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/ConstantRange.h"
  17 #include "llvm/IR/Intrinsics.h"
  18 #include "llvm/IR/PatternMatch.h"
  19 #include "llvm/Transforms/Utils/CmpInstAnalysis.h"
  20 using namespace llvm;
  21 using namespace PatternMatch;
  22
  23 #define DEBUG_TYPE "instcombine"
  24
  25 /// isFreeToInvert - Return true if the specified value is free to invert (apply
  26 /// ~ to).  This happens in cases where the ~ can be eliminated.
  27 static inline bool isFreeToInvert(Value *V) {
  28   // ~(~(X)) -> X.
  29   if (BinaryOperator::isNot(V))
  30     return true;
  31
  32   // Constants can be considered to be not'ed values.
  33   if (isa<ConstantInt>(V))
  34     return true;
  35
  36   // Compares can be inverted if they have a single use.
  37   if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(V))
  38     return CI->hasOneUse();
  39
  40   return false;
  41 }
  42
  43 static inline Value *dyn_castNotVal(Value *V) {
  44   // If this is not(not(x)) don't return that this is a not: we want the two
  45   // not's to be folded first.
  46   if (BinaryOperator::isNot(V)) {
  47     Value *Operand = BinaryOperator::getNotArgument(V);
  48     if (!isFreeToInvert(Operand))
  49       return Operand;
  50   }
  51
  52   // Constants can be considered to be not'ed values...
  53   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(V))
  54     return ConstantInt::get(C->getType(), ~C->getValue());
  55   return nullptr;
  56 }
  57
  58 /// getFCmpCode - Similar to getICmpCode but for FCmpInst. This encodes a fcmp
  59 /// predicate into a three bit mask. It also returns whether it is an ordered
  60 /// predicate by reference.
  61 static unsigned getFCmpCode(FCmpInst::Predicate CC, bool &isOrdered) {
  62   isOrdered = false;
  63   switch (CC) {
  64   case FCmpInst::FCMP_ORD: isOrdered = true; return 0;  // 000
  65   case FCmpInst::FCMP_UNO:                   return 0;  // 000
  66   case FCmpInst::FCMP_OGT: isOrdered = true; return 1;  // 001
  67   case FCmpInst::FCMP_UGT:                   return 1;  // 001
  68   case FCmpInst::FCMP_OEQ: isOrdered = true; return 2;  // 010
  69   case FCmpInst::FCMP_UEQ:                   return 2;  // 010
  70   case FCmpInst::FCMP_OGE: isOrdered = true; return 3;  // 011
  71   case FCmpInst::FCMP_UGE:                   return 3;  // 011
  72   case FCmpInst::FCMP_OLT: isOrdered = true; return 4;  // 100
  73   case FCmpInst::FCMP_ULT:                   return 4;  // 100
  74   case FCmpInst::FCMP_ONE: isOrdered = true; return 5;  // 101
  75   case FCmpInst::FCMP_UNE:                   return 5;  // 101
  76   case FCmpInst::FCMP_OLE: isOrdered = true; return 6;  // 110
  77   case FCmpInst::FCMP_ULE:                   return 6;  // 110
  78     // True -> 7
  79   default:
  80     // Not expecting FCMP_FALSE and FCMP_TRUE;
  81     llvm_unreachable("Unexpected FCmp predicate!");
  82   }
  83 }
  84
  85 /// getNewICmpValue - This is the complement of getICmpCode, which turns an
  86 /// opcode and two operands into either a constant true or false, or a brand
  87 /// new ICmp instruction. The sign is passed in to determine which kind
  88 /// of predicate to use in the new icmp instruction.
  89 static Value *getNewICmpValue(bool Sign, unsigned Code, Value *LHS, Value *RHS,
  90                               InstCombiner::BuilderTy *Builder) {
  91   ICmpInst::Predicate NewPred;
  92   if (Value *NewConstant = getICmpValue(Sign, Code, LHS, RHS, NewPred))
  93     return NewConstant;
  94   return Builder->CreateICmp(NewPred, LHS, RHS);
  95 }
  96
  97 /// getFCmpValue - This is the complement of getFCmpCode, which turns an
  98 /// opcode and two operands into either a FCmp instruction. isordered is passed
  99 /// in to determine which kind of predicate to use in the new fcmp instruction.
 100 static Value *getFCmpValue(bool isordered, unsigned code,
 101                            Value *LHS, Value *RHS,
 102                            InstCombiner::BuilderTy *Builder) {
 103   CmpInst::Predicate Pred;
 104   switch (code) {
 105   default: llvm_unreachable("Illegal FCmp code!");
 106   case 0: Pred = isordered ? FCmpInst::FCMP_ORD : FCmpInst::FCMP_UNO; break;
 107   case 1: Pred = isordered ? FCmpInst::FCMP_OGT : FCmpInst::FCMP_UGT; break;
 108   case 2: Pred = isordered ? FCmpInst::FCMP_OEQ : FCmpInst::FCMP_UEQ; break;
 109   case 3: Pred = isordered ? FCmpInst::FCMP_OGE : FCmpInst::FCMP_UGE; break;
 110   case 4: Pred = isordered ? FCmpInst::FCMP_OLT : FCmpInst::FCMP_ULT; break;
 111   case 5: Pred = isordered ? FCmpInst::FCMP_ONE : FCmpInst::FCMP_UNE; break;
 112   case 6: Pred = isordered ? FCmpInst::FCMP_OLE : FCmpInst::FCMP_ULE; break;
 113   case 7:
 114     if (!isordered) return ConstantInt::getTrue(LHS->getContext());
 115     Pred = FCmpInst::FCMP_ORD; break;
 116   }
 117   return Builder->CreateFCmp(Pred, LHS, RHS);
 118 }
 119
 120 // OptAndOp - This handles expressions of the form ((val OP C1) & C2).  Where
 121 // the Op parameter is 'OP', OpRHS is 'C1', and AndRHS is 'C2'.  Op is
 122 // guaranteed to be a binary operator.
 123 Instruction *InstCombiner::OptAndOp(Instruction *Op,
 124                                     ConstantInt *OpRHS,
 125                                     ConstantInt *AndRHS,
 126                                     BinaryOperator &TheAnd) {
 127   Value *X = Op->getOperand(0);
 128   Constant *Together = nullptr;
 129   if (!Op->isShift())
 130     Together = ConstantExpr::getAnd(AndRHS, OpRHS);
 131
 132   switch (Op->getOpcode()) {
 133   case Instruction::Xor:
 134     if (Op->hasOneUse()) {
 135       // (X ^ C1) & C2 --> (X & C2) ^ (C1&C2)
 136       Value *And = Builder->CreateAnd(X, AndRHS);
 137       And->takeName(Op);
 138       return BinaryOperator::CreateXor(And, Together);
 139     }
 140     break;
 141   case Instruction::Or:
 142     if (Op->hasOneUse()){
 143       if (Together != OpRHS) {
 144         // (X | C1) & C2 --> (X | (C1&C2)) & C2
 145         Value *Or = Builder->CreateOr(X, Together);
 146         Or->takeName(Op);
 147         return BinaryOperator::CreateAnd(Or, AndRHS);
 148       }
 149
 150       ConstantInt *TogetherCI = dyn_cast<ConstantInt>(Together);
 151       if (TogetherCI && !TogetherCI->isZero()){
 152         // (X | C1) & C2 --> (X & (C2^(C1&C2))) | C1
 153         // NOTE: This reduces the number of bits set in the & mask, which
 154         // can expose opportunities for store narrowing.
 155         Together = ConstantExpr::getXor(AndRHS, Together);
 156         Value *And = Builder->CreateAnd(X, Together);
 157         And->takeName(Op);
 158         return BinaryOperator::CreateOr(And, OpRHS);
 159       }
 160     }
 161
 162     break;
 163   case Instruction::Add:
 164     if (Op->hasOneUse()) {
 165       // Adding a one to a single bit bit-field should be turned into an XOR
 166       // of the bit.  First thing to check is to see if this AND is with a
 167       // single bit constant.
 168       const APInt &AndRHSV = AndRHS->getValue();
 169
 170       // If there is only one bit set.
 171       if (AndRHSV.isPowerOf2()) {
 172         // Ok, at this point, we know that we are masking the result of the
 173         // ADD down to exactly one bit.  If the constant we are adding has
 174         // no bits set below this bit, then we can eliminate the ADD.
 175         const APInt& AddRHS = OpRHS->getValue();
 176
 177         // Check to see if any bits below the one bit set in AndRHSV are set.
 178         if ((AddRHS & (AndRHSV-1)) == 0) {
 179           // If not, the only thing that can effect the output of the AND is
 180           // the bit specified by AndRHSV.  If that bit is set, the effect of
 181           // the XOR is to toggle the bit.  If it is clear, then the ADD has
 182           // no effect.
 183           if ((AddRHS & AndRHSV) == 0) { // Bit is not set, noop
 184             TheAnd.setOperand(0, X);
 185             return &TheAnd;
 186           } else {
 187             // Pull the XOR out of the AND.
 188             Value *NewAnd = Builder->CreateAnd(X, AndRHS);
 189             NewAnd->takeName(Op);
 190             return BinaryOperator::CreateXor(NewAnd, AndRHS);
 191           }
 192         }
 193       }
 194     }
 195     break;
 196
 197   case Instruction::Shl: {
 198     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
 199     // the anded constant includes them, clear them now!
 200     //
 201     uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
 202     uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
 203     APInt ShlMask(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth-OpRHSVal));
 204     ConstantInt *CI = Builder->getInt(AndRHS->getValue() & ShlMask);
 205
 206     if (CI->getValue() == ShlMask)
 207       // Masking out bits that the shift already masks.
 208       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, Op);   // No need for the and.
 209
 210     if (CI != AndRHS) {                  // Reducing bits set in and.
 211       TheAnd.setOperand(1, CI);
 212       return &TheAnd;
 213     }
 214     break;
 215   }
 216   case Instruction::LShr: {
 217     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
 218     // the anded constant includes them, clear them now!  This only applies to
 219     // unsigned shifts, because a signed shr may bring in set bits!
 220     //
 221     uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
 222     uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
 223     APInt ShrMask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - OpRHSVal));
 224     ConstantInt *CI = Builder->getInt(AndRHS->getValue() & ShrMask);
 225
 226     if (CI->getValue() == ShrMask)
 227       // Masking out bits that the shift already masks.
 228       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, Op);
 229
 230     if (CI != AndRHS) {
 231       TheAnd.setOperand(1, CI);  // Reduce bits set in and cst.
 232       return &TheAnd;
 233     }
 234     break;
 235   }
 236   case Instruction::AShr:
 237     // Signed shr.
 238     // See if this is shifting in some sign extension, then masking it out
 239     // with an and.
 240     if (Op->hasOneUse()) {
 241       uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
 242       uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
 243       APInt ShrMask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - OpRHSVal));
 244       Constant *C = Builder->getInt(AndRHS->getValue() & ShrMask);
 245       if (C == AndRHS) {          // Masking out bits shifted in.
 246         // (Val ashr C1) & C2 -> (Val lshr C1) & C2
 247         // Make the argument unsigned.
 248         Value *ShVal = Op->getOperand(0);
 249         ShVal = Builder->CreateLShr(ShVal, OpRHS, Op->getName());
 250         return BinaryOperator::CreateAnd(ShVal, AndRHS, TheAnd.getName());
 251       }
 252     }
 253     break;
 254   }
 255   return nullptr;
 256 }
 257
 258 /// Emit a computation of: (V >= Lo && V < Hi) if Inside is true, otherwise
 259 /// (V < Lo || V >= Hi).  In practice, we emit the more efficient
 260 /// (V-Lo) \<u Hi-Lo.  This method expects that Lo <= Hi. isSigned indicates
 261 /// whether to treat the V, Lo and HI as signed or not. IB is the location to
 262 /// insert new instructions.
 263 Value *InstCombiner::InsertRangeTest(Value *V, Constant *Lo, Constant *Hi,
 264                                      bool isSigned, bool Inside) {
 265   assert(cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getICmp((isSigned ?
 266             ICmpInst::ICMP_SLE:ICmpInst::ICMP_ULE), Lo, Hi))->getZExtValue() &&
 267          "Lo is not <= Hi in range emission code!");
 268
 269   if (Inside) {
 270     if (Lo == Hi)  // Trivially false.
 271       return Builder->getFalse();
 272
 273     // V >= Min && V < Hi --> V < Hi
 274     if (cast<ConstantInt>(Lo)->isMinValue(isSigned)) {
 275       ICmpInst::Predicate pred = (isSigned ?
 276         ICmpInst::ICMP_SLT : ICmpInst::ICMP_ULT);
 277       return Builder->CreateICmp(pred, V, Hi);
 278     }
 279
 280     // Emit V-Lo <u Hi-Lo
 281     Constant *NegLo = ConstantExpr::getNeg(Lo);
 282     Value *Add = Builder->CreateAdd(V, NegLo, V->getName()+".off");
 283     Constant *UpperBound = ConstantExpr::getAdd(NegLo, Hi);
 284     return Builder->CreateICmpULT(Add, UpperBound);
 285   }
 286
 287   if (Lo == Hi)  // Trivially true.
 288     return Builder->getTrue();
 289
 290   // V < Min || V >= Hi -> V > Hi-1
 291   Hi = SubOne(cast<ConstantInt>(Hi));
 292   if (cast<ConstantInt>(Lo)->isMinValue(isSigned)) {
 293     ICmpInst::Predicate pred = (isSigned ?
 294         ICmpInst::ICMP_SGT : ICmpInst::ICMP_UGT);
 295     return Builder->CreateICmp(pred, V, Hi);
 296   }
 297
 298   // Emit V-Lo >u Hi-1-Lo
 299   // Note that Hi has already had one subtracted from it, above.
 300   ConstantInt *NegLo = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(Lo));
 301   Value *Add = Builder->CreateAdd(V, NegLo, V->getName()+".off");
 302   Constant *LowerBound = ConstantExpr::getAdd(NegLo, Hi);
 303   return Builder->CreateICmpUGT(Add, LowerBound);
 304 }
 305
 306 // isRunOfOnes - Returns true iff Val consists of one contiguous run of 1s with
 307 // any number of 0s on either side.  The 1s are allowed to wrap from LSB to
 308 // MSB, so 0x000FFF0, 0x0000FFFF, and 0xFF0000FF are all runs.  0x0F0F0000 is
 309 // not, since all 1s are not contiguous.
 310 static bool isRunOfOnes(ConstantInt *Val, uint32_t &MB, uint32_t &ME) {
 311   const APInt& V = Val->getValue();
 312   uint32_t BitWidth = Val->getType()->getBitWidth();
 313   if (!APIntOps::isShiftedMask(BitWidth, V)) return false;
 314
 315   // look for the first zero bit after the run of ones
 316   MB = BitWidth - ((V - 1) ^ V).countLeadingZeros();
 317   // look for the first non-zero bit
 318   ME = V.getActiveBits();
 319   return true;
 320 }
 321
 322 /// FoldLogicalPlusAnd - This is part of an expression (LHS +/- RHS) & Mask,
 323 /// where isSub determines whether the operator is a sub.  If we can fold one of
 324 /// the following xforms:
 325 ///
 326 /// ((A & N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == Mask
 327 /// ((A | N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == 0
 328 /// ((A ^ N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == 0
 329 ///
 330 /// return (A +/- B).
 331 ///
 332 Value *InstCombiner::FoldLogicalPlusAnd(Value *LHS, Value *RHS,
 333                                         ConstantInt *Mask, bool isSub,
 334                                         Instruction &I) {
 335   Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS);
 336   if (!LHSI || LHSI->getNumOperands() != 2 ||
 337       !isa<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) return nullptr;
 338
 339   ConstantInt *N = cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
 340
 341   switch (LHSI->getOpcode()) {
 342   default: return nullptr;
 343   case Instruction::And:
 344     if (ConstantExpr::getAnd(N, Mask) == Mask) {
 345       // If the AndRHS is a power of two minus one (0+1+), this is simple.
 346       if ((Mask->getValue().countLeadingZeros() +
 347            Mask->getValue().countPopulation()) ==
 348           Mask->getValue().getBitWidth())
 349         break;
 350
 351       // Otherwise, if Mask is 0+1+0+, and if B is known to have the low 0+
 352       // part, we don't need any explicit masks to take them out of A.  If that
 353       // is all N is, ignore it.
 354       uint32_t MB = 0, ME = 0;
 355       if (isRunOfOnes(Mask, MB, ME)) {  // begin/end bit of run, inclusive
 356         uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(RHS->getType())->getBitWidth();
 357         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, MB-1));
 358         if (MaskedValueIsZero(RHS, Mask))
 359           break;
 360       }
 361     }
 362     return nullptr;
 363   case Instruction::Or:
 364   case Instruction::Xor:
 365     // If the AndRHS is a power of two minus one (0+1+), and N&Mask == 0
 366     if ((Mask->getValue().countLeadingZeros() +
 367          Mask->getValue().countPopulation()) == Mask->getValue().getBitWidth()
 368         && ConstantExpr::getAnd(N, Mask)->isNullValue())
 369       break;
 370     return nullptr;
 371   }
 372
 373   if (isSub)
 374     return Builder->CreateSub(LHSI->getOperand(0), RHS, "fold");
 375   return Builder->CreateAdd(LHSI->getOperand(0), RHS, "fold");
 376 }
 377
 378 /// enum for classifying (icmp eq (A & B), C) and (icmp ne (A & B), C)
 379 /// One of A and B is considered the mask, the other the value. This is
 380 /// described as the "AMask" or "BMask" part of the enum. If the enum
 381 /// contains only "Mask", then both A and B can be considered masks.
 382 /// If A is the mask, then it was proven, that (A & C) == C. This
 383 /// is trivial if C == A, or C == 0. If both A and C are constants, this
 384 /// proof is also easy.
 385 /// For the following explanations we assume that A is the mask.
 386 /// The part "AllOnes" declares, that the comparison is true only
 387 /// if (A & B) == A, or all bits of A are set in B.
 388 ///   Example: (icmp eq (A & 3), 3) -> FoldMskICmp_AMask_AllOnes
 389 /// The part "AllZeroes" declares, that the comparison is true only
 390 /// if (A & B) == 0, or all bits of A are cleared in B.
 391 ///   Example: (icmp eq (A & 3), 0) -> FoldMskICmp_Mask_AllZeroes
 392 /// The part "Mixed" declares, that (A & B) == C and C might or might not
 393 /// contain any number of one bits and zero bits.
 394 ///   Example: (icmp eq (A & 3), 1) -> FoldMskICmp_AMask_Mixed
 395 /// The Part "Not" means, that in above descriptions "==" should be replaced
 396 /// by "!=".
 397 ///   Example: (icmp ne (A & 3), 3) -> FoldMskICmp_AMask_NotAllOnes
 398 /// If the mask A contains a single bit, then the following is equivalent:
 399 ///    (icmp eq (A & B), A) equals (icmp ne (A & B), 0)
 400 ///    (icmp ne (A & B), A) equals (icmp eq (A & B), 0)
 401 enum MaskedICmpType {
 402   FoldMskICmp_AMask_AllOnes           =     1,
 403   FoldMskICmp_AMask_NotAllOnes        =     2,
 404   FoldMskICmp_BMask_AllOnes           =     4,
 405   FoldMskICmp_BMask_NotAllOnes        =     8,
 406   FoldMskICmp_Mask_AllZeroes          =    16,
 407   FoldMskICmp_Mask_NotAllZeroes       =    32,
 408   FoldMskICmp_AMask_Mixed             =    64,
 409   FoldMskICmp_AMask_NotMixed          =   128,
 410   FoldMskICmp_BMask_Mixed             =   256,
 411   FoldMskICmp_BMask_NotMixed          =   512
 412 };
 413
 414 /// return the set of pattern classes (from MaskedICmpType)
 415 /// that (icmp SCC (A & B), C) satisfies
 416 static unsigned getTypeOfMaskedICmp(Value* A, Value* B, Value* C,
 417                                     ICmpInst::Predicate SCC)
 418 {
 419   ConstantInt *ACst = dyn_cast<ConstantInt>(A);
 420   ConstantInt *BCst = dyn_cast<ConstantInt>(B);
 421   ConstantInt *CCst = dyn_cast<ConstantInt>(C);
 422   bool icmp_eq = (SCC == ICmpInst::ICMP_EQ);
 423   bool icmp_abit = (ACst && !ACst->isZero() &&
 424                     ACst->getValue().isPowerOf2());
 425   bool icmp_bbit = (BCst && !BCst->isZero() &&
 426                     BCst->getValue().isPowerOf2());
 427   unsigned result = 0;
 428   if (CCst && CCst->isZero()) {
 429     // if C is zero, then both A and B qualify as mask
 430     result |= (icmp_eq ? (FoldMskICmp_Mask_AllZeroes |
 431                           FoldMskICmp_Mask_AllZeroes |
 432                           FoldMskICmp_AMask_Mixed |
 433                           FoldMskICmp_BMask_Mixed)
 434                        : (FoldMskICmp_Mask_NotAllZeroes |
 435                           FoldMskICmp_Mask_NotAllZeroes |
 436                           FoldMskICmp_AMask_NotMixed |
 437                           FoldMskICmp_BMask_NotMixed));
 438     if (icmp_abit)
 439       result |= (icmp_eq ? (FoldMskICmp_AMask_NotAllOnes |
 440                             FoldMskICmp_AMask_NotMixed)
 441                          : (FoldMskICmp_AMask_AllOnes |
 442                             FoldMskICmp_AMask_Mixed));
 443     if (icmp_bbit)
 444       result |= (icmp_eq ? (FoldMskICmp_BMask_NotAllOnes |
 445                             FoldMskICmp_BMask_NotMixed)
 446                          : (FoldMskICmp_BMask_AllOnes |
 447                             FoldMskICmp_BMask_Mixed));
 448     return result;
 449   }
 450   if (A == C) {
 451     result |= (icmp_eq ? (FoldMskICmp_AMask_AllOnes |
 452                           FoldMskICmp_AMask_Mixed)
 453                        : (FoldMskICmp_AMask_NotAllOnes |
 454                           FoldMskICmp_AMask_NotMixed));
 455     if (icmp_abit)
 456       result |= (icmp_eq ? (FoldMskICmp_Mask_NotAllZeroes |
 457                             FoldMskICmp_AMask_NotMixed)
 458                          : (FoldMskICmp_Mask_AllZeroes |
 459                             FoldMskICmp_AMask_Mixed));
 460   } else if (ACst && CCst &&
 461              ConstantExpr::getAnd(ACst, CCst) == CCst) {
 462     result |= (icmp_eq ? FoldMskICmp_AMask_Mixed
 463                        : FoldMskICmp_AMask_NotMixed);
 464   }
 465   if (B == C) {
 466     result |= (icmp_eq ? (FoldMskICmp_BMask_AllOnes |
 467                           FoldMskICmp_BMask_Mixed)
 468                        : (FoldMskICmp_BMask_NotAllOnes |
 469                           FoldMskICmp_BMask_NotMixed));
 470     if (icmp_bbit)
 471       result |= (icmp_eq ? (FoldMskICmp_Mask_NotAllZeroes |
 472                             FoldMskICmp_BMask_NotMixed)
 473                          : (FoldMskICmp_Mask_AllZeroes |
 474                             FoldMskICmp_BMask_Mixed));
 475   } else if (BCst && CCst &&
 476              ConstantExpr::getAnd(BCst, CCst) == CCst) {
 477     result |= (icmp_eq ? FoldMskICmp_BMask_Mixed
 478                        : FoldMskICmp_BMask_NotMixed);
 479   }
 480   return result;
 481 }
 482
 483 /// Convert an analysis of a masked ICmp into its equivalent if all boolean
 484 /// operations had the opposite sense. Since each "NotXXX" flag (recording !=)
 485 /// is adjacent to the corresponding normal flag (recording ==), this just
 486 /// involves swapping those bits over.
 487 static unsigned conjugateICmpMask(unsigned Mask) {
 488   unsigned NewMask;
 489   NewMask = (Mask & (FoldMskICmp_AMask_AllOnes | FoldMskICmp_BMask_AllOnes |
 490                      FoldMskICmp_Mask_AllZeroes | FoldMskICmp_AMask_Mixed |
 491                      FoldMskICmp_BMask_Mixed))
 492             << 1;
 493
 494   NewMask |=
 495       (Mask & (FoldMskICmp_AMask_NotAllOnes | FoldMskICmp_BMask_NotAllOnes |
 496                FoldMskICmp_Mask_NotAllZeroes | FoldMskICmp_AMask_NotMixed |
 497                FoldMskICmp_BMask_NotMixed))
 498       >> 1;
 499
 500   return NewMask;
 501 }
 502
 503 /// decomposeBitTestICmp - Decompose an icmp into the form ((X & Y) pred Z)
 504 /// if possible. The returned predicate is either == or !=. Returns false if
 505 /// decomposition fails.
 506 static bool decomposeBitTestICmp(const ICmpInst *I, ICmpInst::Predicate &Pred,
 507                                  Value *&X, Value *&Y, Value *&Z) {
 508   ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1));
 509   if (!C)
 510     return false;
 511
 512   switch (I->getPredicate()) {
 513   default:
 514     return false;
 515   case ICmpInst::ICMP_SLT:
 516     // X < 0 is equivalent to (X & SignBit) != 0.
 517     if (!C->isZero())
 518       return false;
 519     Y = ConstantInt::get(I->getContext(), APInt::getSignBit(C->getBitWidth()));
 520     Pred = ICmpInst::ICMP_NE;
 521     break;
 522   case ICmpInst::ICMP_SGT:
 523     // X > -1 is equivalent to (X & SignBit) == 0.
 524     if (!C->isAllOnesValue())
 525       return false;
 526     Y = ConstantInt::get(I->getContext(), APInt::getSignBit(C->getBitWidth()));
 527     Pred = ICmpInst::ICMP_EQ;
 528     break;
 529   case ICmpInst::ICMP_ULT:
 530     // X <u 2^n is equivalent to (X & ~(2^n-1)) == 0.
 531     if (!C->getValue().isPowerOf2())
 532       return false;
 533     Y = ConstantInt::get(I->getContext(), -C->getValue());
 534     Pred = ICmpInst::ICMP_EQ;
 535     break;
 536   case ICmpInst::ICMP_UGT:
 537     // X >u 2^n-1 is equivalent to (X & ~(2^n-1)) != 0.
 538     if (!(C->getValue() + 1).isPowerOf2())
 539       return false;
 540     Y = ConstantInt::get(I->getContext(), ~C->getValue());
 541     Pred = ICmpInst::ICMP_NE;
 542     break;
 543   }
 544
 545   X = I->getOperand(0);
 546   Z = ConstantInt::getNullValue(C->getType());
 547   return true;
 548 }
 549
 550 /// foldLogOpOfMaskedICmpsHelper:
 551 /// handle (icmp(A & B) ==/!= C) &/| (icmp(A & D) ==/!= E)
 552 /// return the set of pattern classes (from MaskedICmpType)
 553 /// that both LHS and RHS satisfy
 554 static unsigned foldLogOpOfMaskedICmpsHelper(Value*& A,
 555                                              Value*& B, Value*& C,
 556                                              Value*& D, Value*& E,
 557                                              ICmpInst *LHS, ICmpInst *RHS,
 558                                              ICmpInst::Predicate &LHSCC,
 559                                              ICmpInst::Predicate &RHSCC) {
 560   if (LHS->getOperand(0)->getType() != RHS->getOperand(0)->getType()) return 0;
 561   // vectors are not (yet?) supported
 562   if (LHS->getOperand(0)->getType()->isVectorTy()) return 0;
 563
 564   // Here comes the tricky part:
 565   // LHS might be of the form L11 & L12 == X, X == L21 & L22,
 566   // and L11 & L12 == L21 & L22. The same goes for RHS.
 567   // Now we must find those components L** and R**, that are equal, so
 568   // that we can extract the parameters A, B, C, D, and E for the canonical
 569   // above.
 570   Value *L1 = LHS->getOperand(0);
 571   Value *L2 = LHS->getOperand(1);
 572   Value *L11,*L12,*L21,*L22;
 573   // Check whether the icmp can be decomposed into a bit test.
 574   if (decomposeBitTestICmp(LHS, LHSCC, L11, L12, L2)) {
 575     L21 = L22 = L1 = nullptr;
 576   } else {
 577     // Look for ANDs in the LHS icmp.
 578     if (!L1->getType()->isIntegerTy()) {
 579       // You can icmp pointers, for example. They really aren't masks.
 580       L11 = L12 = nullptr;
 581     } else if (!match(L1, m_And(m_Value(L11), m_Value(L12)))) {
 582       // Any icmp can be viewed as being trivially masked; if it allows us to
 583       // remove one, it's worth it.
 584       L11 = L1;
 585       L12 = Constant::getAllOnesValue(L1->getType());
 586     }
 587
 588     if (!L2->getType()->isIntegerTy()) {
 589       // You can icmp pointers, for example. They really aren't masks.
 590       L21 = L22 = nullptr;
 591     } else if (!match(L2, m_And(m_Value(L21), m_Value(L22)))) {
 592       L21 = L2;
 593       L22 = Constant::getAllOnesValue(L2->getType());
 594     }
 595   }
 596
 597   // Bail if LHS was a icmp that can't be decomposed into an equality.
 598   if (!ICmpInst::isEquality(LHSCC))
 599     return 0;
 600
 601   Value *R1 = RHS->getOperand(0);
 602   Value *R2 = RHS->getOperand(1);
 603   Value *R11,*R12;
 604   bool ok = false;
 605   if (decomposeBitTestICmp(RHS, RHSCC, R11, R12, R2)) {
 606     if (R11 == L11 || R11 == L12 || R11 == L21 || R11 == L22) {
 607       A = R11; D = R12;
 608     } else if (R12 == L11 || R12 == L12 || R12 == L21 || R12 == L22) {
 609       A = R12; D = R11;
 610     } else {
 611       return 0;
 612     }
 613     E = R2; R1 = nullptr; ok = true;
 614   } else if (R1->getType()->isIntegerTy()) {
 615     if (!match(R1, m_And(m_Value(R11), m_Value(R12)))) {
 616       // As before, model no mask as a trivial mask if it'll let us do an
 617       // optimization.
 618       R11 = R1;
 619       R12 = Constant::getAllOnesValue(R1->getType());
 620     }
 621
 622     if (R11 == L11 || R11 == L12 || R11 == L21 || R11 == L22) {
 623       A = R11; D = R12; E = R2; ok = true;
 624     } else if (R12 == L11 || R12 == L12 || R12 == L21 || R12 == L22) {
 625       A = R12; D = R11; E = R2; ok = true;
 626     }
 627   }
 628
 629   // Bail if RHS was a icmp that can't be decomposed into an equality.
 630   if (!ICmpInst::isEquality(RHSCC))
 631     return 0;
 632
 633   // Look for ANDs in on the right side of the RHS icmp.
 634   if (!ok && R2->getType()->isIntegerTy()) {
 635     if (!match(R2, m_And(m_Value(R11), m_Value(R12)))) {
 636       R11 = R2;
 637       R12 = Constant::getAllOnesValue(R2->getType());
 638     }
 639
 640     if (R11 == L11 || R11 == L12 || R11 == L21 || R11 == L22) {
 641       A = R11; D = R12; E = R1; ok = true;
 642     } else if (R12 == L11 || R12 == L12 || R12 == L21 || R12 == L22) {
 643       A = R12; D = R11; E = R1; ok = true;
 644     } else {
 645       return 0;
 646     }
 647   }
 648   if (!ok)
 649     return 0;
 650
 651   if (L11 == A) {
 652     B = L12; C = L2;
 653   } else if (L12 == A) {
 654     B = L11; C = L2;
 655   } else if (L21 == A) {
 656     B = L22; C = L1;
 657   } else if (L22 == A) {
 658     B = L21; C = L1;
 659   }
 660
 661   unsigned left_type = getTypeOfMaskedICmp(A, B, C, LHSCC);
 662   unsigned right_type = getTypeOfMaskedICmp(A, D, E, RHSCC);
 663   return left_type & right_type;
 664 }
 665 /// foldLogOpOfMaskedICmps:
 666 /// try to fold (icmp(A & B) ==/!= C) &/| (icmp(A & D) ==/!= E)
 667 /// into a single (icmp(A & X) ==/!= Y)
 668 static Value* foldLogOpOfMaskedICmps(ICmpInst *LHS, ICmpInst *RHS, bool IsAnd,
 669                                      llvm::InstCombiner::BuilderTy* Builder) {
 670   Value *A = nullptr, *B = nullptr, *C = nullptr, *D = nullptr, *E = nullptr;
 671   ICmpInst::Predicate LHSCC = LHS->getPredicate(), RHSCC = RHS->getPredicate();
 672   unsigned mask = foldLogOpOfMaskedICmpsHelper(A, B, C, D, E, LHS, RHS,
 673                                                LHSCC, RHSCC);
 674   if (mask == 0) return nullptr;
 675   assert(ICmpInst::isEquality(LHSCC) && ICmpInst::isEquality(RHSCC) &&
 676          "foldLogOpOfMaskedICmpsHelper must return an equality predicate.");
 677
 678   // In full generality:
 679   //     (icmp (A & B) Op C) | (icmp (A & D) Op E)
 680   // ==  ![ (icmp (A & B) !Op C) & (icmp (A & D) !Op E) ]
 681   //
 682   // If the latter can be converted into (icmp (A & X) Op Y) then the former is
 683   // equivalent to (icmp (A & X) !Op Y).
 684   //
 685   // Therefore, we can pretend for the rest of this function that we're dealing
 686   // with the conjunction, provided we flip the sense of any comparisons (both
 687   // input and output).
 688
 689   // In most cases we're going to produce an EQ for the "&&" case.
 690   ICmpInst::Predicate NEWCC = IsAnd ? ICmpInst::ICMP_EQ : ICmpInst::ICMP_NE;
 691   if (!IsAnd) {
 692     // Convert the masking analysis into its equivalent with negated
 693     // comparisons.
 694     mask = conjugateICmpMask(mask);
 695   }
 696
 697   if (mask & FoldMskICmp_Mask_AllZeroes) {
 698     // (icmp eq (A & B), 0) & (icmp eq (A & D), 0)
 699     // -> (icmp eq (A & (B|D)), 0)
 700     Value* newOr = Builder->CreateOr(B, D);
 701     Value* newAnd = Builder->CreateAnd(A, newOr);
 702     // we can't use C as zero, because we might actually handle
 703     //   (icmp ne (A & B), B) & (icmp ne (A & D), D)
 704     // with B and D, having a single bit set
 705     Value* zero = Constant::getNullValue(A->getType());
 706     return Builder->CreateICmp(NEWCC, newAnd, zero);
 707   }
 708   if (mask & FoldMskICmp_BMask_AllOnes) {
 709     // (icmp eq (A & B), B) & (icmp eq (A & D), D)
 710     // -> (icmp eq (A & (B|D)), (B|D))
 711     Value* newOr = Builder->CreateOr(B, D);
 712     Value* newAnd = Builder->CreateAnd(A, newOr);
 713     return Builder->CreateICmp(NEWCC, newAnd, newOr);
 714   }
 715   if (mask & FoldMskICmp_AMask_AllOnes) {
 716     // (icmp eq (A & B), A) & (icmp eq (A & D), A)
 717     // -> (icmp eq (A & (B&D)), A)
 718     Value* newAnd1 = Builder->CreateAnd(B, D);
 719     Value* newAnd = Builder->CreateAnd(A, newAnd1);
 720     return Builder->CreateICmp(NEWCC, newAnd, A);
 721   }
 722
 723   // Remaining cases assume at least that B and D are constant, and depend on
 724   // their actual values. This isn't strictly, necessary, just a "handle the
 725   // easy cases for now" decision.
 726   ConstantInt *BCst = dyn_cast<ConstantInt>(B);
 727   if (!BCst) return nullptr;
 728   ConstantInt *DCst = dyn_cast<ConstantInt>(D);
 729   if (!DCst) return nullptr;
 730
 731   if (mask & (FoldMskICmp_Mask_NotAllZeroes | FoldMskICmp_BMask_NotAllOnes)) {
 732     // (icmp ne (A & B), 0) & (icmp ne (A & D), 0) and
 733     // (icmp ne (A & B), B) & (icmp ne (A & D), D)
 734     //     -> (icmp ne (A & B), 0) or (icmp ne (A & D), 0)
 735     // Only valid if one of the masks is a superset of the other (check "B&D" is
 736     // the same as either B or D).
 737     APInt NewMask = BCst->getValue() & DCst->getValue();
 738
 739     if (NewMask == BCst->getValue())
 740       return LHS;
 741     else if (NewMask == DCst->getValue())
 742       return RHS;
 743   }
 744   if (mask & FoldMskICmp_AMask_NotAllOnes) {
 745     // (icmp ne (A & B), B) & (icmp ne (A & D), D)
 746     //     -> (icmp ne (A & B), A) or (icmp ne (A & D), A)
 747     // Only valid if one of the masks is a superset of the other (check "B|D" is
 748     // the same as either B or D).
 749     APInt NewMask = BCst->getValue() | DCst->getValue();
 750
 751     if (NewMask == BCst->getValue())
 752       return LHS;
 753     else if (NewMask == DCst->getValue())
 754       return RHS;
 755   }
 756   if (mask & FoldMskICmp_BMask_Mixed) {
 757     // (icmp eq (A & B), C) & (icmp eq (A & D), E)
 758     // We already know that B & C == C && D & E == E.
 759     // If we can prove that (B & D) & (C ^ E) == 0, that is, the bits of
 760     // C and E, which are shared by both the mask B and the mask D, don't
 761     // contradict, then we can transform to
 762     // -> (icmp eq (A & (B|D)), (C|E))
 763     // Currently, we only handle the case of B, C, D, and E being constant.
 764     // we can't simply use C and E, because we might actually handle
 765     //   (icmp ne (A & B), B) & (icmp eq (A & D), D)
 766     // with B and D, having a single bit set
 767     ConstantInt *CCst = dyn_cast<ConstantInt>(C);
 768     if (!CCst) return nullptr;
 769     if (LHSCC != NEWCC)
 770       CCst = dyn_cast<ConstantInt>( ConstantExpr::getXor(BCst, CCst) );
 771     ConstantInt *ECst = dyn_cast<ConstantInt>(E);
 772     if (!ECst) return nullptr;
 773     if (RHSCC != NEWCC)
 774       ECst = dyn_cast<ConstantInt>( ConstantExpr::getXor(DCst, ECst) );
 775     ConstantInt* MCst = dyn_cast<ConstantInt>(
 776       ConstantExpr::getAnd(ConstantExpr::getAnd(BCst, DCst),
 777                            ConstantExpr::getXor(CCst, ECst)) );
 778     // if there is a conflict we should actually return a false for the
 779     // whole construct
 780     if (!MCst->isZero())
 781       return nullptr;
 782     Value *newOr1 = Builder->CreateOr(B, D);
 783     Value *newOr2 = ConstantExpr::getOr(CCst, ECst);
 784     Value *newAnd = Builder->CreateAnd(A, newOr1);
 785     return Builder->CreateICmp(NEWCC, newAnd, newOr2);
 786   }
 787   return nullptr;
 788 }
 789
 790 /// FoldAndOfICmps - Fold (icmp)&(icmp) if possible.
 791 Value *InstCombiner::FoldAndOfICmps(ICmpInst *LHS, ICmpInst *RHS) {
 792   ICmpInst::Predicate LHSCC = LHS->getPredicate(), RHSCC = RHS->getPredicate();
 793
 794   // (icmp1 A, B) & (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
 795   if (PredicatesFoldable(LHSCC, RHSCC)) {
 796     if (LHS->getOperand(0) == RHS->getOperand(1) &&
 797         LHS->getOperand(1) == RHS->getOperand(0))
 798       LHS->swapOperands();
 799     if (LHS->getOperand(0) == RHS->getOperand(0) &&
 800         LHS->getOperand(1) == RHS->getOperand(1)) {
 801       Value *Op0 = LHS->getOperand(0), *Op1 = LHS->getOperand(1);
 802       unsigned Code = getICmpCode(LHS) & getICmpCode(RHS);
 803       bool isSigned = LHS->isSigned() || RHS->isSigned();
 804       return getNewICmpValue(isSigned, Code, Op0, Op1, Builder);
 805     }
 806   }
 807
 808   // handle (roughly):  (icmp eq (A & B), C) & (icmp eq (A & D), E)
 809   if (Value *V = foldLogOpOfMaskedICmps(LHS, RHS, true, Builder))
 810     return V;
 811
 812   // This only handles icmp of constants: (icmp1 A, C1) & (icmp2 B, C2).
 813   Value *Val = LHS->getOperand(0), *Val2 = RHS->getOperand(0);
 814   ConstantInt *LHSCst = dyn_cast<ConstantInt>(LHS->getOperand(1));
 815   ConstantInt *RHSCst = dyn_cast<ConstantInt>(RHS->getOperand(1));
 816   if (!LHSCst || !RHSCst) return nullptr;
 817
 818   if (LHSCst == RHSCst && LHSCC == RHSCC) {
 819     // (icmp ult A, C) & (icmp ult B, C) --> (icmp ult (A|B), C)
 820     // where C is a power of 2
 821     if (LHSCC == ICmpInst::ICMP_ULT &&
 822         LHSCst->getValue().isPowerOf2()) {
 823       Value *NewOr = Builder->CreateOr(Val, Val2);
 824       return Builder->CreateICmp(LHSCC, NewOr, LHSCst);
 825     }
 826
 827     // (icmp eq A, 0) & (icmp eq B, 0) --> (icmp eq (A|B), 0)
 828     if (LHSCC == ICmpInst::ICMP_EQ && LHSCst->isZero()) {
 829       Value *NewOr = Builder->CreateOr(Val, Val2);
 830       return Builder->CreateICmp(LHSCC, NewOr, LHSCst);
 831     }
 832   }
 833
 834   // (trunc x) == C1 & (and x, CA) == C2 -> (and x, CA|CMAX) == C1|C2
 835   // where CMAX is the all ones value for the truncated type,
 836   // iff the lower bits of C2 and CA are zero.
 837   if (LHSCC == ICmpInst::ICMP_EQ && LHSCC == RHSCC &&
 838       LHS->hasOneUse() && RHS->hasOneUse()) {
 839     Value *V;
 840     ConstantInt *AndCst, *SmallCst = nullptr, *BigCst = nullptr;
 841
 842     // (trunc x) == C1 & (and x, CA) == C2
 843     // (and x, CA) == C2 & (trunc x) == C1
 844     if (match(Val2, m_Trunc(m_Value(V))) &&
 845         match(Val, m_And(m_Specific(V), m_ConstantInt(AndCst)))) {
 846       SmallCst = RHSCst;
 847       BigCst = LHSCst;
 848     } else if (match(Val, m_Trunc(m_Value(V))) &&
 849                match(Val2, m_And(m_Specific(V), m_ConstantInt(AndCst)))) {
 850       SmallCst = LHSCst;
 851       BigCst = RHSCst;
 852     }
 853
 854     if (SmallCst && BigCst) {
 855       unsigned BigBitSize = BigCst->getType()->getBitWidth();
 856       unsigned SmallBitSize = SmallCst->getType()->getBitWidth();
 857
 858       // Check that the low bits are zero.
 859       APInt Low = APInt::getLowBitsSet(BigBitSize, SmallBitSize);
 860       if ((Low & AndCst->getValue()) == 0 && (Low & BigCst->getValue()) == 0) {
 861         Value *NewAnd = Builder->CreateAnd(V, Low | AndCst->getValue());
 862         APInt N = SmallCst->getValue().zext(BigBitSize) | BigCst->getValue();
 863         Value *NewVal = ConstantInt::get(AndCst->getType()->getContext(), N);
 864         return Builder->CreateICmp(LHSCC, NewAnd, NewVal);
 865       }
 866     }
 867   }
 868
 869   // From here on, we only handle:
 870   //    (icmp1 A, C1) & (icmp2 A, C2) --> something simpler.
 871   if (Val != Val2) return nullptr;
 872
 873   // ICMP_[US][GL]E X, CST is folded to ICMP_[US][GL]T elsewhere.
 874   if (LHSCC == ICmpInst::ICMP_UGE || LHSCC == ICmpInst::ICMP_ULE ||
 875       RHSCC == ICmpInst::ICMP_UGE || RHSCC == ICmpInst::ICMP_ULE ||
 876       LHSCC == ICmpInst::ICMP_SGE || LHSCC == ICmpInst::ICMP_SLE ||
 877       RHSCC == ICmpInst::ICMP_SGE || RHSCC == ICmpInst::ICMP_SLE)
 878     return nullptr;
 879
 880   // Make a constant range that's the intersection of the two icmp ranges.
 881   // If the intersection is empty, we know that the result is false.
 882   ConstantRange LHSRange =
 883     ConstantRange::makeICmpRegion(LHSCC, LHSCst->getValue());
 884   ConstantRange RHSRange =
 885     ConstantRange::makeICmpRegion(RHSCC, RHSCst->getValue());
 886
 887   if (LHSRange.intersectWith(RHSRange).isEmptySet())
 888     return ConstantInt::get(CmpInst::makeCmpResultType(LHS->getType()), 0);
 889
 890   // We can't fold (ugt x, C) & (sgt x, C2).
 891   if (!PredicatesFoldable(LHSCC, RHSCC))
 892     return nullptr;
 893
 894   // Ensure that the larger constant is on the RHS.
 895   bool ShouldSwap;
 896   if (CmpInst::isSigned(LHSCC) ||
 897       (ICmpInst::isEquality(LHSCC) &&
 898        CmpInst::isSigned(RHSCC)))
 899     ShouldSwap = LHSCst->getValue().sgt(RHSCst->getValue());
 900   else
 901     ShouldSwap = LHSCst->getValue().ugt(RHSCst->getValue());
 902
 903   if (ShouldSwap) {
 904     std::swap(LHS, RHS);
 905     std::swap(LHSCst, RHSCst);
 906     std::swap(LHSCC, RHSCC);
 907   }
 908
 909   // At this point, we know we have two icmp instructions
 910   // comparing a value against two constants and and'ing the result
 911   // together.  Because of the above check, we know that we only have
 912   // icmp eq, icmp ne, icmp [su]lt, and icmp [SU]gt here. We also know
 913   // (from the icmp folding check above), that the two constants
 914   // are not equal and that the larger constant is on the RHS
 915   assert(LHSCst != RHSCst && "Compares not folded above?");
 916
 917   switch (LHSCC) {
 918   default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
 919   case ICmpInst::ICMP_EQ:
 920     switch (RHSCC) {
 921     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
 922     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X == 13 & X != 15) -> X == 13
 923     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X == 13 & X <  15) -> X == 13
 924     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X == 13 & X <  15) -> X == 13
 925       return LHS;
 926     }
 927   case ICmpInst::ICMP_NE:
 928     switch (RHSCC) {
 929     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
 930     case ICmpInst::ICMP_ULT:
 931       if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) // (X != 13 & X u< 14) -> X < 13
 932         return Builder->CreateICmpULT(Val, LHSCst);
 933       break;                        // (X != 13 & X u< 15) -> no change
 934     case ICmpInst::ICMP_SLT:
 935       if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) // (X != 13 & X s< 14) -> X < 13
 936         return Builder->CreateICmpSLT(Val, LHSCst);
 937       break;                        // (X != 13 & X s< 15) -> no change
 938     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X != 13 & X == 15) -> X == 15
 939     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X != 13 & X u> 15) -> X u> 15
 940     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X != 13 & X s> 15) -> X s> 15
 941       return RHS;
 942     case ICmpInst::ICMP_NE:
 943       // Special case to get the ordering right when the values wrap around
 944       // zero.
 945       if (LHSCst->getValue() == 0 && RHSCst->getValue().isAllOnesValue())
 946         std::swap(LHSCst, RHSCst);
 947       if (LHSCst == SubOne(RHSCst)){// (X != 13 & X != 14) -> X-13 >u 1
 948         Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(LHSCst);
 949         Value *Add = Builder->CreateAdd(Val, AddCST, Val->getName()+".off");
 950         return Builder->CreateICmpUGT(Add, ConstantInt::get(Add->getType(), 1),
 951                                       Val->getName()+".cmp");
 952       }
 953       break;                        // (X != 13 & X != 15) -> no change
 954     }
 955     break;
 956   case ICmpInst::ICMP_ULT:
 957     switch (RHSCC) {
 958     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
 959     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u< 13 & X == 15) -> false
 960     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u< 13 & X u> 15) -> false
 961       return ConstantInt::get(CmpInst::makeCmpResultType(LHS->getType()), 0);
 962     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u< 13 & X s> 15) -> no change
 963       break;
 964     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u< 13 & X != 15) -> X u< 13
 965     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u< 13 & X u< 15) -> X u< 13
 966       return LHS;
 967     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u< 13 & X s< 15) -> no change
 968       break;
 969     }
 970     break;
 971   case ICmpInst::ICMP_SLT:
 972     switch (RHSCC) {
 973     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
 974     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s< 13 & X u> 15) -> no change
 975       break;
 976     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s< 13 & X != 15) -> X < 13
 977     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s< 13 & X s< 15) -> X < 13
 978       return LHS;
 979     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s< 13 & X u< 15) -> no change
 980       break;
 981     }
 982     break;
 983   case ICmpInst::ICMP_UGT:
 984     switch (RHSCC) {
 985     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
 986     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u> 13 & X == 15) -> X == 15
 987     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u> 13 & X u> 15) -> X u> 15
 988       return RHS;
 989     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u> 13 & X s> 15) -> no change
 990       break;
 991     case ICmpInst::ICMP_NE:
 992       if (RHSCst == AddOne(LHSCst)) // (X u> 13 & X != 14) -> X u> 14
 993         return Builder->CreateICmp(LHSCC, Val, RHSCst);
 994       break;                        // (X u> 13 & X != 15) -> no change
 995     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u> 13 & X u< 15) -> (X-14) <u 1
 996       return InsertRangeTest(Val, AddOne(LHSCst), RHSCst, false, true);
 997     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u> 13 & X s< 15) -> no change
 998       break;
 999     }
1000     break;
1001   case ICmpInst::ICMP_SGT:
1002     switch (RHSCC) {
1003     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
1004     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s> 13 & X == 15) -> X == 15
1005     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s> 13 & X s> 15) -> X s> 15
1006       return RHS;
1007     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s> 13 & X u> 15) -> no change
1008       break;
1009     case ICmpInst::ICMP_NE:
1010       if (RHSCst == AddOne(LHSCst)) // (X s> 13 & X != 14) -> X s> 14
1011         return Builder->CreateICmp(LHSCC, Val, RHSCst);
1012       break;                        // (X s> 13 & X != 15) -> no change
1013     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s> 13 & X s< 15) -> (X-14) s< 1
1014       return InsertRangeTest(Val, AddOne(LHSCst), RHSCst, true, true);
1015     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s> 13 & X u< 15) -> no change
1016       break;
1017     }
1018     break;
1019   }
1020
1021   return nullptr;
1022 }
1023
1024 /// FoldAndOfFCmps - Optimize (fcmp)&(fcmp).  NOTE: Unlike the rest of
1025 /// instcombine, this returns a Value which should already be inserted into the
1026 /// function.
1027 Value *InstCombiner::FoldAndOfFCmps(FCmpInst *LHS, FCmpInst *RHS) {
1028   if (LHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ORD &&
1029       RHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ORD) {
1030     if (LHS->getOperand(0)->getType() != RHS->getOperand(0)->getType())
1031       return nullptr;
1032
1033     // (fcmp ord x, c) & (fcmp ord y, c)  -> (fcmp ord x, y)
1034     if (ConstantFP *LHSC = dyn_cast<ConstantFP>(LHS->getOperand(1)))
1035       if (ConstantFP *RHSC = dyn_cast<ConstantFP>(RHS->getOperand(1))) {
1036         // If either of the constants are nans, then the whole thing returns
1037         // false.
1038         if (LHSC->getValueAPF().isNaN() || RHSC->getValueAPF().isNaN())
1039           return Builder->getFalse();
1040         return Builder->CreateFCmpORD(LHS->getOperand(0), RHS->getOperand(0));
1041       }
1042
1043     // Handle vector zeros.  This occurs because the canonical form of
1044     // "fcmp ord x,x" is "fcmp ord x, 0".
1045     if (isa<ConstantAggregateZero>(LHS->getOperand(1)) &&
1046         isa<ConstantAggregateZero>(RHS->getOperand(1)))
1047       return Builder->CreateFCmpORD(LHS->getOperand(0), RHS->getOperand(0));
1048     return nullptr;
1049   }
1050
1051   Value *Op0LHS = LHS->getOperand(0), *Op0RHS = LHS->getOperand(1);
1052   Value *Op1LHS = RHS->getOperand(0), *Op1RHS = RHS->getOperand(1);
1053   FCmpInst::Predicate Op0CC = LHS->getPredicate(), Op1CC = RHS->getPredicate();
1054
1055
1056   if (Op0LHS == Op1RHS && Op0RHS == Op1LHS) {
1057     // Swap RHS operands to match LHS.
1058     Op1CC = FCmpInst::getSwappedPredicate(Op1CC);
1059     std::swap(Op1LHS, Op1RHS);
1060   }
1061
1062   if (Op0LHS == Op1LHS && Op0RHS == Op1RHS) {
1063     // Simplify (fcmp cc0 x, y) & (fcmp cc1 x, y).
1064     if (Op0CC == Op1CC)
1065       return Builder->CreateFCmp((FCmpInst::Predicate)Op0CC, Op0LHS, Op0RHS);
1066     if (Op0CC == FCmpInst::FCMP_FALSE || Op1CC == FCmpInst::FCMP_FALSE)
1067       return ConstantInt::get(CmpInst::makeCmpResultType(LHS->getType()), 0);
1068     if (Op0CC == FCmpInst::FCMP_TRUE)
1069       return RHS;
1070     if (Op1CC == FCmpInst::FCMP_TRUE)
1071       return LHS;
1072
1073     bool Op0Ordered;
1074     bool Op1Ordered;
1075     unsigned Op0Pred = getFCmpCode(Op0CC, Op0Ordered);
1076     unsigned Op1Pred = getFCmpCode(Op1CC, Op1Ordered);
1077     // uno && ord -> false
1078     if (Op0Pred == 0 && Op1Pred == 0 && Op0Ordered != Op1Ordered)
1079         return ConstantInt::get(CmpInst::makeCmpResultType(LHS->getType()), 0);
1080     if (Op1Pred == 0) {
1081       std::swap(LHS, RHS);
1082       std::swap(Op0Pred, Op1Pred);
1083       std::swap(Op0Ordered, Op1Ordered);
1084     }
1085     if (Op0Pred == 0) {
1086       // uno && ueq -> uno && (uno || eq) -> uno
1087       // ord && olt -> ord && (ord && lt) -> olt
1088       if (!Op0Ordered && (Op0Ordered == Op1Ordered))
1089         return LHS;
1090       if (Op0Ordered && (Op0Ordered == Op1Ordered))
1091         return RHS;
1092
1093       // uno && oeq -> uno && (ord && eq) -> false
1094       if (!Op0Ordered)
1095         return ConstantInt::get(CmpInst::makeCmpResultType(LHS->getType()), 0);
1096       // ord && ueq -> ord && (uno || eq) -> oeq
1097       return getFCmpValue(true, Op1Pred, Op0LHS, Op0RHS, Builder);
1098     }
1099   }
1100
1101   return nullptr;
1102 }
1103
1104 Instruction *InstCombiner::visitAnd(BinaryOperator &I) {
1105   bool Changed = SimplifyAssociativeOrCommutative(I);
1106   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
1107
1108   if (Value *V = SimplifyVectorOp(I))
1109     return ReplaceInstUsesWith(I, V);
1110
1111   if (Value *V = SimplifyAndInst(Op0, Op1, DL))
1112     return ReplaceInstUsesWith(I, V);
1113
1114   // (A|B)&(A|C) -> A|(B&C) etc
1115   if (Value *V = SimplifyUsingDistributiveLaws(I))
1116     return ReplaceInstUsesWith(I, V);
1117
1118   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole
1119   // purpose is to compute bits we don't care about.
1120   if (SimplifyDemandedInstructionBits(I))
1121     return &I;
1122
1123   if (ConstantInt *AndRHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
1124     const APInt &AndRHSMask = AndRHS->getValue();
1125
1126     // Optimize a variety of ((val OP C1) & C2) combinations...
1127     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
1128       Value *Op0LHS = Op0I->getOperand(0);
1129       Value *Op0RHS = Op0I->getOperand(1);
1130       switch (Op0I->getOpcode()) {
1131       default: break;
1132       case Instruction::Xor:
1133       case Instruction::Or: {
1134         // If the mask is only needed on one incoming arm, push it up.
1135         if (!Op0I->hasOneUse()) break;
1136
1137         APInt NotAndRHS(~AndRHSMask);
1138         if (MaskedValueIsZero(Op0LHS, NotAndRHS)) {
1139           // Not masking anything out for the LHS, move to RHS.
1140           Value *NewRHS = Builder->CreateAnd(Op0RHS, AndRHS,
1141                                              Op0RHS->getName()+".masked");
1142           return BinaryOperator::Create(Op0I->getOpcode(), Op0LHS, NewRHS);
1143         }
1144         if (!isa<Constant>(Op0RHS) &&
1145             MaskedValueIsZero(Op0RHS, NotAndRHS)) {
1146           // Not masking anything out for the RHS, move to LHS.
1147           Value *NewLHS = Builder->CreateAnd(Op0LHS, AndRHS,
1148                                              Op0LHS->getName()+".masked");
1149           return BinaryOperator::Create(Op0I->getOpcode(), NewLHS, Op0RHS);
1150         }
1151
1152         break;
1153       }
1154       case Instruction::Add:
1155         // ((A & N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == AndRHS.
1156         // ((A | N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
1157         // ((A ^ N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
1158         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0LHS, Op0RHS, AndRHS, false, I))
1159           return BinaryOperator::CreateAnd(V, AndRHS);
1160         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0RHS, Op0LHS, AndRHS, false, I))
1161           return BinaryOperator::CreateAnd(V, AndRHS);  // Add commutes
1162         break;
1163
1164       case Instruction::Sub:
1165         // ((A & N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == AndRHS.
1166         // ((A | N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
1167         // ((A ^ N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
1168         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0LHS, Op0RHS, AndRHS, true, I))
1169           return BinaryOperator::CreateAnd(V, AndRHS);
1170
1171         // (A - N) & AndRHS -> -N & AndRHS iff A&AndRHS==0 and AndRHS
1172         // has 1's for all bits that the subtraction with A might affect.
1173         if (Op0I->hasOneUse() && !match(Op0LHS, m_Zero())) {
1174           uint32_t BitWidth = AndRHSMask.getBitWidth();
1175           uint32_t Zeros = AndRHSMask.countLeadingZeros();
1176           APInt Mask = APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - Zeros);
1177
1178           if (MaskedValueIsZero(Op0LHS, Mask)) {
1179             Value *NewNeg = Builder->CreateNeg(Op0RHS);
1180             return BinaryOperator::CreateAnd(NewNeg, AndRHS);
1181           }
1182         }
1183         break;
1184
1185       case Instruction::Shl:
1186       case Instruction::LShr:
1187         // (1 << x) & 1 --> zext(x == 0)
1188         // (1 >> x) & 1 --> zext(x == 0)
1189         if (AndRHSMask == 1 && Op0LHS == AndRHS) {
1190           Value *NewICmp =
1191             Builder->CreateICmpEQ(Op0RHS, Constant::getNullValue(I.getType()));
1192           return new ZExtInst(NewICmp, I.getType());
1193         }
1194         break;
1195       }
1196
1197       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1)))
1198         if (Instruction *Res = OptAndOp(Op0I, Op0CI, AndRHS, I))
1199           return Res;
1200     }
1201
1202     // If this is an integer truncation, and if the source is an 'and' with
1203     // immediate, transform it.  This frequently occurs for bitfield accesses.
1204     {
1205       Value *X = nullptr; ConstantInt *YC = nullptr;
1206       if (match(Op0, m_Trunc(m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(YC))))) {
1207         // Change: and (trunc (and X, YC) to T), C2
1208         // into  : and (trunc X to T), trunc(YC) & C2
1209         // This will fold the two constants together, which may allow
1210         // other simplifications.
1211         Value *NewCast = Builder->CreateTrunc(X, I.getType(), "and.shrunk");
1212         Constant *C3 = ConstantExpr::getTrunc(YC, I.getType());
1213         C3 = ConstantExpr::getAnd(C3, AndRHS);
1214         return BinaryOperator::CreateAnd(NewCast, C3);
1215       }
1216     }
1217
1218     // Try to fold constant and into select arguments.
1219     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
1220       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI))
1221         return R;
1222     if (isa<PHINode>(Op0))
1223       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
1224         return NV;
1225   }
1226
1227
1228   // (~A & ~B) == (~(A | B)) - De Morgan's Law
1229   if (Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0))
1230     if (Value *Op1NotVal = dyn_castNotVal(Op1))
1231       if (Op0->hasOneUse() && Op1->hasOneUse()) {
1232         Value *Or = Builder->CreateOr(Op0NotVal, Op1NotVal,
1233                                       I.getName()+".demorgan");
1234         return BinaryOperator::CreateNot(Or);
1235       }
1236
1237   {
1238     Value *A = nullptr, *B = nullptr, *C = nullptr, *D = nullptr;
1239     // (A|B) & ~(A&B) -> A^B
1240     if (match(Op0, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) &&
1241         match(Op1, m_Not(m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) &&
1242         ((A == C && B == D) || (A == D && B == C)))
1243       return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
1244
1245     // ~(A&B) & (A|B) -> A^B
1246     if (match(Op1, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) &&
1247         match(Op0, m_Not(m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) &&
1248         ((A == C && B == D) || (A == D && B == C)))
1249       return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
1250
1251     // A&(A^B) => A & ~B
1252     {
1253       Value *tmpOp0 = Op0;
1254       Value *tmpOp1 = Op1;
1255       if (Op0->hasOneUse() &&
1256           match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
1257         if (A == Op1 || B == Op1 ) {
1258           tmpOp1 = Op0;
1259           tmpOp0 = Op1;
1260           // Simplify below
1261         }
1262       }
1263
1264       if (tmpOp1->hasOneUse() &&
1265           match(tmpOp1, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
1266         if (B == tmpOp0) {
1267           std::swap(A, B);
1268         }
1269         // Notice that the patten (A&(~B)) is actually (A&(-1^B)), so if
1270         // A is originally -1 (or a vector of -1 and undefs), then we enter
1271         // an endless loop. By checking that A is non-constant we ensure that
1272         // we will never get to the loop.
1273         if (A == tmpOp0 && !isa<Constant>(A)) // A&(A^B) -> A & ~B
1274           return BinaryOperator::CreateAnd(A, Builder->CreateNot(B));
1275       }
1276     }
1277
1278     // (A&((~A)|B)) -> A&B
1279     if (match(Op0, m_Or(m_Not(m_Specific(Op1)), m_Value(A))) ||
1280         match(Op0, m_Or(m_Value(A), m_Not(m_Specific(Op1)))))
1281       return BinaryOperator::CreateAnd(A, Op1);
1282     if (match(Op1, m_Or(m_Not(m_Specific(Op0)), m_Value(A))) ||
1283         match(Op1, m_Or(m_Value(A), m_Not(m_Specific(Op0)))))
1284       return BinaryOperator::CreateAnd(A, Op0);
1285
1286     // (A ^ B) & ((B ^ C) ^ A) -> (A ^ B) & ~C
1287     if (match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B))))
1288       if (match(Op1, m_Xor(m_Xor(m_Specific(B), m_Value(C)), m_Specific(A))))
1289         if (Op1->hasOneUse() || cast<BinaryOperator>(Op1)->hasOneUse())
1290           return BinaryOperator::CreateAnd(Op0, Builder->CreateNot(C));
1291
1292     // ((A ^ C) ^ B) & (B ^ A) -> (B ^ A) & ~C
1293     if (match(Op0, m_Xor(m_Xor(m_Value(A), m_Value(C)), m_Value(B))))
1294       if (match(Op1, m_Xor(m_Specific(B), m_Specific(A))))
1295         if (Op0->hasOneUse() || cast<BinaryOperator>(Op0)->hasOneUse())
1296           return BinaryOperator::CreateAnd(Op1, Builder->CreateNot(C));
1297
1298     // (A | B) & ((~A) ^ B) -> (A & B)
1299     if (match(Op0, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) &&
1300         match(Op1, m_Xor(m_Not(m_Specific(A)), m_Specific(B))))
1301       return BinaryOperator::CreateAnd(A, B);
1302
1303     // ((~A) ^ B) & (A | B) -> (A & B)
1304     if (match(Op0, m_Xor(m_Not(m_Value(A)), m_Value(B))) &&
1305         match(Op1, m_Or(m_Specific(A), m_Specific(B))))
1306       return BinaryOperator::CreateAnd(A, B);
1307   }
1308
1309   {
1310     ICmpInst *LHS = dyn_cast<ICmpInst>(Op0);
1311     ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(Op1);
1312     if (LHS && RHS)
1313       if (Value *Res = FoldAndOfICmps(LHS, RHS))
1314         return ReplaceInstUsesWith(I, Res);
1315
1316     // TODO: Make this recursive; it's a little tricky because an arbitrary
1317     // number of 'and' instructions might have to be created.
1318     Value *X, *Y;
1319     if (LHS && match(Op1, m_OneUse(m_And(m_Value(X), m_Value(Y))))) {
1320       if (auto *Cmp = dyn_cast<ICmpInst>(X))
1321         if (Value *Res = FoldAndOfICmps(LHS, Cmp))
1322           return ReplaceInstUsesWith(I, Builder->CreateAnd(Res, Y));
1323       if (auto *Cmp = dyn_cast<ICmpInst>(Y))
1324         if (Value *Res = FoldAndOfICmps(LHS, Cmp))
1325           return ReplaceInstUsesWith(I, Builder->CreateAnd(Res, X));
1326     }
1327     if (RHS && match(Op0, m_OneUse(m_And(m_Value(X), m_Value(Y))))) {
1328       if (auto *Cmp = dyn_cast<ICmpInst>(X))
1329         if (Value *Res = FoldAndOfICmps(Cmp, RHS))
1330           return ReplaceInstUsesWith(I, Builder->CreateAnd(Res, Y));
1331       if (auto *Cmp = dyn_cast<ICmpInst>(Y))
1332         if (Value *Res = FoldAndOfICmps(Cmp, RHS))
1333           return ReplaceInstUsesWith(I, Builder->CreateAnd(Res, X));
1334     }
1335   }
1336
1337   // If and'ing two fcmp, try combine them into one.
1338   if (FCmpInst *LHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(0)))
1339     if (FCmpInst *RHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(1)))
1340       if (Value *Res = FoldAndOfFCmps(LHS, RHS))
1341         return ReplaceInstUsesWith(I, Res);
1342
1343
1344   // fold (and (cast A), (cast B)) -> (cast (and A, B))
1345   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0))
1346     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1)) {
1347       Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
1348       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode() && // same cast kind ?
1349           SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() &&
1350           SrcTy->isIntOrIntVectorTy()) {
1351         Value *Op0COp = Op0C->getOperand(0), *Op1COp = Op1C->getOperand(0);
1352
1353         // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
1354         if (ShouldOptimizeCast(Op0C->getOpcode(), Op0COp, I.getType()) &&
1355             ShouldOptimizeCast(Op1C->getOpcode(), Op1COp, I.getType())) {
1356           Value *NewOp = Builder->CreateAnd(Op0COp, Op1COp, I.getName());
1357           return CastInst::Create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
1358         }
1359
1360         // If this is and(cast(icmp), cast(icmp)), try to fold this even if the
1361         // cast is otherwise not optimizable.  This happens for vector sexts.
1362         if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(Op1COp))
1363           if (ICmpInst *LHS = dyn_cast<ICmpInst>(Op0COp))
1364             if (Value *Res = FoldAndOfICmps(LHS, RHS))
1365               return CastInst::Create(Op0C->getOpcode(), Res, I.getType());
1366
1367         // If this is and(cast(fcmp), cast(fcmp)), try to fold this even if the
1368         // cast is otherwise not optimizable.  This happens for vector sexts.
1369         if (FCmpInst *RHS = dyn_cast<FCmpInst>(Op1COp))
1370           if (FCmpInst *LHS = dyn_cast<FCmpInst>(Op0COp))
1371             if (Value *Res = FoldAndOfFCmps(LHS, RHS))
1372               return CastInst::Create(Op0C->getOpcode(), Res, I.getType());
1373       }
1374     }
1375
1376   {
1377     Value *X = nullptr;
1378     bool OpsSwapped = false;
1379     // Canonicalize SExt or Not to the LHS
1380     if (match(Op1, m_SExt(m_Value())) ||
1381         match(Op1, m_Not(m_Value()))) {
1382       std::swap(Op0, Op1);
1383       OpsSwapped = true;
1384     }
1385
1386     // Fold (and (sext bool to A), B) --> (select bool, B, 0)
1387     if (match(Op0, m_SExt(m_Value(X))) &&
1388         X->getType()->getScalarType()->isIntegerTy(1)) {
1389       Value *Zero = Constant::getNullValue(Op1->getType());
1390       return SelectInst::Create(X, Op1, Zero);
1391     }
1392
1393     // Fold (and ~(sext bool to A), B) --> (select bool, 0, B)
1394     if (match(Op0, m_Not(m_SExt(m_Value(X)))) &&
1395         X->getType()->getScalarType()->isIntegerTy(1)) {
1396       Value *Zero = Constant::getNullValue(Op0->getType());
1397       return SelectInst::Create(X, Zero, Op1);
1398     }
1399
1400     if (OpsSwapped)
1401       std::swap(Op0, Op1);
1402   }
1403
1404   return Changed ? &I : nullptr;
1405 }
1406
1407 /// CollectBSwapParts - Analyze the specified subexpression and see if it is
1408 /// capable of providing pieces of a bswap.  The subexpression provides pieces
1409 /// of a bswap if it is proven that each of the non-zero bytes in the output of
1410 /// the expression came from the corresponding "byte swapped" byte in some other
1411 /// value.  For example, if the current subexpression is "(shl i32 %X, 24)" then
1412 /// we know that the expression deposits the low byte of %X into the high byte
1413 /// of the bswap result and that all other bytes are zero.  This expression is
1414 /// accepted, the high byte of ByteValues is set to X to indicate a correct
1415 /// match.
1416 ///
1417 /// This function returns true if the match was unsuccessful and false if so.
1418 /// On entry to the function the "OverallLeftShift" is a signed integer value
1419 /// indicating the number of bytes that the subexpression is later shifted.  For
1420 /// example, if the expression is later right shifted by 16 bits, the
1421 /// OverallLeftShift value would be -2 on entry.  This is used to specify which
1422 /// byte of ByteValues is actually being set.
1423 ///
1424 /// Similarly, ByteMask is a bitmask where a bit is clear if its corresponding
1425 /// byte is masked to zero by a user.  For example, in (X & 255), X will be
1426 /// processed with a bytemask of 1.  Because bytemask is 32-bits, this limits
1427 /// this function to working on up to 32-byte (256 bit) values.  ByteMask is
1428 /// always in the local (OverallLeftShift) coordinate space.
1429 ///
1430 static bool CollectBSwapParts(Value *V, int OverallLeftShift, uint32_t ByteMask,
1431                               SmallVectorImpl<Value *> &ByteValues) {
1432   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V)) {
1433     // If this is an or instruction, it may be an inner node of the bswap.
1434     if (I->getOpcode() == Instruction::Or) {
1435       return CollectBSwapParts(I->getOperand(0), OverallLeftShift, ByteMask,
1436                                ByteValues) ||
1437              CollectBSwapParts(I->getOperand(1), OverallLeftShift, ByteMask,
1438                                ByteValues);
1439     }
1440
1441     // If this is a logical shift by a constant multiple of 8, recurse with
1442     // OverallLeftShift and ByteMask adjusted.
1443     if (I->isLogicalShift() && isa<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1444       unsigned ShAmt =
1445         cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))->getLimitedValue(~0U);
1446       // Ensure the shift amount is defined and of a byte value.
1447       if ((ShAmt & 7) || (ShAmt > 8*ByteValues.size()))
1448         return true;
1449
1450       unsigned ByteShift = ShAmt >> 3;
1451       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
1452         // X << 2 -> collect(X, +2)
1453         OverallLeftShift += ByteShift;
1454         ByteMask >>= ByteShift;
1455       } else {
1456         // X >>u 2 -> collect(X, -2)
1457         OverallLeftShift -= ByteShift;
1458         ByteMask <<= ByteShift;
1459         ByteMask &= (~0U >> (32-ByteValues.size()));
1460       }
1461
1462       if (OverallLeftShift >= (int)ByteValues.size()) return true;
1463       if (OverallLeftShift <= -(int)ByteValues.size()) return true;
1464
1465       return CollectBSwapParts(I->getOperand(0), OverallLeftShift, ByteMask,
1466                                ByteValues);
1467     }
1468
1469     // If this is a logical 'and' with a mask that clears bytes, clear the
1470     // corresponding bytes in ByteMask.
1471     if (I->getOpcode() == Instruction::And &&
1472         isa<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1473       // Scan every byte of the and mask, seeing if the byte is either 0 or 255.
1474       unsigned NumBytes = ByteValues.size();
1475       APInt Byte(I->getType()->getPrimitiveSizeInBits(), 255);
1476       const APInt &AndMask = cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))->getValue();
1477
1478       for (unsigned i = 0; i != NumBytes; ++i, Byte <<= 8) {
1479         // If this byte is masked out by a later operation, we don't care what
1480         // the and mask is.
1481         if ((ByteMask & (1 << i)) == 0)
1482           continue;
1483
1484         // If the AndMask is all zeros for this byte, clear the bit.
1485         APInt MaskB = AndMask & Byte;
1486         if (MaskB == 0) {
1487           ByteMask &= ~(1U << i);
1488           continue;
1489         }
1490
1491         // If the AndMask is not all ones for this byte, it's not a bytezap.
1492         if (MaskB != Byte)
1493           return true;
1494
1495         // Otherwise, this byte is kept.
1496       }
1497
1498       return CollectBSwapParts(I->getOperand(0), OverallLeftShift, ByteMask,
1499                                ByteValues);
1500     }
1501   }
1502
1503   // Okay, we got to something that isn't a shift, 'or' or 'and'.  This must be
1504   // the input value to the bswap.  Some observations: 1) if more than one byte
1505   // is demanded from this input, then it could not be successfully assembled
1506   // into a byteswap.  At least one of the two bytes would not be aligned with
1507   // their ultimate destination.
1508   if (!isPowerOf2_32(ByteMask)) return true;
1509   unsigned InputByteNo = countTrailingZeros(ByteMask);
1510
1511   // 2) The input and ultimate destinations must line up: if byte 3 of an i32
1512   // is demanded, it needs to go into byte 0 of the result.  This means that the
1513   // byte needs to be shifted until it lands in the right byte bucket.  The
1514   // shift amount depends on the position: if the byte is coming from the high
1515   // part of the value (e.g. byte 3) then it must be shifted right.  If from the
1516   // low part, it must be shifted left.
1517   unsigned DestByteNo = InputByteNo + OverallLeftShift;
1518   if (ByteValues.size()-1-DestByteNo != InputByteNo)
1519     return true;
1520
1521   // If the destination byte value is already defined, the values are or'd
1522   // together, which isn't a bswap (unless it's an or of the same bits).
1523   if (ByteValues[DestByteNo] && ByteValues[DestByteNo] != V)
1524     return true;
1525   ByteValues[DestByteNo] = V;
1526   return false;
1527 }
1528
1529 /// MatchBSwap - Given an OR instruction, check to see if this is a bswap idiom.
1530 /// If so, insert the new bswap intrinsic and return it.
1531 Instruction *InstCombiner::MatchBSwap(BinaryOperator &I) {
1532   IntegerType *ITy = dyn_cast<IntegerType>(I.getType());
1533   if (!ITy || ITy->getBitWidth() % 16 ||
1534       // ByteMask only allows up to 32-byte values.
1535       ITy->getBitWidth() > 32*8)
1536     return nullptr;   // Can only bswap pairs of bytes.  Can't do vectors.
1537
1538   /// ByteValues - For each byte of the result, we keep track of which value
1539   /// defines each byte.
1540   SmallVector<Value*, 8> ByteValues;
1541   ByteValues.resize(ITy->getBitWidth()/8);
1542
1543   // Try to find all the pieces corresponding to the bswap.
1544   uint32_t ByteMask = ~0U >> (32-ByteValues.size());
1545   if (CollectBSwapParts(&I, 0, ByteMask, ByteValues))
1546     return nullptr;
1547
1548   // Check to see if all of the bytes come from the same value.
1549   Value *V = ByteValues[0];
1550   if (!V) return nullptr;  // Didn't find a byte?  Must be zero.
1551
1552   // Check to make sure that all of the bytes come from the same value.
1553   for (unsigned i = 1, e = ByteValues.size(); i != e; ++i)
1554     if (ByteValues[i] != V)
1555       return nullptr;
1556   Module *M = I.getParent()->getParent()->getParent();
1557   Function *F = Intrinsic::getDeclaration(M, Intrinsic::bswap, ITy);
1558   return CallInst::Create(F, V);
1559 }
1560
1561 /// MatchSelectFromAndOr - We have an expression of the form (A&C)|(B&D).  Check
1562 /// If A is (cond?-1:0) and either B or D is ~(cond?-1,0) or (cond?0,-1), then
1563 /// we can simplify this expression to "cond ? C : D or B".
1564 static Instruction *MatchSelectFromAndOr(Value *A, Value *B,
1565                                          Value *C, Value *D) {
1566   // If A is not a select of -1/0, this cannot match.
1567   Value *Cond = nullptr;
1568   if (!match(A, m_SExt(m_Value(Cond))) ||
1569       !Cond->getType()->isIntegerTy(1))
1570     return nullptr;
1571
1572   // ((cond?-1:0)&C) | (B&(cond?0:-1)) -> cond ? C : B.
1573   if (match(D, m_Not(m_SExt(m_Specific(Cond)))))
1574     return SelectInst::Create(Cond, C, B);
1575   if (match(D, m_SExt(m_Not(m_Specific(Cond)))))
1576     return SelectInst::Create(Cond, C, B);
1577
1578   // ((cond?-1:0)&C) | ((cond?0:-1)&D) -> cond ? C : D.
1579   if (match(B, m_Not(m_SExt(m_Specific(Cond)))))
1580     return SelectInst::Create(Cond, C, D);
1581   if (match(B, m_SExt(m_Not(m_Specific(Cond)))))
1582     return SelectInst::Create(Cond, C, D);
1583   return nullptr;
1584 }
1585
1586 /// FoldOrOfICmps - Fold (icmp)|(icmp) if possible.
1587 Value *InstCombiner::FoldOrOfICmps(ICmpInst *LHS, ICmpInst *RHS) {
1588   ICmpInst::Predicate LHSCC = LHS->getPredicate(), RHSCC = RHS->getPredicate();
1589
1590   // Fold (iszero(A & K1) | iszero(A & K2)) ->  (A & (K1 | K2)) != (K1 | K2)
1591   // if K1 and K2 are a one-bit mask.
1592   ConstantInt *LHSCst = dyn_cast<ConstantInt>(LHS->getOperand(1));
1593   ConstantInt *RHSCst = dyn_cast<ConstantInt>(RHS->getOperand(1));
1594
1595   if (LHS->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ && LHSCst && LHSCst->isZero() &&
1596       RHS->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ && RHSCst && RHSCst->isZero()) {
1597
1598     BinaryOperator *LAnd = dyn_cast<BinaryOperator>(LHS->getOperand(0));
1599     BinaryOperator *RAnd = dyn_cast<BinaryOperator>(RHS->getOperand(0));
1600     if (LAnd && RAnd && LAnd->hasOneUse() && RHS->hasOneUse() &&
1601         LAnd->getOpcode() == Instruction::And &&
1602         RAnd->getOpcode() == Instruction::And) {
1603
1604       Value *Mask = nullptr;
1605       Value *Masked = nullptr;
1606       if (LAnd->getOperand(0) == RAnd->getOperand(0) &&
1607           isKnownToBeAPowerOfTwo(LAnd->getOperand(1)) &&
1608           isKnownToBeAPowerOfTwo(RAnd->getOperand(1))) {
1609         Mask = Builder->CreateOr(LAnd->getOperand(1), RAnd->getOperand(1));
1610         Masked = Builder->CreateAnd(LAnd->getOperand(0), Mask);
1611       } else if (LAnd->getOperand(1) == RAnd->getOperand(1) &&
1612                  isKnownToBeAPowerOfTwo(LAnd->getOperand(0)) &&
1613                  isKnownToBeAPowerOfTwo(RAnd->getOperand(0))) {
1614         Mask = Builder->CreateOr(LAnd->getOperand(0), RAnd->getOperand(0));
1615         Masked = Builder->CreateAnd(LAnd->getOperand(1), Mask);
1616       }
1617
1618       if (Masked)
1619         return Builder->CreateICmp(ICmpInst::ICMP_NE, Masked, Mask);
1620     }
1621   }
1622
1623   // Fold (icmp ult/ule (A + C1), C3) | (icmp ult/ule (A + C2), C3)
1624   //                   -->  (icmp ult/ule ((A & ~(C1 ^ C2)) + max(C1, C2)), C3)
1625   // The original condition actually refers to the following two ranges:
1626   // [MAX_UINT-C1+1, MAX_UINT-C1+1+C3] and [MAX_UINT-C2+1, MAX_UINT-C2+1+C3]
1627   // We can fold these two ranges if:
1628   // 1) C1 and C2 is unsigned greater than C3.
1629   // 2) The two ranges are separated.
1630   // 3) C1 ^ C2 is one-bit mask.
1631   // 4) LowRange1 ^ LowRange2 and HighRange1 ^ HighRange2 are one-bit mask.
1632   // This implies all values in the two ranges differ by exactly one bit.
1633
1634   if ((LHSCC == ICmpInst::ICMP_ULT || LHSCC == ICmpInst::ICMP_ULE) &&
1635       LHSCC == RHSCC && LHSCst && RHSCst && LHS->hasOneUse() &&
1636       RHS->hasOneUse() && LHSCst->getType() == RHSCst->getType() &&
1637       LHSCst->getValue() == (RHSCst->getValue())) {
1638
1639     Value *LAdd = LHS->getOperand(0);
1640     Value *RAdd = RHS->getOperand(0);
1641
1642     Value *LAddOpnd, *RAddOpnd;
1643     ConstantInt *LAddCst, *RAddCst;
1644     if (match(LAdd, m_Add(m_Value(LAddOpnd), m_ConstantInt(LAddCst))) &&
1645         match(RAdd, m_Add(m_Value(RAddOpnd), m_ConstantInt(RAddCst))) &&
1646         LAddCst->getValue().ugt(LHSCst->getValue()) &&
1647         RAddCst->getValue().ugt(LHSCst->getValue())) {
1648
1649       APInt DiffCst = LAddCst->getValue() ^ RAddCst->getValue();
1650       if (LAddOpnd == RAddOpnd && DiffCst.isPowerOf2()) {
1651         ConstantInt *MaxAddCst = nullptr;
1652         if (LAddCst->getValue().ult(RAddCst->getValue()))
1653           MaxAddCst = RAddCst;
1654         else
1655           MaxAddCst = LAddCst;
1656
1657         APInt RRangeLow = -RAddCst->getValue();
1658         APInt RRangeHigh = RRangeLow + LHSCst->getValue();
1659         APInt LRangeLow = -LAddCst->getValue();
1660         APInt LRangeHigh = LRangeLow + LHSCst->getValue();
1661         APInt LowRangeDiff = RRangeLow ^ LRangeLow;
1662         APInt HighRangeDiff = RRangeHigh ^ LRangeHigh;
1663         APInt RangeDiff = LRangeLow.sgt(RRangeLow) ? LRangeLow - RRangeLow
1664                                                    : RRangeLow - LRangeLow;
1665
1666         if (LowRangeDiff.isPowerOf2() && LowRangeDiff == HighRangeDiff &&
1667             RangeDiff.ugt(LHSCst->getValue())) {
1668           Value *MaskCst = ConstantInt::get(LAddCst->getType(), ~DiffCst);
1669
1670           Value *NewAnd = Builder->CreateAnd(LAddOpnd, MaskCst);
1671           Value *NewAdd = Builder->CreateAdd(NewAnd, MaxAddCst);
1672           return (Builder->CreateICmp(LHS->getPredicate(), NewAdd, LHSCst));
1673         }
1674       }
1675     }
1676   }
1677
1678   // (icmp1 A, B) | (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
1679   if (PredicatesFoldable(LHSCC, RHSCC)) {
1680     if (LHS->getOperand(0) == RHS->getOperand(1) &&
1681         LHS->getOperand(1) == RHS->getOperand(0))
1682       LHS->swapOperands();
1683     if (LHS->getOperand(0) == RHS->getOperand(0) &&
1684         LHS->getOperand(1) == RHS->getOperand(1)) {
1685       Value *Op0 = LHS->getOperand(0), *Op1 = LHS->getOperand(1);
1686       unsigned Code = getICmpCode(LHS) | getICmpCode(RHS);
1687       bool isSigned = LHS->isSigned() || RHS->isSigned();
1688       return getNewICmpValue(isSigned, Code, Op0, Op1, Builder);
1689     }
1690   }
1691
1692   // handle (roughly):
1693   // (icmp ne (A & B), C) | (icmp ne (A & D), E)
1694   if (Value *V = foldLogOpOfMaskedICmps(LHS, RHS, false, Builder))
1695     return V;
1696
1697   Value *Val = LHS->getOperand(0), *Val2 = RHS->getOperand(0);
1698   if (LHS->hasOneUse() || RHS->hasOneUse()) {
1699     // (icmp eq B, 0) | (icmp ult A, B) -> (icmp ule A, B-1)
1700     // (icmp eq B, 0) | (icmp ugt B, A) -> (icmp ule A, B-1)
1701     Value *A = nullptr, *B = nullptr;
1702     if (LHSCC == ICmpInst::ICMP_EQ && LHSCst && LHSCst->isZero()) {
1703       B = Val;
1704       if (RHSCC == ICmpInst::ICMP_ULT && Val == RHS->getOperand(1))
1705         A = Val2;
1706       else if (RHSCC == ICmpInst::ICMP_UGT && Val == Val2)
1707         A = RHS->getOperand(1);
1708     }
1709     // (icmp ult A, B) | (icmp eq B, 0) -> (icmp ule A, B-1)
1710     // (icmp ugt B, A) | (icmp eq B, 0) -> (icmp ule A, B-1)
1711     else if (RHSCC == ICmpInst::ICMP_EQ && RHSCst && RHSCst->isZero()) {
1712       B = Val2;
1713       if (LHSCC == ICmpInst::ICMP_ULT && Val2 == LHS->getOperand(1))
1714         A = Val;
1715       else if (LHSCC == ICmpInst::ICMP_UGT && Val2 == Val)
1716         A = LHS->getOperand(1);
1717     }
1718     if (A && B)
1719       return Builder->CreateICmp(
1720           ICmpInst::ICMP_UGE,
1721           Builder->CreateAdd(B, ConstantInt::getSigned(B->getType(), -1)), A);
1722   }
1723
1724   // This only handles icmp of constants: (icmp1 A, C1) | (icmp2 B, C2).
1725   if (!LHSCst || !RHSCst) return nullptr;
1726
1727   if (LHSCst == RHSCst && LHSCC == RHSCC) {
1728     // (icmp ne A, 0) | (icmp ne B, 0) --> (icmp ne (A|B), 0)
1729     if (LHSCC == ICmpInst::ICMP_NE && LHSCst->isZero()) {
1730       Value *NewOr = Builder->CreateOr(Val, Val2);
1731       return Builder->CreateICmp(LHSCC, NewOr, LHSCst);
1732     }
1733   }
1734
1735   // (icmp ult (X + CA), C1) | (icmp eq X, C2) -> (icmp ule (X + CA), C1)
1736   //   iff C2 + CA == C1.
1737   if (LHSCC == ICmpInst::ICMP_ULT && RHSCC == ICmpInst::ICMP_EQ) {
1738     ConstantInt *AddCst;
1739     if (match(Val, m_Add(m_Specific(Val2), m_ConstantInt(AddCst))))
1740       if (RHSCst->getValue() + AddCst->getValue() == LHSCst->getValue())
1741         return Builder->CreateICmpULE(Val, LHSCst);
1742   }
1743
1744   // From here on, we only handle:
1745   //    (icmp1 A, C1) | (icmp2 A, C2) --> something simpler.
1746   if (Val != Val2) return nullptr;
1747
1748   // ICMP_[US][GL]E X, CST is folded to ICMP_[US][GL]T elsewhere.
1749   if (LHSCC == ICmpInst::ICMP_UGE || LHSCC == ICmpInst::ICMP_ULE ||
1750       RHSCC == ICmpInst::ICMP_UGE || RHSCC == ICmpInst::ICMP_ULE ||
1751       LHSCC == ICmpInst::ICMP_SGE || LHSCC == ICmpInst::ICMP_SLE ||
1752       RHSCC == ICmpInst::ICMP_SGE || RHSCC == ICmpInst::ICMP_SLE)
1753     return nullptr;
1754
1755   // We can't fold (ugt x, C) | (sgt x, C2).
1756   if (!PredicatesFoldable(LHSCC, RHSCC))
1757     return nullptr;
1758
1759   // Ensure that the larger constant is on the RHS.
1760   bool ShouldSwap;
1761   if (CmpInst::isSigned(LHSCC) ||
1762       (ICmpInst::isEquality(LHSCC) &&
1763        CmpInst::isSigned(RHSCC)))
1764     ShouldSwap = LHSCst->getValue().sgt(RHSCst->getValue());
1765   else
1766     ShouldSwap = LHSCst->getValue().ugt(RHSCst->getValue());
1767
1768   if (ShouldSwap) {
1769     std::swap(LHS, RHS);
1770     std::swap(LHSCst, RHSCst);
1771     std::swap(LHSCC, RHSCC);
1772   }
1773
1774   // At this point, we know we have two icmp instructions
1775   // comparing a value against two constants and or'ing the result
1776   // together.  Because of the above check, we know that we only have
1777   // ICMP_EQ, ICMP_NE, ICMP_LT, and ICMP_GT here. We also know (from the
1778   // icmp folding check above), that the two constants are not
1779   // equal.
1780   assert(LHSCst != RHSCst && "Compares not folded above?");
1781
1782   switch (LHSCC) {
1783   default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
1784   case ICmpInst::ICMP_EQ:
1785     switch (RHSCC) {
1786     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
1787     case ICmpInst::ICMP_EQ:
1788       if (LHS->getOperand(0) == RHS->getOperand(0)) {
1789         // if LHSCst and RHSCst differ only by one bit:
1790         // (A == C1 || A == C2) -> (A & ~(C1 ^ C2)) == C1
1791         assert(LHSCst->getValue().ule(LHSCst->getValue()));
1792
1793         APInt Xor = LHSCst->getValue() ^ RHSCst->getValue();
1794         if (Xor.isPowerOf2()) {
1795           Value *NegCst = Builder->getInt(~Xor);
1796           Value *And = Builder->CreateAnd(LHS->getOperand(0), NegCst);
1797           return Builder->CreateICmp(ICmpInst::ICMP_EQ, And, LHSCst);
1798         }
1799       }
1800
1801       if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) {
1802         // (X == 13 | X == 14) -> X-13 <u 2
1803         Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(LHSCst);
1804         Value *Add = Builder->CreateAdd(Val, AddCST, Val->getName()+".off");
1805         AddCST = ConstantExpr::getSub(AddOne(RHSCst), LHSCst);
1806         return Builder->CreateICmpULT(Add, AddCST);
1807       }
1808
1809       break;                         // (X == 13 | X == 15) -> no change
1810     case ICmpInst::ICMP_UGT:         // (X == 13 | X u> 14) -> no change
1811     case ICmpInst::ICMP_SGT:         // (X == 13 | X s> 14) -> no change
1812       break;
1813     case ICmpInst::ICMP_NE:          // (X == 13 | X != 15) -> X != 15
1814     case ICmpInst::ICMP_ULT:         // (X == 13 | X u< 15) -> X u< 15
1815     case ICmpInst::ICMP_SLT:         // (X == 13 | X s< 15) -> X s< 15
1816       return RHS;
1817     }
1818     break;
1819   case ICmpInst::ICMP_NE:
1820     switch (RHSCC) {
1821     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
1822     case ICmpInst::ICMP_EQ:          // (X != 13 | X == 15) -> X != 13
1823     case ICmpInst::ICMP_UGT:         // (X != 13 | X u> 15) -> X != 13
1824     case ICmpInst::ICMP_SGT:         // (X != 13 | X s> 15) -> X != 13
1825       return LHS;
1826     case ICmpInst::ICMP_NE:          // (X != 13 | X != 15) -> true
1827     case ICmpInst::ICMP_ULT:         // (X != 13 | X u< 15) -> true
1828     case ICmpInst::ICMP_SLT:         // (X != 13 | X s< 15) -> true
1829       return Builder->getTrue();
1830     }
1831   case ICmpInst::ICMP_ULT:
1832     switch (RHSCC) {
1833     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
1834     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u< 13 | X == 14) -> no change
1835       break;
1836     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u< 13 | X u> 15) -> (X-13) u> 2
1837       // If RHSCst is [us]MAXINT, it is always false.  Not handling
1838       // this can cause overflow.
1839       if (RHSCst->isMaxValue(false))
1840         return LHS;
1841       return InsertRangeTest(Val, LHSCst, AddOne(RHSCst), false, false);
1842     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u< 13 | X s> 15) -> no change
1843       break;
1844     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u< 13 | X != 15) -> X != 15
1845     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u< 13 | X u< 15) -> X u< 15
1846       return RHS;
1847     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u< 13 | X s< 15) -> no change
1848       break;
1849     }
1850     break;
1851   case ICmpInst::ICMP_SLT:
1852     switch (RHSCC) {
1853     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
1854     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s< 13 | X == 14) -> no change
1855       break;
1856     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s< 13 | X s> 15) -> (X-13) s> 2
1857       // If RHSCst is [us]MAXINT, it is always false.  Not handling
1858       // this can cause overflow.
1859       if (RHSCst->isMaxValue(true))
1860         return LHS;
1861       return InsertRangeTest(Val, LHSCst, AddOne(RHSCst), true, false);
1862     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s< 13 | X u> 15) -> no change
1863       break;
1864     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s< 13 | X != 15) -> X != 15
1865     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s< 13 | X s< 15) -> X s< 15
1866       return RHS;
1867     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s< 13 | X u< 15) -> no change
1868       break;
1869     }
1870     break;
1871   case ICmpInst::ICMP_UGT:
1872     switch (RHSCC) {
1873     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
1874     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u> 13 | X == 15) -> X u> 13
1875     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u> 13 | X u> 15) -> X u> 13
1876       return LHS;
1877     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u> 13 | X s> 15) -> no change
1878       break;
1879     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u> 13 | X != 15) -> true
1880     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u> 13 | X u< 15) -> true
1881       return Builder->getTrue();
1882     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u> 13 | X s< 15) -> no change
1883       break;
1884     }
1885     break;
1886   case ICmpInst::ICMP_SGT:
1887     switch (RHSCC) {
1888     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
1889     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s> 13 | X == 15) -> X > 13
1890     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s> 13 | X s> 15) -> X > 13
1891       return LHS;
1892     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s> 13 | X u> 15) -> no change
1893       break;
1894     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s> 13 | X != 15) -> true
1895     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s> 13 | X s< 15) -> true
1896       return Builder->getTrue();
1897     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s> 13 | X u< 15) -> no change
1898       break;
1899     }
1900     break;
1901   }
1902   return nullptr;
1903 }
1904
1905 /// FoldOrOfFCmps - Optimize (fcmp)|(fcmp).  NOTE: Unlike the rest of
1906 /// instcombine, this returns a Value which should already be inserted into the
1907 /// function.
1908 Value *InstCombiner::FoldOrOfFCmps(FCmpInst *LHS, FCmpInst *RHS) {
1909   if (LHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_UNO &&
1910       RHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_UNO &&
1911       LHS->getOperand(0)->getType() == RHS->getOperand(0)->getType()) {
1912     if (ConstantFP *LHSC = dyn_cast<ConstantFP>(LHS->getOperand(1)))
1913       if (ConstantFP *RHSC = dyn_cast<ConstantFP>(RHS->getOperand(1))) {
1914         // If either of the constants are nans, then the whole thing returns
1915         // true.
1916         if (LHSC->getValueAPF().isNaN() || RHSC->getValueAPF().isNaN())
1917           return Builder->getTrue();
1918
1919         // Otherwise, no need to compare the two constants, compare the
1920         // rest.
1921         return Builder->CreateFCmpUNO(LHS->getOperand(0), RHS->getOperand(0));
1922       }
1923
1924     // Handle vector zeros.  This occurs because the canonical form of
1925     // "fcmp uno x,x" is "fcmp uno x, 0".
1926     if (isa<ConstantAggregateZero>(LHS->getOperand(1)) &&
1927         isa<ConstantAggregateZero>(RHS->getOperand(1)))
1928       return Builder->CreateFCmpUNO(LHS->getOperand(0), RHS->getOperand(0));
1929
1930     return nullptr;
1931   }
1932
1933   Value *Op0LHS = LHS->getOperand(0), *Op0RHS = LHS->getOperand(1);
1934   Value *Op1LHS = RHS->getOperand(0), *Op1RHS = RHS->getOperand(1);
1935   FCmpInst::Predicate Op0CC = LHS->getPredicate(), Op1CC = RHS->getPredicate();
1936
1937   if (Op0LHS == Op1RHS && Op0RHS == Op1LHS) {
1938     // Swap RHS operands to match LHS.
1939     Op1CC = FCmpInst::getSwappedPredicate(Op1CC);
1940     std::swap(Op1LHS, Op1RHS);
1941   }
1942   if (Op0LHS == Op1LHS && Op0RHS == Op1RHS) {
1943     // Simplify (fcmp cc0 x, y) | (fcmp cc1 x, y).
1944     if (Op0CC == Op1CC)
1945       return Builder->CreateFCmp((FCmpInst::Predicate)Op0CC, Op0LHS, Op0RHS);
1946     if (Op0CC == FCmpInst::FCMP_TRUE || Op1CC == FCmpInst::FCMP_TRUE)
1947       return ConstantInt::get(CmpInst::makeCmpResultType(LHS->getType()), 1);
1948     if (Op0CC == FCmpInst::FCMP_FALSE)
1949       return RHS;
1950     if (Op1CC == FCmpInst::FCMP_FALSE)
1951       return LHS;
1952     bool Op0Ordered;
1953     bool Op1Ordered;
1954     unsigned Op0Pred = getFCmpCode(Op0CC, Op0Ordered);
1955     unsigned Op1Pred = getFCmpCode(Op1CC, Op1Ordered);
1956     if (Op0Ordered == Op1Ordered) {
1957       // If both are ordered or unordered, return a new fcmp with
1958       // or'ed predicates.
1959       return getFCmpValue(Op0Ordered, Op0Pred|Op1Pred, Op0LHS, Op0RHS, Builder);
1960     }
1961   }
1962   return nullptr;
1963 }
1964
1965 /// FoldOrWithConstants - This helper function folds:
1966 ///
1967 ///     ((A | B) & C1) | (B & C2)
1968 ///
1969 /// into:
1970 ///
1971 ///     (A & C1) | B
1972 ///
1973 /// when the XOR of the two constants is "all ones" (-1).
1974 Instruction *InstCombiner::FoldOrWithConstants(BinaryOperator &I, Value *Op,
1975                                                Value *A, Value *B, Value *C) {
1976   ConstantInt *CI1 = dyn_cast<ConstantInt>(C);
1977   if (!CI1) return nullptr;
1978
1979   Value *V1 = nullptr;
1980   ConstantInt *CI2 = nullptr;
1981   if (!match(Op, m_And(m_Value(V1), m_ConstantInt(CI2)))) return nullptr;
1982
1983   APInt Xor = CI1->getValue() ^ CI2->getValue();
1984   if (!Xor.isAllOnesValue()) return nullptr;
1985
1986   if (V1 == A || V1 == B) {
1987     Value *NewOp = Builder->CreateAnd((V1 == A) ? B : A, CI1);
1988     return BinaryOperator::CreateOr(NewOp, V1);
1989   }
1990
1991   return nullptr;
1992 }
1993
1994 /// \brief This helper function folds:
1995 ///
1996 ///     ((A | B) & C1) ^ (B & C2)
1997 ///
1998 /// into:
1999 ///
2000 ///     (A & C1) ^ B
2001 ///
2002 /// when the XOR of the two constants is "all ones" (-1).
2003 Instruction *InstCombiner::FoldXorWithConstants(BinaryOperator &I, Value *Op,
2004                                                 Value *A, Value *B, Value *C) {
2005   ConstantInt *CI1 = dyn_cast<ConstantInt>(C);
2006   if (!CI1)
2007     return nullptr;
2008
2009   Value *V1 = nullptr;
2010   ConstantInt *CI2 = nullptr;
2011   if (!match(Op, m_And(m_Value(V1), m_ConstantInt(CI2))))
2012     return nullptr;
2013
2014   APInt Xor = CI1->getValue() ^ CI2->getValue();
2015   if (!Xor.isAllOnesValue())
2016     return nullptr;
2017
2018   if (V1 == A || V1 == B) {
2019     Value *NewOp = Builder->CreateAnd(V1 == A ? B : A, CI1);
2020     return BinaryOperator::CreateXor(NewOp, V1);
2021   }
2022
2023   return nullptr;
2024 }
2025
2026 Instruction *InstCombiner::visitOr(BinaryOperator &I) {
2027   bool Changed = SimplifyAssociativeOrCommutative(I);
2028   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2029
2030   if (Value *V = SimplifyVectorOp(I))
2031     return ReplaceInstUsesWith(I, V);
2032
2033   if (Value *V = SimplifyOrInst(Op0, Op1, DL))
2034     return ReplaceInstUsesWith(I, V);
2035
2036   // (A&B)|(A&C) -> A&(B|C) etc
2037   if (Value *V = SimplifyUsingDistributiveLaws(I))
2038     return ReplaceInstUsesWith(I, V);
2039
2040   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole
2041   // purpose is to compute bits we don't care about.
2042   if (SimplifyDemandedInstructionBits(I))
2043     return &I;
2044
2045   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2046     ConstantInt *C1 = nullptr; Value *X = nullptr;
2047     // (X & C1) | C2 --> (X | C2) & (C1|C2)
2048     // iff (C1 & C2) == 0.
2049     if (match(Op0, m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) &&
2050         (RHS->getValue() & C1->getValue()) != 0 &&
2051         Op0->hasOneUse()) {
2052       Value *Or = Builder->CreateOr(X, RHS);
2053       Or->takeName(Op0);
2054       return BinaryOperator::CreateAnd(Or,
2055                              Builder->getInt(RHS->getValue() | C1->getValue()));
2056     }
2057
2058     // (X ^ C1) | C2 --> (X | C2) ^ (C1&~C2)
2059     if (match(Op0, m_Xor(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) &&
2060         Op0->hasOneUse()) {
2061       Value *Or = Builder->CreateOr(X, RHS);
2062       Or->takeName(Op0);
2063       return BinaryOperator::CreateXor(Or,
2064                             Builder->getInt(C1->getValue() & ~RHS->getValue()));
2065     }
2066
2067     // Try to fold constant and into select arguments.
2068     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
2069       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI))
2070         return R;
2071
2072     if (isa<PHINode>(Op0))
2073       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2074         return NV;
2075   }
2076
2077   Value *A = nullptr, *B = nullptr;
2078   ConstantInt *C1 = nullptr, *C2 = nullptr;
2079
2080   // (A | B) | C  and  A | (B | C)                  -> bswap if possible.
2081   // (A >> B) | (C << D)  and  (A << B) | (B >> C)  -> bswap if possible.
2082   if (match(Op0, m_Or(m_Value(), m_Value())) ||
2083       match(Op1, m_Or(m_Value(), m_Value())) ||
2084       (match(Op0, m_LogicalShift(m_Value(), m_Value())) &&
2085        match(Op1, m_LogicalShift(m_Value(), m_Value())))) {
2086     if (Instruction *BSwap = MatchBSwap(I))
2087       return BSwap;
2088   }
2089
2090   // (X^C)|Y -> (X|Y)^C iff Y&C == 0
2091   if (Op0->hasOneUse() &&
2092       match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
2093       MaskedValueIsZero(Op1, C1->getValue())) {
2094     Value *NOr = Builder->CreateOr(A, Op1);
2095     NOr->takeName(Op0);
2096     return BinaryOperator::CreateXor(NOr, C1);
2097   }
2098
2099   // Y|(X^C) -> (X|Y)^C iff Y&C == 0
2100   if (Op1->hasOneUse() &&
2101       match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
2102       MaskedValueIsZero(Op0, C1->getValue())) {
2103     Value *NOr = Builder->CreateOr(A, Op0);
2104     NOr->takeName(Op0);
2105     return BinaryOperator::CreateXor(NOr, C1);
2106   }
2107
2108   // ((~A & B) | A) -> (A | B)
2109   if (match(Op0, m_And(m_Not(m_Value(A)), m_Value(B))) &&
2110       match(Op1, m_Specific(A)))
2111     return BinaryOperator::CreateOr(A, B);
2112
2113   // ((A & B) | ~A) -> (~A | B)
2114   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2115       match(Op1, m_Not(m_Specific(A))))
2116     return BinaryOperator::CreateOr(Builder->CreateNot(A), B);
2117
2118   // (A & (~B)) | (A ^ B) -> (A ^ B)
2119   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Not(m_Value(B)))) &&
2120       match(Op1, m_Xor(m_Specific(A), m_Specific(B))))
2121     return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
2122
2123   // (A ^ B) | ( A & (~B)) -> (A ^ B)
2124   if (match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2125       match(Op1, m_And(m_Specific(A), m_Not(m_Specific(B)))))
2126     return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
2127
2128   // (A & C)|(B & D)
2129   Value *C = nullptr, *D = nullptr;
2130   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(C))) &&
2131       match(Op1, m_And(m_Value(B), m_Value(D)))) {
2132     Value *V1 = nullptr, *V2 = nullptr;
2133     C1 = dyn_cast<ConstantInt>(C);
2134     C2 = dyn_cast<ConstantInt>(D);
2135     if (C1 && C2) {  // (A & C1)|(B & C2)
2136       if ((C1->getValue() & C2->getValue()) == 0) {
2137         // ((V | N) & C1) | (V & C2) --> (V|N) & (C1|C2)
2138         // iff (C1&C2) == 0 and (N&~C1) == 0
2139         if (match(A, m_Or(m_Value(V1), m_Value(V2))) &&
2140             ((V1 == B && MaskedValueIsZero(V2, ~C1->getValue())) ||  // (V|N)
2141              (V2 == B && MaskedValueIsZero(V1, ~C1->getValue()))))   // (N|V)
2142           return BinaryOperator::CreateAnd(A,
2143                                 Builder->getInt(C1->getValue()|C2->getValue()));
2144         // Or commutes, try both ways.
2145         if (match(B, m_Or(m_Value(V1), m_Value(V2))) &&
2146             ((V1 == A && MaskedValueIsZero(V2, ~C2->getValue())) ||  // (V|N)
2147              (V2 == A && MaskedValueIsZero(V1, ~C2->getValue()))))   // (N|V)
2148           return BinaryOperator::CreateAnd(B,
2149                                 Builder->getInt(C1->getValue()|C2->getValue()));
2150
2151         // ((V|C3)&C1) | ((V|C4)&C2) --> (V|C3|C4)&(C1|C2)
2152         // iff (C1&C2) == 0 and (C3&~C1) == 0 and (C4&~C2) == 0.
2153         ConstantInt *C3 = nullptr, *C4 = nullptr;
2154         if (match(A, m_Or(m_Value(V1), m_ConstantInt(C3))) &&
2155             (C3->getValue() & ~C1->getValue()) == 0 &&
2156             match(B, m_Or(m_Specific(V1), m_ConstantInt(C4))) &&
2157             (C4->getValue() & ~C2->getValue()) == 0) {
2158           V2 = Builder->CreateOr(V1, ConstantExpr::getOr(C3, C4), "bitfield");
2159           return BinaryOperator::CreateAnd(V2,
2160                                 Builder->getInt(C1->getValue()|C2->getValue()));
2161         }
2162       }
2163     }
2164
2165     // (A & (C0?-1:0)) | (B & ~(C0?-1:0)) ->  C0 ? A : B, and commuted variants.
2166     // Don't do this for vector select idioms, the code generator doesn't handle
2167     // them well yet.
2168     if (!I.getType()->isVectorTy()) {
2169       if (Instruction *Match = MatchSelectFromAndOr(A, B, C, D))
2170         return Match;
2171       if (Instruction *Match = MatchSelectFromAndOr(B, A, D, C))
2172         return Match;
2173       if (Instruction *Match = MatchSelectFromAndOr(C, B, A, D))
2174         return Match;
2175       if (Instruction *Match = MatchSelectFromAndOr(D, A, B, C))
2176         return Match;
2177     }
2178
2179     // ((A&~B)|(~A&B)) -> A^B
2180     if ((match(C, m_Not(m_Specific(D))) &&
2181          match(B, m_Not(m_Specific(A)))))
2182       return BinaryOperator::CreateXor(A, D);
2183     // ((~B&A)|(~A&B)) -> A^B
2184     if ((match(A, m_Not(m_Specific(D))) &&
2185          match(B, m_Not(m_Specific(C)))))
2186       return BinaryOperator::CreateXor(C, D);
2187     // ((A&~B)|(B&~A)) -> A^B
2188     if ((match(C, m_Not(m_Specific(B))) &&
2189          match(D, m_Not(m_Specific(A)))))
2190       return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
2191     // ((~B&A)|(B&~A)) -> A^B
2192     if ((match(A, m_Not(m_Specific(B))) &&
2193          match(D, m_Not(m_Specific(C)))))
2194       return BinaryOperator::CreateXor(C, B);
2195
2196     // ((A|B)&1)|(B&-2) -> (A&1) | B
2197     if (match(A, m_Or(m_Value(V1), m_Specific(B))) ||
2198         match(A, m_Or(m_Specific(B), m_Value(V1)))) {
2199       Instruction *Ret = FoldOrWithConstants(I, Op1, V1, B, C);
2200       if (Ret) return Ret;
2201     }
2202     // (B&-2)|((A|B)&1) -> (A&1) | B
2203     if (match(B, m_Or(m_Specific(A), m_Value(V1))) ||
2204         match(B, m_Or(m_Value(V1), m_Specific(A)))) {
2205       Instruction *Ret = FoldOrWithConstants(I, Op0, A, V1, D);
2206       if (Ret) return Ret;
2207     }
2208     // ((A^B)&1)|(B&-2) -> (A&1) ^ B
2209     if (match(A, m_Xor(m_Value(V1), m_Specific(B))) ||
2210         match(A, m_Xor(m_Specific(B), m_Value(V1)))) {
2211       Instruction *Ret = FoldXorWithConstants(I, Op1, V1, B, C);
2212       if (Ret) return Ret;
2213     }
2214     // (B&-2)|((A^B)&1) -> (A&1) ^ B
2215     if (match(B, m_Xor(m_Specific(A), m_Value(V1))) ||
2216         match(B, m_Xor(m_Value(V1), m_Specific(A)))) {
2217       Instruction *Ret = FoldXorWithConstants(I, Op0, A, V1, D);
2218       if (Ret) return Ret;
2219     }
2220   }
2221
2222   // (A ^ B) | ((B ^ C) ^ A) -> (A ^ B) | C
2223   if (match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B))))
2224     if (match(Op1, m_Xor(m_Xor(m_Specific(B), m_Value(C)), m_Specific(A))))
2225       if (Op1->hasOneUse() || cast<BinaryOperator>(Op1)->hasOneUse())
2226         return BinaryOperator::CreateOr(Op0, C);
2227
2228   // ((A ^ C) ^ B) | (B ^ A) -> (B ^ A) | C
2229   if (match(Op0, m_Xor(m_Xor(m_Value(A), m_Value(C)), m_Value(B))))
2230     if (match(Op1, m_Xor(m_Specific(B), m_Specific(A))))
2231       if (Op0->hasOneUse() || cast<BinaryOperator>(Op0)->hasOneUse())
2232         return BinaryOperator::CreateOr(Op1, C);
2233
2234   // ((B | C) & A) | B -> B | (A & C)
2235   if (match(Op0, m_And(m_Or(m_Specific(Op1), m_Value(C)), m_Value(A))))
2236     return BinaryOperator::CreateOr(Op1, Builder->CreateAnd(A, C));
2237
2238   // (~A | ~B) == (~(A & B)) - De Morgan's Law
2239   if (Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0))
2240     if (Value *Op1NotVal = dyn_castNotVal(Op1))
2241       if (Op0->hasOneUse() && Op1->hasOneUse()) {
2242         Value *And = Builder->CreateAnd(Op0NotVal, Op1NotVal,
2243                                         I.getName()+".demorgan");
2244         return BinaryOperator::CreateNot(And);
2245       }
2246
2247   // Canonicalize xor to the RHS.
2248   bool SwappedForXor = false;
2249   if (match(Op0, m_Xor(m_Value(), m_Value()))) {
2250     std::swap(Op0, Op1);
2251     SwappedForXor = true;
2252   }
2253
2254   // A | ( A ^ B) -> A |  B
2255   // A | (~A ^ B) -> A | ~B
2256   // (A & B) | (A ^ B)
2257   if (match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
2258     if (Op0 == A || Op0 == B)
2259       return BinaryOperator::CreateOr(A, B);
2260
2261     if (match(Op0, m_And(m_Specific(A), m_Specific(B))) ||
2262         match(Op0, m_And(m_Specific(B), m_Specific(A))))
2263       return BinaryOperator::CreateOr(A, B);
2264
2265     if (Op1->hasOneUse() && match(A, m_Not(m_Specific(Op0)))) {
2266       Value *Not = Builder->CreateNot(B, B->getName()+".not");
2267       return BinaryOperator::CreateOr(Not, Op0);
2268     }
2269     if (Op1->hasOneUse() && match(B, m_Not(m_Specific(Op0)))) {
2270       Value *Not = Builder->CreateNot(A, A->getName()+".not");
2271       return BinaryOperator::CreateOr(Not, Op0);
2272     }
2273   }
2274
2275   // A | ~(A | B) -> A | ~B
2276   // A | ~(A ^ B) -> A | ~B
2277   if (match(Op1, m_Not(m_Value(A))))
2278     if (BinaryOperator *B = dyn_cast<BinaryOperator>(A))
2279       if ((Op0 == B->getOperand(0) || Op0 == B->getOperand(1)) &&
2280           Op1->hasOneUse() && (B->getOpcode() == Instruction::Or ||
2281                                B->getOpcode() == Instruction::Xor)) {
2282         Value *NotOp = Op0 == B->getOperand(0) ? B->getOperand(1) :
2283                                                  B->getOperand(0);
2284         Value *Not = Builder->CreateNot(NotOp, NotOp->getName()+".not");
2285         return BinaryOperator::CreateOr(Not, Op0);
2286       }
2287
2288   // (A & B) | ((~A) ^ B) -> (~A ^ B)
2289   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2290       match(Op1, m_Xor(m_Not(m_Specific(A)), m_Specific(B))))
2291     return BinaryOperator::CreateXor(Builder->CreateNot(A), B);
2292
2293   // ((~A) ^ B) | (A & B) -> (~A ^ B)
2294   if (match(Op0, m_Xor(m_Not(m_Value(A)), m_Value(B))) &&
2295       match(Op1, m_And(m_Specific(A), m_Specific(B))))
2296     return BinaryOperator::CreateXor(Builder->CreateNot(A), B);
2297
2298   if (SwappedForXor)
2299     std::swap(Op0, Op1);
2300
2301   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(1)))
2302     if (ICmpInst *LHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(0)))
2303       if (Value *Res = FoldOrOfICmps(LHS, RHS))
2304         return ReplaceInstUsesWith(I, Res);
2305
2306   // (fcmp uno x, c) | (fcmp uno y, c)  -> (fcmp uno x, y)
2307   if (FCmpInst *LHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(0)))
2308     if (FCmpInst *RHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(1)))
2309       if (Value *Res = FoldOrOfFCmps(LHS, RHS))
2310         return ReplaceInstUsesWith(I, Res);
2311
2312   // fold (or (cast A), (cast B)) -> (cast (or A, B))
2313   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
2314     CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1);
2315     if (Op1C && Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) {// same cast kind ?
2316       Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
2317       if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() &&
2318           SrcTy->isIntOrIntVectorTy()) {
2319         Value *Op0COp = Op0C->getOperand(0), *Op1COp = Op1C->getOperand(0);
2320
2321         if ((!isa<ICmpInst>(Op0COp) || !isa<ICmpInst>(Op1COp)) &&
2322             // Only do this if the casts both really cause code to be
2323             // generated.
2324             ShouldOptimizeCast(Op0C->getOpcode(), Op0COp, I.getType()) &&
2325             ShouldOptimizeCast(Op1C->getOpcode(), Op1COp, I.getType())) {
2326           Value *NewOp = Builder->CreateOr(Op0COp, Op1COp, I.getName());
2327           return CastInst::Create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
2328         }
2329
2330         // If this is or(cast(icmp), cast(icmp)), try to fold this even if the
2331         // cast is otherwise not optimizable.  This happens for vector sexts.
2332         if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(Op1COp))
2333           if (ICmpInst *LHS = dyn_cast<ICmpInst>(Op0COp))
2334             if (Value *Res = FoldOrOfICmps(LHS, RHS))
2335               return CastInst::Create(Op0C->getOpcode(), Res, I.getType());
2336
2337         // If this is or(cast(fcmp), cast(fcmp)), try to fold this even if the
2338         // cast is otherwise not optimizable.  This happens for vector sexts.
2339         if (FCmpInst *RHS = dyn_cast<FCmpInst>(Op1COp))
2340           if (FCmpInst *LHS = dyn_cast<FCmpInst>(Op0COp))
2341             if (Value *Res = FoldOrOfFCmps(LHS, RHS))
2342               return CastInst::Create(Op0C->getOpcode(), Res, I.getType());
2343       }
2344     }
2345   }
2346
2347   // or(sext(A), B) -> A ? -1 : B where A is an i1
2348   // or(A, sext(B)) -> B ? -1 : A where B is an i1
2349   if (match(Op0, m_SExt(m_Value(A))) && A->getType()->isIntegerTy(1))
2350     return SelectInst::Create(A, ConstantInt::getSigned(I.getType(), -1), Op1);
2351   if (match(Op1, m_SExt(m_Value(A))) && A->getType()->isIntegerTy(1))
2352     return SelectInst::Create(A, ConstantInt::getSigned(I.getType(), -1), Op0);
2353
2354   // Note: If we've gotten to the point of visiting the outer OR, then the
2355   // inner one couldn't be simplified.  If it was a constant, then it won't
2356   // be simplified by a later pass either, so we try swapping the inner/outer
2357   // ORs in the hopes that we'll be able to simplify it this way.
2358   // (X|C) | V --> (X|V) | C
2359   if (Op0->hasOneUse() && !isa<ConstantInt>(Op1) &&
2360       match(Op0, m_Or(m_Value(A), m_ConstantInt(C1)))) {
2361     Value *Inner = Builder->CreateOr(A, Op1);
2362     Inner->takeName(Op0);
2363     return BinaryOperator::CreateOr(Inner, C1);
2364   }
2365
2366   // Change (or (bool?A:B),(bool?C:D)) --> (bool?(or A,C):(or B,D))
2367   // Since this OR statement hasn't been optimized further yet, we hope
2368   // that this transformation will allow the new ORs to be optimized.
2369   {
2370     Value *X = nullptr, *Y = nullptr;
2371     if (Op0->hasOneUse() && Op1->hasOneUse() &&
2372         match(Op0, m_Select(m_Value(X), m_Value(A), m_Value(B))) &&
2373         match(Op1, m_Select(m_Value(Y), m_Value(C), m_Value(D))) && X == Y) {
2374       Value *orTrue = Builder->CreateOr(A, C);
2375       Value *orFalse = Builder->CreateOr(B, D);
2376       return SelectInst::Create(X, orTrue, orFalse);
2377     }
2378   }
2379
2380   return Changed ? &I : nullptr;
2381 }
2382
2383 Instruction *InstCombiner::visitXor(BinaryOperator &I) {
2384   bool Changed = SimplifyAssociativeOrCommutative(I);
2385   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2386
2387   if (Value *V = SimplifyVectorOp(I))
2388     return ReplaceInstUsesWith(I, V);
2389
2390   if (Value *V = SimplifyXorInst(Op0, Op1, DL))
2391     return ReplaceInstUsesWith(I, V);
2392
2393   // (A&B)^(A&C) -> A&(B^C) etc
2394   if (Value *V = SimplifyUsingDistributiveLaws(I))
2395     return ReplaceInstUsesWith(I, V);
2396
2397   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole
2398   // purpose is to compute bits we don't care about.
2399   if (SimplifyDemandedInstructionBits(I))
2400     return &I;
2401
2402   // Is this a ~ operation?
2403   if (Value *NotOp = dyn_castNotVal(&I)) {
2404     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(NotOp)) {
2405       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And ||
2406           Op0I->getOpcode() == Instruction::Or) {
2407         // ~(~X & Y) --> (X | ~Y) - De Morgan's Law
2408         // ~(~X | Y) === (X & ~Y) - De Morgan's Law
2409         if (dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(1)))
2410           Op0I->swapOperands();
2411         if (Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(0))) {
2412           Value *NotY =
2413             Builder->CreateNot(Op0I->getOperand(1),
2414                                Op0I->getOperand(1)->getName()+".not");
2415           if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And)
2416             return BinaryOperator::CreateOr(Op0NotVal, NotY);
2417           return BinaryOperator::CreateAnd(Op0NotVal, NotY);
2418         }
2419
2420         // ~(X & Y) --> (~X | ~Y) - De Morgan's Law
2421         // ~(X | Y) === (~X & ~Y) - De Morgan's Law
2422         if (isFreeToInvert(Op0I->getOperand(0)) &&
2423             isFreeToInvert(Op0I->getOperand(1))) {
2424           Value *NotX =
2425             Builder->CreateNot(Op0I->getOperand(0), "notlhs");
2426           Value *NotY =
2427             Builder->CreateNot(Op0I->getOperand(1), "notrhs");
2428           if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And)
2429             return BinaryOperator::CreateOr(NotX, NotY);
2430           return BinaryOperator::CreateAnd(NotX, NotY);
2431         }
2432
2433       } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::AShr) {
2434         // ~(~X >>s Y) --> (X >>s Y)
2435         if (Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(0)))
2436           return BinaryOperator::CreateAShr(Op0NotVal, Op0I->getOperand(1));
2437       }
2438     }
2439   }
2440
2441
2442   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2443     if (RHS->isOne() && Op0->hasOneUse())
2444       // xor (cmp A, B), true = not (cmp A, B) = !cmp A, B
2445       if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(Op0))
2446         return CmpInst::Create(CI->getOpcode(),
2447                                CI->getInversePredicate(),
2448                                CI->getOperand(0), CI->getOperand(1));
2449
2450     // fold (xor(zext(cmp)), 1) and (xor(sext(cmp)), -1) to ext(!cmp).
2451     if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
2452       if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(Op0C->getOperand(0))) {
2453         if (CI->hasOneUse() && Op0C->hasOneUse()) {
2454           Instruction::CastOps Opcode = Op0C->getOpcode();
2455           if ((Opcode == Instruction::ZExt || Opcode == Instruction::SExt) &&
2456               (RHS == ConstantExpr::getCast(Opcode, Builder->getTrue(),
2457                                             Op0C->getDestTy()))) {
2458             CI->setPredicate(CI->getInversePredicate());
2459             return CastInst::Create(Opcode, CI, Op0C->getType());
2460           }
2461         }
2462       }
2463     }
2464
2465     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
2466       // ~(c-X) == X-c-1 == X+(-c-1)
2467       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Sub && RHS->isAllOnesValue())
2468         if (Constant *Op0I0C = dyn_cast<Constant>(Op0I->getOperand(0))) {
2469           Constant *NegOp0I0C = ConstantExpr::getNeg(Op0I0C);
2470           Constant *ConstantRHS = ConstantExpr::getSub(NegOp0I0C,
2471                                       ConstantInt::get(I.getType(), 1));
2472           return BinaryOperator::CreateAdd(Op0I->getOperand(1), ConstantRHS);
2473         }
2474
2475       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1))) {
2476         if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add) {
2477           // ~(X-c) --> (-c-1)-X
2478           if (RHS->isAllOnesValue()) {
2479             Constant *NegOp0CI = ConstantExpr::getNeg(Op0CI);
2480             return BinaryOperator::CreateSub(
2481                            ConstantExpr::getSub(NegOp0CI,
2482                                       ConstantInt::get(I.getType(), 1)),
2483                                       Op0I->getOperand(0));
2484           } else if (RHS->getValue().isSignBit()) {
2485             // (X + C) ^ signbit -> (X + C + signbit)
2486             Constant *C = Builder->getInt(RHS->getValue() + Op0CI->getValue());
2487             return BinaryOperator::CreateAdd(Op0I->getOperand(0), C);
2488
2489           }
2490         } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Or) {
2491           // (X|C1)^C2 -> X^(C1|C2) iff X&~C1 == 0
2492           if (MaskedValueIsZero(Op0I->getOperand(0), Op0CI->getValue())) {
2493             Constant *NewRHS = ConstantExpr::getOr(Op0CI, RHS);
2494             // Anything in both C1 and C2 is known to be zero, remove it from
2495             // NewRHS.
2496             Constant *CommonBits = ConstantExpr::getAnd(Op0CI, RHS);
2497             NewRHS = ConstantExpr::getAnd(NewRHS,
2498                                        ConstantExpr::getNot(CommonBits));
2499             Worklist.Add(Op0I);
2500             I.setOperand(0, Op0I->getOperand(0));
2501             I.setOperand(1, NewRHS);
2502             return &I;
2503           }
2504         } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::LShr) {
2505           // ((X^C1) >> C2) ^ C3 -> (X>>C2) ^ ((C1>>C2)^C3)
2506           // E1 = "X ^ C1"
2507           BinaryOperator *E1;
2508           ConstantInt *C1;
2509           if (Op0I->hasOneUse() &&
2510               (E1 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0I->getOperand(0))) &&
2511               E1->getOpcode() == Instruction::Xor &&
2512               (C1 = dyn_cast<ConstantInt>(E1->getOperand(1)))) {
2513             // fold (C1 >> C2) ^ C3
2514             ConstantInt *C2 = Op0CI, *C3 = RHS;
2515             APInt FoldConst = C1->getValue().lshr(C2->getValue());
2516             FoldConst ^= C3->getValue();
2517             // Prepare the two operands.
2518             Value *Opnd0 = Builder->CreateLShr(E1->getOperand(0), C2);
2519             Opnd0->takeName(Op0I);
2520             cast<Instruction>(Opnd0)->setDebugLoc(I.getDebugLoc());
2521             Value *FoldVal = ConstantInt::get(Opnd0->getType(), FoldConst);
2522
2523             return BinaryOperator::CreateXor(Opnd0, FoldVal);
2524           }
2525         }
2526       }
2527     }
2528
2529     // Try to fold constant and into select arguments.
2530     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
2531       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI))
2532         return R;
2533     if (isa<PHINode>(Op0))
2534       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2535         return NV;
2536   }
2537
2538   BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1);
2539   if (Op1I) {
2540     Value *A, *B;
2541     if (match(Op1I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
2542       if (A == Op0) {              // B^(B|A) == (A|B)^B
2543         Op1I->swapOperands();
2544         I.swapOperands();
2545         std::swap(Op0, Op1);
2546       } else if (B == Op0) {       // B^(A|B) == (A|B)^B
2547         I.swapOperands();     // Simplified below.
2548         std::swap(Op0, Op1);
2549       }
2550     } else if (match(Op1I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2551                Op1I->hasOneUse()){
2552       if (A == Op0) {                                      // A^(A&B) -> A^(B&A)
2553         Op1I->swapOperands();
2554         std::swap(A, B);
2555       }
2556       if (B == Op0) {                                      // A^(B&A) -> (B&A)^A
2557         I.swapOperands();     // Simplified below.
2558         std::swap(Op0, Op1);
2559       }
2560     }
2561   }
2562
2563   BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0);
2564   if (Op0I) {
2565     Value *A, *B;
2566     if (match(Op0I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2567         Op0I->hasOneUse()) {
2568       if (A == Op1)                                  // (B|A)^B == (A|B)^B
2569         std::swap(A, B);
2570       if (B == Op1)                                  // (A|B)^B == A & ~B
2571         return BinaryOperator::CreateAnd(A, Builder->CreateNot(Op1));
2572     } else if (match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2573                Op0I->hasOneUse()){
2574       if (A == Op1)                                        // (A&B)^A -> (B&A)^A
2575         std::swap(A, B);
2576       if (B == Op1 &&                                      // (B&A)^A == ~B & A
2577           !isa<ConstantInt>(Op1)) {  // Canonical form is (B&C)^C
2578         return BinaryOperator::CreateAnd(Builder->CreateNot(A), Op1);
2579       }
2580     }
2581   }
2582
2583   if (Op0I && Op1I) {
2584     Value *A, *B, *C, *D;
2585     // (A & B)^(A | B) -> A ^ B
2586     if (match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2587         match(Op1I, m_Or(m_Value(C), m_Value(D)))) {
2588       if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C))
2589         return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
2590     }
2591     // (A | B)^(A & B) -> A ^ B
2592     if (match(Op0I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2593         match(Op1I, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
2594       if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C))
2595         return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
2596     }
2597     // (A | ~B) ^ (~A | B) -> A ^ B
2598     if (match(Op0I, m_Or(m_Value(A), m_Not(m_Value(B)))) &&
2599         match(Op1I, m_Or(m_Not(m_Specific(A)), m_Specific(B)))) {
2600       return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
2601     }
2602     // (~A | B) ^ (A | ~B) -> A ^ B
2603     if (match(Op0I, m_Or(m_Not(m_Value(A)), m_Value(B))) &&
2604         match(Op1I, m_Or(m_Specific(A), m_Not(m_Specific(B))))) {
2605       return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
2606     }
2607     // (A & ~B) ^ (~A & B) -> A ^ B
2608     if (match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Not(m_Value(B)))) &&
2609         match(Op1I, m_And(m_Not(m_Specific(A)), m_Specific(B)))) {
2610       return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
2611     }
2612     // (~A & B) ^ (A & ~B) -> A ^ B
2613     if (match(Op0I, m_And(m_Not(m_Value(A)), m_Value(B))) &&
2614         match(Op1I, m_And(m_Specific(A), m_Not(m_Specific(B))))) {
2615       return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
2616     }
2617     // (A ^ C)^(A | B) -> ((~A) & B) ^ C
2618     if (match(Op0I, m_Xor(m_Value(D), m_Value(C))) &&
2619         match(Op1I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
2620       if (D == A)
2621         return BinaryOperator::CreateXor(
2622             Builder->CreateAnd(Builder->CreateNot(A), B), C);
2623       if (D == B)
2624         return BinaryOperator::CreateXor(
2625             Builder->CreateAnd(Builder->CreateNot(B), A), C);
2626     }
2627     // (A | B)^(A ^ C) -> ((~A) & B) ^ C
2628     if (match(Op0I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2629         match(Op1I, m_Xor(m_Value(D), m_Value(C)))) {
2630       if (D == A)
2631         return BinaryOperator::CreateXor(
2632             Builder->CreateAnd(Builder->CreateNot(A), B), C);
2633       if (D == B)
2634         return BinaryOperator::CreateXor(
2635             Builder->CreateAnd(Builder->CreateNot(B), A), C);
2636     }
2637     // (A & B) ^ (A ^ B) -> (A | B)
2638     if (match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2639         match(Op1I, m_Xor(m_Specific(A), m_Specific(B))))
2640       return BinaryOperator::CreateOr(A, B);
2641     // (A ^ B) ^ (A & B) -> (A | B)
2642     if (match(Op0I, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2643         match(Op1I, m_And(m_Specific(A), m_Specific(B))))
2644       return BinaryOperator::CreateOr(A, B);
2645   }
2646
2647   Value *A = nullptr, *B = nullptr;
2648   // (A & ~B) ^ (~A) -> ~(A & B)
2649   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Not(m_Value(B)))) &&
2650       match(Op1, m_Not(m_Specific(A))))
2651     return BinaryOperator::CreateNot(Builder->CreateAnd(A, B));
2652
2653   // (icmp1 A, B) ^ (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
2654   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(1)))
2655     if (ICmpInst *LHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(0)))
2656       if (PredicatesFoldable(LHS->getPredicate(), RHS->getPredicate())) {
2657         if (LHS->getOperand(0) == RHS->getOperand(1) &&
2658             LHS->getOperand(1) == RHS->getOperand(0))
2659           LHS->swapOperands();
2660         if (LHS->getOperand(0) == RHS->getOperand(0) &&
2661             LHS->getOperand(1) == RHS->getOperand(1)) {
2662           Value *Op0 = LHS->getOperand(0), *Op1 = LHS->getOperand(1);
2663           unsigned Code = getICmpCode(LHS) ^ getICmpCode(RHS);
2664           bool isSigned = LHS->isSigned() || RHS->isSigned();
2665           return ReplaceInstUsesWith(I,
2666                                getNewICmpValue(isSigned, Code, Op0, Op1,
2667                                                Builder));
2668         }
2669       }
2670
2671   // fold (xor (cast A), (cast B)) -> (cast (xor A, B))
2672   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
2673     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
2674       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) { // same cast kind?
2675         Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
2676         if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isIntegerTy() &&
2677             // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
2678             ShouldOptimizeCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0),
2679                                I.getType()) &&
2680             ShouldOptimizeCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0),
2681                                I.getType())) {
2682           Value *NewOp = Builder->CreateXor(Op0C->getOperand(0),
2683                                             Op1C->getOperand(0), I.getName());
2684           return CastInst::Create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
2685         }
2686       }
2687   }
2688
2689   return Changed ? &I : nullptr;
2690 }