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/AliasAnalysis.h"
  24 #include "llvm/Analysis/ConstantFolding.h"
  25 #include "llvm/Analysis/MemoryBuiltins.h"
  26 #include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
  27 #include "llvm/Analysis/VectorUtils.h"
  28 #include "llvm/IR/ConstantRange.h"
  29 #include "llvm/IR/DataLayout.h"
  30 #include "llvm/IR/Dominators.h"
  31 #include "llvm/IR/GetElementPtrTypeIterator.h"
  32 #include "llvm/IR/GlobalAlias.h"
  33 #include "llvm/IR/Operator.h"
  34 #include "llvm/IR/PatternMatch.h"
  35 #include "llvm/IR/ValueHandle.h"
  36 #include <algorithm>
  37 using namespace llvm;
  38 using namespace llvm::PatternMatch;
  39
  40 #define DEBUG_TYPE "instsimplify"
  41
  42 enum { RecursionLimit = 3 };
  43
  44 STATISTIC(NumExpand,  "Number of expansions");
  45 STATISTIC(NumReassoc, "Number of reassociations");
  46
  47 namespace {
  48 struct Query {
  49   const DataLayout &DL;
  50   const TargetLibraryInfo *TLI;
  51   const DominatorTree *DT;
  52   AssumptionCache *AC;
  53   const Instruction *CxtI;
  54
  55   Query(const DataLayout &DL, const TargetLibraryInfo *tli,
  56         const DominatorTree *dt, AssumptionCache *ac = nullptr,
  57         const Instruction *cxti = nullptr)
  58       : DL(DL), TLI(tli), DT(dt), AC(ac), CxtI(cxti) {}
  59 };
  60 } // end anonymous namespace
  61
  62 static Value *SimplifyAndInst(Value *, Value *, const Query &, unsigned);
  63 static Value *SimplifyBinOp(unsigned, Value *, Value *, const Query &,
  64                             unsigned);
  65 static Value *SimplifyFPBinOp(unsigned, Value *, Value *, const FastMathFlags &,
  66                               const Query &, unsigned);
  67 static Value *SimplifyCmpInst(unsigned, Value *, Value *, const Query &,
  68                               unsigned);
  69 static Value *SimplifyOrInst(Value *, Value *, const Query &, unsigned);
  70 static Value *SimplifyXorInst(Value *, Value *, const Query &, unsigned);
  71 static Value *SimplifyTruncInst(Value *, Type *, const Query &, unsigned);
  72
  73 /// getFalse - For a boolean type, or a vector of boolean type, return false, or
  74 /// a vector with every element false, as appropriate for the type.
  75 static Constant *getFalse(Type *Ty) {
  76   assert(Ty->getScalarType()->isIntegerTy(1) &&
  77          "Expected i1 type or a vector of i1!");
  78   return Constant::getNullValue(Ty);
  79 }
  80
  81 /// getTrue - For a boolean type, or a vector of boolean type, return true, or
  82 /// a vector with every element true, as appropriate for the type.
  83 static Constant *getTrue(Type *Ty) {
  84   assert(Ty->getScalarType()->isIntegerTy(1) &&
  85          "Expected i1 type or a vector of i1!");
  86   return Constant::getAllOnesValue(Ty);
  87 }
  88
  89 /// isSameCompare - Is V equivalent to the comparison "LHS Pred RHS"?
  90 static bool isSameCompare(Value *V, CmpInst::Predicate Pred, Value *LHS,
  91                           Value *RHS) {
  92   CmpInst *Cmp = dyn_cast<CmpInst>(V);
  93   if (!Cmp)
  94     return false;
  95   CmpInst::Predicate CPred = Cmp->getPredicate();
  96   Value *CLHS = Cmp->getOperand(0), *CRHS = Cmp->getOperand(1);
  97   if (CPred == Pred && CLHS == LHS && CRHS == RHS)
  98     return true;
  99   return CPred == CmpInst::getSwappedPredicate(Pred) && CLHS == RHS &&
 100     CRHS == LHS;
 101 }
 102
 103 /// ValueDominatesPHI - Does the given value dominate the specified phi node?
 104 static bool ValueDominatesPHI(Value *V, PHINode *P, const DominatorTree *DT) {
 105   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
 106   if (!I)
 107     // Arguments and constants dominate all instructions.
 108     return true;
 109
 110   // If we are processing instructions (and/or basic blocks) that have not been
 111   // fully added to a function, the parent nodes may still be null. Simply
 112   // return the conservative answer in these cases.
 113   if (!I->getParent() || !P->getParent() || !I->getParent()->getParent())
 114     return false;
 115
 116   // If we have a DominatorTree then do a precise test.
 117   if (DT) {
 118     if (!DT->isReachableFromEntry(P->getParent()))
 119       return true;
 120     if (!DT->isReachableFromEntry(I->getParent()))
 121       return false;
 122     return DT->dominates(I, P);
 123   }
 124
 125   // Otherwise, if the instruction is in the entry block, and is not an invoke,
 126   // and is not a catchpad, then it obviously dominates all phi nodes.
 127   if (I->getParent() == &I->getParent()->getParent()->getEntryBlock() &&
 128       !isa<InvokeInst>(I) && !isa<CatchPadInst>(I))
 129     return true;
 130
 131   return false;
 132 }
 133
 134 /// ExpandBinOp - Simplify "A op (B op' C)" by distributing op over op', turning
 135 /// it into "(A op B) op' (A op C)".  Here "op" is given by Opcode and "op'" is
 136 /// given by OpcodeToExpand, while "A" corresponds to LHS and "B op' C" to RHS.
 137 /// Also performs the transform "(A op' B) op C" -> "(A op C) op' (B op C)".
 138 /// Returns the simplified value, or null if no simplification was performed.
 139 static Value *ExpandBinOp(unsigned Opcode, Value *LHS, Value *RHS,
 140                           unsigned OpcToExpand, const Query &Q,
 141                           unsigned MaxRecurse) {
 142   Instruction::BinaryOps OpcodeToExpand = (Instruction::BinaryOps)OpcToExpand;
 143   // Recursion is always used, so bail out at once if we already hit the limit.
 144   if (!MaxRecurse--)
 145     return nullptr;
 146
 147   // Check whether the expression has the form "(A op' B) op C".
 148   if (BinaryOperator *Op0 = dyn_cast<BinaryOperator>(LHS))
 149     if (Op0->getOpcode() == OpcodeToExpand) {
 150       // It does!  Try turning it into "(A op C) op' (B op C)".
 151       Value *A = Op0->getOperand(0), *B = Op0->getOperand(1), *C = RHS;
 152       // Do "A op C" and "B op C" both simplify?
 153       if (Value *L = SimplifyBinOp(Opcode, A, C, Q, MaxRecurse))
 154         if (Value *R = SimplifyBinOp(Opcode, B, C, Q, MaxRecurse)) {
 155           // They do! Return "L op' R" if it simplifies or is already available.
 156           // If "L op' R" equals "A op' B" then "L op' R" is just the LHS.
 157           if ((L == A && R == B) || (Instruction::isCommutative(OpcodeToExpand)
 158                                      && L == B && R == A)) {
 159             ++NumExpand;
 160             return LHS;
 161           }
 162           // Otherwise return "L op' R" if it simplifies.
 163           if (Value *V = SimplifyBinOp(OpcodeToExpand, L, R, Q, MaxRecurse)) {
 164             ++NumExpand;
 165             return V;
 166           }
 167         }
 168     }
 169
 170   // Check whether the expression has the form "A op (B op' C)".
 171   if (BinaryOperator *Op1 = dyn_cast<BinaryOperator>(RHS))
 172     if (Op1->getOpcode() == OpcodeToExpand) {
 173       // It does!  Try turning it into "(A op B) op' (A op C)".
 174       Value *A = LHS, *B = Op1->getOperand(0), *C = Op1->getOperand(1);
 175       // Do "A op B" and "A op C" both simplify?
 176       if (Value *L = SimplifyBinOp(Opcode, A, B, Q, MaxRecurse))
 177         if (Value *R = SimplifyBinOp(Opcode, A, C, Q, MaxRecurse)) {
 178           // They do! Return "L op' R" if it simplifies or is already available.
 179           // If "L op' R" equals "B op' C" then "L op' R" is just the RHS.
 180           if ((L == B && R == C) || (Instruction::isCommutative(OpcodeToExpand)
 181                                      && L == C && R == B)) {
 182             ++NumExpand;
 183             return RHS;
 184           }
 185           // Otherwise return "L op' R" if it simplifies.
 186           if (Value *V = SimplifyBinOp(OpcodeToExpand, L, R, Q, MaxRecurse)) {
 187             ++NumExpand;
 188             return V;
 189           }
 190         }
 191     }
 192
 193   return nullptr;
 194 }
 195
 196 /// SimplifyAssociativeBinOp - Generic simplifications for associative binary
 197 /// operations.  Returns the simpler value, or null if none was found.
 198 static Value *SimplifyAssociativeBinOp(unsigned Opc, Value *LHS, Value *RHS,
 199                                        const Query &Q, unsigned MaxRecurse) {
 200   Instruction::BinaryOps Opcode = (Instruction::BinaryOps)Opc;
 201   assert(Instruction::isAssociative(Opcode) && "Not an associative operation!");
 202
 203   // Recursion is always used, so bail out at once if we already hit the limit.
 204   if (!MaxRecurse--)
 205     return nullptr;
 206
 207   BinaryOperator *Op0 = dyn_cast<BinaryOperator>(LHS);
 208   BinaryOperator *Op1 = dyn_cast<BinaryOperator>(RHS);
 209
 210   // Transform: "(A op B) op C" ==> "A op (B op C)" if it simplifies completely.
 211   if (Op0 && Op0->getOpcode() == Opcode) {
 212     Value *A = Op0->getOperand(0);
 213     Value *B = Op0->getOperand(1);
 214     Value *C = RHS;
 215
 216     // Does "B op C" simplify?
 217     if (Value *V = SimplifyBinOp(Opcode, B, C, Q, MaxRecurse)) {
 218       // It does!  Return "A op V" if it simplifies or is already available.
 219       // If V equals B then "A op V" is just the LHS.
 220       if (V == B) return LHS;
 221       // Otherwise return "A op V" if it simplifies.
 222       if (Value *W = SimplifyBinOp(Opcode, A, V, Q, MaxRecurse)) {
 223         ++NumReassoc;
 224         return W;
 225       }
 226     }
 227   }
 228
 229   // Transform: "A op (B op C)" ==> "(A op B) op C" if it simplifies completely.
 230   if (Op1 && Op1->getOpcode() == Opcode) {
 231     Value *A = LHS;
 232     Value *B = Op1->getOperand(0);
 233     Value *C = Op1->getOperand(1);
 234
 235     // Does "A op B" simplify?
 236     if (Value *V = SimplifyBinOp(Opcode, A, B, Q, MaxRecurse)) {
 237       // It does!  Return "V op C" if it simplifies or is already available.
 238       // If V equals B then "V op C" is just the RHS.
 239       if (V == B) return RHS;
 240       // Otherwise return "V op C" if it simplifies.
 241       if (Value *W = SimplifyBinOp(Opcode, V, C, Q, MaxRecurse)) {
 242         ++NumReassoc;
 243         return W;
 244       }
 245     }
 246   }
 247
 248   // The remaining transforms require commutativity as well as associativity.
 249   if (!Instruction::isCommutative(Opcode))
 250     return nullptr;
 251
 252   // Transform: "(A op B) op C" ==> "(C op A) op B" if it simplifies completely.
 253   if (Op0 && Op0->getOpcode() == Opcode) {
 254     Value *A = Op0->getOperand(0);
 255     Value *B = Op0->getOperand(1);
 256     Value *C = RHS;
 257
 258     // Does "C op A" simplify?
 259     if (Value *V = SimplifyBinOp(Opcode, C, A, Q, MaxRecurse)) {
 260       // It does!  Return "V op B" if it simplifies or is already available.
 261       // If V equals A then "V op B" is just the LHS.
 262       if (V == A) return LHS;
 263       // Otherwise return "V op B" if it simplifies.
 264       if (Value *W = SimplifyBinOp(Opcode, V, B, Q, MaxRecurse)) {
 265         ++NumReassoc;
 266         return W;
 267       }
 268     }
 269   }
 270
 271   // Transform: "A op (B op C)" ==> "B op (C op A)" if it simplifies completely.
 272   if (Op1 && Op1->getOpcode() == Opcode) {
 273     Value *A = LHS;
 274     Value *B = Op1->getOperand(0);
 275     Value *C = Op1->getOperand(1);
 276
 277     // Does "C op A" simplify?
 278     if (Value *V = SimplifyBinOp(Opcode, C, A, Q, MaxRecurse)) {
 279       // It does!  Return "B op V" if it simplifies or is already available.
 280       // If V equals C then "B op V" is just the RHS.
 281       if (V == C) return RHS;
 282       // Otherwise return "B op V" if it simplifies.
 283       if (Value *W = SimplifyBinOp(Opcode, B, V, Q, MaxRecurse)) {
 284         ++NumReassoc;
 285         return W;
 286       }
 287     }
 288   }
 289
 290   return nullptr;
 291 }
 292
 293 /// ThreadBinOpOverSelect - In the case of a binary operation with a select
 294 /// instruction as an operand, try to simplify the binop by seeing whether
 295 /// evaluating it on both branches of the select results in the same value.
 296 /// Returns the common value if so, otherwise returns null.
 297 static Value *ThreadBinOpOverSelect(unsigned Opcode, Value *LHS, Value *RHS,
 298                                     const Query &Q, unsigned MaxRecurse) {
 299   // Recursion is always used, so bail out at once if we already hit the limit.
 300   if (!MaxRecurse--)
 301     return nullptr;
 302
 303   SelectInst *SI;
 304   if (isa<SelectInst>(LHS)) {
 305     SI = cast<SelectInst>(LHS);
 306   } else {
 307     assert(isa<SelectInst>(RHS) && "No select instruction operand!");
 308     SI = cast<SelectInst>(RHS);
 309   }
 310
 311   // Evaluate the BinOp on the true and false branches of the select.
 312   Value *TV;
 313   Value *FV;
 314   if (SI == LHS) {
 315     TV = SimplifyBinOp(Opcode, SI->getTrueValue(), RHS, Q, MaxRecurse);
 316     FV = SimplifyBinOp(Opcode, SI->getFalseValue(), RHS, Q, MaxRecurse);
 317   } else {
 318     TV = SimplifyBinOp(Opcode, LHS, SI->getTrueValue(), Q, MaxRecurse);
 319     FV = SimplifyBinOp(Opcode, LHS, SI->getFalseValue(), Q, MaxRecurse);
 320   }
 321
 322   // If they simplified to the same value, then return the common value.
 323   // If they both failed to simplify then return null.
 324   if (TV == FV)
 325     return TV;
 326
 327   // If one branch simplified to undef, return the other one.
 328   if (TV && isa<UndefValue>(TV))
 329     return FV;
 330   if (FV && isa<UndefValue>(FV))
 331     return TV;
 332
 333   // If applying the operation did not change the true and false select values,
 334   // then the result of the binop is the select itself.
 335   if (TV == SI->getTrueValue() && FV == SI->getFalseValue())
 336     return SI;
 337
 338   // If one branch simplified and the other did not, and the simplified
 339   // value is equal to the unsimplified one, return the simplified value.
 340   // For example, select (cond, X, X & Z) & Z -> X & Z.
 341   if ((FV && !TV) || (TV && !FV)) {
 342     // Check that the simplified value has the form "X op Y" where "op" is the
 343     // same as the original operation.
 344     Instruction *Simplified = dyn_cast<Instruction>(FV ? FV : TV);
 345     if (Simplified && Simplified->getOpcode() == Opcode) {
 346       // The value that didn't simplify is "UnsimplifiedLHS op UnsimplifiedRHS".
 347       // We already know that "op" is the same as for the simplified value.  See
 348       // if the operands match too.  If so, return the simplified value.
 349       Value *UnsimplifiedBranch = FV ? SI->getTrueValue() : SI->getFalseValue();
 350       Value *UnsimplifiedLHS = SI == LHS ? UnsimplifiedBranch : LHS;
 351       Value *UnsimplifiedRHS = SI == LHS ? RHS : UnsimplifiedBranch;
 352       if (Simplified->getOperand(0) == UnsimplifiedLHS &&
 353           Simplified->getOperand(1) == UnsimplifiedRHS)
 354         return Simplified;
 355       if (Simplified->isCommutative() &&
 356           Simplified->getOperand(1) == UnsimplifiedLHS &&
 357           Simplified->getOperand(0) == UnsimplifiedRHS)
 358         return Simplified;
 359     }
 360   }
 361
 362   return nullptr;
 363 }
 364
 365 /// ThreadCmpOverSelect - In the case of a comparison with a select instruction,
 366 /// try to simplify the comparison by seeing whether both branches of the select
 367 /// result in the same value.  Returns the common value if so, otherwise returns
 368 /// null.
 369 static Value *ThreadCmpOverSelect(CmpInst::Predicate Pred, Value *LHS,
 370                                   Value *RHS, const Query &Q,
 371                                   unsigned MaxRecurse) {
 372   // Recursion is always used, so bail out at once if we already hit the limit.
 373   if (!MaxRecurse--)
 374     return nullptr;
 375
 376   // Make sure the select is on the LHS.
 377   if (!isa<SelectInst>(LHS)) {
 378     std::swap(LHS, RHS);
 379     Pred = CmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
 380   }
 381   assert(isa<SelectInst>(LHS) && "Not comparing with a select instruction!");
 382   SelectInst *SI = cast<SelectInst>(LHS);
 383   Value *Cond = SI->getCondition();
 384   Value *TV = SI->getTrueValue();
 385   Value *FV = SI->getFalseValue();
 386
 387   // Now that we have "cmp select(Cond, TV, FV), RHS", analyse it.
 388   // Does "cmp TV, RHS" simplify?
 389   Value *TCmp = SimplifyCmpInst(Pred, TV, RHS, Q, MaxRecurse);
 390   if (TCmp == Cond) {
 391     // It not only simplified, it simplified to the select condition.  Replace
 392     // it with 'true'.
 393     TCmp = getTrue(Cond->getType());
 394   } else if (!TCmp) {
 395     // It didn't simplify.  However if "cmp TV, RHS" is equal to the select
 396     // condition then we can replace it with 'true'.  Otherwise give up.
 397     if (!isSameCompare(Cond, Pred, TV, RHS))
 398       return nullptr;
 399     TCmp = getTrue(Cond->getType());
 400   }
 401
 402   // Does "cmp FV, RHS" simplify?
 403   Value *FCmp = SimplifyCmpInst(Pred, FV, RHS, Q, MaxRecurse);
 404   if (FCmp == Cond) {
 405     // It not only simplified, it simplified to the select condition.  Replace
 406     // it with 'false'.
 407     FCmp = getFalse(Cond->getType());
 408   } else if (!FCmp) {
 409     // It didn't simplify.  However if "cmp FV, RHS" is equal to the select
 410     // condition then we can replace it with 'false'.  Otherwise give up.
 411     if (!isSameCompare(Cond, Pred, FV, RHS))
 412       return nullptr;
 413     FCmp = getFalse(Cond->getType());
 414   }
 415
 416   // If both sides simplified to the same value, then use it as the result of
 417   // the original comparison.
 418   if (TCmp == FCmp)
 419     return TCmp;
 420
 421   // The remaining cases only make sense if the select condition has the same
 422   // type as the result of the comparison, so bail out if this is not so.
 423   if (Cond->getType()->isVectorTy() != RHS->getType()->isVectorTy())
 424     return nullptr;
 425   // If the false value simplified to false, then the result of the compare
 426   // is equal to "Cond && TCmp".  This also catches the case when the false
 427   // value simplified to false and the true value to true, returning "Cond".
 428   if (match(FCmp, m_Zero()))
 429     if (Value *V = SimplifyAndInst(Cond, TCmp, Q, MaxRecurse))
 430       return V;
 431   // If the true value simplified to true, then the result of the compare
 432   // is equal to "Cond || FCmp".
 433   if (match(TCmp, m_One()))
 434     if (Value *V = SimplifyOrInst(Cond, FCmp, Q, MaxRecurse))
 435       return V;
 436   // Finally, if the false value simplified to true and the true value to
 437   // false, then the result of the compare is equal to "!Cond".
 438   if (match(FCmp, m_One()) && match(TCmp, m_Zero()))
 439     if (Value *V =
 440         SimplifyXorInst(Cond, Constant::getAllOnesValue(Cond->getType()),
 441                         Q, MaxRecurse))
 442       return V;
 443
 444   return nullptr;
 445 }
 446
 447 /// ThreadBinOpOverPHI - In the case of a binary operation with an operand that
 448 /// is a PHI instruction, try to simplify the binop by seeing whether evaluating
 449 /// it on the incoming phi values yields the same result for every value.  If so
 450 /// returns the common value, otherwise returns null.
 451 static Value *ThreadBinOpOverPHI(unsigned Opcode, Value *LHS, Value *RHS,
 452                                  const Query &Q, unsigned MaxRecurse) {
 453   // Recursion is always used, so bail out at once if we already hit the limit.
 454   if (!MaxRecurse--)
 455     return nullptr;
 456
 457   PHINode *PI;
 458   if (isa<PHINode>(LHS)) {
 459     PI = cast<PHINode>(LHS);
 460     // Bail out if RHS and the phi may be mutually interdependent due to a loop.
 461     if (!ValueDominatesPHI(RHS, PI, Q.DT))
 462       return nullptr;
 463   } else {
 464     assert(isa<PHINode>(RHS) && "No PHI instruction operand!");
 465     PI = cast<PHINode>(RHS);
 466     // Bail out if LHS and the phi may be mutually interdependent due to a loop.
 467     if (!ValueDominatesPHI(LHS, PI, Q.DT))
 468       return nullptr;
 469   }
 470
 471   // Evaluate the BinOp on the incoming phi values.
 472   Value *CommonValue = nullptr;
 473   for (Value *Incoming : PI->incoming_values()) {
 474     // If the incoming value is the phi node itself, it can safely be skipped.
 475     if (Incoming == PI) continue;
 476     Value *V = PI == LHS ?
 477       SimplifyBinOp(Opcode, Incoming, RHS, Q, MaxRecurse) :
 478       SimplifyBinOp(Opcode, LHS, Incoming, Q, MaxRecurse);
 479     // If the operation failed to simplify, or simplified to a different value
 480     // to previously, then give up.
 481     if (!V || (CommonValue && V != CommonValue))
 482       return nullptr;
 483     CommonValue = V;
 484   }
 485
 486   return CommonValue;
 487 }
 488
 489 /// ThreadCmpOverPHI - In the case of a comparison with a PHI instruction, try
 490 /// try to simplify the comparison by seeing whether comparing with all of the
 491 /// incoming phi values yields the same result every time.  If so returns the
 492 /// common result, otherwise returns null.
 493 static Value *ThreadCmpOverPHI(CmpInst::Predicate Pred, Value *LHS, Value *RHS,
 494                                const Query &Q, unsigned MaxRecurse) {
 495   // Recursion is always used, so bail out at once if we already hit the limit.
 496   if (!MaxRecurse--)
 497     return nullptr;
 498
 499   // Make sure the phi is on the LHS.
 500   if (!isa<PHINode>(LHS)) {
 501     std::swap(LHS, RHS);
 502     Pred = CmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
 503   }
 504   assert(isa<PHINode>(LHS) && "Not comparing with a phi instruction!");
 505   PHINode *PI = cast<PHINode>(LHS);
 506
 507   // Bail out if RHS and the phi may be mutually interdependent due to a loop.
 508   if (!ValueDominatesPHI(RHS, PI, Q.DT))
 509     return nullptr;
 510
 511   // Evaluate the BinOp on the incoming phi values.
 512   Value *CommonValue = nullptr;
 513   for (Value *Incoming : PI->incoming_values()) {
 514     // If the incoming value is the phi node itself, it can safely be skipped.
 515     if (Incoming == PI) continue;
 516     Value *V = SimplifyCmpInst(Pred, Incoming, RHS, Q, MaxRecurse);
 517     // If the operation failed to simplify, or simplified to a different value
 518     // to previously, then give up.
 519     if (!V || (CommonValue && V != CommonValue))
 520       return nullptr;
 521     CommonValue = V;
 522   }
 523
 524   return CommonValue;
 525 }
 526
 527 /// SimplifyAddInst - Given operands for an Add, see if we can
 528 /// fold the result.  If not, this returns null.
 529 static Value *SimplifyAddInst(Value *Op0, Value *Op1, bool isNSW, bool isNUW,
 530                               const Query &Q, unsigned MaxRecurse) {
 531   if (Constant *CLHS = dyn_cast<Constant>(Op0)) {
 532     if (Constant *CRHS = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
 533       Constant *Ops[] = { CLHS, CRHS };
 534       return ConstantFoldInstOperands(Instruction::Add, CLHS->getType(), Ops,
 535                                       Q.DL, Q.TLI);
 536     }
 537
 538     // Canonicalize the constant to the RHS.
 539     std::swap(Op0, Op1);
 540   }
 541
 542   // X + undef -> undef
 543   if (match(Op1, m_Undef()))
 544     return Op1;
 545
 546   // X + 0 -> X
 547   if (match(Op1, m_Zero()))
 548     return Op0;
 549
 550   // X + (Y - X) -> Y
 551   // (Y - X) + X -> Y
 552   // Eg: X + -X -> 0
 553   Value *Y = nullptr;
 554   if (match(Op1, m_Sub(m_Value(Y), m_Specific(Op0))) ||
 555       match(Op0, m_Sub(m_Value(Y), m_Specific(Op1))))
 556     return Y;
 557
 558   // X + ~X -> -1   since   ~X = -X-1
 559   if (match(Op0, m_Not(m_Specific(Op1))) ||
 560       match(Op1, m_Not(m_Specific(Op0))))
 561     return Constant::getAllOnesValue(Op0->getType());
 562
 563   /// i1 add -> xor.
 564   if (MaxRecurse && Op0->getType()->isIntegerTy(1))
 565     if (Value *V = SimplifyXorInst(Op0, Op1, Q, MaxRecurse-1))
 566       return V;
 567
 568   // Try some generic simplifications for associative operations.
 569   if (Value *V = SimplifyAssociativeBinOp(Instruction::Add, Op0, Op1, Q,
 570                                           MaxRecurse))
 571     return V;
 572
 573   // Threading Add over selects and phi nodes is pointless, so don't bother.
 574   // Threading over the select in "A + select(cond, B, C)" means evaluating
 575   // "A+B" and "A+C" and seeing if they are equal; but they are equal if and
 576   // only if B and C are equal.  If B and C are equal then (since we assume
 577   // that operands have already been simplified) "select(cond, B, C)" should
 578   // have been simplified to the common value of B and C already.  Analysing
 579   // "A+B" and "A+C" thus gains nothing, but costs compile time.  Similarly
 580   // for threading over phi nodes.
 581
 582   return nullptr;
 583 }
 584
 585 Value *llvm::SimplifyAddInst(Value *Op0, Value *Op1, bool isNSW, bool isNUW,
 586                              const DataLayout &DL, const TargetLibraryInfo *TLI,
 587                              const DominatorTree *DT, AssumptionCache *AC,
 588                              const Instruction *CxtI) {
 589   return ::SimplifyAddInst(Op0, Op1, isNSW, isNUW, Query(DL, TLI, DT, AC, CxtI),
 590                            RecursionLimit);
 591 }
 592
 593 /// \brief Compute the base pointer and cumulative constant offsets for V.
 594 ///
 595 /// This strips all constant offsets off of V, leaving it the base pointer, and
 596 /// accumulates the total constant offset applied in the returned constant. It
 597 /// returns 0 if V is not a pointer, and returns the constant '0' if there are
 598 /// no constant offsets applied.
 599 ///
 600 /// This is very similar to GetPointerBaseWithConstantOffset except it doesn't
 601 /// follow non-inbounds geps. This allows it to remain usable for icmp ult/etc.
 602 /// folding.
 603 static Constant *stripAndComputeConstantOffsets(const DataLayout &DL, Value *&V,
 604                                                 bool AllowNonInbounds = false) {
 605   assert(V->getType()->getScalarType()->isPointerTy());
 606
 607   Type *IntPtrTy = DL.getIntPtrType(V->getType())->getScalarType();
 608   APInt Offset = APInt::getNullValue(IntPtrTy->getIntegerBitWidth());
 609
 610   // Even though we don't look through PHI nodes, we could be called on an
 611   // instruction in an unreachable block, which may be on a cycle.
 612   SmallPtrSet<Value *, 4> Visited;
 613   Visited.insert(V);
 614   do {
 615     if (GEPOperator *GEP = dyn_cast<GEPOperator>(V)) {
 616       if ((!AllowNonInbounds && !GEP->isInBounds()) ||
 617           !GEP->accumulateConstantOffset(DL, Offset))
 618         break;
 619       V = GEP->getPointerOperand();
 620     } else if (Operator::getOpcode(V) == Instruction::BitCast) {
 621       V = cast<Operator>(V)->getOperand(0);
 622     } else if (GlobalAlias *GA = dyn_cast<GlobalAlias>(V)) {
 623       if (GA->mayBeOverridden())
 624         break;
 625       V = GA->getAliasee();
 626     } else {
 627       break;
 628     }
 629     assert(V->getType()->getScalarType()->isPointerTy() &&
 630            "Unexpected operand type!");
 631   } while (Visited.insert(V).second);
 632
 633   Constant *OffsetIntPtr = ConstantInt::get(IntPtrTy, Offset);
 634   if (V->getType()->isVectorTy())
 635     return ConstantVector::getSplat(V->getType()->getVectorNumElements(),
 636                                     OffsetIntPtr);
 637   return OffsetIntPtr;
 638 }
 639
 640 /// \brief Compute the constant difference between two pointer values.
 641 /// If the difference is not a constant, returns zero.
 642 static Constant *computePointerDifference(const DataLayout &DL, Value *LHS,
 643                                           Value *RHS) {
 644   Constant *LHSOffset = stripAndComputeConstantOffsets(DL, LHS);
 645   Constant *RHSOffset = stripAndComputeConstantOffsets(DL, RHS);
 646
 647   // If LHS and RHS are not related via constant offsets to the same base
 648   // value, there is nothing we can do here.
 649   if (LHS != RHS)
 650     return nullptr;
 651
 652   // Otherwise, the difference of LHS - RHS can be computed as:
 653   //    LHS - RHS
 654   //  = (LHSOffset + Base) - (RHSOffset + Base)
 655   //  = LHSOffset - RHSOffset
 656   return ConstantExpr::getSub(LHSOffset, RHSOffset);
 657 }
 658
 659 /// SimplifySubInst - Given operands for a Sub, see if we can
 660 /// fold the result.  If not, this returns null.
 661 static Value *SimplifySubInst(Value *Op0, Value *Op1, bool isNSW, bool isNUW,
 662                               const Query &Q, unsigned MaxRecurse) {
 663   if (Constant *CLHS = dyn_cast<Constant>(Op0))
 664     if (Constant *CRHS = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
 665       Constant *Ops[] = { CLHS, CRHS };
 666       return ConstantFoldInstOperands(Instruction::Sub, CLHS->getType(),
 667                                       Ops, Q.DL, Q.TLI);
 668     }
 669
 670   // X - undef -> undef
 671   // undef - X -> undef
 672   if (match(Op0, m_Undef()) || match(Op1, m_Undef()))
 673     return UndefValue::get(Op0->getType());
 674
 675   // X - 0 -> X
 676   if (match(Op1, m_Zero()))
 677     return Op0;
 678
 679   // X - X -> 0
 680   if (Op0 == Op1)
 681     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
 682
 683   // 0 - X -> 0 if the sub is NUW.
 684   if (isNUW && match(Op0, m_Zero()))
 685     return Op0;
 686
 687   // (X + Y) - Z -> X + (Y - Z) or Y + (X - Z) if everything simplifies.
 688   // For example, (X + Y) - Y -> X; (Y + X) - Y -> X
 689   Value *X = nullptr, *Y = nullptr, *Z = Op1;
 690   if (MaxRecurse && match(Op0, m_Add(m_Value(X), m_Value(Y)))) { // (X + Y) - Z
 691     // See if "V === Y - Z" simplifies.
 692     if (Value *V = SimplifyBinOp(Instruction::Sub, Y, Z, Q, MaxRecurse-1))
 693       // It does!  Now see if "X + V" simplifies.
 694       if (Value *W = SimplifyBinOp(Instruction::Add, X, V, Q, MaxRecurse-1)) {
 695         // It does, we successfully reassociated!
 696         ++NumReassoc;
 697         return W;
 698       }
 699     // See if "V === X - Z" simplifies.
 700     if (Value *V = SimplifyBinOp(Instruction::Sub, X, Z, Q, MaxRecurse-1))
 701       // It does!  Now see if "Y + V" simplifies.
 702       if (Value *W = SimplifyBinOp(Instruction::Add, Y, V, Q, MaxRecurse-1)) {
 703         // It does, we successfully reassociated!
 704         ++NumReassoc;
 705         return W;
 706       }
 707   }
 708
 709   // X - (Y + Z) -> (X - Y) - Z or (X - Z) - Y if everything simplifies.
 710   // For example, X - (X + 1) -> -1
 711   X = Op0;
 712   if (MaxRecurse && match(Op1, m_Add(m_Value(Y), m_Value(Z)))) { // X - (Y + Z)
 713     // See if "V === X - Y" simplifies.
 714     if (Value *V = SimplifyBinOp(Instruction::Sub, X, Y, Q, MaxRecurse-1))
 715       // It does!  Now see if "V - Z" simplifies.
 716       if (Value *W = SimplifyBinOp(Instruction::Sub, V, Z, Q, MaxRecurse-1)) {
 717         // It does, we successfully reassociated!
 718         ++NumReassoc;
 719         return W;
 720       }
 721     // See if "V === X - Z" simplifies.
 722     if (Value *V = SimplifyBinOp(Instruction::Sub, X, Z, Q, MaxRecurse-1))
 723       // It does!  Now see if "V - Y" simplifies.
 724       if (Value *W = SimplifyBinOp(Instruction::Sub, V, Y, Q, MaxRecurse-1)) {
 725         // It does, we successfully reassociated!
 726         ++NumReassoc;
 727         return W;
 728       }
 729   }
 730
 731   // Z - (X - Y) -> (Z - X) + Y if everything simplifies.
 732   // For example, X - (X - Y) -> Y.
 733   Z = Op0;
 734   if (MaxRecurse && match(Op1, m_Sub(m_Value(X), m_Value(Y)))) // Z - (X - Y)
 735     // See if "V === Z - X" simplifies.
 736     if (Value *V = SimplifyBinOp(Instruction::Sub, Z, X, Q, MaxRecurse-1))
 737       // It does!  Now see if "V + Y" simplifies.
 738       if (Value *W = SimplifyBinOp(Instruction::Add, V, Y, Q, MaxRecurse-1)) {
 739         // It does, we successfully reassociated!
 740         ++NumReassoc;
 741         return W;
 742       }
 743
 744   // trunc(X) - trunc(Y) -> trunc(X - Y) if everything simplifies.
 745   if (MaxRecurse && match(Op0, m_Trunc(m_Value(X))) &&
 746       match(Op1, m_Trunc(m_Value(Y))))
 747     if (X->getType() == Y->getType())
 748       // See if "V === X - Y" simplifies.
 749       if (Value *V = SimplifyBinOp(Instruction::Sub, X, Y, Q, MaxRecurse-1))
 750         // It does!  Now see if "trunc V" simplifies.
 751         if (Value *W = SimplifyTruncInst(V, Op0->getType(), Q, MaxRecurse-1))
 752           // It does, return the simplified "trunc V".
 753           return W;
 754
 755   // Variations on GEP(base, I, ...) - GEP(base, i, ...) -> GEP(null, I-i, ...).
 756   if (match(Op0, m_PtrToInt(m_Value(X))) &&
 757       match(Op1, m_PtrToInt(m_Value(Y))))
 758     if (Constant *Result = computePointerDifference(Q.DL, X, Y))
 759       return ConstantExpr::getIntegerCast(Result, Op0->getType(), true);
 760
 761   // i1 sub -> xor.
 762   if (MaxRecurse && Op0->getType()->isIntegerTy(1))
 763     if (Value *V = SimplifyXorInst(Op0, Op1, Q, MaxRecurse-1))
 764       return V;
 765
 766   // Threading Sub over selects and phi nodes is pointless, so don't bother.
 767   // Threading over the select in "A - select(cond, B, C)" means evaluating
 768   // "A-B" and "A-C" and seeing if they are equal; but they are equal if and
 769   // only if B and C are equal.  If B and C are equal then (since we assume
 770   // that operands have already been simplified) "select(cond, B, C)" should
 771   // have been simplified to the common value of B and C already.  Analysing
 772   // "A-B" and "A-C" thus gains nothing, but costs compile time.  Similarly
 773   // for threading over phi nodes.
 774
 775   return nullptr;
 776 }
 777
 778 Value *llvm::SimplifySubInst(Value *Op0, Value *Op1, bool isNSW, bool isNUW,
 779                              const DataLayout &DL, const TargetLibraryInfo *TLI,
 780                              const DominatorTree *DT, AssumptionCache *AC,
 781                              const Instruction *CxtI) {
 782   return ::SimplifySubInst(Op0, Op1, isNSW, isNUW, Query(DL, TLI, DT, AC, CxtI),
 783                            RecursionLimit);
 784 }
 785
 786 /// Given operands for an FAdd, see if we can fold the result.  If not, this
 787 /// returns null.
 788 static Value *SimplifyFAddInst(Value *Op0, Value *Op1, FastMathFlags FMF,
 789                               const Query &Q, unsigned MaxRecurse) {
 790   if (Constant *CLHS = dyn_cast<Constant>(Op0)) {
 791     if (Constant *CRHS = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
 792       Constant *Ops[] = { CLHS, CRHS };
 793       return ConstantFoldInstOperands(Instruction::FAdd, CLHS->getType(),
 794                                       Ops, Q.DL, Q.TLI);
 795     }
 796
 797     // Canonicalize the constant to the RHS.
 798     std::swap(Op0, Op1);
 799   }
 800
 801   // fadd X, -0 ==> X
 802   if (match(Op1, m_NegZero()))
 803     return Op0;
 804
 805   // fadd X, 0 ==> X, when we know X is not -0
 806   if (match(Op1, m_Zero()) &&
 807       (FMF.noSignedZeros() || CannotBeNegativeZero(Op0)))
 808     return Op0;
 809
 810   // fadd [nnan ninf] X, (fsub [nnan ninf] 0, X) ==> 0
 811   //   where nnan and ninf have to occur at least once somewhere in this
 812   //   expression
 813   Value *SubOp = nullptr;
 814   if (match(Op1, m_FSub(m_AnyZero(), m_Specific(Op0))))
 815     SubOp = Op1;
 816   else if (match(Op0, m_FSub(m_AnyZero(), m_Specific(Op1))))
 817     SubOp = Op0;
 818   if (SubOp) {
 819     Instruction *FSub = cast<Instruction>(SubOp);
 820     if ((FMF.noNaNs() || FSub->hasNoNaNs()) &&
 821         (FMF.noInfs() || FSub->hasNoInfs()))
 822       return Constant::getNullValue(Op0->getType());
 823   }
 824
 825   return nullptr;
 826 }
 827
 828 /// Given operands for an FSub, see if we can fold the result.  If not, this
 829 /// returns null.
 830 static Value *SimplifyFSubInst(Value *Op0, Value *Op1, FastMathFlags FMF,
 831                               const Query &Q, unsigned MaxRecurse) {
 832   if (Constant *CLHS = dyn_cast<Constant>(Op0)) {
 833     if (Constant *CRHS = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
 834       Constant *Ops[] = { CLHS, CRHS };
 835       return ConstantFoldInstOperands(Instruction::FSub, CLHS->getType(),
 836                                       Ops, Q.DL, Q.TLI);
 837     }
 838   }
 839
 840   // fsub X, 0 ==> X
 841   if (match(Op1, m_Zero()))
 842     return Op0;
 843
 844   // fsub X, -0 ==> X, when we know X is not -0
 845   if (match(Op1, m_NegZero()) &&
 846       (FMF.noSignedZeros() || CannotBeNegativeZero(Op0)))
 847     return Op0;
 848
 849   // fsub 0, (fsub -0.0, X) ==> X
 850   Value *X;
 851   if (match(Op0, m_AnyZero())) {
 852     if (match(Op1, m_FSub(m_NegZero(), m_Value(X))))
 853       return X;
 854     if (FMF.noSignedZeros() && match(Op1, m_FSub(m_AnyZero(), m_Value(X))))
 855       return X;
 856   }
 857
 858   // fsub nnan x, x ==> 0.0
 859   if (FMF.noNaNs() && Op0 == Op1)
 860     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
 861
 862   return nullptr;
 863 }
 864
 865 /// Given the operands for an FMul, see if we can fold the result
 866 static Value *SimplifyFMulInst(Value *Op0, Value *Op1,
 867                                FastMathFlags FMF,
 868                                const Query &Q,
 869                                unsigned MaxRecurse) {
 870  if (Constant *CLHS = dyn_cast<Constant>(Op0)) {
 871     if (Constant *CRHS = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
 872       Constant *Ops[] = { CLHS, CRHS };
 873       return ConstantFoldInstOperands(Instruction::FMul, CLHS->getType(),
 874                                       Ops, Q.DL, Q.TLI);
 875     }
 876
 877     // Canonicalize the constant to the RHS.
 878     std::swap(Op0, Op1);
 879  }
 880
 881  // fmul X, 1.0 ==> X
 882  if (match(Op1, m_FPOne()))
 883    return Op0;
 884
 885  // fmul nnan nsz X, 0 ==> 0
 886  if (FMF.noNaNs() && FMF.noSignedZeros() && match(Op1, m_AnyZero()))
 887    return Op1;
 888
 889  return nullptr;
 890 }
 891
 892 /// SimplifyMulInst - Given operands for a Mul, see if we can
 893 /// fold the result.  If not, this returns null.
 894 static Value *SimplifyMulInst(Value *Op0, Value *Op1, const Query &Q,
 895                               unsigned MaxRecurse) {
 896   if (Constant *CLHS = dyn_cast<Constant>(Op0)) {
 897     if (Constant *CRHS = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
 898       Constant *Ops[] = { CLHS, CRHS };
 899       return ConstantFoldInstOperands(Instruction::Mul, CLHS->getType(),
 900                                       Ops, Q.DL, Q.TLI);
 901     }
 902
 903     // Canonicalize the constant to the RHS.
 904     std::swap(Op0, Op1);
 905   }
 906
 907   // X * undef -> 0
 908   if (match(Op1, m_Undef()))
 909     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
 910
 911   // X * 0 -> 0
 912   if (match(Op1, m_Zero()))
 913     return Op1;
 914
 915   // X * 1 -> X
 916   if (match(Op1, m_One()))
 917     return Op0;
 918
 919   // (X / Y) * Y -> X if the division is exact.
 920   Value *X = nullptr;
 921   if (match(Op0, m_Exact(m_IDiv(m_Value(X), m_Specific(Op1)))) || // (X / Y) * Y
 922       match(Op1, m_Exact(m_IDiv(m_Value(X), m_Specific(Op0)))))   // Y * (X / Y)
 923     return X;
 924
 925   // i1 mul -> and.
 926   if (MaxRecurse && Op0->getType()->isIntegerTy(1))
 927     if (Value *V = SimplifyAndInst(Op0, Op1, Q, MaxRecurse-1))
 928       return V;
 929
 930   // Try some generic simplifications for associative operations.
 931   if (Value *V = SimplifyAssociativeBinOp(Instruction::Mul, Op0, Op1, Q,
 932                                           MaxRecurse))
 933     return V;
 934
 935   // Mul distributes over Add.  Try some generic simplifications based on this.
 936   if (Value *V = ExpandBinOp(Instruction::Mul, Op0, Op1, Instruction::Add,
 937                              Q, MaxRecurse))
 938     return V;
 939
 940   // If the operation is with the result of a select instruction, check whether
 941   // operating on either branch of the select always yields the same value.
 942   if (isa<SelectInst>(Op0) || isa<SelectInst>(Op1))
 943     if (Value *V = ThreadBinOpOverSelect(Instruction::Mul, Op0, Op1, Q,
 944                                          MaxRecurse))
 945       return V;
 946
 947   // If the operation is with the result of a phi instruction, check whether
 948   // operating on all incoming values of the phi always yields the same value.
 949   if (isa<PHINode>(Op0) || isa<PHINode>(Op1))
 950     if (Value *V = ThreadBinOpOverPHI(Instruction::Mul, Op0, Op1, Q,
 951                                       MaxRecurse))
 952       return V;
 953
 954   return nullptr;
 955 }
 956
 957 Value *llvm::SimplifyFAddInst(Value *Op0, Value *Op1, FastMathFlags FMF,
 958                               const DataLayout &DL,
 959                               const TargetLibraryInfo *TLI,
 960                               const DominatorTree *DT, AssumptionCache *AC,
 961                               const Instruction *CxtI) {
 962   return ::SimplifyFAddInst(Op0, Op1, FMF, Query(DL, TLI, DT, AC, CxtI),
 963                             RecursionLimit);
 964 }
 965
 966 Value *llvm::SimplifyFSubInst(Value *Op0, Value *Op1, FastMathFlags FMF,
 967                               const DataLayout &DL,
 968                               const TargetLibraryInfo *TLI,
 969                               const DominatorTree *DT, AssumptionCache *AC,
 970                               const Instruction *CxtI) {
 971   return ::SimplifyFSubInst(Op0, Op1, FMF, Query(DL, TLI, DT, AC, CxtI),
 972                             RecursionLimit);
 973 }
 974
 975 Value *llvm::SimplifyFMulInst(Value *Op0, Value *Op1, FastMathFlags FMF,
 976                               const DataLayout &DL,
 977                               const TargetLibraryInfo *TLI,
 978                               const DominatorTree *DT, AssumptionCache *AC,
 979                               const Instruction *CxtI) {
 980   return ::SimplifyFMulInst(Op0, Op1, FMF, Query(DL, TLI, DT, AC, CxtI),
 981                             RecursionLimit);
 982 }
 983
 984 Value *llvm::SimplifyMulInst(Value *Op0, Value *Op1, const DataLayout &DL,
 985                              const TargetLibraryInfo *TLI,
 986                              const DominatorTree *DT, AssumptionCache *AC,
 987                              const Instruction *CxtI) {
 988   return ::SimplifyMulInst(Op0, Op1, Query(DL, TLI, DT, AC, CxtI),
 989                            RecursionLimit);
 990 }
 991
 992 /// SimplifyDiv - Given operands for an SDiv or UDiv, see if we can
 993 /// fold the result.  If not, this returns null.
 994 static Value *SimplifyDiv(Instruction::BinaryOps Opcode, Value *Op0, Value *Op1,
 995                           const Query &Q, unsigned MaxRecurse) {
 996   if (Constant *C0 = dyn_cast<Constant>(Op0)) {
 997     if (Constant *C1 = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
 998       Constant *Ops[] = { C0, C1 };
 999       return ConstantFoldInstOperands(Opcode, C0->getType(), Ops, Q.DL, Q.TLI);
1000     }
1001   }
1002
1003   bool isSigned = Opcode == Instruction::SDiv;
1004
1005   // X / undef -> undef
1006   if (match(Op1, m_Undef()))
1007     return Op1;
1008
1009   // X / 0 -> undef, we don't need to preserve faults!
1010   if (match(Op1, m_Zero()))
1011     return UndefValue::get(Op1->getType());
1012
1013   // undef / X -> 0
1014   if (match(Op0, m_Undef()))
1015     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
1016
1017   // 0 / X -> 0, we don't need to preserve faults!
1018   if (match(Op0, m_Zero()))
1019     return Op0;
1020
1021   // X / 1 -> X
1022   if (match(Op1, m_One()))
1023     return Op0;
1024
1025   if (Op0->getType()->isIntegerTy(1))
1026     // It can't be division by zero, hence it must be division by one.
1027     return Op0;
1028
1029   // X / X -> 1
1030   if (Op0 == Op1)
1031     return ConstantInt::get(Op0->getType(), 1);
1032
1033   // (X * Y) / Y -> X if the multiplication does not overflow.
1034   Value *X = nullptr, *Y = nullptr;
1035   if (match(Op0, m_Mul(m_Value(X), m_Value(Y))) && (X == Op1 || Y == Op1)) {
1036     if (Y != Op1) std::swap(X, Y); // Ensure expression is (X * Y) / Y, Y = Op1
1037     OverflowingBinaryOperator *Mul = cast<OverflowingBinaryOperator>(Op0);
1038     // If the Mul knows it does not overflow, then we are good to go.
1039     if ((isSigned && Mul->hasNoSignedWrap()) ||
1040         (!isSigned && Mul->hasNoUnsignedWrap()))
1041       return X;
1042     // If X has the form X = A / Y then X * Y cannot overflow.
1043     if (BinaryOperator *Div = dyn_cast<BinaryOperator>(X))
1044       if (Div->getOpcode() == Opcode && Div->getOperand(1) == Y)
1045         return X;
1046   }
1047
1048   // (X rem Y) / Y -> 0
1049   if ((isSigned && match(Op0, m_SRem(m_Value(), m_Specific(Op1)))) ||
1050       (!isSigned && match(Op0, m_URem(m_Value(), m_Specific(Op1)))))
1051     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
1052
1053   // (X /u C1) /u C2 -> 0 if C1 * C2 overflow
1054   ConstantInt *C1, *C2;
1055   if (!isSigned && match(Op0, m_UDiv(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) &&
1056       match(Op1, m_ConstantInt(C2))) {
1057     bool Overflow;
1058     C1->getValue().umul_ov(C2->getValue(), Overflow);
1059     if (Overflow)
1060       return Constant::getNullValue(Op0->getType());
1061   }
1062
1063   // If the operation is with the result of a select instruction, check whether
1064   // operating on either branch of the select always yields the same value.
1065   if (isa<SelectInst>(Op0) || isa<SelectInst>(Op1))
1066     if (Value *V = ThreadBinOpOverSelect(Opcode, Op0, Op1, Q, MaxRecurse))
1067       return V;
1068
1069   // If the operation is with the result of a phi instruction, check whether
1070   // operating on all incoming values of the phi always yields the same value.
1071   if (isa<PHINode>(Op0) || isa<PHINode>(Op1))
1072     if (Value *V = ThreadBinOpOverPHI(Opcode, Op0, Op1, Q, MaxRecurse))
1073       return V;
1074
1075   return nullptr;
1076 }
1077
1078 /// SimplifySDivInst - Given operands for an SDiv, see if we can
1079 /// fold the result.  If not, this returns null.
1080 static Value *SimplifySDivInst(Value *Op0, Value *Op1, const Query &Q,
1081                                unsigned MaxRecurse) {
1082   if (Value *V = SimplifyDiv(Instruction::SDiv, Op0, Op1, Q, MaxRecurse))
1083     return V;
1084
1085   return nullptr;
1086 }
1087
1088 Value *llvm::SimplifySDivInst(Value *Op0, Value *Op1, const DataLayout &DL,
1089                               const TargetLibraryInfo *TLI,
1090                               const DominatorTree *DT, AssumptionCache *AC,
1091                               const Instruction *CxtI) {
1092   return ::SimplifySDivInst(Op0, Op1, Query(DL, TLI, DT, AC, CxtI),
1093                             RecursionLimit);
1094 }
1095
1096 /// SimplifyUDivInst - Given operands for a UDiv, see if we can
1097 /// fold the result.  If not, this returns null.
1098 static Value *SimplifyUDivInst(Value *Op0, Value *Op1, const Query &Q,
1099                                unsigned MaxRecurse) {
1100   if (Value *V = SimplifyDiv(Instruction::UDiv, Op0, Op1, Q, MaxRecurse))
1101     return V;
1102
1103   return nullptr;
1104 }
1105
1106 Value *llvm::SimplifyUDivInst(Value *Op0, Value *Op1, const DataLayout &DL,
1107                               const TargetLibraryInfo *TLI,
1108                               const DominatorTree *DT, AssumptionCache *AC,
1109                               const Instruction *CxtI) {
1110   return ::SimplifyUDivInst(Op0, Op1, Query(DL, TLI, DT, AC, CxtI),
1111                             RecursionLimit);
1112 }
1113
1114 static Value *SimplifyFDivInst(Value *Op0, Value *Op1, FastMathFlags FMF,
1115                                const Query &Q, unsigned) {
1116   // undef / X -> undef    (the undef could be a snan).
1117   if (match(Op0, m_Undef()))
1118     return Op0;
1119
1120   // X / undef -> undef
1121   if (match(Op1, m_Undef()))
1122     return Op1;
1123
1124   // 0 / X -> 0
1125   // Requires that NaNs are off (X could be zero) and signed zeroes are
1126   // ignored (X could be positive or negative, so the output sign is unknown).
1127   if (FMF.noNaNs() && FMF.noSignedZeros() && match(Op0, m_AnyZero()))
1128     return Op0;
1129
1130   if (FMF.noNaNs()) {
1131     // X / X -> 1.0 is legal when NaNs are ignored.
1132     if (Op0 == Op1)
1133       return ConstantFP::get(Op0->getType(), 1.0);
1134
1135     // -X /  X -> -1.0 and
1136     //  X / -X -> -1.0 are legal when NaNs are ignored.
1137     // We can ignore signed zeros because +-0.0/+-0.0 is NaN and ignored.
1138     if ((BinaryOperator::isFNeg(Op0, /*IgnoreZeroSign=*/true) &&
1139          BinaryOperator::getFNegArgument(Op0) == Op1) ||
1140         (BinaryOperator::isFNeg(Op1, /*IgnoreZeroSign=*/true) &&
1141          BinaryOperator::getFNegArgument(Op1) == Op0))
1142       return ConstantFP::get(Op0->getType(), -1.0);
1143   }
1144
1145   return nullptr;
1146 }
1147
1148 Value *llvm::SimplifyFDivInst(Value *Op0, Value *Op1, FastMathFlags FMF,
1149                               const DataLayout &DL,
1150                               const TargetLibraryInfo *TLI,
1151                               const DominatorTree *DT, AssumptionCache *AC,
1152                               const Instruction *CxtI) {
1153   return ::SimplifyFDivInst(Op0, Op1, FMF, Query(DL, TLI, DT, AC, CxtI),
1154                             RecursionLimit);
1155 }
1156
1157 /// SimplifyRem - Given operands for an SRem or URem, see if we can
1158 /// fold the result.  If not, this returns null.
1159 static Value *SimplifyRem(Instruction::BinaryOps Opcode, Value *Op0, Value *Op1,
1160                           const Query &Q, unsigned MaxRecurse) {
1161   if (Constant *C0 = dyn_cast<Constant>(Op0)) {
1162     if (Constant *C1 = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
1163       Constant *Ops[] = { C0, C1 };
1164       return ConstantFoldInstOperands(Opcode, C0->getType(), Ops, Q.DL, Q.TLI);
1165     }
1166   }
1167
1168   // X % undef -> undef
1169   if (match(Op1, m_Undef()))
1170     return Op1;
1171
1172   // undef % X -> 0
1173   if (match(Op0, m_Undef()))
1174     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
1175
1176   // 0 % X -> 0, we don't need to preserve faults!
1177   if (match(Op0, m_Zero()))
1178     return Op0;
1179
1180   // X % 0 -> undef, we don't need to preserve faults!
1181   if (match(Op1, m_Zero()))
1182     return UndefValue::get(Op0->getType());
1183
1184   // X % 1 -> 0
1185   if (match(Op1, m_One()))
1186     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
1187
1188   if (Op0->getType()->isIntegerTy(1))
1189     // It can't be remainder by zero, hence it must be remainder by one.
1190     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
1191
1192   // X % X -> 0
1193   if (Op0 == Op1)
1194     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
1195
1196   // (X % Y) % Y -> X % Y
1197   if ((Opcode == Instruction::SRem &&
1198        match(Op0, m_SRem(m_Value(), m_Specific(Op1)))) ||
1199       (Opcode == Instruction::URem &&
1200        match(Op0, m_URem(m_Value(), m_Specific(Op1)))))
1201     return Op0;
1202
1203   // If the operation is with the result of a select instruction, check whether
1204   // operating on either branch of the select always yields the same value.
1205   if (isa<SelectInst>(Op0) || isa<SelectInst>(Op1))
1206     if (Value *V = ThreadBinOpOverSelect(Opcode, Op0, Op1, Q, MaxRecurse))
1207       return V;
1208
1209   // If the operation is with the result of a phi instruction, check whether
1210   // operating on all incoming values of the phi always yields the same value.
1211   if (isa<PHINode>(Op0) || isa<PHINode>(Op1))
1212     if (Value *V = ThreadBinOpOverPHI(Opcode, Op0, Op1, Q, MaxRecurse))
1213       return V;
1214
1215   return nullptr;
1216 }
1217
1218 /// SimplifySRemInst - Given operands for an SRem, see if we can
1219 /// fold the result.  If not, this returns null.
1220 static Value *SimplifySRemInst(Value *Op0, Value *Op1, const Query &Q,
1221                                unsigned MaxRecurse) {
1222   if (Value *V = SimplifyRem(Instruction::SRem, Op0, Op1, Q, MaxRecurse))
1223     return V;
1224
1225   return nullptr;
1226 }
1227
1228 Value *llvm::SimplifySRemInst(Value *Op0, Value *Op1, const DataLayout &DL,
1229                               const TargetLibraryInfo *TLI,
1230                               const DominatorTree *DT, AssumptionCache *AC,
1231                               const Instruction *CxtI) {
1232   return ::SimplifySRemInst(Op0, Op1, Query(DL, TLI, DT, AC, CxtI),
1233                             RecursionLimit);
1234 }
1235
1236 /// SimplifyURemInst - Given operands for a URem, see if we can
1237 /// fold the result.  If not, this returns null.
1238 static Value *SimplifyURemInst(Value *Op0, Value *Op1, const Query &Q,
1239                                unsigned MaxRecurse) {
1240   if (Value *V = SimplifyRem(Instruction::URem, Op0, Op1, Q, MaxRecurse))
1241     return V;
1242
1243   return nullptr;
1244 }
1245
1246 Value *llvm::SimplifyURemInst(Value *Op0, Value *Op1, const DataLayout &DL,
1247                               const TargetLibraryInfo *TLI,
1248                               const DominatorTree *DT, AssumptionCache *AC,
1249                               const Instruction *CxtI) {
1250   return ::SimplifyURemInst(Op0, Op1, Query(DL, TLI, DT, AC, CxtI),
1251                             RecursionLimit);
1252 }
1253
1254 static Value *SimplifyFRemInst(Value *Op0, Value *Op1, FastMathFlags FMF,
1255                                const Query &, unsigned) {
1256   // undef % X -> undef    (the undef could be a snan).
1257   if (match(Op0, m_Undef()))
1258     return Op0;
1259
1260   // X % undef -> undef
1261   if (match(Op1, m_Undef()))
1262     return Op1;
1263
1264   // 0 % X -> 0
1265   // Requires that NaNs are off (X could be zero) and signed zeroes are
1266   // ignored (X could be positive or negative, so the output sign is unknown).
1267   if (FMF.noNaNs() && FMF.noSignedZeros() && match(Op0, m_AnyZero()))
1268     return Op0;
1269
1270   return nullptr;
1271 }
1272
1273 Value *llvm::SimplifyFRemInst(Value *Op0, Value *Op1, FastMathFlags FMF,
1274                               const DataLayout &DL,
1275                               const TargetLibraryInfo *TLI,
1276                               const DominatorTree *DT, AssumptionCache *AC,
1277                               const Instruction *CxtI) {
1278   return ::SimplifyFRemInst(Op0, Op1, FMF, Query(DL, TLI, DT, AC, CxtI),
1279                             RecursionLimit);
1280 }
1281
1282 /// isUndefShift - Returns true if a shift by \c Amount always yields undef.
1283 static bool isUndefShift(Value *Amount) {
1284   Constant *C = dyn_cast<Constant>(Amount);
1285   if (!C)
1286     return false;
1287
1288   // X shift by undef -> undef because it may shift by the bitwidth.
1289   if (isa<UndefValue>(C))
1290     return true;
1291
1292   // Shifting by the bitwidth or more is undefined.
1293   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(C))
1294     if (CI->getValue().getLimitedValue() >=
1295         CI->getType()->getScalarSizeInBits())
1296       return true;
1297
1298   // If all lanes of a vector shift are undefined the whole shift is.
1299   if (isa<ConstantVector>(C) || isa<ConstantDataVector>(C)) {
1300     for (unsigned I = 0, E = C->getType()->getVectorNumElements(); I != E; ++I)
1301       if (!isUndefShift(C->getAggregateElement(I)))
1302         return false;
1303     return true;
1304   }
1305
1306   return false;
1307 }
1308
1309 /// SimplifyShift - Given operands for an Shl, LShr or AShr, see if we can
1310 /// fold the result.  If not, this returns null.
1311 static Value *SimplifyShift(unsigned Opcode, Value *Op0, Value *Op1,
1312                             const Query &Q, unsigned MaxRecurse) {
1313   if (Constant *C0 = dyn_cast<Constant>(Op0)) {
1314     if (Constant *C1 = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
1315       Constant *Ops[] = { C0, C1 };
1316       return ConstantFoldInstOperands(Opcode, C0->getType(), Ops, Q.DL, Q.TLI);
1317     }
1318   }
1319
1320   // 0 shift by X -> 0
1321   if (match(Op0, m_Zero()))
1322     return Op0;
1323
1324   // X shift by 0 -> X
1325   if (match(Op1, m_Zero()))
1326     return Op0;
1327
1328   // Fold undefined shifts.
1329   if (isUndefShift(Op1))
1330     return UndefValue::get(Op0->getType());
1331
1332   // If the operation is with the result of a select instruction, check whether
1333   // operating on either branch of the select always yields the same value.
1334   if (isa<SelectInst>(Op0) || isa<SelectInst>(Op1))
1335     if (Value *V = ThreadBinOpOverSelect(Opcode, Op0, Op1, Q, MaxRecurse))
1336       return V;
1337
1338   // If the operation is with the result of a phi instruction, check whether
1339   // operating on all incoming values of the phi always yields the same value.
1340   if (isa<PHINode>(Op0) || isa<PHINode>(Op1))
1341     if (Value *V = ThreadBinOpOverPHI(Opcode, Op0, Op1, Q, MaxRecurse))
1342       return V;
1343
1344   return nullptr;
1345 }
1346
1347 /// \brief Given operands for an Shl, LShr or AShr, see if we can
1348 /// fold the result.  If not, this returns null.
1349 static Value *SimplifyRightShift(unsigned Opcode, Value *Op0, Value *Op1,
1350                                  bool isExact, const Query &Q,
1351                                  unsigned MaxRecurse) {
1352   if (Value *V = SimplifyShift(Opcode, Op0, Op1, Q, MaxRecurse))
1353     return V;
1354
1355   // X >> X -> 0
1356   if (Op0 == Op1)
1357     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
1358
1359   // undef >> X -> 0
1360   // undef >> X -> undef (if it's exact)
1361   if (match(Op0, m_Undef()))
1362     return isExact ? Op0 : Constant::getNullValue(Op0->getType());
1363
1364   // The low bit cannot be shifted out of an exact shift if it is set.
1365   if (isExact) {
1366     unsigned BitWidth = Op0->getType()->getScalarSizeInBits();
1367     APInt Op0KnownZero(BitWidth, 0);
1368     APInt Op0KnownOne(BitWidth, 0);
1369     computeKnownBits(Op0, Op0KnownZero, Op0KnownOne, Q.DL, /*Depth=*/0, Q.AC,
1370                      Q.CxtI, Q.DT);
1371     if (Op0KnownOne[0])
1372       return Op0;
1373   }
1374
1375   return nullptr;
1376 }
1377
1378 /// SimplifyShlInst - Given operands for an Shl, see if we can
1379 /// fold the result.  If not, this returns null.
1380 static Value *SimplifyShlInst(Value *Op0, Value *Op1, bool isNSW, bool isNUW,
1381                               const Query &Q, unsigned MaxRecurse) {
1382   if (Value *V = SimplifyShift(Instruction::Shl, Op0, Op1, Q, MaxRecurse))
1383     return V;
1384
1385   // undef << X -> 0
1386   // undef << X -> undef if (if it's NSW/NUW)
1387   if (match(Op0, m_Undef()))
1388     return isNSW || isNUW ? Op0 : Constant::getNullValue(Op0->getType());
1389
1390   // (X >> A) << A -> X
1391   Value *X;
1392   if (match(Op0, m_Exact(m_Shr(m_Value(X), m_Specific(Op1)))))
1393     return X;
1394   return nullptr;
1395 }
1396
1397 Value *llvm::SimplifyShlInst(Value *Op0, Value *Op1, bool isNSW, bool isNUW,
1398                              const DataLayout &DL, const TargetLibraryInfo *TLI,
1399                              const DominatorTree *DT, AssumptionCache *AC,
1400                              const Instruction *CxtI) {
1401   return ::SimplifyShlInst(Op0, Op1, isNSW, isNUW, Query(DL, TLI, DT, AC, CxtI),
1402                            RecursionLimit);
1403 }
1404
1405 /// SimplifyLShrInst - Given operands for an LShr, see if we can
1406 /// fold the result.  If not, this returns null.
1407 static Value *SimplifyLShrInst(Value *Op0, Value *Op1, bool isExact,
1408                                const Query &Q, unsigned MaxRecurse) {
1409   if (Value *V = SimplifyRightShift(Instruction::LShr, Op0, Op1, isExact, Q,
1410                                     MaxRecurse))
1411       return V;
1412
1413   // (X << A) >> A -> X
1414   Value *X;
1415   if (match(Op0, m_NUWShl(m_Value(X), m_Specific(Op1))))
1416     return X;
1417
1418   return nullptr;
1419 }
1420
1421 Value *llvm::SimplifyLShrInst(Value *Op0, Value *Op1, bool isExact,
1422                               const DataLayout &DL,
1423                               const TargetLibraryInfo *TLI,
1424                               const DominatorTree *DT, AssumptionCache *AC,
1425                               const Instruction *CxtI) {
1426   return ::SimplifyLShrInst(Op0, Op1, isExact, Query(DL, TLI, DT, AC, CxtI),
1427                             RecursionLimit);
1428 }
1429
1430 /// SimplifyAShrInst - Given operands for an AShr, see if we can
1431 /// fold the result.  If not, this returns null.
1432 static Value *SimplifyAShrInst(Value *Op0, Value *Op1, bool isExact,
1433                                const Query &Q, unsigned MaxRecurse) {
1434   if (Value *V = SimplifyRightShift(Instruction::AShr, Op0, Op1, isExact, Q,
1435                                     MaxRecurse))
1436     return V;
1437
1438   // all ones >>a X -> all ones
1439   if (match(Op0, m_AllOnes()))
1440     return Op0;
1441
1442   // (X << A) >> A -> X
1443   Value *X;
1444   if (match(Op0, m_NSWShl(m_Value(X), m_Specific(Op1))))
1445     return X;
1446
1447   // Arithmetic shifting an all-sign-bit value is a no-op.
1448   unsigned NumSignBits = ComputeNumSignBits(Op0, Q.DL, 0, Q.AC, Q.CxtI, Q.DT);
1449   if (NumSignBits == Op0->getType()->getScalarSizeInBits())
1450     return Op0;
1451
1452   return nullptr;
1453 }
1454
1455 Value *llvm::SimplifyAShrInst(Value *Op0, Value *Op1, bool isExact,
1456                               const DataLayout &DL,
1457                               const TargetLibraryInfo *TLI,
1458                               const DominatorTree *DT, AssumptionCache *AC,
1459                               const Instruction *CxtI) {
1460   return ::SimplifyAShrInst(Op0, Op1, isExact, Query(DL, TLI, DT, AC, CxtI),
1461                             RecursionLimit);
1462 }
1463
1464 static Value *simplifyUnsignedRangeCheck(ICmpInst *ZeroICmp,
1465                                          ICmpInst *UnsignedICmp, bool IsAnd) {
1466   Value *X, *Y;
1467
1468   ICmpInst::Predicate EqPred;
1469   if (!match(ZeroICmp, m_ICmp(EqPred, m_Value(Y), m_Zero())) ||
1470       !ICmpInst::isEquality(EqPred))
1471     return nullptr;
1472
1473   ICmpInst::Predicate UnsignedPred;
1474   if (match(UnsignedICmp, m_ICmp(UnsignedPred, m_Value(X), m_Specific(Y))) &&
1475       ICmpInst::isUnsigned(UnsignedPred))
1476     ;
1477   else if (match(UnsignedICmp,
1478                  m_ICmp(UnsignedPred, m_Value(Y), m_Specific(X))) &&
1479            ICmpInst::isUnsigned(UnsignedPred))
1480     UnsignedPred = ICmpInst::getSwappedPredicate(UnsignedPred);
1481   else
1482     return nullptr;
1483
1484   // X < Y && Y != 0  -->  X < Y
1485   // X < Y || Y != 0  -->  Y != 0
1486   if (UnsignedPred == ICmpInst::ICMP_ULT && EqPred == ICmpInst::ICMP_NE)
1487     return IsAnd ? UnsignedICmp : ZeroICmp;
1488
1489   // X >= Y || Y != 0  -->  true
1490   // X >= Y || Y == 0  -->  X >= Y
1491   if (UnsignedPred == ICmpInst::ICMP_UGE && !IsAnd) {
1492     if (EqPred == ICmpInst::ICMP_NE)
1493       return getTrue(UnsignedICmp->getType());
1494     return UnsignedICmp;
1495   }
1496
1497   // X < Y && Y == 0  -->  false
1498   if (UnsignedPred == ICmpInst::ICMP_ULT && EqPred == ICmpInst::ICMP_EQ &&
1499       IsAnd)
1500     return getFalse(UnsignedICmp->getType());
1501
1502   return nullptr;
1503 }
1504
1505 // Simplify (and (icmp ...) (icmp ...)) to true when we can tell that the range
1506 // of possible values cannot be satisfied.
1507 static Value *SimplifyAndOfICmps(ICmpInst *Op0, ICmpInst *Op1) {
1508   ICmpInst::Predicate Pred0, Pred1;
1509   ConstantInt *CI1, *CI2;
1510   Value *V;
1511
1512   if (Value *X = simplifyUnsignedRangeCheck(Op0, Op1, /*IsAnd=*/true))
1513     return X;
1514
1515   if (!match(Op0, m_ICmp(Pred0, m_Add(m_Value(V), m_ConstantInt(CI1)),
1516                          m_ConstantInt(CI2))))
1517    return nullptr;
1518
1519   if (!match(Op1, m_ICmp(Pred1, m_Specific(V), m_Specific(CI1))))
1520     return nullptr;
1521
1522   Type *ITy = Op0->getType();
1523
1524   auto *AddInst = cast<BinaryOperator>(Op0->getOperand(0));
1525   bool isNSW = AddInst->hasNoSignedWrap();
1526   bool isNUW = AddInst->hasNoUnsignedWrap();
1527
1528   const APInt &CI1V = CI1->getValue();
1529   const APInt &CI2V = CI2->getValue();
1530   const APInt Delta = CI2V - CI1V;
1531   if (CI1V.isStrictlyPositive()) {
1532     if (Delta == 2) {
1533       if (Pred0 == ICmpInst::ICMP_ULT && Pred1 == ICmpInst::ICMP_SGT)
1534         return getFalse(ITy);
1535       if (Pred0 == ICmpInst::ICMP_SLT && Pred1 == ICmpInst::ICMP_SGT && isNSW)
1536         return getFalse(ITy);
1537     }
1538     if (Delta == 1) {
1539       if (Pred0 == ICmpInst::ICMP_ULE && Pred1 == ICmpInst::ICMP_SGT)
1540         return getFalse(ITy);
1541       if (Pred0 == ICmpInst::ICMP_SLE && Pred1 == ICmpInst::ICMP_SGT && isNSW)
1542         return getFalse(ITy);
1543     }
1544   }
1545   if (CI1V.getBoolValue() && isNUW) {
1546     if (Delta == 2)
1547       if (Pred0 == ICmpInst::ICMP_ULT && Pred1 == ICmpInst::ICMP_UGT)
1548         return getFalse(ITy);
1549     if (Delta == 1)
1550       if (Pred0 == ICmpInst::ICMP_ULE && Pred1 == ICmpInst::ICMP_UGT)
1551         return getFalse(ITy);
1552   }
1553
1554   return nullptr;
1555 }
1556
1557 /// SimplifyAndInst - Given operands for an And, see if we can
1558 /// fold the result.  If not, this returns null.
1559 static Value *SimplifyAndInst(Value *Op0, Value *Op1, const Query &Q,
1560                               unsigned MaxRecurse) {
1561   if (Constant *CLHS = dyn_cast<Constant>(Op0)) {
1562     if (Constant *CRHS = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
1563       Constant *Ops[] = { CLHS, CRHS };
1564       return ConstantFoldInstOperands(Instruction::And, CLHS->getType(),
1565                                       Ops, Q.DL, Q.TLI);
1566     }
1567
1568     // Canonicalize the constant to the RHS.
1569     std::swap(Op0, Op1);
1570   }
1571
1572   // X & undef -> 0
1573   if (match(Op1, m_Undef()))
1574     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
1575
1576   // X & X = X
1577   if (Op0 == Op1)
1578     return Op0;
1579
1580   // X & 0 = 0
1581   if (match(Op1, m_Zero()))
1582     return Op1;
1583
1584   // X & -1 = X
1585   if (match(Op1, m_AllOnes()))
1586     return Op0;
1587
1588   // A & ~A  =  ~A & A  =  0
1589   if (match(Op0, m_Not(m_Specific(Op1))) ||
1590       match(Op1, m_Not(m_Specific(Op0))))
1591     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
1592
1593   // (A | ?) & A = A
1594   Value *A = nullptr, *B = nullptr;
1595   if (match(Op0, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) &&
1596       (A == Op1 || B == Op1))
1597     return Op1;
1598
1599   // A & (A | ?) = A
1600   if (match(Op1, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) &&
1601       (A == Op0 || B == Op0))
1602     return Op0;
1603
1604   // A & (-A) = A if A is a power of two or zero.
1605   if (match(Op0, m_Neg(m_Specific(Op1))) ||
1606       match(Op1, m_Neg(m_Specific(Op0)))) {
1607     if (isKnownToBeAPowerOfTwo(Op0, Q.DL, /*OrZero*/ true, 0, Q.AC, Q.CxtI,
1608                                Q.DT))
1609       return Op0;
1610     if (isKnownToBeAPowerOfTwo(Op1, Q.DL, /*OrZero*/ true, 0, Q.AC, Q.CxtI,
1611                                Q.DT))
1612       return Op1;
1613   }
1614
1615   if (auto *ICILHS = dyn_cast<ICmpInst>(Op0)) {
1616     if (auto *ICIRHS = dyn_cast<ICmpInst>(Op1)) {
1617       if (Value *V = SimplifyAndOfICmps(ICILHS, ICIRHS))
1618         return V;
1619       if (Value *V = SimplifyAndOfICmps(ICIRHS, ICILHS))
1620         return V;
1621     }
1622   }
1623
1624   // Try some generic simplifications for associative operations.
1625   if (Value *V = SimplifyAssociativeBinOp(Instruction::And, Op0, Op1, Q,
1626                                           MaxRecurse))
1627     return V;
1628
1629   // And distributes over Or.  Try some generic simplifications based on this.
1630   if (Value *V = ExpandBinOp(Instruction::And, Op0, Op1, Instruction::Or,
1631                              Q, MaxRecurse))
1632     return V;
1633
1634   // And distributes over Xor.  Try some generic simplifications based on this.
1635   if (Value *V = ExpandBinOp(Instruction::And, Op0, Op1, Instruction::Xor,
1636                              Q, MaxRecurse))
1637     return V;
1638
1639   // If the operation is with the result of a select instruction, check whether
1640   // operating on either branch of the select always yields the same value.
1641   if (isa<SelectInst>(Op0) || isa<SelectInst>(Op1))
1642     if (Value *V = ThreadBinOpOverSelect(Instruction::And, Op0, Op1, Q,
1643                                          MaxRecurse))
1644       return V;
1645
1646   // If the operation is with the result of a phi instruction, check whether
1647   // operating on all incoming values of the phi always yields the same value.
1648   if (isa<PHINode>(Op0) || isa<PHINode>(Op1))
1649     if (Value *V = ThreadBinOpOverPHI(Instruction::And, Op0, Op1, Q,
1650                                       MaxRecurse))
1651       return V;
1652
1653   return nullptr;
1654 }
1655
1656 Value *llvm::SimplifyAndInst(Value *Op0, Value *Op1, const DataLayout &DL,
1657                              const TargetLibraryInfo *TLI,
1658                              const DominatorTree *DT, AssumptionCache *AC,
1659                              const Instruction *CxtI) {
1660   return ::SimplifyAndInst(Op0, Op1, Query(DL, TLI, DT, AC, CxtI),
1661                            RecursionLimit);
1662 }
1663
1664 // Simplify (or (icmp ...) (icmp ...)) to true when we can tell that the union
1665 // contains all possible values.
1666 static Value *SimplifyOrOfICmps(ICmpInst *Op0, ICmpInst *Op1) {
1667   ICmpInst::Predicate Pred0, Pred1;
1668   ConstantInt *CI1, *CI2;
1669   Value *V;
1670
1671   if (Value *X = simplifyUnsignedRangeCheck(Op0, Op1, /*IsAnd=*/false))
1672     return X;
1673
1674   if (!match(Op0, m_ICmp(Pred0, m_Add(m_Value(V), m_ConstantInt(CI1)),
1675                          m_ConstantInt(CI2))))
1676    return nullptr;
1677
1678   if (!match(Op1, m_ICmp(Pred1, m_Specific(V), m_Specific(CI1))))
1679     return nullptr;
1680
1681   Type *ITy = Op0->getType();
1682
1683   auto *AddInst = cast<BinaryOperator>(Op0->getOperand(0));
1684   bool isNSW = AddInst->hasNoSignedWrap();
1685   bool isNUW = AddInst->hasNoUnsignedWrap();
1686
1687   const APInt &CI1V = CI1->getValue();
1688   const APInt &CI2V = CI2->getValue();
1689   const APInt Delta = CI2V - CI1V;
1690   if (CI1V.isStrictlyPositive()) {
1691     if (Delta == 2) {
1692       if (Pred0 == ICmpInst::ICMP_UGE && Pred1 == ICmpInst::ICMP_SLE)
1693         return getTrue(ITy);
1694       if (Pred0 == ICmpInst::ICMP_SGE && Pred1 == ICmpInst::ICMP_SLE && isNSW)
1695         return getTrue(ITy);
1696     }
1697     if (Delta == 1) {
1698       if (Pred0 == ICmpInst::ICMP_UGT && Pred1 == ICmpInst::ICMP_SLE)
1699         return getTrue(ITy);
1700       if (Pred0 == ICmpInst::ICMP_SGT && Pred1 == ICmpInst::ICMP_SLE && isNSW)
1701         return getTrue(ITy);
1702     }
1703   }
1704   if (CI1V.getBoolValue() && isNUW) {
1705     if (Delta == 2)
1706       if (Pred0 == ICmpInst::ICMP_UGE && Pred1 == ICmpInst::ICMP_ULE)
1707         return getTrue(ITy);
1708     if (Delta == 1)
1709       if (Pred0 == ICmpInst::ICMP_UGT && Pred1 == ICmpInst::ICMP_ULE)
1710         return getTrue(ITy);
1711   }
1712
1713   return nullptr;
1714 }
1715
1716 /// SimplifyOrInst - Given operands for an Or, see if we can
1717 /// fold the result.  If not, this returns null.
1718 static Value *SimplifyOrInst(Value *Op0, Value *Op1, const Query &Q,
1719                              unsigned MaxRecurse) {
1720   if (Constant *CLHS = dyn_cast<Constant>(Op0)) {
1721     if (Constant *CRHS = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
1722       Constant *Ops[] = { CLHS, CRHS };
1723       return ConstantFoldInstOperands(Instruction::Or, CLHS->getType(),
1724                                       Ops, Q.DL, Q.TLI);
1725     }
1726
1727     // Canonicalize the constant to the RHS.
1728     std::swap(Op0, Op1);
1729   }
1730
1731   // X | undef -> -1
1732   if (match(Op1, m_Undef()))
1733     return Constant::getAllOnesValue(Op0->getType());
1734
1735   // X | X = X
1736   if (Op0 == Op1)
1737     return Op0;
1738
1739   // X | 0 = X
1740   if (match(Op1, m_Zero()))
1741     return Op0;
1742
1743   // X | -1 = -1
1744   if (match(Op1, m_AllOnes()))
1745     return Op1;
1746
1747   // A | ~A  =  ~A | A  =  -1
1748   if (match(Op0, m_Not(m_Specific(Op1))) ||
1749       match(Op1, m_Not(m_Specific(Op0))))
1750     return Constant::getAllOnesValue(Op0->getType());
1751
1752   // (A & ?) | A = A
1753   Value *A = nullptr, *B = nullptr;
1754   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
1755       (A == Op1 || B == Op1))
1756     return Op1;
1757
1758   // A | (A & ?) = A
1759   if (match(Op1, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
1760       (A == Op0 || B == Op0))
1761     return Op0;
1762
1763   // ~(A & ?) | A = -1
1764   if (match(Op0, m_Not(m_And(m_Value(A), m_Value(B)))) &&
1765       (A == Op1 || B == Op1))
1766     return Constant::getAllOnesValue(Op1->getType());
1767
1768   // A | ~(A & ?) = -1
1769   if (match(Op1, m_Not(m_And(m_Value(A), m_Value(B)))) &&
1770       (A == Op0 || B == Op0))
1771     return Constant::getAllOnesValue(Op0->getType());
1772
1773   if (auto *ICILHS = dyn_cast<ICmpInst>(Op0)) {
1774     if (auto *ICIRHS = dyn_cast<ICmpInst>(Op1)) {
1775       if (Value *V = SimplifyOrOfICmps(ICILHS, ICIRHS))
1776         return V;
1777       if (Value *V = SimplifyOrOfICmps(ICIRHS, ICILHS))
1778         return V;
1779     }
1780   }
1781
1782   // Try some generic simplifications for associative operations.
1783   if (Value *V = SimplifyAssociativeBinOp(Instruction::Or, Op0, Op1, Q,
1784                                           MaxRecurse))
1785     return V;
1786
1787   // Or distributes over And.  Try some generic simplifications based on this.
1788   if (Value *V = ExpandBinOp(Instruction::Or, Op0, Op1, Instruction::And, Q,
1789                              MaxRecurse))
1790     return V;
1791
1792   // If the operation is with the result of a select instruction, check whether
1793   // operating on either branch of the select always yields the same value.
1794   if (isa<SelectInst>(Op0) || isa<SelectInst>(Op1))
1795     if (Value *V = ThreadBinOpOverSelect(Instruction::Or, Op0, Op1, Q,
1796                                          MaxRecurse))
1797       return V;
1798
1799   // (A & C)|(B & D)
1800   Value *C = nullptr, *D = nullptr;
1801   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(C))) &&
1802       match(Op1, m_And(m_Value(B), m_Value(D)))) {
1803     ConstantInt *C1 = dyn_cast<ConstantInt>(C);
1804     ConstantInt *C2 = dyn_cast<ConstantInt>(D);
1805     if (C1 && C2 && (C1->getValue() == ~C2->getValue())) {
1806       // (A & C1)|(B & C2)
1807       // If we have: ((V + N) & C1) | (V & C2)
1808       // .. and C2 = ~C1 and C2 is 0+1+ and (N & C2) == 0
1809       // replace with V+N.
1810       Value *V1, *V2;
1811       if ((C2->getValue() & (C2->getValue() + 1)) == 0 && // C2 == 0+1+
1812           match(A, m_Add(m_Value(V1), m_Value(V2)))) {
1813         // Add commutes, try both ways.
1814         if (V1 == B &&
1815             MaskedValueIsZero(V2, C2->getValue(), Q.DL, 0, Q.AC, Q.CxtI, Q.DT))
1816           return A;
1817         if (V2 == B &&
1818             MaskedValueIsZero(V1, C2->getValue(), Q.DL, 0, Q.AC, Q.CxtI, Q.DT))
1819           return A;
1820       }
1821       // Or commutes, try both ways.
1822       if ((C1->getValue() & (C1->getValue() + 1)) == 0 &&
1823           match(B, m_Add(m_Value(V1), m_Value(V2)))) {
1824         // Add commutes, try both ways.
1825         if (V1 == A &&
1826             MaskedValueIsZero(V2, C1->getValue(), Q.DL, 0, Q.AC, Q.CxtI, Q.DT))
1827           return B;
1828         if (V2 == A &&
1829             MaskedValueIsZero(V1, C1->getValue(), Q.DL, 0, Q.AC, Q.CxtI, Q.DT))
1830           return B;
1831       }
1832     }
1833   }
1834
1835   // If the operation is with the result of a phi instruction, check whether
1836   // operating on all incoming values of the phi always yields the same value.
1837   if (isa<PHINode>(Op0) || isa<PHINode>(Op1))
1838     if (Value *V = ThreadBinOpOverPHI(Instruction::Or, Op0, Op1, Q, MaxRecurse))
1839       return V;
1840
1841   return nullptr;
1842 }
1843
1844 Value *llvm::SimplifyOrInst(Value *Op0, Value *Op1, const DataLayout &DL,
1845                             const TargetLibraryInfo *TLI,
1846                             const DominatorTree *DT, AssumptionCache *AC,
1847                             const Instruction *CxtI) {
1848   return ::SimplifyOrInst(Op0, Op1, Query(DL, TLI, DT, AC, CxtI),
1849                           RecursionLimit);
1850 }
1851
1852 /// SimplifyXorInst - Given operands for a Xor, see if we can
1853 /// fold the result.  If not, this returns null.
1854 static Value *SimplifyXorInst(Value *Op0, Value *Op1, const Query &Q,
1855                               unsigned MaxRecurse) {
1856   if (Constant *CLHS = dyn_cast<Constant>(Op0)) {
1857     if (Constant *CRHS = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
1858       Constant *Ops[] = { CLHS, CRHS };
1859       return ConstantFoldInstOperands(Instruction::Xor, CLHS->getType(),
1860                                       Ops, Q.DL, Q.TLI);
1861     }
1862
1863     // Canonicalize the constant to the RHS.
1864     std::swap(Op0, Op1);
1865   }
1866
1867   // A ^ undef -> undef
1868   if (match(Op1, m_Undef()))
1869     return Op1;
1870
1871   // A ^ 0 = A
1872   if (match(Op1, m_Zero()))
1873     return Op0;
1874
1875   // A ^ A = 0
1876   if (Op0 == Op1)
1877     return Constant::getNullValue(Op0->getType());
1878
1879   // A ^ ~A  =  ~A ^ A  =  -1
1880   if (match(Op0, m_Not(m_Specific(Op1))) ||
1881       match(Op1, m_Not(m_Specific(Op0))))
1882     return Constant::getAllOnesValue(Op0->getType());
1883
1884   // Try some generic simplifications for associative operations.
1885   if (Value *V = SimplifyAssociativeBinOp(Instruction::Xor, Op0, Op1, Q,
1886                                           MaxRecurse))
1887     return V;
1888
1889   // Threading Xor over selects and phi nodes is pointless, so don't bother.
1890   // Threading over the select in "A ^ select(cond, B, C)" means evaluating
1891   // "A^B" and "A^C" and seeing if they are equal; but they are equal if and
1892   // only if B and C are equal.  If B and C are equal then (since we assume
1893   // that operands have already been simplified) "select(cond, B, C)" should
1894   // have been simplified to the common value of B and C already.  Analysing
1895   // "A^B" and "A^C" thus gains nothing, but costs compile time.  Similarly
1896   // for threading over phi nodes.
1897
1898   return nullptr;
1899 }
1900
1901 Value *llvm::SimplifyXorInst(Value *Op0, Value *Op1, const DataLayout &DL,
1902                              const TargetLibraryInfo *TLI,
1903                              const DominatorTree *DT, AssumptionCache *AC,
1904                              const Instruction *CxtI) {
1905   return ::SimplifyXorInst(Op0, Op1, Query(DL, TLI, DT, AC, CxtI),
1906                            RecursionLimit);
1907 }
1908
1909 static Type *GetCompareTy(Value *Op) {
1910   return CmpInst::makeCmpResultType(Op->getType());
1911 }
1912
1913 /// ExtractEquivalentCondition - Rummage around inside V looking for something
1914 /// equivalent to the comparison "LHS Pred RHS".  Return such a value if found,
1915 /// otherwise return null.  Helper function for analyzing max/min idioms.
1916 static Value *ExtractEquivalentCondition(Value *V, CmpInst::Predicate Pred,
1917                                          Value *LHS, Value *RHS) {
1918   SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(V);
1919   if (!SI)
1920     return nullptr;
1921   CmpInst *Cmp = dyn_cast<CmpInst>(SI->getCondition());
1922   if (!Cmp)
1923     return nullptr;
1924   Value *CmpLHS = Cmp->getOperand(0), *CmpRHS = Cmp->getOperand(1);
1925   if (Pred == Cmp->getPredicate() && LHS == CmpLHS && RHS == CmpRHS)
1926     return Cmp;
1927   if (Pred == CmpInst::getSwappedPredicate(Cmp->getPredicate()) &&
1928       LHS == CmpRHS && RHS == CmpLHS)
1929     return Cmp;
1930   return nullptr;
1931 }
1932
1933 // A significant optimization not implemented here is assuming that alloca
1934 // addresses are not equal to incoming argument values. They don't *alias*,
1935 // as we say, but that doesn't mean they aren't equal, so we take a
1936 // conservative approach.
1937 //
1938 // This is inspired in part by C++11 5.10p1:
1939 //   "Two pointers of the same type compare equal if and only if they are both
1940 //    null, both point to the same function, or both represent the same
1941 //    address."
1942 //
1943 // This is pretty permissive.
1944 //
1945 // It's also partly due to C11 6.5.9p6:
1946 //   "Two pointers compare equal if and only if both are null pointers, both are
1947 //    pointers to the same object (including a pointer to an object and a
1948 //    subobject at its beginning) or function, both are pointers to one past the
1949 //    last element of the same array object, or one is a pointer to one past the
1950 //    end of one array object and the other is a pointer to the start of a
1951 //    different array object that happens to immediately follow the first array
1952 //    object in the address space.)
1953 //
1954 // C11's version is more restrictive, however there's no reason why an argument
1955 // couldn't be a one-past-the-end value for a stack object in the caller and be
1956 // equal to the beginning of a stack object in the callee.
1957 //
1958 // If the C and C++ standards are ever made sufficiently restrictive in this
1959 // area, it may be possible to update LLVM's semantics accordingly and reinstate
1960 // this optimization.
1961 static Constant *computePointerICmp(const DataLayout &DL,
1962                                     const TargetLibraryInfo *TLI,
1963                                     CmpInst::Predicate Pred, Value *LHS,
1964                                     Value *RHS) {
1965   // First, skip past any trivial no-ops.
1966   LHS = LHS->stripPointerCasts();
1967   RHS = RHS->stripPointerCasts();
1968
1969   // A non-null pointer is not equal to a null pointer.
1970   if (llvm::isKnownNonNull(LHS, TLI) && isa<ConstantPointerNull>(RHS) &&
1971       (Pred == CmpInst::ICMP_EQ || Pred == CmpInst::ICMP_NE))
1972     return ConstantInt::get(GetCompareTy(LHS),
1973                             !CmpInst::isTrueWhenEqual(Pred));
1974
1975   // We can only fold certain predicates on pointer comparisons.
1976   switch (Pred) {
1977   default:
1978     return nullptr;
1979
1980     // Equality comaprisons are easy to fold.
1981   case CmpInst::ICMP_EQ:
1982   case CmpInst::ICMP_NE:
1983     break;
1984
1985     // We can only handle unsigned relational comparisons because 'inbounds' on
1986     // a GEP only protects against unsigned wrapping.
1987   case CmpInst::ICMP_UGT:
1988   case CmpInst::ICMP_UGE:
1989   case CmpInst::ICMP_ULT:
1990   case CmpInst::ICMP_ULE:
1991     // However, we have to switch them to their signed variants to handle
1992     // negative indices from the base pointer.
1993     Pred = ICmpInst::getSignedPredicate(Pred);
1994     break;
1995   }
1996
1997   // Strip off any constant offsets so that we can reason about them.
1998   // It's tempting to use getUnderlyingObject or even just stripInBoundsOffsets
1999   // here and compare base addresses like AliasAnalysis does, however there are
2000   // numerous hazards. AliasAnalysis and its utilities rely on special rules
2001   // governing loads and stores which don't apply to icmps. Also, AliasAnalysis
2002   // doesn't need to guarantee pointer inequality when it says NoAlias.
2003   Constant *LHSOffset = stripAndComputeConstantOffsets(DL, LHS);
2004   Constant *RHSOffset = stripAndComputeConstantOffsets(DL, RHS);
2005
2006   // If LHS and RHS are related via constant offsets to the same base
2007   // value, we can replace it with an icmp which just compares the offsets.
2008   if (LHS == RHS)
2009     return ConstantExpr::getICmp(Pred, LHSOffset, RHSOffset);
2010
2011   // Various optimizations for (in)equality comparisons.
2012   if (Pred == CmpInst::ICMP_EQ || Pred == CmpInst::ICMP_NE) {
2013     // Different non-empty allocations that exist at the same time have
2014     // different addresses (if the program can tell). Global variables always
2015     // exist, so they always exist during the lifetime of each other and all
2016     // allocas. Two different allocas usually have different addresses...
2017     //
2018     // However, if there's an @llvm.stackrestore dynamically in between two
2019     // allocas, they may have the same address. It's tempting to reduce the
2020     // scope of the problem by only looking at *static* allocas here. That would
2021     // cover the majority of allocas while significantly reducing the likelihood
2022     // of having an @llvm.stackrestore pop up in the middle. However, it's not
2023     // actually impossible for an @llvm.stackrestore to pop up in the middle of
2024     // an entry block. Also, if we have a block that's not attached to a
2025     // function, we can't tell if it's "static" under the current definition.
2026     // Theoretically, this problem could be fixed by creating a new kind of
2027     // instruction kind specifically for static allocas. Such a new instruction
2028     // could be required to be at the top of the entry block, thus preventing it
2029     // from being subject to a @llvm.stackrestore. Instcombine could even
2030     // convert regular allocas into these special allocas. It'd be nifty.
2031     // However, until then, this problem remains open.
2032     //
2033     // So, we'll assume that two non-empty allocas have different addresses
2034     // for now.
2035     //
2036     // With all that, if the offsets are within the bounds of their allocations
2037     // (and not one-past-the-end! so we can't use inbounds!), and their
2038     // allocations aren't the same, the pointers are not equal.
2039     //
2040     // Note that it's not necessary to check for LHS being a global variable
2041     // address, due to canonicalization and constant folding.
2042     if (isa<AllocaInst>(LHS) &&
2043         (isa<AllocaInst>(RHS) || isa<GlobalVariable>(RHS))) {
2044       ConstantInt *LHSOffsetCI = dyn_cast<ConstantInt>(LHSOffset);
2045       ConstantInt *RHSOffsetCI = dyn_cast<ConstantInt>(RHSOffset);
2046       uint64_t LHSSize, RHSSize;
2047       if (LHSOffsetCI && RHSOffsetCI &&
2048           getObjectSize(LHS, LHSSize, DL, TLI) &&
2049           getObjectSize(RHS, RHSSize, DL, TLI)) {
2050         const APInt &LHSOffsetValue = LHSOffsetCI->getValue();
2051         const APInt &RHSOffsetValue = RHSOffsetCI->getValue();
2052         if (!LHSOffsetValue.isNegative() &&
2053             !RHSOffsetValue.isNegative() &&
2054             LHSOffsetValue.ult(LHSSize) &&
2055             RHSOffsetValue.ult(RHSSize)) {
2056           return ConstantInt::get(GetCompareTy(LHS),
2057                                   !CmpInst::isTrueWhenEqual(Pred));
2058         }
2059       }
2060
2061       // Repeat the above check but this time without depending on DataLayout
2062       // or being able to compute a precise size.
2063       if (!cast<PointerType>(LHS->getType())->isEmptyTy() &&
2064           !cast<PointerType>(RHS->getType())->isEmptyTy() &&
2065           LHSOffset->isNullValue() &&
2066           RHSOffset->isNullValue())
2067         return ConstantInt::get(GetCompareTy(LHS),
2068                                 !CmpInst::isTrueWhenEqual(Pred));
2069     }
2070
2071     // Even if an non-inbounds GEP occurs along the path we can still optimize
2072     // equality comparisons concerning the result. We avoid walking the whole
2073     // chain again by starting where the last calls to
2074     // stripAndComputeConstantOffsets left off and accumulate the offsets.
2075     Constant *LHSNoBound = stripAndComputeConstantOffsets(DL, LHS, true);
2076     Constant *RHSNoBound = stripAndComputeConstantOffsets(DL, RHS, true);
2077     if (LHS == RHS)
2078       return ConstantExpr::getICmp(Pred,
2079                                    ConstantExpr::getAdd(LHSOffset, LHSNoBound),
2080                                    ConstantExpr::getAdd(RHSOffset, RHSNoBound));
2081
2082     // If one side of the equality comparison must come from a noalias call
2083     // (meaning a system memory allocation function), and the other side must
2084     // come from a pointer that cannot overlap with dynamically-allocated
2085     // memory within the lifetime of the current function (allocas, byval
2086     // arguments, globals), then determine the comparison result here.
2087     SmallVector<Value *, 8> LHSUObjs, RHSUObjs;
2088     GetUnderlyingObjects(LHS, LHSUObjs, DL);
2089     GetUnderlyingObjects(RHS, RHSUObjs, DL);
2090
2091     // Is the set of underlying objects all noalias calls?
2092     auto IsNAC = [](SmallVectorImpl<Value *> &Objects) {
2093       return std::all_of(Objects.begin(), Objects.end(), isNoAliasCall);
2094     };
2095
2096     // Is the set of underlying objects all things which must be disjoint from
2097     // noalias calls. For allocas, we consider only static ones (dynamic
2098     // allocas might be transformed into calls to malloc not simultaneously
2099     // live with the compared-to allocation). For globals, we exclude symbols
2100     // that might be resolve lazily to symbols in another dynamically-loaded
2101     // library (and, thus, could be malloc'ed by the implementation).
2102     auto IsAllocDisjoint = [](SmallVectorImpl<Value *> &Objects) {
2103       return std::all_of(Objects.begin(), Objects.end(),
2104                          [](Value *V){
2105                            if (const AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(V))
2106                              return AI->getParent() && AI->getParent()->getParent() &&
2107                                     AI->isStaticAlloca();
2108                            if (const GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(V))
2109                              return (GV->hasLocalLinkage() ||
2110                                      GV->hasHiddenVisibility() ||
2111                                      GV->hasProtectedVisibility() ||
2112                                      GV->hasUnnamedAddr()) &&
2113                                     !GV->isThreadLocal();
2114                            if (const Argument *A = dyn_cast<Argument>(V))
2115                              return A->hasByValAttr();
2116                            return false;
2117                          });
2118     };
2119
2120     if ((IsNAC(LHSUObjs) && IsAllocDisjoint(RHSUObjs)) ||
2121         (IsNAC(RHSUObjs) && IsAllocDisjoint(LHSUObjs)))
2122         return ConstantInt::get(GetCompareTy(LHS),
2123                                 !CmpInst::isTrueWhenEqual(Pred));
2124   }
2125
2126   // Otherwise, fail.
2127   return nullptr;
2128 }
2129
2130 /// SimplifyICmpInst - Given operands for an ICmpInst, see if we can
2131 /// fold the result.  If not, this returns null.
2132 static Value *SimplifyICmpInst(unsigned Predicate, Value *LHS, Value *RHS,
2133                                const Query &Q, unsigned MaxRecurse) {
2134   CmpInst::Predicate Pred = (CmpInst::Predicate)Predicate;
2135   assert(CmpInst::isIntPredicate(Pred) && "Not an integer compare!");
2136
2137   if (Constant *CLHS = dyn_cast<Constant>(LHS)) {
2138     if (Constant *CRHS = dyn_cast<Constant>(RHS))
2139       return ConstantFoldCompareInstOperands(Pred, CLHS, CRHS, Q.DL, Q.TLI);
2140
2141     // If we have a constant, make sure it is on the RHS.
2142     std::swap(LHS, RHS);
2143     Pred = CmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
2144   }
2145
2146   Type *ITy = GetCompareTy(LHS); // The return type.
2147   Type *OpTy = LHS->getType();   // The operand type.
2148
2149   // icmp X, X -> true/false
2150   // X icmp undef -> true/false.  For example, icmp ugt %X, undef -> false
2151   // because X could be 0.
2152   if (LHS == RHS || isa<UndefValue>(RHS))
2153     return ConstantInt::get(ITy, CmpInst::isTrueWhenEqual(Pred));
2154
2155   // Special case logic when the operands have i1 type.
2156   if (OpTy->getScalarType()->isIntegerTy(1)) {
2157     switch (Pred) {
2158     default: break;
2159     case ICmpInst::ICMP_EQ:
2160       // X == 1 -> X
2161       if (match(RHS, m_One()))
2162         return LHS;
2163       break;
2164     case ICmpInst::ICMP_NE:
2165       // X != 0 -> X
2166       if (match(RHS, m_Zero()))
2167         return LHS;
2168       break;
2169     case ICmpInst::ICMP_UGT:
2170       // X >u 0 -> X
2171       if (match(RHS, m_Zero()))
2172         return LHS;
2173       break;
2174     case ICmpInst::ICMP_UGE:
2175       // X >=u 1 -> X
2176       if (match(RHS, m_One()))
2177         return LHS;
2178       if (isImpliedCondition(RHS, LHS, Q.DL))
2179         return getTrue(ITy);
2180       break;
2181     case ICmpInst::ICMP_SGE:
2182       /// For signed comparison, the values for an i1 are 0 and -1
2183       /// respectively. This maps into a truth table of:
2184       /// LHS | RHS | LHS >=s RHS   | LHS implies RHS
2185       ///  0  |  0  |  1 (0 >= 0)   |  1
2186       ///  0  |  1  |  1 (0 >= -1)  |  1
2187       ///  1  |  0  |  0 (-1 >= 0)  |  0
2188       ///  1  |  1  |  1 (-1 >= -1) |  1
2189       if (isImpliedCondition(LHS, RHS, Q.DL))
2190         return getTrue(ITy);
2191       break;
2192     case ICmpInst::ICMP_SLT:
2193       // X <s 0 -> X
2194       if (match(RHS, m_Zero()))
2195         return LHS;
2196       break;
2197     case ICmpInst::ICMP_SLE:
2198       // X <=s -1 -> X
2199       if (match(RHS, m_One()))
2200         return LHS;
2201       break;
2202     case ICmpInst::ICMP_ULE:
2203       if (isImpliedCondition(LHS, RHS, Q.DL))
2204         return getTrue(ITy);
2205       break;
2206     }
2207   }
2208
2209   // If we are comparing with zero then try hard since this is a common case.
2210   if (match(RHS, m_Zero())) {
2211     bool LHSKnownNonNegative, LHSKnownNegative;
2212     switch (Pred) {
2213     default: llvm_unreachable("Unknown ICmp predicate!");
2214     case ICmpInst::ICMP_ULT:
2215       return getFalse(ITy);
2216     case ICmpInst::ICMP_UGE:
2217       return getTrue(ITy);
2218     case ICmpInst::ICMP_EQ:
2219     case ICmpInst::ICMP_ULE:
2220       if (isKnownNonZero(LHS, Q.DL, 0, Q.AC, Q.CxtI, Q.DT))
2221         return getFalse(ITy);
2222       break;
2223     case ICmpInst::ICMP_NE:
2224     case ICmpInst::ICMP_UGT:
2225       if (isKnownNonZero(LHS, Q.DL, 0, Q.AC, Q.CxtI, Q.DT))
2226         return getTrue(ITy);
2227       break;
2228     case ICmpInst::ICMP_SLT:
2229       ComputeSignBit(LHS, LHSKnownNonNegative, LHSKnownNegative, Q.DL, 0, Q.AC,
2230                      Q.CxtI, Q.DT);
2231       if (LHSKnownNegative)
2232         return getTrue(ITy);
2233       if (LHSKnownNonNegative)
2234         return getFalse(ITy);
2235       break;
2236     case ICmpInst::ICMP_SLE:
2237       ComputeSignBit(LHS, LHSKnownNonNegative, LHSKnownNegative, Q.DL, 0, Q.AC,
2238                      Q.CxtI, Q.DT);
2239       if (LHSKnownNegative)
2240         return getTrue(ITy);
2241       if (LHSKnownNonNegative &&
2242           isKnownNonZero(LHS, Q.DL, 0, Q.AC, Q.CxtI, Q.DT))
2243         return getFalse(ITy);
2244       break;
2245     case ICmpInst::ICMP_SGE:
2246       ComputeSignBit(LHS, LHSKnownNonNegative, LHSKnownNegative, Q.DL, 0, Q.AC,
2247                      Q.CxtI, Q.DT);
2248       if (LHSKnownNegative)
2249         return getFalse(ITy);
2250       if (LHSKnownNonNegative)
2251         return getTrue(ITy);
2252       break;
2253     case ICmpInst::ICMP_SGT:
2254       ComputeSignBit(LHS, LHSKnownNonNegative, LHSKnownNegative, Q.DL, 0, Q.AC,
2255                      Q.CxtI, Q.DT);
2256       if (LHSKnownNegative)
2257         return getFalse(ITy);
2258       if (LHSKnownNonNegative &&
2259           isKnownNonZero(LHS, Q.DL, 0, Q.AC, Q.CxtI, Q.DT))
2260         return getTrue(ITy);
2261       break;
2262     }
2263   }
2264
2265   // See if we are doing a comparison with a constant integer.
2266   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
2267     // Rule out tautological comparisons (eg., ult 0 or uge 0).
2268     ConstantRange RHS_CR = ICmpInst::makeConstantRange(Pred, CI->getValue());
2269     if (RHS_CR.isEmptySet())
2270       return ConstantInt::getFalse(CI->getContext());
2271     if (RHS_CR.isFullSet())
2272       return ConstantInt::getTrue(CI->getContext());
2273
2274     // Many binary operators with constant RHS have easy to compute constant
2275     // range.  Use them to check whether the comparison is a tautology.
2276     unsigned Width = CI->getBitWidth();
2277     APInt Lower = APInt(Width, 0);
2278     APInt Upper = APInt(Width, 0);
2279     ConstantInt *CI2;
2280     if (match(LHS, m_URem(m_Value(), m_ConstantInt(CI2)))) {
2281       // 'urem x, CI2' produces [0, CI2).
2282       Upper = CI2->getValue();
2283     } else if (match(LHS, m_SRem(m_Value(), m_ConstantInt(CI2)))) {
2284       // 'srem x, CI2' produces (-|CI2|, |CI2|).
2285       Upper = CI2->getValue().abs();
2286       Lower = (-Upper) + 1;
2287     } else if (match(LHS, m_UDiv(m_ConstantInt(CI2), m_Value()))) {
2288       // 'udiv CI2, x' produces [0, CI2].
2289       Upper = CI2->getValue() + 1;
2290     } else if (match(LHS, m_UDiv(m_Value(), m_ConstantInt(CI2)))) {
2291       // 'udiv x, CI2' produces [0, UINT_MAX / CI2].
2292       APInt NegOne = APInt::getAllOnesValue(Width);
2293       if (!CI2->isZero())
2294         Upper = NegOne.udiv(CI2->getValue()) + 1;
2295     } else if (match(LHS, m_SDiv(m_ConstantInt(CI2), m_Value()))) {
2296       if (CI2->isMinSignedValue()) {
2297         // 'sdiv INT_MIN, x' produces [INT_MIN, INT_MIN / -2].
2298         Lower = CI2->getValue();
2299         Upper = Lower.lshr(1) + 1;
2300       } else {
2301         // 'sdiv CI2, x' produces [-|CI2|, |CI2|].
2302         Upper = CI2->getValue().abs() + 1;
2303         Lower = (-Upper) + 1;
2304       }
2305     } else if (match(LHS, m_SDiv(m_Value(), m_ConstantInt(CI2)))) {
2306       APInt IntMin = APInt::getSignedMinValue(Width);
2307       APInt IntMax = APInt::getSignedMaxValue(Width);
2308       APInt Val = CI2->getValue();
2309       if (Val.isAllOnesValue()) {
2310         // 'sdiv x, -1' produces [INT_MIN + 1, INT_MAX]
2311         //    where CI2 != -1 and CI2 != 0 and CI2 != 1
2312         Lower = IntMin + 1;
2313         Upper = IntMax + 1;
2314       } else if (Val.countLeadingZeros() < Width - 1) {
2315         // 'sdiv x, CI2' produces [INT_MIN / CI2, INT_MAX / CI2]
2316         //    where CI2 != -1 and CI2 != 0 and CI2 != 1
2317         Lower = IntMin.sdiv(Val);
2318         Upper = IntMax.sdiv(Val);
2319         if (Lower.sgt(Upper))
2320           std::swap(Lower, Upper);
2321         Upper = Upper + 1;
2322         assert(Upper != Lower && "Upper part of range has wrapped!");
2323       }
2324     } else if (match(LHS, m_NUWShl(m_ConstantInt(CI2), m_Value()))) {
2325       // 'shl nuw CI2, x' produces [CI2, CI2 << CLZ(CI2)]
2326       Lower = CI2->getValue();
2327       Upper = Lower.shl(Lower.countLeadingZeros()) + 1;
2328     } else if (match(LHS, m_NSWShl(m_ConstantInt(CI2), m_Value()))) {
2329       if (CI2->isNegative()) {
2330         // 'shl nsw CI2, x' produces [CI2 << CLO(CI2)-1, CI2]
2331         unsigned ShiftAmount = CI2->getValue().countLeadingOnes() - 1;
2332         Lower = CI2->getValue().shl(ShiftAmount);
2333         Upper = CI2->getValue() + 1;
2334       } else {
2335         // 'shl nsw CI2, x' produces [CI2, CI2 << CLZ(CI2)-1]
2336         unsigned ShiftAmount = CI2->getValue().countLeadingZeros() - 1;
2337         Lower = CI2->getValue();
2338         Upper = CI2->getValue().shl(ShiftAmount) + 1;
2339       }
2340     } else if (match(LHS, m_LShr(m_Value(), m_ConstantInt(CI2)))) {
2341       // 'lshr x, CI2' produces [0, UINT_MAX >> CI2].
2342       APInt NegOne = APInt::getAllOnesValue(Width);
2343       if (CI2->getValue().ult(Width))
2344         Upper = NegOne.lshr(CI2->getValue()) + 1;
2345     } else if (match(LHS, m_LShr(m_ConstantInt(CI2), m_Value()))) {
2346       // 'lshr CI2, x' produces [CI2 >> (Width-1), CI2].
2347       unsigned ShiftAmount = Width - 1;
2348       if (!CI2->isZero() && cast<BinaryOperator>(LHS)->isExact())
2349         ShiftAmount = CI2->getValue().countTrailingZeros();
2350       Lower = CI2->getValue().lshr(ShiftAmount);
2351       Upper = CI2->getValue() + 1;
2352     } else if (match(LHS, m_AShr(m_Value(), m_ConstantInt(CI2)))) {
2353       // 'ashr x, CI2' produces [INT_MIN >> CI2, INT_MAX >> CI2].
2354       APInt IntMin = APInt::getSignedMinValue(Width);
2355       APInt IntMax = APInt::getSignedMaxValue(Width);
2356       if (CI2->getValue().ult(Width)) {
2357         Lower = IntMin.ashr(CI2->getValue());
2358         Upper = IntMax.ashr(CI2->getValue()) + 1;
2359       }
2360     } else if (match(LHS, m_AShr(m_ConstantInt(CI2), m_Value()))) {
2361       unsigned ShiftAmount = Width - 1;
2362       if (!CI2->isZero() && cast<BinaryOperator>(LHS)->isExact())
2363         ShiftAmount = CI2->getValue().countTrailingZeros();
2364       if (CI2->isNegative()) {
2365         // 'ashr CI2, x' produces [CI2, CI2 >> (Width-1)]
2366         Lower = CI2->getValue();
2367         Upper = CI2->getValue().ashr(ShiftAmount) + 1;
2368       } else {
2369         // 'ashr CI2, x' produces [CI2 >> (Width-1), CI2]
2370         Lower = CI2->getValue().ashr(ShiftAmount);
2371         Upper = CI2->getValue() + 1;
2372       }
2373     } else if (match(LHS, m_Or(m_Value(), m_ConstantInt(CI2)))) {
2374       // 'or x, CI2' produces [CI2, UINT_MAX].
2375       Lower = CI2->getValue();
2376     } else if (match(LHS, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(CI2)))) {
2377       // 'and x, CI2' produces [0, CI2].
2378       Upper = CI2->getValue() + 1;
2379     } else if (match(LHS, m_NUWAdd(m_Value(), m_ConstantInt(CI2)))) {
2380       // 'add nuw x, CI2' produces [CI2, UINT_MAX].
2381       Lower = CI2->getValue();
2382     }
2383
2384     ConstantRange LHS_CR = Lower != Upper ? ConstantRange(Lower, Upper)
2385                                           : ConstantRange(Width, true);
2386
2387     if (auto *I = dyn_cast<Instruction>(LHS))
2388       if (auto *Ranges = I->getMetadata(LLVMContext::MD_range))
2389         LHS_CR = LHS_CR.intersectWith(getConstantRangeFromMetadata(*Ranges));
2390
2391     if (!LHS_CR.isFullSet()) {
2392       if (RHS_CR.contains(LHS_CR))
2393         return ConstantInt::getTrue(RHS->getContext());
2394       if (RHS_CR.inverse().contains(LHS_CR))
2395         return ConstantInt::getFalse(RHS->getContext());
2396     }
2397   }
2398
2399   // If both operands have range metadata, use the metadata
2400   // to simplify the comparison.
2401   if (isa<Instruction>(RHS) && isa<Instruction>(LHS)) {
2402     auto RHS_Instr = dyn_cast<Instruction>(RHS);
2403     auto LHS_Instr = dyn_cast<Instruction>(LHS);
2404
2405     if (RHS_Instr->getMetadata(LLVMContext::MD_range) &&
2406         LHS_Instr->getMetadata(LLVMContext::MD_range)) {
2407       auto RHS_CR = getConstantRangeFromMetadata(
2408           *RHS_Instr->getMetadata(LLVMContext::MD_range));
2409       auto LHS_CR = getConstantRangeFromMetadata(
2410           *LHS_Instr->getMetadata(LLVMContext::MD_range));
2411
2412       auto Satisfied_CR = ConstantRange::makeSatisfyingICmpRegion(Pred, RHS_CR);
2413       if (Satisfied_CR.contains(LHS_CR))
2414         return ConstantInt::getTrue(RHS->getContext());
2415
2416       auto InversedSatisfied_CR = ConstantRange::makeSatisfyingICmpRegion(
2417                 CmpInst::getInversePredicate(Pred), RHS_CR);
2418       if (InversedSatisfied_CR.contains(LHS_CR))
2419         return ConstantInt::getFalse(RHS->getContext());
2420     }
2421   }
2422
2423   // Compare of cast, for example (zext X) != 0 -> X != 0
2424   if (isa<CastInst>(LHS) && (isa<Constant>(RHS) || isa<CastInst>(RHS))) {
2425     Instruction *LI = cast<CastInst>(LHS);
2426     Value *SrcOp = LI->getOperand(0);
2427     Type *SrcTy = SrcOp->getType();
2428     Type *DstTy = LI->getType();
2429
2430     // Turn icmp (ptrtoint x), (ptrtoint/constant) into a compare of the input
2431     // if the integer type is the same size as the pointer type.
2432     if (MaxRecurse && isa<PtrToIntInst>(LI) &&
2433         Q.DL.getTypeSizeInBits(SrcTy) == DstTy->getPrimitiveSizeInBits()) {
2434       if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(RHS)) {
2435         // Transfer the cast to the constant.
2436         if (Value *V = SimplifyICmpInst(Pred, SrcOp,
2437                                         ConstantExpr::getIntToPtr(RHSC, SrcTy),
2438                                         Q, MaxRecurse-1))
2439           return V;
2440       } else if (PtrToIntInst *RI = dyn_cast<PtrToIntInst>(RHS)) {
2441         if (RI->getOperand(0)->getType() == SrcTy)
2442           // Compare without the cast.
2443           if (Value *V = SimplifyICmpInst(Pred, SrcOp, RI->getOperand(0),
2444                                           Q, MaxRecurse-1))
2445             return V;
2446       }
2447     }
2448
2449     if (isa<ZExtInst>(LHS)) {
2450       // Turn icmp (zext X), (zext Y) into a compare of X and Y if they have the
2451       // same type.
2452       if (ZExtInst *RI = dyn_cast<ZExtInst>(RHS)) {
2453         if (MaxRecurse && SrcTy == RI->getOperand(0)->getType())
2454           // Compare X and Y.  Note that signed predicates become unsigned.
2455           if (Value *V = SimplifyICmpInst(ICmpInst::getUnsignedPredicate(Pred),
2456                                           SrcOp, RI->getOperand(0), Q,
2457                                           MaxRecurse-1))
2458             return V;
2459       }
2460       // Turn icmp (zext X), Cst into a compare of X and Cst if Cst is extended
2461       // too.  If not, then try to deduce the result of the comparison.
2462       else if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
2463         // Compute the constant that would happen if we truncated to SrcTy then
2464         // reextended to DstTy.
2465         Constant *Trunc = ConstantExpr::getTrunc(CI, SrcTy);
2466         Constant *RExt = ConstantExpr::getCast(CastInst::ZExt, Trunc, DstTy);
2467
2468         // If the re-extended constant didn't change then this is effectively
2469         // also a case of comparing two zero-extended values.
2470         if (RExt == CI && MaxRecurse)
2471           if (Value *V = SimplifyICmpInst(ICmpInst::getUnsignedPredicate(Pred),
2472                                         SrcOp, Trunc, Q, MaxRecurse-1))
2473             return V;
2474
2475         // Otherwise the upper bits of LHS are zero while RHS has a non-zero bit
2476         // there.  Use this to work out the result of the comparison.
2477         if (RExt != CI) {
2478           switch (Pred) {
2479           default: llvm_unreachable("Unknown ICmp predicate!");
2480           // LHS <u RHS.
2481           case ICmpInst::ICMP_EQ:
2482           case ICmpInst::ICMP_UGT:
2483           case ICmpInst::ICMP_UGE:
2484             return ConstantInt::getFalse(CI->getContext());
2485
2486           case ICmpInst::ICMP_NE:
2487           case ICmpInst::ICMP_ULT:
2488           case ICmpInst::ICMP_ULE:
2489             return ConstantInt::getTrue(CI->getContext());
2490
2491           // LHS is non-negative.  If RHS is negative then LHS >s LHS.  If RHS
2492           // is non-negative then LHS <s RHS.
2493           case ICmpInst::ICMP_SGT:
2494           case ICmpInst::ICMP_SGE:
2495             return CI->getValue().isNegative() ?
2496               ConstantInt::getTrue(CI->getContext()) :
2497               ConstantInt::getFalse(CI->getContext());
2498
2499           case ICmpInst::ICMP_SLT:
2500           case ICmpInst::ICMP_SLE:
2501             return CI->getValue().isNegative() ?
2502               ConstantInt::getFalse(CI->getContext()) :
2503               ConstantInt::getTrue(CI->getContext());
2504           }
2505         }
2506       }
2507     }
2508
2509     if (isa<SExtInst>(LHS)) {
2510       // Turn icmp (sext X), (sext Y) into a compare of X and Y if they have the
2511       // same type.
2512       if (SExtInst *RI = dyn_cast<SExtInst>(RHS)) {
2513         if (MaxRecurse && SrcTy == RI->getOperand(0)->getType())
2514           // Compare X and Y.  Note that the predicate does not change.
2515           if (Value *V = SimplifyICmpInst(Pred, SrcOp, RI->getOperand(0),
2516                                           Q, MaxRecurse-1))
2517             return V;
2518       }
2519       // Turn icmp (sext X), Cst into a compare of X and Cst if Cst is extended
2520       // too.  If not, then try to deduce the result of the comparison.
2521       else if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
2522         // Compute the constant that would happen if we truncated to SrcTy then
2523         // reextended to DstTy.
2524         Constant *Trunc = ConstantExpr::getTrunc(CI, SrcTy);
2525         Constant *RExt = ConstantExpr::getCast(CastInst::SExt, Trunc, DstTy);
2526
2527         // If the re-extended constant didn't change then this is effectively
2528         // also a case of comparing two sign-extended values.
2529         if (RExt == CI && MaxRecurse)
2530           if (Value *V = SimplifyICmpInst(Pred, SrcOp, Trunc, Q, MaxRecurse-1))
2531             return V;
2532
2533         // Otherwise the upper bits of LHS are all equal, while RHS has varying
2534         // bits there.  Use this to work out the result of the comparison.
2535         if (RExt != CI) {
2536           switch (Pred) {
2537           default: llvm_unreachable("Unknown ICmp predicate!");
2538           case ICmpInst::ICMP_EQ:
2539             return ConstantInt::getFalse(CI->getContext());
2540           case ICmpInst::ICMP_NE:
2541             return ConstantInt::getTrue(CI->getContext());
2542
2543           // If RHS is non-negative then LHS <s RHS.  If RHS is negative then
2544           // LHS >s RHS.
2545           case ICmpInst::ICMP_SGT:
2546           case ICmpInst::ICMP_SGE:
2547             return CI->getValue().isNegative() ?
2548               ConstantInt::getTrue(CI->getContext()) :
2549               ConstantInt::getFalse(CI->getContext());
2550           case ICmpInst::ICMP_SLT:
2551           case ICmpInst::ICMP_SLE:
2552             return CI->getValue().isNegative() ?
2553               ConstantInt::getFalse(CI->getContext()) :
2554               ConstantInt::getTrue(CI->getContext());
2555
2556           // If LHS is non-negative then LHS <u RHS.  If LHS is negative then
2557           // LHS >u RHS.
2558           case ICmpInst::ICMP_UGT:
2559           case ICmpInst::ICMP_UGE:
2560             // Comparison is true iff the LHS <s 0.
2561             if (MaxRecurse)
2562               if (Value *V = SimplifyICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, SrcOp,
2563                                               Constant::getNullValue(SrcTy),
2564                                               Q, MaxRecurse-1))
2565                 return V;
2566             break;
2567           case ICmpInst::ICMP_ULT:
2568           case ICmpInst::ICMP_ULE:
2569             // Comparison is true iff the LHS >=s 0.
2570             if (MaxRecurse)
2571               if (Value *V = SimplifyICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, SrcOp,
2572                                               Constant::getNullValue(SrcTy),
2573                                               Q, MaxRecurse-1))
2574                 return V;
2575             break;
2576           }
2577         }
2578       }
2579     }
2580   }
2581
2582   // icmp eq|ne X, Y -> false|true if X != Y
2583   if ((Pred == ICmpInst::ICMP_EQ || Pred == ICmpInst::ICMP_NE) &&
2584       isKnownNonEqual(LHS, RHS, Q.DL, Q.AC, Q.CxtI, Q.DT)) {
2585     LLVMContext &Ctx = LHS->getType()->getContext();
2586     return Pred == ICmpInst::ICMP_NE ?
2587       ConstantInt::getTrue(Ctx) : ConstantInt::getFalse(Ctx);
2588   }
2589
2590   // Special logic for binary operators.
2591   BinaryOperator *LBO = dyn_cast<BinaryOperator>(LHS);
2592   BinaryOperator *RBO = dyn_cast<BinaryOperator>(RHS);
2593   if (MaxRecurse && (LBO || RBO)) {
2594     // Analyze the case when either LHS or RHS is an add instruction.
2595     Value *A = nullptr, *B = nullptr, *C = nullptr, *D = nullptr;
2596     // LHS = A + B (or A and B are null); RHS = C + D (or C and D are null).
2597     bool NoLHSWrapProblem = false, NoRHSWrapProblem = false;
2598     if (LBO && LBO->getOpcode() == Instruction::Add) {
2599       A = LBO->getOperand(0); B = LBO->getOperand(1);
2600       NoLHSWrapProblem = ICmpInst::isEquality(Pred) ||
2601         (CmpInst::isUnsigned(Pred) && LBO->hasNoUnsignedWrap()) ||
2602         (CmpInst::isSigned(Pred) && LBO->hasNoSignedWrap());
2603     }
2604     if (RBO && RBO->getOpcode() == Instruction::Add) {
2605       C = RBO->getOperand(0); D = RBO->getOperand(1);
2606       NoRHSWrapProblem = ICmpInst::isEquality(Pred) ||
2607         (CmpInst::isUnsigned(Pred) && RBO->hasNoUnsignedWrap()) ||
2608         (CmpInst::isSigned(Pred) && RBO->hasNoSignedWrap());
2609     }
2610
2611     // icmp (X+Y), X -> icmp Y, 0 for equalities or if there is no overflow.
2612     if ((A == RHS || B == RHS) && NoLHSWrapProblem)
2613       if (Value *V = SimplifyICmpInst(Pred, A == RHS ? B : A,
2614                                       Constant::getNullValue(RHS->getType()),
2615                                       Q, MaxRecurse-1))
2616         return V;
2617
2618     // icmp X, (X+Y) -> icmp 0, Y for equalities or if there is no overflow.
2619     if ((C == LHS || D == LHS) && NoRHSWrapProblem)
2620       if (Value *V = SimplifyICmpInst(Pred,
2621                                       Constant::getNullValue(LHS->getType()),
2622                                       C == LHS ? D : C, Q, MaxRecurse-1))
2623         return V;
2624
2625     // icmp (X+Y), (X+Z) -> icmp Y,Z for equalities or if there is no overflow.
2626     if (A && C && (A == C || A == D || B == C || B == D) &&
2627         NoLHSWrapProblem && NoRHSWrapProblem) {
2628       // Determine Y and Z in the form icmp (X+Y), (X+Z).
2629       Value *Y, *Z;
2630       if (A == C) {
2631         // C + B == C + D  ->  B == D
2632         Y = B;
2633         Z = D;
2634       } else if (A == D) {
2635         // D + B == C + D  ->  B == C
2636         Y = B;
2637         Z = C;
2638       } else if (B == C) {
2639         // A + C == C + D  ->  A == D
2640         Y = A;
2641         Z = D;
2642       } else {
2643         assert(B == D);
2644         // A + D == C + D  ->  A == C
2645         Y = A;
2646         Z = C;
2647       }
2648       if (Value *V = SimplifyICmpInst(Pred, Y, Z, Q, MaxRecurse-1))
2649         return V;
2650     }
2651   }
2652
2653   // icmp pred (or X, Y), X
2654   if (LBO && match(LBO, m_CombineOr(m_Or(m_Value(), m_Specific(RHS)),
2655                                     m_Or(m_Specific(RHS), m_Value())))) {
2656     if (Pred == ICmpInst::ICMP_ULT)
2657       return getFalse(ITy);
2658     if (Pred == ICmpInst::ICMP_UGE)
2659       return getTrue(ITy);
2660   }
2661   // icmp pred X, (or X, Y)
2662   if (RBO && match(RBO, m_CombineOr(m_Or(m_Value(), m_Specific(LHS)),
2663                                     m_Or(m_Specific(LHS), m_Value())))) {
2664     if (Pred == ICmpInst::ICMP_ULE)
2665       return getTrue(ITy);
2666     if (Pred == ICmpInst::ICMP_UGT)
2667       return getFalse(ITy);
2668   }
2669
2670   // icmp pred (and X, Y), X
2671   if (LBO && match(LBO, m_CombineOr(m_And(m_Value(), m_Specific(RHS)),
2672                                     m_And(m_Specific(RHS), m_Value())))) {
2673     if (Pred == ICmpInst::ICMP_UGT)
2674       return getFalse(ITy);
2675     if (Pred == ICmpInst::ICMP_ULE)
2676       return getTrue(ITy);
2677   }
2678   // icmp pred X, (and X, Y)
2679   if (RBO && match(RBO, m_CombineOr(m_And(m_Value(), m_Specific(LHS)),
2680                                     m_And(m_Specific(LHS), m_Value())))) {
2681     if (Pred == ICmpInst::ICMP_UGE)
2682       return getTrue(ITy);
2683     if (Pred == ICmpInst::ICMP_ULT)
2684       return getFalse(ITy);
2685   }
2686
2687   // 0 - (zext X) pred C
2688   if (!CmpInst::isUnsigned(Pred) && match(LHS, m_Neg(m_ZExt(m_Value())))) {
2689     if (ConstantInt *RHSC = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
2690       if (RHSC->getValue().isStrictlyPositive()) {
2691         if (Pred == ICmpInst::ICMP_SLT)
2692           return ConstantInt::getTrue(RHSC->getContext());
2693         if (Pred == ICmpInst::ICMP_SGE)
2694           return ConstantInt::getFalse(RHSC->getContext());
2695         if (Pred == ICmpInst::ICMP_EQ)
2696           return ConstantInt::getFalse(RHSC->getContext());
2697         if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE)
2698           return ConstantInt::getTrue(RHSC->getContext());
2699       }
2700       if (RHSC->getValue().isNonNegative()) {
2701         if (Pred == ICmpInst::ICMP_SLE)
2702           return ConstantInt::getTrue(RHSC->getContext());
2703         if (Pred == ICmpInst::ICMP_SGT)
2704           return ConstantInt::getFalse(RHSC->getContext());
2705       }
2706     }
2707   }
2708
2709   // icmp pred (urem X, Y), Y
2710   if (LBO && match(LBO, m_URem(m_Value(), m_Specific(RHS)))) {
2711     bool KnownNonNegative, KnownNegative;
2712     switch (Pred) {
2713     default:
2714       break;
2715     case ICmpInst::ICMP_SGT:
2716     case ICmpInst::ICMP_SGE:
2717       ComputeSignBit(RHS, KnownNonNegative, KnownNegative, Q.DL, 0, Q.AC,
2718                      Q.CxtI, Q.DT);
2719       if (!KnownNonNegative)
2720         break;
2721       // fall-through
2722     case ICmpInst::ICMP_EQ:
2723     case ICmpInst::ICMP_UGT:
2724     case ICmpInst::ICMP_UGE:
2725       return getFalse(ITy);
2726     case ICmpInst::ICMP_SLT:
2727     case ICmpInst::ICMP_SLE:
2728       ComputeSignBit(RHS, KnownNonNegative, KnownNegative, Q.DL, 0, Q.AC,
2729                      Q.CxtI, Q.DT);
2730       if (!KnownNonNegative)
2731         break;
2732       // fall-through
2733     case ICmpInst::ICMP_NE:
2734     case ICmpInst::ICMP_ULT:
2735     case ICmpInst::ICMP_ULE:
2736       return getTrue(ITy);
2737     }
2738   }
2739
2740   // icmp pred X, (urem Y, X)
2741   if (RBO && match(RBO, m_URem(m_Value(), m_Specific(LHS)))) {
2742     bool KnownNonNegative, KnownNegative;
2743     switch (Pred) {
2744     default:
2745       break;
2746     case ICmpInst::ICMP_SGT:
2747     case ICmpInst::ICMP_SGE:
2748       ComputeSignBit(LHS, KnownNonNegative, KnownNegative, Q.DL, 0, Q.AC,
2749                      Q.CxtI, Q.DT);
2750       if (!KnownNonNegative)
2751         break;
2752       // fall-through
2753     case ICmpInst::ICMP_NE:
2754     case ICmpInst::ICMP_UGT:
2755     case ICmpInst::ICMP_UGE:
2756       return getTrue(ITy);
2757     case ICmpInst::ICMP_SLT:
2758     case ICmpInst::ICMP_SLE:
2759       ComputeSignBit(LHS, KnownNonNegative, KnownNegative, Q.DL, 0, Q.AC,
2760                      Q.CxtI, Q.DT);
2761       if (!KnownNonNegative)
2762         break;
2763       // fall-through
2764     case ICmpInst::ICMP_EQ:
2765     case ICmpInst::ICMP_ULT:
2766     case ICmpInst::ICMP_ULE:
2767       return getFalse(ITy);
2768     }
2769   }
2770
2771   // x udiv y <=u x.
2772   if (LBO && match(LBO, m_UDiv(m_Specific(RHS), m_Value()))) {
2773     // icmp pred (X /u Y), X
2774     if (Pred == ICmpInst::ICMP_UGT)
2775       return getFalse(ITy);
2776     if (Pred == ICmpInst::ICMP_ULE)
2777       return getTrue(ITy);
2778   }
2779
2780   // handle:
2781   //   CI2 << X == CI
2782   //   CI2 << X != CI
2783   //
2784   //   where CI2 is a power of 2 and CI isn't
2785   if (auto *CI = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
2786     const APInt *CI2Val, *CIVal = &CI->getValue();
2787     if (LBO && match(LBO, m_Shl(m_APInt(CI2Val), m_Value())) &&
2788         CI2Val->isPowerOf2()) {
2789       if (!CIVal->isPowerOf2()) {
2790         // CI2 << X can equal zero in some circumstances,
2791         // this simplification is unsafe if CI is zero.
2792         //
2793         // We know it is safe if:
2794         // - The shift is nsw, we can't shift out the one bit.
2795         // - The shift is nuw, we can't shift out the one bit.
2796         // - CI2 is one
2797         // - CI isn't zero
2798         if (LBO->hasNoSignedWrap() || LBO->hasNoUnsignedWrap() ||
2799             *CI2Val == 1 || !CI->isZero()) {
2800           if (Pred == ICmpInst::ICMP_EQ)
2801             return ConstantInt::getFalse(RHS->getContext());
2802           if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE)
2803             return ConstantInt::getTrue(RHS->getContext());
2804         }
2805       }
2806       if (CIVal->isSignBit() && *CI2Val == 1) {
2807         if (Pred == ICmpInst::ICMP_UGT)
2808           return ConstantInt::getFalse(RHS->getContext());
2809         if (Pred == ICmpInst::ICMP_ULE)
2810           return ConstantInt::getTrue(RHS->getContext());
2811       }
2812     }
2813   }
2814
2815   if (MaxRecurse && LBO && RBO && LBO->getOpcode() == RBO->getOpcode() &&
2816       LBO->getOperand(1) == RBO->getOperand(1)) {
2817     switch (LBO->getOpcode()) {
2818     default: break;
2819     case Instruction::UDiv:
2820     case Instruction::LShr:
2821       if (ICmpInst::isSigned(Pred))
2822         break;
2823       // fall-through
2824     case Instruction::SDiv:
2825     case Instruction::AShr:
2826       if (!LBO->isExact() || !RBO->isExact())
2827         break;
2828       if (Value *V = SimplifyICmpInst(Pred, LBO->getOperand(0),
2829                                       RBO->getOperand(0), Q, MaxRecurse-1))
2830         return V;
2831       break;
2832     case Instruction::Shl: {
2833       bool NUW = LBO->hasNoUnsignedWrap() && RBO->hasNoUnsignedWrap();
2834       bool NSW = LBO->hasNoSignedWrap() && RBO->hasNoSignedWrap();
2835       if (!NUW && !NSW)
2836         break;
2837       if (!NSW && ICmpInst::isSigned(Pred))
2838         break;
2839       if (Value *V = SimplifyICmpInst(Pred, LBO->getOperand(0),
2840                                       RBO->getOperand(0), Q, MaxRecurse-1))
2841         return V;
2842       break;
2843     }
2844     }
2845   }
2846
2847   // Simplify comparisons involving max/min.
2848   Value *A, *B;
2849   CmpInst::Predicate P = CmpInst::BAD_ICMP_PREDICATE;
2850   CmpInst::Predicate EqP; // Chosen so that "A == max/min(A,B)" iff "A EqP B".
2851
2852   // Signed variants on "max(a,b)>=a -> true".
2853   if (match(LHS, m_SMax(m_Value(A), m_Value(B))) && (A == RHS || B == RHS)) {
2854     if (A != RHS) std::swap(A, B); // smax(A, B) pred A.
2855     EqP = CmpInst::ICMP_SGE; // "A == smax(A, B)" iff "A sge B".
2856     // We analyze this as smax(A, B) pred A.
2857     P = Pred;
2858   } else if (match(RHS, m_SMax(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2859              (A == LHS || B == LHS)) {
2860     if (A != LHS) std::swap(A, B); // A pred smax(A, B).
2861     EqP = CmpInst::ICMP_SGE; // "A == smax(A, B)" iff "A sge B".
2862     // We analyze this as smax(A, B) swapped-pred A.
2863     P = CmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
2864   } else if (match(LHS, m_SMin(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2865              (A == RHS || B == RHS)) {
2866     if (A != RHS) std::swap(A, B); // smin(A, B) pred A.
2867     EqP = CmpInst::ICMP_SLE; // "A == smin(A, B)" iff "A sle B".
2868     // We analyze this as smax(-A, -B) swapped-pred -A.
2869     // Note that we do not need to actually form -A or -B thanks to EqP.
2870     P = CmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
2871   } else if (match(RHS, m_SMin(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2872              (A == LHS || B == LHS)) {
2873     if (A != LHS) std::swap(A, B); // A pred smin(A, B).
2874     EqP = CmpInst::ICMP_SLE; // "A == smin(A, B)" iff "A sle B".
2875     // We analyze this as smax(-A, -B) pred -A.
2876     // Note that we do not need to actually form -A or -B thanks to EqP.
2877     P = Pred;
2878   }
2879   if (P != CmpInst::BAD_ICMP_PREDICATE) {
2880     // Cases correspond to "max(A, B) p A".
2881     switch (P) {
2882     default:
2883       break;
2884     case CmpInst::ICMP_EQ:
2885     case CmpInst::ICMP_SLE:
2886       // Equivalent to "A EqP B".  This may be the same as the condition tested
2887       // in the max/min; if so, we can just return that.
2888       if (Value *V = ExtractEquivalentCondition(LHS, EqP, A, B))
2889         return V;
2890       if (Value *V = ExtractEquivalentCondition(RHS, EqP, A, B))
2891         return V;
2892       // Otherwise, see if "A EqP B" simplifies.
2893       if (MaxRecurse)
2894         if (Value *V = SimplifyICmpInst(EqP, A, B, Q, MaxRecurse-1))
2895           return V;
2896       break;
2897     case CmpInst::ICMP_NE:
2898     case CmpInst::ICMP_SGT: {
2899       CmpInst::Predicate InvEqP = CmpInst::getInversePredicate(EqP);
2900       // Equivalent to "A InvEqP B".  This may be the same as the condition
2901       // tested in the max/min; if so, we can just return that.
2902       if (Value *V = ExtractEquivalentCondition(LHS, InvEqP, A, B))
2903         return V;
2904       if (Value *V = ExtractEquivalentCondition(RHS, InvEqP, A, B))
2905         return V;
2906       // Otherwise, see if "A InvEqP B" simplifies.
2907       if (MaxRecurse)
2908         if (Value *V = SimplifyICmpInst(InvEqP, A, B, Q, MaxRecurse-1))
2909           return V;
2910       break;
2911     }
2912     case CmpInst::ICMP_SGE:
2913       // Always true.
2914       return getTrue(ITy);
2915     case CmpInst::ICMP_SLT:
2916       // Always false.
2917       return getFalse(ITy);
2918     }
2919   }
2920
2921   // Unsigned variants on "max(a,b)>=a -> true".
2922   P = CmpInst::BAD_ICMP_PREDICATE;
2923   if (match(LHS, m_UMax(m_Value(A), m_Value(B))) && (A == RHS || B == RHS)) {
2924     if (A != RHS) std::swap(A, B); // umax(A, B) pred A.
2925     EqP = CmpInst::ICMP_UGE; // "A == umax(A, B)" iff "A uge B".
2926     // We analyze this as umax(A, B) pred A.
2927     P = Pred;
2928   } else if (match(RHS, m_UMax(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2929              (A == LHS || B == LHS)) {
2930     if (A != LHS) std::swap(A, B); // A pred umax(A, B).
2931     EqP = CmpInst::ICMP_UGE; // "A == umax(A, B)" iff "A uge B".
2932     // We analyze this as umax(A, B) swapped-pred A.
2933     P = CmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
2934   } else if (match(LHS, m_UMin(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2935              (A == RHS || B == RHS)) {
2936     if (A != RHS) std::swap(A, B); // umin(A, B) pred A.
2937     EqP = CmpInst::ICMP_ULE; // "A == umin(A, B)" iff "A ule B".
2938     // We analyze this as umax(-A, -B) swapped-pred -A.
2939     // Note that we do not need to actually form -A or -B thanks to EqP.
2940     P = CmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
2941   } else if (match(RHS, m_UMin(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2942              (A == LHS || B == LHS)) {
2943     if (A != LHS) std::swap(A, B); // A pred umin(A, B).
2944     EqP = CmpInst::ICMP_ULE; // "A == umin(A, B)" iff "A ule B".
2945     // We analyze this as umax(-A, -B) pred -A.
2946     // Note that we do not need to actually form -A or -B thanks to EqP.
2947     P = Pred;
2948   }
2949   if (P != CmpInst::BAD_ICMP_PREDICATE) {
2950     // Cases correspond to "max(A, B) p A".
2951     switch (P) {
2952     default:
2953       break;
2954     case CmpInst::ICMP_EQ:
2955     case CmpInst::ICMP_ULE:
2956       // Equivalent to "A EqP B".  This may be the same as the condition tested
2957       // in the max/min; if so, we can just return that.
2958       if (Value *V = ExtractEquivalentCondition(LHS, EqP, A, B))
2959         return V;
2960       if (Value *V = ExtractEquivalentCondition(RHS, EqP, A, B))
2961         return V;
2962       // Otherwise, see if "A EqP B" simplifies.
2963       if (MaxRecurse)
2964         if (Value *V = SimplifyICmpInst(EqP, A, B, Q, MaxRecurse-1))
2965           return V;
2966       break;
2967     case CmpInst::ICMP_NE:
2968     case CmpInst::ICMP_UGT: {
2969       CmpInst::Predicate InvEqP = CmpInst::getInversePredicate(EqP);
2970       // Equivalent to "A InvEqP B".  This may be the same as the condition
2971       // tested in the max/min; if so, we can just return that.
2972       if (Value *V = ExtractEquivalentCondition(LHS, InvEqP, A, B))
2973         return V;
2974       if (Value *V = ExtractEquivalentCondition(RHS, InvEqP, A, B))
2975         return V;
2976       // Otherwise, see if "A InvEqP B" simplifies.
2977       if (MaxRecurse)
2978         if (Value *V = SimplifyICmpInst(InvEqP, A, B, Q, MaxRecurse-1))
2979           return V;
2980       break;
2981     }
2982     case CmpInst::ICMP_UGE:
2983       // Always true.
2984       return getTrue(ITy);
2985     case CmpInst::ICMP_ULT:
2986       // Always false.
2987       return getFalse(ITy);
2988     }
2989   }
2990
2991   // Variants on "max(x,y) >= min(x,z)".
2992   Value *C, *D;
2993   if (match(LHS, m_SMax(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2994       match(RHS, m_SMin(m_Value(C), m_Value(D))) &&
2995       (A == C || A == D || B == C || B == D)) {
2996     // max(x, ?) pred min(x, ?).
2997     if (Pred == CmpInst::ICMP_SGE)
2998       // Always true.
2999       return getTrue(ITy);
3000     if (Pred == CmpInst::ICMP_SLT)
3001       // Always false.
3002       return getFalse(ITy);
3003   } else if (match(LHS, m_SMin(m_Value(A), m_Value(B))) &&
3004              match(RHS, m_SMax(m_Value(C), m_Value(D))) &&
3005              (A == C || A == D || B == C || B == D)) {
3006     // min(x, ?) pred max(x, ?).
3007     if (Pred == CmpInst::ICMP_SLE)
3008       // Always true.
3009       return getTrue(ITy);
3010     if (Pred == CmpInst::ICMP_SGT)
3011       // Always false.
3012       return getFalse(ITy);
3013   } else if (match(LHS, m_UMax(m_Value(A), m_Value(B))) &&
3014              match(RHS, m_UMin(m_Value(C), m_Value(D))) &&
3015              (A == C || A == D || B == C || B == D)) {
3016     // max(x, ?) pred min(x, ?).
3017     if (Pred == CmpInst::ICMP_UGE)
3018       // Always true.
3019       return getTrue(ITy);
3020     if (Pred == CmpInst::ICMP_ULT)
3021       // Always false.
3022       return getFalse(ITy);
3023   } else if (match(LHS, m_UMin(m_Value(A), m_Value(B))) &&
3024              match(RHS, m_UMax(m_Value(C), m_Value(D))) &&
3025              (A == C || A == D || B == C || B == D)) {
3026     // min(x, ?) pred max(x, ?).
3027     if (Pred == CmpInst::ICMP_ULE)
3028       // Always true.
3029       return getTrue(ITy);
3030     if (Pred == CmpInst::ICMP_UGT)
3031       // Always false.
3032       return getFalse(ITy);
3033   }
3034
3035   // Simplify comparisons of related pointers using a powerful, recursive
3036   // GEP-walk when we have target data available..
3037   if (LHS->getType()->isPointerTy())
3038     if (Constant *C = computePointerICmp(Q.DL, Q.TLI, Pred, LHS, RHS))
3039       return C;
3040
3041   if (GetElementPtrInst *GLHS = dyn_cast<GetElementPtrInst>(LHS)) {
3042     if (GEPOperator *GRHS = dyn_cast<GEPOperator>(RHS)) {
3043       if (GLHS->getPointerOperand() == GRHS->getPointerOperand() &&
3044           GLHS->hasAllConstantIndices() && GRHS->hasAllConstantIndices() &&
3045           (ICmpInst::isEquality(Pred) ||
3046            (GLHS->isInBounds() && GRHS->isInBounds() &&
3047             Pred == ICmpInst::getSignedPredicate(Pred)))) {
3048         // The bases are equal and the indices are constant.  Build a constant
3049         // expression GEP with the same indices and a null base pointer to see
3050         // what constant folding can make out of it.
3051         Constant *Null = Constant::getNullValue(GLHS->getPointerOperandType());
3052         SmallVector<Value *, 4> IndicesLHS(GLHS->idx_begin(), GLHS->idx_end());
3053         Constant *NewLHS = ConstantExpr::getGetElementPtr(
3054             GLHS->getSourceElementType(), Null, IndicesLHS);
3055
3056         SmallVector<Value *, 4> IndicesRHS(GRHS->idx_begin(), GRHS->idx_end());
3057         Constant *NewRHS = ConstantExpr::getGetElementPtr(
3058             GLHS->getSourceElementType(), Null, IndicesRHS);
3059         return ConstantExpr::getICmp(Pred, NewLHS, NewRHS);
3060       }
3061     }
3062   }
3063
3064   // If a bit is known to be zero for A and known to be one for B,
3065   // then A and B cannot be equal.
3066   if (ICmpInst::isEquality(Pred)) {
3067     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
3068       uint32_t BitWidth = CI->getBitWidth();
3069       APInt LHSKnownZero(BitWidth, 0);
3070       APInt LHSKnownOne(BitWidth, 0);
3071       computeKnownBits(LHS, LHSKnownZero, LHSKnownOne, Q.DL, /*Depth=*/0, Q.AC,
3072                        Q.CxtI, Q.DT);
3073       const APInt &RHSVal = CI->getValue();
3074       if (((LHSKnownZero & RHSVal) != 0) || ((LHSKnownOne & ~RHSVal) != 0))
3075         return Pred == ICmpInst::ICMP_EQ
3076                    ? ConstantInt::getFalse(CI->getContext())
3077                    : ConstantInt::getTrue(CI->getContext());
3078     }
3079   }
3080
3081   // If the comparison is with the result of a select instruction, check whether
3082   // comparing with either branch of the select always yields the same value.
3083   if (isa<SelectInst>(LHS) || isa<SelectInst>(RHS))
3084     if (Value *V = ThreadCmpOverSelect(Pred, LHS, RHS, Q, MaxRecurse))
3085       return V;
3086
3087   // If the comparison is with the result of a phi instruction, check whether
3088   // doing the compare with each incoming phi value yields a common result.
3089   if (isa<PHINode>(LHS) || isa<PHINode>(RHS))
3090     if (Value *V = ThreadCmpOverPHI(Pred, LHS, RHS, Q, MaxRecurse))
3091       return V;
3092
3093   return nullptr;
3094 }
3095
3096 Value *llvm::SimplifyICmpInst(unsigned Predicate, Value *LHS, Value *RHS,
3097                               const DataLayout &DL,
3098                               const TargetLibraryInfo *TLI,
3099                               const DominatorTree *DT, AssumptionCache *AC,
3100                               Instruction *CxtI) {
3101   return ::SimplifyICmpInst(Predicate, LHS, RHS, Query(DL, TLI, DT, AC, CxtI),
3102                             RecursionLimit);
3103 }
3104
3105 /// SimplifyFCmpInst - Given operands for an FCmpInst, see if we can
3106 /// fold the result.  If not, this returns null.
3107 static Value *SimplifyFCmpInst(unsigned Predicate, Value *LHS, Value *RHS,
3108                                FastMathFlags FMF, const Query &Q,
3109                                unsigned MaxRecurse) {
3110   CmpInst::Predicate Pred = (CmpInst::Predicate)Predicate;
3111   assert(CmpInst::isFPPredicate(Pred) && "Not an FP compare!");
3112
3113   if (Constant *CLHS = dyn_cast<Constant>(LHS)) {
3114     if (Constant *CRHS = dyn_cast<Constant>(RHS))
3115       return ConstantFoldCompareInstOperands(Pred, CLHS, CRHS, Q.DL, Q.TLI);
3116
3117     // If we have a constant, make sure it is on the RHS.
3118     std::swap(LHS, RHS);
3119     Pred = CmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
3120   }
3121
3122   // Fold trivial predicates.
3123   if (Pred == FCmpInst::FCMP_FALSE)
3124     return ConstantInt::get(GetCompareTy(LHS), 0);
3125   if (Pred == FCmpInst::FCMP_TRUE)
3126     return ConstantInt::get(GetCompareTy(LHS), 1);
3127
3128   // UNO/ORD predicates can be trivially folded if NaNs are ignored.
3129   if (FMF.noNaNs()) {
3130     if (Pred == FCmpInst::FCMP_UNO)
3131       return ConstantInt::get(GetCompareTy(LHS), 0);
3132     if (Pred == FCmpInst::FCMP_ORD)
3133       return ConstantInt::get(GetCompareTy(LHS), 1);
3134   }
3135
3136   // fcmp pred x, undef  and  fcmp pred undef, x
3137   // fold to true if unordered, false if ordered
3138   if (isa<UndefValue>(LHS) || isa<UndefValue>(RHS)) {
3139     // Choosing NaN for the undef will always make unordered comparison succeed
3140     // and ordered comparison fail.
3141     return ConstantInt::get(GetCompareTy(LHS), CmpInst::isUnordered(Pred));
3142   }
3143
3144   // fcmp x,x -> true/false.  Not all compares are foldable.
3145   if (LHS == RHS) {
3146     if (CmpInst::isTrueWhenEqual(Pred))
3147       return ConstantInt::get(GetCompareTy(LHS), 1);
3148     if (CmpInst::isFalseWhenEqual(Pred))
3149       return ConstantInt::get(GetCompareTy(LHS), 0);
3150   }
3151
3152   // Handle fcmp with constant RHS
3153   if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHS)) {
3154     // If the constant is a nan, see if we can fold the comparison based on it.
3155     if (CFP->getValueAPF().isNaN()) {
3156       if (FCmpInst::isOrdered(Pred)) // True "if ordered and foo"
3157         return ConstantInt::getFalse(CFP->getContext());
3158       assert(FCmpInst::isUnordered(Pred) &&
3159              "Comparison must be either ordered or unordered!");
3160       // True if unordered.
3161       return ConstantInt::getTrue(CFP->getContext());
3162     }
3163     // Check whether the constant is an infinity.
3164     if (CFP->getValueAPF().isInfinity()) {
3165       if (CFP->getValueAPF().isNegative()) {
3166         switch (Pred) {
3167         case FCmpInst::FCMP_OLT:
3168           // No value is ordered and less than negative infinity.
3169           return ConstantInt::getFalse(CFP->getContext());
3170         case FCmpInst::FCMP_UGE:
3171           // All values are unordered with or at least negative infinity.
3172           return ConstantInt::getTrue(CFP->getContext());
3173         default:
3174           break;
3175         }
3176       } else {
3177         switch (Pred) {
3178         case FCmpInst::FCMP_OGT:
3179           // No value is ordered and greater than infinity.
3180           return ConstantInt::getFalse(CFP->getContext());
3181         case FCmpInst::FCMP_ULE:
3182           // All values are unordered with and at most infinity.
3183           return ConstantInt::getTrue(CFP->getContext());
3184         default:
3185           break;
3186         }
3187       }
3188     }
3189     if (CFP->getValueAPF().isZero()) {
3190       switch (Pred) {
3191       case FCmpInst::FCMP_UGE:
3192         if (CannotBeOrderedLessThanZero(LHS))
3193           return ConstantInt::getTrue(CFP->getContext());
3194         break;
3195       case FCmpInst::FCMP_OLT:
3196         // X < 0
3197         if (CannotBeOrderedLessThanZero(LHS))
3198           return ConstantInt::getFalse(CFP->getContext());
3199         break;
3200       default:
3201         break;
3202       }
3203     }
3204   }
3205
3206   // If the comparison is with the result of a select instruction, check whether
3207   // comparing with either branch of the select always yields the same value.
3208   if (isa<SelectInst>(LHS) || isa<SelectInst>(RHS))
3209     if (Value *V = ThreadCmpOverSelect(Pred, LHS, RHS, Q, MaxRecurse))
3210       return V;
3211
3212   // If the comparison is with the result of a phi instruction, check whether
3213   // doing the compare with each incoming phi value yields a common result.
3214   if (isa<PHINode>(LHS) || isa<PHINode>(RHS))
3215     if (Value *V = ThreadCmpOverPHI(Pred, LHS, RHS, Q, MaxRecurse))
3216       return V;
3217
3218   return nullptr;
3219 }
3220
3221 Value *llvm::SimplifyFCmpInst(unsigned Predicate, Value *LHS, Value *RHS,
3222                               FastMathFlags FMF, const DataLayout &DL,
3223                               const TargetLibraryInfo *TLI,
3224                               const DominatorTree *DT, AssumptionCache *AC,
3225                               const Instruction *CxtI) {
3226   return ::SimplifyFCmpInst(Predicate, LHS, RHS, FMF,
3227                             Query(DL, TLI, DT, AC, CxtI), RecursionLimit);
3228 }
3229
3230 /// SimplifyWithOpReplaced - See if V simplifies when its operand Op is
3231 /// replaced with RepOp.
3232 static const Value *SimplifyWithOpReplaced(Value *V, Value *Op, Value *RepOp,
3233                                            const Query &Q,
3234                                            unsigned MaxRecurse) {
3235   // Trivial replacement.
3236   if (V == Op)
3237     return RepOp;
3238
3239   auto *I = dyn_cast<Instruction>(V);
3240   if (!I)
3241     return nullptr;
3242
3243   // If this is a binary operator, try to simplify it with the replaced op.
3244   if (auto *B = dyn_cast<BinaryOperator>(I)) {
3245     // Consider:
3246     //   %cmp = icmp eq i32 %x, 2147483647
3247     //   %add = add nsw i32 %x, 1
3248     //   %sel = select i1 %cmp, i32 -2147483648, i32 %add
3249     //
3250     // We can't replace %sel with %add unless we strip away the flags.
3251     if (isa<OverflowingBinaryOperator>(B))
3252       if (B->hasNoSignedWrap() || B->hasNoUnsignedWrap())
3253         return nullptr;
3254     if (isa<PossiblyExactOperator>(B))
3255       if (B->isExact())
3256         return nullptr;
3257
3258     if (MaxRecurse) {
3259       if (B->getOperand(0) == Op)
3260         return SimplifyBinOp(B->getOpcode(), RepOp, B->getOperand(1), Q,
3261                              MaxRecurse - 1);
3262       if (B->getOperand(1) == Op)
3263         return SimplifyBinOp(B->getOpcode(), B->getOperand(0), RepOp, Q,
3264                              MaxRecurse - 1);
3265     }
3266   }
3267
3268   // Same for CmpInsts.
3269   if (CmpInst *C = dyn_cast<CmpInst>(I)) {
3270     if (MaxRecurse) {
3271       if (C->getOperand(0) == Op)
3272         return SimplifyCmpInst(C->getPredicate(), RepOp, C->getOperand(1), Q,
3273                                MaxRecurse - 1);
3274       if (C->getOperand(1) == Op)
3275         return SimplifyCmpInst(C->getPredicate(), C->getOperand(0), RepOp, Q,
3276                                MaxRecurse - 1);
3277     }
3278   }
3279
3280   // TODO: We could hand off more cases to instsimplify here.
3281
3282   // If all operands are constant after substituting Op for RepOp then we can
3283   // constant fold the instruction.
3284   if (Constant *CRepOp = dyn_cast<Constant>(RepOp)) {
3285     // Build a list of all constant operands.
3286     SmallVector<Constant *, 8> ConstOps;
3287     for (unsigned i = 0, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i) {
3288       if (I->getOperand(i) == Op)
3289         ConstOps.push_back(CRepOp);
3290       else if (Constant *COp = dyn_cast<Constant>(I->getOperand(i)))
3291         ConstOps.push_back(COp);
3292       else
3293         break;
3294     }
3295
3296     // All operands were constants, fold it.
3297     if (ConstOps.size() == I->getNumOperands()) {
3298       if (CmpInst *C = dyn_cast<CmpInst>(I))
3299         return ConstantFoldCompareInstOperands(C->getPredicate(), ConstOps[0],
3300                                                ConstOps[1], Q.DL, Q.TLI);
3301
3302       if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I))
3303         if (!LI->isVolatile())
3304           return ConstantFoldLoadFromConstPtr(ConstOps[0], Q.DL);
3305
3306       return ConstantFoldInstOperands(I->getOpcode(), I->getType(), ConstOps,
3307                                       Q.DL, Q.TLI);
3308     }
3309   }
3310
3311   return nullptr;
3312 }
3313
3314 /// SimplifySelectInst - Given operands for a SelectInst, see if we can fold
3315 /// the result.  If not, this returns null.
3316 static Value *SimplifySelectInst(Value *CondVal, Value *TrueVal,
3317                                  Value *FalseVal, const Query &Q,
3318                                  unsigned MaxRecurse) {
3319   // select true, X, Y  -> X
3320   // select false, X, Y -> Y
3321   if (Constant *CB = dyn_cast<Constant>(CondVal)) {
3322     if (CB->isAllOnesValue())
3323       return TrueVal;
3324     if (CB->isNullValue())
3325       return FalseVal;
3326   }
3327
3328   // select C, X, X -> X
3329   if (TrueVal == FalseVal)
3330     return TrueVal;
3331
3332   if (isa<UndefValue>(CondVal)) {  // select undef, X, Y -> X or Y
3333     if (isa<Constant>(TrueVal))
3334       return TrueVal;
3335     return FalseVal;
3336   }
3337   if (isa<UndefValue>(TrueVal))   // select C, undef, X -> X
3338     return FalseVal;
3339   if (isa<UndefValue>(FalseVal))   // select C, X, undef -> X
3340     return TrueVal;
3341
3342   if (const auto *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(CondVal)) {
3343     unsigned BitWidth = Q.DL.getTypeSizeInBits(TrueVal->getType());
3344     ICmpInst::Predicate Pred = ICI->getPredicate();
3345     Value *CmpLHS = ICI->getOperand(0);
3346     Value *CmpRHS = ICI->getOperand(1);
3347     APInt MinSignedValue = APInt::getSignBit(BitWidth);
3348     Value *X;
3349     const APInt *Y;
3350     bool TrueWhenUnset;
3351     bool IsBitTest = false;
3352     if (ICmpInst::isEquality(Pred) &&
3353         match(CmpLHS, m_And(m_Value(X), m_APInt(Y))) &&
3354         match(CmpRHS, m_Zero())) {
3355       IsBitTest = true;
3356       TrueWhenUnset = Pred == ICmpInst::ICMP_EQ;
3357     } else if (Pred == ICmpInst::ICMP_SLT && match(CmpRHS, m_Zero())) {
3358       X = CmpLHS;
3359       Y = &MinSignedValue;
3360       IsBitTest = true;
3361       TrueWhenUnset = false;
3362     } else if (Pred == ICmpInst::ICMP_SGT && match(CmpRHS, m_AllOnes())) {
3363       X = CmpLHS;
3364       Y = &MinSignedValue;
3365       IsBitTest = true;
3366       TrueWhenUnset = true;
3367     }
3368     if (IsBitTest) {
3369       const APInt *C;
3370       // (X & Y) == 0 ? X & ~Y : X  --> X
3371       // (X & Y) != 0 ? X & ~Y : X  --> X & ~Y
3372       if (FalseVal == X && match(TrueVal, m_And(m_Specific(X), m_APInt(C))) &&
3373           *Y == ~*C)
3374         return TrueWhenUnset ? FalseVal : TrueVal;
3375       // (X & Y) == 0 ? X : X & ~Y  --> X & ~Y
3376       // (X & Y) != 0 ? X : X & ~Y  --> X
3377       if (TrueVal == X && match(FalseVal, m_And(m_Specific(X), m_APInt(C))) &&
3378           *Y == ~*C)
3379         return TrueWhenUnset ? FalseVal : TrueVal;
3380
3381       if (Y->isPowerOf2()) {
3382         // (X & Y) == 0 ? X | Y : X  --> X | Y
3383         // (X & Y) != 0 ? X | Y : X  --> X
3384         if (FalseVal == X && match(TrueVal, m_Or(m_Specific(X), m_APInt(C))) &&
3385             *Y == *C)
3386           return TrueWhenUnset ? TrueVal : FalseVal;
3387         // (X & Y) == 0 ? X : X | Y  --> X
3388         // (X & Y) != 0 ? X : X | Y  --> X | Y
3389         if (TrueVal == X && match(FalseVal, m_Or(m_Specific(X), m_APInt(C))) &&
3390             *Y == *C)
3391           return TrueWhenUnset ? TrueVal : FalseVal;
3392       }
3393     }
3394     if (ICI->hasOneUse()) {
3395       const APInt *C;
3396       if (match(CmpRHS, m_APInt(C))) {
3397         // X < MIN ? T : F  -->  F
3398         if (Pred == ICmpInst::ICMP_SLT && C->isMinSignedValue())
3399           return FalseVal;
3400         // X < MIN ? T : F  -->  F
3401         if (Pred == ICmpInst::ICMP_ULT && C->isMinValue())
3402           return FalseVal;
3403         // X > MAX ? T : F  -->  F
3404         if (Pred == ICmpInst::ICMP_SGT && C->isMaxSignedValue())
3405           return FalseVal;
3406         // X > MAX ? T : F  -->  F
3407         if (Pred == ICmpInst::ICMP_UGT && C->isMaxValue())
3408           return FalseVal;
3409       }
3410     }
3411
3412     // If we have an equality comparison then we know the value in one of the
3413     // arms of the select. See if substituting this value into the arm and
3414     // simplifying the result yields the same value as the other arm.
3415     if (Pred == ICmpInst::ICMP_EQ) {
3416       if (SimplifyWithOpReplaced(FalseVal, CmpLHS, CmpRHS, Q, MaxRecurse) ==
3417               TrueVal ||
3418           SimplifyWithOpReplaced(FalseVal, CmpRHS, CmpLHS, Q, MaxRecurse) ==
3419               TrueVal)
3420         return FalseVal;
3421       if (SimplifyWithOpReplaced(TrueVal, CmpLHS, CmpRHS, Q, MaxRecurse) ==
3422               FalseVal ||
3423           SimplifyWithOpReplaced(TrueVal, CmpRHS, CmpLHS, Q, MaxRecurse) ==
3424               FalseVal)
3425         return FalseVal;
3426     } else if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE) {
3427       if (SimplifyWithOpReplaced(TrueVal, CmpLHS, CmpRHS, Q, MaxRecurse) ==
3428               FalseVal ||
3429           SimplifyWithOpReplaced(TrueVal, CmpRHS, CmpLHS, Q, MaxRecurse) ==
3430               FalseVal)
3431         return TrueVal;
3432       if (SimplifyWithOpReplaced(FalseVal, CmpLHS, CmpRHS, Q, MaxRecurse) ==
3433               TrueVal ||
3434           SimplifyWithOpReplaced(FalseVal, CmpRHS, CmpLHS, Q, MaxRecurse) ==
3435               TrueVal)
3436         return TrueVal;
3437     }
3438   }
3439
3440   return nullptr;
3441 }
3442
3443 Value *llvm::SimplifySelectInst(Value *Cond, Value *TrueVal, Value *FalseVal,
3444                                 const DataLayout &DL,
3445                                 const TargetLibraryInfo *TLI,
3446                                 const DominatorTree *DT, AssumptionCache *AC,
3447                                 const Instruction *CxtI) {
3448   return ::SimplifySelectInst(Cond, TrueVal, FalseVal,
3449                               Query(DL, TLI, DT, AC, CxtI), RecursionLimit);
3450 }
3451
3452 /// SimplifyGEPInst - Given operands for an GetElementPtrInst, see if we can
3453 /// fold the result.  If not, this returns null.
3454 static Value *SimplifyGEPInst(Type *SrcTy, ArrayRef<Value *> Ops,
3455                               const Query &Q, unsigned) {
3456   // The type of the GEP pointer operand.
3457   unsigned AS =
3458       cast<PointerType>(Ops[0]->getType()->getScalarType())->getAddressSpace();
3459
3460   // getelementptr P -> P.
3461   if (Ops.size() == 1)
3462     return Ops[0];
3463
3464   // Compute the (pointer) type returned by the GEP instruction.
3465   Type *LastType = GetElementPtrInst::getIndexedType(SrcTy, Ops.slice(1));
3466   Type *GEPTy = PointerType::get(LastType, AS);
3467   if (VectorType *VT = dyn_cast<VectorType>(Ops[0]->getType()))
3468     GEPTy = VectorType::get(GEPTy, VT->getNumElements());
3469
3470   if (isa<UndefValue>(Ops[0]))
3471     return UndefValue::get(GEPTy);
3472
3473   if (Ops.size() == 2) {
3474     // getelementptr P, 0 -> P.
3475     if (match(Ops[1], m_Zero()))
3476       return Ops[0];
3477
3478     Type *Ty = SrcTy;
3479     if (Ty->isSized()) {
3480       Value *P;
3481       uint64_t C;
3482       uint64_t TyAllocSize = Q.DL.getTypeAllocSize(Ty);
3483       // getelementptr P, N -> P if P points to a type of zero size.
3484       if (TyAllocSize == 0)
3485         return Ops[0];
3486
3487       // The following transforms are only safe if the ptrtoint cast
3488       // doesn't truncate the pointers.
3489       if (Ops[1]->getType()->getScalarSizeInBits() ==
3490           Q.DL.getPointerSizeInBits(AS)) {
3491         auto PtrToIntOrZero = [GEPTy](Value *P) -> Value * {
3492           if (match(P, m_Zero()))
3493             return Constant::getNullValue(GEPTy);
3494           Value *Temp;
3495           if (match(P, m_PtrToInt(m_Value(Temp))))
3496             if (Temp->getType() == GEPTy)
3497               return Temp;
3498           return nullptr;
3499         };
3500
3501         // getelementptr V, (sub P, V) -> P if P points to a type of size 1.
3502         if (TyAllocSize == 1 &&
3503             match(Ops[1], m_Sub(m_Value(P), m_PtrToInt(m_Specific(Ops[0])))))
3504           if (Value *R = PtrToIntOrZero(P))
3505             return R;
3506
3507         // getelementptr V, (ashr (sub P, V), C) -> Q
3508         // if P points to a type of size 1 << C.
3509         if (match(Ops[1],
3510                   m_AShr(m_Sub(m_Value(P), m_PtrToInt(m_Specific(Ops[0]))),
3511                          m_ConstantInt(C))) &&
3512             TyAllocSize == 1ULL << C)
3513           if (Value *R = PtrToIntOrZero(P))
3514             return R;
3515
3516         // getelementptr V, (sdiv (sub P, V), C) -> Q
3517         // if P points to a type of size C.
3518         if (match(Ops[1],
3519                   m_SDiv(m_Sub(m_Value(P), m_PtrToInt(m_Specific(Ops[0]))),
3520                          m_SpecificInt(TyAllocSize))))
3521           if (Value *R = PtrToIntOrZero(P))
3522             return R;
3523       }
3524     }
3525   }
3526
3527   // Check to see if this is constant foldable.
3528   for (unsigned i = 0, e = Ops.size(); i != e; ++i)
3529     if (!isa<Constant>(Ops[i]))
3530       return nullptr;
3531
3532   return ConstantExpr::getGetElementPtr(SrcTy, cast<Constant>(Ops[0]),
3533                                         Ops.slice(1));
3534 }
3535
3536 Value *llvm::SimplifyGEPInst(ArrayRef<Value *> Ops, const DataLayout &DL,
3537                              const TargetLibraryInfo *TLI,
3538                              const DominatorTree *DT, AssumptionCache *AC,
3539                              const Instruction *CxtI) {
3540   return ::SimplifyGEPInst(
3541       cast<PointerType>(Ops[0]->getType()->getScalarType())->getElementType(),
3542       Ops, Query(DL, TLI, DT, AC, CxtI), RecursionLimit);
3543 }
3544
3545 /// SimplifyInsertValueInst - Given operands for an InsertValueInst, see if we
3546 /// can fold the result.  If not, this returns null.
3547 static Value *SimplifyInsertValueInst(Value *Agg, Value *Val,
3548                                       ArrayRef<unsigned> Idxs, const Query &Q,
3549                                       unsigned) {
3550   if (Constant *CAgg = dyn_cast<Constant>(Agg))
3551     if (Constant *CVal = dyn_cast<Constant>(Val))
3552       return ConstantFoldInsertValueInstruction(CAgg, CVal, Idxs);
3553
3554   // insertvalue x, undef, n -> x
3555   if (match(Val, m_Undef()))
3556     return Agg;
3557
3558   // insertvalue x, (extractvalue y, n), n
3559   if (ExtractValueInst *EV = dyn_cast<ExtractValueInst>(Val))
3560     if (EV->getAggregateOperand()->getType() == Agg->getType() &&
3561         EV->getIndices() == Idxs) {
3562       // insertvalue undef, (extractvalue y, n), n -> y
3563       if (match(Agg, m_Undef()))
3564         return EV->getAggregateOperand();
3565
3566       // insertvalue y, (extractvalue y, n), n -> y
3567       if (Agg == EV->getAggregateOperand())
3568         return Agg;
3569     }
3570
3571   return nullptr;
3572 }
3573
3574 Value *llvm::SimplifyInsertValueInst(
3575     Value *Agg, Value *Val, ArrayRef<unsigned> Idxs, const DataLayout &DL,
3576     const TargetLibraryInfo *TLI, const DominatorTree *DT, AssumptionCache *AC,
3577     const Instruction *CxtI) {
3578   return ::SimplifyInsertValueInst(Agg, Val, Idxs, Query(DL, TLI, DT, AC, CxtI),
3579                                    RecursionLimit);
3580 }
3581
3582 /// SimplifyExtractValueInst - Given operands for an ExtractValueInst, see if we
3583 /// can fold the result.  If not, this returns null.
3584 static Value *SimplifyExtractValueInst(Value *Agg, ArrayRef<unsigned> Idxs,
3585                                        const Query &, unsigned) {
3586   if (auto *CAgg = dyn_cast<Constant>(Agg))
3587     return ConstantFoldExtractValueInstruction(CAgg, Idxs);
3588
3589   // extractvalue x, (insertvalue y, elt, n), n -> elt
3590   unsigned NumIdxs = Idxs.size();
3591   for (auto *IVI = dyn_cast<InsertValueInst>(Agg); IVI != nullptr;
3592        IVI = dyn_cast<InsertValueInst>(IVI->getAggregateOperand())) {
3593     ArrayRef<unsigned> InsertValueIdxs = IVI->getIndices();
3594     unsigned NumInsertValueIdxs = InsertValueIdxs.size();
3595     unsigned NumCommonIdxs = std::min(NumInsertValueIdxs, NumIdxs);
3596     if (InsertValueIdxs.slice(0, NumCommonIdxs) ==
3597         Idxs.slice(0, NumCommonIdxs)) {
3598       if (NumIdxs == NumInsertValueIdxs)
3599         return IVI->getInsertedValueOperand();
3600       break;
3601     }
3602   }
3603
3604   return nullptr;
3605 }
3606
3607 Value *llvm::SimplifyExtractValueInst(Value *Agg, ArrayRef<unsigned> Idxs,
3608                                       const DataLayout &DL,
3609                                       const TargetLibraryInfo *TLI,
3610                                       const DominatorTree *DT,
3611                                       AssumptionCache *AC,
3612                                       const Instruction *CxtI) {
3613   return ::SimplifyExtractValueInst(Agg, Idxs, Query(DL, TLI, DT, AC, CxtI),
3614                                     RecursionLimit);
3615 }
3616
3617 /// SimplifyExtractElementInst - Given operands for an ExtractElementInst, see if we
3618 /// can fold the result.  If not, this returns null.
3619 static Value *SimplifyExtractElementInst(Value *Vec, Value *Idx, const Query &,
3620                                          unsigned) {
3621   if (auto *CVec = dyn_cast<Constant>(Vec)) {
3622     if (auto *CIdx = dyn_cast<Constant>(Idx))
3623       return ConstantFoldExtractElementInstruction(CVec, CIdx);
3624
3625     // The index is not relevant if our vector is a splat.
3626     if (auto *Splat = CVec->getSplatValue())
3627       return Splat;
3628
3629     if (isa<UndefValue>(Vec))
3630       return UndefValue::get(Vec->getType()->getVectorElementType());
3631   }
3632
3633   // If extracting a specified index from the vector, see if we can recursively
3634   // find a previously computed scalar that was inserted into the vector.
3635   if (auto *IdxC = dyn_cast<ConstantInt>(Idx))
3636     if (Value *Elt = findScalarElement(Vec, IdxC->getZExtValue()))
3637       return Elt;
3638
3639   return nullptr;
3640 }
3641
3642 Value *llvm::SimplifyExtractElementInst(
3643     Value *Vec, Value *Idx, const DataLayout &DL, const TargetLibraryInfo *TLI,
3644     const DominatorTree *DT, AssumptionCache *AC, const Instruction *CxtI) {
3645   return ::SimplifyExtractElementInst(Vec, Idx, Query(DL, TLI, DT, AC, CxtI),
3646                                       RecursionLimit);
3647 }
3648
3649 /// SimplifyPHINode - See if we can fold the given phi.  If not, returns null.
3650 static Value *SimplifyPHINode(PHINode *PN, const Query &Q) {
3651   // If all of the PHI's incoming values are the same then replace the PHI node
3652   // with the common value.
3653   Value *CommonValue = nullptr;
3654   bool HasUndefInput = false;
3655   for (Value *Incoming : PN->incoming_values()) {
3656     // If the incoming value is the phi node itself, it can safely be skipped.
3657     if (Incoming == PN) continue;
3658     if (isa<UndefValue>(Incoming)) {
3659       // Remember that we saw an undef value, but otherwise ignore them.
3660       HasUndefInput = true;
3661       continue;
3662     }
3663     if (CommonValue && Incoming != CommonValue)
3664       return nullptr;  // Not the same, bail out.
3665     CommonValue = Incoming;
3666   }
3667
3668   // If CommonValue is null then all of the incoming values were either undef or
3669   // equal to the phi node itself.
3670   if (!CommonValue)
3671     return UndefValue::get(PN->getType());
3672
3673   // If we have a PHI node like phi(X, undef, X), where X is defined by some
3674   // instruction, we cannot return X as the result of the PHI node unless it
3675   // dominates the PHI block.
3676   if (HasUndefInput)
3677     return ValueDominatesPHI(CommonValue, PN, Q.DT) ? CommonValue : nullptr;
3678
3679   return CommonValue;
3680 }
3681
3682 static Value *SimplifyTruncInst(Value *Op, Type *Ty, const Query &Q, unsigned) {
3683   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op))
3684     return ConstantFoldInstOperands(Instruction::Trunc, Ty, C, Q.DL, Q.TLI);
3685
3686   return nullptr;
3687 }
3688
3689 Value *llvm::SimplifyTruncInst(Value *Op, Type *Ty, const DataLayout &DL,
3690                                const TargetLibraryInfo *TLI,
3691                                const DominatorTree *DT, AssumptionCache *AC,
3692                                const Instruction *CxtI) {
3693   return ::SimplifyTruncInst(Op, Ty, Query(DL, TLI, DT, AC, CxtI),
3694                              RecursionLimit);
3695 }
3696
3697 //=== Helper functions for higher up the class hierarchy.
3698
3699 /// SimplifyBinOp - Given operands for a BinaryOperator, see if we can
3700 /// fold the result.  If not, this returns null.
3701 static Value *SimplifyBinOp(unsigned Opcode, Value *LHS, Value *RHS,
3702                             const Query &Q, unsigned MaxRecurse) {
3703   switch (Opcode) {
3704   case Instruction::Add:
3705     return SimplifyAddInst(LHS, RHS, /*isNSW*/false, /*isNUW*/false,
3706                            Q, MaxRecurse);
3707   case Instruction::FAdd:
3708     return SimplifyFAddInst(LHS, RHS, FastMathFlags(), Q, MaxRecurse);
3709
3710   case Instruction::Sub:
3711     return SimplifySubInst(LHS, RHS, /*isNSW*/false, /*isNUW*/false,
3712                            Q, MaxRecurse);
3713   case Instruction::FSub:
3714     return SimplifyFSubInst(LHS, RHS, FastMathFlags(), Q, MaxRecurse);
3715
3716   case Instruction::Mul:  return SimplifyMulInst (LHS, RHS, Q, MaxRecurse);
3717   case Instruction::FMul:
3718     return SimplifyFMulInst (LHS, RHS, FastMathFlags(), Q, MaxRecurse);
3719   case Instruction::SDiv: return SimplifySDivInst(LHS, RHS, Q, MaxRecurse);
3720   case Instruction::UDiv: return SimplifyUDivInst(LHS, RHS, Q, MaxRecurse);
3721   case Instruction::FDiv:
3722       return SimplifyFDivInst(LHS, RHS, FastMathFlags(), Q, MaxRecurse);
3723   case Instruction::SRem: return SimplifySRemInst(LHS, RHS, Q, MaxRecurse);
3724   case Instruction::URem: return SimplifyURemInst(LHS, RHS, Q, MaxRecurse);
3725   case Instruction::FRem:
3726       return SimplifyFRemInst(LHS, RHS, FastMathFlags(), Q, MaxRecurse);
3727   case Instruction::Shl:
3728     return SimplifyShlInst(LHS, RHS, /*isNSW*/false, /*isNUW*/false,
3729                            Q, MaxRecurse);
3730   case Instruction::LShr:
3731     return SimplifyLShrInst(LHS, RHS, /*isExact*/false, Q, MaxRecurse);
3732   case Instruction::AShr:
3733     return SimplifyAShrInst(LHS, RHS, /*isExact*/false, Q, MaxRecurse);
3734   case Instruction::And: return SimplifyAndInst(LHS, RHS, Q, MaxRecurse);
3735   case Instruction::Or:  return SimplifyOrInst (LHS, RHS, Q, MaxRecurse);
3736   case Instruction::Xor: return SimplifyXorInst(LHS, RHS, Q, MaxRecurse);
3737   default:
3738     if (Constant *CLHS = dyn_cast<Constant>(LHS))
3739       if (Constant *CRHS = dyn_cast<Constant>(RHS)) {
3740         Constant *COps[] = {CLHS, CRHS};
3741         return ConstantFoldInstOperands(Opcode, LHS->getType(), COps, Q.DL,
3742                                         Q.TLI);
3743       }
3744
3745     // If the operation is associative, try some generic simplifications.
3746     if (Instruction::isAssociative(Opcode))
3747       if (Value *V = SimplifyAssociativeBinOp(Opcode, LHS, RHS, Q, MaxRecurse))
3748         return V;
3749
3750     // If the operation is with the result of a select instruction check whether
3751     // operating on either branch of the select always yields the same value.
3752     if (isa<SelectInst>(LHS) || isa<SelectInst>(RHS))
3753       if (Value *V = ThreadBinOpOverSelect(Opcode, LHS, RHS, Q, MaxRecurse))
3754         return V;
3755
3756     // If the operation is with the result of a phi instruction, check whether
3757     // operating on all incoming values of the phi always yields the same value.
3758     if (isa<PHINode>(LHS) || isa<PHINode>(RHS))
3759       if (Value *V = ThreadBinOpOverPHI(Opcode, LHS, RHS, Q, MaxRecurse))
3760         return V;
3761
3762     return nullptr;
3763   }
3764 }
3765
3766 /// SimplifyFPBinOp - Given operands for a BinaryOperator, see if we can
3767 /// fold the result.  If not, this returns null.
3768 /// In contrast to SimplifyBinOp, try to use FastMathFlag when folding the
3769 /// result. In case we don't need FastMathFlags, simply fall to SimplifyBinOp.
3770 static Value *SimplifyFPBinOp(unsigned Opcode, Value *LHS, Value *RHS,
3771                               const FastMathFlags &FMF, const Query &Q,
3772                               unsigned MaxRecurse) {
3773   switch (Opcode) {
3774   case Instruction::FAdd:
3775     return SimplifyFAddInst(LHS, RHS, FMF, Q, MaxRecurse);
3776   case Instruction::FSub:
3777     return SimplifyFSubInst(LHS, RHS, FMF, Q, MaxRecurse);
3778   case Instruction::FMul:
3779     return SimplifyFMulInst(LHS, RHS, FMF, Q, MaxRecurse);
3780   default:
3781     return SimplifyBinOp(Opcode, LHS, RHS, Q, MaxRecurse);
3782   }
3783 }
3784
3785 Value *llvm::SimplifyBinOp(unsigned Opcode, Value *LHS, Value *RHS,
3786                            const DataLayout &DL, const TargetLibraryInfo *TLI,
3787                            const DominatorTree *DT, AssumptionCache *AC,
3788                            const Instruction *CxtI) {
3789   return ::SimplifyBinOp(Opcode, LHS, RHS, Query(DL, TLI, DT, AC, CxtI),
3790                          RecursionLimit);
3791 }
3792
3793 Value *llvm::SimplifyFPBinOp(unsigned Opcode, Value *LHS, Value *RHS,
3794                              const FastMathFlags &FMF, const DataLayout &DL,
3795                              const TargetLibraryInfo *TLI,
3796                              const DominatorTree *DT, AssumptionCache *AC,
3797                              const Instruction *CxtI) {
3798   return ::SimplifyFPBinOp(Opcode, LHS, RHS, FMF, Query(DL, TLI, DT, AC, CxtI),
3799                            RecursionLimit);
3800 }
3801
3802 /// SimplifyCmpInst - Given operands for a CmpInst, see if we can
3803 /// fold the result.
3804 static Value *SimplifyCmpInst(unsigned Predicate, Value *LHS, Value *RHS,
3805                               const Query &Q, unsigned MaxRecurse) {
3806   if (CmpInst::isIntPredicate((CmpInst::Predicate)Predicate))
3807     return SimplifyICmpInst(Predicate, LHS, RHS, Q, MaxRecurse);
3808   return SimplifyFCmpInst(Predicate, LHS, RHS, FastMathFlags(), Q, MaxRecurse);
3809 }
3810
3811 Value *llvm::SimplifyCmpInst(unsigned Predicate, Value *LHS, Value *RHS,
3812                              const DataLayout &DL, const TargetLibraryInfo *TLI,
3813                              const DominatorTree *DT, AssumptionCache *AC,
3814                              const Instruction *CxtI) {
3815   return ::SimplifyCmpInst(Predicate, LHS, RHS, Query(DL, TLI, DT, AC, CxtI),
3816                            RecursionLimit);
3817 }
3818
3819 static bool IsIdempotent(Intrinsic::ID ID) {
3820   switch (ID) {
3821   default: return false;
3822
3823   // Unary idempotent: f(f(x)) = f(x)
3824   case Intrinsic::fabs:
3825   case Intrinsic::floor:
3826   case Intrinsic::ceil:
3827   case Intrinsic::trunc:
3828   case Intrinsic::rint:
3829   case Intrinsic::nearbyint:
3830   case Intrinsic::round:
3831     return true;
3832   }
3833 }
3834
3835 template <typename IterTy>
3836 static Value *SimplifyIntrinsic(Function *F, IterTy ArgBegin, IterTy ArgEnd,
3837                                 const Query &Q, unsigned MaxRecurse) {
3838   Intrinsic::ID IID = F->getIntrinsicID();
3839   unsigned NumOperands = std::distance(ArgBegin, ArgEnd);
3840   Type *ReturnType = F->getReturnType();
3841
3842   // Binary Ops
3843   if (NumOperands == 2) {
3844     Value *LHS = *ArgBegin;
3845     Value *RHS = *(ArgBegin + 1);
3846     if (IID == Intrinsic::usub_with_overflow ||
3847         IID == Intrinsic::ssub_with_overflow) {
3848       // X - X -> { 0, false }
3849       if (LHS == RHS)
3850         return Constant::getNullValue(ReturnType);
3851
3852       // X - undef -> undef
3853       // undef - X -> undef
3854       if (isa<UndefValue>(LHS) || isa<UndefValue>(RHS))
3855         return UndefValue::get(ReturnType);
3856     }
3857
3858     if (IID == Intrinsic::uadd_with_overflow ||
3859         IID == Intrinsic::sadd_with_overflow) {
3860       // X + undef -> undef
3861       if (isa<UndefValue>(RHS))
3862         return UndefValue::get(ReturnType);
3863     }
3864
3865     if (IID == Intrinsic::umul_with_overflow ||
3866         IID == Intrinsic::smul_with_overflow) {
3867       // X * 0 -> { 0, false }
3868       if (match(RHS, m_Zero()))
3869         return Constant::getNullValue(ReturnType);
3870
3871       // X * undef -> { 0, false }
3872       if (match(RHS, m_Undef()))
3873         return Constant::getNullValue(ReturnType);
3874     }
3875   }
3876
3877   // Perform idempotent optimizations
3878   if (!IsIdempotent(IID))
3879     return nullptr;
3880
3881   // Unary Ops
3882   if (NumOperands == 1)
3883     if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(*ArgBegin))
3884       if (II->getIntrinsicID() == IID)
3885         return II;
3886
3887   return nullptr;
3888 }
3889
3890 template <typename IterTy>
3891 static Value *SimplifyCall(Value *V, IterTy ArgBegin, IterTy ArgEnd,
3892                            const Query &Q, unsigned MaxRecurse) {
3893   Type *Ty = V->getType();
3894   if (PointerType *PTy = dyn_cast<PointerType>(Ty))
3895     Ty = PTy->getElementType();
3896   FunctionType *FTy = cast<FunctionType>(Ty);
3897
3898   // call undef -> undef
3899   if (isa<UndefValue>(V))
3900     return UndefValue::get(FTy->getReturnType());
3901
3902   Function *F = dyn_cast<Function>(V);
3903   if (!F)
3904     return nullptr;
3905
3906   if (F->isIntrinsic())
3907     if (Value *Ret = SimplifyIntrinsic(F, ArgBegin, ArgEnd, Q, MaxRecurse))
3908       return Ret;
3909
3910   if (!canConstantFoldCallTo(F))
3911     return nullptr;
3912
3913   SmallVector<Constant *, 4> ConstantArgs;
3914   ConstantArgs.reserve(ArgEnd - ArgBegin);
3915   for (IterTy I = ArgBegin, E = ArgEnd; I != E; ++I) {
3916     Constant *C = dyn_cast<Constant>(*I);
3917     if (!C)
3918       return nullptr;
3919     ConstantArgs.push_back(C);
3920   }
3921
3922   return ConstantFoldCall(F, ConstantArgs, Q.TLI);
3923 }
3924
3925 Value *llvm::SimplifyCall(Value *V, User::op_iterator ArgBegin,
3926                           User::op_iterator ArgEnd, const DataLayout &DL,
3927                           const TargetLibraryInfo *TLI, const DominatorTree *DT,
3928                           AssumptionCache *AC, const Instruction *CxtI) {
3929   return ::SimplifyCall(V, ArgBegin, ArgEnd, Query(DL, TLI, DT, AC, CxtI),
3930                         RecursionLimit);
3931 }
3932
3933 Value *llvm::SimplifyCall(Value *V, ArrayRef<Value *> Args,
3934                           const DataLayout &DL, const TargetLibraryInfo *TLI,
3935                           const DominatorTree *DT, AssumptionCache *AC,
3936                           const Instruction *CxtI) {
3937   return ::SimplifyCall(V, Args.begin(), Args.end(),
3938                         Query(DL, TLI, DT, AC, CxtI), RecursionLimit);
3939 }
3940
3941 /// SimplifyInstruction - See if we can compute a simplified version of this
3942 /// instruction.  If not, this returns null.
3943 Value *llvm::SimplifyInstruction(Instruction *I, const DataLayout &DL,
3944                                  const TargetLibraryInfo *TLI,
3945                                  const DominatorTree *DT, AssumptionCache *AC) {
3946   Value *Result;
3947
3948   switch (I->getOpcode()) {
3949   default:
3950     Result = ConstantFoldInstruction(I, DL, TLI);
3951     break;
3952   case Instruction::FAdd:
3953     Result = SimplifyFAddInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
3954                               I->getFastMathFlags(), DL, TLI, DT, AC, I);
3955     break;
3956   case Instruction::Add:
3957     Result = SimplifyAddInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
3958                              cast<BinaryOperator>(I)->hasNoSignedWrap(),
3959                              cast<BinaryOperator>(I)->hasNoUnsignedWrap(), DL,
3960                              TLI, DT, AC, I);
3961     break;
3962   case Instruction::FSub:
3963     Result = SimplifyFSubInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
3964                               I->getFastMathFlags(), DL, TLI, DT, AC, I);
3965     break;
3966   case Instruction::Sub:
3967     Result = SimplifySubInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
3968                              cast<BinaryOperator>(I)->hasNoSignedWrap(),
3969                              cast<BinaryOperator>(I)->hasNoUnsignedWrap(), DL,
3970                              TLI, DT, AC, I);
3971     break;
3972   case Instruction::FMul:
3973     Result = SimplifyFMulInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
3974                               I->getFastMathFlags(), DL, TLI, DT, AC, I);
3975     break;
3976   case Instruction::Mul:
3977     Result =
3978         SimplifyMulInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1), DL, TLI, DT, AC, I);
3979     break;
3980   case Instruction::SDiv:
3981     Result = SimplifySDivInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1), DL, TLI, DT,
3982                               AC, I);
3983     break;
3984   case Instruction::UDiv:
3985     Result = SimplifyUDivInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1), DL, TLI, DT,
3986                               AC, I);
3987     break;
3988   case Instruction::FDiv:
3989     Result = SimplifyFDivInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
3990                               I->getFastMathFlags(), DL, TLI, DT, AC, I);
3991     break;
3992   case Instruction::SRem:
3993     Result = SimplifySRemInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1), DL, TLI, DT,
3994                               AC, I);
3995     break;
3996   case Instruction::URem:
3997     Result = SimplifyURemInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1), DL, TLI, DT,
3998                               AC, I);
3999     break;
4000   case Instruction::FRem:
4001     Result = SimplifyFRemInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
4002                               I->getFastMathFlags(), DL, TLI, DT, AC, I);
4003     break;
4004   case Instruction::Shl:
4005     Result = SimplifyShlInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
4006                              cast<BinaryOperator>(I)->hasNoSignedWrap(),
4007                              cast<BinaryOperator>(I)->hasNoUnsignedWrap(), DL,
4008                              TLI, DT, AC, I);
4009     break;
4010   case Instruction::LShr:
4011     Result = SimplifyLShrInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
4012                               cast<BinaryOperator>(I)->isExact(), DL, TLI, DT,
4013                               AC, I);
4014     break;
4015   case Instruction::AShr:
4016     Result = SimplifyAShrInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
4017                               cast<BinaryOperator>(I)->isExact(), DL, TLI, DT,
4018                               AC, I);
4019     break;
4020   case Instruction::And:
4021     Result =
4022         SimplifyAndInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1), DL, TLI, DT, AC, I);
4023     break;
4024   case Instruction::Or:
4025     Result =
4026         SimplifyOrInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1), DL, TLI, DT, AC, I);
4027     break;
4028   case Instruction::Xor:
4029     Result =
4030         SimplifyXorInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1), DL, TLI, DT, AC, I);
4031     break;
4032   case Instruction::ICmp:
4033     Result =
4034         SimplifyICmpInst(cast<ICmpInst>(I)->getPredicate(), I->getOperand(0),
4035                          I->getOperand(1), DL, TLI, DT, AC, I);
4036     break;
4037   case Instruction::FCmp:
4038     Result = SimplifyFCmpInst(cast<FCmpInst>(I)->getPredicate(),
4039                               I->getOperand(0), I->getOperand(1),
4040                               I->getFastMathFlags(), DL, TLI, DT, AC, I);
4041     break;
4042   case Instruction::Select:
4043     Result = SimplifySelectInst(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
4044                                 I->getOperand(2), DL, TLI, DT, AC, I);
4045     break;
4046   case Instruction::GetElementPtr: {
4047     SmallVector<Value*, 8> Ops(I->op_begin(), I->op_end());
4048     Result = SimplifyGEPInst(Ops, DL, TLI, DT, AC, I);
4049     break;
4050   }
4051   case Instruction::InsertValue: {
4052     InsertValueInst *IV = cast<InsertValueInst>(I);
4053     Result = SimplifyInsertValueInst(IV->getAggregateOperand(),
4054                                      IV->getInsertedValueOperand(),
4055                                      IV->getIndices(), DL, TLI, DT, AC, I);
4056     break;
4057   }
4058   case Instruction::ExtractValue: {
4059     auto *EVI = cast<ExtractValueInst>(I);
4060     Result = SimplifyExtractValueInst(EVI->getAggregateOperand(),
4061                                       EVI->getIndices(), DL, TLI, DT, AC, I);
4062     break;
4063   }
4064   case Instruction::ExtractElement: {
4065     auto *EEI = cast<ExtractElementInst>(I);
4066     Result = SimplifyExtractElementInst(
4067         EEI->getVectorOperand(), EEI->getIndexOperand(), DL, TLI, DT, AC, I);
4068     break;
4069   }
4070   case Instruction::PHI:
4071     Result = SimplifyPHINode(cast<PHINode>(I), Query(DL, TLI, DT, AC, I));
4072     break;
4073   case Instruction::Call: {
4074     CallSite CS(cast<CallInst>(I));
4075     Result = SimplifyCall(CS.getCalledValue(), CS.arg_begin(), CS.arg_end(), DL,
4076                           TLI, DT, AC, I);
4077     break;
4078   }
4079   case Instruction::Trunc:
4080     Result =
4081         SimplifyTruncInst(I->getOperand(0), I->getType(), DL, TLI, DT, AC, I);
4082     break;
4083   }
4084
4085   // In general, it is possible for computeKnownBits to determine all bits in a
4086   // value even when the operands are not all constants.
4087   if (!Result && I->getType()->isIntegerTy()) {
4088     unsigned BitWidth = I->getType()->getScalarSizeInBits();
4089     APInt KnownZero(BitWidth, 0);
4090     APInt KnownOne(BitWidth, 0);
4091     computeKnownBits(I, KnownZero, KnownOne, DL, /*Depth*/0, AC, I, DT);
4092     if ((KnownZero | KnownOne).isAllOnesValue())
4093       Result = ConstantInt::get(I->getContext(), KnownOne);
4094   }
4095
4096   /// If called on unreachable code, the above logic may report that the
4097   /// instruction simplified to itself.  Make life easier for users by
4098   /// detecting that case here, returning a safe value instead.
4099   return Result == I ? UndefValue::get(I->getType()) : Result;
4100 }
4101
4102 /// \brief Implementation of recursive simplification through an instructions
4103 /// uses.
4104 ///
4105 /// This is the common implementation of the recursive simplification routines.
4106 /// If we have a pre-simplified value in 'SimpleV', that is forcibly used to
4107 /// replace the instruction 'I'. Otherwise, we simply add 'I' to the list of
4108 /// instructions to process and attempt to simplify it using
4109 /// InstructionSimplify.
4110 ///
4111 /// This routine returns 'true' only when *it* simplifies something. The passed
4112 /// in simplified value does not count toward this.
4113 static bool replaceAndRecursivelySimplifyImpl(Instruction *I, Value *SimpleV,
4114                                               const TargetLibraryInfo *TLI,
4115                                               const DominatorTree *DT,
4116                                               AssumptionCache *AC) {
4117   bool Simplified = false;
4118   SmallSetVector<Instruction *, 8> Worklist;
4119   const DataLayout &DL = I->getModule()->getDataLayout();
4120
4121   // If we have an explicit value to collapse to, do that round of the
4122   // simplification loop by hand initially.
4123   if (SimpleV) {
4124     for (User *U : I->users())
4125       if (U != I)
4126         Worklist.insert(cast<Instruction>(U));
4127
4128     // Replace the instruction with its simplified value.
4129     I->replaceAllUsesWith(SimpleV);
4130
4131     // Gracefully handle edge cases where the instruction is not wired into any
4132     // parent block.
4133     if (I->getParent())
4134       I->eraseFromParent();
4135   } else {
4136     Worklist.insert(I);
4137   }
4138
4139   // Note that we must test the size on each iteration, the worklist can grow.
4140   for (unsigned Idx = 0; Idx != Worklist.size(); ++Idx) {
4141     I = Worklist[Idx];
4142
4143     // See if this instruction simplifies.
4144     SimpleV = SimplifyInstruction(I, DL, TLI, DT, AC);
4145     if (!SimpleV)
4146       continue;
4147
4148     Simplified = true;
4149
4150     // Stash away all the uses of the old instruction so we can check them for
4151     // recursive simplifications after a RAUW. This is cheaper than checking all
4152     // uses of To on the recursive step in most cases.
4153     for (User *U : I->users())
4154       Worklist.insert(cast<Instruction>(U));
4155
4156     // Replace the instruction with its simplified value.
4157     I->replaceAllUsesWith(SimpleV);
4158
4159     // Gracefully handle edge cases where the instruction is not wired into any
4160     // parent block.
4161     if (I->getParent())
4162       I->eraseFromParent();
4163   }
4164   return Simplified;
4165 }
4166
4167 bool llvm::recursivelySimplifyInstruction(Instruction *I,
4168                                           const TargetLibraryInfo *TLI,
4169                                           const DominatorTree *DT,
4170                                           AssumptionCache *AC) {
4171   return replaceAndRecursivelySimplifyImpl(I, nullptr, TLI, DT, AC);
4172 }
4173
4174 bool llvm::replaceAndRecursivelySimplify(Instruction *I, Value *SimpleV,
4175                                          const TargetLibraryInfo *TLI,
4176                                          const DominatorTree *DT,
4177                                          AssumptionCache *AC) {
4178   assert(I != SimpleV && "replaceAndRecursivelySimplify(X,X) is not valid!");
4179   assert(SimpleV && "Must provide a simplified value.");
4180   return replaceAndRecursivelySimplifyImpl(I, SimpleV, TLI, DT, AC);
4181 }