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