lib/Transforms/InstCombine/InstCombineCompares.cpp

   1 //===- InstCombineCompares.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 visitICmp and visitFCmp functions.
  11 //
  12 //===----------------------------------------------------------------------===//
  13
  14 #include "InstCombine.h"
  15 #include "llvm/ADT/APSInt.h"
  16 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
  17 #include "llvm/Analysis/ConstantFolding.h"
  18 #include "llvm/Analysis/InstructionSimplify.h"
  19 #include "llvm/Analysis/MemoryBuiltins.h"
  20 #include "llvm/IR/ConstantRange.h"
  21 #include "llvm/IR/DataLayout.h"
  22 #include "llvm/IR/GetElementPtrTypeIterator.h"
  23 #include "llvm/IR/IntrinsicInst.h"
  24 #include "llvm/IR/PatternMatch.h"
  25 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
  26 #include "llvm/Support/Debug.h"
  27 #include "llvm/Target/TargetLibraryInfo.h"
  28
  29 using namespace llvm;
  30 using namespace PatternMatch;
  31
  32 #define DEBUG_TYPE "instcombine"
  33
  34 // How many times is a select replaced by one of its operands?
  35 STATISTIC(NumSel, "Number of select opts");
  36
  37 // Initialization Routines
  38
  39 static ConstantInt *getOne(Constant *C) {
  40   return ConstantInt::get(cast<IntegerType>(C->getType()), 1);
  41 }
  42
  43 static ConstantInt *ExtractElement(Constant *V, Constant *Idx) {
  44   return cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getExtractElement(V, Idx));
  45 }
  46
  47 static bool HasAddOverflow(ConstantInt *Result,
  48                            ConstantInt *In1, ConstantInt *In2,
  49                            bool IsSigned) {
  50   if (!IsSigned)
  51     return Result->getValue().ult(In1->getValue());
  52
  53   if (In2->isNegative())
  54     return Result->getValue().sgt(In1->getValue());
  55   return Result->getValue().slt(In1->getValue());
  56 }
  57
  58 /// AddWithOverflow - Compute Result = In1+In2, returning true if the result
  59 /// overflowed for this type.
  60 static bool AddWithOverflow(Constant *&Result, Constant *In1,
  61                             Constant *In2, bool IsSigned = false) {
  62   Result = ConstantExpr::getAdd(In1, In2);
  63
  64   if (VectorType *VTy = dyn_cast<VectorType>(In1->getType())) {
  65     for (unsigned i = 0, e = VTy->getNumElements(); i != e; ++i) {
  66       Constant *Idx = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(In1->getContext()), i);
  67       if (HasAddOverflow(ExtractElement(Result, Idx),
  68                          ExtractElement(In1, Idx),
  69                          ExtractElement(In2, Idx),
  70                          IsSigned))
  71         return true;
  72     }
  73     return false;
  74   }
  75
  76   return HasAddOverflow(cast<ConstantInt>(Result),
  77                         cast<ConstantInt>(In1), cast<ConstantInt>(In2),
  78                         IsSigned);
  79 }
  80
  81 static bool HasSubOverflow(ConstantInt *Result,
  82                            ConstantInt *In1, ConstantInt *In2,
  83                            bool IsSigned) {
  84   if (!IsSigned)
  85     return Result->getValue().ugt(In1->getValue());
  86
  87   if (In2->isNegative())
  88     return Result->getValue().slt(In1->getValue());
  89
  90   return Result->getValue().sgt(In1->getValue());
  91 }
  92
  93 /// SubWithOverflow - Compute Result = In1-In2, returning true if the result
  94 /// overflowed for this type.
  95 static bool SubWithOverflow(Constant *&Result, Constant *In1,
  96                             Constant *In2, bool IsSigned = false) {
  97   Result = ConstantExpr::getSub(In1, In2);
  98
  99   if (VectorType *VTy = dyn_cast<VectorType>(In1->getType())) {
 100     for (unsigned i = 0, e = VTy->getNumElements(); i != e; ++i) {
 101       Constant *Idx = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(In1->getContext()), i);
 102       if (HasSubOverflow(ExtractElement(Result, Idx),
 103                          ExtractElement(In1, Idx),
 104                          ExtractElement(In2, Idx),
 105                          IsSigned))
 106         return true;
 107     }
 108     return false;
 109   }
 110
 111   return HasSubOverflow(cast<ConstantInt>(Result),
 112                         cast<ConstantInt>(In1), cast<ConstantInt>(In2),
 113                         IsSigned);
 114 }
 115
 116 /// isSignBitCheck - Given an exploded icmp instruction, return true if the
 117 /// comparison only checks the sign bit.  If it only checks the sign bit, set
 118 /// TrueIfSigned if the result of the comparison is true when the input value is
 119 /// signed.
 120 static bool isSignBitCheck(ICmpInst::Predicate pred, ConstantInt *RHS,
 121                            bool &TrueIfSigned) {
 122   switch (pred) {
 123   case ICmpInst::ICMP_SLT:   // True if LHS s< 0
 124     TrueIfSigned = true;
 125     return RHS->isZero();
 126   case ICmpInst::ICMP_SLE:   // True if LHS s<= RHS and RHS == -1
 127     TrueIfSigned = true;
 128     return RHS->isAllOnesValue();
 129   case ICmpInst::ICMP_SGT:   // True if LHS s> -1
 130     TrueIfSigned = false;
 131     return RHS->isAllOnesValue();
 132   case ICmpInst::ICMP_UGT:
 133     // True if LHS u> RHS and RHS == high-bit-mask - 1
 134     TrueIfSigned = true;
 135     return RHS->isMaxValue(true);
 136   case ICmpInst::ICMP_UGE:
 137     // True if LHS u>= RHS and RHS == high-bit-mask (2^7, 2^15, 2^31, etc)
 138     TrueIfSigned = true;
 139     return RHS->getValue().isSignBit();
 140   default:
 141     return false;
 142   }
 143 }
 144
 145 /// Returns true if the exploded icmp can be expressed as a signed comparison
 146 /// to zero and updates the predicate accordingly.
 147 /// The signedness of the comparison is preserved.
 148 static bool isSignTest(ICmpInst::Predicate &pred, const ConstantInt *RHS) {
 149   if (!ICmpInst::isSigned(pred))
 150     return false;
 151
 152   if (RHS->isZero())
 153     return ICmpInst::isRelational(pred);
 154
 155   if (RHS->isOne()) {
 156     if (pred == ICmpInst::ICMP_SLT) {
 157       pred = ICmpInst::ICMP_SLE;
 158       return true;
 159     }
 160   } else if (RHS->isAllOnesValue()) {
 161     if (pred == ICmpInst::ICMP_SGT) {
 162       pred = ICmpInst::ICMP_SGE;
 163       return true;
 164     }
 165   }
 166
 167   return false;
 168 }
 169
 170 // isHighOnes - Return true if the constant is of the form 1+0+.
 171 // This is the same as lowones(~X).
 172 static bool isHighOnes(const ConstantInt *CI) {
 173   return (~CI->getValue() + 1).isPowerOf2();
 174 }
 175
 176 /// ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits - Given a signed integer type and a
 177 /// set of known zero and one bits, compute the maximum and minimum values that
 178 /// could have the specified known zero and known one bits, returning them in
 179 /// min/max.
 180 static void ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits(const APInt& KnownZero,
 181                                                    const APInt& KnownOne,
 182                                                    APInt& Min, APInt& Max) {
 183   assert(KnownZero.getBitWidth() == KnownOne.getBitWidth() &&
 184          KnownZero.getBitWidth() == Min.getBitWidth() &&
 185          KnownZero.getBitWidth() == Max.getBitWidth() &&
 186          "KnownZero, KnownOne and Min, Max must have equal bitwidth.");
 187   APInt UnknownBits = ~(KnownZero|KnownOne);
 188
 189   // The minimum value is when all unknown bits are zeros, EXCEPT for the sign
 190   // bit if it is unknown.
 191   Min = KnownOne;
 192   Max = KnownOne|UnknownBits;
 193
 194   if (UnknownBits.isNegative()) { // Sign bit is unknown
 195     Min.setBit(Min.getBitWidth()-1);
 196     Max.clearBit(Max.getBitWidth()-1);
 197   }
 198 }
 199
 200 // ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits - Given an unsigned integer type and
 201 // a set of known zero and one bits, compute the maximum and minimum values that
 202 // could have the specified known zero and known one bits, returning them in
 203 // min/max.
 204 static void ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits(const APInt &KnownZero,
 205                                                      const APInt &KnownOne,
 206                                                      APInt &Min, APInt &Max) {
 207   assert(KnownZero.getBitWidth() == KnownOne.getBitWidth() &&
 208          KnownZero.getBitWidth() == Min.getBitWidth() &&
 209          KnownZero.getBitWidth() == Max.getBitWidth() &&
 210          "Ty, KnownZero, KnownOne and Min, Max must have equal bitwidth.");
 211   APInt UnknownBits = ~(KnownZero|KnownOne);
 212
 213   // The minimum value is when the unknown bits are all zeros.
 214   Min = KnownOne;
 215   // The maximum value is when the unknown bits are all ones.
 216   Max = KnownOne|UnknownBits;
 217 }
 218
 219
 220
 221 /// FoldCmpLoadFromIndexedGlobal - Called we see this pattern:
 222 ///   cmp pred (load (gep GV, ...)), cmpcst
 223 /// where GV is a global variable with a constant initializer.  Try to simplify
 224 /// this into some simple computation that does not need the load.  For example
 225 /// we can optimize "icmp eq (load (gep "foo", 0, i)), 0" into "icmp eq i, 3".
 226 ///
 227 /// If AndCst is non-null, then the loaded value is masked with that constant
 228 /// before doing the comparison.  This handles cases like "A[i]&4 == 0".
 229 Instruction *InstCombiner::
 230 FoldCmpLoadFromIndexedGlobal(GetElementPtrInst *GEP, GlobalVariable *GV,
 231                              CmpInst &ICI, ConstantInt *AndCst) {
 232   // We need TD information to know the pointer size unless this is inbounds.
 233   if (!GEP->isInBounds() && !DL)
 234     return nullptr;
 235
 236   Constant *Init = GV->getInitializer();
 237   if (!isa<ConstantArray>(Init) && !isa<ConstantDataArray>(Init))
 238     return nullptr;
 239
 240   uint64_t ArrayElementCount = Init->getType()->getArrayNumElements();
 241   if (ArrayElementCount > 1024) return nullptr; // Don't blow up on huge arrays.
 242
 243   // There are many forms of this optimization we can handle, for now, just do
 244   // the simple index into a single-dimensional array.
 245   //
 246   // Require: GEP GV, 0, i {{, constant indices}}
 247   if (GEP->getNumOperands() < 3 ||
 248       !isa<ConstantInt>(GEP->getOperand(1)) ||
 249       !cast<ConstantInt>(GEP->getOperand(1))->isZero() ||
 250       isa<Constant>(GEP->getOperand(2)))
 251     return nullptr;
 252
 253   // Check that indices after the variable are constants and in-range for the
 254   // type they index.  Collect the indices.  This is typically for arrays of
 255   // structs.
 256   SmallVector<unsigned, 4> LaterIndices;
 257
 258   Type *EltTy = Init->getType()->getArrayElementType();
 259   for (unsigned i = 3, e = GEP->getNumOperands(); i != e; ++i) {
 260     ConstantInt *Idx = dyn_cast<ConstantInt>(GEP->getOperand(i));
 261     if (!Idx) return nullptr;  // Variable index.
 262
 263     uint64_t IdxVal = Idx->getZExtValue();
 264     if ((unsigned)IdxVal != IdxVal) return nullptr; // Too large array index.
 265
 266     if (StructType *STy = dyn_cast<StructType>(EltTy))
 267       EltTy = STy->getElementType(IdxVal);
 268     else if (ArrayType *ATy = dyn_cast<ArrayType>(EltTy)) {
 269       if (IdxVal >= ATy->getNumElements()) return nullptr;
 270       EltTy = ATy->getElementType();
 271     } else {
 272       return nullptr; // Unknown type.
 273     }
 274
 275     LaterIndices.push_back(IdxVal);
 276   }
 277
 278   enum { Overdefined = -3, Undefined = -2 };
 279
 280   // Variables for our state machines.
 281
 282   // FirstTrueElement/SecondTrueElement - Used to emit a comparison of the form
 283   // "i == 47 | i == 87", where 47 is the first index the condition is true for,
 284   // and 87 is the second (and last) index.  FirstTrueElement is -2 when
 285   // undefined, otherwise set to the first true element.  SecondTrueElement is
 286   // -2 when undefined, -3 when overdefined and >= 0 when that index is true.
 287   int FirstTrueElement = Undefined, SecondTrueElement = Undefined;
 288
 289   // FirstFalseElement/SecondFalseElement - Used to emit a comparison of the
 290   // form "i != 47 & i != 87".  Same state transitions as for true elements.
 291   int FirstFalseElement = Undefined, SecondFalseElement = Undefined;
 292
 293   /// TrueRangeEnd/FalseRangeEnd - In conjunction with First*Element, these
 294   /// define a state machine that triggers for ranges of values that the index
 295   /// is true or false for.  This triggers on things like "abbbbc"[i] == 'b'.
 296   /// This is -2 when undefined, -3 when overdefined, and otherwise the last
 297   /// index in the range (inclusive).  We use -2 for undefined here because we
 298   /// use relative comparisons and don't want 0-1 to match -1.
 299   int TrueRangeEnd = Undefined, FalseRangeEnd = Undefined;
 300
 301   // MagicBitvector - This is a magic bitvector where we set a bit if the
 302   // comparison is true for element 'i'.  If there are 64 elements or less in
 303   // the array, this will fully represent all the comparison results.
 304   uint64_t MagicBitvector = 0;
 305
 306
 307   // Scan the array and see if one of our patterns matches.
 308   Constant *CompareRHS = cast<Constant>(ICI.getOperand(1));
 309   for (unsigned i = 0, e = ArrayElementCount; i != e; ++i) {
 310     Constant *Elt = Init->getAggregateElement(i);
 311     if (!Elt) return nullptr;
 312
 313     // If this is indexing an array of structures, get the structure element.
 314     if (!LaterIndices.empty())
 315       Elt = ConstantExpr::getExtractValue(Elt, LaterIndices);
 316
 317     // If the element is masked, handle it.
 318     if (AndCst) Elt = ConstantExpr::getAnd(Elt, AndCst);
 319
 320     // Find out if the comparison would be true or false for the i'th element.
 321     Constant *C = ConstantFoldCompareInstOperands(ICI.getPredicate(), Elt,
 322                                                   CompareRHS, DL, TLI);
 323     // If the result is undef for this element, ignore it.
 324     if (isa<UndefValue>(C)) {
 325       // Extend range state machines to cover this element in case there is an
 326       // undef in the middle of the range.
 327       if (TrueRangeEnd == (int)i-1)
 328         TrueRangeEnd = i;
 329       if (FalseRangeEnd == (int)i-1)
 330         FalseRangeEnd = i;
 331       continue;
 332     }
 333
 334     // If we can't compute the result for any of the elements, we have to give
 335     // up evaluating the entire conditional.
 336     if (!isa<ConstantInt>(C)) return nullptr;
 337
 338     // Otherwise, we know if the comparison is true or false for this element,
 339     // update our state machines.
 340     bool IsTrueForElt = !cast<ConstantInt>(C)->isZero();
 341
 342     // State machine for single/double/range index comparison.
 343     if (IsTrueForElt) {
 344       // Update the TrueElement state machine.
 345       if (FirstTrueElement == Undefined)
 346         FirstTrueElement = TrueRangeEnd = i;  // First true element.
 347       else {
 348         // Update double-compare state machine.
 349         if (SecondTrueElement == Undefined)
 350           SecondTrueElement = i;
 351         else
 352           SecondTrueElement = Overdefined;
 353
 354         // Update range state machine.
 355         if (TrueRangeEnd == (int)i-1)
 356           TrueRangeEnd = i;
 357         else
 358           TrueRangeEnd = Overdefined;
 359       }
 360     } else {
 361       // Update the FalseElement state machine.
 362       if (FirstFalseElement == Undefined)
 363         FirstFalseElement = FalseRangeEnd = i; // First false element.
 364       else {
 365         // Update double-compare state machine.
 366         if (SecondFalseElement == Undefined)
 367           SecondFalseElement = i;
 368         else
 369           SecondFalseElement = Overdefined;
 370
 371         // Update range state machine.
 372         if (FalseRangeEnd == (int)i-1)
 373           FalseRangeEnd = i;
 374         else
 375           FalseRangeEnd = Overdefined;
 376       }
 377     }
 378
 379
 380     // If this element is in range, update our magic bitvector.
 381     if (i < 64 && IsTrueForElt)
 382       MagicBitvector |= 1ULL << i;
 383
 384     // If all of our states become overdefined, bail out early.  Since the
 385     // predicate is expensive, only check it every 8 elements.  This is only
 386     // really useful for really huge arrays.
 387     if ((i & 8) == 0 && i >= 64 && SecondTrueElement == Overdefined &&
 388         SecondFalseElement == Overdefined && TrueRangeEnd == Overdefined &&
 389         FalseRangeEnd == Overdefined)
 390       return nullptr;
 391   }
 392
 393   // Now that we've scanned the entire array, emit our new comparison(s).  We
 394   // order the state machines in complexity of the generated code.
 395   Value *Idx = GEP->getOperand(2);
 396
 397   // If the index is larger than the pointer size of the target, truncate the
 398   // index down like the GEP would do implicitly.  We don't have to do this for
 399   // an inbounds GEP because the index can't be out of range.
 400   if (!GEP->isInBounds()) {
 401     Type *IntPtrTy = DL->getIntPtrType(GEP->getType());
 402     unsigned PtrSize = IntPtrTy->getIntegerBitWidth();
 403     if (Idx->getType()->getPrimitiveSizeInBits() > PtrSize)
 404       Idx = Builder->CreateTrunc(Idx, IntPtrTy);
 405   }
 406
 407   // If the comparison is only true for one or two elements, emit direct
 408   // comparisons.
 409   if (SecondTrueElement != Overdefined) {
 410     // None true -> false.
 411     if (FirstTrueElement == Undefined)
 412       return ReplaceInstUsesWith(ICI, Builder->getFalse());
 413
 414     Value *FirstTrueIdx = ConstantInt::get(Idx->getType(), FirstTrueElement);
 415
 416     // True for one element -> 'i == 47'.
 417     if (SecondTrueElement == Undefined)
 418       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Idx, FirstTrueIdx);
 419
 420     // True for two elements -> 'i == 47 | i == 72'.
 421     Value *C1 = Builder->CreateICmpEQ(Idx, FirstTrueIdx);
 422     Value *SecondTrueIdx = ConstantInt::get(Idx->getType(), SecondTrueElement);
 423     Value *C2 = Builder->CreateICmpEQ(Idx, SecondTrueIdx);
 424     return BinaryOperator::CreateOr(C1, C2);
 425   }
 426
 427   // If the comparison is only false for one or two elements, emit direct
 428   // comparisons.
 429   if (SecondFalseElement != Overdefined) {
 430     // None false -> true.
 431     if (FirstFalseElement == Undefined)
 432       return ReplaceInstUsesWith(ICI, Builder->getTrue());
 433
 434     Value *FirstFalseIdx = ConstantInt::get(Idx->getType(), FirstFalseElement);
 435
 436     // False for one element -> 'i != 47'.
 437     if (SecondFalseElement == Undefined)
 438       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Idx, FirstFalseIdx);
 439
 440     // False for two elements -> 'i != 47 & i != 72'.
 441     Value *C1 = Builder->CreateICmpNE(Idx, FirstFalseIdx);
 442     Value *SecondFalseIdx = ConstantInt::get(Idx->getType(),SecondFalseElement);
 443     Value *C2 = Builder->CreateICmpNE(Idx, SecondFalseIdx);
 444     return BinaryOperator::CreateAnd(C1, C2);
 445   }
 446
 447   // If the comparison can be replaced with a range comparison for the elements
 448   // where it is true, emit the range check.
 449   if (TrueRangeEnd != Overdefined) {
 450     assert(TrueRangeEnd != FirstTrueElement && "Should emit single compare");
 451
 452     // Generate (i-FirstTrue) <u (TrueRangeEnd-FirstTrue+1).
 453     if (FirstTrueElement) {
 454       Value *Offs = ConstantInt::get(Idx->getType(), -FirstTrueElement);
 455       Idx = Builder->CreateAdd(Idx, Offs);
 456     }
 457
 458     Value *End = ConstantInt::get(Idx->getType(),
 459                                   TrueRangeEnd-FirstTrueElement+1);
 460     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Idx, End);
 461   }
 462
 463   // False range check.
 464   if (FalseRangeEnd != Overdefined) {
 465     assert(FalseRangeEnd != FirstFalseElement && "Should emit single compare");
 466     // Generate (i-FirstFalse) >u (FalseRangeEnd-FirstFalse).
 467     if (FirstFalseElement) {
 468       Value *Offs = ConstantInt::get(Idx->getType(), -FirstFalseElement);
 469       Idx = Builder->CreateAdd(Idx, Offs);
 470     }
 471
 472     Value *End = ConstantInt::get(Idx->getType(),
 473                                   FalseRangeEnd-FirstFalseElement);
 474     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, Idx, End);
 475   }
 476
 477
 478   // If a magic bitvector captures the entire comparison state
 479   // of this load, replace it with computation that does:
 480   //   ((magic_cst >> i) & 1) != 0
 481   {
 482     Type *Ty = nullptr;
 483
 484     // Look for an appropriate type:
 485     // - The type of Idx if the magic fits
 486     // - The smallest fitting legal type if we have a DataLayout
 487     // - Default to i32
 488     if (ArrayElementCount <= Idx->getType()->getIntegerBitWidth())
 489       Ty = Idx->getType();
 490     else if (DL)
 491       Ty = DL->getSmallestLegalIntType(Init->getContext(), ArrayElementCount);
 492     else if (ArrayElementCount <= 32)
 493       Ty = Type::getInt32Ty(Init->getContext());
 494
 495     if (Ty) {
 496       Value *V = Builder->CreateIntCast(Idx, Ty, false);
 497       V = Builder->CreateLShr(ConstantInt::get(Ty, MagicBitvector), V);
 498       V = Builder->CreateAnd(ConstantInt::get(Ty, 1), V);
 499       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, V, ConstantInt::get(Ty, 0));
 500     }
 501   }
 502
 503   return nullptr;
 504 }
 505
 506
 507 /// EvaluateGEPOffsetExpression - Return a value that can be used to compare
 508 /// the *offset* implied by a GEP to zero.  For example, if we have &A[i], we
 509 /// want to return 'i' for "icmp ne i, 0".  Note that, in general, indices can
 510 /// be complex, and scales are involved.  The above expression would also be
 511 /// legal to codegen as "icmp ne (i*4), 0" (assuming A is a pointer to i32).
 512 /// This later form is less amenable to optimization though, and we are allowed
 513 /// to generate the first by knowing that pointer arithmetic doesn't overflow.
 514 ///
 515 /// If we can't emit an optimized form for this expression, this returns null.
 516 ///
 517 static Value *EvaluateGEPOffsetExpression(User *GEP, InstCombiner &IC) {
 518   const DataLayout &DL = *IC.getDataLayout();
 519   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
 520
 521   // Check to see if this gep only has a single variable index.  If so, and if
 522   // any constant indices are a multiple of its scale, then we can compute this
 523   // in terms of the scale of the variable index.  For example, if the GEP
 524   // implies an offset of "12 + i*4", then we can codegen this as "3 + i",
 525   // because the expression will cross zero at the same point.
 526   unsigned i, e = GEP->getNumOperands();
 527   int64_t Offset = 0;
 528   for (i = 1; i != e; ++i, ++GTI) {
 529     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP->getOperand(i))) {
 530       // Compute the aggregate offset of constant indices.
 531       if (CI->isZero()) continue;
 532
 533       // Handle a struct index, which adds its field offset to the pointer.
 534       if (StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
 535         Offset += DL.getStructLayout(STy)->getElementOffset(CI->getZExtValue());
 536       } else {
 537         uint64_t Size = DL.getTypeAllocSize(GTI.getIndexedType());
 538         Offset += Size*CI->getSExtValue();
 539       }
 540     } else {
 541       // Found our variable index.
 542       break;
 543     }
 544   }
 545
 546   // If there are no variable indices, we must have a constant offset, just
 547   // evaluate it the general way.
 548   if (i == e) return nullptr;
 549
 550   Value *VariableIdx = GEP->getOperand(i);
 551   // Determine the scale factor of the variable element.  For example, this is
 552   // 4 if the variable index is into an array of i32.
 553   uint64_t VariableScale = DL.getTypeAllocSize(GTI.getIndexedType());
 554
 555   // Verify that there are no other variable indices.  If so, emit the hard way.
 556   for (++i, ++GTI; i != e; ++i, ++GTI) {
 557     ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP->getOperand(i));
 558     if (!CI) return nullptr;
 559
 560     // Compute the aggregate offset of constant indices.
 561     if (CI->isZero()) continue;
 562
 563     // Handle a struct index, which adds its field offset to the pointer.
 564     if (StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
 565       Offset += DL.getStructLayout(STy)->getElementOffset(CI->getZExtValue());
 566     } else {
 567       uint64_t Size = DL.getTypeAllocSize(GTI.getIndexedType());
 568       Offset += Size*CI->getSExtValue();
 569     }
 570   }
 571
 572
 573
 574   // Okay, we know we have a single variable index, which must be a
 575   // pointer/array/vector index.  If there is no offset, life is simple, return
 576   // the index.
 577   Type *IntPtrTy = DL.getIntPtrType(GEP->getOperand(0)->getType());
 578   unsigned IntPtrWidth = IntPtrTy->getIntegerBitWidth();
 579   if (Offset == 0) {
 580     // Cast to intptrty in case a truncation occurs.  If an extension is needed,
 581     // we don't need to bother extending: the extension won't affect where the
 582     // computation crosses zero.
 583     if (VariableIdx->getType()->getPrimitiveSizeInBits() > IntPtrWidth) {
 584       VariableIdx = IC.Builder->CreateTrunc(VariableIdx, IntPtrTy);
 585     }
 586     return VariableIdx;
 587   }
 588
 589   // Otherwise, there is an index.  The computation we will do will be modulo
 590   // the pointer size, so get it.
 591   uint64_t PtrSizeMask = ~0ULL >> (64-IntPtrWidth);
 592
 593   Offset &= PtrSizeMask;
 594   VariableScale &= PtrSizeMask;
 595
 596   // To do this transformation, any constant index must be a multiple of the
 597   // variable scale factor.  For example, we can evaluate "12 + 4*i" as "3 + i",
 598   // but we can't evaluate "10 + 3*i" in terms of i.  Check that the offset is a
 599   // multiple of the variable scale.
 600   int64_t NewOffs = Offset / (int64_t)VariableScale;
 601   if (Offset != NewOffs*(int64_t)VariableScale)
 602     return nullptr;
 603
 604   // Okay, we can do this evaluation.  Start by converting the index to intptr.
 605   if (VariableIdx->getType() != IntPtrTy)
 606     VariableIdx = IC.Builder->CreateIntCast(VariableIdx, IntPtrTy,
 607                                             true /*Signed*/);
 608   Constant *OffsetVal = ConstantInt::get(IntPtrTy, NewOffs);
 609   return IC.Builder->CreateAdd(VariableIdx, OffsetVal, "offset");
 610 }
 611
 612 /// FoldGEPICmp - Fold comparisons between a GEP instruction and something
 613 /// else.  At this point we know that the GEP is on the LHS of the comparison.
 614 Instruction *InstCombiner::FoldGEPICmp(GEPOperator *GEPLHS, Value *RHS,
 615                                        ICmpInst::Predicate Cond,
 616                                        Instruction &I) {
 617   // Don't transform signed compares of GEPs into index compares. Even if the
 618   // GEP is inbounds, the final add of the base pointer can have signed overflow
 619   // and would change the result of the icmp.
 620   // e.g. "&foo[0] <s &foo[1]" can't be folded to "true" because "foo" could be
 621   // the maximum signed value for the pointer type.
 622   if (ICmpInst::isSigned(Cond))
 623     return nullptr;
 624
 625   // Look through bitcasts and addrspacecasts. We do not however want to remove
 626   // 0 GEPs.
 627   if (!isa<GetElementPtrInst>(RHS))
 628     RHS = RHS->stripPointerCasts();
 629
 630   Value *PtrBase = GEPLHS->getOperand(0);
 631   if (DL && PtrBase == RHS && GEPLHS->isInBounds()) {
 632     // ((gep Ptr, OFFSET) cmp Ptr)   ---> (OFFSET cmp 0).
 633     // This transformation (ignoring the base and scales) is valid because we
 634     // know pointers can't overflow since the gep is inbounds.  See if we can
 635     // output an optimized form.
 636     Value *Offset = EvaluateGEPOffsetExpression(GEPLHS, *this);
 637
 638     // If not, synthesize the offset the hard way.
 639     if (!Offset)
 640       Offset = EmitGEPOffset(GEPLHS);
 641     return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), Offset,
 642                         Constant::getNullValue(Offset->getType()));
 643   } else if (GEPOperator *GEPRHS = dyn_cast<GEPOperator>(RHS)) {
 644     // If the base pointers are different, but the indices are the same, just
 645     // compare the base pointer.
 646     if (PtrBase != GEPRHS->getOperand(0)) {
 647       bool IndicesTheSame = GEPLHS->getNumOperands()==GEPRHS->getNumOperands();
 648       IndicesTheSame &= GEPLHS->getOperand(0)->getType() ==
 649                         GEPRHS->getOperand(0)->getType();
 650       if (IndicesTheSame)
 651         for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
 652           if (GEPLHS->getOperand(i) != GEPRHS->getOperand(i)) {
 653             IndicesTheSame = false;
 654             break;
 655           }
 656
 657       // If all indices are the same, just compare the base pointers.
 658       if (IndicesTheSame)
 659         return new ICmpInst(Cond, GEPLHS->getOperand(0), GEPRHS->getOperand(0));
 660
 661       // If we're comparing GEPs with two base pointers that only differ in type
 662       // and both GEPs have only constant indices or just one use, then fold
 663       // the compare with the adjusted indices.
 664       if (DL && GEPLHS->isInBounds() && GEPRHS->isInBounds() &&
 665           (GEPLHS->hasAllConstantIndices() || GEPLHS->hasOneUse()) &&
 666           (GEPRHS->hasAllConstantIndices() || GEPRHS->hasOneUse()) &&
 667           PtrBase->stripPointerCasts() ==
 668             GEPRHS->getOperand(0)->stripPointerCasts()) {
 669         Value *LOffset = EmitGEPOffset(GEPLHS);
 670         Value *ROffset = EmitGEPOffset(GEPRHS);
 671
 672         // If we looked through an addrspacecast between different sized address
 673         // spaces, the LHS and RHS pointers are different sized
 674         // integers. Truncate to the smaller one.
 675         Type *LHSIndexTy = LOffset->getType();
 676         Type *RHSIndexTy = ROffset->getType();
 677         if (LHSIndexTy != RHSIndexTy) {
 678           if (LHSIndexTy->getPrimitiveSizeInBits() <
 679               RHSIndexTy->getPrimitiveSizeInBits()) {
 680             ROffset = Builder->CreateTrunc(ROffset, LHSIndexTy);
 681           } else
 682             LOffset = Builder->CreateTrunc(LOffset, RHSIndexTy);
 683         }
 684
 685         Value *Cmp = Builder->CreateICmp(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond),
 686                                          LOffset, ROffset);
 687         return ReplaceInstUsesWith(I, Cmp);
 688       }
 689
 690       // Otherwise, the base pointers are different and the indices are
 691       // different, bail out.
 692       return nullptr;
 693     }
 694
 695     // If one of the GEPs has all zero indices, recurse.
 696     if (GEPLHS->hasAllZeroIndices())
 697       return FoldGEPICmp(GEPRHS, GEPLHS->getOperand(0),
 698                          ICmpInst::getSwappedPredicate(Cond), I);
 699
 700     // If the other GEP has all zero indices, recurse.
 701     if (GEPRHS->hasAllZeroIndices())
 702       return FoldGEPICmp(GEPLHS, GEPRHS->getOperand(0), Cond, I);
 703
 704     bool GEPsInBounds = GEPLHS->isInBounds() && GEPRHS->isInBounds();
 705     if (GEPLHS->getNumOperands() == GEPRHS->getNumOperands()) {
 706       // If the GEPs only differ by one index, compare it.
 707       unsigned NumDifferences = 0;  // Keep track of # differences.
 708       unsigned DiffOperand = 0;     // The operand that differs.
 709       for (unsigned i = 1, e = GEPRHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
 710         if (GEPLHS->getOperand(i) != GEPRHS->getOperand(i)) {
 711           if (GEPLHS->getOperand(i)->getType()->getPrimitiveSizeInBits() !=
 712                    GEPRHS->getOperand(i)->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
 713             // Irreconcilable differences.
 714             NumDifferences = 2;
 715             break;
 716           } else {
 717             if (NumDifferences++) break;
 718             DiffOperand = i;
 719           }
 720         }
 721
 722       if (NumDifferences == 0)   // SAME GEP?
 723         return ReplaceInstUsesWith(I, // No comparison is needed here.
 724                              Builder->getInt1(ICmpInst::isTrueWhenEqual(Cond)));
 725
 726       else if (NumDifferences == 1 && GEPsInBounds) {
 727         Value *LHSV = GEPLHS->getOperand(DiffOperand);
 728         Value *RHSV = GEPRHS->getOperand(DiffOperand);
 729         // Make sure we do a signed comparison here.
 730         return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), LHSV, RHSV);
 731       }
 732     }
 733
 734     // Only lower this if the icmp is the only user of the GEP or if we expect
 735     // the result to fold to a constant!
 736     if (DL &&
 737         GEPsInBounds &&
 738         (isa<ConstantExpr>(GEPLHS) || GEPLHS->hasOneUse()) &&
 739         (isa<ConstantExpr>(GEPRHS) || GEPRHS->hasOneUse())) {
 740       // ((gep Ptr, OFFSET1) cmp (gep Ptr, OFFSET2)  --->  (OFFSET1 cmp OFFSET2)
 741       Value *L = EmitGEPOffset(GEPLHS);
 742       Value *R = EmitGEPOffset(GEPRHS);
 743       return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), L, R);
 744     }
 745   }
 746   return nullptr;
 747 }
 748
 749 /// FoldICmpAddOpCst - Fold "icmp pred (X+CI), X".
 750 Instruction *InstCombiner::FoldICmpAddOpCst(Instruction &ICI,
 751                                             Value *X, ConstantInt *CI,
 752                                             ICmpInst::Predicate Pred) {
 753   // From this point on, we know that (X+C <= X) --> (X+C < X) because C != 0,
 754   // so the values can never be equal.  Similarly for all other "or equals"
 755   // operators.
 756
 757   // (X+1) <u X        --> X >u (MAXUINT-1)        --> X == 255
 758   // (X+2) <u X        --> X >u (MAXUINT-2)        --> X > 253
 759   // (X+MAXUINT) <u X  --> X >u (MAXUINT-MAXUINT)  --> X != 0
 760   if (Pred == ICmpInst::ICMP_ULT || Pred == ICmpInst::ICMP_ULE) {
 761     Value *R =
 762       ConstantExpr::getSub(ConstantInt::getAllOnesValue(CI->getType()), CI);
 763     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, X, R);
 764   }
 765
 766   // (X+1) >u X        --> X <u (0-1)        --> X != 255
 767   // (X+2) >u X        --> X <u (0-2)        --> X <u 254
 768   // (X+MAXUINT) >u X  --> X <u (0-MAXUINT)  --> X <u 1  --> X == 0
 769   if (Pred == ICmpInst::ICMP_UGT || Pred == ICmpInst::ICMP_UGE)
 770     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, X, ConstantExpr::getNeg(CI));
 771
 772   unsigned BitWidth = CI->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
 773   ConstantInt *SMax = ConstantInt::get(X->getContext(),
 774                                        APInt::getSignedMaxValue(BitWidth));
 775
 776   // (X+ 1) <s X       --> X >s (MAXSINT-1)          --> X == 127
 777   // (X+ 2) <s X       --> X >s (MAXSINT-2)          --> X >s 125
 778   // (X+MAXSINT) <s X  --> X >s (MAXSINT-MAXSINT)    --> X >s 0
 779   // (X+MINSINT) <s X  --> X >s (MAXSINT-MINSINT)    --> X >s -1
 780   // (X+ -2) <s X      --> X >s (MAXSINT- -2)        --> X >s 126
 781   // (X+ -1) <s X      --> X >s (MAXSINT- -1)        --> X != 127
 782   if (Pred == ICmpInst::ICMP_SLT || Pred == ICmpInst::ICMP_SLE)
 783     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, X, ConstantExpr::getSub(SMax, CI));
 784
 785   // (X+ 1) >s X       --> X <s (MAXSINT-(1-1))       --> X != 127
 786   // (X+ 2) >s X       --> X <s (MAXSINT-(2-1))       --> X <s 126
 787   // (X+MAXSINT) >s X  --> X <s (MAXSINT-(MAXSINT-1)) --> X <s 1
 788   // (X+MINSINT) >s X  --> X <s (MAXSINT-(MINSINT-1)) --> X <s -2
 789   // (X+ -2) >s X      --> X <s (MAXSINT-(-2-1))      --> X <s -126
 790   // (X+ -1) >s X      --> X <s (MAXSINT-(-1-1))      --> X == -128
 791
 792   assert(Pred == ICmpInst::ICMP_SGT || Pred == ICmpInst::ICMP_SGE);
 793   Constant *C = Builder->getInt(CI->getValue()-1);
 794   return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, X, ConstantExpr::getSub(SMax, C));
 795 }
 796
 797 /// FoldICmpDivCst - Fold "icmp pred, ([su]div X, DivRHS), CmpRHS" where DivRHS
 798 /// and CmpRHS are both known to be integer constants.
 799 Instruction *InstCombiner::FoldICmpDivCst(ICmpInst &ICI, BinaryOperator *DivI,
 800                                           ConstantInt *DivRHS) {
 801   ConstantInt *CmpRHS = cast<ConstantInt>(ICI.getOperand(1));
 802   const APInt &CmpRHSV = CmpRHS->getValue();
 803
 804   // FIXME: If the operand types don't match the type of the divide
 805   // then don't attempt this transform. The code below doesn't have the
 806   // logic to deal with a signed divide and an unsigned compare (and
 807   // vice versa). This is because (x /s C1) <s C2  produces different
 808   // results than (x /s C1) <u C2 or (x /u C1) <s C2 or even
 809   // (x /u C1) <u C2.  Simply casting the operands and result won't
 810   // work. :(  The if statement below tests that condition and bails
 811   // if it finds it.
 812   bool DivIsSigned = DivI->getOpcode() == Instruction::SDiv;
 813   if (!ICI.isEquality() && DivIsSigned != ICI.isSigned())
 814     return nullptr;
 815   if (DivRHS->isZero())
 816     return nullptr; // The ProdOV computation fails on divide by zero.
 817   if (DivIsSigned && DivRHS->isAllOnesValue())
 818     return nullptr; // The overflow computation also screws up here
 819   if (DivRHS->isOne()) {
 820     // This eliminates some funny cases with INT_MIN.
 821     ICI.setOperand(0, DivI->getOperand(0));   // X/1 == X.
 822     return &ICI;
 823   }
 824
 825   // Compute Prod = CI * DivRHS. We are essentially solving an equation
 826   // of form X/C1=C2. We solve for X by multiplying C1 (DivRHS) and
 827   // C2 (CI). By solving for X we can turn this into a range check
 828   // instead of computing a divide.
 829   Constant *Prod = ConstantExpr::getMul(CmpRHS, DivRHS);
 830
 831   // Determine if the product overflows by seeing if the product is
 832   // not equal to the divide. Make sure we do the same kind of divide
 833   // as in the LHS instruction that we're folding.
 834   bool ProdOV = (DivIsSigned ? ConstantExpr::getSDiv(Prod, DivRHS) :
 835                  ConstantExpr::getUDiv(Prod, DivRHS)) != CmpRHS;
 836
 837   // Get the ICmp opcode
 838   ICmpInst::Predicate Pred = ICI.getPredicate();
 839
 840   /// If the division is known to be exact, then there is no remainder from the
 841   /// divide, so the covered range size is unit, otherwise it is the divisor.
 842   ConstantInt *RangeSize = DivI->isExact() ? getOne(Prod) : DivRHS;
 843
 844   // Figure out the interval that is being checked.  For example, a comparison
 845   // like "X /u 5 == 0" is really checking that X is in the interval [0, 5).
 846   // Compute this interval based on the constants involved and the signedness of
 847   // the compare/divide.  This computes a half-open interval, keeping track of
 848   // whether either value in the interval overflows.  After analysis each
 849   // overflow variable is set to 0 if it's corresponding bound variable is valid
 850   // -1 if overflowed off the bottom end, or +1 if overflowed off the top end.
 851   int LoOverflow = 0, HiOverflow = 0;
 852   Constant *LoBound = nullptr, *HiBound = nullptr;
 853
 854   if (!DivIsSigned) {  // udiv
 855     // e.g. X/5 op 3  --> [15, 20)
 856     LoBound = Prod;
 857     HiOverflow = LoOverflow = ProdOV;
 858     if (!HiOverflow) {
 859       // If this is not an exact divide, then many values in the range collapse
 860       // to the same result value.
 861       HiOverflow = AddWithOverflow(HiBound, LoBound, RangeSize, false);
 862     }
 863
 864   } else if (DivRHS->getValue().isStrictlyPositive()) { // Divisor is > 0.
 865     if (CmpRHSV == 0) {       // (X / pos) op 0
 866       // Can't overflow.  e.g.  X/2 op 0 --> [-1, 2)
 867       LoBound = ConstantExpr::getNeg(SubOne(RangeSize));
 868       HiBound = RangeSize;
 869     } else if (CmpRHSV.isStrictlyPositive()) {   // (X / pos) op pos
 870       LoBound = Prod;     // e.g.   X/5 op 3 --> [15, 20)
 871       HiOverflow = LoOverflow = ProdOV;
 872       if (!HiOverflow)
 873         HiOverflow = AddWithOverflow(HiBound, Prod, RangeSize, true);
 874     } else {                       // (X / pos) op neg
 875       // e.g. X/5 op -3  --> [-15-4, -15+1) --> [-19, -14)
 876       HiBound = AddOne(Prod);
 877       LoOverflow = HiOverflow = ProdOV ? -1 : 0;
 878       if (!LoOverflow) {
 879         ConstantInt *DivNeg =cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(RangeSize));
 880         LoOverflow = AddWithOverflow(LoBound, HiBound, DivNeg, true) ? -1 : 0;
 881       }
 882     }
 883   } else if (DivRHS->isNegative()) { // Divisor is < 0.
 884     if (DivI->isExact())
 885       RangeSize = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(RangeSize));
 886     if (CmpRHSV == 0) {       // (X / neg) op 0
 887       // e.g. X/-5 op 0  --> [-4, 5)
 888       LoBound = AddOne(RangeSize);
 889       HiBound = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(RangeSize));
 890       if (HiBound == DivRHS) {     // -INTMIN = INTMIN
 891         HiOverflow = 1;            // [INTMIN+1, overflow)
 892         HiBound = nullptr;         // e.g. X/INTMIN = 0 --> X > INTMIN
 893       }
 894     } else if (CmpRHSV.isStrictlyPositive()) {   // (X / neg) op pos
 895       // e.g. X/-5 op 3  --> [-19, -14)
 896       HiBound = AddOne(Prod);
 897       HiOverflow = LoOverflow = ProdOV ? -1 : 0;
 898       if (!LoOverflow)
 899         LoOverflow = AddWithOverflow(LoBound, HiBound, RangeSize, true) ? -1:0;
 900     } else {                       // (X / neg) op neg
 901       LoBound = Prod;       // e.g. X/-5 op -3  --> [15, 20)
 902       LoOverflow = HiOverflow = ProdOV;
 903       if (!HiOverflow)
 904         HiOverflow = SubWithOverflow(HiBound, Prod, RangeSize, true);
 905     }
 906
 907     // Dividing by a negative swaps the condition.  LT <-> GT
 908     Pred = ICmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
 909   }
 910
 911   Value *X = DivI->getOperand(0);
 912   switch (Pred) {
 913   default: llvm_unreachable("Unhandled icmp opcode!");
 914   case ICmpInst::ICMP_EQ:
 915     if (LoOverflow && HiOverflow)
 916       return ReplaceInstUsesWith(ICI, Builder->getFalse());
 917     if (HiOverflow)
 918       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SGE :
 919                           ICmpInst::ICMP_UGE, X, LoBound);
 920     if (LoOverflow)
 921       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SLT :
 922                           ICmpInst::ICMP_ULT, X, HiBound);
 923     return ReplaceInstUsesWith(ICI, InsertRangeTest(X, LoBound, HiBound,
 924                                                     DivIsSigned, true));
 925   case ICmpInst::ICMP_NE:
 926     if (LoOverflow && HiOverflow)
 927       return ReplaceInstUsesWith(ICI, Builder->getTrue());
 928     if (HiOverflow)
 929       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SLT :
 930                           ICmpInst::ICMP_ULT, X, LoBound);
 931     if (LoOverflow)
 932       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SGE :
 933                           ICmpInst::ICMP_UGE, X, HiBound);
 934     return ReplaceInstUsesWith(ICI, InsertRangeTest(X, LoBound, HiBound,
 935                                                     DivIsSigned, false));
 936   case ICmpInst::ICMP_ULT:
 937   case ICmpInst::ICMP_SLT:
 938     if (LoOverflow == +1)   // Low bound is greater than input range.
 939       return ReplaceInstUsesWith(ICI, Builder->getTrue());
 940     if (LoOverflow == -1)   // Low bound is less than input range.
 941       return ReplaceInstUsesWith(ICI, Builder->getFalse());
 942     return new ICmpInst(Pred, X, LoBound);
 943   case ICmpInst::ICMP_UGT:
 944   case ICmpInst::ICMP_SGT:
 945     if (HiOverflow == +1)       // High bound greater than input range.
 946       return ReplaceInstUsesWith(ICI, Builder->getFalse());
 947     if (HiOverflow == -1)       // High bound less than input range.
 948       return ReplaceInstUsesWith(ICI, Builder->getTrue());
 949     if (Pred == ICmpInst::ICMP_UGT)
 950       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, X, HiBound);
 951     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, X, HiBound);
 952   }
 953 }
 954
 955 /// FoldICmpShrCst - Handle "icmp(([al]shr X, cst1), cst2)".
 956 Instruction *InstCombiner::FoldICmpShrCst(ICmpInst &ICI, BinaryOperator *Shr,
 957                                           ConstantInt *ShAmt) {
 958   const APInt &CmpRHSV = cast<ConstantInt>(ICI.getOperand(1))->getValue();
 959
 960   // Check that the shift amount is in range.  If not, don't perform
 961   // undefined shifts.  When the shift is visited it will be
 962   // simplified.
 963   uint32_t TypeBits = CmpRHSV.getBitWidth();
 964   uint32_t ShAmtVal = (uint32_t)ShAmt->getLimitedValue(TypeBits);
 965   if (ShAmtVal >= TypeBits || ShAmtVal == 0)
 966     return nullptr;
 967
 968   if (!ICI.isEquality()) {
 969     // If we have an unsigned comparison and an ashr, we can't simplify this.
 970     // Similarly for signed comparisons with lshr.
 971     if (ICI.isSigned() != (Shr->getOpcode() == Instruction::AShr))
 972       return nullptr;
 973
 974     // Otherwise, all lshr and most exact ashr's are equivalent to a udiv/sdiv
 975     // by a power of 2.  Since we already have logic to simplify these,
 976     // transform to div and then simplify the resultant comparison.
 977     if (Shr->getOpcode() == Instruction::AShr &&
 978         (!Shr->isExact() || ShAmtVal == TypeBits - 1))
 979       return nullptr;
 980
 981     // Revisit the shift (to delete it).
 982     Worklist.Add(Shr);
 983
 984     Constant *DivCst =
 985       ConstantInt::get(Shr->getType(), APInt::getOneBitSet(TypeBits, ShAmtVal));
 986
 987     Value *Tmp =
 988       Shr->getOpcode() == Instruction::AShr ?
 989       Builder->CreateSDiv(Shr->getOperand(0), DivCst, "", Shr->isExact()) :
 990       Builder->CreateUDiv(Shr->getOperand(0), DivCst, "", Shr->isExact());
 991
 992     ICI.setOperand(0, Tmp);
 993
 994     // If the builder folded the binop, just return it.
 995     BinaryOperator *TheDiv = dyn_cast<BinaryOperator>(Tmp);
 996     if (!TheDiv)
 997       return &ICI;
 998
 999     // Otherwise, fold this div/compare.
1000     assert(TheDiv->getOpcode() == Instruction::SDiv ||
1001            TheDiv->getOpcode() == Instruction::UDiv);
1002
1003     Instruction *Res = FoldICmpDivCst(ICI, TheDiv, cast<ConstantInt>(DivCst));
1004     assert(Res && "This div/cst should have folded!");
1005     return Res;
1006   }
1007
1008
1009   // If we are comparing against bits always shifted out, the
1010   // comparison cannot succeed.
1011   APInt Comp = CmpRHSV << ShAmtVal;
1012   ConstantInt *ShiftedCmpRHS = Builder->getInt(Comp);
1013   if (Shr->getOpcode() == Instruction::LShr)
1014     Comp = Comp.lshr(ShAmtVal);
1015   else
1016     Comp = Comp.ashr(ShAmtVal);
1017
1018   if (Comp != CmpRHSV) { // Comparing against a bit that we know is zero.
1019     bool IsICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
1020     Constant *Cst = Builder->getInt1(IsICMP_NE);
1021     return ReplaceInstUsesWith(ICI, Cst);
1022   }
1023
1024   // Otherwise, check to see if the bits shifted out are known to be zero.
1025   // If so, we can compare against the unshifted value:
1026   //  (X & 4) >> 1 == 2  --> (X & 4) == 4.
1027   if (Shr->hasOneUse() && Shr->isExact())
1028     return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), Shr->getOperand(0), ShiftedCmpRHS);
1029
1030   if (Shr->hasOneUse()) {
1031     // Otherwise strength reduce the shift into an and.
1032     APInt Val(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShAmtVal));
1033     Constant *Mask = Builder->getInt(Val);
1034
1035     Value *And = Builder->CreateAnd(Shr->getOperand(0),
1036                                     Mask, Shr->getName()+".mask");
1037     return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), And, ShiftedCmpRHS);
1038   }
1039   return nullptr;
1040 }
1041
1042 /// FoldICmpCstShrCst - Handle "(icmp eq/ne (ashr/lshr const2, A), const1)" ->
1043 /// (icmp eq/ne A, Log2(const2/const1)) ->
1044 /// (icmp eq/ne A, Log2(const2) - Log2(const1)).
1045 Instruction *InstCombiner::FoldICmpCstShrCst(ICmpInst &I, Value *Op, Value *A,
1046                                              ConstantInt *CI1,
1047                                              ConstantInt *CI2) {
1048   assert(I.isEquality() && "Cannot fold icmp gt/lt");
1049
1050   auto getConstant = [&I, this](bool IsTrue) {
1051     if (I.getPredicate() == I.ICMP_NE)
1052       IsTrue = !IsTrue;
1053     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(I.getType(), IsTrue));
1054   };
1055
1056   auto getICmp = [&I](CmpInst::Predicate Pred, Value *LHS, Value *RHS) {
1057     if (I.getPredicate() == I.ICMP_NE)
1058       Pred = CmpInst::getInversePredicate(Pred);
1059     return new ICmpInst(Pred, LHS, RHS);
1060   };
1061
1062   APInt AP1 = CI1->getValue();
1063   APInt AP2 = CI2->getValue();
1064
1065   // Don't bother doing any work for cases which InstSimplify handles.
1066   if (AP2 == 0)
1067     return nullptr;
1068   bool IsAShr = isa<AShrOperator>(Op);
1069   if (IsAShr) {
1070     if (AP2.isAllOnesValue())
1071       return nullptr;
1072     if (AP2.isNegative() != AP1.isNegative())
1073       return nullptr;
1074     if (AP2.sgt(AP1))
1075       return nullptr;
1076   }
1077
1078   if (!AP1)
1079     // 'A' must be large enough to shift out the highest set bit.
1080     return getICmp(I.ICMP_UGT, A,
1081                    ConstantInt::get(A->getType(), AP2.logBase2()));
1082
1083   if (AP1 == AP2)
1084     return getICmp(I.ICMP_EQ, A, ConstantInt::getNullValue(A->getType()));
1085
1086   // Get the distance between the highest bit that's set.
1087   int Shift;
1088   // Both the constants are negative, take their positive to calculate log.
1089   if (IsAShr && AP1.isNegative())
1090     // Get the ones' complement of AP2 and AP1 when computing the distance.
1091     Shift = (~AP2).logBase2() - (~AP1).logBase2();
1092   else
1093     Shift = AP2.logBase2() - AP1.logBase2();
1094
1095   if (Shift > 0) {
1096     if (IsAShr ? AP1 == AP2.ashr(Shift) : AP1 == AP2.lshr(Shift))
1097       return getICmp(I.ICMP_EQ, A, ConstantInt::get(A->getType(), Shift));
1098   }
1099   // Shifting const2 will never be equal to const1.
1100   return getConstant(false);
1101 }
1102
1103 /// FoldICmpCstShlCst - Handle "(icmp eq/ne (shl const2, A), const1)" ->
1104 /// (icmp eq/ne A, TrailingZeros(const1) - TrailingZeros(const2)).
1105 Instruction *InstCombiner::FoldICmpCstShlCst(ICmpInst &I, Value *Op, Value *A,
1106                                              ConstantInt *CI1,
1107                                              ConstantInt *CI2) {
1108   assert(I.isEquality() && "Cannot fold icmp gt/lt");
1109
1110   auto getConstant = [&I, this](bool IsTrue) {
1111     if (I.getPredicate() == I.ICMP_NE)
1112       IsTrue = !IsTrue;
1113     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(I.getType(), IsTrue));
1114   };
1115
1116   auto getICmp = [&I](CmpInst::Predicate Pred, Value *LHS, Value *RHS) {
1117     if (I.getPredicate() == I.ICMP_NE)
1118       Pred = CmpInst::getInversePredicate(Pred);
1119     return new ICmpInst(Pred, LHS, RHS);
1120   };
1121
1122   APInt AP1 = CI1->getValue();
1123   APInt AP2 = CI2->getValue();
1124
1125   // Don't bother doing any work for cases which InstSimplify handles.
1126   if (AP2 == 0)
1127     return nullptr;
1128
1129   unsigned AP2TrailingZeros = AP2.countTrailingZeros();
1130
1131   if (!AP1 && AP2TrailingZeros != 0)
1132     return getICmp(I.ICMP_UGE, A,
1133                    ConstantInt::get(A->getType(), AP2.getBitWidth() - AP2TrailingZeros));
1134
1135   if (AP1 == AP2)
1136     return getICmp(I.ICMP_EQ, A, ConstantInt::getNullValue(A->getType()));
1137
1138   // Get the distance between the lowest bits that are set.
1139   int Shift = AP1.countTrailingZeros() - AP2TrailingZeros;
1140
1141   if (Shift > 0 && AP2.shl(Shift) == AP1)
1142     return getICmp(I.ICMP_EQ, A, ConstantInt::get(A->getType(), Shift));
1143
1144   // Shifting const2 will never be equal to const1.
1145   return getConstant(false);
1146 }
1147
1148 /// visitICmpInstWithInstAndIntCst - Handle "icmp (instr, intcst)".
1149 ///
1150 Instruction *InstCombiner::visitICmpInstWithInstAndIntCst(ICmpInst &ICI,
1151                                                           Instruction *LHSI,
1152                                                           ConstantInt *RHS) {
1153   const APInt &RHSV = RHS->getValue();
1154
1155   switch (LHSI->getOpcode()) {
1156   case Instruction::Trunc:
1157     if (ICI.isEquality() && LHSI->hasOneUse()) {
1158       // Simplify icmp eq (trunc x to i8), 42 -> icmp eq x, 42|highbits if all
1159       // of the high bits truncated out of x are known.
1160       unsigned DstBits = LHSI->getType()->getPrimitiveSizeInBits(),
1161              SrcBits = LHSI->getOperand(0)->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
1162       APInt KnownZero(SrcBits, 0), KnownOne(SrcBits, 0);
1163       computeKnownBits(LHSI->getOperand(0), KnownZero, KnownOne, 0, &ICI);
1164
1165       // If all the high bits are known, we can do this xform.
1166       if ((KnownZero|KnownOne).countLeadingOnes() >= SrcBits-DstBits) {
1167         // Pull in the high bits from known-ones set.
1168         APInt NewRHS = RHS->getValue().zext(SrcBits);
1169         NewRHS |= KnownOne & APInt::getHighBitsSet(SrcBits, SrcBits-DstBits);
1170         return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSI->getOperand(0),
1171                             Builder->getInt(NewRHS));
1172       }
1173     }
1174     break;
1175
1176   case Instruction::Xor:         // (icmp pred (xor X, XorCst), CI)
1177     if (ConstantInt *XorCst = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) {
1178       // If this is a comparison that tests the signbit (X < 0) or (x > -1),
1179       // fold the xor.
1180       if ((ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && RHSV == 0) ||
1181           (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT && RHSV.isAllOnesValue())) {
1182         Value *CompareVal = LHSI->getOperand(0);
1183
1184         // If the sign bit of the XorCst is not set, there is no change to
1185         // the operation, just stop using the Xor.
1186         if (!XorCst->isNegative()) {
1187           ICI.setOperand(0, CompareVal);
1188           Worklist.Add(LHSI);
1189           return &ICI;
1190         }
1191
1192         // Was the old condition true if the operand is positive?
1193         bool isTrueIfPositive = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT;
1194
1195         // If so, the new one isn't.
1196         isTrueIfPositive ^= true;
1197
1198         if (isTrueIfPositive)
1199           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, CompareVal,
1200                               SubOne(RHS));
1201         else
1202           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, CompareVal,
1203                               AddOne(RHS));
1204       }
1205
1206       if (LHSI->hasOneUse()) {
1207         // (icmp u/s (xor A SignBit), C) -> (icmp s/u A, (xor C SignBit))
1208         if (!ICI.isEquality() && XorCst->getValue().isSignBit()) {
1209           const APInt &SignBit = XorCst->getValue();
1210           ICmpInst::Predicate Pred = ICI.isSigned()
1211                                          ? ICI.getUnsignedPredicate()
1212                                          : ICI.getSignedPredicate();
1213           return new ICmpInst(Pred, LHSI->getOperand(0),
1214                               Builder->getInt(RHSV ^ SignBit));
1215         }
1216
1217         // (icmp u/s (xor A ~SignBit), C) -> (icmp s/u (xor C ~SignBit), A)
1218         if (!ICI.isEquality() && XorCst->isMaxValue(true)) {
1219           const APInt &NotSignBit = XorCst->getValue();
1220           ICmpInst::Predicate Pred = ICI.isSigned()
1221                                          ? ICI.getUnsignedPredicate()
1222                                          : ICI.getSignedPredicate();
1223           Pred = ICI.getSwappedPredicate(Pred);
1224           return new ICmpInst(Pred, LHSI->getOperand(0),
1225                               Builder->getInt(RHSV ^ NotSignBit));
1226         }
1227       }
1228
1229       // (icmp ugt (xor X, C), ~C) -> (icmp ult X, C)
1230       //   iff -C is a power of 2
1231       if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_UGT &&
1232           XorCst->getValue() == ~RHSV && (RHSV + 1).isPowerOf2())
1233         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, LHSI->getOperand(0), XorCst);
1234
1235       // (icmp ult (xor X, C), -C) -> (icmp uge X, C)
1236       //   iff -C is a power of 2
1237       if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_ULT &&
1238           XorCst->getValue() == -RHSV && RHSV.isPowerOf2())
1239         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, LHSI->getOperand(0), XorCst);
1240     }
1241     break;
1242   case Instruction::And:         // (icmp pred (and X, AndCst), RHS)
1243     if (LHSI->hasOneUse() && isa<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1)) &&
1244         LHSI->getOperand(0)->hasOneUse()) {
1245       ConstantInt *AndCst = cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
1246
1247       // If the LHS is an AND of a truncating cast, we can widen the
1248       // and/compare to be the input width without changing the value
1249       // produced, eliminating a cast.
1250       if (TruncInst *Cast = dyn_cast<TruncInst>(LHSI->getOperand(0))) {
1251         // We can do this transformation if either the AND constant does not
1252         // have its sign bit set or if it is an equality comparison.
1253         // Extending a relational comparison when we're checking the sign
1254         // bit would not work.
1255         if (ICI.isEquality() ||
1256             (!AndCst->isNegative() && RHSV.isNonNegative())) {
1257           Value *NewAnd =
1258             Builder->CreateAnd(Cast->getOperand(0),
1259                                ConstantExpr::getZExt(AndCst, Cast->getSrcTy()));
1260           NewAnd->takeName(LHSI);
1261           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NewAnd,
1262                               ConstantExpr::getZExt(RHS, Cast->getSrcTy()));
1263         }
1264       }
1265
1266       // If the LHS is an AND of a zext, and we have an equality compare, we can
1267       // shrink the and/compare to the smaller type, eliminating the cast.
1268       if (ZExtInst *Cast = dyn_cast<ZExtInst>(LHSI->getOperand(0))) {
1269         IntegerType *Ty = cast<IntegerType>(Cast->getSrcTy());
1270         // Make sure we don't compare the upper bits, SimplifyDemandedBits
1271         // should fold the icmp to true/false in that case.
1272         if (ICI.isEquality() && RHSV.getActiveBits() <= Ty->getBitWidth()) {
1273           Value *NewAnd =
1274             Builder->CreateAnd(Cast->getOperand(0),
1275                                ConstantExpr::getTrunc(AndCst, Ty));
1276           NewAnd->takeName(LHSI);
1277           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NewAnd,
1278                               ConstantExpr::getTrunc(RHS, Ty));
1279         }
1280       }
1281
1282       // If this is: (X >> C1) & C2 != C3 (where any shift and any compare
1283       // could exist), turn it into (X & (C2 << C1)) != (C3 << C1).  This
1284       // happens a LOT in code produced by the C front-end, for bitfield
1285       // access.
1286       BinaryOperator *Shift = dyn_cast<BinaryOperator>(LHSI->getOperand(0));
1287       if (Shift && !Shift->isShift())
1288         Shift = nullptr;
1289
1290       ConstantInt *ShAmt;
1291       ShAmt = Shift ? dyn_cast<ConstantInt>(Shift->getOperand(1)) : nullptr;
1292
1293       // This seemingly simple opportunity to fold away a shift turns out to
1294       // be rather complicated. See PR17827
1295       // ( http://llvm.org/bugs/show_bug.cgi?id=17827 ) for details.
1296       if (ShAmt) {
1297         bool CanFold = false;
1298         unsigned ShiftOpcode = Shift->getOpcode();
1299         if (ShiftOpcode == Instruction::AShr) {
1300           // There may be some constraints that make this possible,
1301           // but nothing simple has been discovered yet.
1302           CanFold = false;
1303         } else if (ShiftOpcode == Instruction::Shl) {
1304           // For a left shift, we can fold if the comparison is not signed.
1305           // We can also fold a signed comparison if the mask value and
1306           // comparison value are not negative. These constraints may not be
1307           // obvious, but we can prove that they are correct using an SMT
1308           // solver.
1309           if (!ICI.isSigned() || (!AndCst->isNegative() && !RHS->isNegative()))
1310             CanFold = true;
1311         } else if (ShiftOpcode == Instruction::LShr) {
1312           // For a logical right shift, we can fold if the comparison is not
1313           // signed. We can also fold a signed comparison if the shifted mask
1314           // value and the shifted comparison value are not negative.
1315           // These constraints may not be obvious, but we can prove that they
1316           // are correct using an SMT solver.
1317           if (!ICI.isSigned())
1318             CanFold = true;
1319           else {
1320             ConstantInt *ShiftedAndCst =
1321               cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getShl(AndCst, ShAmt));
1322             ConstantInt *ShiftedRHSCst =
1323               cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getShl(RHS, ShAmt));
1324
1325             if (!ShiftedAndCst->isNegative() && !ShiftedRHSCst->isNegative())
1326               CanFold = true;
1327           }
1328         }
1329
1330         if (CanFold) {
1331           Constant *NewCst;
1332           if (ShiftOpcode == Instruction::Shl)
1333             NewCst = ConstantExpr::getLShr(RHS, ShAmt);
1334           else
1335             NewCst = ConstantExpr::getShl(RHS, ShAmt);
1336
1337           // Check to see if we are shifting out any of the bits being
1338           // compared.
1339           if (ConstantExpr::get(ShiftOpcode, NewCst, ShAmt) != RHS) {
1340             // If we shifted bits out, the fold is not going to work out.
1341             // As a special case, check to see if this means that the
1342             // result is always true or false now.
1343             if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
1344               return ReplaceInstUsesWith(ICI, Builder->getFalse());
1345             if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
1346               return ReplaceInstUsesWith(ICI, Builder->getTrue());
1347           } else {
1348             ICI.setOperand(1, NewCst);
1349             Constant *NewAndCst;
1350             if (ShiftOpcode == Instruction::Shl)
1351               NewAndCst = ConstantExpr::getLShr(AndCst, ShAmt);
1352             else
1353               NewAndCst = ConstantExpr::getShl(AndCst, ShAmt);
1354             LHSI->setOperand(1, NewAndCst);
1355             LHSI->setOperand(0, Shift->getOperand(0));
1356             Worklist.Add(Shift); // Shift is dead.
1357             return &ICI;
1358           }
1359         }
1360       }
1361
1362       // Turn ((X >> Y) & C) == 0  into  (X & (C << Y)) == 0.  The later is
1363       // preferable because it allows the C<<Y expression to be hoisted out
1364       // of a loop if Y is invariant and X is not.
1365       if (Shift && Shift->hasOneUse() && RHSV == 0 &&
1366           ICI.isEquality() && !Shift->isArithmeticShift() &&
1367           !isa<Constant>(Shift->getOperand(0))) {
1368         // Compute C << Y.
1369         Value *NS;
1370         if (Shift->getOpcode() == Instruction::LShr) {
1371           NS = Builder->CreateShl(AndCst, Shift->getOperand(1));
1372         } else {
1373           // Insert a logical shift.
1374           NS = Builder->CreateLShr(AndCst, Shift->getOperand(1));
1375         }
1376
1377         // Compute X & (C << Y).
1378         Value *NewAnd =
1379           Builder->CreateAnd(Shift->getOperand(0), NS, LHSI->getName());
1380
1381         ICI.setOperand(0, NewAnd);
1382         return &ICI;
1383       }
1384
1385       // (icmp pred (and (or (lshr X, Y), X), 1), 0) -->
1386       //    (icmp pred (and X, (or (shl 1, Y), 1), 0))
1387       //
1388       // iff pred isn't signed
1389       {
1390         Value *X, *Y, *LShr;
1391         if (!ICI.isSigned() && RHSV == 0) {
1392           if (match(LHSI->getOperand(1), m_One())) {
1393             Constant *One = cast<Constant>(LHSI->getOperand(1));
1394             Value *Or = LHSI->getOperand(0);
1395             if (match(Or, m_Or(m_Value(LShr), m_Value(X))) &&
1396                 match(LShr, m_LShr(m_Specific(X), m_Value(Y)))) {
1397               unsigned UsesRemoved = 0;
1398               if (LHSI->hasOneUse())
1399                 ++UsesRemoved;
1400               if (Or->hasOneUse())
1401                 ++UsesRemoved;
1402               if (LShr->hasOneUse())
1403                 ++UsesRemoved;
1404               Value *NewOr = nullptr;
1405               // Compute X & ((1 << Y) | 1)
1406               if (auto *C = dyn_cast<Constant>(Y)) {
1407                 if (UsesRemoved >= 1)
1408                   NewOr =
1409                       ConstantExpr::getOr(ConstantExpr::getNUWShl(One, C), One);
1410               } else {
1411                 if (UsesRemoved >= 3)
1412                   NewOr = Builder->CreateOr(Builder->CreateShl(One, Y,
1413                                                                LShr->getName(),
1414                                                                /*HasNUW=*/true),
1415                                             One, Or->getName());
1416               }
1417               if (NewOr) {
1418                 Value *NewAnd = Builder->CreateAnd(X, NewOr, LHSI->getName());
1419                 ICI.setOperand(0, NewAnd);
1420                 return &ICI;
1421               }
1422             }
1423           }
1424         }
1425       }
1426
1427       // Replace ((X & AndCst) > RHSV) with ((X & AndCst) != 0), if any
1428       // bit set in (X & AndCst) will produce a result greater than RHSV.
1429       if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_UGT) {
1430         unsigned NTZ = AndCst->getValue().countTrailingZeros();
1431         if ((NTZ < AndCst->getBitWidth()) &&
1432             APInt::getOneBitSet(AndCst->getBitWidth(), NTZ).ugt(RHSV))
1433           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, LHSI,
1434                               Constant::getNullValue(RHS->getType()));
1435       }
1436     }
1437
1438     // Try to optimize things like "A[i]&42 == 0" to index computations.
1439     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(LHSI->getOperand(0))) {
1440       if (GetElementPtrInst *GEP =
1441           dyn_cast<GetElementPtrInst>(LI->getOperand(0)))
1442         if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(GEP->getOperand(0)))
1443           if (GV->isConstant() && GV->hasDefinitiveInitializer() &&
1444               !LI->isVolatile() && isa<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) {
1445             ConstantInt *C = cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
1446             if (Instruction *Res = FoldCmpLoadFromIndexedGlobal(GEP, GV,ICI, C))
1447               return Res;
1448           }
1449     }
1450
1451     // X & -C == -C -> X >  u ~C
1452     // X & -C != -C -> X <= u ~C
1453     //   iff C is a power of 2
1454     if (ICI.isEquality() && RHS == LHSI->getOperand(1) && (-RHSV).isPowerOf2())
1455       return new ICmpInst(
1456           ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ ? ICmpInst::ICMP_UGT
1457                                                   : ICmpInst::ICMP_ULE,
1458           LHSI->getOperand(0), SubOne(RHS));
1459     break;
1460
1461   case Instruction::Or: {
1462     if (!ICI.isEquality() || !RHS->isNullValue() || !LHSI->hasOneUse())
1463       break;
1464     Value *P, *Q;
1465     if (match(LHSI, m_Or(m_PtrToInt(m_Value(P)), m_PtrToInt(m_Value(Q))))) {
1466       // Simplify icmp eq (or (ptrtoint P), (ptrtoint Q)), 0
1467       // -> and (icmp eq P, null), (icmp eq Q, null).
1468       Value *ICIP = Builder->CreateICmp(ICI.getPredicate(), P,
1469                                         Constant::getNullValue(P->getType()));
1470       Value *ICIQ = Builder->CreateICmp(ICI.getPredicate(), Q,
1471                                         Constant::getNullValue(Q->getType()));
1472       Instruction *Op;
1473       if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
1474         Op = BinaryOperator::CreateAnd(ICIP, ICIQ);
1475       else
1476         Op = BinaryOperator::CreateOr(ICIP, ICIQ);
1477       return Op;
1478     }
1479     break;
1480   }
1481
1482   case Instruction::Mul: {       // (icmp pred (mul X, Val), CI)
1483     ConstantInt *Val = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
1484     if (!Val) break;
1485
1486     // If this is a signed comparison to 0 and the mul is sign preserving,
1487     // use the mul LHS operand instead.
1488     ICmpInst::Predicate pred = ICI.getPredicate();
1489     if (isSignTest(pred, RHS) && !Val->isZero() &&
1490         cast<BinaryOperator>(LHSI)->hasNoSignedWrap())
1491       return new ICmpInst(Val->isNegative() ?
1492                           ICmpInst::getSwappedPredicate(pred) : pred,
1493                           LHSI->getOperand(0),
1494                           Constant::getNullValue(RHS->getType()));
1495
1496     break;
1497   }
1498
1499   case Instruction::Shl: {       // (icmp pred (shl X, ShAmt), CI)
1500     uint32_t TypeBits = RHSV.getBitWidth();
1501     ConstantInt *ShAmt = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
1502     if (!ShAmt) {
1503       Value *X;
1504       // (1 << X) pred P2 -> X pred Log2(P2)
1505       if (match(LHSI, m_Shl(m_One(), m_Value(X)))) {
1506         bool RHSVIsPowerOf2 = RHSV.isPowerOf2();
1507         ICmpInst::Predicate Pred = ICI.getPredicate();
1508         if (ICI.isUnsigned()) {
1509           if (!RHSVIsPowerOf2) {
1510             // (1 << X) <  30 -> X <= 4
1511             // (1 << X) <= 30 -> X <= 4
1512             // (1 << X) >= 30 -> X >  4
1513             // (1 << X) >  30 -> X >  4
1514             if (Pred == ICmpInst::ICMP_ULT)
1515               Pred = ICmpInst::ICMP_ULE;
1516             else if (Pred == ICmpInst::ICMP_UGE)
1517               Pred = ICmpInst::ICMP_UGT;
1518           }
1519           unsigned RHSLog2 = RHSV.logBase2();
1520
1521           // (1 << X) >= 2147483648 -> X >= 31 -> X == 31
1522           // (1 << X) <  2147483648 -> X <  31 -> X != 31
1523           if (RHSLog2 == TypeBits-1) {
1524             if (Pred == ICmpInst::ICMP_UGE)
1525               Pred = ICmpInst::ICMP_EQ;
1526             else if (Pred == ICmpInst::ICMP_ULT)
1527               Pred = ICmpInst::ICMP_NE;
1528           }
1529
1530           return new ICmpInst(Pred, X,
1531                               ConstantInt::get(RHS->getType(), RHSLog2));
1532         } else if (ICI.isSigned()) {
1533           if (RHSV.isAllOnesValue()) {
1534             // (1 << X) <= -1 -> X == 31
1535             if (Pred == ICmpInst::ICMP_SLE)
1536               return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, X,
1537                                   ConstantInt::get(RHS->getType(), TypeBits-1));
1538
1539             // (1 << X) >  -1 -> X != 31
1540             if (Pred == ICmpInst::ICMP_SGT)
1541               return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, X,
1542                                   ConstantInt::get(RHS->getType(), TypeBits-1));
1543           } else if (!RHSV) {
1544             // (1 << X) <  0 -> X == 31
1545             // (1 << X) <= 0 -> X == 31
1546             if (Pred == ICmpInst::ICMP_SLT || Pred == ICmpInst::ICMP_SLE)
1547               return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, X,
1548                                   ConstantInt::get(RHS->getType(), TypeBits-1));
1549
1550             // (1 << X) >= 0 -> X != 31
1551             // (1 << X) >  0 -> X != 31
1552             if (Pred == ICmpInst::ICMP_SGT || Pred == ICmpInst::ICMP_SGE)
1553               return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, X,
1554                                   ConstantInt::get(RHS->getType(), TypeBits-1));
1555           }
1556         } else if (ICI.isEquality()) {
1557           if (RHSVIsPowerOf2)
1558             return new ICmpInst(
1559                 Pred, X, ConstantInt::get(RHS->getType(), RHSV.logBase2()));
1560         }
1561       }
1562       break;
1563     }
1564
1565     // Check that the shift amount is in range.  If not, don't perform
1566     // undefined shifts.  When the shift is visited it will be
1567     // simplified.
1568     if (ShAmt->uge(TypeBits))
1569       break;
1570
1571     if (ICI.isEquality()) {
1572       // If we are comparing against bits always shifted out, the
1573       // comparison cannot succeed.
1574       Constant *Comp =
1575         ConstantExpr::getShl(ConstantExpr::getLShr(RHS, ShAmt),
1576                                                                  ShAmt);
1577       if (Comp != RHS) {// Comparing against a bit that we know is zero.
1578         bool IsICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
1579         Constant *Cst = Builder->getInt1(IsICMP_NE);
1580         return ReplaceInstUsesWith(ICI, Cst);
1581       }
1582
1583       // If the shift is NUW, then it is just shifting out zeros, no need for an
1584       // AND.
1585       if (cast<BinaryOperator>(LHSI)->hasNoUnsignedWrap())
1586         return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSI->getOperand(0),
1587                             ConstantExpr::getLShr(RHS, ShAmt));
1588
1589       // If the shift is NSW and we compare to 0, then it is just shifting out
1590       // sign bits, no need for an AND either.
1591       if (cast<BinaryOperator>(LHSI)->hasNoSignedWrap() && RHSV == 0)
1592         return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSI->getOperand(0),
1593                             ConstantExpr::getLShr(RHS, ShAmt));
1594
1595       if (LHSI->hasOneUse()) {
1596         // Otherwise strength reduce the shift into an and.
1597         uint32_t ShAmtVal = (uint32_t)ShAmt->getLimitedValue(TypeBits);
1598         Constant *Mask = Builder->getInt(APInt::getLowBitsSet(TypeBits,
1599                                                           TypeBits - ShAmtVal));
1600
1601         Value *And =
1602           Builder->CreateAnd(LHSI->getOperand(0),Mask, LHSI->getName()+".mask");
1603         return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), And,
1604                             ConstantExpr::getLShr(RHS, ShAmt));
1605       }
1606     }
1607
1608     // If this is a signed comparison to 0 and the shift is sign preserving,
1609     // use the shift LHS operand instead.
1610     ICmpInst::Predicate pred = ICI.getPredicate();
1611     if (isSignTest(pred, RHS) &&
1612         cast<BinaryOperator>(LHSI)->hasNoSignedWrap())
1613       return new ICmpInst(pred,
1614                           LHSI->getOperand(0),
1615                           Constant::getNullValue(RHS->getType()));
1616
1617     // Otherwise, if this is a comparison of the sign bit, simplify to and/test.
1618     bool TrueIfSigned = false;
1619     if (LHSI->hasOneUse() &&
1620         isSignBitCheck(ICI.getPredicate(), RHS, TrueIfSigned)) {
1621       // (X << 31) <s 0  --> (X&1) != 0
1622       Constant *Mask = ConstantInt::get(LHSI->getOperand(0)->getType(),
1623                                         APInt::getOneBitSet(TypeBits,
1624                                             TypeBits-ShAmt->getZExtValue()-1));
1625       Value *And =
1626         Builder->CreateAnd(LHSI->getOperand(0), Mask, LHSI->getName()+".mask");
1627       return new ICmpInst(TrueIfSigned ? ICmpInst::ICMP_NE : ICmpInst::ICMP_EQ,
1628                           And, Constant::getNullValue(And->getType()));
1629     }
1630
1631     // Transform (icmp pred iM (shl iM %v, N), CI)
1632     // -> (icmp pred i(M-N) (trunc %v iM to i(M-N)), (trunc (CI>>N))
1633     // Transform the shl to a trunc if (trunc (CI>>N)) has no loss and M-N.
1634     // This enables to get rid of the shift in favor of a trunc which can be
1635     // free on the target. It has the additional benefit of comparing to a
1636     // smaller constant, which will be target friendly.
1637     unsigned Amt = ShAmt->getLimitedValue(TypeBits-1);
1638     if (LHSI->hasOneUse() &&
1639         Amt != 0 && RHSV.countTrailingZeros() >= Amt) {
1640       Type *NTy = IntegerType::get(ICI.getContext(), TypeBits - Amt);
1641       Constant *NCI = ConstantExpr::getTrunc(
1642                         ConstantExpr::getAShr(RHS,
1643                           ConstantInt::get(RHS->getType(), Amt)),
1644                         NTy);
1645       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(),
1646                           Builder->CreateTrunc(LHSI->getOperand(0), NTy),
1647                           NCI);
1648     }
1649
1650     break;
1651   }
1652
1653   case Instruction::LShr:         // (icmp pred (shr X, ShAmt), CI)
1654   case Instruction::AShr: {
1655     // Handle equality comparisons of shift-by-constant.
1656     BinaryOperator *BO = cast<BinaryOperator>(LHSI);
1657     if (ConstantInt *ShAmt = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) {
1658       if (Instruction *Res = FoldICmpShrCst(ICI, BO, ShAmt))
1659         return Res;
1660     }
1661
1662     // Handle exact shr's.
1663     if (ICI.isEquality() && BO->isExact() && BO->hasOneUse()) {
1664       if (RHSV.isMinValue())
1665         return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0), RHS);
1666     }
1667     break;
1668   }
1669
1670   case Instruction::SDiv:
1671   case Instruction::UDiv:
1672     // Fold: icmp pred ([us]div X, C1), C2 -> range test
1673     // Fold this div into the comparison, producing a range check.
1674     // Determine, based on the divide type, what the range is being
1675     // checked.  If there is an overflow on the low or high side, remember
1676     // it, otherwise compute the range [low, hi) bounding the new value.
1677     // See: InsertRangeTest above for the kinds of replacements possible.
1678     if (ConstantInt *DivRHS = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1)))
1679       if (Instruction *R = FoldICmpDivCst(ICI, cast<BinaryOperator>(LHSI),
1680                                           DivRHS))
1681         return R;
1682     break;
1683
1684   case Instruction::Sub: {
1685     ConstantInt *LHSC = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(0));
1686     if (!LHSC) break;
1687     const APInt &LHSV = LHSC->getValue();
1688
1689     // C1-X <u C2 -> (X|(C2-1)) == C1
1690     //   iff C1 & (C2-1) == C2-1
1691     //       C2 is a power of 2
1692     if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_ULT && LHSI->hasOneUse() &&
1693         RHSV.isPowerOf2() && (LHSV & (RHSV - 1)) == (RHSV - 1))
1694       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ,
1695                           Builder->CreateOr(LHSI->getOperand(1), RHSV - 1),
1696                           LHSC);
1697
1698     // C1-X >u C2 -> (X|C2) != C1
1699     //   iff C1 & C2 == C2
1700     //       C2+1 is a power of 2
1701     if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_UGT && LHSI->hasOneUse() &&
1702         (RHSV + 1).isPowerOf2() && (LHSV & RHSV) == RHSV)
1703       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE,
1704                           Builder->CreateOr(LHSI->getOperand(1), RHSV), LHSC);
1705     break;
1706   }
1707
1708   case Instruction::Add:
1709     // Fold: icmp pred (add X, C1), C2
1710     if (!ICI.isEquality()) {
1711       ConstantInt *LHSC = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
1712       if (!LHSC) break;
1713       const APInt &LHSV = LHSC->getValue();
1714
1715       ConstantRange CR = ICI.makeConstantRange(ICI.getPredicate(), RHSV)
1716                             .subtract(LHSV);
1717
1718       if (ICI.isSigned()) {
1719         if (CR.getLower().isSignBit()) {
1720           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, LHSI->getOperand(0),
1721                               Builder->getInt(CR.getUpper()));
1722         } else if (CR.getUpper().isSignBit()) {
1723           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, LHSI->getOperand(0),
1724                               Builder->getInt(CR.getLower()));
1725         }
1726       } else {
1727         if (CR.getLower().isMinValue()) {
1728           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, LHSI->getOperand(0),
1729                               Builder->getInt(CR.getUpper()));
1730         } else if (CR.getUpper().isMinValue()) {
1731           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, LHSI->getOperand(0),
1732                               Builder->getInt(CR.getLower()));
1733         }
1734       }
1735
1736       // X-C1 <u C2 -> (X & -C2) == C1
1737       //   iff C1 & (C2-1) == 0
1738       //       C2 is a power of 2
1739       if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_ULT && LHSI->hasOneUse() &&
1740           RHSV.isPowerOf2() && (LHSV & (RHSV - 1)) == 0)
1741         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ,
1742                             Builder->CreateAnd(LHSI->getOperand(0), -RHSV),
1743                             ConstantExpr::getNeg(LHSC));
1744
1745       // X-C1 >u C2 -> (X & ~C2) != C1
1746       //   iff C1 & C2 == 0
1747       //       C2+1 is a power of 2
1748       if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_UGT && LHSI->hasOneUse() &&
1749           (RHSV + 1).isPowerOf2() && (LHSV & RHSV) == 0)
1750         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE,
1751                             Builder->CreateAnd(LHSI->getOperand(0), ~RHSV),
1752                             ConstantExpr::getNeg(LHSC));
1753     }
1754     break;
1755   }
1756
1757   // Simplify icmp_eq and icmp_ne instructions with integer constant RHS.
1758   if (ICI.isEquality()) {
1759     bool isICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
1760
1761     // If the first operand is (add|sub|and|or|xor|rem) with a constant, and
1762     // the second operand is a constant, simplify a bit.
1763     if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(LHSI)) {
1764       switch (BO->getOpcode()) {
1765       case Instruction::SRem:
1766         // If we have a signed (X % (2^c)) == 0, turn it into an unsigned one.
1767         if (RHSV == 0 && isa<ConstantInt>(BO->getOperand(1)) &&BO->hasOneUse()){
1768           const APInt &V = cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))->getValue();
1769           if (V.sgt(1) && V.isPowerOf2()) {
1770             Value *NewRem =
1771               Builder->CreateURem(BO->getOperand(0), BO->getOperand(1),
1772                                   BO->getName());
1773             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NewRem,
1774                                 Constant::getNullValue(BO->getType()));
1775           }
1776         }
1777         break;
1778       case Instruction::Add:
1779         // Replace ((add A, B) != C) with (A != C-B) if B & C are constants.
1780         if (ConstantInt *BOp1C = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
1781           if (BO->hasOneUse())
1782             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0),
1783                                 ConstantExpr::getSub(RHS, BOp1C));
1784         } else if (RHSV == 0) {
1785           // Replace ((add A, B) != 0) with (A != -B) if A or B is
1786           // efficiently invertible, or if the add has just this one use.
1787           Value *BOp0 = BO->getOperand(0), *BOp1 = BO->getOperand(1);
1788
1789           if (Value *NegVal = dyn_castNegVal(BOp1))
1790             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BOp0, NegVal);
1791           if (Value *NegVal = dyn_castNegVal(BOp0))
1792             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NegVal, BOp1);
1793           if (BO->hasOneUse()) {
1794             Value *Neg = Builder->CreateNeg(BOp1);
1795             Neg->takeName(BO);
1796             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BOp0, Neg);
1797           }
1798         }
1799         break;
1800       case Instruction::Xor:
1801         // For the xor case, we can xor two constants together, eliminating
1802         // the explicit xor.
1803         if (Constant *BOC = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1))) {
1804           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0),
1805                               ConstantExpr::getXor(RHS, BOC));
1806         } else if (RHSV == 0) {
1807           // Replace ((xor A, B) != 0) with (A != B)
1808           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0),
1809                               BO->getOperand(1));
1810         }
1811         break;
1812       case Instruction::Sub:
1813         // Replace ((sub A, B) != C) with (B != A-C) if A & C are constants.
1814         if (ConstantInt *BOp0C = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(0))) {
1815           if (BO->hasOneUse())
1816             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(1),
1817                                 ConstantExpr::getSub(BOp0C, RHS));
1818         } else if (RHSV == 0) {
1819           // Replace ((sub A, B) != 0) with (A != B)
1820           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0),
1821                               BO->getOperand(1));
1822         }
1823         break;
1824       case Instruction::Or:
1825         // If bits are being or'd in that are not present in the constant we
1826         // are comparing against, then the comparison could never succeed!
1827         if (ConstantInt *BOC = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
1828           Constant *NotCI = ConstantExpr::getNot(RHS);
1829           if (!ConstantExpr::getAnd(BOC, NotCI)->isNullValue())
1830             return ReplaceInstUsesWith(ICI, Builder->getInt1(isICMP_NE));
1831         }
1832         break;
1833
1834       case Instruction::And:
1835         if (ConstantInt *BOC = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
1836           // If bits are being compared against that are and'd out, then the
1837           // comparison can never succeed!
1838           if ((RHSV & ~BOC->getValue()) != 0)
1839             return ReplaceInstUsesWith(ICI, Builder->getInt1(isICMP_NE));
1840
1841           // If we have ((X & C) == C), turn it into ((X & C) != 0).
1842           if (RHS == BOC && RHSV.isPowerOf2())
1843             return new ICmpInst(isICMP_NE ? ICmpInst::ICMP_EQ :
1844                                 ICmpInst::ICMP_NE, LHSI,
1845                                 Constant::getNullValue(RHS->getType()));
1846
1847           // Don't perform the following transforms if the AND has multiple uses
1848           if (!BO->hasOneUse())
1849             break;
1850
1851           // Replace (and X, (1 << size(X)-1) != 0) with x s< 0
1852           if (BOC->getValue().isSignBit()) {
1853             Value *X = BO->getOperand(0);
1854             Constant *Zero = Constant::getNullValue(X->getType());
1855             ICmpInst::Predicate pred = isICMP_NE ?
1856               ICmpInst::ICMP_SLT : ICmpInst::ICMP_SGE;
1857             return new ICmpInst(pred, X, Zero);
1858           }
1859
1860           // ((X & ~7) == 0) --> X < 8
1861           if (RHSV == 0 && isHighOnes(BOC)) {
1862             Value *X = BO->getOperand(0);
1863             Constant *NegX = ConstantExpr::getNeg(BOC);
1864             ICmpInst::Predicate pred = isICMP_NE ?
1865               ICmpInst::ICMP_UGE : ICmpInst::ICMP_ULT;
1866             return new ICmpInst(pred, X, NegX);
1867           }
1868         }
1869         break;
1870       case Instruction::Mul:
1871         if (RHSV == 0 && BO->hasNoSignedWrap()) {
1872           if (ConstantInt *BOC = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
1873             // The trivial case (mul X, 0) is handled by InstSimplify
1874             // General case : (mul X, C) != 0 iff X != 0
1875             //                (mul X, C) == 0 iff X == 0
1876             if (!BOC->isZero())
1877               return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0),
1878                                   Constant::getNullValue(RHS->getType()));
1879           }
1880         }
1881         break;
1882       default: break;
1883       }
1884     } else if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(LHSI)) {
1885       // Handle icmp {eq|ne} <intrinsic>, intcst.
1886       switch (II->getIntrinsicID()) {
1887       case Intrinsic::bswap:
1888         Worklist.Add(II);
1889         ICI.setOperand(0, II->getArgOperand(0));
1890         ICI.setOperand(1, Builder->getInt(RHSV.byteSwap()));
1891         return &ICI;
1892       case Intrinsic::ctlz:
1893       case Intrinsic::cttz:
1894         // ctz(A) == bitwidth(a)  ->  A == 0 and likewise for !=
1895         if (RHSV == RHS->getType()->getBitWidth()) {
1896           Worklist.Add(II);
1897           ICI.setOperand(0, II->getArgOperand(0));
1898           ICI.setOperand(1, ConstantInt::get(RHS->getType(), 0));
1899           return &ICI;
1900         }
1901         break;
1902       case Intrinsic::ctpop:
1903         // popcount(A) == 0  ->  A == 0 and likewise for !=
1904         if (RHS->isZero()) {
1905           Worklist.Add(II);
1906           ICI.setOperand(0, II->getArgOperand(0));
1907           ICI.setOperand(1, RHS);
1908           return &ICI;
1909         }
1910         break;
1911       default:
1912         break;
1913       }
1914     }
1915   }
1916   return nullptr;
1917 }
1918
1919 /// visitICmpInstWithCastAndCast - Handle icmp (cast x to y), (cast/cst).
1920 /// We only handle extending casts so far.
1921 ///
1922 Instruction *InstCombiner::visitICmpInstWithCastAndCast(ICmpInst &ICI) {
1923   const CastInst *LHSCI = cast<CastInst>(ICI.getOperand(0));
1924   Value *LHSCIOp        = LHSCI->getOperand(0);
1925   Type *SrcTy     = LHSCIOp->getType();
1926   Type *DestTy    = LHSCI->getType();
1927   Value *RHSCIOp;
1928
1929   // Turn icmp (ptrtoint x), (ptrtoint/c) into a compare of the input if the
1930   // integer type is the same size as the pointer type.
1931   if (DL && LHSCI->getOpcode() == Instruction::PtrToInt &&
1932       DL->getPointerTypeSizeInBits(SrcTy) == DestTy->getIntegerBitWidth()) {
1933     Value *RHSOp = nullptr;
1934     if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(ICI.getOperand(1))) {
1935       RHSOp = ConstantExpr::getIntToPtr(RHSC, SrcTy);
1936     } else if (PtrToIntInst *RHSC = dyn_cast<PtrToIntInst>(ICI.getOperand(1))) {
1937       RHSOp = RHSC->getOperand(0);
1938       // If the pointer types don't match, insert a bitcast.
1939       if (LHSCIOp->getType() != RHSOp->getType())
1940         RHSOp = Builder->CreateBitCast(RHSOp, LHSCIOp->getType());
1941     }
1942
1943     if (RHSOp)
1944       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, RHSOp);
1945   }
1946
1947   // The code below only handles extension cast instructions, so far.
1948   // Enforce this.
1949   if (LHSCI->getOpcode() != Instruction::ZExt &&
1950       LHSCI->getOpcode() != Instruction::SExt)
1951     return nullptr;
1952
1953   bool isSignedExt = LHSCI->getOpcode() == Instruction::SExt;
1954   bool isSignedCmp = ICI.isSigned();
1955
1956   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(ICI.getOperand(1))) {
1957     // Not an extension from the same type?
1958     RHSCIOp = CI->getOperand(0);
1959     if (RHSCIOp->getType() != LHSCIOp->getType())
1960       return nullptr;
1961
1962     // If the signedness of the two casts doesn't agree (i.e. one is a sext
1963     // and the other is a zext), then we can't handle this.
1964     if (CI->getOpcode() != LHSCI->getOpcode())
1965       return nullptr;
1966
1967     // Deal with equality cases early.
1968     if (ICI.isEquality())
1969       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, RHSCIOp);
1970
1971     // A signed comparison of sign extended values simplifies into a
1972     // signed comparison.
1973     if (isSignedCmp && isSignedExt)
1974       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, RHSCIOp);
1975
1976     // The other three cases all fold into an unsigned comparison.
1977     return new ICmpInst(ICI.getUnsignedPredicate(), LHSCIOp, RHSCIOp);
1978   }
1979
1980   // If we aren't dealing with a constant on the RHS, exit early
1981   ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(ICI.getOperand(1));
1982   if (!CI)
1983     return nullptr;
1984
1985   // Compute the constant that would happen if we truncated to SrcTy then
1986   // reextended to DestTy.
1987   Constant *Res1 = ConstantExpr::getTrunc(CI, SrcTy);
1988   Constant *Res2 = ConstantExpr::getCast(LHSCI->getOpcode(),
1989                                                 Res1, DestTy);
1990
1991   // If the re-extended constant didn't change...
1992   if (Res2 == CI) {
1993     // Deal with equality cases early.
1994     if (ICI.isEquality())
1995       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, Res1);
1996
1997     // A signed comparison of sign extended values simplifies into a
1998     // signed comparison.
1999     if (isSignedExt && isSignedCmp)
2000       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, Res1);
2001
2002     // The other three cases all fold into an unsigned comparison.
2003     return new ICmpInst(ICI.getUnsignedPredicate(), LHSCIOp, Res1);
2004   }
2005
2006   // The re-extended constant changed so the constant cannot be represented
2007   // in the shorter type. Consequently, we cannot emit a simple comparison.
2008   // All the cases that fold to true or false will have already been handled
2009   // by SimplifyICmpInst, so only deal with the tricky case.
2010
2011   if (isSignedCmp || !isSignedExt)
2012     return nullptr;
2013
2014   // Evaluate the comparison for LT (we invert for GT below). LE and GE cases
2015   // should have been folded away previously and not enter in here.
2016
2017   // We're performing an unsigned comp with a sign extended value.
2018   // This is true if the input is >= 0. [aka >s -1]
2019   Constant *NegOne = Constant::getAllOnesValue(SrcTy);
2020   Value *Result = Builder->CreateICmpSGT(LHSCIOp, NegOne, ICI.getName());
2021
2022   // Finally, return the value computed.
2023   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_ULT)
2024     return ReplaceInstUsesWith(ICI, Result);
2025
2026   assert(ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_UGT && "ICmp should be folded!");
2027   return BinaryOperator::CreateNot(Result);
2028 }
2029
2030 /// ProcessUGT_ADDCST_ADD - The caller has matched a pattern of the form:
2031 ///   I = icmp ugt (add (add A, B), CI2), CI1
2032 /// If this is of the form:
2033 ///   sum = a + b
2034 ///   if (sum+128 >u 255)
2035 /// Then replace it with llvm.sadd.with.overflow.i8.
2036 ///
2037 static Instruction *ProcessUGT_ADDCST_ADD(ICmpInst &I, Value *A, Value *B,
2038                                           ConstantInt *CI2, ConstantInt *CI1,
2039                                           InstCombiner &IC) {
2040   // The transformation we're trying to do here is to transform this into an
2041   // llvm.sadd.with.overflow.  To do this, we have to replace the original add
2042   // with a narrower add, and discard the add-with-constant that is part of the
2043   // range check (if we can't eliminate it, this isn't profitable).
2044
2045   // In order to eliminate the add-with-constant, the compare can be its only
2046   // use.
2047   Instruction *AddWithCst = cast<Instruction>(I.getOperand(0));
2048   if (!AddWithCst->hasOneUse()) return nullptr;
2049
2050   // If CI2 is 2^7, 2^15, 2^31, then it might be an sadd.with.overflow.
2051   if (!CI2->getValue().isPowerOf2()) return nullptr;
2052   unsigned NewWidth = CI2->getValue().countTrailingZeros();
2053   if (NewWidth != 7 && NewWidth != 15 && NewWidth != 31) return nullptr;
2054
2055   // The width of the new add formed is 1 more than the bias.
2056   ++NewWidth;
2057
2058   // Check to see that CI1 is an all-ones value with NewWidth bits.
2059   if (CI1->getBitWidth() == NewWidth ||
2060       CI1->getValue() != APInt::getLowBitsSet(CI1->getBitWidth(), NewWidth))
2061     return nullptr;
2062
2063   // This is only really a signed overflow check if the inputs have been
2064   // sign-extended; check for that condition. For example, if CI2 is 2^31 and
2065   // the operands of the add are 64 bits wide, we need at least 33 sign bits.
2066   unsigned NeededSignBits = CI1->getBitWidth() - NewWidth + 1;
2067   if (IC.ComputeNumSignBits(A, 0, &I) < NeededSignBits ||
2068       IC.ComputeNumSignBits(B, 0, &I) < NeededSignBits)
2069     return nullptr;
2070
2071   // In order to replace the original add with a narrower
2072   // llvm.sadd.with.overflow, the only uses allowed are the add-with-constant
2073   // and truncates that discard the high bits of the add.  Verify that this is
2074   // the case.
2075   Instruction *OrigAdd = cast<Instruction>(AddWithCst->getOperand(0));
2076   for (User *U : OrigAdd->users()) {
2077     if (U == AddWithCst) continue;
2078
2079     // Only accept truncates for now.  We would really like a nice recursive
2080     // predicate like SimplifyDemandedBits, but which goes downwards the use-def
2081     // chain to see which bits of a value are actually demanded.  If the
2082     // original add had another add which was then immediately truncated, we
2083     // could still do the transformation.
2084     TruncInst *TI = dyn_cast<TruncInst>(U);
2085     if (!TI || TI->getType()->getPrimitiveSizeInBits() > NewWidth)
2086       return nullptr;
2087   }
2088
2089   // If the pattern matches, truncate the inputs to the narrower type and
2090   // use the sadd_with_overflow intrinsic to efficiently compute both the
2091   // result and the overflow bit.
2092   Module *M = I.getParent()->getParent()->getParent();
2093
2094   Type *NewType = IntegerType::get(OrigAdd->getContext(), NewWidth);
2095   Value *F = Intrinsic::getDeclaration(M, Intrinsic::sadd_with_overflow,
2096                                        NewType);
2097
2098   InstCombiner::BuilderTy *Builder = IC.Builder;
2099
2100   // Put the new code above the original add, in case there are any uses of the
2101   // add between the add and the compare.
2102   Builder->SetInsertPoint(OrigAdd);
2103
2104   Value *TruncA = Builder->CreateTrunc(A, NewType, A->getName()+".trunc");
2105   Value *TruncB = Builder->CreateTrunc(B, NewType, B->getName()+".trunc");
2106   CallInst *Call = Builder->CreateCall2(F, TruncA, TruncB, "sadd");
2107   Value *Add = Builder->CreateExtractValue(Call, 0, "sadd.result");
2108   Value *ZExt = Builder->CreateZExt(Add, OrigAdd->getType());
2109
2110   // The inner add was the result of the narrow add, zero extended to the
2111   // wider type.  Replace it with the result computed by the intrinsic.
2112   IC.ReplaceInstUsesWith(*OrigAdd, ZExt);
2113
2114   // The original icmp gets replaced with the overflow value.
2115   return ExtractValueInst::Create(Call, 1, "sadd.overflow");
2116 }
2117
2118 static Instruction *ProcessUAddIdiom(Instruction &I, Value *OrigAddV,
2119                                      InstCombiner &IC) {
2120   // Don't bother doing this transformation for pointers, don't do it for
2121   // vectors.
2122   if (!isa<IntegerType>(OrigAddV->getType())) return nullptr;
2123
2124   // If the add is a constant expr, then we don't bother transforming it.
2125   Instruction *OrigAdd = dyn_cast<Instruction>(OrigAddV);
2126   if (!OrigAdd) return nullptr;
2127
2128   Value *LHS = OrigAdd->getOperand(0), *RHS = OrigAdd->getOperand(1);
2129
2130   // Put the new code above the original add, in case there are any uses of the
2131   // add between the add and the compare.
2132   InstCombiner::BuilderTy *Builder = IC.Builder;
2133   Builder->SetInsertPoint(OrigAdd);
2134
2135   Module *M = I.getParent()->getParent()->getParent();
2136   Type *Ty = LHS->getType();
2137   Value *F = Intrinsic::getDeclaration(M, Intrinsic::uadd_with_overflow, Ty);
2138   CallInst *Call = Builder->CreateCall2(F, LHS, RHS, "uadd");
2139   Value *Add = Builder->CreateExtractValue(Call, 0);
2140
2141   IC.ReplaceInstUsesWith(*OrigAdd, Add);
2142
2143   // The original icmp gets replaced with the overflow value.
2144   return ExtractValueInst::Create(Call, 1, "uadd.overflow");
2145 }
2146
2147 /// \brief Recognize and process idiom involving test for multiplication
2148 /// overflow.
2149 ///
2150 /// The caller has matched a pattern of the form:
2151 ///   I = cmp u (mul(zext A, zext B), V
2152 /// The function checks if this is a test for overflow and if so replaces
2153 /// multiplication with call to 'mul.with.overflow' intrinsic.
2154 ///
2155 /// \param I Compare instruction.
2156 /// \param MulVal Result of 'mult' instruction.  It is one of the arguments of
2157 ///               the compare instruction.  Must be of integer type.
2158 /// \param OtherVal The other argument of compare instruction.
2159 /// \returns Instruction which must replace the compare instruction, NULL if no
2160 ///          replacement required.
2161 static Instruction *ProcessUMulZExtIdiom(ICmpInst &I, Value *MulVal,
2162                                          Value *OtherVal, InstCombiner &IC) {
2163   // Don't bother doing this transformation for pointers, don't do it for
2164   // vectors.
2165   if (!isa<IntegerType>(MulVal->getType()))
2166     return nullptr;
2167
2168   assert(I.getOperand(0) == MulVal || I.getOperand(1) == MulVal);
2169   assert(I.getOperand(0) == OtherVal || I.getOperand(1) == OtherVal);
2170   Instruction *MulInstr = cast<Instruction>(MulVal);
2171   assert(MulInstr->getOpcode() == Instruction::Mul);
2172
2173   auto *LHS = cast<ZExtOperator>(MulInstr->getOperand(0)),
2174        *RHS = cast<ZExtOperator>(MulInstr->getOperand(1));
2175   assert(LHS->getOpcode() == Instruction::ZExt);
2176   assert(RHS->getOpcode() == Instruction::ZExt);
2177   Value *A = LHS->getOperand(0), *B = RHS->getOperand(0);
2178
2179   // Calculate type and width of the result produced by mul.with.overflow.
2180   Type *TyA = A->getType(), *TyB = B->getType();
2181   unsigned WidthA = TyA->getPrimitiveSizeInBits(),
2182            WidthB = TyB->getPrimitiveSizeInBits();
2183   unsigned MulWidth;
2184   Type *MulType;
2185   if (WidthB > WidthA) {
2186     MulWidth = WidthB;
2187     MulType = TyB;
2188   } else {
2189     MulWidth = WidthA;
2190     MulType = TyA;
2191   }
2192
2193   // In order to replace the original mul with a narrower mul.with.overflow,
2194   // all uses must ignore upper bits of the product.  The number of used low
2195   // bits must be not greater than the width of mul.with.overflow.
2196   if (MulVal->hasNUsesOrMore(2))
2197     for (User *U : MulVal->users()) {
2198       if (U == &I)
2199         continue;
2200       if (TruncInst *TI = dyn_cast<TruncInst>(U)) {
2201         // Check if truncation ignores bits above MulWidth.
2202         unsigned TruncWidth = TI->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2203         if (TruncWidth > MulWidth)
2204           return nullptr;
2205       } else if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(U)) {
2206         // Check if AND ignores bits above MulWidth.
2207         if (BO->getOpcode() != Instruction::And)
2208           return nullptr;
2209         if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
2210           const APInt &CVal = CI->getValue();
2211           if (CVal.getBitWidth() - CVal.countLeadingZeros() > MulWidth)
2212             return nullptr;
2213         }
2214       } else {
2215         // Other uses prohibit this transformation.
2216         return nullptr;
2217       }
2218     }
2219
2220   // Recognize patterns
2221   switch (I.getPredicate()) {
2222   case ICmpInst::ICMP_EQ:
2223   case ICmpInst::ICMP_NE:
2224     // Recognize pattern:
2225     //   mulval = mul(zext A, zext B)
2226     //   cmp eq/neq mulval, zext trunc mulval
2227     if (ZExtInst *Zext = dyn_cast<ZExtInst>(OtherVal))
2228       if (Zext->hasOneUse()) {
2229         Value *ZextArg = Zext->getOperand(0);
2230         if (TruncInst *Trunc = dyn_cast<TruncInst>(ZextArg))
2231           if (Trunc->getType()->getPrimitiveSizeInBits() == MulWidth)
2232             break; //Recognized
2233       }
2234
2235     // Recognize pattern:
2236     //   mulval = mul(zext A, zext B)
2237     //   cmp eq/neq mulval, and(mulval, mask), mask selects low MulWidth bits.
2238     ConstantInt *CI;
2239     Value *ValToMask;
2240     if (match(OtherVal, m_And(m_Value(ValToMask), m_ConstantInt(CI)))) {
2241       if (ValToMask != MulVal)
2242         return nullptr;
2243       const APInt &CVal = CI->getValue() + 1;
2244       if (CVal.isPowerOf2()) {
2245         unsigned MaskWidth = CVal.logBase2();
2246         if (MaskWidth == MulWidth)
2247           break; // Recognized
2248       }
2249     }
2250     return nullptr;
2251
2252   case ICmpInst::ICMP_UGT:
2253     // Recognize pattern:
2254     //   mulval = mul(zext A, zext B)
2255     //   cmp ugt mulval, max
2256     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(OtherVal)) {
2257       APInt MaxVal = APInt::getMaxValue(MulWidth);
2258       MaxVal = MaxVal.zext(CI->getBitWidth());
2259       if (MaxVal.eq(CI->getValue()))
2260         break; // Recognized
2261     }
2262     return nullptr;
2263
2264   case ICmpInst::ICMP_UGE:
2265     // Recognize pattern:
2266     //   mulval = mul(zext A, zext B)
2267     //   cmp uge mulval, max+1
2268     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(OtherVal)) {
2269       APInt MaxVal = APInt::getOneBitSet(CI->getBitWidth(), MulWidth);
2270       if (MaxVal.eq(CI->getValue()))
2271         break; // Recognized
2272     }
2273     return nullptr;
2274
2275   case ICmpInst::ICMP_ULE:
2276     // Recognize pattern:
2277     //   mulval = mul(zext A, zext B)
2278     //   cmp ule mulval, max
2279     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(OtherVal)) {
2280       APInt MaxVal = APInt::getMaxValue(MulWidth);
2281       MaxVal = MaxVal.zext(CI->getBitWidth());
2282       if (MaxVal.eq(CI->getValue()))
2283         break; // Recognized
2284     }
2285     return nullptr;
2286
2287   case ICmpInst::ICMP_ULT:
2288     // Recognize pattern:
2289     //   mulval = mul(zext A, zext B)
2290     //   cmp ule mulval, max + 1
2291     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(OtherVal)) {
2292       APInt MaxVal = APInt::getOneBitSet(CI->getBitWidth(), MulWidth);
2293       if (MaxVal.eq(CI->getValue()))
2294         break; // Recognized
2295     }
2296     return nullptr;
2297
2298   default:
2299     return nullptr;
2300   }
2301
2302   InstCombiner::BuilderTy *Builder = IC.Builder;
2303   Builder->SetInsertPoint(MulInstr);
2304   Module *M = I.getParent()->getParent()->getParent();
2305
2306   // Replace: mul(zext A, zext B) --> mul.with.overflow(A, B)
2307   Value *MulA = A, *MulB = B;
2308   if (WidthA < MulWidth)
2309     MulA = Builder->CreateZExt(A, MulType);
2310   if (WidthB < MulWidth)
2311     MulB = Builder->CreateZExt(B, MulType);
2312   Value *F =
2313       Intrinsic::getDeclaration(M, Intrinsic::umul_with_overflow, MulType);
2314   CallInst *Call = Builder->CreateCall2(F, MulA, MulB, "umul");
2315   IC.Worklist.Add(MulInstr);
2316
2317   // If there are uses of mul result other than the comparison, we know that
2318   // they are truncation or binary AND. Change them to use result of
2319   // mul.with.overflow and adjust properly mask/size.
2320   if (MulVal->hasNUsesOrMore(2)) {
2321     Value *Mul = Builder->CreateExtractValue(Call, 0, "umul.value");
2322     for (User *U : MulVal->users()) {
2323       if (U == &I || U == OtherVal)
2324         continue;
2325       if (TruncInst *TI = dyn_cast<TruncInst>(U)) {
2326         if (TI->getType()->getPrimitiveSizeInBits() == MulWidth)
2327           IC.ReplaceInstUsesWith(*TI, Mul);
2328         else
2329           TI->setOperand(0, Mul);
2330       } else if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(U)) {
2331         assert(BO->getOpcode() == Instruction::And);
2332         // Replace (mul & mask) --> zext (mul.with.overflow & short_mask)
2333         ConstantInt *CI = cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1));
2334         APInt ShortMask = CI->getValue().trunc(MulWidth);
2335         Value *ShortAnd = Builder->CreateAnd(Mul, ShortMask);
2336         Instruction *Zext =
2337             cast<Instruction>(Builder->CreateZExt(ShortAnd, BO->getType()));
2338         IC.Worklist.Add(Zext);
2339         IC.ReplaceInstUsesWith(*BO, Zext);
2340       } else {
2341         llvm_unreachable("Unexpected Binary operation");
2342       }
2343       IC.Worklist.Add(cast<Instruction>(U));
2344     }
2345   }
2346   if (isa<Instruction>(OtherVal))
2347     IC.Worklist.Add(cast<Instruction>(OtherVal));
2348
2349   // The original icmp gets replaced with the overflow value, maybe inverted
2350   // depending on predicate.
2351   bool Inverse = false;
2352   switch (I.getPredicate()) {
2353   case ICmpInst::ICMP_NE:
2354     break;
2355   case ICmpInst::ICMP_EQ:
2356     Inverse = true;
2357     break;
2358   case ICmpInst::ICMP_UGT:
2359   case ICmpInst::ICMP_UGE:
2360     if (I.getOperand(0) == MulVal)
2361       break;
2362     Inverse = true;
2363     break;
2364   case ICmpInst::ICMP_ULT:
2365   case ICmpInst::ICMP_ULE:
2366     if (I.getOperand(1) == MulVal)
2367       break;
2368     Inverse = true;
2369     break;
2370   default:
2371     llvm_unreachable("Unexpected predicate");
2372   }
2373   if (Inverse) {
2374     Value *Res = Builder->CreateExtractValue(Call, 1);
2375     return BinaryOperator::CreateNot(Res);
2376   }
2377
2378   return ExtractValueInst::Create(Call, 1);
2379 }
2380
2381 // DemandedBitsLHSMask - When performing a comparison against a constant,
2382 // it is possible that not all the bits in the LHS are demanded.  This helper
2383 // method computes the mask that IS demanded.
2384 static APInt DemandedBitsLHSMask(ICmpInst &I,
2385                                  unsigned BitWidth, bool isSignCheck) {
2386   if (isSignCheck)
2387     return APInt::getSignBit(BitWidth);
2388
2389   ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I.getOperand(1));
2390   if (!CI) return APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
2391   const APInt &RHS = CI->getValue();
2392
2393   switch (I.getPredicate()) {
2394   // For a UGT comparison, we don't care about any bits that
2395   // correspond to the trailing ones of the comparand.  The value of these
2396   // bits doesn't impact the outcome of the comparison, because any value
2397   // greater than the RHS must differ in a bit higher than these due to carry.
2398   case ICmpInst::ICMP_UGT: {
2399     unsigned trailingOnes = RHS.countTrailingOnes();
2400     APInt lowBitsSet = APInt::getLowBitsSet(BitWidth, trailingOnes);
2401     return ~lowBitsSet;
2402   }
2403
2404   // Similarly, for a ULT comparison, we don't care about the trailing zeros.
2405   // Any value less than the RHS must differ in a higher bit because of carries.
2406   case ICmpInst::ICMP_ULT: {
2407     unsigned trailingZeros = RHS.countTrailingZeros();
2408     APInt lowBitsSet = APInt::getLowBitsSet(BitWidth, trailingZeros);
2409     return ~lowBitsSet;
2410   }
2411
2412   default:
2413     return APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
2414   }
2415
2416 }
2417
2418 /// \brief Check if the order of \p Op0 and \p Op1 as operand in an ICmpInst
2419 /// should be swapped.
2420 /// The decision is based on how many times these two operands are reused
2421 /// as subtract operands and their positions in those instructions.
2422 /// The rational is that several architectures use the same instruction for
2423 /// both subtract and cmp, thus it is better if the order of those operands
2424 /// match.
2425 /// \return true if Op0 and Op1 should be swapped.
2426 static bool swapMayExposeCSEOpportunities(const Value * Op0,
2427                                           const Value * Op1) {
2428   // Filter out pointer value as those cannot appears directly in subtract.
2429   // FIXME: we may want to go through inttoptrs or bitcasts.
2430   if (Op0->getType()->isPointerTy())
2431     return false;
2432   // Count every uses of both Op0 and Op1 in a subtract.
2433   // Each time Op0 is the first operand, count -1: swapping is bad, the
2434   // subtract has already the same layout as the compare.
2435   // Each time Op0 is the second operand, count +1: swapping is good, the
2436   // subtract has a different layout as the compare.
2437   // At the end, if the benefit is greater than 0, Op0 should come second to
2438   // expose more CSE opportunities.
2439   int GlobalSwapBenefits = 0;
2440   for (const User *U : Op0->users()) {
2441     const BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(U);
2442     if (!BinOp || BinOp->getOpcode() != Instruction::Sub)
2443       continue;
2444     // If Op0 is the first argument, this is not beneficial to swap the
2445     // arguments.
2446     int LocalSwapBenefits = -1;
2447     unsigned Op1Idx = 1;
2448     if (BinOp->getOperand(Op1Idx) == Op0) {
2449       Op1Idx = 0;
2450       LocalSwapBenefits = 1;
2451     }
2452     if (BinOp->getOperand(Op1Idx) != Op1)
2453       continue;
2454     GlobalSwapBenefits += LocalSwapBenefits;
2455   }
2456   return GlobalSwapBenefits > 0;
2457 }
2458
2459 /// \brief Check that one use is in the same block as the definition and all
2460 /// other uses are in blocks dominated by a given block
2461 ///
2462 /// \param DI Definition
2463 /// \param UI Use
2464 /// \param DB Block that must dominate all uses of \p DI outside
2465 ///           the parent block
2466 /// \return true when \p UI is the only use of \p DI in the parent block
2467 /// and all other uses of \p DI are in blocks dominated by \p DB.
2468 ///
2469 bool InstCombiner::dominatesAllUses(const Instruction *DI,
2470                                     const Instruction *UI,
2471                                     const BasicBlock *DB) const {
2472   assert(DI && UI && "Instruction not defined\n");
2473   // ignore incomplete definitions
2474   if (!DI->getParent())
2475     return false;
2476   // DI and UI must be in the same block
2477   if (DI->getParent() != UI->getParent())
2478     return false;
2479   // Protect from self-referencing blocks
2480   if (DI->getParent() == DB)
2481     return false;
2482   // DominatorTree available?
2483   if (!DT)
2484     return false;
2485   for (const User *U : DI->users()) {
2486     auto *Usr = cast<Instruction>(U);
2487     if (Usr != UI && !DT->dominates(DB, Usr->getParent()))
2488       return false;
2489   }
2490   return true;
2491 }
2492
2493 ///
2494 /// true when the instruction sequence within a block is select-cmp-br.
2495 ///
2496 static bool isChainSelectCmpBranch(const SelectInst *SI) {
2497   const BasicBlock *BB = SI->getParent();
2498   if (!BB)
2499     return false;
2500   auto *BI = dyn_cast_or_null<BranchInst>(BB->getTerminator());
2501   if (!BI || BI->getNumSuccessors() != 2)
2502     return false;
2503   auto *IC = dyn_cast<ICmpInst>(BI->getCondition());
2504   if (!IC || (IC->getOperand(0) != SI && IC->getOperand(1) != SI))
2505     return false;
2506   return true;
2507 }
2508
2509 ///
2510 /// \brief True when a select result is replaced by one of its operands
2511 /// in select-icmp sequence. This will eventually result in the elimination
2512 /// of the select.
2513 ///
2514 /// \param SI    Select instruction
2515 /// \param Icmp  Compare instruction
2516 /// \param SIOpd Operand that replaces the select
2517 ///
2518 /// Notes:
2519 /// - The replacement is global and requires dominator information
2520 /// - The caller is responsible for the actual replacement
2521 ///
2522 /// Example:
2523 ///
2524 /// entry:
2525 ///  %4 = select i1 %3, %C* %0, %C* null
2526 ///  %5 = icmp eq %C* %4, null
2527 ///  br i1 %5, label %9, label %7
2528 ///  ...
2529 ///  ; <label>:7                                       ; preds = %entry
2530 ///  %8 = getelementptr inbounds %C* %4, i64 0, i32 0
2531 ///  ...
2532 ///
2533 /// can be transformed to
2534 ///
2535 ///  %5 = icmp eq %C* %0, null
2536 ///  %6 = select i1 %3, i1 %5, i1 true
2537 ///  br i1 %6, label %9, label %7
2538 ///  ...
2539 ///  ; <label>:7                                       ; preds = %entry
2540 ///  %8 = getelementptr inbounds %C* %0, i64 0, i32 0  // replace by %0!
2541 ///
2542 /// Similar when the first operand of the select is a constant or/and
2543 /// the compare is for not equal rather than equal.
2544 ///
2545 /// NOTE: The function is only called when the select and compare constants
2546 /// are equal, the optimization can work only for EQ predicates. This is not a
2547 /// major restriction since a NE compare should be 'normalized' to an equal
2548 /// compare, which usually happens in the combiner and test case
2549 /// select-cmp-br.ll
2550 /// checks for it.
2551 bool InstCombiner::replacedSelectWithOperand(SelectInst *SI,
2552                                              const ICmpInst *Icmp,
2553                                              const unsigned SIOpd) {
2554   assert((SIOpd == 1 || SIOpd == 2) && "Invalid select operand!");
2555   if (isChainSelectCmpBranch(SI) && Icmp->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ) {
2556     BasicBlock *Succ = SI->getParent()->getTerminator()->getSuccessor(1);
2557     // The check for the unique predecessor is not the best that can be
2558     // done. But it protects efficiently against cases like  when SI's
2559     // home block has two successors, Succ and Succ1, and Succ1 predecessor
2560     // of Succ. Then SI can't be replaced by SIOpd because the use that gets
2561     // replaced can be reached on either path. So the uniqueness check
2562     // guarantees that the path all uses of SI (outside SI's parent) are on
2563     // is disjoint from all other paths out of SI. But that information
2564     // is more expensive to compute, and the trade-off here is in favor
2565     // of compile-time.
2566     if (Succ->getUniquePredecessor() && dominatesAllUses(SI, Icmp, Succ)) {
2567       NumSel++;
2568       SI->replaceUsesOutsideBlock(SI->getOperand(SIOpd), SI->getParent());
2569       return true;
2570     }
2571   }
2572   return false;
2573 }
2574
2575 Instruction *InstCombiner::visitICmpInst(ICmpInst &I) {
2576   bool Changed = false;
2577   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2578   unsigned Op0Cplxity = getComplexity(Op0);
2579   unsigned Op1Cplxity = getComplexity(Op1);
2580
2581   /// Orders the operands of the compare so that they are listed from most
2582   /// complex to least complex.  This puts constants before unary operators,
2583   /// before binary operators.
2584   if (Op0Cplxity < Op1Cplxity ||
2585         (Op0Cplxity == Op1Cplxity &&
2586          swapMayExposeCSEOpportunities(Op0, Op1))) {
2587     I.swapOperands();
2588     std::swap(Op0, Op1);
2589     Changed = true;
2590   }
2591
2592   if (Value *V = SimplifyICmpInst(I.getPredicate(), Op0, Op1, DL, TLI, DT, AC))
2593     return ReplaceInstUsesWith(I, V);
2594
2595   // comparing -val or val with non-zero is the same as just comparing val
2596   // ie, abs(val) != 0 -> val != 0
2597   if (I.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE && match(Op1, m_Zero()))
2598   {
2599     Value *Cond, *SelectTrue, *SelectFalse;
2600     if (match(Op0, m_Select(m_Value(Cond), m_Value(SelectTrue),
2601                             m_Value(SelectFalse)))) {
2602       if (Value *V = dyn_castNegVal(SelectTrue)) {
2603         if (V == SelectFalse)
2604           return CmpInst::Create(Instruction::ICmp, I.getPredicate(), V, Op1);
2605       }
2606       else if (Value *V = dyn_castNegVal(SelectFalse)) {
2607         if (V == SelectTrue)
2608           return CmpInst::Create(Instruction::ICmp, I.getPredicate(), V, Op1);
2609       }
2610     }
2611   }
2612
2613   Type *Ty = Op0->getType();
2614
2615   // icmp's with boolean values can always be turned into bitwise operations
2616   if (Ty->isIntegerTy(1)) {
2617     switch (I.getPredicate()) {
2618     default: llvm_unreachable("Invalid icmp instruction!");
2619     case ICmpInst::ICMP_EQ: {               // icmp eq i1 A, B -> ~(A^B)
2620       Value *Xor = Builder->CreateXor(Op0, Op1, I.getName()+"tmp");
2621       return BinaryOperator::CreateNot(Xor);
2622     }
2623     case ICmpInst::ICMP_NE:                  // icmp eq i1 A, B -> A^B
2624       return BinaryOperator::CreateXor(Op0, Op1);
2625
2626     case ICmpInst::ICMP_UGT:
2627       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp ugt -> icmp ult
2628       // FALL THROUGH
2629     case ICmpInst::ICMP_ULT:{               // icmp ult i1 A, B -> ~A & B
2630       Value *Not = Builder->CreateNot(Op0, I.getName()+"tmp");
2631       return BinaryOperator::CreateAnd(Not, Op1);
2632     }
2633     case ICmpInst::ICMP_SGT:
2634       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp sgt -> icmp slt
2635       // FALL THROUGH
2636     case ICmpInst::ICMP_SLT: {               // icmp slt i1 A, B -> A & ~B
2637       Value *Not = Builder->CreateNot(Op1, I.getName()+"tmp");
2638       return BinaryOperator::CreateAnd(Not, Op0);
2639     }
2640     case ICmpInst::ICMP_UGE:
2641       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp uge -> icmp ule
2642       // FALL THROUGH
2643     case ICmpInst::ICMP_ULE: {               //  icmp ule i1 A, B -> ~A | B
2644       Value *Not = Builder->CreateNot(Op0, I.getName()+"tmp");
2645       return BinaryOperator::CreateOr(Not, Op1);
2646     }
2647     case ICmpInst::ICMP_SGE:
2648       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp sge -> icmp sle
2649       // FALL THROUGH
2650     case ICmpInst::ICMP_SLE: {               //  icmp sle i1 A, B -> A | ~B
2651       Value *Not = Builder->CreateNot(Op1, I.getName()+"tmp");
2652       return BinaryOperator::CreateOr(Not, Op0);
2653     }
2654     }
2655   }
2656
2657   unsigned BitWidth = 0;
2658   if (Ty->isIntOrIntVectorTy())
2659     BitWidth = Ty->getScalarSizeInBits();
2660   else if (DL)  // Pointers require DL info to get their size.
2661     BitWidth = DL->getTypeSizeInBits(Ty->getScalarType());
2662
2663   bool isSignBit = false;
2664
2665   // See if we are doing a comparison with a constant.
2666   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2667     Value *A = nullptr, *B = nullptr;
2668
2669     // Match the following pattern, which is a common idiom when writing
2670     // overflow-safe integer arithmetic function.  The source performs an
2671     // addition in wider type, and explicitly checks for overflow using
2672     // comparisons against INT_MIN and INT_MAX.  Simplify this by using the
2673     // sadd_with_overflow intrinsic.
2674     //
2675     // TODO: This could probably be generalized to handle other overflow-safe
2676     // operations if we worked out the formulas to compute the appropriate
2677     // magic constants.
2678     //
2679     // sum = a + b
2680     // if (sum+128 >u 255)  ...  -> llvm.sadd.with.overflow.i8
2681     {
2682     ConstantInt *CI2;    // I = icmp ugt (add (add A, B), CI2), CI
2683     if (I.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_UGT &&
2684         match(Op0, m_Add(m_Add(m_Value(A), m_Value(B)), m_ConstantInt(CI2))))
2685       if (Instruction *Res = ProcessUGT_ADDCST_ADD(I, A, B, CI2, CI, *this))
2686         return Res;
2687     }
2688
2689     // The following transforms are only 'worth it' if the only user of the
2690     // subtraction is the icmp.
2691     if (Op0->hasOneUse()) {
2692       // (icmp ne/eq (sub A B) 0) -> (icmp ne/eq A, B)
2693       if (I.isEquality() && CI->isZero() &&
2694           match(Op0, m_Sub(m_Value(A), m_Value(B))))
2695         return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, B);
2696
2697       // (icmp sgt (sub nsw A B), -1) -> (icmp sge A, B)
2698       if (I.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT && CI->isAllOnesValue() &&
2699           match(Op0, m_NSWSub(m_Value(A), m_Value(B))))
2700         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, A, B);
2701
2702       // (icmp sgt (sub nsw A B), 0) -> (icmp sgt A, B)
2703       if (I.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT && CI->isZero() &&
2704           match(Op0, m_NSWSub(m_Value(A), m_Value(B))))
2705         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, A, B);
2706
2707       // (icmp slt (sub nsw A B), 0) -> (icmp slt A, B)
2708       if (I.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && CI->isZero() &&
2709           match(Op0, m_NSWSub(m_Value(A), m_Value(B))))
2710         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, A, B);
2711
2712       // (icmp slt (sub nsw A B), 1) -> (icmp sle A, B)
2713       if (I.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && CI->isOne() &&
2714           match(Op0, m_NSWSub(m_Value(A), m_Value(B))))
2715         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLE, A, B);
2716     }
2717
2718     // If we have an icmp le or icmp ge instruction, turn it into the
2719     // appropriate icmp lt or icmp gt instruction.  This allows us to rely on
2720     // them being folded in the code below.  The SimplifyICmpInst code has
2721     // already handled the edge cases for us, so we just assert on them.
2722     switch (I.getPredicate()) {
2723     default: break;
2724     case ICmpInst::ICMP_ULE:
2725       assert(!CI->isMaxValue(false));                 // A <=u MAX -> TRUE
2726       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Op0,
2727                           Builder->getInt(CI->getValue()+1));
2728     case ICmpInst::ICMP_SLE:
2729       assert(!CI->isMaxValue(true));                  // A <=s MAX -> TRUE
2730       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, Op0,
2731                           Builder->getInt(CI->getValue()+1));
2732     case ICmpInst::ICMP_UGE:
2733       assert(!CI->isMinValue(false));                 // A >=u MIN -> TRUE
2734       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, Op0,
2735                           Builder->getInt(CI->getValue()-1));
2736     case ICmpInst::ICMP_SGE:
2737       assert(!CI->isMinValue(true));                  // A >=s MIN -> TRUE
2738       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, Op0,
2739                           Builder->getInt(CI->getValue()-1));
2740     }
2741
2742     if (I.isEquality()) {
2743       ConstantInt *CI2;
2744       if (match(Op0, m_AShr(m_ConstantInt(CI2), m_Value(A))) ||
2745           match(Op0, m_LShr(m_ConstantInt(CI2), m_Value(A)))) {
2746         // (icmp eq/ne (ashr/lshr const2, A), const1)
2747         if (Instruction *Inst = FoldICmpCstShrCst(I, Op0, A, CI, CI2))
2748           return Inst;
2749       }
2750       if (match(Op0, m_Shl(m_ConstantInt(CI2), m_Value(A)))) {
2751         // (icmp eq/ne (shl const2, A), const1)
2752         if (Instruction *Inst = FoldICmpCstShlCst(I, Op0, A, CI, CI2))
2753           return Inst;
2754       }
2755     }
2756
2757     // If this comparison is a normal comparison, it demands all
2758     // bits, if it is a sign bit comparison, it only demands the sign bit.
2759     bool UnusedBit;
2760     isSignBit = isSignBitCheck(I.getPredicate(), CI, UnusedBit);
2761   }
2762
2763   // See if we can fold the comparison based on range information we can get
2764   // by checking whether bits are known to be zero or one in the input.
2765   if (BitWidth != 0) {
2766     APInt Op0KnownZero(BitWidth, 0), Op0KnownOne(BitWidth, 0);
2767     APInt Op1KnownZero(BitWidth, 0), Op1KnownOne(BitWidth, 0);
2768
2769     if (SimplifyDemandedBits(I.getOperandUse(0),
2770                              DemandedBitsLHSMask(I, BitWidth, isSignBit),
2771                              Op0KnownZero, Op0KnownOne, 0))
2772       return &I;
2773     if (SimplifyDemandedBits(I.getOperandUse(1),
2774                              APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
2775                              Op1KnownZero, Op1KnownOne, 0))
2776       return &I;
2777
2778     // Given the known and unknown bits, compute a range that the LHS could be
2779     // in.  Compute the Min, Max and RHS values based on the known bits. For the
2780     // EQ and NE we use unsigned values.
2781     APInt Op0Min(BitWidth, 0), Op0Max(BitWidth, 0);
2782     APInt Op1Min(BitWidth, 0), Op1Max(BitWidth, 0);
2783     if (I.isSigned()) {
2784       ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits(Op0KnownZero, Op0KnownOne,
2785                                              Op0Min, Op0Max);
2786       ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits(Op1KnownZero, Op1KnownOne,
2787                                              Op1Min, Op1Max);
2788     } else {
2789       ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits(Op0KnownZero, Op0KnownOne,
2790                                                Op0Min, Op0Max);
2791       ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits(Op1KnownZero, Op1KnownOne,
2792                                                Op1Min, Op1Max);
2793     }
2794
2795     // If Min and Max are known to be the same, then SimplifyDemandedBits
2796     // figured out that the LHS is a constant.  Just constant fold this now so
2797     // that code below can assume that Min != Max.
2798     if (!isa<Constant>(Op0) && Op0Min == Op0Max)
2799       return new ICmpInst(I.getPredicate(),
2800                           ConstantInt::get(Op0->getType(), Op0Min), Op1);
2801     if (!isa<Constant>(Op1) && Op1Min == Op1Max)
2802       return new ICmpInst(I.getPredicate(), Op0,
2803                           ConstantInt::get(Op1->getType(), Op1Min));
2804
2805     // Based on the range information we know about the LHS, see if we can
2806     // simplify this comparison.  For example, (x&4) < 8 is always true.
2807     switch (I.getPredicate()) {
2808     default: llvm_unreachable("Unknown icmp opcode!");
2809     case ICmpInst::ICMP_EQ: {
2810       if (Op0Max.ult(Op1Min) || Op0Min.ugt(Op1Max))
2811         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(I.getType()));
2812
2813       // If all bits are known zero except for one, then we know at most one
2814       // bit is set.   If the comparison is against zero, then this is a check
2815       // to see if *that* bit is set.
2816       APInt Op0KnownZeroInverted = ~Op0KnownZero;
2817       if (~Op1KnownZero == 0) {
2818         // If the LHS is an AND with the same constant, look through it.
2819         Value *LHS = nullptr;
2820         ConstantInt *LHSC = nullptr;
2821         if (!match(Op0, m_And(m_Value(LHS), m_ConstantInt(LHSC))) ||
2822             LHSC->getValue() != Op0KnownZeroInverted)
2823           LHS = Op0;
2824
2825         // If the LHS is 1 << x, and we know the result is a power of 2 like 8,
2826         // then turn "((1 << x)&8) == 0" into "x != 3".
2827         // or turn "((1 << x)&7) == 0" into "x > 2".
2828         Value *X = nullptr;
2829         if (match(LHS, m_Shl(m_One(), m_Value(X)))) {
2830           APInt ValToCheck = Op0KnownZeroInverted;
2831           if (ValToCheck.isPowerOf2()) {
2832             unsigned CmpVal = ValToCheck.countTrailingZeros();
2833             return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, X,
2834                                 ConstantInt::get(X->getType(), CmpVal));
2835           } else if ((++ValToCheck).isPowerOf2()) {
2836             unsigned CmpVal = ValToCheck.countTrailingZeros() - 1;
2837             return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, X,
2838                                 ConstantInt::get(X->getType(), CmpVal));
2839           }
2840         }
2841
2842         // If the LHS is 8 >>u x, and we know the result is a power of 2 like 1,
2843         // then turn "((8 >>u x)&1) == 0" into "x != 3".
2844         const APInt *CI;
2845         if (Op0KnownZeroInverted == 1 &&
2846             match(LHS, m_LShr(m_Power2(CI), m_Value(X))))
2847           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, X,
2848                               ConstantInt::get(X->getType(),
2849                                                CI->countTrailingZeros()));
2850       }
2851
2852       break;
2853     }
2854     case ICmpInst::ICMP_NE: {
2855       if (Op0Max.ult(Op1Min) || Op0Min.ugt(Op1Max))
2856         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(I.getType()));
2857
2858       // If all bits are known zero except for one, then we know at most one
2859       // bit is set.   If the comparison is against zero, then this is a check
2860       // to see if *that* bit is set.
2861       APInt Op0KnownZeroInverted = ~Op0KnownZero;
2862       if (~Op1KnownZero == 0) {
2863         // If the LHS is an AND with the same constant, look through it.
2864         Value *LHS = nullptr;
2865         ConstantInt *LHSC = nullptr;
2866         if (!match(Op0, m_And(m_Value(LHS), m_ConstantInt(LHSC))) ||
2867             LHSC->getValue() != Op0KnownZeroInverted)
2868           LHS = Op0;
2869
2870         // If the LHS is 1 << x, and we know the result is a power of 2 like 8,
2871         // then turn "((1 << x)&8) != 0" into "x == 3".
2872         // or turn "((1 << x)&7) != 0" into "x < 3".
2873         Value *X = nullptr;
2874         if (match(LHS, m_Shl(m_One(), m_Value(X)))) {
2875           APInt ValToCheck = Op0KnownZeroInverted;
2876           if (ValToCheck.isPowerOf2()) {
2877             unsigned CmpVal = ValToCheck.countTrailingZeros();
2878             return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, X,
2879                                 ConstantInt::get(X->getType(), CmpVal));
2880           } else if ((++ValToCheck).isPowerOf2()) {
2881             unsigned CmpVal = ValToCheck.countTrailingZeros();
2882             return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, X,
2883                                 ConstantInt::get(X->getType(), CmpVal));
2884           }
2885         }
2886
2887         // If the LHS is 8 >>u x, and we know the result is a power of 2 like 1,
2888         // then turn "((8 >>u x)&1) != 0" into "x == 3".
2889         const APInt *CI;
2890         if (Op0KnownZeroInverted == 1 &&
2891             match(LHS, m_LShr(m_Power2(CI), m_Value(X))))
2892           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, X,
2893                               ConstantInt::get(X->getType(),
2894                                                CI->countTrailingZeros()));
2895       }
2896
2897       break;
2898     }
2899     case ICmpInst::ICMP_ULT:
2900       if (Op0Max.ult(Op1Min))          // A <u B -> true if max(A) < min(B)
2901         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(I.getType()));
2902       if (Op0Min.uge(Op1Max))          // A <u B -> false if min(A) >= max(B)
2903         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(I.getType()));
2904       if (Op1Min == Op0Max)            // A <u B -> A != B if max(A) == min(B)
2905         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
2906       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2907         if (Op1Max == Op0Min+1)        // A <u C -> A == C-1 if min(A)+1 == C
2908           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0,
2909                               Builder->getInt(CI->getValue()-1));
2910
2911         // (x <u 2147483648) -> (x >s -1)  -> true if sign bit clear
2912         if (CI->isMinValue(true))
2913           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, Op0,
2914                            Constant::getAllOnesValue(Op0->getType()));
2915       }
2916       break;
2917     case ICmpInst::ICMP_UGT:
2918       if (Op0Min.ugt(Op1Max))          // A >u B -> true if min(A) > max(B)
2919         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(I.getType()));
2920       if (Op0Max.ule(Op1Min))          // A >u B -> false if max(A) <= max(B)
2921         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(I.getType()));
2922
2923       if (Op1Max == Op0Min)            // A >u B -> A != B if min(A) == max(B)
2924         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
2925       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2926         if (Op1Min == Op0Max-1)        // A >u C -> A == C+1 if max(a)-1 == C
2927           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0,
2928                               Builder->getInt(CI->getValue()+1));
2929
2930         // (x >u 2147483647) -> (x <s 0)  -> true if sign bit set
2931         if (CI->isMaxValue(true))
2932           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, Op0,
2933                               Constant::getNullValue(Op0->getType()));
2934       }
2935       break;
2936     case ICmpInst::ICMP_SLT:
2937       if (Op0Max.slt(Op1Min))          // A <s B -> true if max(A) < min(C)
2938         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(I.getType()));
2939       if (Op0Min.sge(Op1Max))          // A <s B -> false if min(A) >= max(C)
2940         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(I.getType()));
2941       if (Op1Min == Op0Max)            // A <s B -> A != B if max(A) == min(B)
2942         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
2943       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2944         if (Op1Max == Op0Min+1)        // A <s C -> A == C-1 if min(A)+1 == C
2945           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0,
2946                               Builder->getInt(CI->getValue()-1));
2947       }
2948       break;
2949     case ICmpInst::ICMP_SGT:
2950       if (Op0Min.sgt(Op1Max))          // A >s B -> true if min(A) > max(B)
2951         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(I.getType()));
2952       if (Op0Max.sle(Op1Min))          // A >s B -> false if max(A) <= min(B)
2953         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(I.getType()));
2954
2955       if (Op1Max == Op0Min)            // A >s B -> A != B if min(A) == max(B)
2956         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
2957       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2958         if (Op1Min == Op0Max-1)        // A >s C -> A == C+1 if max(A)-1 == C
2959           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0,
2960                               Builder->getInt(CI->getValue()+1));
2961       }
2962       break;
2963     case ICmpInst::ICMP_SGE:
2964       assert(!isa<ConstantInt>(Op1) && "ICMP_SGE with ConstantInt not folded!");
2965       if (Op0Min.sge(Op1Max))          // A >=s B -> true if min(A) >= max(B)
2966         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(I.getType()));
2967       if (Op0Max.slt(Op1Min))          // A >=s B -> false if max(A) < min(B)
2968         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(I.getType()));
2969       break;
2970     case ICmpInst::ICMP_SLE:
2971       assert(!isa<ConstantInt>(Op1) && "ICMP_SLE with ConstantInt not folded!");
2972       if (Op0Max.sle(Op1Min))          // A <=s B -> true if max(A) <= min(B)
2973         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(I.getType()));
2974       if (Op0Min.sgt(Op1Max))          // A <=s B -> false if min(A) > max(B)
2975         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(I.getType()));
2976       break;
2977     case ICmpInst::ICMP_UGE:
2978       assert(!isa<ConstantInt>(Op1) && "ICMP_UGE with ConstantInt not folded!");
2979       if (Op0Min.uge(Op1Max))          // A >=u B -> true if min(A) >= max(B)
2980         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(I.getType()));
2981       if (Op0Max.ult(Op1Min))          // A >=u B -> false if max(A) < min(B)
2982         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(I.getType()));
2983       break;
2984     case ICmpInst::ICMP_ULE:
2985       assert(!isa<ConstantInt>(Op1) && "ICMP_ULE with ConstantInt not folded!");
2986       if (Op0Max.ule(Op1Min))          // A <=u B -> true if max(A) <= min(B)
2987         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(I.getType()));
2988       if (Op0Min.ugt(Op1Max))          // A <=u B -> false if min(A) > max(B)
2989         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(I.getType()));
2990       break;
2991     }
2992
2993     // Turn a signed comparison into an unsigned one if both operands
2994     // are known to have the same sign.
2995     if (I.isSigned() &&
2996         ((Op0KnownZero.isNegative() && Op1KnownZero.isNegative()) ||
2997          (Op0KnownOne.isNegative() && Op1KnownOne.isNegative())))
2998       return new ICmpInst(I.getUnsignedPredicate(), Op0, Op1);
2999   }
3000
3001   // Test if the ICmpInst instruction is used exclusively by a select as
3002   // part of a minimum or maximum operation. If so, refrain from doing
3003   // any other folding. This helps out other analyses which understand
3004   // non-obfuscated minimum and maximum idioms, such as ScalarEvolution
3005   // and CodeGen. And in this case, at least one of the comparison
3006   // operands has at least one user besides the compare (the select),
3007   // which would often largely negate the benefit of folding anyway.
3008   if (I.hasOneUse())
3009     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(*I.user_begin()))
3010       if ((SI->getOperand(1) == Op0 && SI->getOperand(2) == Op1) ||
3011           (SI->getOperand(2) == Op0 && SI->getOperand(1) == Op1))
3012         return nullptr;
3013
3014   // See if we are doing a comparison between a constant and an instruction that
3015   // can be folded into the comparison.
3016   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3017     // Since the RHS is a ConstantInt (CI), if the left hand side is an
3018     // instruction, see if that instruction also has constants so that the
3019     // instruction can be folded into the icmp
3020     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
3021       if (Instruction *Res = visitICmpInstWithInstAndIntCst(I, LHSI, CI))
3022         return Res;
3023   }
3024
3025   // Handle icmp with constant (but not simple integer constant) RHS
3026   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
3027     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
3028       switch (LHSI->getOpcode()) {
3029       case Instruction::GetElementPtr:
3030           // icmp pred GEP (P, int 0, int 0, int 0), null -> icmp pred P, null
3031         if (RHSC->isNullValue() &&
3032             cast<GetElementPtrInst>(LHSI)->hasAllZeroIndices())
3033           return new ICmpInst(I.getPredicate(), LHSI->getOperand(0),
3034                   Constant::getNullValue(LHSI->getOperand(0)->getType()));
3035         break;
3036       case Instruction::PHI:
3037         // Only fold icmp into the PHI if the phi and icmp are in the same
3038         // block.  If in the same block, we're encouraging jump threading.  If
3039         // not, we are just pessimizing the code by making an i1 phi.
3040         if (LHSI->getParent() == I.getParent())
3041           if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
3042             return NV;
3043         break;
3044       case Instruction::Select: {
3045         // If either operand of the select is a constant, we can fold the
3046         // comparison into the select arms, which will cause one to be
3047         // constant folded and the select turned into a bitwise or.
3048         Value *Op1 = nullptr, *Op2 = nullptr;
3049         ConstantInt *CI = 0;
3050         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(1))) {
3051           Op1 = ConstantExpr::getICmp(I.getPredicate(), C, RHSC);
3052           CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1);
3053         }
3054         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(2))) {
3055           Op2 = ConstantExpr::getICmp(I.getPredicate(), C, RHSC);
3056           CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op2);
3057         }
3058
3059         // We only want to perform this transformation if it will not lead to
3060         // additional code. This is true if either both sides of the select
3061         // fold to a constant (in which case the icmp is replaced with a select
3062         // which will usually simplify) or this is the only user of the
3063         // select (in which case we are trading a select+icmp for a simpler
3064         // select+icmp) or all uses of the select can be replaced based on
3065         // dominance information ("Global cases").
3066         bool Transform = false;
3067         if (Op1 && Op2)
3068           Transform = true;
3069         else if (Op1 || Op2) {
3070           // Local case
3071           if (LHSI->hasOneUse())
3072             Transform = true;
3073           // Global cases
3074           else if (CI && !CI->isZero())
3075             // When Op1 is constant try replacing select with second operand.
3076             // Otherwise Op2 is constant and try replacing select with first
3077             // operand.
3078             Transform = replacedSelectWithOperand(cast<SelectInst>(LHSI), &I,
3079                                                   Op1 ? 2 : 1);
3080         }
3081         if (Transform) {
3082           if (!Op1)
3083             Op1 = Builder->CreateICmp(I.getPredicate(), LHSI->getOperand(1),
3084                                       RHSC, I.getName());
3085           if (!Op2)
3086             Op2 = Builder->CreateICmp(I.getPredicate(), LHSI->getOperand(2),
3087                                       RHSC, I.getName());
3088           return SelectInst::Create(LHSI->getOperand(0), Op1, Op2);
3089         }
3090         break;
3091       }
3092       case Instruction::IntToPtr:
3093         // icmp pred inttoptr(X), null -> icmp pred X, 0
3094         if (RHSC->isNullValue() && DL &&
3095             DL->getIntPtrType(RHSC->getType()) ==
3096                LHSI->getOperand(0)->getType())
3097           return new ICmpInst(I.getPredicate(), LHSI->getOperand(0),
3098                         Constant::getNullValue(LHSI->getOperand(0)->getType()));
3099         break;
3100
3101       case Instruction::Load:
3102         // Try to optimize things like "A[i] > 4" to index computations.
3103         if (GetElementPtrInst *GEP =
3104               dyn_cast<GetElementPtrInst>(LHSI->getOperand(0))) {
3105           if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(GEP->getOperand(0)))
3106             if (GV->isConstant() && GV->hasDefinitiveInitializer() &&
3107                 !cast<LoadInst>(LHSI)->isVolatile())
3108               if (Instruction *Res = FoldCmpLoadFromIndexedGlobal(GEP, GV, I))
3109                 return Res;
3110         }
3111         break;
3112       }
3113   }
3114
3115   // If we can optimize a 'icmp GEP, P' or 'icmp P, GEP', do so now.
3116   if (GEPOperator *GEP = dyn_cast<GEPOperator>(Op0))
3117     if (Instruction *NI = FoldGEPICmp(GEP, Op1, I.getPredicate(), I))
3118       return NI;
3119   if (GEPOperator *GEP = dyn_cast<GEPOperator>(Op1))
3120     if (Instruction *NI = FoldGEPICmp(GEP, Op0,
3121                            ICmpInst::getSwappedPredicate(I.getPredicate()), I))
3122       return NI;
3123
3124   // Test to see if the operands of the icmp are casted versions of other
3125   // values.  If the ptr->ptr cast can be stripped off both arguments, we do so
3126   // now.
3127   if (BitCastInst *CI = dyn_cast<BitCastInst>(Op0)) {
3128     if (Op0->getType()->isPointerTy() &&
3129         (isa<Constant>(Op1) || isa<BitCastInst>(Op1))) {
3130       // We keep moving the cast from the left operand over to the right
3131       // operand, where it can often be eliminated completely.
3132       Op0 = CI->getOperand(0);
3133
3134       // If operand #1 is a bitcast instruction, it must also be a ptr->ptr cast
3135       // so eliminate it as well.
3136       if (BitCastInst *CI2 = dyn_cast<BitCastInst>(Op1))
3137         Op1 = CI2->getOperand(0);
3138
3139       // If Op1 is a constant, we can fold the cast into the constant.
3140       if (Op0->getType() != Op1->getType()) {
3141         if (Constant *Op1C = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
3142           Op1 = ConstantExpr::getBitCast(Op1C, Op0->getType());
3143         } else {
3144           // Otherwise, cast the RHS right before the icmp
3145           Op1 = Builder->CreateBitCast(Op1, Op0->getType());
3146         }
3147       }
3148       return new ICmpInst(I.getPredicate(), Op0, Op1);
3149     }
3150   }
3151
3152   if (isa<CastInst>(Op0)) {
3153     // Handle the special case of: icmp (cast bool to X), <cst>
3154     // This comes up when you have code like
3155     //   int X = A < B;
3156     //   if (X) ...
3157     // For generality, we handle any zero-extension of any operand comparison
3158     // with a constant or another cast from the same type.
3159     if (isa<Constant>(Op1) || isa<CastInst>(Op1))
3160       if (Instruction *R = visitICmpInstWithCastAndCast(I))
3161         return R;
3162   }
3163
3164   // Special logic for binary operators.
3165   BinaryOperator *BO0 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0);
3166   BinaryOperator *BO1 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1);
3167   if (BO0 || BO1) {
3168     CmpInst::Predicate Pred = I.getPredicate();
3169     bool NoOp0WrapProblem = false, NoOp1WrapProblem = false;
3170     if (BO0 && isa<OverflowingBinaryOperator>(BO0))
3171       NoOp0WrapProblem = ICmpInst::isEquality(Pred) ||
3172         (CmpInst::isUnsigned(Pred) && BO0->hasNoUnsignedWrap()) ||
3173         (CmpInst::isSigned(Pred) && BO0->hasNoSignedWrap());
3174     if (BO1 && isa<OverflowingBinaryOperator>(BO1))
3175       NoOp1WrapProblem = ICmpInst::isEquality(Pred) ||
3176         (CmpInst::isUnsigned(Pred) && BO1->hasNoUnsignedWrap()) ||
3177         (CmpInst::isSigned(Pred) && BO1->hasNoSignedWrap());
3178
3179     // Analyze the case when either Op0 or Op1 is an add instruction.
3180     // Op0 = A + B (or A and B are null); Op1 = C + D (or C and D are null).
3181     Value *A = nullptr, *B = nullptr, *C = nullptr, *D = nullptr;
3182     if (BO0 && BO0->getOpcode() == Instruction::Add)
3183       A = BO0->getOperand(0), B = BO0->getOperand(1);
3184     if (BO1 && BO1->getOpcode() == Instruction::Add)
3185       C = BO1->getOperand(0), D = BO1->getOperand(1);
3186
3187     // icmp (X+cst) < 0 --> X < -cst
3188     if (NoOp0WrapProblem && ICmpInst::isSigned(Pred) && match(Op1, m_Zero()))
3189       if (ConstantInt *RHSC = dyn_cast_or_null<ConstantInt>(B))
3190         if (!RHSC->isMinValue(/*isSigned=*/true))
3191           return new ICmpInst(Pred, A, ConstantExpr::getNeg(RHSC));
3192
3193     // icmp (X+Y), X -> icmp Y, 0 for equalities or if there is no overflow.
3194     if ((A == Op1 || B == Op1) && NoOp0WrapProblem)
3195       return new ICmpInst(Pred, A == Op1 ? B : A,
3196                           Constant::getNullValue(Op1->getType()));
3197
3198     // icmp X, (X+Y) -> icmp 0, Y for equalities or if there is no overflow.
3199     if ((C == Op0 || D == Op0) && NoOp1WrapProblem)
3200       return new ICmpInst(Pred, Constant::getNullValue(Op0->getType()),
3201                           C == Op0 ? D : C);
3202
3203     // icmp (X+Y), (X+Z) -> icmp Y, Z for equalities or if there is no overflow.
3204     if (A && C && (A == C || A == D || B == C || B == D) &&
3205         NoOp0WrapProblem && NoOp1WrapProblem &&
3206         // Try not to increase register pressure.
3207         BO0->hasOneUse() && BO1->hasOneUse()) {
3208       // Determine Y and Z in the form icmp (X+Y), (X+Z).
3209       Value *Y, *Z;
3210       if (A == C) {
3211         // C + B == C + D  ->  B == D
3212         Y = B;
3213         Z = D;
3214       } else if (A == D) {
3215         // D + B == C + D  ->  B == C
3216         Y = B;
3217         Z = C;
3218       } else if (B == C) {
3219         // A + C == C + D  ->  A == D
3220         Y = A;
3221         Z = D;
3222       } else {
3223         assert(B == D);
3224         // A + D == C + D  ->  A == C
3225         Y = A;
3226         Z = C;
3227       }
3228       return new ICmpInst(Pred, Y, Z);
3229     }
3230
3231     // icmp slt (X + -1), Y -> icmp sle X, Y
3232     if (A && NoOp0WrapProblem && Pred == CmpInst::ICMP_SLT &&
3233         match(B, m_AllOnes()))
3234       return new ICmpInst(CmpInst::ICMP_SLE, A, Op1);
3235
3236     // icmp sge (X + -1), Y -> icmp sgt X, Y
3237     if (A && NoOp0WrapProblem && Pred == CmpInst::ICMP_SGE &&
3238         match(B, m_AllOnes()))
3239       return new ICmpInst(CmpInst::ICMP_SGT, A, Op1);
3240
3241     // icmp sle (X + 1), Y -> icmp slt X, Y
3242     if (A && NoOp0WrapProblem && Pred == CmpInst::ICMP_SLE &&
3243         match(B, m_One()))
3244       return new ICmpInst(CmpInst::ICMP_SLT, A, Op1);
3245
3246     // icmp sgt (X + 1), Y -> icmp sge X, Y
3247     if (A && NoOp0WrapProblem && Pred == CmpInst::ICMP_SGT &&
3248         match(B, m_One()))
3249       return new ICmpInst(CmpInst::ICMP_SGE, A, Op1);
3250
3251     // if C1 has greater magnitude than C2:
3252     //  icmp (X + C1), (Y + C2) -> icmp (X + C3), Y
3253     //  s.t. C3 = C1 - C2
3254     //
3255     // if C2 has greater magnitude than C1:
3256     //  icmp (X + C1), (Y + C2) -> icmp X, (Y + C3)
3257     //  s.t. C3 = C2 - C1
3258     if (A && C && NoOp0WrapProblem && NoOp1WrapProblem &&
3259         (BO0->hasOneUse() || BO1->hasOneUse()) && !I.isUnsigned())
3260       if (ConstantInt *C1 = dyn_cast<ConstantInt>(B))
3261         if (ConstantInt *C2 = dyn_cast<ConstantInt>(D)) {
3262           const APInt &AP1 = C1->getValue();
3263           const APInt &AP2 = C2->getValue();
3264           if (AP1.isNegative() == AP2.isNegative()) {
3265             APInt AP1Abs = C1->getValue().abs();
3266             APInt AP2Abs = C2->getValue().abs();
3267             if (AP1Abs.uge(AP2Abs)) {
3268               ConstantInt *C3 = Builder->getInt(AP1 - AP2);
3269               Value *NewAdd = Builder->CreateNSWAdd(A, C3);
3270               return new ICmpInst(Pred, NewAdd, C);
3271             } else {
3272               ConstantInt *C3 = Builder->getInt(AP2 - AP1);
3273               Value *NewAdd = Builder->CreateNSWAdd(C, C3);
3274               return new ICmpInst(Pred, A, NewAdd);
3275             }
3276           }
3277         }
3278
3279
3280     // Analyze the case when either Op0 or Op1 is a sub instruction.
3281     // Op0 = A - B (or A and B are null); Op1 = C - D (or C and D are null).
3282     A = nullptr; B = nullptr; C = nullptr; D = nullptr;
3283     if (BO0 && BO0->getOpcode() == Instruction::Sub)
3284       A = BO0->getOperand(0), B = BO0->getOperand(1);
3285     if (BO1 && BO1->getOpcode() == Instruction::Sub)
3286       C = BO1->getOperand(0), D = BO1->getOperand(1);
3287
3288     // icmp (X-Y), X -> icmp 0, Y for equalities or if there is no overflow.
3289     if (A == Op1 && NoOp0WrapProblem)
3290       return new ICmpInst(Pred, Constant::getNullValue(Op1->getType()), B);
3291
3292     // icmp X, (X-Y) -> icmp Y, 0 for equalities or if there is no overflow.
3293     if (C == Op0 && NoOp1WrapProblem)
3294       return new ICmpInst(Pred, D, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
3295
3296     // icmp (Y-X), (Z-X) -> icmp Y, Z for equalities or if there is no overflow.
3297     if (B && D && B == D && NoOp0WrapProblem && NoOp1WrapProblem &&
3298         // Try not to increase register pressure.
3299         BO0->hasOneUse() && BO1->hasOneUse())
3300       return new ICmpInst(Pred, A, C);
3301
3302     // icmp (X-Y), (X-Z) -> icmp Z, Y for equalities or if there is no overflow.
3303     if (A && C && A == C && NoOp0WrapProblem && NoOp1WrapProblem &&
3304         // Try not to increase register pressure.
3305         BO0->hasOneUse() && BO1->hasOneUse())
3306       return new ICmpInst(Pred, D, B);
3307
3308     // icmp (0-X) < cst --> x > -cst
3309     if (NoOp0WrapProblem && ICmpInst::isSigned(Pred)) {
3310       Value *X;
3311       if (match(BO0, m_Neg(m_Value(X))))
3312         if (ConstantInt *RHSC = dyn_cast<ConstantInt>(Op1))
3313           if (!RHSC->isMinValue(/*isSigned=*/true))
3314             return new ICmpInst(I.getSwappedPredicate(), X,
3315                                 ConstantExpr::getNeg(RHSC));
3316     }
3317
3318     BinaryOperator *SRem = nullptr;
3319     // icmp (srem X, Y), Y
3320     if (BO0 && BO0->getOpcode() == Instruction::SRem &&
3321         Op1 == BO0->getOperand(1))
3322       SRem = BO0;
3323     // icmp Y, (srem X, Y)
3324     else if (BO1 && BO1->getOpcode() == Instruction::SRem &&
3325              Op0 == BO1->getOperand(1))
3326       SRem = BO1;
3327     if (SRem) {
3328       // We don't check hasOneUse to avoid increasing register pressure because
3329       // the value we use is the same value this instruction was already using.
3330       switch (SRem == BO0 ? ICmpInst::getSwappedPredicate(Pred) : Pred) {
3331         default: break;
3332         case ICmpInst::ICMP_EQ:
3333           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(I.getType()));
3334         case ICmpInst::ICMP_NE:
3335           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(I.getType()));
3336         case ICmpInst::ICMP_SGT:
3337         case ICmpInst::ICMP_SGE:
3338           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, SRem->getOperand(1),
3339                               Constant::getAllOnesValue(SRem->getType()));
3340         case ICmpInst::ICMP_SLT:
3341         case ICmpInst::ICMP_SLE:
3342           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, SRem->getOperand(1),
3343                               Constant::getNullValue(SRem->getType()));
3344       }
3345     }
3346
3347     if (BO0 && BO1 && BO0->getOpcode() == BO1->getOpcode() &&
3348         BO0->hasOneUse() && BO1->hasOneUse() &&
3349         BO0->getOperand(1) == BO1->getOperand(1)) {
3350       switch (BO0->getOpcode()) {
3351       default: break;
3352       case Instruction::Add:
3353       case Instruction::Sub:
3354       case Instruction::Xor:
3355         if (I.isEquality())    // a+x icmp eq/ne b+x --> a icmp b
3356           return new ICmpInst(I.getPredicate(), BO0->getOperand(0),
3357                               BO1->getOperand(0));
3358         // icmp u/s (a ^ signbit), (b ^ signbit) --> icmp s/u a, b
3359         if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(BO0->getOperand(1))) {
3360           if (CI->getValue().isSignBit()) {
3361             ICmpInst::Predicate Pred = I.isSigned()
3362                                            ? I.getUnsignedPredicate()
3363                                            : I.getSignedPredicate();
3364             return new ICmpInst(Pred, BO0->getOperand(0),
3365                                 BO1->getOperand(0));
3366           }
3367
3368           if (CI->isMaxValue(true)) {
3369             ICmpInst::Predicate Pred = I.isSigned()
3370                                            ? I.getUnsignedPredicate()
3371                                            : I.getSignedPredicate();
3372             Pred = I.getSwappedPredicate(Pred);
3373             return new ICmpInst(Pred, BO0->getOperand(0),
3374                                 BO1->getOperand(0));
3375           }
3376         }
3377         break;
3378       case Instruction::Mul:
3379         if (!I.isEquality())
3380           break;
3381
3382         if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(BO0->getOperand(1))) {
3383           // a * Cst icmp eq/ne b * Cst --> a & Mask icmp b & Mask
3384           // Mask = -1 >> count-trailing-zeros(Cst).
3385           if (!CI->isZero() && !CI->isOne()) {
3386             const APInt &AP = CI->getValue();
3387             ConstantInt *Mask = ConstantInt::get(I.getContext(),
3388                                     APInt::getLowBitsSet(AP.getBitWidth(),
3389                                                          AP.getBitWidth() -
3390                                                     AP.countTrailingZeros()));
3391             Value *And1 = Builder->CreateAnd(BO0->getOperand(0), Mask);
3392             Value *And2 = Builder->CreateAnd(BO1->getOperand(0), Mask);
3393             return new ICmpInst(I.getPredicate(), And1, And2);
3394           }
3395         }
3396         break;
3397       case Instruction::UDiv:
3398       case Instruction::LShr:
3399         if (I.isSigned())
3400           break;
3401         // fall-through
3402       case Instruction::SDiv:
3403       case Instruction::AShr:
3404         if (!BO0->isExact() || !BO1->isExact())
3405           break;
3406         return new ICmpInst(I.getPredicate(), BO0->getOperand(0),
3407                             BO1->getOperand(0));
3408       case Instruction::Shl: {
3409         bool NUW = BO0->hasNoUnsignedWrap() && BO1->hasNoUnsignedWrap();
3410         bool NSW = BO0->hasNoSignedWrap() && BO1->hasNoSignedWrap();
3411         if (!NUW && !NSW)
3412           break;
3413         if (!NSW && I.isSigned())
3414           break;
3415         return new ICmpInst(I.getPredicate(), BO0->getOperand(0),
3416                             BO1->getOperand(0));
3417       }
3418       }
3419     }
3420   }
3421
3422   { Value *A, *B;
3423     // Transform (A & ~B) == 0 --> (A & B) != 0
3424     // and       (A & ~B) != 0 --> (A & B) == 0
3425     // if A is a power of 2.
3426     if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Not(m_Value(B)))) &&
3427         match(Op1, m_Zero()) &&
3428         isKnownToBeAPowerOfTwo(A, false, 0, AC, &I, DT) && I.isEquality())
3429       return new ICmpInst(I.getInversePredicate(),
3430                           Builder->CreateAnd(A, B),
3431                           Op1);
3432
3433     // ~x < ~y --> y < x
3434     // ~x < cst --> ~cst < x
3435     if (match(Op0, m_Not(m_Value(A)))) {
3436       if (match(Op1, m_Not(m_Value(B))))
3437         return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, A);
3438       if (ConstantInt *RHSC = dyn_cast<ConstantInt>(Op1))
3439         return new ICmpInst(I.getPredicate(), ConstantExpr::getNot(RHSC), A);
3440     }
3441
3442     // (a+b) <u a  --> llvm.uadd.with.overflow.
3443     // (a+b) <u b  --> llvm.uadd.with.overflow.
3444     if (I.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_ULT &&
3445         match(Op0, m_Add(m_Value(A), m_Value(B))) &&
3446         (Op1 == A || Op1 == B))
3447       if (Instruction *R = ProcessUAddIdiom(I, Op0, *this))
3448         return R;
3449
3450     // a >u (a+b)  --> llvm.uadd.with.overflow.
3451     // b >u (a+b)  --> llvm.uadd.with.overflow.
3452     if (I.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_UGT &&
3453         match(Op1, m_Add(m_Value(A), m_Value(B))) &&
3454         (Op0 == A || Op0 == B))
3455       if (Instruction *R = ProcessUAddIdiom(I, Op1, *this))
3456         return R;
3457
3458     // (zext a) * (zext b)  --> llvm.umul.with.overflow.
3459     if (match(Op0, m_Mul(m_ZExt(m_Value(A)), m_ZExt(m_Value(B))))) {
3460       if (Instruction *R = ProcessUMulZExtIdiom(I, Op0, Op1, *this))
3461         return R;
3462     }
3463     if (match(Op1, m_Mul(m_ZExt(m_Value(A)), m_ZExt(m_Value(B))))) {
3464       if (Instruction *R = ProcessUMulZExtIdiom(I, Op1, Op0, *this))
3465         return R;
3466     }
3467   }
3468
3469   if (I.isEquality()) {
3470     Value *A, *B, *C, *D;
3471
3472     if (match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3473       if (A == Op1 || B == Op1) {    // (A^B) == A  ->  B == 0
3474         Value *OtherVal = A == Op1 ? B : A;
3475         return new ICmpInst(I.getPredicate(), OtherVal,
3476                             Constant::getNullValue(A->getType()));
3477       }
3478
3479       if (match(Op1, m_Xor(m_Value(C), m_Value(D)))) {
3480         // A^c1 == C^c2 --> A == C^(c1^c2)
3481         ConstantInt *C1, *C2;
3482         if (match(B, m_ConstantInt(C1)) &&
3483             match(D, m_ConstantInt(C2)) && Op1->hasOneUse()) {
3484           Constant *NC = Builder->getInt(C1->getValue() ^ C2->getValue());
3485           Value *Xor = Builder->CreateXor(C, NC);
3486           return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, Xor);
3487         }
3488
3489         // A^B == A^D -> B == D
3490         if (A == C) return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, D);
3491         if (A == D) return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, C);
3492         if (B == C) return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, D);
3493         if (B == D) return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, C);
3494       }
3495     }
3496
3497     if (match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B))) &&
3498         (A == Op0 || B == Op0)) {
3499       // A == (A^B)  ->  B == 0
3500       Value *OtherVal = A == Op0 ? B : A;
3501       return new ICmpInst(I.getPredicate(), OtherVal,
3502                           Constant::getNullValue(A->getType()));
3503     }
3504
3505     // (X&Z) == (Y&Z) -> (X^Y) & Z == 0
3506     if (match(Op0, m_OneUse(m_And(m_Value(A), m_Value(B)))) &&
3507         match(Op1, m_OneUse(m_And(m_Value(C), m_Value(D))))) {
3508       Value *X = nullptr, *Y = nullptr, *Z = nullptr;
3509
3510       if (A == C) {
3511         X = B; Y = D; Z = A;
3512       } else if (A == D) {
3513         X = B; Y = C; Z = A;
3514       } else if (B == C) {
3515         X = A; Y = D; Z = B;
3516       } else if (B == D) {
3517         X = A; Y = C; Z = B;
3518       }
3519
3520       if (X) {   // Build (X^Y) & Z
3521         Op1 = Builder->CreateXor(X, Y);
3522         Op1 = Builder->CreateAnd(Op1, Z);
3523         I.setOperand(0, Op1);
3524         I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op1->getType()));
3525         return &I;
3526       }
3527     }
3528
3529     // Transform (zext A) == (B & (1<<X)-1) --> A == (trunc B)
3530     // and       (B & (1<<X)-1) == (zext A) --> A == (trunc B)
3531     ConstantInt *Cst1;
3532     if ((Op0->hasOneUse() &&
3533          match(Op0, m_ZExt(m_Value(A))) &&
3534          match(Op1, m_And(m_Value(B), m_ConstantInt(Cst1)))) ||
3535         (Op1->hasOneUse() &&
3536          match(Op0, m_And(m_Value(B), m_ConstantInt(Cst1))) &&
3537          match(Op1, m_ZExt(m_Value(A))))) {
3538       APInt Pow2 = Cst1->getValue() + 1;
3539       if (Pow2.isPowerOf2() && isa<IntegerType>(A->getType()) &&
3540           Pow2.logBase2() == cast<IntegerType>(A->getType())->getBitWidth())
3541         return new ICmpInst(I.getPredicate(), A,
3542                             Builder->CreateTrunc(B, A->getType()));
3543     }
3544
3545     // (A >> C) == (B >> C) --> (A^B) u< (1 << C)
3546     // For lshr and ashr pairs.
3547     if ((match(Op0, m_OneUse(m_LShr(m_Value(A), m_ConstantInt(Cst1)))) &&
3548          match(Op1, m_OneUse(m_LShr(m_Value(B), m_Specific(Cst1))))) ||
3549         (match(Op0, m_OneUse(m_AShr(m_Value(A), m_ConstantInt(Cst1)))) &&
3550          match(Op1, m_OneUse(m_AShr(m_Value(B), m_Specific(Cst1)))))) {
3551       unsigned TypeBits = Cst1->getBitWidth();
3552       unsigned ShAmt = (unsigned)Cst1->getLimitedValue(TypeBits);
3553       if (ShAmt < TypeBits && ShAmt != 0) {
3554         ICmpInst::Predicate Pred = I.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE
3555                                        ? ICmpInst::ICMP_UGE
3556                                        : ICmpInst::ICMP_ULT;
3557         Value *Xor = Builder->CreateXor(A, B, I.getName() + ".unshifted");
3558         APInt CmpVal = APInt::getOneBitSet(TypeBits, ShAmt);
3559         return new ICmpInst(Pred, Xor, Builder->getInt(CmpVal));
3560       }
3561     }
3562
3563     // Transform "icmp eq (trunc (lshr(X, cst1)), cst" to
3564     // "icmp (and X, mask), cst"
3565     uint64_t ShAmt = 0;
3566     if (Op0->hasOneUse() &&
3567         match(Op0, m_Trunc(m_OneUse(m_LShr(m_Value(A),
3568                                            m_ConstantInt(ShAmt))))) &&
3569         match(Op1, m_ConstantInt(Cst1)) &&
3570         // Only do this when A has multiple uses.  This is most important to do
3571         // when it exposes other optimizations.
3572         !A->hasOneUse()) {
3573       unsigned ASize =cast<IntegerType>(A->getType())->getPrimitiveSizeInBits();
3574
3575       if (ShAmt < ASize) {
3576         APInt MaskV =
3577           APInt::getLowBitsSet(ASize, Op0->getType()->getPrimitiveSizeInBits());
3578         MaskV <<= ShAmt;
3579
3580         APInt CmpV = Cst1->getValue().zext(ASize);
3581         CmpV <<= ShAmt;
3582
3583         Value *Mask = Builder->CreateAnd(A, Builder->getInt(MaskV));
3584         return new ICmpInst(I.getPredicate(), Mask, Builder->getInt(CmpV));
3585       }
3586     }
3587   }
3588
3589   // The 'cmpxchg' instruction returns an aggregate containing the old value and
3590   // an i1 which indicates whether or not we successfully did the swap.
3591   //
3592   // Replace comparisons between the old value and the expected value with the
3593   // indicator that 'cmpxchg' returns.
3594   //
3595   // N.B.  This transform is only valid when the 'cmpxchg' is not permitted to
3596   // spuriously fail.  In those cases, the old value may equal the expected
3597   // value but it is possible for the swap to not occur.
3598   if (I.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
3599     if (auto *EVI = dyn_cast<ExtractValueInst>(Op0))
3600       if (auto *ACXI = dyn_cast<AtomicCmpXchgInst>(EVI->getAggregateOperand()))
3601         if (EVI->getIndices()[0] == 0 && ACXI->getCompareOperand() == Op1 &&
3602             !ACXI->isWeak())
3603           return ExtractValueInst::Create(ACXI, 1);
3604
3605   {
3606     Value *X; ConstantInt *Cst;
3607     // icmp X+Cst, X
3608     if (match(Op0, m_Add(m_Value(X), m_ConstantInt(Cst))) && Op1 == X)
3609       return FoldICmpAddOpCst(I, X, Cst, I.getPredicate());
3610
3611     // icmp X, X+Cst
3612     if (match(Op1, m_Add(m_Value(X), m_ConstantInt(Cst))) && Op0 == X)
3613       return FoldICmpAddOpCst(I, X, Cst, I.getSwappedPredicate());
3614   }
3615   return Changed ? &I : nullptr;
3616 }
3617
3618 /// FoldFCmp_IntToFP_Cst - Fold fcmp ([us]itofp x, cst) if possible.
3619 Instruction *InstCombiner::FoldFCmp_IntToFP_Cst(FCmpInst &I,
3620                                                 Instruction *LHSI,
3621                                                 Constant *RHSC) {
3622   if (!isa<ConstantFP>(RHSC)) return nullptr;
3623   const APFloat &RHS = cast<ConstantFP>(RHSC)->getValueAPF();
3624
3625   // Get the width of the mantissa.  We don't want to hack on conversions that
3626   // might lose information from the integer, e.g. "i64 -> float"
3627   int MantissaWidth = LHSI->getType()->getFPMantissaWidth();
3628   if (MantissaWidth == -1) return nullptr;  // Unknown.
3629
3630   IntegerType *IntTy = cast<IntegerType>(LHSI->getOperand(0)->getType());
3631
3632   // Check to see that the input is converted from an integer type that is small
3633   // enough that preserves all bits.  TODO: check here for "known" sign bits.
3634   // This would allow us to handle (fptosi (x >>s 62) to float) if x is i64 f.e.
3635   unsigned InputSize = IntTy->getScalarSizeInBits();
3636
3637   // If this is a uitofp instruction, we need an extra bit to hold the sign.
3638   bool LHSUnsigned = isa<UIToFPInst>(LHSI);
3639   if (LHSUnsigned)
3640     ++InputSize;
3641
3642   if (I.isEquality()) {
3643     FCmpInst::Predicate P = I.getPredicate();
3644     bool IsExact = false;
3645     APSInt RHSCvt(IntTy->getBitWidth(), LHSUnsigned);
3646     RHS.convertToInteger(RHSCvt, APFloat::rmNearestTiesToEven, &IsExact);
3647
3648     // If the floating point constant isn't an integer value, we know if we will
3649     // ever compare equal / not equal to it.
3650     if (!IsExact) {
3651       // TODO: Can never be -0.0 and other non-representable values
3652       APFloat RHSRoundInt(RHS);
3653       RHSRoundInt.roundToIntegral(APFloat::rmNearestTiesToEven);
3654       if (RHS.compare(RHSRoundInt) != APFloat::cmpEqual) {
3655         if (P == FCmpInst::FCMP_OEQ || P == FCmpInst::FCMP_UEQ)
3656           return ReplaceInstUsesWith(I, Builder->getFalse());
3657
3658         assert(P == FCmpInst::FCMP_ONE || P == FCmpInst::FCMP_UNE);
3659         return ReplaceInstUsesWith(I, Builder->getTrue());
3660       }
3661     }
3662
3663     // TODO: If the constant is exactly representable, is it always OK to do
3664     // equality compares as integer?
3665   }
3666
3667   // Comparisons with zero are a special case where we know we won't lose
3668   // information.
3669   bool IsCmpZero = RHS.isPosZero();
3670
3671   // If the conversion would lose info, don't hack on this.
3672   if ((int)InputSize > MantissaWidth && !IsCmpZero)
3673     return nullptr;
3674
3675   // Otherwise, we can potentially simplify the comparison.  We know that it
3676   // will always come through as an integer value and we know the constant is
3677   // not a NAN (it would have been previously simplified).
3678   assert(!RHS.isNaN() && "NaN comparison not already folded!");
3679
3680   ICmpInst::Predicate Pred;
3681   switch (I.getPredicate()) {
3682   default: llvm_unreachable("Unexpected predicate!");
3683   case FCmpInst::FCMP_UEQ:
3684   case FCmpInst::FCMP_OEQ:
3685     Pred = ICmpInst::ICMP_EQ;
3686     break;
3687   case FCmpInst::FCMP_UGT:
3688   case FCmpInst::FCMP_OGT:
3689     Pred = LHSUnsigned ? ICmpInst::ICMP_UGT : ICmpInst::ICMP_SGT;
3690     break;
3691   case FCmpInst::FCMP_UGE:
3692   case FCmpInst::FCMP_OGE:
3693     Pred = LHSUnsigned ? ICmpInst::ICMP_UGE : ICmpInst::ICMP_SGE;
3694     break;
3695   case FCmpInst::FCMP_ULT:
3696   case FCmpInst::FCMP_OLT:
3697     Pred = LHSUnsigned ? ICmpInst::ICMP_ULT : ICmpInst::ICMP_SLT;
3698     break;
3699   case FCmpInst::FCMP_ULE:
3700   case FCmpInst::FCMP_OLE:
3701     Pred = LHSUnsigned ? ICmpInst::ICMP_ULE : ICmpInst::ICMP_SLE;
3702     break;
3703   case FCmpInst::FCMP_UNE:
3704   case FCmpInst::FCMP_ONE:
3705     Pred = ICmpInst::ICMP_NE;
3706     break;
3707   case FCmpInst::FCMP_ORD:
3708     return ReplaceInstUsesWith(I, Builder->getTrue());
3709   case FCmpInst::FCMP_UNO:
3710     return ReplaceInstUsesWith(I, Builder->getFalse());
3711   }
3712
3713   // Now we know that the APFloat is a normal number, zero or inf.
3714
3715   // See if the FP constant is too large for the integer.  For example,
3716   // comparing an i8 to 300.0.
3717   unsigned IntWidth = IntTy->getScalarSizeInBits();
3718
3719   if (!LHSUnsigned) {
3720     // If the RHS value is > SignedMax, fold the comparison.  This handles +INF
3721     // and large values.
3722     APFloat SMax(RHS.getSemantics());
3723     SMax.convertFromAPInt(APInt::getSignedMaxValue(IntWidth), true,
3724                           APFloat::rmNearestTiesToEven);
3725     if (SMax.compare(RHS) == APFloat::cmpLessThan) {  // smax < 13123.0
3726       if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE  || Pred == ICmpInst::ICMP_SLT ||
3727           Pred == ICmpInst::ICMP_SLE)
3728         return ReplaceInstUsesWith(I, Builder->getTrue());
3729       return ReplaceInstUsesWith(I, Builder->getFalse());
3730     }
3731   } else {
3732     // If the RHS value is > UnsignedMax, fold the comparison. This handles
3733     // +INF and large values.
3734     APFloat UMax(RHS.getSemantics());
3735     UMax.convertFromAPInt(APInt::getMaxValue(IntWidth), false,
3736                           APFloat::rmNearestTiesToEven);
3737     if (UMax.compare(RHS) == APFloat::cmpLessThan) {  // umax < 13123.0
3738       if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE  || Pred == ICmpInst::ICMP_ULT ||
3739           Pred == ICmpInst::ICMP_ULE)
3740         return ReplaceInstUsesWith(I, Builder->getTrue());
3741       return ReplaceInstUsesWith(I, Builder->getFalse());
3742     }
3743   }
3744
3745   if (!LHSUnsigned) {
3746     // See if the RHS value is < SignedMin.
3747     APFloat SMin(RHS.getSemantics());
3748     SMin.convertFromAPInt(APInt::getSignedMinValue(IntWidth), true,
3749                           APFloat::rmNearestTiesToEven);
3750     if (SMin.compare(RHS) == APFloat::cmpGreaterThan) { // smin > 12312.0
3751       if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE || Pred == ICmpInst::ICMP_SGT ||
3752           Pred == ICmpInst::ICMP_SGE)
3753         return ReplaceInstUsesWith(I, Builder->getTrue());
3754       return ReplaceInstUsesWith(I, Builder->getFalse());
3755     }
3756   } else {
3757     // See if the RHS value is < UnsignedMin.
3758     APFloat SMin(RHS.getSemantics());
3759     SMin.convertFromAPInt(APInt::getMinValue(IntWidth), true,
3760                           APFloat::rmNearestTiesToEven);
3761     if (SMin.compare(RHS) == APFloat::cmpGreaterThan) { // umin > 12312.0
3762       if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE || Pred == ICmpInst::ICMP_UGT ||
3763           Pred == ICmpInst::ICMP_UGE)
3764         return ReplaceInstUsesWith(I, Builder->getTrue());
3765       return ReplaceInstUsesWith(I, Builder->getFalse());
3766     }
3767   }
3768
3769   // Okay, now we know that the FP constant fits in the range [SMIN, SMAX] or
3770   // [0, UMAX], but it may still be fractional.  See if it is fractional by
3771   // casting the FP value to the integer value and back, checking for equality.
3772   // Don't do this for zero, because -0.0 is not fractional.
3773   Constant *RHSInt = LHSUnsigned
3774     ? ConstantExpr::getFPToUI(RHSC, IntTy)
3775     : ConstantExpr::getFPToSI(RHSC, IntTy);
3776   if (!RHS.isZero()) {
3777     bool Equal = LHSUnsigned
3778       ? ConstantExpr::getUIToFP(RHSInt, RHSC->getType()) == RHSC
3779       : ConstantExpr::getSIToFP(RHSInt, RHSC->getType()) == RHSC;
3780     if (!Equal) {
3781       // If we had a comparison against a fractional value, we have to adjust
3782       // the compare predicate and sometimes the value.  RHSC is rounded towards
3783       // zero at this point.
3784       switch (Pred) {
3785       default: llvm_unreachable("Unexpected integer comparison!");
3786       case ICmpInst::ICMP_NE:  // (float)int != 4.4   --> true
3787         return ReplaceInstUsesWith(I, Builder->getTrue());
3788       case ICmpInst::ICMP_EQ:  // (float)int == 4.4   --> false
3789         return ReplaceInstUsesWith(I, Builder->getFalse());
3790       case ICmpInst::ICMP_ULE:
3791         // (float)int <= 4.4   --> int <= 4
3792         // (float)int <= -4.4  --> false
3793         if (RHS.isNegative())
3794           return ReplaceInstUsesWith(I, Builder->getFalse());
3795         break;
3796       case ICmpInst::ICMP_SLE:
3797         // (float)int <= 4.4   --> int <= 4
3798         // (float)int <= -4.4  --> int < -4
3799         if (RHS.isNegative())
3800           Pred = ICmpInst::ICMP_SLT;
3801         break;
3802       case ICmpInst::ICMP_ULT:
3803         // (float)int < -4.4   --> false
3804         // (float)int < 4.4    --> int <= 4
3805         if (RHS.isNegative())
3806           return ReplaceInstUsesWith(I, Builder->getFalse());
3807         Pred = ICmpInst::ICMP_ULE;
3808         break;
3809       case ICmpInst::ICMP_SLT:
3810         // (float)int < -4.4   --> int < -4
3811         // (float)int < 4.4    --> int <= 4
3812         if (!RHS.isNegative())
3813           Pred = ICmpInst::ICMP_SLE;
3814         break;
3815       case ICmpInst::ICMP_UGT:
3816         // (float)int > 4.4    --> int > 4
3817         // (float)int > -4.4   --> true
3818         if (RHS.isNegative())
3819           return ReplaceInstUsesWith(I, Builder->getTrue());
3820         break;
3821       case ICmpInst::ICMP_SGT:
3822         // (float)int > 4.4    --> int > 4
3823         // (float)int > -4.4   --> int >= -4
3824         if (RHS.isNegative())
3825           Pred = ICmpInst::ICMP_SGE;
3826         break;
3827       case ICmpInst::ICMP_UGE:
3828         // (float)int >= -4.4   --> true
3829         // (float)int >= 4.4    --> int > 4
3830         if (RHS.isNegative())
3831           return ReplaceInstUsesWith(I, Builder->getTrue());
3832         Pred = ICmpInst::ICMP_UGT;
3833         break;
3834       case ICmpInst::ICMP_SGE:
3835         // (float)int >= -4.4   --> int >= -4
3836         // (float)int >= 4.4    --> int > 4
3837         if (!RHS.isNegative())
3838           Pred = ICmpInst::ICMP_SGT;
3839         break;
3840       }
3841     }
3842   }
3843
3844   // Lower this FP comparison into an appropriate integer version of the
3845   // comparison.
3846   return new ICmpInst(Pred, LHSI->getOperand(0), RHSInt);
3847 }
3848
3849 Instruction *InstCombiner::visitFCmpInst(FCmpInst &I) {
3850   bool Changed = false;
3851
3852   /// Orders the operands of the compare so that they are listed from most
3853   /// complex to least complex.  This puts constants before unary operators,
3854   /// before binary operators.
3855   if (getComplexity(I.getOperand(0)) < getComplexity(I.getOperand(1))) {
3856     I.swapOperands();
3857     Changed = true;
3858   }
3859
3860   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3861
3862   if (Value *V = SimplifyFCmpInst(I.getPredicate(), Op0, Op1, DL, TLI, DT, AC))
3863     return ReplaceInstUsesWith(I, V);
3864
3865   // Simplify 'fcmp pred X, X'
3866   if (Op0 == Op1) {
3867     switch (I.getPredicate()) {
3868     default: llvm_unreachable("Unknown predicate!");
3869     case FCmpInst::FCMP_UNO:    // True if unordered: isnan(X) | isnan(Y)
3870     case FCmpInst::FCMP_ULT:    // True if unordered or less than
3871     case FCmpInst::FCMP_UGT:    // True if unordered or greater than
3872     case FCmpInst::FCMP_UNE:    // True if unordered or not equal
3873       // Canonicalize these to be 'fcmp uno %X, 0.0'.
3874       I.setPredicate(FCmpInst::FCMP_UNO);
3875       I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
3876       return &I;
3877
3878     case FCmpInst::FCMP_ORD:    // True if ordered (no nans)
3879     case FCmpInst::FCMP_OEQ:    // True if ordered and equal
3880     case FCmpInst::FCMP_OGE:    // True if ordered and greater than or equal
3881     case FCmpInst::FCMP_OLE:    // True if ordered and less than or equal
3882       // Canonicalize these to be 'fcmp ord %X, 0.0'.
3883       I.setPredicate(FCmpInst::FCMP_ORD);
3884       I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
3885       return &I;
3886     }
3887   }
3888
3889   // Handle fcmp with constant RHS
3890   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
3891     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
3892       switch (LHSI->getOpcode()) {
3893       case Instruction::FPExt: {
3894         // fcmp (fpext x), C -> fcmp x, (fptrunc C) if fptrunc is lossless
3895         FPExtInst *LHSExt = cast<FPExtInst>(LHSI);
3896         ConstantFP *RHSF = dyn_cast<ConstantFP>(RHSC);
3897         if (!RHSF)
3898           break;
3899
3900         const fltSemantics *Sem;
3901         // FIXME: This shouldn't be here.
3902         if (LHSExt->getSrcTy()->isHalfTy())
3903           Sem = &APFloat::IEEEhalf;
3904         else if (LHSExt->getSrcTy()->isFloatTy())
3905           Sem = &APFloat::IEEEsingle;
3906         else if (LHSExt->getSrcTy()->isDoubleTy())
3907           Sem = &APFloat::IEEEdouble;
3908         else if (LHSExt->getSrcTy()->isFP128Ty())
3909           Sem = &APFloat::IEEEquad;
3910         else if (LHSExt->getSrcTy()->isX86_FP80Ty())
3911           Sem = &APFloat::x87DoubleExtended;
3912         else if (LHSExt->getSrcTy()->isPPC_FP128Ty())
3913           Sem = &APFloat::PPCDoubleDouble;
3914         else
3915           break;
3916
3917         bool Lossy;
3918         APFloat F = RHSF->getValueAPF();
3919         F.convert(*Sem, APFloat::rmNearestTiesToEven, &Lossy);
3920
3921         // Avoid lossy conversions and denormals. Zero is a special case
3922         // that's OK to convert.
3923         APFloat Fabs = F;
3924         Fabs.clearSign();
3925         if (!Lossy &&
3926             ((Fabs.compare(APFloat::getSmallestNormalized(*Sem)) !=
3927                  APFloat::cmpLessThan) || Fabs.isZero()))
3928
3929           return new FCmpInst(I.getPredicate(), LHSExt->getOperand(0),
3930                               ConstantFP::get(RHSC->getContext(), F));
3931         break;
3932       }
3933       case Instruction::PHI:
3934         // Only fold fcmp into the PHI if the phi and fcmp are in the same
3935         // block.  If in the same block, we're encouraging jump threading.  If
3936         // not, we are just pessimizing the code by making an i1 phi.
3937         if (LHSI->getParent() == I.getParent())
3938           if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
3939             return NV;
3940         break;
3941       case Instruction::SIToFP:
3942       case Instruction::UIToFP:
3943         if (Instruction *NV = FoldFCmp_IntToFP_Cst(I, LHSI, RHSC))
3944           return NV;
3945         break;
3946       case Instruction::FSub: {
3947         // fcmp pred (fneg x), C -> fcmp swap(pred) x, -C
3948         Value *Op;
3949         if (match(LHSI, m_FNeg(m_Value(Op))))
3950           return new FCmpInst(I.getSwappedPredicate(), Op,
3951                               ConstantExpr::getFNeg(RHSC));
3952         break;
3953       }
3954       case Instruction::Load:
3955         if (GetElementPtrInst *GEP =
3956             dyn_cast<GetElementPtrInst>(LHSI->getOperand(0))) {
3957           if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(GEP->getOperand(0)))
3958             if (GV->isConstant() && GV->hasDefinitiveInitializer() &&
3959                 !cast<LoadInst>(LHSI)->isVolatile())
3960               if (Instruction *Res = FoldCmpLoadFromIndexedGlobal(GEP, GV, I))
3961                 return Res;
3962         }
3963         break;
3964       case Instruction::Call: {
3965         if (!RHSC->isNullValue())
3966           break;
3967
3968         CallInst *CI = cast<CallInst>(LHSI);
3969         const Function *F = CI->getCalledFunction();
3970         if (!F)
3971           break;
3972
3973         // Various optimization for fabs compared with zero.
3974         LibFunc::Func Func;
3975         if (F->getIntrinsicID() == Intrinsic::fabs ||
3976             (TLI->getLibFunc(F->getName(), Func) && TLI->has(Func) &&
3977              (Func == LibFunc::fabs || Func == LibFunc::fabsf ||
3978               Func == LibFunc::fabsl))) {
3979           switch (I.getPredicate()) {
3980           default:
3981             break;
3982             // fabs(x) < 0 --> false
3983           case FCmpInst::FCMP_OLT:
3984             return ReplaceInstUsesWith(I, Builder->getFalse());
3985             // fabs(x) > 0 --> x != 0
3986           case FCmpInst::FCMP_OGT:
3987             return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_ONE, CI->getArgOperand(0), RHSC);
3988             // fabs(x) <= 0 --> x == 0
3989           case FCmpInst::FCMP_OLE:
3990             return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_OEQ, CI->getArgOperand(0), RHSC);
3991             // fabs(x) >= 0 --> !isnan(x)
3992           case FCmpInst::FCMP_OGE:
3993             return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_ORD, CI->getArgOperand(0), RHSC);
3994             // fabs(x) == 0 --> x == 0
3995             // fabs(x) != 0 --> x != 0
3996           case FCmpInst::FCMP_OEQ:
3997           case FCmpInst::FCMP_UEQ:
3998           case FCmpInst::FCMP_ONE:
3999           case FCmpInst::FCMP_UNE:
4000             return new FCmpInst(I.getPredicate(), CI->getArgOperand(0), RHSC);
4001           }
4002         }
4003       }
4004       }
4005   }
4006
4007   // fcmp pred (fneg x), (fneg y) -> fcmp swap(pred) x, y
4008   Value *X, *Y;
4009   if (match(Op0, m_FNeg(m_Value(X))) && match(Op1, m_FNeg(m_Value(Y))))
4010     return new FCmpInst(I.getSwappedPredicate(), X, Y);
4011
4012   // fcmp (fpext x), (fpext y) -> fcmp x, y
4013   if (FPExtInst *LHSExt = dyn_cast<FPExtInst>(Op0))
4014     if (FPExtInst *RHSExt = dyn_cast<FPExtInst>(Op1))
4015       if (LHSExt->getSrcTy() == RHSExt->getSrcTy())
4016         return new FCmpInst(I.getPredicate(), LHSExt->getOperand(0),
4017                             RHSExt->getOperand(0));
4018
4019   return Changed ? &I : nullptr;
4020 }