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       // optimisation.
 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
1105 Instruction *InstCombiner::visitAnd(BinaryOperator &I) {
1106   bool Changed = SimplifyAssociativeOrCommutative(I);
1107   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
1108
1109   if (Value *V = SimplifyAndInst(Op0, Op1, DL))
1110     return ReplaceInstUsesWith(I, V);
1111
1112   // (A|B)&(A|C) -> A|(B&C) etc
1113   if (Value *V = SimplifyUsingDistributiveLaws(I))
1114     return ReplaceInstUsesWith(I, V);
1115
1116   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole
1117   // purpose is to compute bits we don't care about.
1118   if (SimplifyDemandedInstructionBits(I))
1119     return &I;
1120
1121   if (ConstantInt *AndRHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
1122     const APInt &AndRHSMask = AndRHS->getValue();
1123
1124     // Optimize a variety of ((val OP C1) & C2) combinations...
1125     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
1126       Value *Op0LHS = Op0I->getOperand(0);
1127       Value *Op0RHS = Op0I->getOperand(1);
1128       switch (Op0I->getOpcode()) {
1129       default: break;
1130       case Instruction::Xor:
1131       case Instruction::Or: {
1132         // If the mask is only needed on one incoming arm, push it up.
1133         if (!Op0I->hasOneUse()) break;
1134
1135         APInt NotAndRHS(~AndRHSMask);
1136         if (MaskedValueIsZero(Op0LHS, NotAndRHS)) {
1137           // Not masking anything out for the LHS, move to RHS.
1138           Value *NewRHS = Builder->CreateAnd(Op0RHS, AndRHS,
1139                                              Op0RHS->getName()+".masked");
1140           return BinaryOperator::Create(Op0I->getOpcode(), Op0LHS, NewRHS);
1141         }
1142         if (!isa<Constant>(Op0RHS) &&
1143             MaskedValueIsZero(Op0RHS, NotAndRHS)) {
1144           // Not masking anything out for the RHS, move to LHS.
1145           Value *NewLHS = Builder->CreateAnd(Op0LHS, AndRHS,
1146                                              Op0LHS->getName()+".masked");
1147           return BinaryOperator::Create(Op0I->getOpcode(), NewLHS, Op0RHS);
1148         }
1149
1150         break;
1151       }
1152       case Instruction::Add:
1153         // ((A & N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == AndRHS.
1154         // ((A | N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
1155         // ((A ^ N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
1156         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0LHS, Op0RHS, AndRHS, false, I))
1157           return BinaryOperator::CreateAnd(V, AndRHS);
1158         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0RHS, Op0LHS, AndRHS, false, I))
1159           return BinaryOperator::CreateAnd(V, AndRHS);  // Add commutes
1160         break;
1161
1162       case Instruction::Sub:
1163         // ((A & N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == AndRHS.
1164         // ((A | N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
1165         // ((A ^ N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
1166         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0LHS, Op0RHS, AndRHS, true, I))
1167           return BinaryOperator::CreateAnd(V, AndRHS);
1168
1169         // (A - N) & AndRHS -> -N & AndRHS iff A&AndRHS==0 and AndRHS
1170         // has 1's for all bits that the subtraction with A might affect.
1171         if (Op0I->hasOneUse() && !match(Op0LHS, m_Zero())) {
1172           uint32_t BitWidth = AndRHSMask.getBitWidth();
1173           uint32_t Zeros = AndRHSMask.countLeadingZeros();
1174           APInt Mask = APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - Zeros);
1175
1176           if (MaskedValueIsZero(Op0LHS, Mask)) {
1177             Value *NewNeg = Builder->CreateNeg(Op0RHS);
1178             return BinaryOperator::CreateAnd(NewNeg, AndRHS);
1179           }
1180         }
1181         break;
1182
1183       case Instruction::Shl:
1184       case Instruction::LShr:
1185         // (1 << x) & 1 --> zext(x == 0)
1186         // (1 >> x) & 1 --> zext(x == 0)
1187         if (AndRHSMask == 1 && Op0LHS == AndRHS) {
1188           Value *NewICmp =
1189             Builder->CreateICmpEQ(Op0RHS, Constant::getNullValue(I.getType()));
1190           return new ZExtInst(NewICmp, I.getType());
1191         }
1192         break;
1193       }
1194
1195       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1)))
1196         if (Instruction *Res = OptAndOp(Op0I, Op0CI, AndRHS, I))
1197           return Res;
1198     }
1199
1200     // If this is an integer truncation, and if the source is an 'and' with
1201     // immediate, transform it.  This frequently occurs for bitfield accesses.
1202     {
1203       Value *X = nullptr; ConstantInt *YC = nullptr;
1204       if (match(Op0, m_Trunc(m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(YC))))) {
1205         // Change: and (trunc (and X, YC) to T), C2
1206         // into  : and (trunc X to T), trunc(YC) & C2
1207         // This will fold the two constants together, which may allow
1208         // other simplifications.
1209         Value *NewCast = Builder->CreateTrunc(X, I.getType(), "and.shrunk");
1210         Constant *C3 = ConstantExpr::getTrunc(YC, I.getType());
1211         C3 = ConstantExpr::getAnd(C3, AndRHS);
1212         return BinaryOperator::CreateAnd(NewCast, C3);
1213       }
1214     }
1215
1216     // Try to fold constant and into select arguments.
1217     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
1218       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI))
1219         return R;
1220     if (isa<PHINode>(Op0))
1221       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
1222         return NV;
1223   }
1224
1225
1226   // (~A & ~B) == (~(A | B)) - De Morgan's Law
1227   if (Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0))
1228     if (Value *Op1NotVal = dyn_castNotVal(Op1))
1229       if (Op0->hasOneUse() && Op1->hasOneUse()) {
1230         Value *Or = Builder->CreateOr(Op0NotVal, Op1NotVal,
1231                                       I.getName()+".demorgan");
1232         return BinaryOperator::CreateNot(Or);
1233       }
1234
1235   {
1236     Value *A = nullptr, *B = nullptr, *C = nullptr, *D = nullptr;
1237     // (A|B) & ~(A&B) -> A^B
1238     if (match(Op0, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) &&
1239         match(Op1, m_Not(m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) &&
1240         ((A == C && B == D) || (A == D && B == C)))
1241       return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
1242
1243     // ~(A&B) & (A|B) -> A^B
1244     if (match(Op1, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) &&
1245         match(Op0, m_Not(m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) &&
1246         ((A == C && B == D) || (A == D && B == C)))
1247       return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
1248
1249     // A&(A^B) => A & ~B
1250     {
1251       Value *tmpOp0 = Op0;
1252       Value *tmpOp1 = Op1;
1253       if (Op0->hasOneUse() &&
1254           match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
1255         if (A == Op1 || B == Op1 ) {
1256           tmpOp1 = Op0;
1257           tmpOp0 = Op1;
1258           // Simplify below
1259         }
1260       }
1261
1262       if (tmpOp1->hasOneUse() &&
1263           match(tmpOp1, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
1264         if (B == tmpOp0) {
1265           std::swap(A, B);
1266         }
1267         // Notice that the patten (A&(~B)) is actually (A&(-1^B)), so if
1268         // A is originally -1 (or a vector of -1 and undefs), then we enter
1269         // an endless loop. By checking that A is non-constant we ensure that
1270         // we will never get to the loop.
1271         if (A == tmpOp0 && !isa<Constant>(A)) // A&(A^B) -> A & ~B
1272           return BinaryOperator::CreateAnd(A, Builder->CreateNot(B));
1273       }
1274     }
1275
1276     // (A&((~A)|B)) -> A&B
1277     if (match(Op0, m_Or(m_Not(m_Specific(Op1)), m_Value(A))) ||
1278         match(Op0, m_Or(m_Value(A), m_Not(m_Specific(Op1)))))
1279       return BinaryOperator::CreateAnd(A, Op1);
1280     if (match(Op1, m_Or(m_Not(m_Specific(Op0)), m_Value(A))) ||
1281         match(Op1, m_Or(m_Value(A), m_Not(m_Specific(Op0)))))
1282       return BinaryOperator::CreateAnd(A, Op0);
1283   }
1284
1285   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(Op1))
1286     if (ICmpInst *LHS = dyn_cast<ICmpInst>(Op0))
1287       if (Value *Res = FoldAndOfICmps(LHS, RHS))
1288         return ReplaceInstUsesWith(I, Res);
1289
1290   // If and'ing two fcmp, try combine them into one.
1291   if (FCmpInst *LHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(0)))
1292     if (FCmpInst *RHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(1)))
1293       if (Value *Res = FoldAndOfFCmps(LHS, RHS))
1294         return ReplaceInstUsesWith(I, Res);
1295
1296
1297   // fold (and (cast A), (cast B)) -> (cast (and A, B))
1298   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0))
1299     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1)) {
1300       Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
1301       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode() && // same cast kind ?
1302           SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() &&
1303           SrcTy->isIntOrIntVectorTy()) {
1304         Value *Op0COp = Op0C->getOperand(0), *Op1COp = Op1C->getOperand(0);
1305
1306         // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
1307         if (ShouldOptimizeCast(Op0C->getOpcode(), Op0COp, I.getType()) &&
1308             ShouldOptimizeCast(Op1C->getOpcode(), Op1COp, I.getType())) {
1309           Value *NewOp = Builder->CreateAnd(Op0COp, Op1COp, I.getName());
1310           return CastInst::Create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
1311         }
1312
1313         // If this is and(cast(icmp), cast(icmp)), try to fold this even if the
1314         // cast is otherwise not optimizable.  This happens for vector sexts.
1315         if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(Op1COp))
1316           if (ICmpInst *LHS = dyn_cast<ICmpInst>(Op0COp))
1317             if (Value *Res = FoldAndOfICmps(LHS, RHS))
1318               return CastInst::Create(Op0C->getOpcode(), Res, I.getType());
1319
1320         // If this is and(cast(fcmp), cast(fcmp)), try to fold this even if the
1321         // cast is otherwise not optimizable.  This happens for vector sexts.
1322         if (FCmpInst *RHS = dyn_cast<FCmpInst>(Op1COp))
1323           if (FCmpInst *LHS = dyn_cast<FCmpInst>(Op0COp))
1324             if (Value *Res = FoldAndOfFCmps(LHS, RHS))
1325               return CastInst::Create(Op0C->getOpcode(), Res, I.getType());
1326       }
1327     }
1328
1329   // (X >> Z) & (Y >> Z)  -> (X&Y) >> Z  for all shifts.
1330   if (BinaryOperator *SI1 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
1331     if (BinaryOperator *SI0 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
1332       if (SI0->isShift() && SI0->getOpcode() == SI1->getOpcode() &&
1333           SI0->getOperand(1) == SI1->getOperand(1) &&
1334           (SI0->hasOneUse() || SI1->hasOneUse())) {
1335         Value *NewOp =
1336           Builder->CreateAnd(SI0->getOperand(0), SI1->getOperand(0),
1337                              SI0->getName());
1338         return BinaryOperator::Create(SI1->getOpcode(), NewOp,
1339                                       SI1->getOperand(1));
1340       }
1341   }
1342
1343   {
1344     Value *X = nullptr;
1345     bool OpsSwapped = false;
1346     // Canonicalize SExt or Not to the LHS
1347     if (match(Op1, m_SExt(m_Value())) ||
1348         match(Op1, m_Not(m_Value()))) {
1349       std::swap(Op0, Op1);
1350       OpsSwapped = true;
1351     }
1352
1353     // Fold (and (sext bool to A), B) --> (select bool, B, 0)
1354     if (match(Op0, m_SExt(m_Value(X))) &&
1355         X->getType()->getScalarType()->isIntegerTy(1)) {
1356       Value *Zero = Constant::getNullValue(Op1->getType());
1357       return SelectInst::Create(X, Op1, Zero);
1358     }
1359
1360     // Fold (and ~(sext bool to A), B) --> (select bool, 0, B)
1361     if (match(Op0, m_Not(m_SExt(m_Value(X)))) &&
1362         X->getType()->getScalarType()->isIntegerTy(1)) {
1363       Value *Zero = Constant::getNullValue(Op0->getType());
1364       return SelectInst::Create(X, Zero, Op1);
1365     }
1366
1367     if (OpsSwapped)
1368       std::swap(Op0, Op1);
1369   }
1370
1371   return Changed ? &I : nullptr;
1372 }
1373
1374 /// CollectBSwapParts - Analyze the specified subexpression and see if it is
1375 /// capable of providing pieces of a bswap.  The subexpression provides pieces
1376 /// of a bswap if it is proven that each of the non-zero bytes in the output of
1377 /// the expression came from the corresponding "byte swapped" byte in some other
1378 /// value.  For example, if the current subexpression is "(shl i32 %X, 24)" then
1379 /// we know that the expression deposits the low byte of %X into the high byte
1380 /// of the bswap result and that all other bytes are zero.  This expression is
1381 /// accepted, the high byte of ByteValues is set to X to indicate a correct
1382 /// match.
1383 ///
1384 /// This function returns true if the match was unsuccessful and false if so.
1385 /// On entry to the function the "OverallLeftShift" is a signed integer value
1386 /// indicating the number of bytes that the subexpression is later shifted.  For
1387 /// example, if the expression is later right shifted by 16 bits, the
1388 /// OverallLeftShift value would be -2 on entry.  This is used to specify which
1389 /// byte of ByteValues is actually being set.
1390 ///
1391 /// Similarly, ByteMask is a bitmask where a bit is clear if its corresponding
1392 /// byte is masked to zero by a user.  For example, in (X & 255), X will be
1393 /// processed with a bytemask of 1.  Because bytemask is 32-bits, this limits
1394 /// this function to working on up to 32-byte (256 bit) values.  ByteMask is
1395 /// always in the local (OverallLeftShift) coordinate space.
1396 ///
1397 static bool CollectBSwapParts(Value *V, int OverallLeftShift, uint32_t ByteMask,
1398                               SmallVectorImpl<Value *> &ByteValues) {
1399   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V)) {
1400     // If this is an or instruction, it may be an inner node of the bswap.
1401     if (I->getOpcode() == Instruction::Or) {
1402       return CollectBSwapParts(I->getOperand(0), OverallLeftShift, ByteMask,
1403                                ByteValues) ||
1404              CollectBSwapParts(I->getOperand(1), OverallLeftShift, ByteMask,
1405                                ByteValues);
1406     }
1407
1408     // If this is a logical shift by a constant multiple of 8, recurse with
1409     // OverallLeftShift and ByteMask adjusted.
1410     if (I->isLogicalShift() && isa<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1411       unsigned ShAmt =
1412         cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))->getLimitedValue(~0U);
1413       // Ensure the shift amount is defined and of a byte value.
1414       if ((ShAmt & 7) || (ShAmt > 8*ByteValues.size()))
1415         return true;
1416
1417       unsigned ByteShift = ShAmt >> 3;
1418       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
1419         // X << 2 -> collect(X, +2)
1420         OverallLeftShift += ByteShift;
1421         ByteMask >>= ByteShift;
1422       } else {
1423         // X >>u 2 -> collect(X, -2)
1424         OverallLeftShift -= ByteShift;
1425         ByteMask <<= ByteShift;
1426         ByteMask &= (~0U >> (32-ByteValues.size()));
1427       }
1428
1429       if (OverallLeftShift >= (int)ByteValues.size()) return true;
1430       if (OverallLeftShift <= -(int)ByteValues.size()) return true;
1431
1432       return CollectBSwapParts(I->getOperand(0), OverallLeftShift, ByteMask,
1433                                ByteValues);
1434     }
1435
1436     // If this is a logical 'and' with a mask that clears bytes, clear the
1437     // corresponding bytes in ByteMask.
1438     if (I->getOpcode() == Instruction::And &&
1439         isa<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1440       // Scan every byte of the and mask, seeing if the byte is either 0 or 255.
1441       unsigned NumBytes = ByteValues.size();
1442       APInt Byte(I->getType()->getPrimitiveSizeInBits(), 255);
1443       const APInt &AndMask = cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))->getValue();
1444
1445       for (unsigned i = 0; i != NumBytes; ++i, Byte <<= 8) {
1446         // If this byte is masked out by a later operation, we don't care what
1447         // the and mask is.
1448         if ((ByteMask & (1 << i)) == 0)
1449           continue;
1450
1451         // If the AndMask is all zeros for this byte, clear the bit.
1452         APInt MaskB = AndMask & Byte;
1453         if (MaskB == 0) {
1454           ByteMask &= ~(1U << i);
1455           continue;
1456         }
1457
1458         // If the AndMask is not all ones for this byte, it's not a bytezap.
1459         if (MaskB != Byte)
1460           return true;
1461
1462         // Otherwise, this byte is kept.
1463       }
1464
1465       return CollectBSwapParts(I->getOperand(0), OverallLeftShift, ByteMask,
1466                                ByteValues);
1467     }
1468   }
1469
1470   // Okay, we got to something that isn't a shift, 'or' or 'and'.  This must be
1471   // the input value to the bswap.  Some observations: 1) if more than one byte
1472   // is demanded from this input, then it could not be successfully assembled
1473   // into a byteswap.  At least one of the two bytes would not be aligned with
1474   // their ultimate destination.
1475   if (!isPowerOf2_32(ByteMask)) return true;
1476   unsigned InputByteNo = countTrailingZeros(ByteMask);
1477
1478   // 2) The input and ultimate destinations must line up: if byte 3 of an i32
1479   // is demanded, it needs to go into byte 0 of the result.  This means that the
1480   // byte needs to be shifted until it lands in the right byte bucket.  The
1481   // shift amount depends on the position: if the byte is coming from the high
1482   // part of the value (e.g. byte 3) then it must be shifted right.  If from the
1483   // low part, it must be shifted left.
1484   unsigned DestByteNo = InputByteNo + OverallLeftShift;
1485   if (ByteValues.size()-1-DestByteNo != InputByteNo)
1486     return true;
1487
1488   // If the destination byte value is already defined, the values are or'd
1489   // together, which isn't a bswap (unless it's an or of the same bits).
1490   if (ByteValues[DestByteNo] && ByteValues[DestByteNo] != V)
1491     return true;
1492   ByteValues[DestByteNo] = V;
1493   return false;
1494 }
1495
1496 /// MatchBSwap - Given an OR instruction, check to see if this is a bswap idiom.
1497 /// If so, insert the new bswap intrinsic and return it.
1498 Instruction *InstCombiner::MatchBSwap(BinaryOperator &I) {
1499   IntegerType *ITy = dyn_cast<IntegerType>(I.getType());
1500   if (!ITy || ITy->getBitWidth() % 16 ||
1501       // ByteMask only allows up to 32-byte values.
1502       ITy->getBitWidth() > 32*8)
1503     return nullptr;   // Can only bswap pairs of bytes.  Can't do vectors.
1504
1505   /// ByteValues - For each byte of the result, we keep track of which value
1506   /// defines each byte.
1507   SmallVector<Value*, 8> ByteValues;
1508   ByteValues.resize(ITy->getBitWidth()/8);
1509
1510   // Try to find all the pieces corresponding to the bswap.
1511   uint32_t ByteMask = ~0U >> (32-ByteValues.size());
1512   if (CollectBSwapParts(&I, 0, ByteMask, ByteValues))
1513     return nullptr;
1514
1515   // Check to see if all of the bytes come from the same value.
1516   Value *V = ByteValues[0];
1517   if (!V) return nullptr;  // Didn't find a byte?  Must be zero.
1518
1519   // Check to make sure that all of the bytes come from the same value.
1520   for (unsigned i = 1, e = ByteValues.size(); i != e; ++i)
1521     if (ByteValues[i] != V)
1522       return nullptr;
1523   Module *M = I.getParent()->getParent()->getParent();
1524   Function *F = Intrinsic::getDeclaration(M, Intrinsic::bswap, ITy);
1525   return CallInst::Create(F, V);
1526 }
1527
1528 /// MatchSelectFromAndOr - We have an expression of the form (A&C)|(B&D).  Check
1529 /// If A is (cond?-1:0) and either B or D is ~(cond?-1,0) or (cond?0,-1), then
1530 /// we can simplify this expression to "cond ? C : D or B".
1531 static Instruction *MatchSelectFromAndOr(Value *A, Value *B,
1532                                          Value *C, Value *D) {
1533   // If A is not a select of -1/0, this cannot match.
1534   Value *Cond = nullptr;
1535   if (!match(A, m_SExt(m_Value(Cond))) ||
1536       !Cond->getType()->isIntegerTy(1))
1537     return nullptr;
1538
1539   // ((cond?-1:0)&C) | (B&(cond?0:-1)) -> cond ? C : B.
1540   if (match(D, m_Not(m_SExt(m_Specific(Cond)))))
1541     return SelectInst::Create(Cond, C, B);
1542   if (match(D, m_SExt(m_Not(m_Specific(Cond)))))
1543     return SelectInst::Create(Cond, C, B);
1544
1545   // ((cond?-1:0)&C) | ((cond?0:-1)&D) -> cond ? C : D.
1546   if (match(B, m_Not(m_SExt(m_Specific(Cond)))))
1547     return SelectInst::Create(Cond, C, D);
1548   if (match(B, m_SExt(m_Not(m_Specific(Cond)))))
1549     return SelectInst::Create(Cond, C, D);
1550   return nullptr;
1551 }
1552
1553 /// FoldOrOfICmps - Fold (icmp)|(icmp) if possible.
1554 Value *InstCombiner::FoldOrOfICmps(ICmpInst *LHS, ICmpInst *RHS) {
1555   ICmpInst::Predicate LHSCC = LHS->getPredicate(), RHSCC = RHS->getPredicate();
1556
1557   // Fold (iszero(A & K1) | iszero(A & K2)) ->  (A & (K1 | K2)) != (K1 | K2)
1558   // if K1 and K2 are a one-bit mask.
1559   ConstantInt *LHSCst = dyn_cast<ConstantInt>(LHS->getOperand(1));
1560   ConstantInt *RHSCst = dyn_cast<ConstantInt>(RHS->getOperand(1));
1561
1562   if (LHS->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ && LHSCst && LHSCst->isZero() &&
1563       RHS->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ && RHSCst && RHSCst->isZero()) {
1564
1565     BinaryOperator *LAnd = dyn_cast<BinaryOperator>(LHS->getOperand(0));
1566     BinaryOperator *RAnd = dyn_cast<BinaryOperator>(RHS->getOperand(0));
1567     if (LAnd && RAnd && LAnd->hasOneUse() && RHS->hasOneUse() &&
1568         LAnd->getOpcode() == Instruction::And &&
1569         RAnd->getOpcode() == Instruction::And) {
1570
1571       Value *Mask = nullptr;
1572       Value *Masked = nullptr;
1573       if (LAnd->getOperand(0) == RAnd->getOperand(0) &&
1574           isKnownToBeAPowerOfTwo(LAnd->getOperand(1)) &&
1575           isKnownToBeAPowerOfTwo(RAnd->getOperand(1))) {
1576         Mask = Builder->CreateOr(LAnd->getOperand(1), RAnd->getOperand(1));
1577         Masked = Builder->CreateAnd(LAnd->getOperand(0), Mask);
1578       } else if (LAnd->getOperand(1) == RAnd->getOperand(1) &&
1579                  isKnownToBeAPowerOfTwo(LAnd->getOperand(0)) &&
1580                  isKnownToBeAPowerOfTwo(RAnd->getOperand(0))) {
1581         Mask = Builder->CreateOr(LAnd->getOperand(0), RAnd->getOperand(0));
1582         Masked = Builder->CreateAnd(LAnd->getOperand(1), Mask);
1583       }
1584
1585       if (Masked)
1586         return Builder->CreateICmp(ICmpInst::ICMP_NE, Masked, Mask);
1587     }
1588   }
1589
1590   // (icmp1 A, B) | (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
1591   if (PredicatesFoldable(LHSCC, RHSCC)) {
1592     if (LHS->getOperand(0) == RHS->getOperand(1) &&
1593         LHS->getOperand(1) == RHS->getOperand(0))
1594       LHS->swapOperands();
1595     if (LHS->getOperand(0) == RHS->getOperand(0) &&
1596         LHS->getOperand(1) == RHS->getOperand(1)) {
1597       Value *Op0 = LHS->getOperand(0), *Op1 = LHS->getOperand(1);
1598       unsigned Code = getICmpCode(LHS) | getICmpCode(RHS);
1599       bool isSigned = LHS->isSigned() || RHS->isSigned();
1600       return getNewICmpValue(isSigned, Code, Op0, Op1, Builder);
1601     }
1602   }
1603
1604   // handle (roughly):
1605   // (icmp ne (A & B), C) | (icmp ne (A & D), E)
1606   if (Value *V = foldLogOpOfMaskedICmps(LHS, RHS, false, Builder))
1607     return V;
1608
1609   Value *Val = LHS->getOperand(0), *Val2 = RHS->getOperand(0);
1610   if (LHS->hasOneUse() || RHS->hasOneUse()) {
1611     // (icmp eq B, 0) | (icmp ult A, B) -> (icmp ule A, B-1)
1612     // (icmp eq B, 0) | (icmp ugt B, A) -> (icmp ule A, B-1)
1613     Value *A = nullptr, *B = nullptr;
1614     if (LHSCC == ICmpInst::ICMP_EQ && LHSCst && LHSCst->isZero()) {
1615       B = Val;
1616       if (RHSCC == ICmpInst::ICMP_ULT && Val == RHS->getOperand(1))
1617         A = Val2;
1618       else if (RHSCC == ICmpInst::ICMP_UGT && Val == Val2)
1619         A = RHS->getOperand(1);
1620     }
1621     // (icmp ult A, B) | (icmp eq B, 0) -> (icmp ule A, B-1)
1622     // (icmp ugt B, A) | (icmp eq B, 0) -> (icmp ule A, B-1)
1623     else if (RHSCC == ICmpInst::ICMP_EQ && RHSCst && RHSCst->isZero()) {
1624       B = Val2;
1625       if (LHSCC == ICmpInst::ICMP_ULT && Val2 == LHS->getOperand(1))
1626         A = Val;
1627       else if (LHSCC == ICmpInst::ICMP_UGT && Val2 == Val)
1628         A = LHS->getOperand(1);
1629     }
1630     if (A && B)
1631       return Builder->CreateICmp(
1632           ICmpInst::ICMP_UGE,
1633           Builder->CreateAdd(B, ConstantInt::getSigned(B->getType(), -1)), A);
1634   }
1635
1636   // This only handles icmp of constants: (icmp1 A, C1) | (icmp2 B, C2).
1637   if (!LHSCst || !RHSCst) return nullptr;
1638
1639   if (LHSCst == RHSCst && LHSCC == RHSCC) {
1640     // (icmp ne A, 0) | (icmp ne B, 0) --> (icmp ne (A|B), 0)
1641     if (LHSCC == ICmpInst::ICMP_NE && LHSCst->isZero()) {
1642       Value *NewOr = Builder->CreateOr(Val, Val2);
1643       return Builder->CreateICmp(LHSCC, NewOr, LHSCst);
1644     }
1645   }
1646
1647   // (icmp ult (X + CA), C1) | (icmp eq X, C2) -> (icmp ule (X + CA), C1)
1648   //   iff C2 + CA == C1.
1649   if (LHSCC == ICmpInst::ICMP_ULT && RHSCC == ICmpInst::ICMP_EQ) {
1650     ConstantInt *AddCst;
1651     if (match(Val, m_Add(m_Specific(Val2), m_ConstantInt(AddCst))))
1652       if (RHSCst->getValue() + AddCst->getValue() == LHSCst->getValue())
1653         return Builder->CreateICmpULE(Val, LHSCst);
1654   }
1655
1656   // From here on, we only handle:
1657   //    (icmp1 A, C1) | (icmp2 A, C2) --> something simpler.
1658   if (Val != Val2) return nullptr;
1659
1660   // ICMP_[US][GL]E X, CST is folded to ICMP_[US][GL]T elsewhere.
1661   if (LHSCC == ICmpInst::ICMP_UGE || LHSCC == ICmpInst::ICMP_ULE ||
1662       RHSCC == ICmpInst::ICMP_UGE || RHSCC == ICmpInst::ICMP_ULE ||
1663       LHSCC == ICmpInst::ICMP_SGE || LHSCC == ICmpInst::ICMP_SLE ||
1664       RHSCC == ICmpInst::ICMP_SGE || RHSCC == ICmpInst::ICMP_SLE)
1665     return nullptr;
1666
1667   // We can't fold (ugt x, C) | (sgt x, C2).
1668   if (!PredicatesFoldable(LHSCC, RHSCC))
1669     return nullptr;
1670
1671   // Ensure that the larger constant is on the RHS.
1672   bool ShouldSwap;
1673   if (CmpInst::isSigned(LHSCC) ||
1674       (ICmpInst::isEquality(LHSCC) &&
1675        CmpInst::isSigned(RHSCC)))
1676     ShouldSwap = LHSCst->getValue().sgt(RHSCst->getValue());
1677   else
1678     ShouldSwap = LHSCst->getValue().ugt(RHSCst->getValue());
1679
1680   if (ShouldSwap) {
1681     std::swap(LHS, RHS);
1682     std::swap(LHSCst, RHSCst);
1683     std::swap(LHSCC, RHSCC);
1684   }
1685
1686   // At this point, we know we have two icmp instructions
1687   // comparing a value against two constants and or'ing the result
1688   // together.  Because of the above check, we know that we only have
1689   // ICMP_EQ, ICMP_NE, ICMP_LT, and ICMP_GT here. We also know (from the
1690   // icmp folding check above), that the two constants are not
1691   // equal.
1692   assert(LHSCst != RHSCst && "Compares not folded above?");
1693
1694   switch (LHSCC) {
1695   default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
1696   case ICmpInst::ICMP_EQ:
1697     switch (RHSCC) {
1698     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
1699     case ICmpInst::ICMP_EQ:
1700       if (LHS->getOperand(0) == RHS->getOperand(0)) {
1701         // if LHSCst and RHSCst differ only by one bit:
1702         // (A == C1 || A == C2) -> (A & ~(C1 ^ C2)) == C1
1703         assert(LHSCst->getValue().ule(LHSCst->getValue()));
1704
1705         APInt Xor = LHSCst->getValue() ^ RHSCst->getValue();
1706         if (Xor.isPowerOf2()) {
1707           Value *NegCst = Builder->getInt(~Xor);
1708           Value *And = Builder->CreateAnd(LHS->getOperand(0), NegCst);
1709           return Builder->CreateICmp(ICmpInst::ICMP_EQ, And, LHSCst);
1710         }
1711       }
1712
1713       if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) {
1714         // (X == 13 | X == 14) -> X-13 <u 2
1715         Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(LHSCst);
1716         Value *Add = Builder->CreateAdd(Val, AddCST, Val->getName()+".off");
1717         AddCST = ConstantExpr::getSub(AddOne(RHSCst), LHSCst);
1718         return Builder->CreateICmpULT(Add, AddCST);
1719       }
1720
1721       break;                         // (X == 13 | X == 15) -> no change
1722     case ICmpInst::ICMP_UGT:         // (X == 13 | X u> 14) -> no change
1723     case ICmpInst::ICMP_SGT:         // (X == 13 | X s> 14) -> no change
1724       break;
1725     case ICmpInst::ICMP_NE:          // (X == 13 | X != 15) -> X != 15
1726     case ICmpInst::ICMP_ULT:         // (X == 13 | X u< 15) -> X u< 15
1727     case ICmpInst::ICMP_SLT:         // (X == 13 | X s< 15) -> X s< 15
1728       return RHS;
1729     }
1730     break;
1731   case ICmpInst::ICMP_NE:
1732     switch (RHSCC) {
1733     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
1734     case ICmpInst::ICMP_EQ:          // (X != 13 | X == 15) -> X != 13
1735     case ICmpInst::ICMP_UGT:         // (X != 13 | X u> 15) -> X != 13
1736     case ICmpInst::ICMP_SGT:         // (X != 13 | X s> 15) -> X != 13
1737       return LHS;
1738     case ICmpInst::ICMP_NE:          // (X != 13 | X != 15) -> true
1739     case ICmpInst::ICMP_ULT:         // (X != 13 | X u< 15) -> true
1740     case ICmpInst::ICMP_SLT:         // (X != 13 | X s< 15) -> true
1741       return Builder->getTrue();
1742     }
1743   case ICmpInst::ICMP_ULT:
1744     switch (RHSCC) {
1745     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
1746     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u< 13 | X == 14) -> no change
1747       break;
1748     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u< 13 | X u> 15) -> (X-13) u> 2
1749       // If RHSCst is [us]MAXINT, it is always false.  Not handling
1750       // this can cause overflow.
1751       if (RHSCst->isMaxValue(false))
1752         return LHS;
1753       return InsertRangeTest(Val, LHSCst, AddOne(RHSCst), false, false);
1754     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u< 13 | X s> 15) -> no change
1755       break;
1756     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u< 13 | X != 15) -> X != 15
1757     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u< 13 | X u< 15) -> X u< 15
1758       return RHS;
1759     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u< 13 | X s< 15) -> no change
1760       break;
1761     }
1762     break;
1763   case ICmpInst::ICMP_SLT:
1764     switch (RHSCC) {
1765     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
1766     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s< 13 | X == 14) -> no change
1767       break;
1768     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s< 13 | X s> 15) -> (X-13) s> 2
1769       // If RHSCst is [us]MAXINT, it is always false.  Not handling
1770       // this can cause overflow.
1771       if (RHSCst->isMaxValue(true))
1772         return LHS;
1773       return InsertRangeTest(Val, LHSCst, AddOne(RHSCst), true, false);
1774     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s< 13 | X u> 15) -> no change
1775       break;
1776     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s< 13 | X != 15) -> X != 15
1777     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s< 13 | X s< 15) -> X s< 15
1778       return RHS;
1779     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s< 13 | X u< 15) -> no change
1780       break;
1781     }
1782     break;
1783   case ICmpInst::ICMP_UGT:
1784     switch (RHSCC) {
1785     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
1786     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u> 13 | X == 15) -> X u> 13
1787     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u> 13 | X u> 15) -> X u> 13
1788       return LHS;
1789     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u> 13 | X s> 15) -> no change
1790       break;
1791     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u> 13 | X != 15) -> true
1792     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u> 13 | X u< 15) -> true
1793       return Builder->getTrue();
1794     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u> 13 | X s< 15) -> no change
1795       break;
1796     }
1797     break;
1798   case ICmpInst::ICMP_SGT:
1799     switch (RHSCC) {
1800     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
1801     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s> 13 | X == 15) -> X > 13
1802     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s> 13 | X s> 15) -> X > 13
1803       return LHS;
1804     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s> 13 | X u> 15) -> no change
1805       break;
1806     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s> 13 | X != 15) -> true
1807     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s> 13 | X s< 15) -> true
1808       return Builder->getTrue();
1809     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s> 13 | X u< 15) -> no change
1810       break;
1811     }
1812     break;
1813   }
1814   return nullptr;
1815 }
1816
1817 /// FoldOrOfFCmps - Optimize (fcmp)|(fcmp).  NOTE: Unlike the rest of
1818 /// instcombine, this returns a Value which should already be inserted into the
1819 /// function.
1820 Value *InstCombiner::FoldOrOfFCmps(FCmpInst *LHS, FCmpInst *RHS) {
1821   if (LHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_UNO &&
1822       RHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_UNO &&
1823       LHS->getOperand(0)->getType() == RHS->getOperand(0)->getType()) {
1824     if (ConstantFP *LHSC = dyn_cast<ConstantFP>(LHS->getOperand(1)))
1825       if (ConstantFP *RHSC = dyn_cast<ConstantFP>(RHS->getOperand(1))) {
1826         // If either of the constants are nans, then the whole thing returns
1827         // true.
1828         if (LHSC->getValueAPF().isNaN() || RHSC->getValueAPF().isNaN())
1829           return Builder->getTrue();
1830
1831         // Otherwise, no need to compare the two constants, compare the
1832         // rest.
1833         return Builder->CreateFCmpUNO(LHS->getOperand(0), RHS->getOperand(0));
1834       }
1835
1836     // Handle vector zeros.  This occurs because the canonical form of
1837     // "fcmp uno x,x" is "fcmp uno x, 0".
1838     if (isa<ConstantAggregateZero>(LHS->getOperand(1)) &&
1839         isa<ConstantAggregateZero>(RHS->getOperand(1)))
1840       return Builder->CreateFCmpUNO(LHS->getOperand(0), RHS->getOperand(0));
1841
1842     return nullptr;
1843   }
1844
1845   Value *Op0LHS = LHS->getOperand(0), *Op0RHS = LHS->getOperand(1);
1846   Value *Op1LHS = RHS->getOperand(0), *Op1RHS = RHS->getOperand(1);
1847   FCmpInst::Predicate Op0CC = LHS->getPredicate(), Op1CC = RHS->getPredicate();
1848
1849   if (Op0LHS == Op1RHS && Op0RHS == Op1LHS) {
1850     // Swap RHS operands to match LHS.
1851     Op1CC = FCmpInst::getSwappedPredicate(Op1CC);
1852     std::swap(Op1LHS, Op1RHS);
1853   }
1854   if (Op0LHS == Op1LHS && Op0RHS == Op1RHS) {
1855     // Simplify (fcmp cc0 x, y) | (fcmp cc1 x, y).
1856     if (Op0CC == Op1CC)
1857       return Builder->CreateFCmp((FCmpInst::Predicate)Op0CC, Op0LHS, Op0RHS);
1858     if (Op0CC == FCmpInst::FCMP_TRUE || Op1CC == FCmpInst::FCMP_TRUE)
1859       return ConstantInt::get(CmpInst::makeCmpResultType(LHS->getType()), 1);
1860     if (Op0CC == FCmpInst::FCMP_FALSE)
1861       return RHS;
1862     if (Op1CC == FCmpInst::FCMP_FALSE)
1863       return LHS;
1864     bool Op0Ordered;
1865     bool Op1Ordered;
1866     unsigned Op0Pred = getFCmpCode(Op0CC, Op0Ordered);
1867     unsigned Op1Pred = getFCmpCode(Op1CC, Op1Ordered);
1868     if (Op0Ordered == Op1Ordered) {
1869       // If both are ordered or unordered, return a new fcmp with
1870       // or'ed predicates.
1871       return getFCmpValue(Op0Ordered, Op0Pred|Op1Pred, Op0LHS, Op0RHS, Builder);
1872     }
1873   }
1874   return nullptr;
1875 }
1876
1877 /// FoldOrWithConstants - This helper function folds:
1878 ///
1879 ///     ((A | B) & C1) | (B & C2)
1880 ///
1881 /// into:
1882 ///
1883 ///     (A & C1) | B
1884 ///
1885 /// when the XOR of the two constants is "all ones" (-1).
1886 Instruction *InstCombiner::FoldOrWithConstants(BinaryOperator &I, Value *Op,
1887                                                Value *A, Value *B, Value *C) {
1888   ConstantInt *CI1 = dyn_cast<ConstantInt>(C);
1889   if (!CI1) return nullptr;
1890
1891   Value *V1 = nullptr;
1892   ConstantInt *CI2 = nullptr;
1893   if (!match(Op, m_And(m_Value(V1), m_ConstantInt(CI2)))) return nullptr;
1894
1895   APInt Xor = CI1->getValue() ^ CI2->getValue();
1896   if (!Xor.isAllOnesValue()) return nullptr;
1897
1898   if (V1 == A || V1 == B) {
1899     Value *NewOp = Builder->CreateAnd((V1 == A) ? B : A, CI1);
1900     return BinaryOperator::CreateOr(NewOp, V1);
1901   }
1902
1903   return nullptr;
1904 }
1905
1906 Instruction *InstCombiner::visitOr(BinaryOperator &I) {
1907   bool Changed = SimplifyAssociativeOrCommutative(I);
1908   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
1909
1910   if (Value *V = SimplifyOrInst(Op0, Op1, DL))
1911     return ReplaceInstUsesWith(I, V);
1912
1913   // (A&B)|(A&C) -> A&(B|C) etc
1914   if (Value *V = SimplifyUsingDistributiveLaws(I))
1915     return ReplaceInstUsesWith(I, V);
1916
1917   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole
1918   // purpose is to compute bits we don't care about.
1919   if (SimplifyDemandedInstructionBits(I))
1920     return &I;
1921
1922   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
1923     ConstantInt *C1 = nullptr; Value *X = nullptr;
1924     // (X & C1) | C2 --> (X | C2) & (C1|C2)
1925     // iff (C1 & C2) == 0.
1926     if (match(Op0, m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) &&
1927         (RHS->getValue() & C1->getValue()) != 0 &&
1928         Op0->hasOneUse()) {
1929       Value *Or = Builder->CreateOr(X, RHS);
1930       Or->takeName(Op0);
1931       return BinaryOperator::CreateAnd(Or,
1932                              Builder->getInt(RHS->getValue() | C1->getValue()));
1933     }
1934
1935     // (X ^ C1) | C2 --> (X | C2) ^ (C1&~C2)
1936     if (match(Op0, m_Xor(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) &&
1937         Op0->hasOneUse()) {
1938       Value *Or = Builder->CreateOr(X, RHS);
1939       Or->takeName(Op0);
1940       return BinaryOperator::CreateXor(Or,
1941                             Builder->getInt(C1->getValue() & ~RHS->getValue()));
1942     }
1943
1944     // Try to fold constant and into select arguments.
1945     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
1946       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI))
1947         return R;
1948
1949     if (isa<PHINode>(Op0))
1950       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
1951         return NV;
1952   }
1953
1954   Value *A = nullptr, *B = nullptr;
1955   ConstantInt *C1 = nullptr, *C2 = nullptr;
1956
1957   // (A | B) | C  and  A | (B | C)                  -> bswap if possible.
1958   // (A >> B) | (C << D)  and  (A << B) | (B >> C)  -> bswap if possible.
1959   if (match(Op0, m_Or(m_Value(), m_Value())) ||
1960       match(Op1, m_Or(m_Value(), m_Value())) ||
1961       (match(Op0, m_LogicalShift(m_Value(), m_Value())) &&
1962        match(Op1, m_LogicalShift(m_Value(), m_Value())))) {
1963     if (Instruction *BSwap = MatchBSwap(I))
1964       return BSwap;
1965   }
1966
1967   // (X^C)|Y -> (X|Y)^C iff Y&C == 0
1968   if (Op0->hasOneUse() &&
1969       match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
1970       MaskedValueIsZero(Op1, C1->getValue())) {
1971     Value *NOr = Builder->CreateOr(A, Op1);
1972     NOr->takeName(Op0);
1973     return BinaryOperator::CreateXor(NOr, C1);
1974   }
1975
1976   // Y|(X^C) -> (X|Y)^C iff Y&C == 0
1977   if (Op1->hasOneUse() &&
1978       match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
1979       MaskedValueIsZero(Op0, C1->getValue())) {
1980     Value *NOr = Builder->CreateOr(A, Op0);
1981     NOr->takeName(Op0);
1982     return BinaryOperator::CreateXor(NOr, C1);
1983   }
1984
1985   // (A & C)|(B & D)
1986   Value *C = nullptr, *D = nullptr;
1987   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(C))) &&
1988       match(Op1, m_And(m_Value(B), m_Value(D)))) {
1989     Value *V1 = nullptr, *V2 = nullptr;
1990     C1 = dyn_cast<ConstantInt>(C);
1991     C2 = dyn_cast<ConstantInt>(D);
1992     if (C1 && C2) {  // (A & C1)|(B & C2)
1993       // If we have: ((V + N) & C1) | (V & C2)
1994       // .. and C2 = ~C1 and C2 is 0+1+ and (N & C2) == 0
1995       // replace with V+N.
1996       if (C1->getValue() == ~C2->getValue()) {
1997         if ((C2->getValue() & (C2->getValue()+1)) == 0 && // C2 == 0+1+
1998             match(A, m_Add(m_Value(V1), m_Value(V2)))) {
1999           // Add commutes, try both ways.
2000           if (V1 == B && MaskedValueIsZero(V2, C2->getValue()))
2001             return ReplaceInstUsesWith(I, A);
2002           if (V2 == B && MaskedValueIsZero(V1, C2->getValue()))
2003             return ReplaceInstUsesWith(I, A);
2004         }
2005         // Or commutes, try both ways.
2006         if ((C1->getValue() & (C1->getValue()+1)) == 0 &&
2007             match(B, m_Add(m_Value(V1), m_Value(V2)))) {
2008           // Add commutes, try both ways.
2009           if (V1 == A && MaskedValueIsZero(V2, C1->getValue()))
2010             return ReplaceInstUsesWith(I, B);
2011           if (V2 == A && MaskedValueIsZero(V1, C1->getValue()))
2012             return ReplaceInstUsesWith(I, B);
2013         }
2014       }
2015
2016       if ((C1->getValue() & C2->getValue()) == 0) {
2017         // ((V | N) & C1) | (V & C2) --> (V|N) & (C1|C2)
2018         // iff (C1&C2) == 0 and (N&~C1) == 0
2019         if (match(A, m_Or(m_Value(V1), m_Value(V2))) &&
2020             ((V1 == B && MaskedValueIsZero(V2, ~C1->getValue())) ||  // (V|N)
2021              (V2 == B && MaskedValueIsZero(V1, ~C1->getValue()))))   // (N|V)
2022           return BinaryOperator::CreateAnd(A,
2023                                 Builder->getInt(C1->getValue()|C2->getValue()));
2024         // Or commutes, try both ways.
2025         if (match(B, m_Or(m_Value(V1), m_Value(V2))) &&
2026             ((V1 == A && MaskedValueIsZero(V2, ~C2->getValue())) ||  // (V|N)
2027              (V2 == A && MaskedValueIsZero(V1, ~C2->getValue()))))   // (N|V)
2028           return BinaryOperator::CreateAnd(B,
2029                                 Builder->getInt(C1->getValue()|C2->getValue()));
2030
2031         // ((V|C3)&C1) | ((V|C4)&C2) --> (V|C3|C4)&(C1|C2)
2032         // iff (C1&C2) == 0 and (C3&~C1) == 0 and (C4&~C2) == 0.
2033         ConstantInt *C3 = nullptr, *C4 = nullptr;
2034         if (match(A, m_Or(m_Value(V1), m_ConstantInt(C3))) &&
2035             (C3->getValue() & ~C1->getValue()) == 0 &&
2036             match(B, m_Or(m_Specific(V1), m_ConstantInt(C4))) &&
2037             (C4->getValue() & ~C2->getValue()) == 0) {
2038           V2 = Builder->CreateOr(V1, ConstantExpr::getOr(C3, C4), "bitfield");
2039           return BinaryOperator::CreateAnd(V2,
2040                                 Builder->getInt(C1->getValue()|C2->getValue()));
2041         }
2042       }
2043     }
2044
2045     // (A & (C0?-1:0)) | (B & ~(C0?-1:0)) ->  C0 ? A : B, and commuted variants.
2046     // Don't do this for vector select idioms, the code generator doesn't handle
2047     // them well yet.
2048     if (!I.getType()->isVectorTy()) {
2049       if (Instruction *Match = MatchSelectFromAndOr(A, B, C, D))
2050         return Match;
2051       if (Instruction *Match = MatchSelectFromAndOr(B, A, D, C))
2052         return Match;
2053       if (Instruction *Match = MatchSelectFromAndOr(C, B, A, D))
2054         return Match;
2055       if (Instruction *Match = MatchSelectFromAndOr(D, A, B, C))
2056         return Match;
2057     }
2058
2059     // ((A&~B)|(~A&B)) -> A^B
2060     if ((match(C, m_Not(m_Specific(D))) &&
2061          match(B, m_Not(m_Specific(A)))))
2062       return BinaryOperator::CreateXor(A, D);
2063     // ((~B&A)|(~A&B)) -> A^B
2064     if ((match(A, m_Not(m_Specific(D))) &&
2065          match(B, m_Not(m_Specific(C)))))
2066       return BinaryOperator::CreateXor(C, D);
2067     // ((A&~B)|(B&~A)) -> A^B
2068     if ((match(C, m_Not(m_Specific(B))) &&
2069          match(D, m_Not(m_Specific(A)))))
2070       return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
2071     // ((~B&A)|(B&~A)) -> A^B
2072     if ((match(A, m_Not(m_Specific(B))) &&
2073          match(D, m_Not(m_Specific(C)))))
2074       return BinaryOperator::CreateXor(C, B);
2075
2076     // ((A|B)&1)|(B&-2) -> (A&1) | B
2077     if (match(A, m_Or(m_Value(V1), m_Specific(B))) ||
2078         match(A, m_Or(m_Specific(B), m_Value(V1)))) {
2079       Instruction *Ret = FoldOrWithConstants(I, Op1, V1, B, C);
2080       if (Ret) return Ret;
2081     }
2082     // (B&-2)|((A|B)&1) -> (A&1) | B
2083     if (match(B, m_Or(m_Specific(A), m_Value(V1))) ||
2084         match(B, m_Or(m_Value(V1), m_Specific(A)))) {
2085       Instruction *Ret = FoldOrWithConstants(I, Op0, A, V1, D);
2086       if (Ret) return Ret;
2087     }
2088   }
2089
2090   // (X >> Z) | (Y >> Z)  -> (X|Y) >> Z  for all shifts.
2091   if (BinaryOperator *SI1 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
2092     if (BinaryOperator *SI0 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
2093       if (SI0->isShift() && SI0->getOpcode() == SI1->getOpcode() &&
2094           SI0->getOperand(1) == SI1->getOperand(1) &&
2095           (SI0->hasOneUse() || SI1->hasOneUse())) {
2096         Value *NewOp = Builder->CreateOr(SI0->getOperand(0), SI1->getOperand(0),
2097                                          SI0->getName());
2098         return BinaryOperator::Create(SI1->getOpcode(), NewOp,
2099                                       SI1->getOperand(1));
2100       }
2101   }
2102
2103   // (~A | ~B) == (~(A & B)) - De Morgan's Law
2104   if (Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0))
2105     if (Value *Op1NotVal = dyn_castNotVal(Op1))
2106       if (Op0->hasOneUse() && Op1->hasOneUse()) {
2107         Value *And = Builder->CreateAnd(Op0NotVal, Op1NotVal,
2108                                         I.getName()+".demorgan");
2109         return BinaryOperator::CreateNot(And);
2110       }
2111
2112   // Canonicalize xor to the RHS.
2113   bool SwappedForXor = false;
2114   if (match(Op0, m_Xor(m_Value(), m_Value()))) {
2115     std::swap(Op0, Op1);
2116     SwappedForXor = true;
2117   }
2118
2119   // A | ( A ^ B) -> A |  B
2120   // A | (~A ^ B) -> A | ~B
2121   // (A & B) | (A ^ B)
2122   if (match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
2123     if (Op0 == A || Op0 == B)
2124       return BinaryOperator::CreateOr(A, B);
2125
2126     if (match(Op0, m_And(m_Specific(A), m_Specific(B))) ||
2127         match(Op0, m_And(m_Specific(B), m_Specific(A))))
2128       return BinaryOperator::CreateOr(A, B);
2129
2130     if (Op1->hasOneUse() && match(A, m_Not(m_Specific(Op0)))) {
2131       Value *Not = Builder->CreateNot(B, B->getName()+".not");
2132       return BinaryOperator::CreateOr(Not, Op0);
2133     }
2134     if (Op1->hasOneUse() && match(B, m_Not(m_Specific(Op0)))) {
2135       Value *Not = Builder->CreateNot(A, A->getName()+".not");
2136       return BinaryOperator::CreateOr(Not, Op0);
2137     }
2138   }
2139
2140   // A | ~(A | B) -> A | ~B
2141   // A | ~(A ^ B) -> A | ~B
2142   if (match(Op1, m_Not(m_Value(A))))
2143     if (BinaryOperator *B = dyn_cast<BinaryOperator>(A))
2144       if ((Op0 == B->getOperand(0) || Op0 == B->getOperand(1)) &&
2145           Op1->hasOneUse() && (B->getOpcode() == Instruction::Or ||
2146                                B->getOpcode() == Instruction::Xor)) {
2147         Value *NotOp = Op0 == B->getOperand(0) ? B->getOperand(1) :
2148                                                  B->getOperand(0);
2149         Value *Not = Builder->CreateNot(NotOp, NotOp->getName()+".not");
2150         return BinaryOperator::CreateOr(Not, Op0);
2151       }
2152
2153   if (SwappedForXor)
2154     std::swap(Op0, Op1);
2155
2156   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(1)))
2157     if (ICmpInst *LHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(0)))
2158       if (Value *Res = FoldOrOfICmps(LHS, RHS))
2159         return ReplaceInstUsesWith(I, Res);
2160
2161   // (fcmp uno x, c) | (fcmp uno y, c)  -> (fcmp uno x, y)
2162   if (FCmpInst *LHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(0)))
2163     if (FCmpInst *RHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(1)))
2164       if (Value *Res = FoldOrOfFCmps(LHS, RHS))
2165         return ReplaceInstUsesWith(I, Res);
2166
2167   // fold (or (cast A), (cast B)) -> (cast (or A, B))
2168   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
2169     CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1);
2170     if (Op1C && Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) {// same cast kind ?
2171       Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
2172       if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() &&
2173           SrcTy->isIntOrIntVectorTy()) {
2174         Value *Op0COp = Op0C->getOperand(0), *Op1COp = Op1C->getOperand(0);
2175
2176         if ((!isa<ICmpInst>(Op0COp) || !isa<ICmpInst>(Op1COp)) &&
2177             // Only do this if the casts both really cause code to be
2178             // generated.
2179             ShouldOptimizeCast(Op0C->getOpcode(), Op0COp, I.getType()) &&
2180             ShouldOptimizeCast(Op1C->getOpcode(), Op1COp, I.getType())) {
2181           Value *NewOp = Builder->CreateOr(Op0COp, Op1COp, I.getName());
2182           return CastInst::Create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
2183         }
2184
2185         // If this is or(cast(icmp), cast(icmp)), try to fold this even if the
2186         // cast is otherwise not optimizable.  This happens for vector sexts.
2187         if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(Op1COp))
2188           if (ICmpInst *LHS = dyn_cast<ICmpInst>(Op0COp))
2189             if (Value *Res = FoldOrOfICmps(LHS, RHS))
2190               return CastInst::Create(Op0C->getOpcode(), Res, I.getType());
2191
2192         // If this is or(cast(fcmp), cast(fcmp)), try to fold this even if the
2193         // cast is otherwise not optimizable.  This happens for vector sexts.
2194         if (FCmpInst *RHS = dyn_cast<FCmpInst>(Op1COp))
2195           if (FCmpInst *LHS = dyn_cast<FCmpInst>(Op0COp))
2196             if (Value *Res = FoldOrOfFCmps(LHS, RHS))
2197               return CastInst::Create(Op0C->getOpcode(), Res, I.getType());
2198       }
2199     }
2200   }
2201
2202   // or(sext(A), B) -> A ? -1 : B where A is an i1
2203   // or(A, sext(B)) -> B ? -1 : A where B is an i1
2204   if (match(Op0, m_SExt(m_Value(A))) && A->getType()->isIntegerTy(1))
2205     return SelectInst::Create(A, ConstantInt::getSigned(I.getType(), -1), Op1);
2206   if (match(Op1, m_SExt(m_Value(A))) && A->getType()->isIntegerTy(1))
2207     return SelectInst::Create(A, ConstantInt::getSigned(I.getType(), -1), Op0);
2208
2209   // Note: If we've gotten to the point of visiting the outer OR, then the
2210   // inner one couldn't be simplified.  If it was a constant, then it won't
2211   // be simplified by a later pass either, so we try swapping the inner/outer
2212   // ORs in the hopes that we'll be able to simplify it this way.
2213   // (X|C) | V --> (X|V) | C
2214   if (Op0->hasOneUse() && !isa<ConstantInt>(Op1) &&
2215       match(Op0, m_Or(m_Value(A), m_ConstantInt(C1)))) {
2216     Value *Inner = Builder->CreateOr(A, Op1);
2217     Inner->takeName(Op0);
2218     return BinaryOperator::CreateOr(Inner, C1);
2219   }
2220
2221   // Change (or (bool?A:B),(bool?C:D)) --> (bool?(or A,C):(or B,D))
2222   // Since this OR statement hasn't been optimized further yet, we hope
2223   // that this transformation will allow the new ORs to be optimized.
2224   {
2225     Value *X = nullptr, *Y = nullptr;
2226     if (Op0->hasOneUse() && Op1->hasOneUse() &&
2227         match(Op0, m_Select(m_Value(X), m_Value(A), m_Value(B))) &&
2228         match(Op1, m_Select(m_Value(Y), m_Value(C), m_Value(D))) && X == Y) {
2229       Value *orTrue = Builder->CreateOr(A, C);
2230       Value *orFalse = Builder->CreateOr(B, D);
2231       return SelectInst::Create(X, orTrue, orFalse);
2232     }
2233   }
2234
2235   return Changed ? &I : nullptr;
2236 }
2237
2238 Instruction *InstCombiner::visitXor(BinaryOperator &I) {
2239   bool Changed = SimplifyAssociativeOrCommutative(I);
2240   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2241
2242   if (Value *V = SimplifyXorInst(Op0, Op1, DL))
2243     return ReplaceInstUsesWith(I, V);
2244
2245   // (A&B)^(A&C) -> A&(B^C) etc
2246   if (Value *V = SimplifyUsingDistributiveLaws(I))
2247     return ReplaceInstUsesWith(I, V);
2248
2249   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole
2250   // purpose is to compute bits we don't care about.
2251   if (SimplifyDemandedInstructionBits(I))
2252     return &I;
2253
2254   // Is this a ~ operation?
2255   if (Value *NotOp = dyn_castNotVal(&I)) {
2256     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(NotOp)) {
2257       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And ||
2258           Op0I->getOpcode() == Instruction::Or) {
2259         // ~(~X & Y) --> (X | ~Y) - De Morgan's Law
2260         // ~(~X | Y) === (X & ~Y) - De Morgan's Law
2261         if (dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(1)))
2262           Op0I->swapOperands();
2263         if (Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(0))) {
2264           Value *NotY =
2265             Builder->CreateNot(Op0I->getOperand(1),
2266                                Op0I->getOperand(1)->getName()+".not");
2267           if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And)
2268             return BinaryOperator::CreateOr(Op0NotVal, NotY);
2269           return BinaryOperator::CreateAnd(Op0NotVal, NotY);
2270         }
2271
2272         // ~(X & Y) --> (~X | ~Y) - De Morgan's Law
2273         // ~(X | Y) === (~X & ~Y) - De Morgan's Law
2274         if (isFreeToInvert(Op0I->getOperand(0)) &&
2275             isFreeToInvert(Op0I->getOperand(1))) {
2276           Value *NotX =
2277             Builder->CreateNot(Op0I->getOperand(0), "notlhs");
2278           Value *NotY =
2279             Builder->CreateNot(Op0I->getOperand(1), "notrhs");
2280           if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And)
2281             return BinaryOperator::CreateOr(NotX, NotY);
2282           return BinaryOperator::CreateAnd(NotX, NotY);
2283         }
2284
2285       } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::AShr) {
2286         // ~(~X >>s Y) --> (X >>s Y)
2287         if (Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(0)))
2288           return BinaryOperator::CreateAShr(Op0NotVal, Op0I->getOperand(1));
2289       }
2290     }
2291   }
2292
2293
2294   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2295     if (RHS->isOne() && Op0->hasOneUse())
2296       // xor (cmp A, B), true = not (cmp A, B) = !cmp A, B
2297       if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(Op0))
2298         return CmpInst::Create(CI->getOpcode(),
2299                                CI->getInversePredicate(),
2300                                CI->getOperand(0), CI->getOperand(1));
2301
2302     // fold (xor(zext(cmp)), 1) and (xor(sext(cmp)), -1) to ext(!cmp).
2303     if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
2304       if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(Op0C->getOperand(0))) {
2305         if (CI->hasOneUse() && Op0C->hasOneUse()) {
2306           Instruction::CastOps Opcode = Op0C->getOpcode();
2307           if ((Opcode == Instruction::ZExt || Opcode == Instruction::SExt) &&
2308               (RHS == ConstantExpr::getCast(Opcode, Builder->getTrue(),
2309                                             Op0C->getDestTy()))) {
2310             CI->setPredicate(CI->getInversePredicate());
2311             return CastInst::Create(Opcode, CI, Op0C->getType());
2312           }
2313         }
2314       }
2315     }
2316
2317     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
2318       // ~(c-X) == X-c-1 == X+(-c-1)
2319       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Sub && RHS->isAllOnesValue())
2320         if (Constant *Op0I0C = dyn_cast<Constant>(Op0I->getOperand(0))) {
2321           Constant *NegOp0I0C = ConstantExpr::getNeg(Op0I0C);
2322           Constant *ConstantRHS = ConstantExpr::getSub(NegOp0I0C,
2323                                       ConstantInt::get(I.getType(), 1));
2324           return BinaryOperator::CreateAdd(Op0I->getOperand(1), ConstantRHS);
2325         }
2326
2327       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1))) {
2328         if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add) {
2329           // ~(X-c) --> (-c-1)-X
2330           if (RHS->isAllOnesValue()) {
2331             Constant *NegOp0CI = ConstantExpr::getNeg(Op0CI);
2332             return BinaryOperator::CreateSub(
2333                            ConstantExpr::getSub(NegOp0CI,
2334                                       ConstantInt::get(I.getType(), 1)),
2335                                       Op0I->getOperand(0));
2336           } else if (RHS->getValue().isSignBit()) {
2337             // (X + C) ^ signbit -> (X + C + signbit)
2338             Constant *C = Builder->getInt(RHS->getValue() + Op0CI->getValue());
2339             return BinaryOperator::CreateAdd(Op0I->getOperand(0), C);
2340
2341           }
2342         } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Or) {
2343           // (X|C1)^C2 -> X^(C1|C2) iff X&~C1 == 0
2344           if (MaskedValueIsZero(Op0I->getOperand(0), Op0CI->getValue())) {
2345             Constant *NewRHS = ConstantExpr::getOr(Op0CI, RHS);
2346             // Anything in both C1 and C2 is known to be zero, remove it from
2347             // NewRHS.
2348             Constant *CommonBits = ConstantExpr::getAnd(Op0CI, RHS);
2349             NewRHS = ConstantExpr::getAnd(NewRHS,
2350                                        ConstantExpr::getNot(CommonBits));
2351             Worklist.Add(Op0I);
2352             I.setOperand(0, Op0I->getOperand(0));
2353             I.setOperand(1, NewRHS);
2354             return &I;
2355           }
2356         } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::LShr) {
2357           // ((X^C1) >> C2) ^ C3 -> (X>>C2) ^ ((C1>>C2)^C3)
2358           // E1 = "X ^ C1"
2359           BinaryOperator *E1;
2360           ConstantInt *C1;
2361           if (Op0I->hasOneUse() &&
2362               (E1 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0I->getOperand(0))) &&
2363               E1->getOpcode() == Instruction::Xor &&
2364               (C1 = dyn_cast<ConstantInt>(E1->getOperand(1)))) {
2365             // fold (C1 >> C2) ^ C3
2366             ConstantInt *C2 = Op0CI, *C3 = RHS;
2367             APInt FoldConst = C1->getValue().lshr(C2->getValue());
2368             FoldConst ^= C3->getValue();
2369             // Prepare the two operands.
2370             Value *Opnd0 = Builder->CreateLShr(E1->getOperand(0), C2);
2371             Opnd0->takeName(Op0I);
2372             cast<Instruction>(Opnd0)->setDebugLoc(I.getDebugLoc());
2373             Value *FoldVal = ConstantInt::get(Opnd0->getType(), FoldConst);
2374
2375             return BinaryOperator::CreateXor(Opnd0, FoldVal);
2376           }
2377         }
2378       }
2379     }
2380
2381     // Try to fold constant and into select arguments.
2382     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
2383       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI))
2384         return R;
2385     if (isa<PHINode>(Op0))
2386       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2387         return NV;
2388   }
2389
2390   BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1);
2391   if (Op1I) {
2392     Value *A, *B;
2393     if (match(Op1I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
2394       if (A == Op0) {              // B^(B|A) == (A|B)^B
2395         Op1I->swapOperands();
2396         I.swapOperands();
2397         std::swap(Op0, Op1);
2398       } else if (B == Op0) {       // B^(A|B) == (A|B)^B
2399         I.swapOperands();     // Simplified below.
2400         std::swap(Op0, Op1);
2401       }
2402     } else if (match(Op1I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2403                Op1I->hasOneUse()){
2404       if (A == Op0) {                                      // A^(A&B) -> A^(B&A)
2405         Op1I->swapOperands();
2406         std::swap(A, B);
2407       }
2408       if (B == Op0) {                                      // A^(B&A) -> (B&A)^A
2409         I.swapOperands();     // Simplified below.
2410         std::swap(Op0, Op1);
2411       }
2412     }
2413   }
2414
2415   BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0);
2416   if (Op0I) {
2417     Value *A, *B;
2418     if (match(Op0I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2419         Op0I->hasOneUse()) {
2420       if (A == Op1)                                  // (B|A)^B == (A|B)^B
2421         std::swap(A, B);
2422       if (B == Op1)                                  // (A|B)^B == A & ~B
2423         return BinaryOperator::CreateAnd(A, Builder->CreateNot(Op1));
2424     } else if (match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2425                Op0I->hasOneUse()){
2426       if (A == Op1)                                        // (A&B)^A -> (B&A)^A
2427         std::swap(A, B);
2428       if (B == Op1 &&                                      // (B&A)^A == ~B & A
2429           !isa<ConstantInt>(Op1)) {  // Canonical form is (B&C)^C
2430         return BinaryOperator::CreateAnd(Builder->CreateNot(A), Op1);
2431       }
2432     }
2433   }
2434
2435   // (X >> Z) ^ (Y >> Z)  -> (X^Y) >> Z  for all shifts.
2436   if (Op0I && Op1I && Op0I->isShift() &&
2437       Op0I->getOpcode() == Op1I->getOpcode() &&
2438       Op0I->getOperand(1) == Op1I->getOperand(1) &&
2439       (Op0I->hasOneUse() || Op1I->hasOneUse())) {
2440     Value *NewOp =
2441       Builder->CreateXor(Op0I->getOperand(0), Op1I->getOperand(0),
2442                          Op0I->getName());
2443     return BinaryOperator::Create(Op1I->getOpcode(), NewOp,
2444                                   Op1I->getOperand(1));
2445   }
2446
2447   if (Op0I && Op1I) {
2448     Value *A, *B, *C, *D;
2449     // (A & B)^(A | B) -> A ^ B
2450     if (match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2451         match(Op1I, m_Or(m_Value(C), m_Value(D)))) {
2452       if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C))
2453         return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
2454     }
2455     // (A | B)^(A & B) -> A ^ B
2456     if (match(Op0I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2457         match(Op1I, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
2458       if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C))
2459         return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
2460     }
2461   }
2462
2463   // (icmp1 A, B) ^ (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
2464   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(1)))
2465     if (ICmpInst *LHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(0)))
2466       if (PredicatesFoldable(LHS->getPredicate(), RHS->getPredicate())) {
2467         if (LHS->getOperand(0) == RHS->getOperand(1) &&
2468             LHS->getOperand(1) == RHS->getOperand(0))
2469           LHS->swapOperands();
2470         if (LHS->getOperand(0) == RHS->getOperand(0) &&
2471             LHS->getOperand(1) == RHS->getOperand(1)) {
2472           Value *Op0 = LHS->getOperand(0), *Op1 = LHS->getOperand(1);
2473           unsigned Code = getICmpCode(LHS) ^ getICmpCode(RHS);
2474           bool isSigned = LHS->isSigned() || RHS->isSigned();
2475           return ReplaceInstUsesWith(I,
2476                                getNewICmpValue(isSigned, Code, Op0, Op1,
2477                                                Builder));
2478         }
2479       }
2480
2481   // fold (xor (cast A), (cast B)) -> (cast (xor A, B))
2482   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
2483     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
2484       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) { // same cast kind?
2485         Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
2486         if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isIntegerTy() &&
2487             // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
2488             ShouldOptimizeCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0),
2489                                I.getType()) &&
2490             ShouldOptimizeCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0),
2491                                I.getType())) {
2492           Value *NewOp = Builder->CreateXor(Op0C->getOperand(0),
2493                                             Op1C->getOperand(0), I.getName());
2494           return CastInst::Create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
2495         }
2496       }
2497   }
2498
2499   return Changed ? &I : nullptr;
2500 }