lib/Transforms/InstCombine/InstCombineAndOrXor.cpp

   1 //===- InstCombineAndOrXor.cpp --------------------------------------------===//
   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 the visitAnd, visitOr, and visitXor functions.
  11 //
  12 //===----------------------------------------------------------------------===//
  13
  14 #include "InstCombine.h"
  15 #include "llvm/Analysis/InstructionSimplify.h"
  16 #include "llvm/IR/Intrinsics.h"
  17 #include "llvm/Support/ConstantRange.h"
  18 #include "llvm/Support/PatternMatch.h"
  19 #include "llvm/Transforms/Utils/CmpInstAnalysis.h"
  20 using namespace llvm;
  21 using namespace PatternMatch;
  22
  23
  24 /// AddOne - Add one to a ConstantInt.
  25 static Constant *AddOne(ConstantInt *C) {
  26   return ConstantInt::get(C->getContext(), C->getValue() + 1);
  27 }
  28 /// SubOne - Subtract one from a ConstantInt.
  29 static Constant *SubOne(ConstantInt *C) {
  30   return ConstantInt::get(C->getContext(), C->getValue()-1);
  31 }
  32
  33 /// isFreeToInvert - Return true if the specified value is free to invert (apply
  34 /// ~ to).  This happens in cases where the ~ can be eliminated.
  35 static inline bool isFreeToInvert(Value *V) {
  36   // ~(~(X)) -> X.
  37   if (BinaryOperator::isNot(V))
  38     return true;
  39
  40   // Constants can be considered to be not'ed values.
  41   if (isa<ConstantInt>(V))
  42     return true;
  43
  44   // Compares can be inverted if they have a single use.
  45   if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(V))
  46     return CI->hasOneUse();
  47
  48   return false;
  49 }
  50
  51 static inline Value *dyn_castNotVal(Value *V) {
  52   // If this is not(not(x)) don't return that this is a not: we want the two
  53   // not's to be folded first.
  54   if (BinaryOperator::isNot(V)) {
  55     Value *Operand = BinaryOperator::getNotArgument(V);
  56     if (!isFreeToInvert(Operand))
  57       return Operand;
  58   }
  59
  60   // Constants can be considered to be not'ed values...
  61   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(V))
  62     return ConstantInt::get(C->getType(), ~C->getValue());
  63   return 0;
  64 }
  65
  66 /// getFCmpCode - Similar to getICmpCode but for FCmpInst. This encodes a fcmp
  67 /// predicate into a three bit mask. It also returns whether it is an ordered
  68 /// predicate by reference.
  69 static unsigned getFCmpCode(FCmpInst::Predicate CC, bool &isOrdered) {
  70   isOrdered = false;
  71   switch (CC) {
  72   case FCmpInst::FCMP_ORD: isOrdered = true; return 0;  // 000
  73   case FCmpInst::FCMP_UNO:                   return 0;  // 000
  74   case FCmpInst::FCMP_OGT: isOrdered = true; return 1;  // 001
  75   case FCmpInst::FCMP_UGT:                   return 1;  // 001
  76   case FCmpInst::FCMP_OEQ: isOrdered = true; return 2;  // 010
  77   case FCmpInst::FCMP_UEQ:                   return 2;  // 010
  78   case FCmpInst::FCMP_OGE: isOrdered = true; return 3;  // 011
  79   case FCmpInst::FCMP_UGE:                   return 3;  // 011
  80   case FCmpInst::FCMP_OLT: isOrdered = true; return 4;  // 100
  81   case FCmpInst::FCMP_ULT:                   return 4;  // 100
  82   case FCmpInst::FCMP_ONE: isOrdered = true; return 5;  // 101
  83   case FCmpInst::FCMP_UNE:                   return 5;  // 101
  84   case FCmpInst::FCMP_OLE: isOrdered = true; return 6;  // 110
  85   case FCmpInst::FCMP_ULE:                   return 6;  // 110
  86     // True -> 7
  87   default:
  88     // Not expecting FCMP_FALSE and FCMP_TRUE;
  89     llvm_unreachable("Unexpected FCmp predicate!");
  90   }
  91 }
  92
  93 /// getNewICmpValue - This is the complement of getICmpCode, which turns an
  94 /// opcode and two operands into either a constant true or false, or a brand
  95 /// new ICmp instruction. The sign is passed in to determine which kind
  96 /// of predicate to use in the new icmp instruction.
  97 static Value *getNewICmpValue(bool Sign, unsigned Code, Value *LHS, Value *RHS,
  98                               InstCombiner::BuilderTy *Builder) {
  99   ICmpInst::Predicate NewPred;
 100   if (Value *NewConstant = getICmpValue(Sign, Code, LHS, RHS, NewPred))
 101     return NewConstant;
 102   return Builder->CreateICmp(NewPred, LHS, RHS);
 103 }
 104
 105 /// getFCmpValue - This is the complement of getFCmpCode, which turns an
 106 /// opcode and two operands into either a FCmp instruction. isordered is passed
 107 /// in to determine which kind of predicate to use in the new fcmp instruction.
 108 static Value *getFCmpValue(bool isordered, unsigned code,
 109                            Value *LHS, Value *RHS,
 110                            InstCombiner::BuilderTy *Builder) {
 111   CmpInst::Predicate Pred;
 112   switch (code) {
 113   default: llvm_unreachable("Illegal FCmp code!");
 114   case 0: Pred = isordered ? FCmpInst::FCMP_ORD : FCmpInst::FCMP_UNO; break;
 115   case 1: Pred = isordered ? FCmpInst::FCMP_OGT : FCmpInst::FCMP_UGT; break;
 116   case 2: Pred = isordered ? FCmpInst::FCMP_OEQ : FCmpInst::FCMP_UEQ; break;
 117   case 3: Pred = isordered ? FCmpInst::FCMP_OGE : FCmpInst::FCMP_UGE; break;
 118   case 4: Pred = isordered ? FCmpInst::FCMP_OLT : FCmpInst::FCMP_ULT; break;
 119   case 5: Pred = isordered ? FCmpInst::FCMP_ONE : FCmpInst::FCMP_UNE; break;
 120   case 6: Pred = isordered ? FCmpInst::FCMP_OLE : FCmpInst::FCMP_ULE; break;
 121   case 7:
 122     if (!isordered) return ConstantInt::getTrue(LHS->getContext());
 123     Pred = FCmpInst::FCMP_ORD; break;
 124   }
 125   return Builder->CreateFCmp(Pred, LHS, RHS);
 126 }
 127
 128 // OptAndOp - This handles expressions of the form ((val OP C1) & C2).  Where
 129 // the Op parameter is 'OP', OpRHS is 'C1', and AndRHS is 'C2'.  Op is
 130 // guaranteed to be a binary operator.
 131 Instruction *InstCombiner::OptAndOp(Instruction *Op,
 132                                     ConstantInt *OpRHS,
 133                                     ConstantInt *AndRHS,
 134                                     BinaryOperator &TheAnd) {
 135   Value *X = Op->getOperand(0);
 136   Constant *Together = 0;
 137   if (!Op->isShift())
 138     Together = ConstantExpr::getAnd(AndRHS, OpRHS);
 139
 140   switch (Op->getOpcode()) {
 141   case Instruction::Xor:
 142     if (Op->hasOneUse()) {
 143       // (X ^ C1) & C2 --> (X & C2) ^ (C1&C2)
 144       Value *And = Builder->CreateAnd(X, AndRHS);
 145       And->takeName(Op);
 146       return BinaryOperator::CreateXor(And, Together);
 147     }
 148     break;
 149   case Instruction::Or:
 150     if (Op->hasOneUse()){
 151       if (Together != OpRHS) {
 152         // (X | C1) & C2 --> (X | (C1&C2)) & C2
 153         Value *Or = Builder->CreateOr(X, Together);
 154         Or->takeName(Op);
 155         return BinaryOperator::CreateAnd(Or, AndRHS);
 156       }
 157
 158       ConstantInt *TogetherCI = dyn_cast<ConstantInt>(Together);
 159       if (TogetherCI && !TogetherCI->isZero()){
 160         // (X | C1) & C2 --> (X & (C2^(C1&C2))) | C1
 161         // NOTE: This reduces the number of bits set in the & mask, which
 162         // can expose opportunities for store narrowing.
 163         Together = ConstantExpr::getXor(AndRHS, Together);
 164         Value *And = Builder->CreateAnd(X, Together);
 165         And->takeName(Op);
 166         return BinaryOperator::CreateOr(And, OpRHS);
 167       }
 168     }
 169
 170     break;
 171   case Instruction::Add:
 172     if (Op->hasOneUse()) {
 173       // Adding a one to a single bit bit-field should be turned into an XOR
 174       // of the bit.  First thing to check is to see if this AND is with a
 175       // single bit constant.
 176       const APInt &AndRHSV = AndRHS->getValue();
 177
 178       // If there is only one bit set.
 179       if (AndRHSV.isPowerOf2()) {
 180         // Ok, at this point, we know that we are masking the result of the
 181         // ADD down to exactly one bit.  If the constant we are adding has
 182         // no bits set below this bit, then we can eliminate the ADD.
 183         const APInt& AddRHS = OpRHS->getValue();
 184
 185         // Check to see if any bits below the one bit set in AndRHSV are set.
 186         if ((AddRHS & (AndRHSV-1)) == 0) {
 187           // If not, the only thing that can effect the output of the AND is
 188           // the bit specified by AndRHSV.  If that bit is set, the effect of
 189           // the XOR is to toggle the bit.  If it is clear, then the ADD has
 190           // no effect.
 191           if ((AddRHS & AndRHSV) == 0) { // Bit is not set, noop
 192             TheAnd.setOperand(0, X);
 193             return &TheAnd;
 194           } else {
 195             // Pull the XOR out of the AND.
 196             Value *NewAnd = Builder->CreateAnd(X, AndRHS);
 197             NewAnd->takeName(Op);
 198             return BinaryOperator::CreateXor(NewAnd, AndRHS);
 199           }
 200         }
 201       }
 202     }
 203     break;
 204
 205   case Instruction::Shl: {
 206     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
 207     // the anded constant includes them, clear them now!
 208     //
 209     uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
 210     uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
 211     APInt ShlMask(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth-OpRHSVal));
 212     ConstantInt *CI = Builder->getInt(AndRHS->getValue() & ShlMask);
 213
 214     if (CI->getValue() == ShlMask)
 215       // Masking out bits that the shift already masks.
 216       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, Op);   // No need for the and.
 217
 218     if (CI != AndRHS) {                  // Reducing bits set in and.
 219       TheAnd.setOperand(1, CI);
 220       return &TheAnd;
 221     }
 222     break;
 223   }
 224   case Instruction::LShr: {
 225     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
 226     // the anded constant includes them, clear them now!  This only applies to
 227     // unsigned shifts, because a signed shr may bring in set bits!
 228     //
 229     uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
 230     uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
 231     APInt ShrMask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - OpRHSVal));
 232     ConstantInt *CI = Builder->getInt(AndRHS->getValue() & ShrMask);
 233
 234     if (CI->getValue() == ShrMask)
 235       // Masking out bits that the shift already masks.
 236       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, Op);
 237
 238     if (CI != AndRHS) {
 239       TheAnd.setOperand(1, CI);  // Reduce bits set in and cst.
 240       return &TheAnd;
 241     }
 242     break;
 243   }
 244   case Instruction::AShr:
 245     // Signed shr.
 246     // See if this is shifting in some sign extension, then masking it out
 247     // with an and.
 248     if (Op->hasOneUse()) {
 249       uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
 250       uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
 251       APInt ShrMask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - OpRHSVal));
 252       Constant *C = Builder->getInt(AndRHS->getValue() & ShrMask);
 253       if (C == AndRHS) {          // Masking out bits shifted in.
 254         // (Val ashr C1) & C2 -> (Val lshr C1) & C2
 255         // Make the argument unsigned.
 256         Value *ShVal = Op->getOperand(0);
 257         ShVal = Builder->CreateLShr(ShVal, OpRHS, Op->getName());
 258         return BinaryOperator::CreateAnd(ShVal, AndRHS, TheAnd.getName());
 259       }
 260     }
 261     break;
 262   }
 263   return 0;
 264 }
 265
 266 /// Emit a computation of: (V >= Lo && V < Hi) if Inside is true, otherwise
 267 /// (V < Lo || V >= Hi).  In practice, we emit the more efficient
 268 /// (V-Lo) \<u Hi-Lo.  This method expects that Lo <= Hi. isSigned indicates
 269 /// whether to treat the V, Lo and HI as signed or not. IB is the location to
 270 /// insert new instructions.
 271 Value *InstCombiner::InsertRangeTest(Value *V, Constant *Lo, Constant *Hi,
 272                                      bool isSigned, bool Inside) {
 273   assert(cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getICmp((isSigned ?
 274             ICmpInst::ICMP_SLE:ICmpInst::ICMP_ULE), Lo, Hi))->getZExtValue() &&
 275          "Lo is not <= Hi in range emission code!");
 276
 277   if (Inside) {
 278     if (Lo == Hi)  // Trivially false.
 279       return Builder->getFalse();
 280
 281     // V >= Min && V < Hi --> V < Hi
 282     if (cast<ConstantInt>(Lo)->isMinValue(isSigned)) {
 283       ICmpInst::Predicate pred = (isSigned ?
 284         ICmpInst::ICMP_SLT : ICmpInst::ICMP_ULT);
 285       return Builder->CreateICmp(pred, V, Hi);
 286     }
 287
 288     // Emit V-Lo <u Hi-Lo
 289     Constant *NegLo = ConstantExpr::getNeg(Lo);
 290     Value *Add = Builder->CreateAdd(V, NegLo, V->getName()+".off");
 291     Constant *UpperBound = ConstantExpr::getAdd(NegLo, Hi);
 292     return Builder->CreateICmpULT(Add, UpperBound);
 293   }
 294
 295   if (Lo == Hi)  // Trivially true.
 296     return Builder->getTrue();
 297
 298   // V < Min || V >= Hi -> V > Hi-1
 299   Hi = SubOne(cast<ConstantInt>(Hi));
 300   if (cast<ConstantInt>(Lo)->isMinValue(isSigned)) {
 301     ICmpInst::Predicate pred = (isSigned ?
 302         ICmpInst::ICMP_SGT : ICmpInst::ICMP_UGT);
 303     return Builder->CreateICmp(pred, V, Hi);
 304   }
 305
 306   // Emit V-Lo >u Hi-1-Lo
 307   // Note that Hi has already had one subtracted from it, above.
 308   ConstantInt *NegLo = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(Lo));
 309   Value *Add = Builder->CreateAdd(V, NegLo, V->getName()+".off");
 310   Constant *LowerBound = ConstantExpr::getAdd(NegLo, Hi);
 311   return Builder->CreateICmpUGT(Add, LowerBound);
 312 }
 313
 314 // isRunOfOnes - Returns true iff Val consists of one contiguous run of 1s with
 315 // any number of 0s on either side.  The 1s are allowed to wrap from LSB to
 316 // MSB, so 0x000FFF0, 0x0000FFFF, and 0xFF0000FF are all runs.  0x0F0F0000 is
 317 // not, since all 1s are not contiguous.
 318 static bool isRunOfOnes(ConstantInt *Val, uint32_t &MB, uint32_t &ME) {
 319   const APInt& V = Val->getValue();
 320   uint32_t BitWidth = Val->getType()->getBitWidth();
 321   if (!APIntOps::isShiftedMask(BitWidth, V)) return false;
 322
 323   // look for the first zero bit after the run of ones
 324   MB = BitWidth - ((V - 1) ^ V).countLeadingZeros();
 325   // look for the first non-zero bit
 326   ME = V.getActiveBits();
 327   return true;
 328 }
 329
 330 /// FoldLogicalPlusAnd - This is part of an expression (LHS +/- RHS) & Mask,
 331 /// where isSub determines whether the operator is a sub.  If we can fold one of
 332 /// the following xforms:
 333 ///
 334 /// ((A & N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == Mask
 335 /// ((A | N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == 0
 336 /// ((A ^ N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == 0
 337 ///
 338 /// return (A +/- B).
 339 ///
 340 Value *InstCombiner::FoldLogicalPlusAnd(Value *LHS, Value *RHS,
 341                                         ConstantInt *Mask, bool isSub,
 342                                         Instruction &I) {
 343   Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS);
 344   if (!LHSI || LHSI->getNumOperands() != 2 ||
 345       !isa<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) return 0;
 346
 347   ConstantInt *N = cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
 348
 349   switch (LHSI->getOpcode()) {
 350   default: return 0;
 351   case Instruction::And:
 352     if (ConstantExpr::getAnd(N, Mask) == Mask) {
 353       // If the AndRHS is a power of two minus one (0+1+), this is simple.
 354       if ((Mask->getValue().countLeadingZeros() +
 355            Mask->getValue().countPopulation()) ==
 356           Mask->getValue().getBitWidth())
 357         break;
 358
 359       // Otherwise, if Mask is 0+1+0+, and if B is known to have the low 0+
 360       // part, we don't need any explicit masks to take them out of A.  If that
 361       // is all N is, ignore it.
 362       uint32_t MB = 0, ME = 0;
 363       if (isRunOfOnes(Mask, MB, ME)) {  // begin/end bit of run, inclusive
 364         uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(RHS->getType())->getBitWidth();
 365         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, MB-1));
 366         if (MaskedValueIsZero(RHS, Mask))
 367           break;
 368       }
 369     }
 370     return 0;
 371   case Instruction::Or:
 372   case Instruction::Xor:
 373     // If the AndRHS is a power of two minus one (0+1+), and N&Mask == 0
 374     if ((Mask->getValue().countLeadingZeros() +
 375          Mask->getValue().countPopulation()) == Mask->getValue().getBitWidth()
 376         && ConstantExpr::getAnd(N, Mask)->isNullValue())
 377       break;
 378     return 0;
 379   }
 380
 381   if (isSub)
 382     return Builder->CreateSub(LHSI->getOperand(0), RHS, "fold");
 383   return Builder->CreateAdd(LHSI->getOperand(0), RHS, "fold");
 384 }
 385
 386 /// enum for classifying (icmp eq (A & B), C) and (icmp ne (A & B), C)
 387 /// One of A and B is considered the mask, the other the value. This is
 388 /// described as the "AMask" or "BMask" part of the enum. If the enum
 389 /// contains only "Mask", then both A and B can be considered masks.
 390 /// If A is the mask, then it was proven, that (A & C) == C. This
 391 /// is trivial if C == A, or C == 0. If both A and C are constants, this
 392 /// proof is also easy.
 393 /// For the following explanations we assume that A is the mask.
 394 /// The part "AllOnes" declares, that the comparison is true only
 395 /// if (A & B) == A, or all bits of A are set in B.
 396 ///   Example: (icmp eq (A & 3), 3) -> FoldMskICmp_AMask_AllOnes
 397 /// The part "AllZeroes" declares, that the comparison is true only
 398 /// if (A & B) == 0, or all bits of A are cleared in B.
 399 ///   Example: (icmp eq (A & 3), 0) -> FoldMskICmp_Mask_AllZeroes
 400 /// The part "Mixed" declares, that (A & B) == C and C might or might not
 401 /// contain any number of one bits and zero bits.
 402 ///   Example: (icmp eq (A & 3), 1) -> FoldMskICmp_AMask_Mixed
 403 /// The Part "Not" means, that in above descriptions "==" should be replaced
 404 /// by "!=".
 405 ///   Example: (icmp ne (A & 3), 3) -> FoldMskICmp_AMask_NotAllOnes
 406 /// If the mask A contains a single bit, then the following is equivalent:
 407 ///    (icmp eq (A & B), A) equals (icmp ne (A & B), 0)
 408 ///    (icmp ne (A & B), A) equals (icmp eq (A & B), 0)
 409 enum MaskedICmpType {
 410   FoldMskICmp_AMask_AllOnes           =     1,
 411   FoldMskICmp_AMask_NotAllOnes        =     2,
 412   FoldMskICmp_BMask_AllOnes           =     4,
 413   FoldMskICmp_BMask_NotAllOnes        =     8,
 414   FoldMskICmp_Mask_AllZeroes          =    16,
 415   FoldMskICmp_Mask_NotAllZeroes       =    32,
 416   FoldMskICmp_AMask_Mixed             =    64,
 417   FoldMskICmp_AMask_NotMixed          =   128,
 418   FoldMskICmp_BMask_Mixed             =   256,
 419   FoldMskICmp_BMask_NotMixed          =   512
 420 };
 421
 422 /// return the set of pattern classes (from MaskedICmpType)
 423 /// that (icmp SCC (A & B), C) satisfies
 424 static unsigned getTypeOfMaskedICmp(Value* A, Value* B, Value* C,
 425                                     ICmpInst::Predicate SCC)
 426 {
 427   ConstantInt *ACst = dyn_cast<ConstantInt>(A);
 428   ConstantInt *BCst = dyn_cast<ConstantInt>(B);
 429   ConstantInt *CCst = dyn_cast<ConstantInt>(C);
 430   bool icmp_eq = (SCC == ICmpInst::ICMP_EQ);
 431   bool icmp_abit = (ACst != 0 && !ACst->isZero() &&
 432                     ACst->getValue().isPowerOf2());
 433   bool icmp_bbit = (BCst != 0 && !BCst->isZero() &&
 434                     BCst->getValue().isPowerOf2());
 435   unsigned result = 0;
 436   if (CCst != 0 && CCst->isZero()) {
 437     // if C is zero, then both A and B qualify as mask
 438     result |= (icmp_eq ? (FoldMskICmp_Mask_AllZeroes |
 439                           FoldMskICmp_Mask_AllZeroes |
 440                           FoldMskICmp_AMask_Mixed |
 441                           FoldMskICmp_BMask_Mixed)
 442                        : (FoldMskICmp_Mask_NotAllZeroes |
 443                           FoldMskICmp_Mask_NotAllZeroes |
 444                           FoldMskICmp_AMask_NotMixed |
 445                           FoldMskICmp_BMask_NotMixed));
 446     if (icmp_abit)
 447       result |= (icmp_eq ? (FoldMskICmp_AMask_NotAllOnes |
 448                             FoldMskICmp_AMask_NotMixed)
 449                          : (FoldMskICmp_AMask_AllOnes |
 450                             FoldMskICmp_AMask_Mixed));
 451     if (icmp_bbit)
 452       result |= (icmp_eq ? (FoldMskICmp_BMask_NotAllOnes |
 453                             FoldMskICmp_BMask_NotMixed)
 454                          : (FoldMskICmp_BMask_AllOnes |
 455                             FoldMskICmp_BMask_Mixed));
 456     return result;
 457   }
 458   if (A == C) {
 459     result |= (icmp_eq ? (FoldMskICmp_AMask_AllOnes |
 460                           FoldMskICmp_AMask_Mixed)
 461                        : (FoldMskICmp_AMask_NotAllOnes |
 462                           FoldMskICmp_AMask_NotMixed));
 463     if (icmp_abit)
 464       result |= (icmp_eq ? (FoldMskICmp_Mask_NotAllZeroes |
 465                             FoldMskICmp_AMask_NotMixed)
 466                          : (FoldMskICmp_Mask_AllZeroes |
 467                             FoldMskICmp_AMask_Mixed));
 468   } else if (ACst != 0 && CCst != 0 &&
 469              ConstantExpr::getAnd(ACst, CCst) == CCst) {
 470     result |= (icmp_eq ? FoldMskICmp_AMask_Mixed
 471                        : FoldMskICmp_AMask_NotMixed);
 472   }
 473   if (B == C) {
 474     result |= (icmp_eq ? (FoldMskICmp_BMask_AllOnes |
 475                           FoldMskICmp_BMask_Mixed)
 476                        : (FoldMskICmp_BMask_NotAllOnes |
 477                           FoldMskICmp_BMask_NotMixed));
 478     if (icmp_bbit)
 479       result |= (icmp_eq ? (FoldMskICmp_Mask_NotAllZeroes |
 480                             FoldMskICmp_BMask_NotMixed)
 481                          : (FoldMskICmp_Mask_AllZeroes |
 482                             FoldMskICmp_BMask_Mixed));
 483   } else if (BCst != 0 && CCst != 0 &&
 484              ConstantExpr::getAnd(BCst, CCst) == CCst) {
 485     result |= (icmp_eq ? FoldMskICmp_BMask_Mixed
 486                        : FoldMskICmp_BMask_NotMixed);
 487   }
 488   return result;
 489 }
 490
 491 /// Convert an analysis of a masked ICmp into its equivalent if all boolean
 492 /// operations had the opposite sense. Since each "NotXXX" flag (recording !=)
 493 /// is adjacent to the corresponding normal flag (recording ==), this just
 494 /// involves swapping those bits over.
 495 static unsigned conjugateICmpMask(unsigned Mask) {
 496   unsigned NewMask;
 497   NewMask = (Mask & (FoldMskICmp_AMask_AllOnes | FoldMskICmp_BMask_AllOnes |
 498                      FoldMskICmp_Mask_AllZeroes | FoldMskICmp_AMask_Mixed |
 499                      FoldMskICmp_BMask_Mixed))
 500             << 1;
 501
 502   NewMask |=
 503       (Mask & (FoldMskICmp_AMask_NotAllOnes | FoldMskICmp_BMask_NotAllOnes |
 504                FoldMskICmp_Mask_NotAllZeroes | FoldMskICmp_AMask_NotMixed |
 505                FoldMskICmp_BMask_NotMixed))
 506       >> 1;
 507
 508   return NewMask;
 509 }
 510
 511 /// decomposeBitTestICmp - Decompose an icmp into the form ((X & Y) pred Z)
 512 /// if possible. The returned predicate is either == or !=. Returns false if
 513 /// decomposition fails.
 514 static bool decomposeBitTestICmp(const ICmpInst *I, ICmpInst::Predicate &Pred,
 515                                  Value *&X, Value *&Y, Value *&Z) {
 516   // X < 0 is equivalent to (X & SignBit) != 0.
 517   if (I->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT)
 518     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1)))
 519       if (C->isZero()) {
 520         X = I->getOperand(0);
 521         Y = ConstantInt::get(I->getContext(),
 522                              APInt::getSignBit(C->getBitWidth()));
 523         Pred = ICmpInst::ICMP_NE;
 524         Z = C;
 525         return true;
 526       }
 527
 528   // X > -1 is equivalent to (X & SignBit) == 0.
 529   if (I->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT)
 530     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1)))
 531       if (C->isAllOnesValue()) {
 532         X = I->getOperand(0);
 533         Y = ConstantInt::get(I->getContext(),
 534                              APInt::getSignBit(C->getBitWidth()));
 535         Pred = ICmpInst::ICMP_EQ;
 536         Z = ConstantInt::getNullValue(C->getType());
 537         return true;
 538       }
 539
 540   return false;
 541 }
 542
 543 /// foldLogOpOfMaskedICmpsHelper:
 544 /// handle (icmp(A & B) ==/!= C) &/| (icmp(A & D) ==/!= E)
 545 /// return the set of pattern classes (from MaskedICmpType)
 546 /// that both LHS and RHS satisfy
 547 static unsigned foldLogOpOfMaskedICmpsHelper(Value*& A,
 548                                              Value*& B, Value*& C,
 549                                              Value*& D, Value*& E,
 550                                              ICmpInst *LHS, ICmpInst *RHS,
 551                                              ICmpInst::Predicate &LHSCC,
 552                                              ICmpInst::Predicate &RHSCC) {
 553   if (LHS->getOperand(0)->getType() != RHS->getOperand(0)->getType()) return 0;
 554   // vectors are not (yet?) supported
 555   if (LHS->getOperand(0)->getType()->isVectorTy()) return 0;
 556
 557   // Here comes the tricky part:
 558   // LHS might be of the form L11 & L12 == X, X == L21 & L22,
 559   // and L11 & L12 == L21 & L22. The same goes for RHS.
 560   // Now we must find those components L** and R**, that are equal, so
 561   // that we can extract the parameters A, B, C, D, and E for the canonical
 562   // above.
 563   Value *L1 = LHS->getOperand(0);
 564   Value *L2 = LHS->getOperand(1);
 565   Value *L11,*L12,*L21,*L22;
 566   // Check whether the icmp can be decomposed into a bit test.
 567   if (decomposeBitTestICmp(LHS, LHSCC, L11, L12, L2)) {
 568     L21 = L22 = L1 = 0;
 569   } else {
 570     // Look for ANDs in the LHS icmp.
 571     if (!L1->getType()->isIntegerTy()) {
 572       // You can icmp pointers, for example. They really aren't masks.
 573       L11 = L12 = 0;
 574     } else if (!match(L1, m_And(m_Value(L11), m_Value(L12)))) {
 575       // Any icmp can be viewed as being trivially masked; if it allows us to
 576       // remove one, it's worth it.
 577       L11 = L1;
 578       L12 = Constant::getAllOnesValue(L1->getType());
 579     }
 580
 581     if (!L2->getType()->isIntegerTy()) {
 582       // You can icmp pointers, for example. They really aren't masks.
 583       L21 = L22 = 0;
 584     } else if (!match(L2, m_And(m_Value(L21), m_Value(L22)))) {
 585       L21 = L2;
 586       L22 = Constant::getAllOnesValue(L2->getType());
 587     }
 588   }
 589
 590   // Bail if LHS was a icmp that can't be decomposed into an equality.
 591   if (!ICmpInst::isEquality(LHSCC))
 592     return 0;
 593
 594   Value *R1 = RHS->getOperand(0);
 595   Value *R2 = RHS->getOperand(1);
 596   Value *R11,*R12;
 597   bool ok = false;
 598   if (decomposeBitTestICmp(RHS, RHSCC, R11, R12, R2)) {
 599     if (R11 == L11 || R11 == L12 || R11 == L21 || R11 == L22) {
 600       A = R11; D = R12;
 601     } else if (R12 == L11 || R12 == L12 || R12 == L21 || R12 == L22) {
 602       A = R12; D = R11;
 603     } else {
 604       return 0;
 605     }
 606     E = R2; R1 = 0; ok = true;
 607   } else if (R1->getType()->isIntegerTy()) {
 608     if (!match(R1, m_And(m_Value(R11), m_Value(R12)))) {
 609       // As before, model no mask as a trivial mask if it'll let us do an
 610       // optimisation.
 611       R11 = R1;
 612       R12 = Constant::getAllOnesValue(R1->getType());
 613     }
 614
 615     if (R11 == L11 || R11 == L12 || R11 == L21 || R11 == L22) {
 616       A = R11; D = R12; E = R2; ok = true;
 617     } else if (R12 == L11 || R12 == L12 || R12 == L21 || R12 == L22) {
 618       A = R12; D = R11; E = R2; ok = true;
 619     }
 620   }
 621
 622   // Bail if RHS was a icmp that can't be decomposed into an equality.
 623   if (!ICmpInst::isEquality(RHSCC))
 624     return 0;
 625
 626   // Look for ANDs in on the right side of the RHS icmp.
 627   if (!ok && R2->getType()->isIntegerTy()) {
 628     if (!match(R2, m_And(m_Value(R11), m_Value(R12)))) {
 629       R11 = R2;
 630       R12 = Constant::getAllOnesValue(R2->getType());
 631     }
 632
 633     if (R11 == L11 || R11 == L12 || R11 == L21 || R11 == L22) {
 634       A = R11; D = R12; E = R1; ok = true;
 635     } else if (R12 == L11 || R12 == L12 || R12 == L21 || R12 == L22) {
 636       A = R12; D = R11; E = R1; ok = true;
 637     } else {
 638       return 0;
 639     }
 640   }
 641   if (!ok)
 642     return 0;
 643
 644   if (L11 == A) {
 645     B = L12; C = L2;
 646   } else if (L12 == A) {
 647     B = L11; C = L2;
 648   } else if (L21 == A) {
 649     B = L22; C = L1;
 650   } else if (L22 == A) {
 651     B = L21; C = L1;
 652   }
 653
 654   unsigned left_type = getTypeOfMaskedICmp(A, B, C, LHSCC);
 655   unsigned right_type = getTypeOfMaskedICmp(A, D, E, RHSCC);
 656   return left_type & right_type;
 657 }
 658 /// foldLogOpOfMaskedICmps:
 659 /// try to fold (icmp(A & B) ==/!= C) &/| (icmp(A & D) ==/!= E)
 660 /// into a single (icmp(A & X) ==/!= Y)
 661 static Value* foldLogOpOfMaskedICmps(ICmpInst *LHS, ICmpInst *RHS, bool IsAnd,
 662                                      llvm::InstCombiner::BuilderTy* Builder) {
 663   Value *A = 0, *B = 0, *C = 0, *D = 0, *E = 0;
 664   ICmpInst::Predicate LHSCC = LHS->getPredicate(), RHSCC = RHS->getPredicate();
 665   unsigned mask = foldLogOpOfMaskedICmpsHelper(A, B, C, D, E, LHS, RHS,
 666                                                LHSCC, RHSCC);
 667   if (mask == 0) return 0;
 668   assert(ICmpInst::isEquality(LHSCC) && ICmpInst::isEquality(RHSCC) &&
 669          "foldLogOpOfMaskedICmpsHelper must return an equality predicate.");
 670
 671   // In full generality:
 672   //     (icmp (A & B) Op C) | (icmp (A & D) Op E)
 673   // ==  ![ (icmp (A & B) !Op C) & (icmp (A & D) !Op E) ]
 674   //
 675   // If the latter can be converted into (icmp (A & X) Op Y) then the former is
 676   // equivalent to (icmp (A & X) !Op Y).
 677   //
 678   // Therefore, we can pretend for the rest of this function that we're dealing
 679   // with the conjunction, provided we flip the sense of any comparisons (both
 680   // input and output).
 681
 682   // In most cases we're going to produce an EQ for the "&&" case.
 683   ICmpInst::Predicate NEWCC = IsAnd ? ICmpInst::ICMP_EQ : ICmpInst::ICMP_NE;
 684   if (!IsAnd) {
 685     // Convert the masking analysis into its equivalent with negated
 686     // comparisons.
 687     mask = conjugateICmpMask(mask);
 688   }
 689
 690   if (mask & FoldMskICmp_Mask_AllZeroes) {
 691     // (icmp eq (A & B), 0) & (icmp eq (A & D), 0)
 692     // -> (icmp eq (A & (B|D)), 0)
 693     Value* newOr = Builder->CreateOr(B, D);
 694     Value* newAnd = Builder->CreateAnd(A, newOr);
 695     // we can't use C as zero, because we might actually handle
 696     //   (icmp ne (A & B), B) & (icmp ne (A & D), D)
 697     // with B and D, having a single bit set
 698     Value* zero = Constant::getNullValue(A->getType());
 699     return Builder->CreateICmp(NEWCC, newAnd, zero);
 700   }
 701   if (mask & FoldMskICmp_BMask_AllOnes) {
 702     // (icmp eq (A & B), B) & (icmp eq (A & D), D)
 703     // -> (icmp eq (A & (B|D)), (B|D))
 704     Value* newOr = Builder->CreateOr(B, D);
 705     Value* newAnd = Builder->CreateAnd(A, newOr);
 706     return Builder->CreateICmp(NEWCC, newAnd, newOr);
 707   }
 708   if (mask & FoldMskICmp_AMask_AllOnes) {
 709     // (icmp eq (A & B), A) & (icmp eq (A & D), A)
 710     // -> (icmp eq (A & (B&D)), A)
 711     Value* newAnd1 = Builder->CreateAnd(B, D);
 712     Value* newAnd = Builder->CreateAnd(A, newAnd1);
 713     return Builder->CreateICmp(NEWCC, newAnd, A);
 714   }
 715
 716   // Remaining cases assume at least that B and D are constant, and depend on
 717   // their actual values. This isn't strictly, necessary, just a "handle the
 718   // easy cases for now" decision.
 719   ConstantInt *BCst = dyn_cast<ConstantInt>(B);
 720   if (BCst == 0) return 0;
 721   ConstantInt *DCst = dyn_cast<ConstantInt>(D);
 722   if (DCst == 0) return 0;
 723
 724   if (mask & (FoldMskICmp_Mask_NotAllZeroes | FoldMskICmp_BMask_NotAllOnes)) {
 725     // (icmp ne (A & B), 0) & (icmp ne (A & D), 0) and
 726     // (icmp ne (A & B), B) & (icmp ne (A & D), D)
 727     //     -> (icmp ne (A & B), 0) or (icmp ne (A & D), 0)
 728     // Only valid if one of the masks is a superset of the other (check "B&D" is
 729     // the same as either B or D).
 730     APInt NewMask = BCst->getValue() & DCst->getValue();
 731
 732     if (NewMask == BCst->getValue())
 733       return LHS;
 734     else if (NewMask == DCst->getValue())
 735       return RHS;
 736   }
 737   if (mask & FoldMskICmp_AMask_NotAllOnes) {
 738     // (icmp ne (A & B), B) & (icmp ne (A & D), D)
 739     //     -> (icmp ne (A & B), A) or (icmp ne (A & D), A)
 740     // Only valid if one of the masks is a superset of the other (check "B|D" is
 741     // the same as either B or D).
 742     APInt NewMask = BCst->getValue() | DCst->getValue();
 743
 744     if (NewMask == BCst->getValue())
 745       return LHS;
 746     else if (NewMask == DCst->getValue())
 747       return RHS;
 748   }
 749   if (mask & FoldMskICmp_BMask_Mixed) {
 750     // (icmp eq (A & B), C) & (icmp eq (A & D), E)
 751     // We already know that B & C == C && D & E == E.
 752     // If we can prove that (B & D) & (C ^ E) == 0, that is, the bits of
 753     // C and E, which are shared by both the mask B and the mask D, don't
 754     // contradict, then we can transform to
 755     // -> (icmp eq (A & (B|D)), (C|E))
 756     // Currently, we only handle the case of B, C, D, and E being constant.
 757     // we can't simply use C and E, because we might actually handle
 758     //   (icmp ne (A & B), B) & (icmp eq (A & D), D)
 759     // with B and D, having a single bit set
 760     ConstantInt *CCst = dyn_cast<ConstantInt>(C);
 761     if (CCst == 0) return 0;
 762     if (LHSCC != NEWCC)
 763       CCst = dyn_cast<ConstantInt>( ConstantExpr::getXor(BCst, CCst) );
 764     ConstantInt *ECst = dyn_cast<ConstantInt>(E);
 765     if (ECst == 0) return 0;
 766     if (RHSCC != NEWCC)
 767       ECst = dyn_cast<ConstantInt>( ConstantExpr::getXor(DCst, ECst) );
 768     ConstantInt* MCst = dyn_cast<ConstantInt>(
 769       ConstantExpr::getAnd(ConstantExpr::getAnd(BCst, DCst),
 770                            ConstantExpr::getXor(CCst, ECst)) );
 771     // if there is a conflict we should actually return a false for the
 772     // whole construct
 773     if (!MCst->isZero())
 774       return 0;
 775     Value *newOr1 = Builder->CreateOr(B, D);
 776     Value *newOr2 = ConstantExpr::getOr(CCst, ECst);
 777     Value *newAnd = Builder->CreateAnd(A, newOr1);
 778     return Builder->CreateICmp(NEWCC, newAnd, newOr2);
 779   }
 780   return 0;
 781 }
 782
 783 /// FoldAndOfICmps - Fold (icmp)&(icmp) if possible.
 784 Value *InstCombiner::FoldAndOfICmps(ICmpInst *LHS, ICmpInst *RHS) {
 785   ICmpInst::Predicate LHSCC = LHS->getPredicate(), RHSCC = RHS->getPredicate();
 786
 787   // (icmp1 A, B) & (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
 788   if (PredicatesFoldable(LHSCC, RHSCC)) {
 789     if (LHS->getOperand(0) == RHS->getOperand(1) &&
 790         LHS->getOperand(1) == RHS->getOperand(0))
 791       LHS->swapOperands();
 792     if (LHS->getOperand(0) == RHS->getOperand(0) &&
 793         LHS->getOperand(1) == RHS->getOperand(1)) {
 794       Value *Op0 = LHS->getOperand(0), *Op1 = LHS->getOperand(1);
 795       unsigned Code = getICmpCode(LHS) & getICmpCode(RHS);
 796       bool isSigned = LHS->isSigned() || RHS->isSigned();
 797       return getNewICmpValue(isSigned, Code, Op0, Op1, Builder);
 798     }
 799   }
 800
 801   // handle (roughly):  (icmp eq (A & B), C) & (icmp eq (A & D), E)
 802   if (Value *V = foldLogOpOfMaskedICmps(LHS, RHS, true, Builder))
 803     return V;
 804
 805   // This only handles icmp of constants: (icmp1 A, C1) & (icmp2 B, C2).
 806   Value *Val = LHS->getOperand(0), *Val2 = RHS->getOperand(0);
 807   ConstantInt *LHSCst = dyn_cast<ConstantInt>(LHS->getOperand(1));
 808   ConstantInt *RHSCst = dyn_cast<ConstantInt>(RHS->getOperand(1));
 809   if (LHSCst == 0 || RHSCst == 0) return 0;
 810
 811   if (LHSCst == RHSCst && LHSCC == RHSCC) {
 812     // (icmp ult A, C) & (icmp ult B, C) --> (icmp ult (A|B), C)
 813     // where C is a power of 2
 814     if (LHSCC == ICmpInst::ICMP_ULT &&
 815         LHSCst->getValue().isPowerOf2()) {
 816       Value *NewOr = Builder->CreateOr(Val, Val2);
 817       return Builder->CreateICmp(LHSCC, NewOr, LHSCst);
 818     }
 819
 820     // (icmp eq A, 0) & (icmp eq B, 0) --> (icmp eq (A|B), 0)
 821     if (LHSCC == ICmpInst::ICMP_EQ && LHSCst->isZero()) {
 822       Value *NewOr = Builder->CreateOr(Val, Val2);
 823       return Builder->CreateICmp(LHSCC, NewOr, LHSCst);
 824     }
 825   }
 826
 827   // (trunc x) == C1 & (and x, CA) == C2 -> (and x, CA|CMAX) == C1|C2
 828   // where CMAX is the all ones value for the truncated type,
 829   // iff the lower bits of C2 and CA are zero.
 830   if (LHSCC == ICmpInst::ICMP_EQ && LHSCC == RHSCC &&
 831       LHS->hasOneUse() && RHS->hasOneUse()) {
 832     Value *V;
 833     ConstantInt *AndCst, *SmallCst = 0, *BigCst = 0;
 834
 835     // (trunc x) == C1 & (and x, CA) == C2
 836     // (and x, CA) == C2 & (trunc x) == C1
 837     if (match(Val2, m_Trunc(m_Value(V))) &&
 838         match(Val, m_And(m_Specific(V), m_ConstantInt(AndCst)))) {
 839       SmallCst = RHSCst;
 840       BigCst = LHSCst;
 841     } else if (match(Val, m_Trunc(m_Value(V))) &&
 842                match(Val2, m_And(m_Specific(V), m_ConstantInt(AndCst)))) {
 843       SmallCst = LHSCst;
 844       BigCst = RHSCst;
 845     }
 846
 847     if (SmallCst && BigCst) {
 848       unsigned BigBitSize = BigCst->getType()->getBitWidth();
 849       unsigned SmallBitSize = SmallCst->getType()->getBitWidth();
 850
 851       // Check that the low bits are zero.
 852       APInt Low = APInt::getLowBitsSet(BigBitSize, SmallBitSize);
 853       if ((Low & AndCst->getValue()) == 0 && (Low & BigCst->getValue()) == 0) {
 854         Value *NewAnd = Builder->CreateAnd(V, Low | AndCst->getValue());
 855         APInt N = SmallCst->getValue().zext(BigBitSize) | BigCst->getValue();
 856         Value *NewVal = ConstantInt::get(AndCst->getType()->getContext(), N);
 857         return Builder->CreateICmp(LHSCC, NewAnd, NewVal);
 858       }
 859     }
 860   }
 861
 862   // From here on, we only handle:
 863   //    (icmp1 A, C1) & (icmp2 A, C2) --> something simpler.
 864   if (Val != Val2) return 0;
 865
 866   // ICMP_[US][GL]E X, CST is folded to ICMP_[US][GL]T elsewhere.
 867   if (LHSCC == ICmpInst::ICMP_UGE || LHSCC == ICmpInst::ICMP_ULE ||
 868       RHSCC == ICmpInst::ICMP_UGE || RHSCC == ICmpInst::ICMP_ULE ||
 869       LHSCC == ICmpInst::ICMP_SGE || LHSCC == ICmpInst::ICMP_SLE ||
 870       RHSCC == ICmpInst::ICMP_SGE || RHSCC == ICmpInst::ICMP_SLE)
 871     return 0;
 872
 873   // Make a constant range that's the intersection of the two icmp ranges.
 874   // If the intersection is empty, we know that the result is false.
 875   ConstantRange LHSRange =
 876     ConstantRange::makeICmpRegion(LHSCC, LHSCst->getValue());
 877   ConstantRange RHSRange =
 878     ConstantRange::makeICmpRegion(RHSCC, RHSCst->getValue());
 879
 880   if (LHSRange.intersectWith(RHSRange).isEmptySet())
 881     return ConstantInt::get(CmpInst::makeCmpResultType(LHS->getType()), 0);
 882
 883   // We can't fold (ugt x, C) & (sgt x, C2).
 884   if (!PredicatesFoldable(LHSCC, RHSCC))
 885     return 0;
 886
 887   // Ensure that the larger constant is on the RHS.
 888   bool ShouldSwap;
 889   if (CmpInst::isSigned(LHSCC) ||
 890       (ICmpInst::isEquality(LHSCC) &&
 891        CmpInst::isSigned(RHSCC)))
 892     ShouldSwap = LHSCst->getValue().sgt(RHSCst->getValue());
 893   else
 894     ShouldSwap = LHSCst->getValue().ugt(RHSCst->getValue());
 895
 896   if (ShouldSwap) {
 897     std::swap(LHS, RHS);
 898     std::swap(LHSCst, RHSCst);
 899     std::swap(LHSCC, RHSCC);
 900   }
 901
 902   // At this point, we know we have two icmp instructions
 903   // comparing a value against two constants and and'ing the result
 904   // together.  Because of the above check, we know that we only have
 905   // icmp eq, icmp ne, icmp [su]lt, and icmp [SU]gt here. We also know
 906   // (from the icmp folding check above), that the two constants
 907   // are not equal and that the larger constant is on the RHS
 908   assert(LHSCst != RHSCst && "Compares not folded above?");
 909
 910   switch (LHSCC) {
 911   default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
 912   case ICmpInst::ICMP_EQ:
 913     switch (RHSCC) {
 914     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
 915     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X == 13 & X != 15) -> X == 13
 916     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X == 13 & X <  15) -> X == 13
 917     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X == 13 & X <  15) -> X == 13
 918       return LHS;
 919     }
 920   case ICmpInst::ICMP_NE:
 921     switch (RHSCC) {
 922     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
 923     case ICmpInst::ICMP_ULT:
 924       if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) // (X != 13 & X u< 14) -> X < 13
 925         return Builder->CreateICmpULT(Val, LHSCst);
 926       break;                        // (X != 13 & X u< 15) -> no change
 927     case ICmpInst::ICMP_SLT:
 928       if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) // (X != 13 & X s< 14) -> X < 13
 929         return Builder->CreateICmpSLT(Val, LHSCst);
 930       break;                        // (X != 13 & X s< 15) -> no change
 931     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X != 13 & X == 15) -> X == 15
 932     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X != 13 & X u> 15) -> X u> 15
 933     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X != 13 & X s> 15) -> X s> 15
 934       return RHS;
 935     case ICmpInst::ICMP_NE:
 936       // Special case to get the ordering right when the values wrap around
 937       // zero.
 938       if (LHSCst->getValue() == 0 && RHSCst->getValue().isAllOnesValue())
 939         std::swap(LHSCst, RHSCst);
 940       if (LHSCst == SubOne(RHSCst)){// (X != 13 & X != 14) -> X-13 >u 1
 941         Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(LHSCst);
 942         Value *Add = Builder->CreateAdd(Val, AddCST, Val->getName()+".off");
 943         return Builder->CreateICmpUGT(Add, ConstantInt::get(Add->getType(), 1),
 944                                       Val->getName()+".cmp");
 945       }
 946       break;                        // (X != 13 & X != 15) -> no change
 947     }
 948     break;
 949   case ICmpInst::ICMP_ULT:
 950     switch (RHSCC) {
 951     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
 952     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u< 13 & X == 15) -> false
 953     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u< 13 & X u> 15) -> false
 954       return ConstantInt::get(CmpInst::makeCmpResultType(LHS->getType()), 0);
 955     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u< 13 & X s> 15) -> no change
 956       break;
 957     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u< 13 & X != 15) -> X u< 13
 958     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u< 13 & X u< 15) -> X u< 13
 959       return LHS;
 960     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u< 13 & X s< 15) -> no change
 961       break;
 962     }
 963     break;
 964   case ICmpInst::ICMP_SLT:
 965     switch (RHSCC) {
 966     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
 967     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s< 13 & X u> 15) -> no change
 968       break;
 969     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s< 13 & X != 15) -> X < 13
 970     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s< 13 & X s< 15) -> X < 13
 971       return LHS;
 972     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s< 13 & X u< 15) -> no change
 973       break;
 974     }
 975     break;
 976   case ICmpInst::ICMP_UGT:
 977     switch (RHSCC) {
 978     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
 979     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u> 13 & X == 15) -> X == 15
 980     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u> 13 & X u> 15) -> X u> 15
 981       return RHS;
 982     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u> 13 & X s> 15) -> no change
 983       break;
 984     case ICmpInst::ICMP_NE:
 985       if (RHSCst == AddOne(LHSCst)) // (X u> 13 & X != 14) -> X u> 14
 986         return Builder->CreateICmp(LHSCC, Val, RHSCst);
 987       break;                        // (X u> 13 & X != 15) -> no change
 988     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u> 13 & X u< 15) -> (X-14) <u 1
 989       return InsertRangeTest(Val, AddOne(LHSCst), RHSCst, false, true);
 990     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u> 13 & X s< 15) -> no change
 991       break;
 992     }
 993     break;
 994   case ICmpInst::ICMP_SGT:
 995     switch (RHSCC) {
 996     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
 997     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s> 13 & X == 15) -> X == 15
 998     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s> 13 & X s> 15) -> X s> 15
 999       return RHS;
1000     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s> 13 & X u> 15) -> no change
1001       break;
1002     case ICmpInst::ICMP_NE:
1003       if (RHSCst == AddOne(LHSCst)) // (X s> 13 & X != 14) -> X s> 14
1004         return Builder->CreateICmp(LHSCC, Val, RHSCst);
1005       break;                        // (X s> 13 & X != 15) -> no change
1006     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s> 13 & X s< 15) -> (X-14) s< 1
1007       return InsertRangeTest(Val, AddOne(LHSCst), RHSCst, true, true);
1008     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s> 13 & X u< 15) -> no change
1009       break;
1010     }
1011     break;
1012   }
1013
1014   return 0;
1015 }
1016
1017 /// FoldAndOfFCmps - Optimize (fcmp)&(fcmp).  NOTE: Unlike the rest of
1018 /// instcombine, this returns a Value which should already be inserted into the
1019 /// function.
1020 Value *InstCombiner::FoldAndOfFCmps(FCmpInst *LHS, FCmpInst *RHS) {
1021   if (LHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ORD &&
1022       RHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ORD) {
1023     if (LHS->getOperand(0)->getType() != RHS->getOperand(0)->getType())
1024       return 0;
1025
1026     // (fcmp ord x, c) & (fcmp ord y, c)  -> (fcmp ord x, y)
1027     if (ConstantFP *LHSC = dyn_cast<ConstantFP>(LHS->getOperand(1)))
1028       if (ConstantFP *RHSC = dyn_cast<ConstantFP>(RHS->getOperand(1))) {
1029         // If either of the constants are nans, then the whole thing returns
1030         // false.
1031         if (LHSC->getValueAPF().isNaN() || RHSC->getValueAPF().isNaN())
1032           return Builder->getFalse();
1033         return Builder->CreateFCmpORD(LHS->getOperand(0), RHS->getOperand(0));
1034       }
1035
1036     // Handle vector zeros.  This occurs because the canonical form of
1037     // "fcmp ord x,x" is "fcmp ord x, 0".
1038     if (isa<ConstantAggregateZero>(LHS->getOperand(1)) &&
1039         isa<ConstantAggregateZero>(RHS->getOperand(1)))
1040       return Builder->CreateFCmpORD(LHS->getOperand(0), RHS->getOperand(0));
1041     return 0;
1042   }
1043
1044   Value *Op0LHS = LHS->getOperand(0), *Op0RHS = LHS->getOperand(1);
1045   Value *Op1LHS = RHS->getOperand(0), *Op1RHS = RHS->getOperand(1);
1046   FCmpInst::Predicate Op0CC = LHS->getPredicate(), Op1CC = RHS->getPredicate();
1047
1048
1049   if (Op0LHS == Op1RHS && Op0RHS == Op1LHS) {
1050     // Swap RHS operands to match LHS.
1051     Op1CC = FCmpInst::getSwappedPredicate(Op1CC);
1052     std::swap(Op1LHS, Op1RHS);
1053   }
1054
1055   if (Op0LHS == Op1LHS && Op0RHS == Op1RHS) {
1056     // Simplify (fcmp cc0 x, y) & (fcmp cc1 x, y).
1057     if (Op0CC == Op1CC)
1058       return Builder->CreateFCmp((FCmpInst::Predicate)Op0CC, Op0LHS, Op0RHS);
1059     if (Op0CC == FCmpInst::FCMP_FALSE || Op1CC == FCmpInst::FCMP_FALSE)
1060       return ConstantInt::get(CmpInst::makeCmpResultType(LHS->getType()), 0);
1061     if (Op0CC == FCmpInst::FCMP_TRUE)
1062       return RHS;
1063     if (Op1CC == FCmpInst::FCMP_TRUE)
1064       return LHS;
1065
1066     bool Op0Ordered;
1067     bool Op1Ordered;
1068     unsigned Op0Pred = getFCmpCode(Op0CC, Op0Ordered);
1069     unsigned Op1Pred = getFCmpCode(Op1CC, Op1Ordered);
1070     // uno && ord -> false
1071     if (Op0Pred == 0 && Op1Pred == 0 && Op0Ordered != Op1Ordered)
1072         return ConstantInt::get(CmpInst::makeCmpResultType(LHS->getType()), 0);
1073     if (Op1Pred == 0) {
1074       std::swap(LHS, RHS);
1075       std::swap(Op0Pred, Op1Pred);
1076       std::swap(Op0Ordered, Op1Ordered);
1077     }
1078     if (Op0Pred == 0) {
1079       // uno && ueq -> uno && (uno || eq) -> uno
1080       // ord && olt -> ord && (ord && lt) -> olt
1081       if (!Op0Ordered && (Op0Ordered == Op1Ordered))
1082         return LHS;
1083       if (Op0Ordered && (Op0Ordered == Op1Ordered))
1084         return RHS;
1085
1086       // uno && oeq -> uno && (ord && eq) -> false
1087       if (!Op0Ordered)
1088         return ConstantInt::get(CmpInst::makeCmpResultType(LHS->getType()), 0);
1089       // ord && ueq -> ord && (uno || eq) -> oeq
1090       return getFCmpValue(true, Op1Pred, Op0LHS, Op0RHS, Builder);
1091     }
1092   }
1093
1094   return 0;
1095 }
1096
1097
1098 Instruction *InstCombiner::visitAnd(BinaryOperator &I) {
1099   bool Changed = SimplifyAssociativeOrCommutative(I);
1100   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
1101
1102   if (Value *V = SimplifyAndInst(Op0, Op1, TD))
1103     return ReplaceInstUsesWith(I, V);
1104
1105   // (A|B)&(A|C) -> A|(B&C) etc
1106   if (Value *V = SimplifyUsingDistributiveLaws(I))
1107     return ReplaceInstUsesWith(I, V);
1108
1109   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole
1110   // purpose is to compute bits we don't care about.
1111   if (SimplifyDemandedInstructionBits(I))
1112     return &I;
1113
1114   if (ConstantInt *AndRHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
1115     const APInt &AndRHSMask = AndRHS->getValue();
1116
1117     // Optimize a variety of ((val OP C1) & C2) combinations...
1118     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
1119       Value *Op0LHS = Op0I->getOperand(0);
1120       Value *Op0RHS = Op0I->getOperand(1);
1121       switch (Op0I->getOpcode()) {
1122       default: break;
1123       case Instruction::Xor:
1124       case Instruction::Or: {
1125         // If the mask is only needed on one incoming arm, push it up.
1126         if (!Op0I->hasOneUse()) break;
1127
1128         APInt NotAndRHS(~AndRHSMask);
1129         if (MaskedValueIsZero(Op0LHS, NotAndRHS)) {
1130           // Not masking anything out for the LHS, move to RHS.
1131           Value *NewRHS = Builder->CreateAnd(Op0RHS, AndRHS,
1132                                              Op0RHS->getName()+".masked");
1133           return BinaryOperator::Create(Op0I->getOpcode(), Op0LHS, NewRHS);
1134         }
1135         if (!isa<Constant>(Op0RHS) &&
1136             MaskedValueIsZero(Op0RHS, NotAndRHS)) {
1137           // Not masking anything out for the RHS, move to LHS.
1138           Value *NewLHS = Builder->CreateAnd(Op0LHS, AndRHS,
1139                                              Op0LHS->getName()+".masked");
1140           return BinaryOperator::Create(Op0I->getOpcode(), NewLHS, Op0RHS);
1141         }
1142
1143         break;
1144       }
1145       case Instruction::Add:
1146         // ((A & N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == AndRHS.
1147         // ((A | N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
1148         // ((A ^ N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
1149         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0LHS, Op0RHS, AndRHS, false, I))
1150           return BinaryOperator::CreateAnd(V, AndRHS);
1151         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0RHS, Op0LHS, AndRHS, false, I))
1152           return BinaryOperator::CreateAnd(V, AndRHS);  // Add commutes
1153         break;
1154
1155       case Instruction::Sub:
1156         // ((A & N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == AndRHS.
1157         // ((A | N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
1158         // ((A ^ N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
1159         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0LHS, Op0RHS, AndRHS, true, I))
1160           return BinaryOperator::CreateAnd(V, AndRHS);
1161
1162         // (A - N) & AndRHS -> -N & AndRHS iff A&AndRHS==0 and AndRHS
1163         // has 1's for all bits that the subtraction with A might affect.
1164         if (Op0I->hasOneUse() && !match(Op0LHS, m_Zero())) {
1165           uint32_t BitWidth = AndRHSMask.getBitWidth();
1166           uint32_t Zeros = AndRHSMask.countLeadingZeros();
1167           APInt Mask = APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - Zeros);
1168
1169           if (MaskedValueIsZero(Op0LHS, Mask)) {
1170             Value *NewNeg = Builder->CreateNeg(Op0RHS);
1171             return BinaryOperator::CreateAnd(NewNeg, AndRHS);
1172           }
1173         }
1174         break;
1175
1176       case Instruction::Shl:
1177       case Instruction::LShr:
1178         // (1 << x) & 1 --> zext(x == 0)
1179         // (1 >> x) & 1 --> zext(x == 0)
1180         if (AndRHSMask == 1 && Op0LHS == AndRHS) {
1181           Value *NewICmp =
1182             Builder->CreateICmpEQ(Op0RHS, Constant::getNullValue(I.getType()));
1183           return new ZExtInst(NewICmp, I.getType());
1184         }
1185         break;
1186       }
1187
1188       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1)))
1189         if (Instruction *Res = OptAndOp(Op0I, Op0CI, AndRHS, I))
1190           return Res;
1191     }
1192
1193     // If this is an integer truncation, and if the source is an 'and' with
1194     // immediate, transform it.  This frequently occurs for bitfield accesses.
1195     {
1196       Value *X = 0; ConstantInt *YC = 0;
1197       if (match(Op0, m_Trunc(m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(YC))))) {
1198         // Change: and (trunc (and X, YC) to T), C2
1199         // into  : and (trunc X to T), trunc(YC) & C2
1200         // This will fold the two constants together, which may allow
1201         // other simplifications.
1202         Value *NewCast = Builder->CreateTrunc(X, I.getType(), "and.shrunk");
1203         Constant *C3 = ConstantExpr::getTrunc(YC, I.getType());
1204         C3 = ConstantExpr::getAnd(C3, AndRHS);
1205         return BinaryOperator::CreateAnd(NewCast, C3);
1206       }
1207     }
1208
1209     // Try to fold constant and into select arguments.
1210     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
1211       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI))
1212         return R;
1213     if (isa<PHINode>(Op0))
1214       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
1215         return NV;
1216   }
1217
1218
1219   // (~A & ~B) == (~(A | B)) - De Morgan's Law
1220   if (Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0))
1221     if (Value *Op1NotVal = dyn_castNotVal(Op1))
1222       if (Op0->hasOneUse() && Op1->hasOneUse()) {
1223         Value *Or = Builder->CreateOr(Op0NotVal, Op1NotVal,
1224                                       I.getName()+".demorgan");
1225         return BinaryOperator::CreateNot(Or);
1226       }
1227
1228   {
1229     Value *A = 0, *B = 0, *C = 0, *D = 0;
1230     // (A|B) & ~(A&B) -> A^B
1231     if (match(Op0, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) &&
1232         match(Op1, m_Not(m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) &&
1233         ((A == C && B == D) || (A == D && B == C)))
1234       return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
1235
1236     // ~(A&B) & (A|B) -> A^B
1237     if (match(Op1, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) &&
1238         match(Op0, m_Not(m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) &&
1239         ((A == C && B == D) || (A == D && B == C)))
1240       return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
1241
1242     // A&(A^B) => A & ~B
1243     {
1244       Value *tmpOp0 = Op0;
1245       Value *tmpOp1 = Op1;
1246       if (Op0->hasOneUse() &&
1247           match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
1248         if (A == Op1 || B == Op1 ) {
1249           tmpOp1 = Op0;
1250           tmpOp0 = Op1;
1251           // Simplify below
1252         }
1253       }
1254
1255       if (tmpOp1->hasOneUse() &&
1256           match(tmpOp1, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
1257         if (B == tmpOp0) {
1258           std::swap(A, B);
1259         }
1260         // Notice that the patten (A&(~B)) is actually (A&(-1^B)), so if
1261         // A is originally -1 (or a vector of -1 and undefs), then we enter
1262         // an endless loop. By checking that A is non-constant we ensure that
1263         // we will never get to the loop.
1264         if (A == tmpOp0 && !isa<Constant>(A)) // A&(A^B) -> A & ~B
1265           return BinaryOperator::CreateAnd(A, Builder->CreateNot(B));
1266       }
1267     }
1268
1269     // (A&((~A)|B)) -> A&B
1270     if (match(Op0, m_Or(m_Not(m_Specific(Op1)), m_Value(A))) ||
1271         match(Op0, m_Or(m_Value(A), m_Not(m_Specific(Op1)))))
1272       return BinaryOperator::CreateAnd(A, Op1);
1273     if (match(Op1, m_Or(m_Not(m_Specific(Op0)), m_Value(A))) ||
1274         match(Op1, m_Or(m_Value(A), m_Not(m_Specific(Op0)))))
1275       return BinaryOperator::CreateAnd(A, Op0);
1276   }
1277
1278   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(Op1))
1279     if (ICmpInst *LHS = dyn_cast<ICmpInst>(Op0))
1280       if (Value *Res = FoldAndOfICmps(LHS, RHS))
1281         return ReplaceInstUsesWith(I, Res);
1282
1283   // If and'ing two fcmp, try combine them into one.
1284   if (FCmpInst *LHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(0)))
1285     if (FCmpInst *RHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(1)))
1286       if (Value *Res = FoldAndOfFCmps(LHS, RHS))
1287         return ReplaceInstUsesWith(I, Res);
1288
1289
1290   // fold (and (cast A), (cast B)) -> (cast (and A, B))
1291   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0))
1292     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1)) {
1293       Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
1294       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode() && // same cast kind ?
1295           SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() &&
1296           SrcTy->isIntOrIntVectorTy()) {
1297         Value *Op0COp = Op0C->getOperand(0), *Op1COp = Op1C->getOperand(0);
1298
1299         // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
1300         if (ShouldOptimizeCast(Op0C->getOpcode(), Op0COp, I.getType()) &&
1301             ShouldOptimizeCast(Op1C->getOpcode(), Op1COp, I.getType())) {
1302           Value *NewOp = Builder->CreateAnd(Op0COp, Op1COp, I.getName());
1303           return CastInst::Create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
1304         }
1305
1306         // If this is and(cast(icmp), cast(icmp)), try to fold this even if the
1307         // cast is otherwise not optimizable.  This happens for vector sexts.
1308         if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(Op1COp))
1309           if (ICmpInst *LHS = dyn_cast<ICmpInst>(Op0COp))
1310             if (Value *Res = FoldAndOfICmps(LHS, RHS))
1311               return CastInst::Create(Op0C->getOpcode(), Res, I.getType());
1312
1313         // If this is and(cast(fcmp), cast(fcmp)), try to fold this even if the
1314         // cast is otherwise not optimizable.  This happens for vector sexts.
1315         if (FCmpInst *RHS = dyn_cast<FCmpInst>(Op1COp))
1316           if (FCmpInst *LHS = dyn_cast<FCmpInst>(Op0COp))
1317             if (Value *Res = FoldAndOfFCmps(LHS, RHS))
1318               return CastInst::Create(Op0C->getOpcode(), Res, I.getType());
1319       }
1320     }
1321
1322   // (X >> Z) & (Y >> Z)  -> (X&Y) >> Z  for all shifts.
1323   if (BinaryOperator *SI1 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
1324     if (BinaryOperator *SI0 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
1325       if (SI0->isShift() && SI0->getOpcode() == SI1->getOpcode() &&
1326           SI0->getOperand(1) == SI1->getOperand(1) &&
1327           (SI0->hasOneUse() || SI1->hasOneUse())) {
1328         Value *NewOp =
1329           Builder->CreateAnd(SI0->getOperand(0), SI1->getOperand(0),
1330                              SI0->getName());
1331         return BinaryOperator::Create(SI1->getOpcode(), NewOp,
1332                                       SI1->getOperand(1));
1333       }
1334   }
1335
1336   {
1337     Value *X = 0;
1338     bool OpsSwapped = false;
1339     // Canonicalize SExt or Not to the LHS
1340     if (match(Op1, m_SExt(m_Value())) ||
1341         match(Op1, m_Not(m_Value()))) {
1342       std::swap(Op0, Op1);
1343       OpsSwapped = true;
1344     }
1345
1346     // Fold (and (sext bool to A), B) --> (select bool, B, 0)
1347     if (match(Op0, m_SExt(m_Value(X))) &&
1348         X->getType()->getScalarType()->isIntegerTy(1)) {
1349       Value *Zero = Constant::getNullValue(Op1->getType());
1350       return SelectInst::Create(X, Op1, Zero);
1351     }
1352
1353     // Fold (and ~(sext bool to A), B) --> (select bool, 0, B)
1354     if (match(Op0, m_Not(m_SExt(m_Value(X)))) &&
1355         X->getType()->getScalarType()->isIntegerTy(1)) {
1356       Value *Zero = Constant::getNullValue(Op0->getType());
1357       return SelectInst::Create(X, Zero, Op1);
1358     }
1359
1360     if (OpsSwapped)
1361       std::swap(Op0, Op1);
1362   }
1363
1364   return Changed ? &I : 0;
1365 }
1366
1367 /// CollectBSwapParts - Analyze the specified subexpression and see if it is
1368 /// capable of providing pieces of a bswap.  The subexpression provides pieces
1369 /// of a bswap if it is proven that each of the non-zero bytes in the output of
1370 /// the expression came from the corresponding "byte swapped" byte in some other
1371 /// value.  For example, if the current subexpression is "(shl i32 %X, 24)" then
1372 /// we know that the expression deposits the low byte of %X into the high byte
1373 /// of the bswap result and that all other bytes are zero.  This expression is
1374 /// accepted, the high byte of ByteValues is set to X to indicate a correct
1375 /// match.
1376 ///
1377 /// This function returns true if the match was unsuccessful and false if so.
1378 /// On entry to the function the "OverallLeftShift" is a signed integer value
1379 /// indicating the number of bytes that the subexpression is later shifted.  For
1380 /// example, if the expression is later right shifted by 16 bits, the
1381 /// OverallLeftShift value would be -2 on entry.  This is used to specify which
1382 /// byte of ByteValues is actually being set.
1383 ///
1384 /// Similarly, ByteMask is a bitmask where a bit is clear if its corresponding
1385 /// byte is masked to zero by a user.  For example, in (X & 255), X will be
1386 /// processed with a bytemask of 1.  Because bytemask is 32-bits, this limits
1387 /// this function to working on up to 32-byte (256 bit) values.  ByteMask is
1388 /// always in the local (OverallLeftShift) coordinate space.
1389 ///
1390 static bool CollectBSwapParts(Value *V, int OverallLeftShift, uint32_t ByteMask,
1391                               SmallVectorImpl<Value *> &ByteValues) {
1392   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V)) {
1393     // If this is an or instruction, it may be an inner node of the bswap.
1394     if (I->getOpcode() == Instruction::Or) {
1395       return CollectBSwapParts(I->getOperand(0), OverallLeftShift, ByteMask,
1396                                ByteValues) ||
1397              CollectBSwapParts(I->getOperand(1), OverallLeftShift, ByteMask,
1398                                ByteValues);
1399     }
1400
1401     // If this is a logical shift by a constant multiple of 8, recurse with
1402     // OverallLeftShift and ByteMask adjusted.
1403     if (I->isLogicalShift() && isa<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1404       unsigned ShAmt =
1405         cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))->getLimitedValue(~0U);
1406       // Ensure the shift amount is defined and of a byte value.
1407       if ((ShAmt & 7) || (ShAmt > 8*ByteValues.size()))
1408         return true;
1409
1410       unsigned ByteShift = ShAmt >> 3;
1411       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
1412         // X << 2 -> collect(X, +2)
1413         OverallLeftShift += ByteShift;
1414         ByteMask >>= ByteShift;
1415       } else {
1416         // X >>u 2 -> collect(X, -2)
1417         OverallLeftShift -= ByteShift;
1418         ByteMask <<= ByteShift;
1419         ByteMask &= (~0U >> (32-ByteValues.size()));
1420       }
1421
1422       if (OverallLeftShift >= (int)ByteValues.size()) return true;
1423       if (OverallLeftShift <= -(int)ByteValues.size()) return true;
1424
1425       return CollectBSwapParts(I->getOperand(0), OverallLeftShift, ByteMask,
1426                                ByteValues);
1427     }
1428
1429     // If this is a logical 'and' with a mask that clears bytes, clear the
1430     // corresponding bytes in ByteMask.
1431     if (I->getOpcode() == Instruction::And &&
1432         isa<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1433       // Scan every byte of the and mask, seeing if the byte is either 0 or 255.
1434       unsigned NumBytes = ByteValues.size();
1435       APInt Byte(I->getType()->getPrimitiveSizeInBits(), 255);
1436       const APInt &AndMask = cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))->getValue();
1437
1438       for (unsigned i = 0; i != NumBytes; ++i, Byte <<= 8) {
1439         // If this byte is masked out by a later operation, we don't care what
1440         // the and mask is.
1441         if ((ByteMask & (1 << i)) == 0)
1442           continue;
1443
1444         // If the AndMask is all zeros for this byte, clear the bit.
1445         APInt MaskB = AndMask & Byte;
1446         if (MaskB == 0) {
1447           ByteMask &= ~(1U << i);
1448           continue;
1449         }
1450
1451         // If the AndMask is not all ones for this byte, it's not a bytezap.
1452         if (MaskB != Byte)
1453           return true;
1454
1455         // Otherwise, this byte is kept.
1456       }
1457
1458       return CollectBSwapParts(I->getOperand(0), OverallLeftShift, ByteMask,
1459                                ByteValues);
1460     }
1461   }
1462
1463   // Okay, we got to something that isn't a shift, 'or' or 'and'.  This must be
1464   // the input value to the bswap.  Some observations: 1) if more than one byte
1465   // is demanded from this input, then it could not be successfully assembled
1466   // into a byteswap.  At least one of the two bytes would not be aligned with
1467   // their ultimate destination.
1468   if (!isPowerOf2_32(ByteMask)) return true;
1469   unsigned InputByteNo = countTrailingZeros(ByteMask);
1470
1471   // 2) The input and ultimate destinations must line up: if byte 3 of an i32
1472   // is demanded, it needs to go into byte 0 of the result.  This means that the
1473   // byte needs to be shifted until it lands in the right byte bucket.  The
1474   // shift amount depends on the position: if the byte is coming from the high
1475   // part of the value (e.g. byte 3) then it must be shifted right.  If from the
1476   // low part, it must be shifted left.
1477   unsigned DestByteNo = InputByteNo + OverallLeftShift;
1478   if (ByteValues.size()-1-DestByteNo != InputByteNo)
1479     return true;
1480
1481   // If the destination byte value is already defined, the values are or'd
1482   // together, which isn't a bswap (unless it's an or of the same bits).
1483   if (ByteValues[DestByteNo] && ByteValues[DestByteNo] != V)
1484     return true;
1485   ByteValues[DestByteNo] = V;
1486   return false;
1487 }
1488
1489 /// MatchBSwap - Given an OR instruction, check to see if this is a bswap idiom.
1490 /// If so, insert the new bswap intrinsic and return it.
1491 Instruction *InstCombiner::MatchBSwap(BinaryOperator &I) {
1492   IntegerType *ITy = dyn_cast<IntegerType>(I.getType());
1493   if (!ITy || ITy->getBitWidth() % 16 ||
1494       // ByteMask only allows up to 32-byte values.
1495       ITy->getBitWidth() > 32*8)
1496     return 0;   // Can only bswap pairs of bytes.  Can't do vectors.
1497
1498   /// ByteValues - For each byte of the result, we keep track of which value
1499   /// defines each byte.
1500   SmallVector<Value*, 8> ByteValues;
1501   ByteValues.resize(ITy->getBitWidth()/8);
1502
1503   // Try to find all the pieces corresponding to the bswap.
1504   uint32_t ByteMask = ~0U >> (32-ByteValues.size());
1505   if (CollectBSwapParts(&I, 0, ByteMask, ByteValues))
1506     return 0;
1507
1508   // Check to see if all of the bytes come from the same value.
1509   Value *V = ByteValues[0];
1510   if (V == 0) return 0;  // Didn't find a byte?  Must be zero.
1511
1512   // Check to make sure that all of the bytes come from the same value.
1513   for (unsigned i = 1, e = ByteValues.size(); i != e; ++i)
1514     if (ByteValues[i] != V)
1515       return 0;
1516   Module *M = I.getParent()->getParent()->getParent();
1517   Function *F = Intrinsic::getDeclaration(M, Intrinsic::bswap, ITy);
1518   return CallInst::Create(F, V);
1519 }
1520
1521 /// MatchSelectFromAndOr - We have an expression of the form (A&C)|(B&D).  Check
1522 /// If A is (cond?-1:0) and either B or D is ~(cond?-1,0) or (cond?0,-1), then
1523 /// we can simplify this expression to "cond ? C : D or B".
1524 static Instruction *MatchSelectFromAndOr(Value *A, Value *B,
1525                                          Value *C, Value *D) {
1526   // If A is not a select of -1/0, this cannot match.
1527   Value *Cond = 0;
1528   if (!match(A, m_SExt(m_Value(Cond))) ||
1529       !Cond->getType()->isIntegerTy(1))
1530     return 0;
1531
1532   // ((cond?-1:0)&C) | (B&(cond?0:-1)) -> cond ? C : B.
1533   if (match(D, m_Not(m_SExt(m_Specific(Cond)))))
1534     return SelectInst::Create(Cond, C, B);
1535   if (match(D, m_SExt(m_Not(m_Specific(Cond)))))
1536     return SelectInst::Create(Cond, C, B);
1537
1538   // ((cond?-1:0)&C) | ((cond?0:-1)&D) -> cond ? C : D.
1539   if (match(B, m_Not(m_SExt(m_Specific(Cond)))))
1540     return SelectInst::Create(Cond, C, D);
1541   if (match(B, m_SExt(m_Not(m_Specific(Cond)))))
1542     return SelectInst::Create(Cond, C, D);
1543   return 0;
1544 }
1545
1546 /// FoldOrOfICmps - Fold (icmp)|(icmp) if possible.
1547 Value *InstCombiner::FoldOrOfICmps(ICmpInst *LHS, ICmpInst *RHS) {
1548   ICmpInst::Predicate LHSCC = LHS->getPredicate(), RHSCC = RHS->getPredicate();
1549
1550   // Fold (iszero(A & K1) | iszero(A & K2)) ->  (A & (K1 | K2)) != (K1 | K2)
1551   // if K1 and K2 are a one-bit mask.
1552   ConstantInt *LHSCst = dyn_cast<ConstantInt>(LHS->getOperand(1));
1553   ConstantInt *RHSCst = dyn_cast<ConstantInt>(RHS->getOperand(1));
1554
1555   if (LHS->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ && LHSCst && LHSCst->isZero() &&
1556       RHS->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ && RHSCst && RHSCst->isZero()) {
1557
1558     BinaryOperator *LAnd = dyn_cast<BinaryOperator>(LHS->getOperand(0));
1559     BinaryOperator *RAnd = dyn_cast<BinaryOperator>(RHS->getOperand(0));
1560     if (LAnd && RAnd && LAnd->hasOneUse() && RHS->hasOneUse() &&
1561         LAnd->getOpcode() == Instruction::And &&
1562         RAnd->getOpcode() == Instruction::And) {
1563
1564       Value *Mask = 0;
1565       Value *Masked = 0;
1566       if (LAnd->getOperand(0) == RAnd->getOperand(0) &&
1567           isKnownToBeAPowerOfTwo(LAnd->getOperand(1)) &&
1568           isKnownToBeAPowerOfTwo(RAnd->getOperand(1))) {
1569         Mask = Builder->CreateOr(LAnd->getOperand(1), RAnd->getOperand(1));
1570         Masked = Builder->CreateAnd(LAnd->getOperand(0), Mask);
1571       } else if (LAnd->getOperand(1) == RAnd->getOperand(1) &&
1572                  isKnownToBeAPowerOfTwo(LAnd->getOperand(0)) &&
1573                  isKnownToBeAPowerOfTwo(RAnd->getOperand(0))) {
1574         Mask = Builder->CreateOr(LAnd->getOperand(0), RAnd->getOperand(0));
1575         Masked = Builder->CreateAnd(LAnd->getOperand(1), Mask);
1576       }
1577
1578       if (Masked)
1579         return Builder->CreateICmp(ICmpInst::ICMP_NE, Masked, Mask);
1580     }
1581   }
1582
1583   // (icmp1 A, B) | (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
1584   if (PredicatesFoldable(LHSCC, RHSCC)) {
1585     if (LHS->getOperand(0) == RHS->getOperand(1) &&
1586         LHS->getOperand(1) == RHS->getOperand(0))
1587       LHS->swapOperands();
1588     if (LHS->getOperand(0) == RHS->getOperand(0) &&
1589         LHS->getOperand(1) == RHS->getOperand(1)) {
1590       Value *Op0 = LHS->getOperand(0), *Op1 = LHS->getOperand(1);
1591       unsigned Code = getICmpCode(LHS) | getICmpCode(RHS);
1592       bool isSigned = LHS->isSigned() || RHS->isSigned();
1593       return getNewICmpValue(isSigned, Code, Op0, Op1, Builder);
1594     }
1595   }
1596
1597   // handle (roughly):
1598   // (icmp ne (A & B), C) | (icmp ne (A & D), E)
1599   if (Value *V = foldLogOpOfMaskedICmps(LHS, RHS, false, Builder))
1600     return V;
1601
1602   Value *Val = LHS->getOperand(0), *Val2 = RHS->getOperand(0);
1603   if (LHS->hasOneUse() || RHS->hasOneUse()) {
1604     // (icmp eq B, 0) | (icmp ult A, B) -> (icmp ule A, B-1)
1605     // (icmp eq B, 0) | (icmp ugt B, A) -> (icmp ule A, B-1)
1606     Value *A = 0, *B = 0;
1607     if (LHSCC == ICmpInst::ICMP_EQ && LHSCst && LHSCst->isZero()) {
1608       B = Val;
1609       if (RHSCC == ICmpInst::ICMP_ULT && Val == RHS->getOperand(1))
1610         A = Val2;
1611       else if (RHSCC == ICmpInst::ICMP_UGT && Val == Val2)
1612         A = RHS->getOperand(1);
1613     }
1614     // (icmp ult A, B) | (icmp eq B, 0) -> (icmp ule A, B-1)
1615     // (icmp ugt B, A) | (icmp eq B, 0) -> (icmp ule A, B-1)
1616     else if (RHSCC == ICmpInst::ICMP_EQ && RHSCst && RHSCst->isZero()) {
1617       B = Val2;
1618       if (LHSCC == ICmpInst::ICMP_ULT && Val2 == LHS->getOperand(1))
1619         A = Val;
1620       else if (LHSCC == ICmpInst::ICMP_UGT && Val2 == Val)
1621         A = LHS->getOperand(1);
1622     }
1623     if (A && B)
1624       return Builder->CreateICmp(
1625           ICmpInst::ICMP_UGE,
1626           Builder->CreateAdd(B, ConstantInt::getSigned(B->getType(), -1)), A);
1627   }
1628
1629   // This only handles icmp of constants: (icmp1 A, C1) | (icmp2 B, C2).
1630   if (LHSCst == 0 || RHSCst == 0) return 0;
1631
1632   if (LHSCst == RHSCst && LHSCC == RHSCC) {
1633     // (icmp ne A, 0) | (icmp ne B, 0) --> (icmp ne (A|B), 0)
1634     if (LHSCC == ICmpInst::ICMP_NE && LHSCst->isZero()) {
1635       Value *NewOr = Builder->CreateOr(Val, Val2);
1636       return Builder->CreateICmp(LHSCC, NewOr, LHSCst);
1637     }
1638   }
1639
1640   // (icmp ult (X + CA), C1) | (icmp eq X, C2) -> (icmp ule (X + CA), C1)
1641   //   iff C2 + CA == C1.
1642   if (LHSCC == ICmpInst::ICMP_ULT && RHSCC == ICmpInst::ICMP_EQ) {
1643     ConstantInt *AddCst;
1644     if (match(Val, m_Add(m_Specific(Val2), m_ConstantInt(AddCst))))
1645       if (RHSCst->getValue() + AddCst->getValue() == LHSCst->getValue())
1646         return Builder->CreateICmpULE(Val, LHSCst);
1647   }
1648
1649   // From here on, we only handle:
1650   //    (icmp1 A, C1) | (icmp2 A, C2) --> something simpler.
1651   if (Val != Val2) return 0;
1652
1653   // ICMP_[US][GL]E X, CST is folded to ICMP_[US][GL]T elsewhere.
1654   if (LHSCC == ICmpInst::ICMP_UGE || LHSCC == ICmpInst::ICMP_ULE ||
1655       RHSCC == ICmpInst::ICMP_UGE || RHSCC == ICmpInst::ICMP_ULE ||
1656       LHSCC == ICmpInst::ICMP_SGE || LHSCC == ICmpInst::ICMP_SLE ||
1657       RHSCC == ICmpInst::ICMP_SGE || RHSCC == ICmpInst::ICMP_SLE)
1658     return 0;
1659
1660   // We can't fold (ugt x, C) | (sgt x, C2).
1661   if (!PredicatesFoldable(LHSCC, RHSCC))
1662     return 0;
1663
1664   // Ensure that the larger constant is on the RHS.
1665   bool ShouldSwap;
1666   if (CmpInst::isSigned(LHSCC) ||
1667       (ICmpInst::isEquality(LHSCC) &&
1668        CmpInst::isSigned(RHSCC)))
1669     ShouldSwap = LHSCst->getValue().sgt(RHSCst->getValue());
1670   else
1671     ShouldSwap = LHSCst->getValue().ugt(RHSCst->getValue());
1672
1673   if (ShouldSwap) {
1674     std::swap(LHS, RHS);
1675     std::swap(LHSCst, RHSCst);
1676     std::swap(LHSCC, RHSCC);
1677   }
1678
1679   // At this point, we know we have two icmp instructions
1680   // comparing a value against two constants and or'ing the result
1681   // together.  Because of the above check, we know that we only have
1682   // ICMP_EQ, ICMP_NE, ICMP_LT, and ICMP_GT here. We also know (from the
1683   // icmp folding check above), that the two constants are not
1684   // equal.
1685   assert(LHSCst != RHSCst && "Compares not folded above?");
1686
1687   switch (LHSCC) {
1688   default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
1689   case ICmpInst::ICMP_EQ:
1690     switch (RHSCC) {
1691     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
1692     case ICmpInst::ICMP_EQ:
1693       if (LHS->getOperand(0) == RHS->getOperand(0)) {
1694         // if LHSCst and RHSCst differ only by one bit:
1695         // (A == C1 || A == C2) -> (A & ~(C1 ^ C2)) == C1
1696         assert(LHSCst->getValue().ule(LHSCst->getValue()));
1697
1698         APInt Xor = LHSCst->getValue() ^ RHSCst->getValue();
1699         if (Xor.isPowerOf2()) {
1700           Value *NegCst = Builder->getInt(~Xor);
1701           Value *And = Builder->CreateAnd(LHS->getOperand(0), NegCst);
1702           return Builder->CreateICmp(ICmpInst::ICMP_EQ, And, LHSCst);
1703         }
1704       }
1705
1706       if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) {
1707         // (X == 13 | X == 14) -> X-13 <u 2
1708         Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(LHSCst);
1709         Value *Add = Builder->CreateAdd(Val, AddCST, Val->getName()+".off");
1710         AddCST = ConstantExpr::getSub(AddOne(RHSCst), LHSCst);
1711         return Builder->CreateICmpULT(Add, AddCST);
1712       }
1713
1714       break;                         // (X == 13 | X == 15) -> no change
1715     case ICmpInst::ICMP_UGT:         // (X == 13 | X u> 14) -> no change
1716     case ICmpInst::ICMP_SGT:         // (X == 13 | X s> 14) -> no change
1717       break;
1718     case ICmpInst::ICMP_NE:          // (X == 13 | X != 15) -> X != 15
1719     case ICmpInst::ICMP_ULT:         // (X == 13 | X u< 15) -> X u< 15
1720     case ICmpInst::ICMP_SLT:         // (X == 13 | X s< 15) -> X s< 15
1721       return RHS;
1722     }
1723     break;
1724   case ICmpInst::ICMP_NE:
1725     switch (RHSCC) {
1726     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
1727     case ICmpInst::ICMP_EQ:          // (X != 13 | X == 15) -> X != 13
1728     case ICmpInst::ICMP_UGT:         // (X != 13 | X u> 15) -> X != 13
1729     case ICmpInst::ICMP_SGT:         // (X != 13 | X s> 15) -> X != 13
1730       return LHS;
1731     case ICmpInst::ICMP_NE:          // (X != 13 | X != 15) -> true
1732     case ICmpInst::ICMP_ULT:         // (X != 13 | X u< 15) -> true
1733     case ICmpInst::ICMP_SLT:         // (X != 13 | X s< 15) -> true
1734       return Builder->getTrue();
1735     }
1736   case ICmpInst::ICMP_ULT:
1737     switch (RHSCC) {
1738     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
1739     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u< 13 | X == 14) -> no change
1740       break;
1741     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u< 13 | X u> 15) -> (X-13) u> 2
1742       // If RHSCst is [us]MAXINT, it is always false.  Not handling
1743       // this can cause overflow.
1744       if (RHSCst->isMaxValue(false))
1745         return LHS;
1746       return InsertRangeTest(Val, LHSCst, AddOne(RHSCst), false, false);
1747     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u< 13 | X s> 15) -> no change
1748       break;
1749     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u< 13 | X != 15) -> X != 15
1750     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u< 13 | X u< 15) -> X u< 15
1751       return RHS;
1752     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u< 13 | X s< 15) -> no change
1753       break;
1754     }
1755     break;
1756   case ICmpInst::ICMP_SLT:
1757     switch (RHSCC) {
1758     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
1759     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s< 13 | X == 14) -> no change
1760       break;
1761     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s< 13 | X s> 15) -> (X-13) s> 2
1762       // If RHSCst is [us]MAXINT, it is always false.  Not handling
1763       // this can cause overflow.
1764       if (RHSCst->isMaxValue(true))
1765         return LHS;
1766       return InsertRangeTest(Val, LHSCst, AddOne(RHSCst), true, false);
1767     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s< 13 | X u> 15) -> no change
1768       break;
1769     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s< 13 | X != 15) -> X != 15
1770     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s< 13 | X s< 15) -> X s< 15
1771       return RHS;
1772     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s< 13 | X u< 15) -> no change
1773       break;
1774     }
1775     break;
1776   case ICmpInst::ICMP_UGT:
1777     switch (RHSCC) {
1778     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
1779     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u> 13 | X == 15) -> X u> 13
1780     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u> 13 | X u> 15) -> X u> 13
1781       return LHS;
1782     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u> 13 | X s> 15) -> no change
1783       break;
1784     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u> 13 | X != 15) -> true
1785     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u> 13 | X u< 15) -> true
1786       return Builder->getTrue();
1787     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u> 13 | X s< 15) -> no change
1788       break;
1789     }
1790     break;
1791   case ICmpInst::ICMP_SGT:
1792     switch (RHSCC) {
1793     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
1794     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s> 13 | X == 15) -> X > 13
1795     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s> 13 | X s> 15) -> X > 13
1796       return LHS;
1797     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s> 13 | X u> 15) -> no change
1798       break;
1799     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s> 13 | X != 15) -> true
1800     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s> 13 | X s< 15) -> true
1801       return Builder->getTrue();
1802     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s> 13 | X u< 15) -> no change
1803       break;
1804     }
1805     break;
1806   }
1807   return 0;
1808 }
1809
1810 /// FoldOrOfFCmps - Optimize (fcmp)|(fcmp).  NOTE: Unlike the rest of
1811 /// instcombine, this returns a Value which should already be inserted into the
1812 /// function.
1813 Value *InstCombiner::FoldOrOfFCmps(FCmpInst *LHS, FCmpInst *RHS) {
1814   if (LHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_UNO &&
1815       RHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_UNO &&
1816       LHS->getOperand(0)->getType() == RHS->getOperand(0)->getType()) {
1817     if (ConstantFP *LHSC = dyn_cast<ConstantFP>(LHS->getOperand(1)))
1818       if (ConstantFP *RHSC = dyn_cast<ConstantFP>(RHS->getOperand(1))) {
1819         // If either of the constants are nans, then the whole thing returns
1820         // true.
1821         if (LHSC->getValueAPF().isNaN() || RHSC->getValueAPF().isNaN())
1822           return Builder->getTrue();
1823
1824         // Otherwise, no need to compare the two constants, compare the
1825         // rest.
1826         return Builder->CreateFCmpUNO(LHS->getOperand(0), RHS->getOperand(0));
1827       }
1828
1829     // Handle vector zeros.  This occurs because the canonical form of
1830     // "fcmp uno x,x" is "fcmp uno x, 0".
1831     if (isa<ConstantAggregateZero>(LHS->getOperand(1)) &&
1832         isa<ConstantAggregateZero>(RHS->getOperand(1)))
1833       return Builder->CreateFCmpUNO(LHS->getOperand(0), RHS->getOperand(0));
1834
1835     return 0;
1836   }
1837
1838   Value *Op0LHS = LHS->getOperand(0), *Op0RHS = LHS->getOperand(1);
1839   Value *Op1LHS = RHS->getOperand(0), *Op1RHS = RHS->getOperand(1);
1840   FCmpInst::Predicate Op0CC = LHS->getPredicate(), Op1CC = RHS->getPredicate();
1841
1842   if (Op0LHS == Op1RHS && Op0RHS == Op1LHS) {
1843     // Swap RHS operands to match LHS.
1844     Op1CC = FCmpInst::getSwappedPredicate(Op1CC);
1845     std::swap(Op1LHS, Op1RHS);
1846   }
1847   if (Op0LHS == Op1LHS && Op0RHS == Op1RHS) {
1848     // Simplify (fcmp cc0 x, y) | (fcmp cc1 x, y).
1849     if (Op0CC == Op1CC)
1850       return Builder->CreateFCmp((FCmpInst::Predicate)Op0CC, Op0LHS, Op0RHS);
1851     if (Op0CC == FCmpInst::FCMP_TRUE || Op1CC == FCmpInst::FCMP_TRUE)
1852       return ConstantInt::get(CmpInst::makeCmpResultType(LHS->getType()), 1);
1853     if (Op0CC == FCmpInst::FCMP_FALSE)
1854       return RHS;
1855     if (Op1CC == FCmpInst::FCMP_FALSE)
1856       return LHS;
1857     bool Op0Ordered;
1858     bool Op1Ordered;
1859     unsigned Op0Pred = getFCmpCode(Op0CC, Op0Ordered);
1860     unsigned Op1Pred = getFCmpCode(Op1CC, Op1Ordered);
1861     if (Op0Ordered == Op1Ordered) {
1862       // If both are ordered or unordered, return a new fcmp with
1863       // or'ed predicates.
1864       return getFCmpValue(Op0Ordered, Op0Pred|Op1Pred, Op0LHS, Op0RHS, Builder);
1865     }
1866   }
1867   return 0;
1868 }
1869
1870 /// FoldOrWithConstants - This helper function folds:
1871 ///
1872 ///     ((A | B) & C1) | (B & C2)
1873 ///
1874 /// into:
1875 ///
1876 ///     (A & C1) | B
1877 ///
1878 /// when the XOR of the two constants is "all ones" (-1).
1879 Instruction *InstCombiner::FoldOrWithConstants(BinaryOperator &I, Value *Op,
1880                                                Value *A, Value *B, Value *C) {
1881   ConstantInt *CI1 = dyn_cast<ConstantInt>(C);
1882   if (!CI1) return 0;
1883
1884   Value *V1 = 0;
1885   ConstantInt *CI2 = 0;
1886   if (!match(Op, m_And(m_Value(V1), m_ConstantInt(CI2)))) return 0;
1887
1888   APInt Xor = CI1->getValue() ^ CI2->getValue();
1889   if (!Xor.isAllOnesValue()) return 0;
1890
1891   if (V1 == A || V1 == B) {
1892     Value *NewOp = Builder->CreateAnd((V1 == A) ? B : A, CI1);
1893     return BinaryOperator::CreateOr(NewOp, V1);
1894   }
1895
1896   return 0;
1897 }
1898
1899 Instruction *InstCombiner::visitOr(BinaryOperator &I) {
1900   bool Changed = SimplifyAssociativeOrCommutative(I);
1901   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
1902
1903   if (Value *V = SimplifyOrInst(Op0, Op1, TD))
1904     return ReplaceInstUsesWith(I, V);
1905
1906   // (A&B)|(A&C) -> A&(B|C) etc
1907   if (Value *V = SimplifyUsingDistributiveLaws(I))
1908     return ReplaceInstUsesWith(I, V);
1909
1910   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole
1911   // purpose is to compute bits we don't care about.
1912   if (SimplifyDemandedInstructionBits(I))
1913     return &I;
1914
1915   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
1916     ConstantInt *C1 = 0; Value *X = 0;
1917     // (X & C1) | C2 --> (X | C2) & (C1|C2)
1918     // iff (C1 & C2) == 0.
1919     if (match(Op0, m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) &&
1920         (RHS->getValue() & C1->getValue()) != 0 &&
1921         Op0->hasOneUse()) {
1922       Value *Or = Builder->CreateOr(X, RHS);
1923       Or->takeName(Op0);
1924       return BinaryOperator::CreateAnd(Or,
1925                              Builder->getInt(RHS->getValue() | C1->getValue()));
1926     }
1927
1928     // (X ^ C1) | C2 --> (X | C2) ^ (C1&~C2)
1929     if (match(Op0, m_Xor(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) &&
1930         Op0->hasOneUse()) {
1931       Value *Or = Builder->CreateOr(X, RHS);
1932       Or->takeName(Op0);
1933       return BinaryOperator::CreateXor(Or,
1934                             Builder->getInt(C1->getValue() & ~RHS->getValue()));
1935     }
1936
1937     // Try to fold constant and into select arguments.
1938     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
1939       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI))
1940         return R;
1941
1942     if (isa<PHINode>(Op0))
1943       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
1944         return NV;
1945   }
1946
1947   Value *A = 0, *B = 0;
1948   ConstantInt *C1 = 0, *C2 = 0;
1949
1950   // (A | B) | C  and  A | (B | C)                  -> bswap if possible.
1951   // (A >> B) | (C << D)  and  (A << B) | (B >> C)  -> bswap if possible.
1952   if (match(Op0, m_Or(m_Value(), m_Value())) ||
1953       match(Op1, m_Or(m_Value(), m_Value())) ||
1954       (match(Op0, m_LogicalShift(m_Value(), m_Value())) &&
1955        match(Op1, m_LogicalShift(m_Value(), m_Value())))) {
1956     if (Instruction *BSwap = MatchBSwap(I))
1957       return BSwap;
1958   }
1959
1960   // (X^C)|Y -> (X|Y)^C iff Y&C == 0
1961   if (Op0->hasOneUse() &&
1962       match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
1963       MaskedValueIsZero(Op1, C1->getValue())) {
1964     Value *NOr = Builder->CreateOr(A, Op1);
1965     NOr->takeName(Op0);
1966     return BinaryOperator::CreateXor(NOr, C1);
1967   }
1968
1969   // Y|(X^C) -> (X|Y)^C iff Y&C == 0
1970   if (Op1->hasOneUse() &&
1971       match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
1972       MaskedValueIsZero(Op0, C1->getValue())) {
1973     Value *NOr = Builder->CreateOr(A, Op0);
1974     NOr->takeName(Op0);
1975     return BinaryOperator::CreateXor(NOr, C1);
1976   }
1977
1978   // (A & C)|(B & D)
1979   Value *C = 0, *D = 0;
1980   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(C))) &&
1981       match(Op1, m_And(m_Value(B), m_Value(D)))) {
1982     Value *V1 = 0, *V2 = 0;
1983     C1 = dyn_cast<ConstantInt>(C);
1984     C2 = dyn_cast<ConstantInt>(D);
1985     if (C1 && C2) {  // (A & C1)|(B & C2)
1986       // If we have: ((V + N) & C1) | (V & C2)
1987       // .. and C2 = ~C1 and C2 is 0+1+ and (N & C2) == 0
1988       // replace with V+N.
1989       if (C1->getValue() == ~C2->getValue()) {
1990         if ((C2->getValue() & (C2->getValue()+1)) == 0 && // C2 == 0+1+
1991             match(A, m_Add(m_Value(V1), m_Value(V2)))) {
1992           // Add commutes, try both ways.
1993           if (V1 == B && MaskedValueIsZero(V2, C2->getValue()))
1994             return ReplaceInstUsesWith(I, A);
1995           if (V2 == B && MaskedValueIsZero(V1, C2->getValue()))
1996             return ReplaceInstUsesWith(I, A);
1997         }
1998         // Or commutes, try both ways.
1999         if ((C1->getValue() & (C1->getValue()+1)) == 0 &&
2000             match(B, m_Add(m_Value(V1), m_Value(V2)))) {
2001           // Add commutes, try both ways.
2002           if (V1 == A && MaskedValueIsZero(V2, C1->getValue()))
2003             return ReplaceInstUsesWith(I, B);
2004           if (V2 == A && MaskedValueIsZero(V1, C1->getValue()))
2005             return ReplaceInstUsesWith(I, B);
2006         }
2007       }
2008
2009       if ((C1->getValue() & C2->getValue()) == 0) {
2010         // ((V | N) & C1) | (V & C2) --> (V|N) & (C1|C2)
2011         // iff (C1&C2) == 0 and (N&~C1) == 0
2012         if (match(A, m_Or(m_Value(V1), m_Value(V2))) &&
2013             ((V1 == B && MaskedValueIsZero(V2, ~C1->getValue())) ||  // (V|N)
2014              (V2 == B && MaskedValueIsZero(V1, ~C1->getValue()))))   // (N|V)
2015           return BinaryOperator::CreateAnd(A,
2016                                 Builder->getInt(C1->getValue()|C2->getValue()));
2017         // Or commutes, try both ways.
2018         if (match(B, m_Or(m_Value(V1), m_Value(V2))) &&
2019             ((V1 == A && MaskedValueIsZero(V2, ~C2->getValue())) ||  // (V|N)
2020              (V2 == A && MaskedValueIsZero(V1, ~C2->getValue()))))   // (N|V)
2021           return BinaryOperator::CreateAnd(B,
2022                                 Builder->getInt(C1->getValue()|C2->getValue()));
2023
2024         // ((V|C3)&C1) | ((V|C4)&C2) --> (V|C3|C4)&(C1|C2)
2025         // iff (C1&C2) == 0 and (C3&~C1) == 0 and (C4&~C2) == 0.
2026         ConstantInt *C3 = 0, *C4 = 0;
2027         if (match(A, m_Or(m_Value(V1), m_ConstantInt(C3))) &&
2028             (C3->getValue() & ~C1->getValue()) == 0 &&
2029             match(B, m_Or(m_Specific(V1), m_ConstantInt(C4))) &&
2030             (C4->getValue() & ~C2->getValue()) == 0) {
2031           V2 = Builder->CreateOr(V1, ConstantExpr::getOr(C3, C4), "bitfield");
2032           return BinaryOperator::CreateAnd(V2,
2033                                 Builder->getInt(C1->getValue()|C2->getValue()));
2034         }
2035       }
2036     }
2037
2038     // (A & (C0?-1:0)) | (B & ~(C0?-1:0)) ->  C0 ? A : B, and commuted variants.
2039     // Don't do this for vector select idioms, the code generator doesn't handle
2040     // them well yet.
2041     if (!I.getType()->isVectorTy()) {
2042       if (Instruction *Match = MatchSelectFromAndOr(A, B, C, D))
2043         return Match;
2044       if (Instruction *Match = MatchSelectFromAndOr(B, A, D, C))
2045         return Match;
2046       if (Instruction *Match = MatchSelectFromAndOr(C, B, A, D))
2047         return Match;
2048       if (Instruction *Match = MatchSelectFromAndOr(D, A, B, C))
2049         return Match;
2050     }
2051
2052     // ((A&~B)|(~A&B)) -> A^B
2053     if ((match(C, m_Not(m_Specific(D))) &&
2054          match(B, m_Not(m_Specific(A)))))
2055       return BinaryOperator::CreateXor(A, D);
2056     // ((~B&A)|(~A&B)) -> A^B
2057     if ((match(A, m_Not(m_Specific(D))) &&
2058          match(B, m_Not(m_Specific(C)))))
2059       return BinaryOperator::CreateXor(C, D);
2060     // ((A&~B)|(B&~A)) -> A^B
2061     if ((match(C, m_Not(m_Specific(B))) &&
2062          match(D, m_Not(m_Specific(A)))))
2063       return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
2064     // ((~B&A)|(B&~A)) -> A^B
2065     if ((match(A, m_Not(m_Specific(B))) &&
2066          match(D, m_Not(m_Specific(C)))))
2067       return BinaryOperator::CreateXor(C, B);
2068
2069     // ((A|B)&1)|(B&-2) -> (A&1) | B
2070     if (match(A, m_Or(m_Value(V1), m_Specific(B))) ||
2071         match(A, m_Or(m_Specific(B), m_Value(V1)))) {
2072       Instruction *Ret = FoldOrWithConstants(I, Op1, V1, B, C);
2073       if (Ret) return Ret;
2074     }
2075     // (B&-2)|((A|B)&1) -> (A&1) | B
2076     if (match(B, m_Or(m_Specific(A), m_Value(V1))) ||
2077         match(B, m_Or(m_Value(V1), m_Specific(A)))) {
2078       Instruction *Ret = FoldOrWithConstants(I, Op0, A, V1, D);
2079       if (Ret) return Ret;
2080     }
2081   }
2082
2083   // (X >> Z) | (Y >> Z)  -> (X|Y) >> Z  for all shifts.
2084   if (BinaryOperator *SI1 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
2085     if (BinaryOperator *SI0 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
2086       if (SI0->isShift() && SI0->getOpcode() == SI1->getOpcode() &&
2087           SI0->getOperand(1) == SI1->getOperand(1) &&
2088           (SI0->hasOneUse() || SI1->hasOneUse())) {
2089         Value *NewOp = Builder->CreateOr(SI0->getOperand(0), SI1->getOperand(0),
2090                                          SI0->getName());
2091         return BinaryOperator::Create(SI1->getOpcode(), NewOp,
2092                                       SI1->getOperand(1));
2093       }
2094   }
2095
2096   // (~A | ~B) == (~(A & B)) - De Morgan's Law
2097   if (Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0))
2098     if (Value *Op1NotVal = dyn_castNotVal(Op1))
2099       if (Op0->hasOneUse() && Op1->hasOneUse()) {
2100         Value *And = Builder->CreateAnd(Op0NotVal, Op1NotVal,
2101                                         I.getName()+".demorgan");
2102         return BinaryOperator::CreateNot(And);
2103       }
2104
2105   // Canonicalize xor to the RHS.
2106   bool SwappedForXor = false;
2107   if (match(Op0, m_Xor(m_Value(), m_Value()))) {
2108     std::swap(Op0, Op1);
2109     SwappedForXor = true;
2110   }
2111
2112   // A | ( A ^ B) -> A |  B
2113   // A | (~A ^ B) -> A | ~B
2114   // (A & B) | (A ^ B)
2115   if (match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
2116     if (Op0 == A || Op0 == B)
2117       return BinaryOperator::CreateOr(A, B);
2118
2119     if (match(Op0, m_And(m_Specific(A), m_Specific(B))) ||
2120         match(Op0, m_And(m_Specific(B), m_Specific(A))))
2121       return BinaryOperator::CreateOr(A, B);
2122
2123     if (Op1->hasOneUse() && match(A, m_Not(m_Specific(Op0)))) {
2124       Value *Not = Builder->CreateNot(B, B->getName()+".not");
2125       return BinaryOperator::CreateOr(Not, Op0);
2126     }
2127     if (Op1->hasOneUse() && match(B, m_Not(m_Specific(Op0)))) {
2128       Value *Not = Builder->CreateNot(A, A->getName()+".not");
2129       return BinaryOperator::CreateOr(Not, Op0);
2130     }
2131   }
2132
2133   // A | ~(A | B) -> A | ~B
2134   // A | ~(A ^ B) -> A | ~B
2135   if (match(Op1, m_Not(m_Value(A))))
2136     if (BinaryOperator *B = dyn_cast<BinaryOperator>(A))
2137       if ((Op0 == B->getOperand(0) || Op0 == B->getOperand(1)) &&
2138           Op1->hasOneUse() && (B->getOpcode() == Instruction::Or ||
2139                                B->getOpcode() == Instruction::Xor)) {
2140         Value *NotOp = Op0 == B->getOperand(0) ? B->getOperand(1) :
2141                                                  B->getOperand(0);
2142         Value *Not = Builder->CreateNot(NotOp, NotOp->getName()+".not");
2143         return BinaryOperator::CreateOr(Not, Op0);
2144       }
2145
2146   if (SwappedForXor)
2147     std::swap(Op0, Op1);
2148
2149   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(1)))
2150     if (ICmpInst *LHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(0)))
2151       if (Value *Res = FoldOrOfICmps(LHS, RHS))
2152         return ReplaceInstUsesWith(I, Res);
2153
2154   // (fcmp uno x, c) | (fcmp uno y, c)  -> (fcmp uno x, y)
2155   if (FCmpInst *LHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(0)))
2156     if (FCmpInst *RHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(1)))
2157       if (Value *Res = FoldOrOfFCmps(LHS, RHS))
2158         return ReplaceInstUsesWith(I, Res);
2159
2160   // fold (or (cast A), (cast B)) -> (cast (or A, B))
2161   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
2162     CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1);
2163     if (Op1C && Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) {// same cast kind ?
2164       Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
2165       if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() &&
2166           SrcTy->isIntOrIntVectorTy()) {
2167         Value *Op0COp = Op0C->getOperand(0), *Op1COp = Op1C->getOperand(0);
2168
2169         if ((!isa<ICmpInst>(Op0COp) || !isa<ICmpInst>(Op1COp)) &&
2170             // Only do this if the casts both really cause code to be
2171             // generated.
2172             ShouldOptimizeCast(Op0C->getOpcode(), Op0COp, I.getType()) &&
2173             ShouldOptimizeCast(Op1C->getOpcode(), Op1COp, I.getType())) {
2174           Value *NewOp = Builder->CreateOr(Op0COp, Op1COp, I.getName());
2175           return CastInst::Create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
2176         }
2177
2178         // If this is or(cast(icmp), cast(icmp)), try to fold this even if the
2179         // cast is otherwise not optimizable.  This happens for vector sexts.
2180         if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(Op1COp))
2181           if (ICmpInst *LHS = dyn_cast<ICmpInst>(Op0COp))
2182             if (Value *Res = FoldOrOfICmps(LHS, RHS))
2183               return CastInst::Create(Op0C->getOpcode(), Res, I.getType());
2184
2185         // If this is or(cast(fcmp), cast(fcmp)), try to fold this even if the
2186         // cast is otherwise not optimizable.  This happens for vector sexts.
2187         if (FCmpInst *RHS = dyn_cast<FCmpInst>(Op1COp))
2188           if (FCmpInst *LHS = dyn_cast<FCmpInst>(Op0COp))
2189             if (Value *Res = FoldOrOfFCmps(LHS, RHS))
2190               return CastInst::Create(Op0C->getOpcode(), Res, I.getType());
2191       }
2192     }
2193   }
2194
2195   // or(sext(A), B) -> A ? -1 : B where A is an i1
2196   // or(A, sext(B)) -> B ? -1 : A where B is an i1
2197   if (match(Op0, m_SExt(m_Value(A))) && A->getType()->isIntegerTy(1))
2198     return SelectInst::Create(A, ConstantInt::getSigned(I.getType(), -1), Op1);
2199   if (match(Op1, m_SExt(m_Value(A))) && A->getType()->isIntegerTy(1))
2200     return SelectInst::Create(A, ConstantInt::getSigned(I.getType(), -1), Op0);
2201
2202   // Note: If we've gotten to the point of visiting the outer OR, then the
2203   // inner one couldn't be simplified.  If it was a constant, then it won't
2204   // be simplified by a later pass either, so we try swapping the inner/outer
2205   // ORs in the hopes that we'll be able to simplify it this way.
2206   // (X|C) | V --> (X|V) | C
2207   if (Op0->hasOneUse() && !isa<ConstantInt>(Op1) &&
2208       match(Op0, m_Or(m_Value(A), m_ConstantInt(C1)))) {
2209     Value *Inner = Builder->CreateOr(A, Op1);
2210     Inner->takeName(Op0);
2211     return BinaryOperator::CreateOr(Inner, C1);
2212   }
2213
2214   // Change (or (bool?A:B),(bool?C:D)) --> (bool?(or A,C):(or B,D))
2215   // Since this OR statement hasn't been optimized further yet, we hope
2216   // that this transformation will allow the new ORs to be optimized.
2217   {
2218     Value *X = 0, *Y = 0;
2219     if (Op0->hasOneUse() && Op1->hasOneUse() &&
2220         match(Op0, m_Select(m_Value(X), m_Value(A), m_Value(B))) &&
2221         match(Op1, m_Select(m_Value(Y), m_Value(C), m_Value(D))) && X == Y) {
2222       Value *orTrue = Builder->CreateOr(A, C);
2223       Value *orFalse = Builder->CreateOr(B, D);
2224       return SelectInst::Create(X, orTrue, orFalse);
2225     }
2226   }
2227
2228   return Changed ? &I : 0;
2229 }
2230
2231 Instruction *InstCombiner::visitXor(BinaryOperator &I) {
2232   bool Changed = SimplifyAssociativeOrCommutative(I);
2233   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2234
2235   if (Value *V = SimplifyXorInst(Op0, Op1, TD))
2236     return ReplaceInstUsesWith(I, V);
2237
2238   // (A&B)^(A&C) -> A&(B^C) etc
2239   if (Value *V = SimplifyUsingDistributiveLaws(I))
2240     return ReplaceInstUsesWith(I, V);
2241
2242   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole
2243   // purpose is to compute bits we don't care about.
2244   if (SimplifyDemandedInstructionBits(I))
2245     return &I;
2246
2247   // Is this a ~ operation?
2248   if (Value *NotOp = dyn_castNotVal(&I)) {
2249     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(NotOp)) {
2250       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And ||
2251           Op0I->getOpcode() == Instruction::Or) {
2252         // ~(~X & Y) --> (X | ~Y) - De Morgan's Law
2253         // ~(~X | Y) === (X & ~Y) - De Morgan's Law
2254         if (dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(1)))
2255           Op0I->swapOperands();
2256         if (Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(0))) {
2257           Value *NotY =
2258             Builder->CreateNot(Op0I->getOperand(1),
2259                                Op0I->getOperand(1)->getName()+".not");
2260           if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And)
2261             return BinaryOperator::CreateOr(Op0NotVal, NotY);
2262           return BinaryOperator::CreateAnd(Op0NotVal, NotY);
2263         }
2264
2265         // ~(X & Y) --> (~X | ~Y) - De Morgan's Law
2266         // ~(X | Y) === (~X & ~Y) - De Morgan's Law
2267         if (isFreeToInvert(Op0I->getOperand(0)) &&
2268             isFreeToInvert(Op0I->getOperand(1))) {
2269           Value *NotX =
2270             Builder->CreateNot(Op0I->getOperand(0), "notlhs");
2271           Value *NotY =
2272             Builder->CreateNot(Op0I->getOperand(1), "notrhs");
2273           if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And)
2274             return BinaryOperator::CreateOr(NotX, NotY);
2275           return BinaryOperator::CreateAnd(NotX, NotY);
2276         }
2277
2278       } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::AShr) {
2279         // ~(~X >>s Y) --> (X >>s Y)
2280         if (Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(0)))
2281           return BinaryOperator::CreateAShr(Op0NotVal, Op0I->getOperand(1));
2282       }
2283     }
2284   }
2285
2286
2287   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2288     if (RHS->isOne() && Op0->hasOneUse())
2289       // xor (cmp A, B), true = not (cmp A, B) = !cmp A, B
2290       if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(Op0))
2291         return CmpInst::Create(CI->getOpcode(),
2292                                CI->getInversePredicate(),
2293                                CI->getOperand(0), CI->getOperand(1));
2294
2295     // fold (xor(zext(cmp)), 1) and (xor(sext(cmp)), -1) to ext(!cmp).
2296     if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
2297       if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(Op0C->getOperand(0))) {
2298         if (CI->hasOneUse() && Op0C->hasOneUse()) {
2299           Instruction::CastOps Opcode = Op0C->getOpcode();
2300           if ((Opcode == Instruction::ZExt || Opcode == Instruction::SExt) &&
2301               (RHS == ConstantExpr::getCast(Opcode, Builder->getTrue(),
2302                                             Op0C->getDestTy()))) {
2303             CI->setPredicate(CI->getInversePredicate());
2304             return CastInst::Create(Opcode, CI, Op0C->getType());
2305           }
2306         }
2307       }
2308     }
2309
2310     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
2311       // ~(c-X) == X-c-1 == X+(-c-1)
2312       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Sub && RHS->isAllOnesValue())
2313         if (Constant *Op0I0C = dyn_cast<Constant>(Op0I->getOperand(0))) {
2314           Constant *NegOp0I0C = ConstantExpr::getNeg(Op0I0C);
2315           Constant *ConstantRHS = ConstantExpr::getSub(NegOp0I0C,
2316                                       ConstantInt::get(I.getType(), 1));
2317           return BinaryOperator::CreateAdd(Op0I->getOperand(1), ConstantRHS);
2318         }
2319
2320       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1))) {
2321         if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add) {
2322           // ~(X-c) --> (-c-1)-X
2323           if (RHS->isAllOnesValue()) {
2324             Constant *NegOp0CI = ConstantExpr::getNeg(Op0CI);
2325             return BinaryOperator::CreateSub(
2326                            ConstantExpr::getSub(NegOp0CI,
2327                                       ConstantInt::get(I.getType(), 1)),
2328                                       Op0I->getOperand(0));
2329           } else if (RHS->getValue().isSignBit()) {
2330             // (X + C) ^ signbit -> (X + C + signbit)
2331             Constant *C = Builder->getInt(RHS->getValue() + Op0CI->getValue());
2332             return BinaryOperator::CreateAdd(Op0I->getOperand(0), C);
2333
2334           }
2335         } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Or) {
2336           // (X|C1)^C2 -> X^(C1|C2) iff X&~C1 == 0
2337           if (MaskedValueIsZero(Op0I->getOperand(0), Op0CI->getValue())) {
2338             Constant *NewRHS = ConstantExpr::getOr(Op0CI, RHS);
2339             // Anything in both C1 and C2 is known to be zero, remove it from
2340             // NewRHS.
2341             Constant *CommonBits = ConstantExpr::getAnd(Op0CI, RHS);
2342             NewRHS = ConstantExpr::getAnd(NewRHS,
2343                                        ConstantExpr::getNot(CommonBits));
2344             Worklist.Add(Op0I);
2345             I.setOperand(0, Op0I->getOperand(0));
2346             I.setOperand(1, NewRHS);
2347             return &I;
2348           }
2349         } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::LShr) {
2350           // ((X^C1) >> C2) ^ C3 -> (X>>C2) ^ ((C1>>C2)^C3)
2351           // E1 = "X ^ C1"
2352           BinaryOperator *E1;
2353           ConstantInt *C1;
2354           if (Op0I->hasOneUse() &&
2355               (E1 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0I->getOperand(0))) &&
2356               E1->getOpcode() == Instruction::Xor &&
2357               (C1 = dyn_cast<ConstantInt>(E1->getOperand(1)))) {
2358             // fold (C1 >> C2) ^ C3
2359             ConstantInt *C2 = Op0CI, *C3 = RHS;
2360             APInt FoldConst = C1->getValue().lshr(C2->getValue());
2361             FoldConst ^= C3->getValue();
2362             // Prepare the two operands.
2363             Value *Opnd0 = Builder->CreateLShr(E1->getOperand(0), C2);
2364             Opnd0->takeName(Op0I);
2365             cast<Instruction>(Opnd0)->setDebugLoc(I.getDebugLoc());
2366             Value *FoldVal = ConstantInt::get(Opnd0->getType(), FoldConst);
2367
2368             return BinaryOperator::CreateXor(Opnd0, FoldVal);
2369           }
2370         }
2371       }
2372     }
2373
2374     // Try to fold constant and into select arguments.
2375     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
2376       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI))
2377         return R;
2378     if (isa<PHINode>(Op0))
2379       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2380         return NV;
2381   }
2382
2383   BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1);
2384   if (Op1I) {
2385     Value *A, *B;
2386     if (match(Op1I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
2387       if (A == Op0) {              // B^(B|A) == (A|B)^B
2388         Op1I->swapOperands();
2389         I.swapOperands();
2390         std::swap(Op0, Op1);
2391       } else if (B == Op0) {       // B^(A|B) == (A|B)^B
2392         I.swapOperands();     // Simplified below.
2393         std::swap(Op0, Op1);
2394       }
2395     } else if (match(Op1I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2396                Op1I->hasOneUse()){
2397       if (A == Op0) {                                      // A^(A&B) -> A^(B&A)
2398         Op1I->swapOperands();
2399         std::swap(A, B);
2400       }
2401       if (B == Op0) {                                      // A^(B&A) -> (B&A)^A
2402         I.swapOperands();     // Simplified below.
2403         std::swap(Op0, Op1);
2404       }
2405     }
2406   }
2407
2408   BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0);
2409   if (Op0I) {
2410     Value *A, *B;
2411     if (match(Op0I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2412         Op0I->hasOneUse()) {
2413       if (A == Op1)                                  // (B|A)^B == (A|B)^B
2414         std::swap(A, B);
2415       if (B == Op1)                                  // (A|B)^B == A & ~B
2416         return BinaryOperator::CreateAnd(A, Builder->CreateNot(Op1));
2417     } else if (match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2418                Op0I->hasOneUse()){
2419       if (A == Op1)                                        // (A&B)^A -> (B&A)^A
2420         std::swap(A, B);
2421       if (B == Op1 &&                                      // (B&A)^A == ~B & A
2422           !isa<ConstantInt>(Op1)) {  // Canonical form is (B&C)^C
2423         return BinaryOperator::CreateAnd(Builder->CreateNot(A), Op1);
2424       }
2425     }
2426   }
2427
2428   // (X >> Z) ^ (Y >> Z)  -> (X^Y) >> Z  for all shifts.
2429   if (Op0I && Op1I && Op0I->isShift() &&
2430       Op0I->getOpcode() == Op1I->getOpcode() &&
2431       Op0I->getOperand(1) == Op1I->getOperand(1) &&
2432       (Op0I->hasOneUse() || Op1I->hasOneUse())) {
2433     Value *NewOp =
2434       Builder->CreateXor(Op0I->getOperand(0), Op1I->getOperand(0),
2435                          Op0I->getName());
2436     return BinaryOperator::Create(Op1I->getOpcode(), NewOp,
2437                                   Op1I->getOperand(1));
2438   }
2439
2440   if (Op0I && Op1I) {
2441     Value *A, *B, *C, *D;
2442     // (A & B)^(A | B) -> A ^ B
2443     if (match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2444         match(Op1I, m_Or(m_Value(C), m_Value(D)))) {
2445       if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C))
2446         return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
2447     }
2448     // (A | B)^(A & B) -> A ^ B
2449     if (match(Op0I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2450         match(Op1I, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
2451       if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C))
2452         return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
2453     }
2454   }
2455
2456   // (icmp1 A, B) ^ (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
2457   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(1)))
2458     if (ICmpInst *LHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(0)))
2459       if (PredicatesFoldable(LHS->getPredicate(), RHS->getPredicate())) {
2460         if (LHS->getOperand(0) == RHS->getOperand(1) &&
2461             LHS->getOperand(1) == RHS->getOperand(0))
2462           LHS->swapOperands();
2463         if (LHS->getOperand(0) == RHS->getOperand(0) &&
2464             LHS->getOperand(1) == RHS->getOperand(1)) {
2465           Value *Op0 = LHS->getOperand(0), *Op1 = LHS->getOperand(1);
2466           unsigned Code = getICmpCode(LHS) ^ getICmpCode(RHS);
2467           bool isSigned = LHS->isSigned() || RHS->isSigned();
2468           return ReplaceInstUsesWith(I,
2469                                getNewICmpValue(isSigned, Code, Op0, Op1,
2470                                                Builder));
2471         }
2472       }
2473
2474   // fold (xor (cast A), (cast B)) -> (cast (xor A, B))
2475   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
2476     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
2477       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) { // same cast kind?
2478         Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
2479         if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isIntegerTy() &&
2480             // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
2481             ShouldOptimizeCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0),
2482                                I.getType()) &&
2483             ShouldOptimizeCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0),
2484                                I.getType())) {
2485           Value *NewOp = Builder->CreateXor(Op0C->getOperand(0),
2486                                             Op1C->getOperand(0), I.getName());
2487           return CastInst::Create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
2488         }
2489       }
2490   }
2491
2492   return Changed ? &I : 0;
2493 }