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