+ and (N & C2) == 0
1728       // replace with V+N.
1729       Value *V1, *V2;
1730       if ((C2->getValue() & (C2->getValue() + 1)) == 0 && // C2 == 0+1+
1731           match(A, m_Add(m_Value(V1), m_Value(V2)))) {
1732         // Add commutes, try both ways.
1733         if (V1 == B && MaskedValueIsZero(V2, C2->getValue(), Q.DL,
1734                                          0, Q.AT, Q.CxtI, Q.DT))
1735           return A;
1736         if (V2 == B && MaskedValueIsZero(V1, C2->getValue(), Q.DL,
1737                                          0, Q.AT, Q.CxtI, Q.DT))
1738           return A;
1739       }
1740       // Or commutes, try both ways.
1741       if ((C1->getValue() & (C1->getValue() + 1)) == 0 &&
1742           match(B, m_Add(m_Value(V1), m_Value(V2)))) {
1743         // Add commutes, try both ways.
1744         if (V1 == A && MaskedValueIsZero(V2, C1->getValue(), Q.DL,
1745                                          0, Q.AT, Q.CxtI, Q.DT))
1746           return B;
1747         if (V2 == A && MaskedValueIsZero(V1, C1->getValue(), Q.DL,
1748                                          0, Q.AT, Q.CxtI, Q.DT))
1749           return B;
1750       }
1751     }
1752   }
1753
1754   // If the operation is with the result of a phi instruction, check whether
1755   // operating on all incoming values of the phi always yields the same value.
1756   if (isa<PHINode>(Op0) || isa<PHINode>(Op1))
1757     if (Value *V = ThreadBinOpOverPHI(Instruction::Or, Op0, Op1, Q, MaxRecurse))
1758       return V;
1759
1760   return nullptr;
1761 }
1762
1763 Value *llvm::SimplifyOrInst(Value *Op0, Value *Op1, const DataLayout *DL,
1764                             const TargetLibraryInfo *TLI,
1765                             const DominatorTree *DT, AssumptionTracker *AT,
1766                             const Instruction *CxtI) {
1767   return ::SimplifyOrInst(Op0, Op1, Query (DL, TLI, DT, AT, CxtI),
1768                           RecursionLimit);
1769 }
1770
1771 /// SimplifyXorInst - Given operands for a Xor, see if we can
1772 /// fold the result.  If not, this returns null.
1773 static Value *SimplifyXorInst(Value *Op0, Value *Op1, const Query &Q,
1774                               unsigned MaxRecurse) {
1775   if (Constant *CLHS = dyn_cast<Constant>(Op0)) {
1776     if (Constant *CRHS = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
1777       Constant *Ops[] = { CLHS, CRHS };
1778       return ConstantFoldInstOperands(Instruction::Xor, CLHS->getType(),
1779                                       Ops, Q.DL, Q.TLI);
1780     }
1781
1782     // Canonicalize the constant to the RHS.
1783     std::swap(Op0, Op1);
1784   }
1785
1786   // A ^ undef -> undef
1787   if (match(Op1, m_Undef()))
1788     return Op1;
1789
1790   // A ^ 0 = A
1791   if (match(Op1, m_Zero()))
1792     return Op0;
1793
1794   // A ^ A = 0
1795   if (Op0 == Op1)
1796     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
1797
1798   // A ^ ~A  =  ~A ^ A  =  -1
1799   if (match(Op0, m_Not(m_Specific(Op1))) ||
1800       match(Op1, m_Not(m_Specific(Op0))))
1801     return Constant::getAllOnesValue(Op0->getType());
1802
1803   // Try some generic simplifications for associative operations.
1804   if (Value *V = SimplifyAssociativeBinOp(Instruction::Xor, Op0, Op1, Q,
1805                                           MaxRecurse))
1806     return V;
1807
1808   // Threading Xor over selects and phi nodes is pointless, so don't bother.
1809   // Threading over the select in "A ^ select(cond, B, C)" means evaluating
1810   // "A^B" and "A^C" and seeing if they are equal; but they are equal if and
1811   // only if B and C are equal.  If B and C are equal then (since we assume
1812   // that operands have already been simplified) "select(cond, B, C)" should
1813   // have been simplified to the common value of B and C already.  Analysing
1814   // "A^B" and "A^C" thus gains nothing, but costs compile time.  Similarly
1815   // for threading over phi nodes.
1816
1817   return nullptr;
1818 }
1819
1820 Value *llvm::SimplifyXorInst(Value *Op0, Value *Op1, const DataLayout *DL,
1821                              const TargetLibraryInfo *TLI,
1822                              const DominatorTree *DT, AssumptionTracker *AT,
1823                              const Instruction *CxtI) {
1824   return ::SimplifyXorInst(Op0, Op1, Query (DL, TLI, DT, AT, CxtI),
1825                            RecursionLimit);
1826 }
1827
1828 static Type *GetCompareTy(Value *Op) {
1829   return CmpInst::makeCmpResultType(Op->getType());
1830 }
1831
1832 /// ExtractEquivalentCondition - Rummage around inside V looking for something
1833 /// equivalent to the comparison "LHS Pred RHS".  Return such a value if found,
1834 /// otherwise return null.  Helper function for analyzing max/min idioms.
1835 static Value *ExtractEquivalentCondition(Value *V, CmpInst::Predicate Pred,
1836                                          Value *LHS, Value *RHS) {
1837   SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(V);
1838   if (!SI)
1839     return nullptr;
1840   CmpInst *Cmp = dyn_cast<CmpInst>(SI->getCondition());
1841   if (!Cmp)
1842     return nullptr;
1843   Value *CmpLHS = Cmp->getOperand(0), *CmpRHS = Cmp->getOperand(1);
1844   if (Pred == Cmp->getPredicate() && LHS == CmpLHS && RHS == CmpRHS)
1845     return Cmp;
1846   if (Pred == CmpInst::getSwappedPredicate(Cmp->getPredicate()) &&
1847       LHS == CmpRHS && RHS == CmpLHS)
1848     return Cmp;
1849   return nullptr;
1850 }
1851
1852 // A significant optimization not implemented here is assuming that alloca
1853 // addresses are not equal to incoming argument values. They don't *alias*,
1854 // as we say, but that doesn't mean they aren't equal, so we take a
1855 // conservative approach.
1856 //
1857 // This is inspired in part by C++11 5.10p1:
1858 //   "Two pointers of the same type compare equal if and only if they are both
1859 //    null, both point to the same function, or both represent the same
1860 //    address."
1861 //
1862 // This is pretty permissive.
1863 //
1864 // It's also partly due to C11 6.5.9p6:
1865 //   "Two pointers compare equal if and only if both are null pointers, both are
1866 //    pointers to the same object (including a pointer to an object and a
1867 //    subobject at its beginning) or function, both are pointers to one past the
1868 //    last element of the same array object, or one is a pointer to one past the
1869 //    end of one array object and the other is a pointer to the start of a
1870 //    different array object that happens to immediately follow the first array
1871 //    object in the address space.)
1872 //
1873 // C11's version is more restrictive, however there's no reason why an argument
1874 // couldn't be a one-past-the-end value for a stack object in the caller and be
1875 // equal to the beginning of a stack object in the callee.
1876 //
1877 // If the C and C++ standards are ever made sufficiently restrictive in this
1878 // area, it may be possible to update LLVM's semantics accordingly and reinstate
1879 // this optimization.
1880 static Constant *computePointerICmp(const DataLayout *DL,
1881                                     const TargetLibraryInfo *TLI,
1882                                     CmpInst::Predicate Pred,
1883                                     Value *LHS, Value *RHS) {
1884   // First, skip past any trivial no-ops.
1885   LHS = LHS->stripPointerCasts();
1886   RHS = RHS->stripPointerCasts();
1887
1888   // A non-null pointer is not equal to a null pointer.
1889   if (llvm::isKnownNonNull(LHS, TLI) && isa<ConstantPointerNull>(RHS) &&
1890       (Pred == CmpInst::ICMP_EQ || Pred == CmpInst::ICMP_NE))
1891     return ConstantInt::get(GetCompareTy(LHS),
1892                             !CmpInst::isTrueWhenEqual(Pred));
1893
1894   // We can only fold certain predicates on pointer comparisons.
1895   switch (Pred) {
1896   default:
1897     return nullptr;
1898
1899     // Equality comaprisons are easy to fold.
1900   case CmpInst::ICMP_EQ:
1901   case CmpInst::ICMP_NE:
1902     break;
1903
1904     // We can only handle unsigned relational comparisons because 'inbounds' on
1905     // a GEP only protects against unsigned wrapping.
1906   case CmpInst::ICMP_UGT:
1907   case CmpInst::ICMP_UGE:
1908   case CmpInst::ICMP_ULT:
1909   case CmpInst::ICMP_ULE:
1910     // However, we have to switch them to their signed variants to handle
1911     // negative indices from the base pointer.
1912     Pred = ICmpInst::getSignedPredicate(Pred);
1913     break;
1914   }
1915
1916   // Strip off any constant offsets so that we can reason about them.
1917   // It's tempting to use getUnderlyingObject or even just stripInBoundsOffsets
1918   // here and compare base addresses like AliasAnalysis does, however there are
1919   // numerous hazards. AliasAnalysis and its utilities rely on special rules
1920   // governing loads and stores which don't apply to icmps. Also, AliasAnalysis
1921   // doesn't need to guarantee pointer inequality when it says NoAlias.
1922   Constant *LHSOffset = stripAndComputeConstantOffsets(DL, LHS);
1923   Constant *RHSOffset = stripAndComputeConstantOffsets(DL, RHS);
1924
1925   // If LHS and RHS are related via constant offsets to the same base
1926   // value, we can replace it with an icmp which just compares the offsets.
1927   if (LHS == RHS)
1928     return ConstantExpr::getICmp(Pred, LHSOffset, RHSOffset);
1929
1930   // Various optimizations for (in)equality comparisons.
1931   if (Pred == CmpInst::ICMP_EQ || Pred == CmpInst::ICMP_NE) {
1932     // Different non-empty allocations that exist at the same time have
1933     // different addresses (if the program can tell). Global variables always
1934     // exist, so they always exist during the lifetime of each other and all
1935     // allocas. Two different allocas usually have different addresses...
1936     //
1937     // However, if there's an @llvm.stackrestore dynamically in between two
1938     // allocas, they may have the same address. It's tempting to reduce the
1939     // scope of the problem by only looking at *static* allocas here. That would
1940     // cover the majority of allocas while significantly reducing the likelihood
1941     // of having an @llvm.stackrestore pop up in the middle. However, it's not
1942     // actually impossible for an @llvm.stackrestore to pop up in the middle of
1943     // an entry block. Also, if we have a block that's not attached to a
1944     // function, we can't tell if it's "static" under the current definition.
1945     // Theoretically, this problem could be fixed by creating a new kind of
1946     // instruction kind specifically for static allocas. Such a new instruction
1947     // could be required to be at the top of the entry block, thus preventing it
1948     // from being subject to a @llvm.stackrestore. Instcombine could even
1949     // convert regular allocas into these special allocas. It'd be nifty.
1950     // However, until then, this problem remains open.
1951     //
1952     // So, we'll assume that two non-empty allocas have different addresses
1953     // for now.
1954     //
1955     // With all that, if the offsets are within the bounds of their allocations
1956     // (and not one-past-the-end! so we can't use inbounds!), and their
1957     // allocations aren't the same, the pointers are not equal.
1958     //
1959     // Note that it's not necessary to check for LHS being a global variable
1960     // address, due to canonicalization and constant folding.
1961     if (isa<AllocaInst>(LHS) &&
1962         (isa<AllocaInst>(RHS) || isa<GlobalVariable>(RHS))) {
1963       ConstantInt *LHSOffsetCI = dyn_cast<ConstantInt>(LHSOffset);
1964       ConstantInt *RHSOffsetCI = dyn_cast<ConstantInt>(RHSOffset);
1965       uint64_t LHSSize, RHSSize;
1966       if (LHSOffsetCI && RHSOffsetCI &&
1967           getObjectSize(LHS, LHSSize, DL, TLI) &&
1968           getObjectSize(RHS, RHSSize, DL, TLI)) {
1969         const APInt &LHSOffsetValue = LHSOffsetCI->getValue();
1970         const APInt &RHSOffsetValue = RHSOffsetCI->getValue();
1971         if (!LHSOffsetValue.isNegative() &&
1972             !RHSOffsetValue.isNegative() &&
1973             LHSOffsetValue.ult(LHSSize) &&
1974             RHSOffsetValue.ult(RHSSize)) {
1975           return ConstantInt::get(GetCompareTy(LHS),
1976                                   !CmpInst::isTrueWhenEqual(Pred));
1977         }
1978       }
1979
1980       // Repeat the above check but this time without depending on DataLayout
1981       // or being able to compute a precise size.
1982       if (!cast<PointerType>(LHS->getType())->isEmptyTy() &&
1983           !cast<PointerType>(RHS->getType())->isEmptyTy() &&
1984           LHSOffset->isNullValue() &&
1985           RHSOffset->isNullValue())
1986         return ConstantInt::get(GetCompareTy(LHS),
1987                                 !CmpInst::isTrueWhenEqual(Pred));
1988     }
1989
1990     // Even if an non-inbounds GEP occurs along the path we can still optimize
1991     // equality comparisons concerning the result. We avoid walking the whole
1992     // chain again by starting where the last calls to
1993     // stripAndComputeConstantOffsets left off and accumulate the offsets.
1994     Constant *LHSNoBound = stripAndComputeConstantOffsets(DL, LHS, true);
1995     Constant *RHSNoBound = stripAndComputeConstantOffsets(DL, RHS, true);
1996     if (LHS == RHS)
1997       return ConstantExpr::getICmp(Pred,
1998                                    ConstantExpr::getAdd(LHSOffset, LHSNoBound),
1999                                    ConstantExpr::getAdd(RHSOffset, RHSNoBound));
2000   }
2001
2002   // Otherwise, fail.
2003   return nullptr;
2004 }
2005
2006 /// SimplifyICmpInst - Given operands for an ICmpInst, see if we can
2007 /// fold the result.  If not, this returns null.
2008 static Value *SimplifyICmpInst(unsigned Predicate, Value *LHS, Value *RHS,
2009                                const Query &Q, unsigned MaxRecurse) {
2010   CmpInst::Predicate Pred = (CmpInst::Predicate)Predicate;
2011   assert(CmpInst::isIntPredicate(Pred) && "Not an integer compare!");
2012
2013   if (Constant *CLHS = dyn_cast<Constant>(LHS)) {
2014     if (Constant *CRHS = dyn_cast<Constant>(RHS))
2015       return ConstantFoldCompareInstOperands(Pred, CLHS, CRHS, Q.DL, Q.TLI);
2016
2017     // If we have a constant, make sure it is on the RHS.
2018     std::swap(LHS, RHS);
2019     Pred = CmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
2020   }
2021
2022   Type *ITy = GetCompareTy(LHS); // The return type.
2023   Type *OpTy = LHS->getType();   // The operand type.
2024
2025   // icmp X, X -> true/false
2026   // X icmp undef -> true/false.  For example, icmp ugt %X, undef -> false
2027   // because X could be 0.
2028   if (LHS == RHS || isa<UndefValue>(RHS))
2029     return ConstantInt::get(ITy, CmpInst::isTrueWhenEqual(Pred));
2030
2031   // Special case logic when the operands have i1 type.
2032   if (OpTy->getScalarType()->isIntegerTy(1)) {
2033     switch (Pred) {
2034     default: break;
2035     case ICmpInst::ICMP_EQ:
2036       // X == 1 -> X
2037       if (match(RHS, m_One()))
2038         return LHS;
2039       break;
2040     case ICmpInst::ICMP_NE:
2041       // X != 0 -> X
2042       if (match(RHS, m_Zero()))
2043         return LHS;
2044       break;
2045     case ICmpInst::ICMP_UGT:
2046       // X >u 0 -> X
2047       if (match(RHS, m_Zero()))
2048         return LHS;
2049       break;
2050     case ICmpInst::ICMP_UGE:
2051       // X >=u 1 -> X
2052       if (match(RHS, m_One()))
2053         return LHS;
2054       break;
2055     case ICmpInst::ICMP_SLT:
2056       // X <s 0 -> X
2057       if (match(RHS, m_Zero()))
2058         return LHS;
2059       break;
2060     case ICmpInst::ICMP_SLE:
2061       // X <=s -1 -> X
2062       if (match(RHS, m_One()))
2063         return LHS;
2064       break;
2065     }
2066   }
2067
2068   // If we are comparing with zero then try hard since this is a common case.
2069   if (match(RHS, m_Zero())) {
2070     bool LHSKnownNonNegative, LHSKnownNegative;
2071     switch (Pred) {
2072     default: llvm_unreachable("Unknown ICmp predicate!");
2073     case ICmpInst::ICMP_ULT:
2074       return getFalse(ITy);
2075     case ICmpInst::ICMP_UGE:
2076       return getTrue(ITy);
2077     case ICmpInst::ICMP_EQ:
2078     case ICmpInst::ICMP_ULE:
2079       if (isKnownNonZero(LHS, Q.DL, 0, Q.AT, Q.CxtI, Q.DT))
2080         return getFalse(ITy);
2081       break;
2082     case ICmpInst::ICMP_NE:
2083     case ICmpInst::ICMP_UGT:
2084       if (isKnownNonZero(LHS, Q.DL, 0, Q.AT, Q.CxtI, Q.DT))
2085         return getTrue(ITy);
2086       break;
2087     case ICmpInst::ICMP_SLT:
2088       ComputeSignBit(LHS, LHSKnownNonNegative, LHSKnownNegative, Q.DL,
2089                      0, Q.AT, Q.CxtI, Q.DT);
2090       if (LHSKnownNegative)
2091         return getTrue(ITy);
2092       if (LHSKnownNonNegative)
2093         return getFalse(ITy);
2094       break;
2095     case ICmpInst::ICMP_SLE:
2096       ComputeSignBit(LHS, LHSKnownNonNegative, LHSKnownNegative, Q.DL,
2097                      0, Q.AT, Q.CxtI, Q.DT);
2098       if (LHSKnownNegative)
2099         return getTrue(ITy);
2100       if (LHSKnownNonNegative && isKnownNonZero(LHS, Q.DL,
2101                                                 0, Q.AT, Q.CxtI, Q.DT))
2102         return getFalse(ITy);
2103       break;
2104     case ICmpInst::ICMP_SGE:
2105       ComputeSignBit(LHS, LHSKnownNonNegative, LHSKnownNegative, Q.DL,
2106                      0, Q.AT, Q.CxtI, Q.DT);
2107       if (LHSKnownNegative)
2108         return getFalse(ITy);
2109       if (LHSKnownNonNegative)
2110         return getTrue(ITy);
2111       break;
2112     case ICmpInst::ICMP_SGT:
2113       ComputeSignBit(LHS, LHSKnownNonNegative, LHSKnownNegative, Q.DL,
2114                      0, Q.AT, Q.CxtI, Q.DT);
2115       if (LHSKnownNegative)
2116         return getFalse(ITy);
2117       if (LHSKnownNonNegative && isKnownNonZero(LHS, Q.DL,
2118                                                 0, Q.AT, Q.CxtI, Q.DT))
2119         return getTrue(ITy);
2120       break;
2121     }
2122   }
2123
2124   // See if we are doing a comparison with a constant integer.
2125   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
2126     // Rule out tautological comparisons (eg., ult 0 or uge 0).
2127     ConstantRange RHS_CR = ICmpInst::makeConstantRange(Pred, CI->getValue());
2128     if (RHS_CR.isEmptySet())
2129       return ConstantInt::getFalse(CI->getContext());
2130     if (RHS_CR.isFullSet())
2131       return ConstantInt::getTrue(CI->getContext());
2132
2133     // Many binary operators with constant RHS have easy to compute constant
2134     // range.  Use them to check whether the comparison is a tautology.
2135     unsigned Width = CI->getBitWidth();
2136     APInt Lower = APInt(Width, 0);
2137     APInt Upper = APInt(Width, 0);
2138     ConstantInt *CI2;
2139     if (match(LHS, m_URem(m_Value(), m_ConstantInt(CI2)))) {
2140       // 'urem x, CI2' produces [0, CI2).
2141       Upper = CI2->getValue();
2142     } else if (match(LHS, m_SRem(m_Value(), m_ConstantInt(CI2)))) {
2143       // 'srem x, CI2' produces (-|CI2|, |CI2|).
2144       Upper = CI2->getValue().abs();
2145       Lower = (-Upper) + 1;
2146     } else if (match(LHS, m_UDiv(m_ConstantInt(CI2), m_Value()))) {
2147       // 'udiv CI2, x' produces [0, CI2].
2148       Upper = CI2->getValue() + 1;
2149     } else if (match(LHS, m_UDiv(m_Value(), m_ConstantInt(CI2)))) {
2150       // 'udiv x, CI2' produces [0, UINT_MAX / CI2].
2151       APInt NegOne = APInt::getAllOnesValue(Width);
2152       if (!CI2->isZero())
2153         Upper = NegOne.udiv(CI2->getValue()) + 1;
2154     } else if (match(LHS, m_SDiv(m_ConstantInt(CI2), m_Value()))) {
2155       if (CI2->isMinSignedValue()) {
2156         // 'sdiv INT_MIN, x' produces [INT_MIN, INT_MIN / -2].
2157         Lower = CI2->getValue();
2158         Upper = Lower.lshr(1) + 1;
2159       } else {
2160         // 'sdiv CI2, x' produces [-|CI2|, |CI2|].
2161         Upper = CI2->getValue().abs() + 1;
2162         Lower = (-Upper) + 1;
2163       }
2164     } else if (match(LHS, m_SDiv(m_Value(), m_ConstantInt(CI2)))) {
2165       APInt IntMin = APInt::getSignedMinValue(Width);
2166       APInt IntMax = APInt::getSignedMaxValue(Width);
2167       APInt Val = CI2->getValue();
2168       if (Val.isAllOnesValue()) {
2169         // 'sdiv x, -1' produces [INT_MIN + 1, INT_MAX]
2170         //    where CI2 != -1 and CI2 != 0 and CI2 != 1
2171         Lower = IntMin + 1;
2172         Upper = IntMax + 1;
2173       } else if (Val.countLeadingZeros() < Width - 1) {
2174         // 'sdiv x, CI2' produces [INT_MIN / CI2, INT_MAX / CI2]
2175         //    where CI2 != -1 and CI2 != 0 and CI2 != 1
2176         Lower = IntMin.sdiv(Val);
2177         Upper = IntMax.sdiv(Val);
2178         if (Lower.sgt(Upper))
2179           std::swap(Lower, Upper);
2180         Upper = Upper + 1;
2181         assert(Upper != Lower && "Upper part of range has wrapped!");
2182       }
2183     } else if (match(LHS, m_NUWShl(m_ConstantInt(CI2), m_Value()))) {
2184       // 'shl nuw CI2, x' produces [CI2, CI2 << CLZ(CI2)]
2185       Lower = CI2->getValue();
2186       Upper = Lower.shl(Lower.countLeadingZeros()) + 1;
2187     } else if (match(LHS, m_NSWShl(m_ConstantInt(CI2), m_Value()))) {
2188       if (CI2->isNegative()) {
2189         // 'shl nsw CI2, x' produces [CI2 << CLO(CI2)-1, CI2]
2190         unsigned ShiftAmount = CI2->getValue().countLeadingOnes() - 1;
2191         Lower = CI2->getValue().shl(ShiftAmount);
2192         Upper = CI2->getValue() + 1;
2193       } else {
2194         // 'shl nsw CI2, x' produces [CI2, CI2 << CLZ(CI2)-1]
2195         unsigned ShiftAmount = CI2->getValue().countLeadingZeros() - 1;
2196         Lower = CI2->getValue();
2197         Upper = CI2->getValue().shl(ShiftAmount) + 1;
2198       }
2199     } else if (match(LHS, m_LShr(m_Value(), m_ConstantInt(CI2)))) {
2200       // 'lshr x, CI2' produces [0, UINT_MAX >> CI2].
2201       APInt NegOne = APInt::getAllOnesValue(Width);
2202       if (CI2->getValue().ult(Width))
2203         Upper = NegOne.lshr(CI2->getValue()) + 1;
2204     } else if (match(LHS, m_LShr(m_ConstantInt(CI2), m_Value()))) {
2205       // 'lshr CI2, x' produces [CI2 >> (Width-1), CI2].
2206       unsigned ShiftAmount = Width - 1;
2207       if (!CI2->isZero() && cast<BinaryOperator>(LHS)->isExact())
2208         ShiftAmount = CI2->getValue().countTrailingZeros();
2209       Lower = CI2->getValue().lshr(ShiftAmount);
2210       Upper = CI2->getValue() + 1;
2211     } else if (match(LHS, m_AShr(m_Value(), m_ConstantInt(CI2)))) {
2212       // 'ashr x, CI2' produces [INT_MIN >> CI2, INT_MAX >> CI2].
2213       APInt IntMin = APInt::getSignedMinValue(Width);
2214       APInt IntMax = APInt::getSignedMaxValue(Width);
2215       if (CI2->getValue().ult(Width)) {
2216         Lower = IntMin.ashr(CI2->getValue());
2217         Upper = IntMax.ashr(CI2->getValue()) + 1;
2218       }
2219     } else if (match(LHS, m_AShr(m_ConstantInt(CI2), m_Value()))) {
2220       unsigned ShiftAmount = Width - 1;
2221       if (!CI2->isZero() && cast<BinaryOperator>(LHS)->isExact())
2222         ShiftAmount = CI2->getValue().countTrailingZeros();
2223       if (CI2->isNegative()) {
2224         // 'ashr CI2, x' produces [CI2, CI2 >> (Width-1)]
2225         Lower = CI2->getValue();
2226         Upper = CI2->getValue().ashr(ShiftAmount) + 1;
2227       } else {
2228         // 'ashr CI2, x' produces [CI2 >> (Width-1), CI2]
2229         Lower = CI2->getValue().ashr(ShiftAmount);
2230         Upper = CI2->getValue() + 1;
2231       }
2232     } else if (match(LHS, m_Or(m_Value(), m_ConstantInt(CI2)))) {
2233       // 'or x, CI2' produces [CI2, UINT_MAX].
2234       Lower = CI2->getValue();
2235     } else if (match(LHS, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(CI2)))) {
2236       // 'and x, CI2' produces [0, CI2].
2237       Upper = CI2->getValue() + 1;
2238     }
2239     if (Lower != Upper) {
2240       ConstantRange LHS_CR = ConstantRange(Lower, Upper);
2241       if (RHS_CR.contains(LHS_CR))
2242         return ConstantInt::getTrue(RHS->getContext());
2243       if (RHS_CR.inverse().contains(LHS_CR))
2244         return ConstantInt::getFalse(RHS->getContext());
2245     }
2246   }
2247
2248   // Compare of cast, for example (zext X) != 0 -> X != 0
2249   if (isa<CastInst>(LHS) && (isa<Constant>(RHS) || isa<CastInst>(RHS))) {
2250     Instruction *LI = cast<CastInst>(LHS);
2251     Value *SrcOp = LI->getOperand(0);
2252     Type *SrcTy = SrcOp->getType();
2253     Type *DstTy = LI->getType();
2254
2255     // Turn icmp (ptrtoint x), (ptrtoint/constant) into a compare of the input
2256     // if the integer type is the same size as the pointer type.
2257     if (MaxRecurse && Q.DL && isa<PtrToIntInst>(LI) &&
2258         Q.DL->getTypeSizeInBits(SrcTy) == DstTy->getPrimitiveSizeInBits()) {
2259       if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(RHS)) {
2260         // Transfer the cast to the constant.
2261         if (Value *V = SimplifyICmpInst(Pred, SrcOp,
2262                                         ConstantExpr::getIntToPtr(RHSC, SrcTy),
2263                                         Q, MaxRecurse-1))
2264           return V;
2265       } else if (PtrToIntInst *RI = dyn_cast<PtrToIntInst>(RHS)) {
2266         if (RI->getOperand(0)->getType() == SrcTy)
2267           // Compare without the cast.
2268           if (Value *V = SimplifyICmpInst(Pred, SrcOp, RI->getOperand(0),
2269                                           Q, MaxRecurse-1))
2270             return V;
2271       }
2272     }
2273
2274     if (isa<ZExtInst>(LHS)) {
2275       // Turn icmp (zext X), (zext Y) into a compare of X and Y if they have the
2276       // same type.
2277       if (ZExtInst *RI = dyn_cast<ZExtInst>(RHS)) {
2278         if (MaxRecurse && SrcTy == RI->getOperand(0)->getType())
2279           // Compare X and Y.  Note that signed predicates become unsigned.
2280           if (Value *V = SimplifyICmpInst(ICmpInst::getUnsignedPredicate(Pred),
2281                                           SrcOp, RI->getOperand(0), Q,
2282                                           MaxRecurse-1))
2283             return V;
2284       }
2285       // Turn icmp (zext X), Cst into a compare of X and Cst if Cst is extended
2286       // too.  If not, then try to deduce the result of the comparison.
2287       else if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
2288         // Compute the constant that would happen if we truncated to SrcTy then
2289         // reextended to DstTy.
2290         Constant *Trunc = ConstantExpr::getTrunc(CI, SrcTy);
2291         Constant *RExt = ConstantExpr::getCast(CastInst::ZExt, Trunc, DstTy);
2292
2293         // If the re-extended constant didn't change then this is effectively
2294         // also a case of comparing two zero-extended values.
2295         if (RExt == CI && MaxRecurse)
2296           if (Value *V = SimplifyICmpInst(ICmpInst::getUnsignedPredicate(Pred),
2297                                         SrcOp, Trunc, Q, MaxRecurse-1))
2298             return V;
2299
2300         // Otherwise the upper bits of LHS are zero while RHS has a non-zero bit
2301         // there.  Use this to work out the result of the comparison.
2302         if (RExt != CI) {
2303           switch (Pred) {
2304           default: llvm_unreachable("Unknown ICmp predicate!");
2305           // LHS <u RHS.
2306           case ICmpInst::ICMP_EQ:
2307           case ICmpInst::ICMP_UGT:
2308           case ICmpInst::ICMP_UGE:
2309             return ConstantInt::getFalse(CI->getContext());
2310
2311           case ICmpInst::ICMP_NE:
2312           case ICmpInst::ICMP_ULT:
2313           case ICmpInst::ICMP_ULE:
2314             return ConstantInt::getTrue(CI->getContext());
2315
2316           // LHS is non-negative.  If RHS is negative then LHS >s LHS.  If RHS
2317           // is non-negative then LHS <s RHS.
2318           case ICmpInst::ICMP_SGT:
2319           case ICmpInst::ICMP_SGE:
2320             return CI->getValue().isNegative() ?
2321               ConstantInt::getTrue(CI->getContext()) :
2322               ConstantInt::getFalse(CI->getContext());
2323
2324           case ICmpInst::ICMP_SLT:
2325           case ICmpInst::ICMP_SLE:
2326             return CI->getValue().isNegative() ?
2327               ConstantInt::getFalse(CI->getContext()) :
2328               ConstantInt::getTrue(CI->getContext());
2329           }
2330         }
2331       }
2332     }
2333
2334     if (isa<SExtInst>(LHS)) {
2335       // Turn icmp (sext X), (sext Y) into a compare of X and Y if they have the
2336       // same type.
2337       if (SExtInst *RI = dyn_cast<SExtInst>(RHS)) {
2338         if (MaxRecurse && SrcTy == RI->getOperand(0)->getType())
2339           // Compare X and Y.  Note that the predicate does not change.
2340           if (Value *V = SimplifyICmpInst(Pred, SrcOp, RI->getOperand(0),
2341                                           Q, MaxRecurse-1))
2342             return V;
2343       }
2344       // Turn icmp (sext X), Cst into a compare of X and Cst if Cst is extended
2345       // too.  If not, then try to deduce the result of the comparison.
2346       else if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
2347         // Compute the constant that would happen if we truncated to SrcTy then
2348         // reextended to DstTy.
2349         Constant *Trunc = ConstantExpr::getTrunc(CI, SrcTy);
2350         Constant *RExt = ConstantExpr::getCast(CastInst::SExt, Trunc, DstTy);
2351
2352         // If the re-extended constant didn't change then this is effectively
2353         // also a case of comparing two sign-extended values.
2354         if (RExt == CI && MaxRecurse)
2355           if (Value *V = SimplifyICmpInst(Pred, SrcOp, Trunc, Q, MaxRecurse-1))
2356             return V;
2357
2358         // Otherwise the upper bits of LHS are all equal, while RHS has varying
2359         // bits there.  Use this to work out the result of the comparison.
2360         if (RExt != CI) {
2361           switch (Pred) {
2362           default: llvm_unreachable("Unknown ICmp predicate!");
2363           case ICmpInst::ICMP_EQ:
2364             return ConstantInt::getFalse(CI->getContext());
2365           case ICmpInst::ICMP_NE:
2366             return ConstantInt::getTrue(CI->getContext());
2367
2368           // If RHS is non-negative then LHS <s RHS.  If RHS is negative then
2369           // LHS >s RHS.
2370           case ICmpInst::ICMP_SGT:
2371           case ICmpInst::ICMP_SGE:
2372             return CI->getValue().isNegative() ?
2373               ConstantInt::getTrue(CI->getContext()) :
2374               ConstantInt::getFalse(CI->getContext());
2375           case ICmpInst::ICMP_SLT:
2376           case ICmpInst::ICMP_SLE:
2377             return CI->getValue().isNegative() ?
2378               ConstantInt::getFalse(CI->getContext()) :
2379               ConstantInt::getTrue(CI->getContext());
2380
2381           // If LHS is non-negative then LHS <u RHS.  If LHS is negative then
2382           // LHS >u RHS.
2383           case ICmpInst::ICMP_UGT:
2384           case ICmpInst::ICMP_UGE:
2385             // Comparison is true iff the LHS <s 0.
2386             if (MaxRecurse)
2387               if (Value *V = SimplifyICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, SrcOp,
2388                                               Constant::getNullValue(SrcTy),
2389                                               Q, MaxRecurse-1))
2390                 return V;
2391             break;
2392           case ICmpInst::ICMP_ULT:
2393           case ICmpInst::ICMP_ULE:
2394             // Comparison is true iff the LHS >=s 0.
2395             if (MaxRecurse)
2396               if (Value *V = SimplifyICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, SrcOp,
2397                                               Constant::getNullValue(SrcTy),
2398                                               Q, MaxRecurse-1))
2399                 return V;
2400             break;
2401           }
2402         }
2403       }
2404     }
2405   }
2406
2407   // If a bit is known to be zero for A and known to be one for B,
2408   // then A and B cannot be equal.
2409   if (ICmpInst::isEquality(Pred)) {
2410     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
2411       uint32_t BitWidth = CI->getBitWidth();
2412       APInt LHSKnownZero(BitWidth, 0);
2413       APInt LHSKnownOne(BitWidth, 0);
2414       computeKnownBits(LHS, LHSKnownZero, LHSKnownOne, Q.DL,
2415                        0, Q.AT, Q.CxtI, Q.DT);
2416       APInt RHSKnownZero(BitWidth, 0);
2417       APInt RHSKnownOne(BitWidth, 0);
2418       computeKnownBits(RHS, RHSKnownZero, RHSKnownOne, Q.DL,
2419                        0, Q.AT, Q.CxtI, Q.DT);
2420       if (((LHSKnownOne & RHSKnownZero) != 0) ||
2421           ((LHSKnownZero & RHSKnownOne) != 0))
2422         return (Pred == ICmpInst::ICMP_EQ)
2423                    ? ConstantInt::getFalse(CI->getContext())
2424                    : ConstantInt::getTrue(CI->getContext());
2425     }
2426   }
2427
2428   // Special logic for binary operators.
2429   BinaryOperator *LBO = dyn_cast<BinaryOperator>(LHS);
2430   BinaryOperator *RBO = dyn_cast<BinaryOperator>(RHS);
2431   if (MaxRecurse && (LBO || RBO)) {
2432     // Analyze the case when either LHS or RHS is an add instruction.
2433     Value *A = nullptr, *B = nullptr, *C = nullptr, *D = nullptr;
2434     // LHS = A + B (or A and B are null); RHS = C + D (or C and D are null).
2435     bool NoLHSWrapProblem = false, NoRHSWrapProblem = false;
2436     if (LBO && LBO->getOpcode() == Instruction::Add) {
2437       A = LBO->getOperand(0); B = LBO->getOperand(1);
2438       NoLHSWrapProblem = ICmpInst::isEquality(Pred) ||
2439         (CmpInst::isUnsigned(Pred) && LBO->hasNoUnsignedWrap()) ||
2440         (CmpInst::isSigned(Pred) && LBO->hasNoSignedWrap());
2441     }
2442     if (RBO && RBO->getOpcode() == Instruction::Add) {
2443       C = RBO->getOperand(0); D = RBO->getOperand(1);
2444       NoRHSWrapProblem = ICmpInst::isEquality(Pred) ||
2445         (CmpInst::isUnsigned(Pred) && RBO->hasNoUnsignedWrap()) ||
2446         (CmpInst::isSigned(Pred) && RBO->hasNoSignedWrap());
2447     }
2448
2449     // icmp (X+Y), X -> icmp Y, 0 for equalities or if there is no overflow.
2450     if ((A == RHS || B == RHS) && NoLHSWrapProblem)
2451       if (Value *V = SimplifyICmpInst(Pred, A == RHS ? B : A,
2452                                       Constant::getNullValue(RHS->getType()),
2453                                       Q, MaxRecurse-1))
2454         return V;
2455
2456     // icmp X, (X+Y) -> icmp 0, Y for equalities or if there is no overflow.
2457     if ((C == LHS || D == LHS) && NoRHSWrapProblem)
2458       if (Value *V = SimplifyICmpInst(Pred,
2459                                       Constant::getNullValue(LHS->getType()),
2460                                       C == LHS ? D : C, Q, MaxRecurse-1))
2461         return V;
2462
2463     // icmp (X+Y), (X+Z) -> icmp Y,Z for equalities or if there is no overflow.
2464     if (A && C && (A == C || A == D || B == C || B == D) &&
2465         NoLHSWrapProblem && NoRHSWrapProblem) {
2466       // Determine Y and Z in the form icmp (X+Y), (X+Z).
2467       Value *Y, *Z;
2468       if (A == C) {
2469         // C + B == C + D  ->  B == D
2470         Y = B;
2471         Z = D;
2472       } else if (A == D) {
2473         // D + B == C + D  ->  B == C
2474         Y = B;
2475         Z = C;
2476       } else if (B == C) {
2477         // A + C == C + D  ->  A == D
2478         Y = A;
2479         Z = D;
2480       } else {
2481         assert(B == D);
2482         // A + D == C + D  ->  A == C
2483         Y = A;
2484         Z = C;
2485       }
2486       if (Value *V = SimplifyICmpInst(Pred, Y, Z, Q, MaxRecurse-1))
2487         return V;
2488     }
2489   }
2490
2491   // 0 - (zext X) pred C
2492   if (!CmpInst::isUnsigned(Pred) && match(LHS, m_Neg(m_ZExt(m_Value())))) {
2493     if (ConstantInt *RHSC = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
2494       if (RHSC->getValue().isStrictlyPositive()) {
2495         if (Pred == ICmpInst::ICMP_SLT)
2496           return ConstantInt::getTrue(RHSC->getContext());
2497         if (Pred == ICmpInst::ICMP_SGE)
2498           return ConstantInt::getFalse(RHSC->getContext());
2499         if (Pred == ICmpInst::ICMP_EQ)
2500           return ConstantInt::getFalse(RHSC->getContext());
2501         if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE)
2502           return ConstantInt::getTrue(RHSC->getContext());
2503       }
2504       if (RHSC->getValue().isNonNegative()) {
2505         if (Pred == ICmpInst::ICMP_SLE)
2506           return ConstantInt::getTrue(RHSC->getContext());
2507         if (Pred == ICmpInst::ICMP_SGT)
2508           return ConstantInt::getFalse(RHSC->getContext());
2509       }
2510     }
2511   }
2512
2513   // icmp pred (urem X, Y), Y
2514   if (LBO && match(LBO, m_URem(m_Value(), m_Specific(RHS)))) {
2515     bool KnownNonNegative, KnownNegative;
2516     switch (Pred) {
2517     default:
2518       break;
2519     case ICmpInst::ICMP_SGT:
2520     case ICmpInst::ICMP_SGE:
2521       ComputeSignBit(RHS, KnownNonNegative, KnownNegative, Q.DL,
2522                      0, Q.AT, Q.CxtI, Q.DT);
2523       if (!KnownNonNegative)
2524         break;
2525       // fall-through
2526     case ICmpInst::ICMP_EQ:
2527     case ICmpInst::ICMP_UGT:
2528     case ICmpInst::ICMP_UGE:
2529       return getFalse(ITy);
2530     case ICmpInst::ICMP_SLT:
2531     case ICmpInst::ICMP_SLE:
2532       ComputeSignBit(RHS, KnownNonNegative, KnownNegative, Q.DL,
2533                      0, Q.AT, Q.CxtI, Q.DT);
2534       if (!KnownNonNegative)
2535         break;
2536       // fall-through
2537     case ICmpInst::ICMP_NE:
2538     case ICmpInst::ICMP_ULT:
2539     case ICmpInst::ICMP_ULE:
2540       return getTrue(ITy);
2541     }
2542   }
2543
2544   // icmp pred X, (urem Y, X)
2545   if (RBO && match(RBO, m_URem(m_Value(), m_Specific(LHS)))) {
2546     bool KnownNonNegative, KnownNegative;
2547     switch (Pred) {
2548     default:
2549       break;
2550     case ICmpInst::ICMP_SGT:
2551     case ICmpInst::ICMP_SGE:
2552       ComputeSignBit(LHS, KnownNonNegative, KnownNegative, Q.DL,
2553                      0, Q.AT, Q.CxtI, Q.DT);
2554       if (!KnownNonNegative)
2555         break;
2556       // fall-through
2557     case ICmpInst::ICMP_NE:
2558     case ICmpInst::ICMP_UGT:
2559     case ICmpInst::ICMP_UGE:
2560       return getTrue(ITy);
2561     case ICmpInst::ICMP_SLT:
2562     case ICmpInst::ICMP_SLE:
2563       ComputeSignBit(LHS, KnownNonNegative, KnownNegative, Q.DL,
2564                      0, Q.AT, Q.CxtI, Q.DT);
2565       if (!KnownNonNegative)
2566         break;
2567       // fall-through
2568     case ICmpInst::ICMP_EQ:
2569     case ICmpInst::ICMP_ULT:
2570     case ICmpInst::ICMP_ULE:
2571       return getFalse(ITy);
2572     }
2573   }
2574
2575   // x udiv y <=u x.
2576   if (LBO && match(LBO, m_UDiv(m_Specific(RHS), m_Value()))) {
2577     // icmp pred (X /u Y), X
2578     if (Pred == ICmpInst::ICMP_UGT)
2579       return getFalse(ITy);
2580     if (Pred == ICmpInst::ICMP_ULE)
2581       return getTrue(ITy);
2582   }
2583
2584   // handle:
2585   //   CI2 << X == CI
2586   //   CI2 << X != CI
2587   //
2588   //   where CI2 is a power of 2 and CI isn't
2589   if (auto *CI = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
2590     const APInt *CI2Val, *CIVal = &CI->getValue();
2591     if (LBO && match(LBO, m_Shl(m_APInt(CI2Val), m_Value())) &&
2592         CI2Val->isPowerOf2()) {
2593       if (!CIVal->isPowerOf2()) {
2594         // CI2 << X can equal zero in some circumstances,
2595         // this simplification is unsafe if CI is zero.
2596         //
2597         // We know it is safe if:
2598         // - The shift is nsw, we can't shift out the one bit.
2599         // - The shift is nuw, we can't shift out the one bit.
2600         // - CI2 is one
2601         // - CI isn't zero
2602         if (LBO->hasNoSignedWrap() || LBO->hasNoUnsignedWrap() ||
2603             *CI2Val == 1 || !CI->isZero()) {
2604           if (Pred == ICmpInst::ICMP_EQ)
2605             return ConstantInt::getFalse(RHS->getContext());
2606           if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE)
2607             return ConstantInt::getTrue(RHS->getContext());
2608         }
2609       }
2610       if (CIVal->isSignBit() && *CI2Val == 1) {
2611         if (Pred == ICmpInst::ICMP_UGT)
2612           return ConstantInt::getFalse(RHS->getContext());
2613         if (Pred == ICmpInst::ICMP_ULE)
2614           return ConstantInt::getTrue(RHS->getContext());
2615       }
2616     }
2617   }
2618
2619   if (MaxRecurse && LBO && RBO && LBO->getOpcode() == RBO->getOpcode() &&
2620       LBO->getOperand(1) == RBO->getOperand(1)) {
2621     switch (LBO->getOpcode()) {
2622     default: break;
2623     case Instruction::UDiv:
2624     case Instruction::LShr:
2625       if (ICmpInst::isSigned(Pred))
2626         break;
2627       // fall-through
2628     case Instruction::SDiv:
2629     case Instruction::AShr:
2630       if (!LBO->isExact() || !RBO->isExact())
2631         break;
2632       if (Value *V = SimplifyICmpInst(Pred, LBO->getOperand(0),
2633                                       RBO->getOperand(0), Q, MaxRecurse-1))
2634         return V;
2635       break;
2636     case Instruction::Shl: {
2637       bool NUW = LBO->hasNoUnsignedWrap() && RBO->hasNoUnsignedWrap();
2638       bool NSW = LBO->hasNoSignedWrap() && RBO->hasNoSignedWrap();
2639       if (!NUW && !NSW)
2640         break;
2641       if (!NSW && ICmpInst::isSigned(Pred))
2642         break;
2643       if (Value *V = SimplifyICmpInst(Pred, LBO->getOperand(0),
2644                                       RBO->getOperand(0), Q, MaxRecurse-1))
2645         return V;
2646       break;
2647     }
2648     }
2649   }
2650
2651   // Simplify comparisons involving max/min.
2652   Value *A, *B;
2653   CmpInst::Predicate P = CmpInst::BAD_ICMP_PREDICATE;
2654   CmpInst::Predicate EqP; // Chosen so that "A == max/min(A,B)" iff "A EqP B".
2655
2656   // Signed variants on "max(a,b)>=a -> true".
2657   if (match(LHS, m_SMax(m_Value(A), m_Value(B))) && (A == RHS || B == RHS)) {
2658     if (A != RHS) std::swap(A, B); // smax(A, B) pred A.
2659     EqP = CmpInst::ICMP_SGE; // "A == smax(A, B)" iff "A sge B".
2660     // We analyze this as smax(A, B) pred A.
2661     P = Pred;
2662   } else if (match(RHS, m_SMax(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2663              (A == LHS || B == LHS)) {
2664     if (A != LHS) std::swap(A, B); // A pred smax(A, B).
2665     EqP = CmpInst::ICMP_SGE; // "A == smax(A, B)" iff "A sge B".
2666     // We analyze this as smax(A, B) swapped-pred A.
2667     P = CmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
2668   } else if (match(LHS, m_SMin(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2669              (A == RHS || B == RHS)) {
2670     if (A != RHS) std::swap(A, B); // smin(A, B) pred A.
2671     EqP = CmpInst::ICMP_SLE; // "A == smin(A, B)" iff "A sle B".
2672     // We analyze this as smax(-A, -B) swapped-pred -A.
2673     // Note that we do not need to actually form -A or -B thanks to EqP.
2674     P = CmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
2675   } else if (match(RHS, m_SMin(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2676              (A == LHS || B == LHS)) {
2677     if (A != LHS) std::swap(A, B); // A pred smin(A, B).
2678     EqP = CmpInst::ICMP_SLE; // "A == smin(A, B)" iff "A sle B".
2679     // We analyze this as smax(-A, -B) pred -A.
2680     // Note that we do not need to actually form -A or -B thanks to EqP.
2681     P = Pred;
2682   }
2683   if (P != CmpInst::BAD_ICMP_PREDICATE) {
2684     // Cases correspond to "max(A, B) p A".
2685     switch (P) {
2686     default:
2687       break;
2688     case CmpInst::ICMP_EQ:
2689     case CmpInst::ICMP_SLE:
2690       // Equivalent to "A EqP B".  This may be the same as the condition tested
2691       // in the max/min; if so, we can just return that.
2692       if (Value *V = ExtractEquivalentCondition(LHS, EqP, A, B))
2693         return V;
2694       if (Value *V = ExtractEquivalentCondition(RHS, EqP, A, B))
2695         return V;
2696       // Otherwise, see if "A EqP B" simplifies.
2697       if (MaxRecurse)
2698         if (Value *V = SimplifyICmpInst(EqP, A, B, Q, MaxRecurse-1))
2699           return V;
2700       break;
2701     case CmpInst::ICMP_NE:
2702     case CmpInst::ICMP_SGT: {
2703       CmpInst::Predicate InvEqP = CmpInst::getInversePredicate(EqP);
2704       // Equivalent to "A InvEqP B".  This may be the same as the condition
2705       // tested in the max/min; if so, we can just return that.
2706       if (Value *V = ExtractEquivalentCondition(LHS, InvEqP, A, B))
2707         return V;
2708       if (Value *V = ExtractEquivalentCondition(RHS, InvEqP, A, B))
2709         return V;
2710       // Otherwise, see if "A InvEqP B" simplifies.
2711       if (MaxRecurse)
2712         if (Value *V = SimplifyICmpInst(InvEqP, A, B, Q, MaxRecurse-1))
2713           return V;
2714       break;
2715     }
2716     case CmpInst::ICMP_SGE:
2717       // Always true.
2718       return getTrue(ITy);
2719     case CmpInst::ICMP_SLT:
2720       // Always false.
2721       return getFalse(ITy);
2722     }
2723   }
2724
2725   // Unsigned variants on "max(a,b)>=a -> true".
2726   P = CmpInst::BAD_ICMP_PREDICATE;
2727   if (match(LHS, m_UMax(m_Value(A), m_Value(B))) && (A == RHS || B == RHS)) {
2728     if (A != RHS) std::swap(A, B); // umax(A, B) pred A.
2729     EqP = CmpInst::ICMP_UGE; // "A == umax(A, B)" iff "A uge B".
2730     // We analyze this as umax(A, B) pred A.
2731     P = Pred;
2732   } else if (match(RHS, m_UMax(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2733              (A == LHS || B == LHS)) {
2734     if (A != LHS) std::swap(A, B); // A pred umax(A, B).
2735     EqP = CmpInst::ICMP_UGE; // "A == umax(A, B)" iff "A uge B".
2736     // We analyze this as umax(A, B) swapped-pred A.
2737     P = CmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
2738   } else if (match(LHS, m_UMin(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2739              (A == RHS || B == RHS)) {
2740     if (A != RHS) std::swap(A, B); // umin(A, B) pred A.
2741     EqP = CmpInst::ICMP_ULE; // "A == umin(A, B)" iff "A ule B".
2742     // We analyze this as umax(-A, -B) swapped-pred -A.
2743     // Note that we do not need to actually form -A or -B thanks to EqP.
2744     P = CmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
2745   } else if (match(RHS, m_UMin(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2746              (A == LHS || B == LHS)) {
2747     if (A != LHS) std::swap(A, B); // A pred umin(A, B).
2748     EqP = CmpInst::ICMP_ULE; // "A == umin(A, B)" iff "A ule B".
2749     // We analyze this as umax(-A, -B) pred -A.
2750     // Note that we do not need to actually form -A or -B thanks to EqP.
2751     P = Pred;
2752   }
2753   if (P != CmpInst::BAD_ICMP_PREDICATE) {
2754     // Cases correspond to "max(A, B) p A".
2755     switch (P) {
2756     default:
2757       break;
2758     case CmpInst::ICMP_EQ:
2759     case CmpInst::ICMP_ULE:
2760       // Equivalent to "A EqP B".  This may be the same as the condition tested
2761       // in the max/min; if so, we can just return that.
2762       if (Value *V = ExtractEquivalentCondition(LHS, EqP, A, B))
2763         return V;
2764       if (Value *V = ExtractEquivalentCondition(RHS, EqP, A, B))
2765         return V;
2766       // Otherwise, see if "A EqP B" simplifies.
2767       if (MaxRecurse)
2768         if (Value *V = SimplifyICmpInst(EqP, A, B, Q, MaxRecurse-1))
2769           return V;
2770       break;
2771     case CmpInst::ICMP_NE:
2772     case CmpInst::ICMP_UGT: {
2773       CmpInst::Predicate InvEqP = CmpInst::getInversePredicate(EqP);
2774       // Equivalent to "A InvEqP B".  This may be the same as the condition
2775       // tested in the max/min; if so, we can just return that.
2776       if (Value *V = ExtractEquivalentCondition(LHS, InvEqP, A, B))
2777         return V;
2778       if (Value *V = ExtractEquivalentCondition(RHS, InvEqP, A, B))
2779         return V;
2780       // Otherwise, see if "A InvEqP B" simplifies.
2781       if (MaxRecurse)
2782         if (Value *V = SimplifyICmpInst(InvEqP, A, B, Q, MaxRecurse-1))
2783           return V;
2784       break;
2785     }
2786     case CmpInst::ICMP_UGE:
2787       // Always true.
2788       return getTrue(ITy);
2789     case CmpInst::ICMP_ULT:
2790       // Always false.
2791       return getFalse(ITy);
2792     }
2793   }
2794
2795   // Variants on "max(x,y) >= min(x,z)".
2796   Value *C, *D;
2797   if (match(LHS, m_SMax(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2798       match(RHS, m_SMin(m_Value(C), m_Value(D))) &&
2799       (A == C || A == D || B == C || B == D)) {
2800     // max(x, ?) pred min(x, ?).
2801     if (Pred == CmpInst::ICMP_SGE)
2802       // Always true.
2803       return getTrue(ITy);
2804     if (Pred == CmpInst::ICMP_SLT)
2805       // Always false.
2806       return getFalse(ITy);
2807   } else if (match(LHS, m_SMin(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2808              match(RHS, m_SMax(m_Value(C), m_Value(D))) &&
2809              (A == C || A == D || B == C || B == D)) {
2810     // min(x, ?) pred max(x, ?).
2811     if (Pred == CmpInst::ICMP_SLE)
2812       // Always true.
2813       return getTrue(ITy);
2814     if (Pred == CmpInst::ICMP_SGT)
2815       // Always false.
2816       return getFalse(ITy);
2817   } else if (match(LHS, m_UMax(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2818              match(RHS, m_UMin(m_Value(C), m_Value(D))) &&
2819              (A == C || A == D || B == C || B == D)) {
2820     // max(x, ?) pred min(x, ?).
2821     if (Pred == CmpInst::ICMP_UGE)
2822       // Always true.
2823       return getTrue(ITy);
2824     if (Pred == CmpInst::ICMP_ULT)
2825       // Always false.
2826       return getFalse(ITy);
2827   } else if (match(LHS, m_UMin(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2828              match(RHS, m_UMax(m_Value(C), m_Value(D))) &&
2829              (A == C || A == D || B == C || B == D)) {
2830     // min(x, ?) pred max(x, ?).
2831     if (Pred == CmpInst::ICMP_ULE)
2832       // Always true.
2833       return getTrue(ITy);
2834     if (Pred == CmpInst::ICMP_UGT)
2835       // Always false.
2836       return getFalse(ITy);
2837   }
2838
2839   // Simplify comparisons of related pointers using a powerful, recursive
2840   // GEP-walk when we have target data available..
2841   if (LHS->getType()->isPointerTy())
2842     if (Constant *C = computePointerICmp(Q.DL, Q.TLI, Pred, LHS, RHS))
2843       return C;
2844
2845   if (GetElementPtrInst *GLHS = dyn_cast<GetElementPtrInst>(LHS)) {
2846     if (GEPOperator *GRHS = dyn_cast<GEPOperator>(RHS)) {
2847       if (GLHS->getPointerOperand() == GRHS->getPointerOperand() &&
2848           GLHS->hasAllConstantIndices() && GRHS->hasAllConstantIndices() &&
2849           (ICmpInst::isEquality(Pred) ||
2850            (GLHS->isInBounds() && GRHS->isInBounds() &&
2851             Pred == ICmpInst::getSignedPredicate(Pred)))) {
2852         // The bases are equal and the indices are constant.  Build a constant
2853         // expression GEP with the same indices and a null base pointer to see
2854         // what constant folding can make out of it.
2855         Constant *Null = Constant::getNullValue(GLHS->getPointerOperandType());
2856         SmallVector<Value *, 4> IndicesLHS(GLHS->idx_begin(), GLHS->idx_end());
2857         Constant *NewLHS = ConstantExpr::getGetElementPtr(Null, IndicesLHS);
2858
2859         SmallVector<Value *, 4> IndicesRHS(GRHS->idx_begin(), GRHS->idx_end());
2860         Constant *NewRHS = ConstantExpr::getGetElementPtr(Null, IndicesRHS);
2861         return ConstantExpr::getICmp(Pred, NewLHS, NewRHS);
2862       }
2863     }
2864   }
2865
2866   // If the comparison is with the result of a select instruction, check whether
2867   // comparing with either branch of the select always yields the same value.
2868   if (isa<SelectInst>(LHS) || isa<SelectInst>(RHS))
2869     if (Value *V = ThreadCmpOverSelect(Pred, LHS, RHS, Q, MaxRecurse))
2870       return V;
2871
2872   // If the comparison is with the result of a phi instruction, check whether
2873   // doing the compare with each incoming phi value yields a common result.
2874   if (isa<PHINode>(LHS) || isa<PHINode>(RHS))
2875     if (Value *V = ThreadCmpOverPHI(Pred, LHS, RHS, Q, MaxRecurse))
2876       return V;
2877
2878   return nullptr;
2879 }
2880
2881 Value *llvm::SimplifyICmpInst(unsigned Predicate, Value *LHS, Value *RHS,
2882                               const DataLayout *DL,
2883                               const TargetLibraryInfo *TLI,
2884                               const DominatorTree *DT,
2885                               AssumptionTracker *AT,
2886                               Instruction *CxtI) {
2887   return ::SimplifyICmpInst(Predicate, LHS, RHS, Query (DL, TLI, DT, AT, CxtI),
2888                             RecursionLimit);
2889 }
2890
2891 /// SimplifyFCmpInst - Given operands for an FCmpInst, see if we can
2892 /// fold the result.  If not, this returns null.
2893 static Value *SimplifyFCmpInst(unsigned Predicate, Value *LHS, Value *RHS,
2894                                const Query &Q, unsigned MaxRecurse) {
2895   CmpInst::Predicate Pred = (CmpInst::Predicate)Predicate;
2896   assert(CmpInst::isFPPredicate(Pred) && "Not an FP compare!");
2897
2898   if (Constant *CLHS = dyn_cast<Constant>(LHS)) {
2899     if (Constant *CRHS = dyn_cast<Constant>(RHS))
2900       return ConstantFoldCompareInstOperands(Pred, CLHS, CRHS, Q.DL, Q.TLI);
2901
2902     // If we have a constant, make sure it is on the RHS.
2903     std::swap(LHS, RHS);
2904     Pred = CmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
2905   }
2906
2907   // Fold trivial predicates.
2908   if (Pred == FCmpInst::FCMP_FALSE)
2909     return ConstantInt::get(GetCompareTy(LHS), 0);
2910   if (Pred == FCmpInst::FCMP_TRUE)
2911     return ConstantInt::get(GetCompareTy(LHS), 1);
2912
2913   if (isa<UndefValue>(RHS))                  // fcmp pred X, undef -> undef
2914     return UndefValue::get(GetCompareTy(LHS));
2915
2916   // fcmp x,x -> true/false.  Not all compares are foldable.
2917   if (LHS == RHS) {
2918     if (CmpInst::isTrueWhenEqual(Pred))
2919       return ConstantInt::get(GetCompareTy(LHS), 1);
2920     if (CmpInst::isFalseWhenEqual(Pred))
2921       return ConstantInt::get(GetCompareTy(LHS), 0);
2922   }
2923
2924   // Handle fcmp with constant RHS
2925   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(RHS)) {
2926     // If the constant is a nan, see if we can fold the comparison based on it.
2927     if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHSC)) {
2928       if (CFP->getValueAPF().isNaN()) {
2929         if (FCmpInst::isOrdered(Pred))   // True "if ordered and foo"
2930           return ConstantInt::getFalse(CFP->getContext());
2931         assert(FCmpInst::isUnordered(Pred) &&
2932                "Comparison must be either ordered or unordered!");
2933         // True if unordered.
2934         return ConstantInt::getTrue(CFP->getContext());
2935       }
2936       // Check whether the constant is an infinity.
2937       if (CFP->getValueAPF().isInfinity()) {
2938         if (CFP->getValueAPF().isNegative()) {
2939           switch (Pred) {
2940           case FCmpInst::FCMP_OLT:
2941             // No value is ordered and less than negative infinity.
2942             return ConstantInt::getFalse(CFP->getContext());
2943           case FCmpInst::FCMP_UGE:
2944             // All values are unordered with or at least negative infinity.
2945             return ConstantInt::getTrue(CFP->getContext());
2946           default:
2947             break;
2948           }
2949         } else {
2950           switch (Pred) {
2951           case FCmpInst::FCMP_OGT:
2952             // No value is ordered and greater than infinity.
2953             return ConstantInt::getFalse(CFP->getContext());
2954           case FCmpInst::FCMP_ULE:
2955             // All values are unordered with and at most infinity.
2956             return ConstantInt::getTrue(CFP->getContext());
2957           default:
2958             break;
2959           }
2960         }
2961       }
2962     }
2963   }
2964
2965   // If the comparison is with the result of a select instruction, check whether
2966   // comparing with either branch of the select always yields the same value.
2967   if (isa<SelectInst>(LHS) || isa<SelectInst>(RHS))
2968     if (Value *V = ThreadCmpOverSelect(Pred, LHS, RHS, Q, MaxRecurse))
2969       return V;
2970
2971   // If the comparison is with the result of a phi instruction, check whether
2972   // doing the compare with each incoming phi value yields a common result.
2973   if (isa<PHINode>(LHS) || isa<PHINode>(RHS))
2974     if (Value *V = ThreadCmpOverPHI(Pred, LHS, RHS, Q, MaxRecurse))
2975       return V;
2976
2977   return nullptr;
2978 }
2979
2980 Value *llvm::SimplifyFCmpInst(unsigned Predicate, Value *LHS, Value *RHS,
2981                               const DataLayout *DL,
2982                               const TargetLibraryInfo *TLI,
2983                               const DominatorTree *DT,
2984                               AssumptionTracker *AT,
2985                               const Instruction *CxtI) {
2986   return ::SimplifyFCmpInst(Predicate, LHS, RHS, Query (DL, TLI, DT, AT, CxtI),
2987                             RecursionLimit);
2988 }
2989
2990 /// SimplifySelectInst - Given operands for a SelectInst, see if we can fold
2991 /// the result.  If not, this returns null.
2992 static Value *SimplifySelectInst(Value *CondVal, Value *TrueVal,
2993                                  Value *FalseVal, const Query &Q,
2994                                  unsigned MaxRecurse) {
2995   // select true, X, Y  -> X
2996   // select false, X, Y -> Y
2997   if (Constant *CB = dyn_cast<Constant>(CondVal)) {
2998     if (CB->isAllOnesValue())
2999       return TrueVal;
3000     if (CB->isNullValue())
3001       return FalseVal;
3002   }
3003
3004   // select C, X, X -> X
3005   if (TrueVal == FalseVal)
3006     return TrueVal;
3007
3008   if (isa<UndefValue>(CondVal)) {  // select undef, X, Y -> X or Y
3009     if (isa<Constant>(TrueVal))
3010       return TrueVal;
3011     return FalseVal;
3012   }
3013   if (isa<UndefValue>(TrueVal))   // select C, undef, X -> X
3014     return FalseVal;
3015   if (isa<UndefValue>(FalseVal))   // select C, X, undef -> X
3016     return TrueVal;
3017
3018   return nullptr;
3019 }
3020
3021 Value *llvm::SimplifySelectInst(Value *Cond, Value *TrueVal, Value *FalseVal,
3022                                 const DataLayout *DL,
3023                                 const TargetLibraryInfo *TLI,
3024                                 const DominatorTree *DT,
3025                                 AssumptionTracker *AT,
3026                                 const Instruction *CxtI) {
3027   return ::SimplifySelectInst(Cond, TrueVal, FalseVal,
3028                               Query (DL, TLI, DT, AT, CxtI), RecursionLimit);
3029 }
3030
3031 /// SimplifyGEPInst - Given operands for an GetElementPtrInst, see if we can
3032 /// fold the result.  If not, this returns null.
3033 static Value *SimplifyGEPInst(ArrayRef<Value *> Ops, const Query &Q, unsigned) {
3034   // The type of the GEP pointer operand.
3035   PointerType *PtrTy = cast<PointerType>(Ops[0]->getType()->getScalarType());
3036   unsigned AS = PtrTy->getAddressSpace();
3037
3038   // getelementptr P -> P.
3039   if (Ops.size() == 1)
3040     return Ops[0];
3041
3042   // Compute the (pointer) type returned by the GEP instruction.
3043   Type *LastType = GetElementPtrInst::getIndexedType(PtrTy, Ops.slice(1));
3044   Type *GEPTy = PointerType::get(LastType, AS);
3045   if (VectorType *VT = dyn_cast<VectorType>(Ops[0]->getType()))
3046     GEPTy = VectorType::get(GEPTy, VT->getNumElements());
3047
3048   if (isa<UndefValue>(Ops[0]))
3049     return UndefValue::get(GEPTy);
3050
3051   if (Ops.size() == 2) {
3052     // getelementptr P, 0 -> P.
3053     if (match(Ops[1], m_Zero()))
3054       return Ops[0];
3055
3056     Type *Ty = PtrTy->getElementType();
3057     if (Q.DL && Ty->isSized()) {
3058       Value *P;
3059       uint64_t C;
3060       uint64_t TyAllocSize = Q.DL->getTypeAllocSize(Ty);
3061       // getelementptr P, N -> P if P points to a type of zero size.
3062       if (TyAllocSize == 0)
3063         return Ops[0];
3064
3065       // The following transforms are only safe if the ptrtoint cast
3066       // doesn't truncate the pointers.
3067       if (Ops[1]->getType()->getScalarSizeInBits() ==
3068           Q.DL->getPointerSizeInBits(AS)) {
3069         auto PtrToIntOrZero = [GEPTy](Value *P) -> Value * {
3070           if (match(P, m_Zero()))
3071             return Constant::getNullValue(GEPTy);
3072           Value *Temp;
3073           if (match(P, m_PtrToInt(m_Value(Temp))))
3074             if (Temp->getType() == GEPTy)
3075               return Temp;
3076           return nullptr;
3077         };
3078
3079         // getelementptr V, (sub P, V) -> P if P points to a type of size 1.
3080         if (TyAllocSize == 1 &&
3081             match(Ops[1], m_Sub(m_Value(P), m_PtrToInt(m_Specific(Ops[0])))))
3082           if (Value *R = PtrToIntOrZero(P))
3083             return R;
3084
3085         // getelementptr V, (ashr (sub P, V), C) -> Q
3086         // if P points to a type of size 1 << C.
3087         if (match(Ops[1],
3088                   m_AShr(m_Sub(m_Value(P), m_PtrToInt(m_Specific(Ops[0]))),
3089                          m_ConstantInt(C))) &&
3090             TyAllocSize == 1ULL << C)
3091           if (Value *R = PtrToIntOrZero(P))
3092             return R;
3093
3094         // getelementptr V, (sdiv (sub P, V), C) -> Q
3095         // if P points to a type of size C.
3096         if (match(Ops[1],
3097                   m_SDiv(m_Sub(m_Value(P), m_PtrToInt(m_Specific(Ops[0]))),
3098                          m_SpecificInt(TyAllocSize))))
3099           if (Value *R = PtrToIntOrZero(P))
3100             return R;
3101       }
3102     }
3103   }
3104
3105   // Check to see if this is constant foldable.
3106   for (unsigned i = 0, e = Ops.size(); i != e; ++i)
3107     if (!isa<Constant>(Ops[i]))
3108       return nullptr;
3109
3110   return ConstantExpr::getGetElementPtr(cast<Constant>(Ops[0]), Ops.slice(1));
3111 }
3112
3113 Value *llvm::SimplifyGEPInst(ArrayRef<Value *> Ops, const DataLayout *DL,
3114                              const TargetLibraryInfo *TLI,
3115                              const DominatorTree *DT, AssumptionTracker *AT,
3116                              const Instruction *CxtI) {
3117   return ::SimplifyGEPInst(Ops, Query (DL, TLI, DT, AT, CxtI), RecursionLimit);
3118 }
3119
3120 /// SimplifyInsertValueInst - Given operands for an InsertValueInst, see if we
3121 /// can fold the result.  If not, this returns null.
3122 static Value *SimplifyInsertValueInst(Value *Agg, Value *Val,
3123                                       ArrayRef<unsigned> Idxs, const Query &Q,
3124                                       unsigned) {
3125   if (Constant *CAgg = dyn_cast<Constant>(Agg))
3126     if (Constant *CVal = dyn_cast<Constant>(Val))
3127       return ConstantFoldInsertValueInstruction(CAgg, CVal, Idxs);
3128
3129   // insertvalue x, undef, n -> x
3130   if (match(Val, m_Undef()))
3131     return Agg;
3132
3133   // insertvalue x, (extractvalue y, n), n
3134   if (ExtractValueInst *EV = dyn_cast<ExtractValueInst>(Val))
3135     if (EV->getAggregateOperand()->getType() == Agg->getType() &&
3136         EV->getIndices() == Idxs) {
3137       // insertvalue undef, (extractvalue y, n), n -> y
3138       if (match(Agg, m_Undef()))
3139         return EV->getAggregateOperand();
3140
3141       // insertvalue y, (extractvalue y, n), n -> y
3142       if (Agg == EV->getAggregateOperand())
3143         return Agg;
3144     }
3145
3146   return nullptr;
3147 }
3148
3149 Value *llvm::SimplifyInsertValueInst(Value *Agg, Value *Val,
3150                                      ArrayRef<unsigned> Idxs,
3151                                      const DataLayout *DL,
3152                                      const TargetLibraryInfo *TLI,
3153                                      const DominatorTree *DT,
3154                                      AssumptionTracker *AT,
3155                                      const Instruction *CxtI) {
3156   return ::SimplifyInsertValueInst(Agg, Val, Idxs,
3157                                    Query (DL, TLI, DT, AT, CxtI),
3158                                    RecursionLimit);
3159 }
3160
3161 /// SimplifyPHINode - See if we can fold the given phi.  If not, returns null.
3162 static Value *SimplifyPHINode(PHINode *PN, const Query &Q) {
3163   // If all of the PHI's incoming values are the same then replace the PHI node
3164   // with the common value.
3165   Value *CommonValue = nullptr;
3166   bool HasUndefInput = false;
3167   for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
3168     Value *Incoming = PN->getIncomingValue(i);
3169     // If the incoming value is the phi node itself, it can safely be skipped.
3170     if (Incoming == PN) continue;
3171     if (isa<UndefValue>(Incoming)) {
3172       // Remember that we saw an undef value, but otherwise ignore them.
3173       HasUndefInput = true;
3174       continue;
3175     }
3176     if (CommonValue && Incoming != CommonValue)
3177       return nullptr;  // Not the same, bail out.
3178     CommonValue = Incoming;
3179   }
3180
3181   // If CommonValue is null then all of the incoming values were either undef or
3182   // equal to the phi node itself.
3183   if (!CommonValue)
3184     return UndefValue::get(PN->getType());
3185
3186   // If we have a PHI node like phi(X, undef, X), where X is defined by some
3187   // instruction, we cannot return X as the result of the PHI node unless it
3188   // dominates the PHI block.
3189   if (HasUndefInput)
3190     return ValueDominatesPHI(CommonValue, PN, Q.DT) ? CommonValue : nullptr;
3191
3192   return CommonValue;
3193 }
3194
3195 static Value *SimplifyTruncInst(Value *Op, Type *Ty, const Query &Q, unsigned) {
3196   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op))
3197     return ConstantFoldInstOperands(Instruction::Trunc, Ty, C, Q.DL, Q.TLI);
3198
3199   return nullptr;
3200 }
3201
3202 Value *llvm::SimplifyTruncInst(Value *Op, Type *Ty, const DataLayout *DL,
3203                                const TargetLibraryInfo *TLI,
3204                                const DominatorTree *DT,
3205                                AssumptionTracker *AT,
3206                                const Instruction *CxtI) {
3207   return ::SimplifyTruncInst(Op, Ty, Query (DL, TLI, DT, AT, CxtI),
3208                              RecursionLimit);
3209 }
3210
3211 //=== Helper functions for higher up the class hierarchy.
3212
3213 /// SimplifyBinOp - Given operands for a BinaryOperator, see if we can
3214 /// fold the result.  If not, this returns null.
3215 static Value *SimplifyBinOp(unsigned Opcode, Value *LHS, Value *RHS,
3216                             const Query &Q, unsigned MaxRecurse) {
3217   switch (Opcode) {
3218   case Instruction::Add:
3219     return SimplifyAddInst(LHS, RHS, /*isNSW*/false, /*isNUW*/false,
3220                            Q, MaxRecurse);
3221   case Instruction::FAdd:
3222     return SimplifyFAddInst(LHS, RHS, FastMathFlags(), Q, MaxRecurse);
3223
3224   case Instruction::Sub:
3225     return SimplifySubInst(LHS, RHS, /*isNSW*/false, /*isNUW*/false,
3226                            Q, MaxRecurse);
3227   case Instruction::FSub:
3228     return SimplifyFSubInst(LHS, RHS, FastMathFlags(), Q, MaxRecurse);
3229
3230   case Instruction::Mul:  return SimplifyMulInst (LHS, RHS, Q, MaxRecurse);
3231   case Instruction::FMul:
3232     return SimplifyFMulInst (LHS, RHS, FastMathFlags(), Q, MaxRecurse);
3233   case Instruction::SDiv: return SimplifySDivInst(LHS, RHS, Q, MaxRecurse);
3234   case Instruction::UDiv: return SimplifyUDivInst(LHS, RHS, Q, MaxRecurse);
3235   case Instruction::FDiv: return SimplifyFDivInst(LHS, RHS, Q, MaxRecurse);
3236   case Instruction::SRem: return SimplifySRemInst(LHS, RHS, Q, MaxRecurse);
3237   case Instruction::URem: return SimplifyURemInst(LHS, RHS, Q, MaxRecurse);
3238   case Instruction::FRem: return SimplifyFRemInst(LHS, RHS, Q, MaxRecurse);
3239   case Instruction::Shl:
3240     return SimplifyShlInst(LHS, RHS, /*isNSW*/false, /*isNUW*/false,
3241                            Q, MaxRecurse);
3242   case Instruction::LShr:
3243     return SimplifyLShrInst(LHS, RHS, /*isExact*/false, Q, MaxRecurse);
3244   case Instruction::AShr:
3245     return SimplifyAShrInst(LHS, RHS, /*isExact*/false, Q, MaxRecurse);
3246   case Instruction::And: return SimplifyAndInst(LHS, RHS, Q, MaxRecurse);
3247   case Instruction::Or:  return SimplifyOrInst (LHS, RHS, Q, MaxRecurse);
3248   case Instruction::Xor: return SimplifyXorInst(LHS, RHS, Q, MaxRecurse);
3249   default:
3250     if (Constant *CLHS = dyn_cast<Constant>(LHS))
3251       if (Constant *CRHS = dyn_cast<Constant>(RHS)) {
3252         Constant *COps[] = {CLHS, CRHS};
3253         return ConstantFoldInstOperands(Opcode, LHS->getType(), COps, Q.DL,
3254                                         Q.TLI);
3255       }
3256
3257     // If the operation is associative, try some generic simplifications.
3258     if (Instruction::isAssociative(Opcode))
3259       if (Value *V = SimplifyAssociativeBinOp(Opcode, LHS, RHS, Q, MaxRecurse))
3260         return V;
3261
3262     // If the operation is with the result of a select instruction check whether
3263     // operating on either branch of the select always yields the same value.
3264     if (isa<SelectInst>(LHS) || isa<SelectInst>(RHS))
3265       if (Value *V = ThreadBinOpOverSelect(Opcode, LHS, RHS, Q, MaxRecurse))
3266         return V;
3267
3268     // If the operation is with the result of a phi instruction, check whether
3269     // operating on all incoming values of the phi always yields the same value.
3270     if (isa<PHINode>(LHS) || isa<PHINode>(RHS))
3271       if (Value *V = ThreadBinOpOverPHI(Opcode, LHS, RHS, Q, MaxRecurse))
3272         return V;
3273
3274     return nullptr;
3275   }
3276 }
3277
3278 Value *llvm::SimplifyBinOp(unsigned Opcode, Value *LHS, Value *RHS,
3279                            const DataLayout *DL, const TargetLibraryInfo *TLI,
3280                            const DominatorTree *DT, AssumptionTracker *AT,
3281                            const Instruction *CxtI) {
3282   return ::SimplifyBinOp(Opcode, LHS, RHS, Query (DL, TLI, DT, AT, CxtI),
3283                          RecursionLimit);
3284 }
3285
3286 /// SimplifyCmpInst - Given operands for a CmpInst, see if we can
3287 /// fold the result.
3288 static Value *SimplifyCmpInst(unsigned Predicate, Value *LHS, Value *RHS,
3289                               const Query &Q, unsigned MaxRecurse) {
3290   if (CmpInst::isIntPredicate((CmpInst::Predicate)Predicate))
3291     return SimplifyICmpInst(Predicate, LHS, RHS, Q, MaxRecurse);
3292   return SimplifyFCmpInst(Predicate, LHS, RHS, Q, MaxRecurse);
3293 }
3294
3295 Value *llvm::SimplifyCmpInst(unsigned Predicate, Value *LHS, Value *RHS,
3296                              const DataLayout *DL, const TargetLibraryInfo *TLI,
3297                              const DominatorTree *DT, AssumptionTracker *AT,
3298                              const Instruction *CxtI) {
3299   return ::SimplifyCmpInst(Predicate, LHS, RHS, Query (DL, TLI, DT, AT, CxtI),
3300                            RecursionLimit);
3301 }
3302
3303 static bool IsIdempotent(Intrinsic::ID ID) {
3304   switch (ID) {
3305   default: return false;
3306
3307   // Unary idempotent: f(f(x)) = f(x)
3308   case Intrinsic::fabs:
3309   case Intrinsic::floor:
3310   case Intrinsic::ceil:
3311   case Intrinsic::trunc:
3312   case Intrinsic::rint:
3313   case Intrinsic::nearbyint:
3314   case Intrinsic::round:
3315     return true;
3316   }
3317 }
3318
3319 template <typename IterTy>
3320 static Value *SimplifyIntrinsic(Intrinsic::ID IID, IterTy ArgBegin, IterTy ArgEnd,
3321                                 const Query &Q, unsigned MaxRecurse) {
3322   // Perform idempotent optimizations
3323   if (!IsIdempotent(IID))
3324     return nullptr;
3325
3326   // Unary Ops
3327   if (std::distance(ArgBegin, ArgEnd) == 1)
3328     if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(*ArgBegin))
3329       if (II->getIntrinsicID() == IID)
3330         return II;
3331
3332   return nullptr;
3333 }
3334
3335 template <typename IterTy>
3336 static Value *SimplifyCall(Value *V, IterTy ArgBegin, IterTy ArgEnd,
3337                            const Query &Q, unsigned MaxRecurse) {
3338   Type *Ty = V->getType();
3339   if (PointerType *PTy = dyn_cast<PointerType>(Ty))
3340     Ty = PTy->getElementType();
3341   FunctionType *FTy = cast<FunctionType>(Ty);
3342
3343   // call undef -> undef
3344   if (isa<UndefValue>(V))
3345     return UndefValue::get(FTy->getReturnType());
3346
3347   Function *F = dyn_cast<Function>(V);
3348   if (!F)
3349     return nullptr;
3350
3351   if (unsigned IID = F->getIntrinsicID())
3352     if (Value *Ret =
3353         SimplifyIntrinsic((Intrinsic::ID) IID, ArgBegin, ArgEnd, Q, MaxRecurse))
3354       return Ret;
3355
3356   if (!canConstantFoldCallTo(F))
3357     return nullptr;
3358
3359   SmallVector<Constant *, 4> ConstantArgs;
3360   ConstantArgs.reserve(ArgEnd - ArgBegin);
3361   for (IterTy I = ArgBegin, E = ArgEnd; I != E; ++I) {
3362     Constant *C = dyn_cast<Constant>(*I);
3363     if (!C)
3364       return nullptr;
3365     ConstantArgs.push_back(C);
3366   }
3367
3368   return ConstantFoldCall(F, ConstantArgs, Q.TLI);
3369 }
3370
3371 Value *llvm::SimplifyCall(Value *V, User::op_iterator ArgBegin,
3372                           User::op_iterator ArgEnd, const DataLayout *DL,
3373                           const TargetLibraryInfo *TLI,
3374                           const DominatorTree *DT, AssumptionTracker *AT,
3375                           const Instruction *CxtI) {
3376   return ::SimplifyCall(V, ArgBegin, ArgEnd, Query(DL, TLI, DT, AT, CxtI),
3377                         RecursionLimit);
3378 }
3379
3380 Value *llvm::SimplifyCall(Value *V, ArrayRef<Value *> Args,
3381                           const DataLayout *DL, const TargetLibraryInfo *TLI,
3382                           const DominatorTree *DT, AssumptionTracker *AT,
3383                           const Instruction *CxtI) {
3384   return ::SimplifyCall(V, Args.begin(), Args.end(),
3385                         Query(DL, TLI, DT, AT, CxtI), RecursionLimit);
3386 }
3387
3388 /// SimplifyInstruction - See if we can compute a simplified version of this
3389 /// instruction.  If not, this returns null.
3390 Value *llvm::SimplifyInstruction(Instruction *I, const DataLayout *DL,
3391                                  const TargetLibraryInfo *TLI,
3392                                  const DominatorTree *DT,
3393                                  AssumptionTracker *AT) {
3394   Value *Result;
3395
3396   switch (I->getOpcode()) {
3397   default:
3398     Result = ConstantFoldInstruction(I, DL, TLI);
3399     break;
3400   case Instruction::FAdd:
3401     Result = SimplifyFAddInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
3402                               I->getFastMathFlags(), DL, TLI, DT, AT, I);
3403     break;
3404   case Instruction::Add:
3405     Result = SimplifyAddInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
3406                              cast<BinaryOperator>(I)->hasNoSignedWrap(),
3407                              cast<BinaryOperator>(I)->hasNoUnsignedWrap(),
3408                              DL, TLI, DT, AT, I);
3409     break;
3410   case Instruction::FSub:
3411     Result = SimplifyFSubInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
3412                               I->getFastMathFlags(), DL, TLI, DT, AT, I);
3413     break;
3414   case Instruction::Sub:
3415     Result = SimplifySubInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
3416                              cast<BinaryOperator>(I)->hasNoSignedWrap(),
3417                              cast<BinaryOperator>(I)->hasNoUnsignedWrap(),
3418                              DL, TLI, DT, AT, I);
3419     break;
3420   case Instruction::FMul:
3421     Result = SimplifyFMulInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
3422                               I->getFastMathFlags(), DL, TLI, DT, AT, I);
3423     break;
3424   case Instruction::Mul:
3425     Result = SimplifyMulInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
3426                              DL, TLI, DT, AT, I);
3427     break;
3428   case Instruction::SDiv:
3429     Result = SimplifySDivInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
3430                               DL, TLI, DT, AT, I);
3431     break;
3432   case Instruction::UDiv:
3433     Result = SimplifyUDivInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
3434                               DL, TLI, DT, AT, I);
3435     break;
3436   case Instruction::FDiv:
3437     Result = SimplifyFDivInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
3438                               DL, TLI, DT, AT, I);
3439     break;
3440   case Instruction::SRem:
3441     Result = SimplifySRemInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
3442                               DL, TLI, DT, AT, I);
3443     break;
3444   case Instruction::URem:
3445     Result = SimplifyURemInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
3446                               DL, TLI, DT, AT, I);
3447     break;
3448   case Instruction::FRem:
3449     Result = SimplifyFRemInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
3450                               DL, TLI, DT, AT, I);
3451     break;
3452   case Instruction::Shl:
3453     Result = SimplifyShlInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
3454                              cast<BinaryOperator>(I)->hasNoSignedWrap(),
3455                              cast<BinaryOperator>(I)->hasNoUnsignedWrap(),
3456                              DL, TLI, DT, AT, I);
3457     break;
3458   case Instruction::LShr:
3459     Result = SimplifyLShrInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
3460                               cast<BinaryOperator>(I)->isExact(),
3461                               DL, TLI, DT, AT, I);
3462     break;
3463   case Instruction::AShr:
3464     Result = SimplifyAShrInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
3465                               cast<BinaryOperator>(I)->isExact(),
3466                               DL, TLI, DT, AT, I);
3467     break;
3468   case Instruction::And:
3469     Result = SimplifyAndInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
3470                              DL, TLI, DT, AT, I);
3471     break;
3472   case Instruction::Or:
3473     Result = SimplifyOrInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1), DL, TLI, DT,
3474                             AT, I);
3475     break;
3476   case Instruction::Xor:
3477     Result = SimplifyXorInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
3478                              DL, TLI, DT, AT, I);
3479     break;
3480   case Instruction::ICmp:
3481     Result = SimplifyICmpInst(cast<ICmpInst>(I)->getPredicate(),
3482                               I->getOperand(0), I->getOperand(1),
3483                               DL, TLI, DT, AT, I);
3484     break;
3485   case Instruction::FCmp:
3486     Result = SimplifyFCmpInst(cast<FCmpInst>(I)->getPredicate(),
3487                               I->getOperand(0), I->getOperand(1),
3488                               DL, TLI, DT, AT, I);
3489     break;
3490   case Instruction::Select:
3491     Result = SimplifySelectInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
3492                                 I->getOperand(2), DL, TLI, DT, AT, I);
3493     break;
3494   case Instruction::GetElementPtr: {
3495     SmallVector<Value*, 8> Ops(I->op_begin(), I->op_end());
3496     Result = SimplifyGEPInst(Ops, DL, TLI, DT, AT, I);
3497     break;
3498   }
3499   case Instruction::InsertValue: {
3500     InsertValueInst *IV = cast<InsertValueInst>(I);
3501     Result = SimplifyInsertValueInst(IV->getAggregateOperand(),
3502                                      IV->getInsertedValueOperand(),
3503                                      IV->getIndices(), DL, TLI, DT, AT, I);
3504     break;
3505   }
3506   case Instruction::PHI:
3507     Result = SimplifyPHINode(cast<PHINode>(I), Query (DL, TLI, DT, AT, I));
3508     break;
3509   case Instruction::Call: {
3510     CallSite CS(cast<CallInst>(I));
3511     Result = SimplifyCall(CS.getCalledValue(), CS.arg_begin(), CS.arg_end(),
3512                           DL, TLI, DT, AT, I);
3513     break;
3514   }
3515   case Instruction::Trunc:
3516     Result = SimplifyTruncInst(I->getOperand(0), I->getType(), DL, TLI, DT,
3517                                AT, I);
3518     break;
3519   }
3520
3521   /// If called on unreachable code, the above logic may report that the
3522   /// instruction simplified to itself.  Make life easier for users by
3523   /// detecting that case here, returning a safe value instead.
3524   return Result == I ? UndefValue::get(I->getType()) : Result;
3525 }
3526
3527 /// \brief Implementation of recursive simplification through an instructions
3528 /// uses.
3529 ///
3530 /// This is the common implementation of the recursive simplification routines.
3531 /// If we have a pre-simplified value in 'SimpleV', that is forcibly used to
3532 /// replace the instruction 'I'. Otherwise, we simply add 'I' to the list of
3533 /// instructions to process and attempt to simplify it using
3534 /// InstructionSimplify.
3535 ///
3536 /// This routine returns 'true' only when *it* simplifies something. The passed
3537 /// in simplified value does not count toward this.
3538 static bool replaceAndRecursivelySimplifyImpl(Instruction *I, Value *SimpleV,
3539                                               const DataLayout *DL,
3540                                               const TargetLibraryInfo *TLI,
3541                                               const DominatorTree *DT,
3542                                               AssumptionTracker *AT) {
3543   bool Simplified = false;
3544   SmallSetVector<Instruction *, 8> Worklist;
3545
3546   // If we have an explicit value to collapse to, do that round of the
3547   // simplification loop by hand initially.
3548   if (SimpleV) {
3549     for (User *U : I->users())
3550       if (U != I)
3551         Worklist.insert(cast<Instruction>(U));
3552
3553     // Replace the instruction with its simplified value.
3554     I->replaceAllUsesWith(SimpleV);
3555
3556     // Gracefully handle edge cases where the instruction is not wired into any
3557     // parent block.
3558     if (I->getParent())
3559       I->eraseFromParent();
3560   } else {
3561     Worklist.insert(I);
3562   }
3563
3564   // Note that we must test the size on each iteration, the worklist can grow.
3565   for (unsigned Idx = 0; Idx != Worklist.size(); ++Idx) {
3566     I = Worklist[Idx];
3567
3568     // See if this instruction simplifies.
3569     SimpleV = SimplifyInstruction(I, DL, TLI, DT, AT);
3570     if (!SimpleV)
3571       continue;
3572
3573     Simplified = true;
3574
3575     // Stash away all the uses of the old instruction so we can check them for
3576     // recursive simplifications after a RAUW. This is cheaper than checking all
3577     // uses of To on the recursive step in most cases.
3578     for (User *U : I->users())
3579       Worklist.insert(cast<Instruction>(U));
3580
3581     // Replace the instruction with its simplified value.
3582     I->replaceAllUsesWith(SimpleV);
3583
3584     // Gracefully handle edge cases where the instruction is not wired into any
3585     // parent block.
3586     if (I->getParent())
3587       I->eraseFromParent();
3588   }
3589   return Simplified;
3590 }
3591
3592 bool llvm::recursivelySimplifyInstruction(Instruction *I,
3593                                           const DataLayout *DL,
3594                                           const TargetLibraryInfo *TLI,
3595                                           const DominatorTree *DT,
3596                                           AssumptionTracker *AT) {
3597   return replaceAndRecursivelySimplifyImpl(I, nullptr, DL, TLI, DT, AT);
3598 }
3599
3600 bool llvm::replaceAndRecursivelySimplify(Instruction *I, Value *SimpleV,
3601                                          const DataLayout *DL,
3602                                          const TargetLibraryInfo *TLI,
3603                                          const DominatorTree *DT,
3604                                          AssumptionTracker *AT) {
3605   assert(I != SimpleV && "replaceAndRecursivelySimplify(X,X) is not valid!");
3606   assert(SimpleV && "Must provide a simplified value.");
3607   return replaceAndRecursivelySimplifyImpl(I, SimpleV, DL, TLI, DT, AT);
3608 }