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 "InstCombineInternal.h"
  15 #include "llvm/ADT/APSInt.h"
  16 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
  17 #include "llvm/Analysis/ConstantFolding.h"
  18 #include "llvm/Analysis/InstructionSimplify.h"
  19 #include "llvm/Analysis/MemoryBuiltins.h"
  20 #include "llvm/IR/ConstantRange.h"
  21 #include "llvm/IR/DataLayout.h"
  22 #include "llvm/IR/GetElementPtrTypeIterator.h"
  23 #include "llvm/IR/IntrinsicInst.h"
  24 #include "llvm/IR/PatternMatch.h"
  25 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
  26 #include "llvm/Support/Debug.h"
  27 #include "llvm/Analysis/TargetLibraryInfo.h"
  28
  29 using namespace llvm;
  30 using namespace PatternMatch;
  31
  32 #define DEBUG_TYPE "instcombine"
  33
  34 // How many times is a select replaced by one of its operands?
  35 STATISTIC(NumSel, "Number of select opts");
  36
  37 // Initialization Routines
  38
  39 static ConstantInt *getOne(Constant *C) {
  40   return ConstantInt::get(cast<IntegerType>(C->getType()), 1);
  41 }
  42
  43 static ConstantInt *ExtractElement(Constant *V, Constant *Idx) {
  44   return cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getExtractElement(V, Idx));
  45 }
  46
  47 static bool HasAddOverflow(ConstantInt *Result,
  48                            ConstantInt *In1, ConstantInt *In2,
  49                            bool IsSigned) {
  50   if (!IsSigned)
  51     return Result->getValue().ult(In1->getValue());
  52
  53   if (In2->isNegative())
  54     return Result->getValue().sgt(In1->getValue());
  55   return Result->getValue().slt(In1->getValue());
  56 }
  57
  58 /// AddWithOverflow - Compute Result = In1+In2, returning true if the result
  59 /// overflowed for this type.
  60 static bool AddWithOverflow(Constant *&Result, Constant *In1,
  61                             Constant *In2, bool IsSigned = false) {
  62   Result = ConstantExpr::getAdd(In1, In2);
  63
  64   if (VectorType *VTy = dyn_cast<VectorType>(In1->getType())) {
  65     for (unsigned i = 0, e = VTy->getNumElements(); i != e; ++i) {
  66       Constant *Idx = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(In1->getContext()), i);
  67       if (HasAddOverflow(ExtractElement(Result, Idx),
  68                          ExtractElement(In1, Idx),
  69                          ExtractElement(In2, Idx),
  70                          IsSigned))
  71         return true;
  72     }
  73     return false;
  74   }
  75
  76   return HasAddOverflow(cast<ConstantInt>(Result),
  77                         cast<ConstantInt>(In1), cast<ConstantInt>(In2),
  78                         IsSigned);
  79 }
  80
  81 static bool HasSubOverflow(ConstantInt *Result,
  82                            ConstantInt *In1, ConstantInt *In2,
  83                            bool IsSigned) {
  84   if (!IsSigned)
  85     return Result->getValue().ugt(In1->getValue());
  86
  87   if (In2->isNegative())
  88     return Result->getValue().slt(In1->getValue());
  89
  90   return Result->getValue().sgt(In1->getValue());
  91 }
  92
  93 /// SubWithOverflow - Compute Result = In1-In2, returning true if the result
  94 /// overflowed for this type.
  95 static bool SubWithOverflow(Constant *&Result, Constant *In1,
  96                             Constant *In2, bool IsSigned = false) {
  97   Result = ConstantExpr::getSub(In1, In2);
  98
  99   if (VectorType *VTy = dyn_cast<VectorType>(In1->getType())) {
 100     for (unsigned i = 0, e = VTy->getNumElements(); i != e; ++i) {
 101       Constant *Idx = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(In1->getContext()), i);
 102       if (HasSubOverflow(ExtractElement(Result, Idx),
 103                          ExtractElement(In1, Idx),
 104                          ExtractElement(In2, Idx),
 105                          IsSigned))
 106         return true;
 107     }
 108     return false;
 109   }
 110
 111   return HasSubOverflow(cast<ConstantInt>(Result),
 112                         cast<ConstantInt>(In1), cast<ConstantInt>(In2),
 113                         IsSigned);
 114 }
 115
 116 /// isSignBitCheck - Given an exploded icmp instruction, return true if the
 117 /// comparison only checks the sign bit.  If it only checks the sign bit, set
 118 /// TrueIfSigned if the result of the comparison is true when the input value is
 119 /// signed.
 120 static bool isSignBitCheck(ICmpInst::Predicate pred, ConstantInt *RHS,
 121                            bool &TrueIfSigned) {
 122   switch (pred) {
 123   case ICmpInst::ICMP_SLT:   // True if LHS s< 0
 124     TrueIfSigned = true;
 125     return RHS->isZero();
 126   case ICmpInst::ICMP_SLE:   // True if LHS s<= RHS and RHS == -1
 127     TrueIfSigned = true;
 128     return RHS->isAllOnesValue();
 129   case ICmpInst::ICMP_SGT:   // True if LHS s> -1
 130     TrueIfSigned = false;
 131     return RHS->isAllOnesValue();
 132   case ICmpInst::ICMP_UGT:
 133     // True if LHS u> RHS and RHS == high-bit-mask - 1
 134     TrueIfSigned = true;
 135     return RHS->isMaxValue(true);
 136   case ICmpInst::ICMP_UGE:
 137     // True if LHS u>= RHS and RHS == high-bit-mask (2^7, 2^15, 2^31, etc)
 138     TrueIfSigned = true;
 139     return RHS->getValue().isSignBit();
 140   default:
 141     return false;
 142   }
 143 }
 144
 145 /// Returns true if the exploded icmp can be expressed as a signed comparison
 146 /// to zero and updates the predicate accordingly.
 147 /// The signedness of the comparison is preserved.
 148 static bool isSignTest(ICmpInst::Predicate &pred, const ConstantInt *RHS) {
 149   if (!ICmpInst::isSigned(pred))
 150     return false;
 151
 152   if (RHS->isZero())
 153     return ICmpInst::isRelational(pred);
 154
 155   if (RHS->isOne()) {
 156     if (pred == ICmpInst::ICMP_SLT) {
 157       pred = ICmpInst::ICMP_SLE;
 158       return true;
 159     }
 160   } else if (RHS->isAllOnesValue()) {
 161     if (pred == ICmpInst::ICMP_SGT) {
 162       pred = ICmpInst::ICMP_SGE;
 163       return true;
 164     }
 165   }
 166
 167   return false;
 168 }
 169
 170 // isHighOnes - Return true if the constant is of the form 1+0+.
 171 // This is the same as lowones(~X).
 172 static bool isHighOnes(const ConstantInt *CI) {
 173   return (~CI->getValue() + 1).isPowerOf2();
 174 }
 175
 176 /// ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits - Given a signed integer type and a
 177 /// set of known zero and one bits, compute the maximum and minimum values that
 178 /// could have the specified known zero and known one bits, returning them in
 179 /// min/max.
 180 static void ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits(const APInt& KnownZero,
 181                                                    const APInt& KnownOne,
 182                                                    APInt& Min, APInt& Max) {
 183   assert(KnownZero.getBitWidth() == KnownOne.getBitWidth() &&
 184          KnownZero.getBitWidth() == Min.getBitWidth() &&
 185          KnownZero.getBitWidth() == Max.getBitWidth() &&
 186          "KnownZero, KnownOne and Min, Max must have equal bitwidth.");
 187   APInt UnknownBits = ~(KnownZero|KnownOne);
 188
 189   // The minimum value is when all unknown bits are zeros, EXCEPT for the sign
 190   // bit if it is unknown.
 191   Min = KnownOne;
 192   Max = KnownOne|UnknownBits;
 193
 194   if (UnknownBits.isNegative()) { // Sign bit is unknown
 195     Min.setBit(Min.getBitWidth()-1);
 196     Max.clearBit(Max.getBitWidth()-1);
 197   }
 198 }
 199
 200 // ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits - Given an unsigned integer type and
 201 // a set of known zero and one bits, compute the maximum and minimum values that
 202 // could have the specified known zero and known one bits, returning them in
 203 // min/max.
 204 static void ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits(const APInt &KnownZero,
 205                                                      const APInt &KnownOne,
 206                                                      APInt &Min, APInt &Max) {
 207   assert(KnownZero.getBitWidth() == KnownOne.getBitWidth() &&
 208          KnownZero.getBitWidth() == Min.getBitWidth() &&
 209          KnownZero.getBitWidth() == Max.getBitWidth() &&
 210          "Ty, KnownZero, KnownOne and Min, Max must have equal bitwidth.");
 211   APInt UnknownBits = ~(KnownZero|KnownOne);
 212
 213   // The minimum value is when the unknown bits are all zeros.
 214   Min = KnownOne;
 215   // The maximum value is when the unknown bits are all ones.
 216   Max = KnownOne|UnknownBits;
 217 }
 218
 219
 220
 221 /// FoldCmpLoadFromIndexedGlobal - Called we see this pattern:
 222 ///   cmp pred (load (gep GV, ...)), cmpcst
 223 /// where GV is a global variable with a constant initializer.  Try to simplify
 224 /// this into some simple computation that does not need the load.  For example
 225 /// we can optimize "icmp eq (load (gep "foo", 0, i)), 0" into "icmp eq i, 3".
 226 ///
 227 /// If AndCst is non-null, then the loaded value is masked with that constant
 228 /// before doing the comparison.  This handles cases like "A[i]&4 == 0".
 229 Instruction *InstCombiner::
 230 FoldCmpLoadFromIndexedGlobal(GetElementPtrInst *GEP, GlobalVariable *GV,
 231                              CmpInst &ICI, ConstantInt *AndCst) {
 232   Constant *Init = GV->getInitializer();
 233   if (!isa<ConstantArray>(Init) && !isa<ConstantDataArray>(Init))
 234     return nullptr;
 235
 236   uint64_t ArrayElementCount = Init->getType()->getArrayNumElements();
 237   if (ArrayElementCount > 1024) return nullptr; // Don't blow up on huge arrays.
 238
 239   // There are many forms of this optimization we can handle, for now, just do
 240   // the simple index into a single-dimensional array.
 241   //
 242   // Require: GEP GV, 0, i {{, constant indices}}
 243   if (GEP->getNumOperands() < 3 ||
 244       !isa<ConstantInt>(GEP->getOperand(1)) ||
 245       !cast<ConstantInt>(GEP->getOperand(1))->isZero() ||
 246       isa<Constant>(GEP->getOperand(2)))
 247     return nullptr;
 248
 249   // Check that indices after the variable are constants and in-range for the
 250   // type they index.  Collect the indices.  This is typically for arrays of
 251   // structs.
 252   SmallVector<unsigned, 4> LaterIndices;
 253
 254   Type *EltTy = Init->getType()->getArrayElementType();
 255   for (unsigned i = 3, e = GEP->getNumOperands(); i != e; ++i) {
 256     ConstantInt *Idx = dyn_cast<ConstantInt>(GEP->getOperand(i));
 257     if (!Idx) return nullptr;  // Variable index.
 258
 259     uint64_t IdxVal = Idx->getZExtValue();
 260     if ((unsigned)IdxVal != IdxVal) return nullptr; // Too large array index.
 261
 262     if (StructType *STy = dyn_cast<StructType>(EltTy))
 263       EltTy = STy->getElementType(IdxVal);
 264     else if (ArrayType *ATy = dyn_cast<ArrayType>(EltTy)) {
 265       if (IdxVal >= ATy->getNumElements()) return nullptr;
 266       EltTy = ATy->getElementType();
 267     } else {
 268       return nullptr; // Unknown type.
 269     }
 270
 271     LaterIndices.push_back(IdxVal);
 272   }
 273
 274   enum { Overdefined = -3, Undefined = -2 };
 275
 276   // Variables for our state machines.
 277
 278   // FirstTrueElement/SecondTrueElement - Used to emit a comparison of the form
 279   // "i == 47 | i == 87", where 47 is the first index the condition is true for,
 280   // and 87 is the second (and last) index.  FirstTrueElement is -2 when
 281   // undefined, otherwise set to the first true element.  SecondTrueElement is
 282   // -2 when undefined, -3 when overdefined and >= 0 when that index is true.
 283   int FirstTrueElement = Undefined, SecondTrueElement = Undefined;
 284
 285   // FirstFalseElement/SecondFalseElement - Used to emit a comparison of the
 286   // form "i != 47 & i != 87".  Same state transitions as for true elements.
 287   int FirstFalseElement = Undefined, SecondFalseElement = Undefined;
 288
 289   /// TrueRangeEnd/FalseRangeEnd - In conjunction with First*Element, these
 290   /// define a state machine that triggers for ranges of values that the index
 291   /// is true or false for.  This triggers on things like "abbbbc"[i] == 'b'.
 292   /// This is -2 when undefined, -3 when overdefined, and otherwise the last
 293   /// index in the range (inclusive).  We use -2 for undefined here because we
 294   /// use relative comparisons and don't want 0-1 to match -1.
 295   int TrueRangeEnd = Undefined, FalseRangeEnd = Undefined;
 296
 297   // MagicBitvector - This is a magic bitvector where we set a bit if the
 298   // comparison is true for element 'i'.  If there are 64 elements or less in
 299   // the array, this will fully represent all the comparison results.
 300   uint64_t MagicBitvector = 0;
 301
 302   // Scan the array and see if one of our patterns matches.
 303   Constant *CompareRHS = cast<Constant>(ICI.getOperand(1));
 304   for (unsigned i = 0, e = ArrayElementCount; i != e; ++i) {
 305     Constant *Elt = Init->getAggregateElement(i);
 306     if (!Elt) return nullptr;
 307
 308     // If this is indexing an array of structures, get the structure element.
 309     if (!LaterIndices.empty())
 310       Elt = ConstantExpr::getExtractValue(Elt, LaterIndices);
 311
 312     // If the element is masked, handle it.
 313     if (AndCst) Elt = ConstantExpr::getAnd(Elt, AndCst);
 314
 315     // Find out if the comparison would be true or false for the i'th element.
 316     Constant *C = ConstantFoldCompareInstOperands(ICI.getPredicate(), Elt,
 317                                                   CompareRHS, DL, TLI);
 318     // If the result is undef for this element, ignore it.
 319     if (isa<UndefValue>(C)) {
 320       // Extend range state machines to cover this element in case there is an
 321       // undef in the middle of the range.
 322       if (TrueRangeEnd == (int)i-1)
 323         TrueRangeEnd = i;
 324       if (FalseRangeEnd == (int)i-1)
 325         FalseRangeEnd = i;
 326       continue;
 327     }
 328
 329     // If we can't compute the result for any of the elements, we have to give
 330     // up evaluating the entire conditional.
 331     if (!isa<ConstantInt>(C)) return nullptr;
 332
 333     // Otherwise, we know if the comparison is true or false for this element,
 334     // update our state machines.
 335     bool IsTrueForElt = !cast<ConstantInt>(C)->isZero();
 336
 337     // State machine for single/double/range index comparison.
 338     if (IsTrueForElt) {
 339       // Update the TrueElement state machine.
 340       if (FirstTrueElement == Undefined)
 341         FirstTrueElement = TrueRangeEnd = i;  // First true element.
 342       else {
 343         // Update double-compare state machine.
 344         if (SecondTrueElement == Undefined)
 345           SecondTrueElement = i;
 346         else
 347           SecondTrueElement = Overdefined;
 348
 349         // Update range state machine.
 350         if (TrueRangeEnd == (int)i-1)
 351           TrueRangeEnd = i;
 352         else
 353           TrueRangeEnd = Overdefined;
 354       }
 355     } else {
 356       // Update the FalseElement state machine.
 357       if (FirstFalseElement == Undefined)
 358         FirstFalseElement = FalseRangeEnd = i; // First false element.
 359       else {
 360         // Update double-compare state machine.
 361         if (SecondFalseElement == Undefined)
 362           SecondFalseElement = i;
 363         else
 364           SecondFalseElement = Overdefined;
 365
 366         // Update range state machine.
 367         if (FalseRangeEnd == (int)i-1)
 368           FalseRangeEnd = i;
 369         else
 370           FalseRangeEnd = Overdefined;
 371       }
 372     }
 373
 374
 375     // If this element is in range, update our magic bitvector.
 376     if (i < 64 && IsTrueForElt)
 377       MagicBitvector |= 1ULL << i;
 378
 379     // If all of our states become overdefined, bail out early.  Since the
 380     // predicate is expensive, only check it every 8 elements.  This is only
 381     // really useful for really huge arrays.
 382     if ((i & 8) == 0 && i >= 64 && SecondTrueElement == Overdefined &&
 383         SecondFalseElement == Overdefined && TrueRangeEnd == Overdefined &&
 384         FalseRangeEnd == Overdefined)
 385       return nullptr;
 386   }
 387
 388   // Now that we've scanned the entire array, emit our new comparison(s).  We
 389   // order the state machines in complexity of the generated code.
 390   Value *Idx = GEP->getOperand(2);
 391
 392   // If the index is larger than the pointer size of the target, truncate the
 393   // index down like the GEP would do implicitly.  We don't have to do this for
 394   // an inbounds GEP because the index can't be out of range.
 395   if (!GEP->isInBounds()) {
 396     Type *IntPtrTy = DL.getIntPtrType(GEP->getType());
 397     unsigned PtrSize = IntPtrTy->getIntegerBitWidth();
 398     if (Idx->getType()->getPrimitiveSizeInBits() > PtrSize)
 399       Idx = Builder->CreateTrunc(Idx, IntPtrTy);
 400   }
 401
 402   // If the comparison is only true for one or two elements, emit direct
 403   // comparisons.
 404   if (SecondTrueElement != Overdefined) {
 405     // None true -> false.
 406     if (FirstTrueElement == Undefined)
 407       return ReplaceInstUsesWith(ICI, Builder->getFalse());
 408
 409     Value *FirstTrueIdx = ConstantInt::get(Idx->getType(), FirstTrueElement);
 410
 411     // True for one element -> 'i == 47'.
 412     if (SecondTrueElement == Undefined)
 413       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Idx, FirstTrueIdx);
 414
 415     // True for two elements -> 'i == 47 | i == 72'.
 416     Value *C1 = Builder->CreateICmpEQ(Idx, FirstTrueIdx);
 417     Value *SecondTrueIdx = ConstantInt::get(Idx->getType(), SecondTrueElement);
 418     Value *C2 = Builder->CreateICmpEQ(Idx, SecondTrueIdx);
 419     return BinaryOperator::CreateOr(C1, C2);
 420   }
 421
 422   // If the comparison is only false for one or two elements, emit direct
 423   // comparisons.
 424   if (SecondFalseElement != Overdefined) {
 425     // None false -> true.
 426     if (FirstFalseElement == Undefined)
 427       return ReplaceInstUsesWith(ICI, Builder->getTrue());
 428
 429     Value *FirstFalseIdx = ConstantInt::get(Idx->getType(), FirstFalseElement);
 430
 431     // False for one element -> 'i != 47'.
 432     if (SecondFalseElement == Undefined)
 433       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Idx, FirstFalseIdx);
 434
 435     // False for two elements -> 'i != 47 & i != 72'.
 436     Value *C1 = Builder->CreateICmpNE(Idx, FirstFalseIdx);
 437     Value *SecondFalseIdx = ConstantInt::get(Idx->getType(),SecondFalseElement);
 438     Value *C2 = Builder->CreateICmpNE(Idx, SecondFalseIdx);
 439     return BinaryOperator::CreateAnd(C1, C2);
 440   }
 441
 442   // If the comparison can be replaced with a range comparison for the elements
 443   // where it is true, emit the range check.
 444   if (TrueRangeEnd != Overdefined) {
 445     assert(TrueRangeEnd != FirstTrueElement && "Should emit single compare");
 446
 447     // Generate (i-FirstTrue) <u (TrueRangeEnd-FirstTrue+1).
 448     if (FirstTrueElement) {
 449       Value *Offs = ConstantInt::get(Idx->getType(), -FirstTrueElement);
 450       Idx = Builder->CreateAdd(Idx, Offs);
 451     }
 452
 453     Value *End = ConstantInt::get(Idx->getType(),
 454                                   TrueRangeEnd-FirstTrueElement+1);
 455     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Idx, End);
 456   }
 457
 458   // False range check.
 459   if (FalseRangeEnd != Overdefined) {
 460     assert(FalseRangeEnd != FirstFalseElement && "Should emit single compare");
 461     // Generate (i-FirstFalse) >u (FalseRangeEnd-FirstFalse).
 462     if (FirstFalseElement) {
 463       Value *Offs = ConstantInt::get(Idx->getType(), -FirstFalseElement);
 464       Idx = Builder->CreateAdd(Idx, Offs);
 465     }
 466
 467     Value *End = ConstantInt::get(Idx->getType(),
 468                                   FalseRangeEnd-FirstFalseElement);
 469     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, Idx, End);
 470   }
 471
 472
 473   // If a magic bitvector captures the entire comparison state
 474   // of this load, replace it with computation that does:
 475   //   ((magic_cst >> i) & 1) != 0
 476   {
 477     Type *Ty = nullptr;
 478
 479     // Look for an appropriate type:
 480     // - The type of Idx if the magic fits
 481     // - The smallest fitting legal type if we have a DataLayout
 482     // - Default to i32
 483     if (ArrayElementCount <= Idx->getType()->getIntegerBitWidth())
 484       Ty = Idx->getType();
 485     else
 486       Ty = DL.getSmallestLegalIntType(Init->getContext(), ArrayElementCount);
 487
 488     if (Ty) {
 489       Value *V = Builder->CreateIntCast(Idx, Ty, false);
 490       V = Builder->CreateLShr(ConstantInt::get(Ty, MagicBitvector), V);
 491       V = Builder->CreateAnd(ConstantInt::get(Ty, 1), V);
 492       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, V, ConstantInt::get(Ty, 0));
 493     }
 494   }
 495
 496   return nullptr;
 497 }
 498
 499
 500 /// EvaluateGEPOffsetExpression - Return a value that can be used to compare
 501 /// the *offset* implied by a GEP to zero.  For example, if we have &A[i], we
 502 /// want to return 'i' for "icmp ne i, 0".  Note that, in general, indices can
 503 /// be complex, and scales are involved.  The above expression would also be
 504 /// legal to codegen as "icmp ne (i*4), 0" (assuming A is a pointer to i32).
 505 /// This later form is less amenable to optimization though, and we are allowed
 506 /// to generate the first by knowing that pointer arithmetic doesn't overflow.
 507 ///
 508 /// If we can't emit an optimized form for this expression, this returns null.
 509 ///
 510 static Value *EvaluateGEPOffsetExpression(User *GEP, InstCombiner &IC,
 511                                           const DataLayout &DL) {
 512   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
 513
 514   // Check to see if this gep only has a single variable index.  If so, and if
 515   // any constant indices are a multiple of its scale, then we can compute this
 516   // in terms of the scale of the variable index.  For example, if the GEP
 517   // implies an offset of "12 + i*4", then we can codegen this as "3 + i",
 518   // because the expression will cross zero at the same point.
 519   unsigned i, e = GEP->getNumOperands();
 520   int64_t Offset = 0;
 521   for (i = 1; i != e; ++i, ++GTI) {
 522     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP->getOperand(i))) {
 523       // Compute the aggregate offset of constant indices.
 524       if (CI->isZero()) continue;
 525
 526       // Handle a struct index, which adds its field offset to the pointer.
 527       if (StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
 528         Offset += DL.getStructLayout(STy)->getElementOffset(CI->getZExtValue());
 529       } else {
 530         uint64_t Size = DL.getTypeAllocSize(GTI.getIndexedType());
 531         Offset += Size*CI->getSExtValue();
 532       }
 533     } else {
 534       // Found our variable index.
 535       break;
 536     }
 537   }
 538
 539   // If there are no variable indices, we must have a constant offset, just
 540   // evaluate it the general way.
 541   if (i == e) return nullptr;
 542
 543   Value *VariableIdx = GEP->getOperand(i);
 544   // Determine the scale factor of the variable element.  For example, this is
 545   // 4 if the variable index is into an array of i32.
 546   uint64_t VariableScale = DL.getTypeAllocSize(GTI.getIndexedType());
 547
 548   // Verify that there are no other variable indices.  If so, emit the hard way.
 549   for (++i, ++GTI; i != e; ++i, ++GTI) {
 550     ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP->getOperand(i));
 551     if (!CI) return nullptr;
 552
 553     // Compute the aggregate offset of constant indices.
 554     if (CI->isZero()) continue;
 555
 556     // Handle a struct index, which adds its field offset to the pointer.
 557     if (StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
 558       Offset += DL.getStructLayout(STy)->getElementOffset(CI->getZExtValue());
 559     } else {
 560       uint64_t Size = DL.getTypeAllocSize(GTI.getIndexedType());
 561       Offset += Size*CI->getSExtValue();
 562     }
 563   }
 564
 565
 566
 567   // Okay, we know we have a single variable index, which must be a
 568   // pointer/array/vector index.  If there is no offset, life is simple, return
 569   // the index.
 570   Type *IntPtrTy = DL.getIntPtrType(GEP->getOperand(0)->getType());
 571   unsigned IntPtrWidth = IntPtrTy->getIntegerBitWidth();
 572   if (Offset == 0) {
 573     // Cast to intptrty in case a truncation occurs.  If an extension is needed,
 574     // we don't need to bother extending: the extension won't affect where the
 575     // computation crosses zero.
 576     if (VariableIdx->getType()->getPrimitiveSizeInBits() > IntPtrWidth) {
 577       VariableIdx = IC.Builder->CreateTrunc(VariableIdx, IntPtrTy);
 578     }
 579     return VariableIdx;
 580   }
 581
 582   // Otherwise, there is an index.  The computation we will do will be modulo
 583   // the pointer size, so get it.
 584   uint64_t PtrSizeMask = ~0ULL >> (64-IntPtrWidth);
 585
 586   Offset &= PtrSizeMask;
 587   VariableScale &= PtrSizeMask;
 588
 589   // To do this transformation, any constant index must be a multiple of the
 590   // variable scale factor.  For example, we can evaluate "12 + 4*i" as "3 + i",
 591   // but we can't evaluate "10 + 3*i" in terms of i.  Check that the offset is a
 592   // multiple of the variable scale.
 593   int64_t NewOffs = Offset / (int64_t)VariableScale;
 594   if (Offset != NewOffs*(int64_t)VariableScale)
 595     return nullptr;
 596
 597   // Okay, we can do this evaluation.  Start by converting the index to intptr.
 598   if (VariableIdx->getType() != IntPtrTy)
 599     VariableIdx = IC.Builder->CreateIntCast(VariableIdx, IntPtrTy,
 600                                             true /*Signed*/);
 601   Constant *OffsetVal = ConstantInt::get(IntPtrTy, NewOffs);
 602   return IC.Builder->CreateAdd(VariableIdx, OffsetVal, "offset");
 603 }
 604
 605 /// FoldGEPICmp - Fold comparisons between a GEP instruction and something
 606 /// else.  At this point we know that the GEP is on the LHS of the comparison.
 607 Instruction *InstCombiner::FoldGEPICmp(GEPOperator *GEPLHS, Value *RHS,
 608                                        ICmpInst::Predicate Cond,
 609                                        Instruction &I) {
 610   // Don't transform signed compares of GEPs into index compares. Even if the
 611   // GEP is inbounds, the final add of the base pointer can have signed overflow
 612   // and would change the result of the icmp.
 613   // e.g. "&foo[0] <s &foo[1]" can't be folded to "true" because "foo" could be
 614   // the maximum signed value for the pointer type.
 615   if (ICmpInst::isSigned(Cond))
 616     return nullptr;
 617
 618   // Look through bitcasts and addrspacecasts. We do not however want to remove
 619   // 0 GEPs.
 620   if (!isa<GetElementPtrInst>(RHS))
 621     RHS = RHS->stripPointerCasts();
 622
 623   Value *PtrBase = GEPLHS->getOperand(0);
 624   if (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, DL);
 630
 631     // If not, synthesize the offset the hard way.
 632     if (!Offset)
 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 (GEPLHS->isInBounds() && GEPRHS->isInBounds() &&
 658           (GEPLHS->hasAllConstantIndices() || GEPLHS->hasOneUse()) &&
 659           (GEPRHS->hasAllConstantIndices() || GEPRHS->hasOneUse()) &&
 660           PtrBase->stripPointerCasts() ==
 661               GEPRHS->getOperand(0)->stripPointerCasts()) {
 662         Value *LOffset = EmitGEPOffset(GEPLHS);
 663         Value *ROffset = EmitGEPOffset(GEPRHS);
 664
 665         // If we looked through an addrspacecast between different sized address
 666         // spaces, the LHS and RHS pointers are different sized
 667         // integers. Truncate to the smaller one.
 668         Type *LHSIndexTy = LOffset->getType();
 669         Type *RHSIndexTy = ROffset->getType();
 670         if (LHSIndexTy != RHSIndexTy) {
 671           if (LHSIndexTy->getPrimitiveSizeInBits() <
 672               RHSIndexTy->getPrimitiveSizeInBits()) {
 673             ROffset = Builder->CreateTrunc(ROffset, LHSIndexTy);
 674           } else
 675             LOffset = Builder->CreateTrunc(LOffset, RHSIndexTy);
 676         }
 677
 678         Value *Cmp = Builder->CreateICmp(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond),
 679                                          LOffset, ROffset);
 680         return ReplaceInstUsesWith(I, Cmp);
 681       }
 682
 683       // Otherwise, the base pointers are different and the indices are
 684       // different, bail out.
 685       return nullptr;
 686     }
 687
 688     // If one of the GEPs has all zero indices, recurse.
 689     if (GEPLHS->hasAllZeroIndices())
 690       return FoldGEPICmp(GEPRHS, GEPLHS->getOperand(0),
 691                          ICmpInst::getSwappedPredicate(Cond), I);
 692
 693     // If the other GEP has all zero indices, recurse.
 694     if (GEPRHS->hasAllZeroIndices())
 695       return FoldGEPICmp(GEPLHS, GEPRHS->getOperand(0), Cond, I);
 696
 697     bool GEPsInBounds = GEPLHS->isInBounds() && GEPRHS->isInBounds();
 698     if (GEPLHS->getNumOperands() == GEPRHS->getNumOperands()) {
 699       // If the GEPs only differ by one index, compare it.
 700       unsigned NumDifferences = 0;  // Keep track of # differences.
 701       unsigned DiffOperand = 0;     // The operand that differs.
 702       for (unsigned i = 1, e = GEPRHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
 703         if (GEPLHS->getOperand(i) != GEPRHS->getOperand(i)) {
 704           if (GEPLHS->getOperand(i)->getType()->getPrimitiveSizeInBits() !=
 705                    GEPRHS->getOperand(i)->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
 706             // Irreconcilable differences.
 707             NumDifferences = 2;
 708             break;
 709           } else {
 710             if (NumDifferences++) break;
 711             DiffOperand = i;
 712           }
 713         }
 714
 715       if (NumDifferences == 0)   // SAME GEP?
 716         return ReplaceInstUsesWith(I, // No comparison is needed here.
 717                              Builder->getInt1(ICmpInst::isTrueWhenEqual(Cond)));
 718
 719       else if (NumDifferences == 1 && GEPsInBounds) {
 720         Value *LHSV = GEPLHS->getOperand(DiffOperand);
 721         Value *RHSV = GEPRHS->getOperand(DiffOperand);
 722         // Make sure we do a signed comparison here.
 723         return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), LHSV, RHSV);
 724       }
 725     }
 726
 727     // Only lower this if the icmp is the only user of the GEP or if we expect
 728     // the result to fold to a constant!
 729     if (GEPsInBounds && (isa<ConstantExpr>(GEPLHS) || GEPLHS->hasOneUse()) &&
 730         (isa<ConstantExpr>(GEPRHS) || GEPRHS->hasOneUse())) {
 731       // ((gep Ptr, OFFSET1) cmp (gep Ptr, OFFSET2)  --->  (OFFSET1 cmp OFFSET2)
 732       Value *L = EmitGEPOffset(GEPLHS);
 733       Value *R = EmitGEPOffset(GEPRHS);
 734       return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), L, R);
 735     }
 736   }
 737   return nullptr;
 738 }
 739
 740 /// FoldICmpAddOpCst - Fold "icmp pred (X+CI), X".
 741 Instruction *InstCombiner::FoldICmpAddOpCst(Instruction &ICI,
 742                                             Value *X, ConstantInt *CI,
 743                                             ICmpInst::Predicate Pred) {
 744   // From this point on, we know that (X+C <= X) --> (X+C < X) because C != 0,
 745   // so the values can never be equal.  Similarly for all other "or equals"
 746   // operators.
 747
 748   // (X+1) <u X        --> X >u (MAXUINT-1)        --> X == 255
 749   // (X+2) <u X        --> X >u (MAXUINT-2)        --> X > 253
 750   // (X+MAXUINT) <u X  --> X >u (MAXUINT-MAXUINT)  --> X != 0
 751   if (Pred == ICmpInst::ICMP_ULT || Pred == ICmpInst::ICMP_ULE) {
 752     Value *R =
 753       ConstantExpr::getSub(ConstantInt::getAllOnesValue(CI->getType()), CI);
 754     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, X, R);
 755   }
 756
 757   // (X+1) >u X        --> X <u (0-1)        --> X != 255
 758   // (X+2) >u X        --> X <u (0-2)        --> X <u 254
 759   // (X+MAXUINT) >u X  --> X <u (0-MAXUINT)  --> X <u 1  --> X == 0
 760   if (Pred == ICmpInst::ICMP_UGT || Pred == ICmpInst::ICMP_UGE)
 761     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, X, ConstantExpr::getNeg(CI));
 762
 763   unsigned BitWidth = CI->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
 764   ConstantInt *SMax = ConstantInt::get(X->getContext(),
 765                                        APInt::getSignedMaxValue(BitWidth));
 766
 767   // (X+ 1) <s X       --> X >s (MAXSINT-1)          --> X == 127
 768   // (X+ 2) <s X       --> X >s (MAXSINT-2)          --> X >s 125
 769   // (X+MAXSINT) <s X  --> X >s (MAXSINT-MAXSINT)    --> X >s 0
 770   // (X+MINSINT) <s X  --> X >s (MAXSINT-MINSINT)    --> X >s -1
 771   // (X+ -2) <s X      --> X >s (MAXSINT- -2)        --> X >s 126
 772   // (X+ -1) <s X      --> X >s (MAXSINT- -1)        --> X != 127
 773   if (Pred == ICmpInst::ICMP_SLT || Pred == ICmpInst::ICMP_SLE)
 774     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, X, ConstantExpr::getSub(SMax, CI));
 775
 776   // (X+ 1) >s X       --> X <s (MAXSINT-(1-1))       --> X != 127
 777   // (X+ 2) >s X       --> X <s (MAXSINT-(2-1))       --> X <s 126
 778   // (X+MAXSINT) >s X  --> X <s (MAXSINT-(MAXSINT-1)) --> X <s 1
 779   // (X+MINSINT) >s X  --> X <s (MAXSINT-(MINSINT-1)) --> X <s -2
 780   // (X+ -2) >s X      --> X <s (MAXSINT-(-2-1))      --> X <s -126
 781   // (X+ -1) >s X      --> X <s (MAXSINT-(-1-1))      --> X == -128
 782
 783   assert(Pred == ICmpInst::ICMP_SGT || Pred == ICmpInst::ICMP_SGE);
 784   Constant *C = Builder->getInt(CI->getValue()-1);
 785   return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, X, ConstantExpr::getSub(SMax, C));
 786 }
 787
 788 /// FoldICmpDivCst - Fold "icmp pred, ([su]div X, DivRHS), CmpRHS" where DivRHS
 789 /// and CmpRHS are both known to be integer constants.
 790 Instruction *InstCombiner::FoldICmpDivCst(ICmpInst &ICI, BinaryOperator *DivI,
 791                                           ConstantInt *DivRHS) {
 792   ConstantInt *CmpRHS = cast<ConstantInt>(ICI.getOperand(1));
 793   const APInt &CmpRHSV = CmpRHS->getValue();
 794
 795   // FIXME: If the operand types don't match the type of the divide
 796   // then don't attempt this transform. The code below doesn't have the
 797   // logic to deal with a signed divide and an unsigned compare (and
 798   // vice versa). This is because (x /s C1) <s C2  produces different
 799   // results than (x /s C1) <u C2 or (x /u C1) <s C2 or even
 800   // (x /u C1) <u C2.  Simply casting the operands and result won't
 801   // work. :(  The if statement below tests that condition and bails
 802   // if it finds it.
 803   bool DivIsSigned = DivI->getOpcode() == Instruction::SDiv;
 804   if (!ICI.isEquality() && DivIsSigned != ICI.isSigned())
 805     return nullptr;
 806   if (DivRHS->isZero())
 807     return nullptr; // The ProdOV computation fails on divide by zero.
 808   if (DivIsSigned && DivRHS->isAllOnesValue())
 809     return nullptr; // The overflow computation also screws up here
 810   if (DivRHS->isOne()) {
 811     // This eliminates some funny cases with INT_MIN.
 812     ICI.setOperand(0, DivI->getOperand(0));   // X/1 == X.
 813     return &ICI;
 814   }
 815
 816   // Compute Prod = CI * DivRHS. We are essentially solving an equation
 817   // of form X/C1=C2. We solve for X by multiplying C1 (DivRHS) and
 818   // C2 (CI). By solving for X we can turn this into a range check
 819   // instead of computing a divide.
 820   Constant *Prod = ConstantExpr::getMul(CmpRHS, DivRHS);
 821
 822   // Determine if the product overflows by seeing if the product is
 823   // not equal to the divide. Make sure we do the same kind of divide
 824   // as in the LHS instruction that we're folding.
 825   bool ProdOV = (DivIsSigned ? ConstantExpr::getSDiv(Prod, DivRHS) :
 826                  ConstantExpr::getUDiv(Prod, DivRHS)) != CmpRHS;
 827
 828   // Get the ICmp opcode
 829   ICmpInst::Predicate Pred = ICI.getPredicate();
 830
 831   /// If the division is known to be exact, then there is no remainder from the
 832   /// divide, so the covered range size is unit, otherwise it is the divisor.
 833   ConstantInt *RangeSize = DivI->isExact() ? getOne(Prod) : DivRHS;
 834
 835   // Figure out the interval that is being checked.  For example, a comparison
 836   // like "X /u 5 == 0" is really checking that X is in the interval [0, 5).
 837   // Compute this interval based on the constants involved and the signedness of
 838   // the compare/divide.  This computes a half-open interval, keeping track of
 839   // whether either value in the interval overflows.  After analysis each
 840   // overflow variable is set to 0 if it's corresponding bound variable is valid
 841   // -1 if overflowed off the bottom end, or +1 if overflowed off the top end.
 842   int LoOverflow = 0, HiOverflow = 0;
 843   Constant *LoBound = nullptr, *HiBound = nullptr;
 844
 845   if (!DivIsSigned) {  // udiv
 846     // e.g. X/5 op 3  --> [15, 20)
 847     LoBound = Prod;
 848     HiOverflow = LoOverflow = ProdOV;
 849     if (!HiOverflow) {
 850       // If this is not an exact divide, then many values in the range collapse
 851       // to the same result value.
 852       HiOverflow = AddWithOverflow(HiBound, LoBound, RangeSize, false);
 853     }
 854
 855   } else if (DivRHS->getValue().isStrictlyPositive()) { // Divisor is > 0.
 856     if (CmpRHSV == 0) {       // (X / pos) op 0
 857       // Can't overflow.  e.g.  X/2 op 0 --> [-1, 2)
 858       LoBound = ConstantExpr::getNeg(SubOne(RangeSize));
 859       HiBound = RangeSize;
 860     } else if (CmpRHSV.isStrictlyPositive()) {   // (X / pos) op pos
 861       LoBound = Prod;     // e.g.   X/5 op 3 --> [15, 20)
 862       HiOverflow = LoOverflow = ProdOV;
 863       if (!HiOverflow)
 864         HiOverflow = AddWithOverflow(HiBound, Prod, RangeSize, true);
 865     } else {                       // (X / pos) op neg
 866       // e.g. X/5 op -3  --> [-15-4, -15+1) --> [-19, -14)
 867       HiBound = AddOne(Prod);
 868       LoOverflow = HiOverflow = ProdOV ? -1 : 0;
 869       if (!LoOverflow) {
 870         ConstantInt *DivNeg =cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(RangeSize));
 871         LoOverflow = AddWithOverflow(LoBound, HiBound, DivNeg, true) ? -1 : 0;
 872       }
 873     }
 874   } else if (DivRHS->isNegative()) { // Divisor is < 0.
 875     if (DivI->isExact())
 876       RangeSize = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(RangeSize));
 877     if (CmpRHSV == 0) {       // (X / neg) op 0
 878       // e.g. X/-5 op 0  --> [-4, 5)
 879       LoBound = AddOne(RangeSize);
 880       HiBound = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(RangeSize));
 881       if (HiBound == DivRHS) {     // -INTMIN = INTMIN
 882         HiOverflow = 1;            // [INTMIN+1, overflow)
 883         HiBound = nullptr;         // e.g. X/INTMIN = 0 --> X > INTMIN
 884       }
 885     } else if (CmpRHSV.isStrictlyPositive()) {   // (X / neg) op pos
 886       // e.g. X/-5 op 3  --> [-19, -14)
 887       HiBound = AddOne(Prod);
 888       HiOverflow = LoOverflow = ProdOV ? -1 : 0;
 889       if (!LoOverflow)
 890         LoOverflow = AddWithOverflow(LoBound, HiBound, RangeSize, true) ? -1:0;
 891     } else {                       // (X / neg) op neg
 892       LoBound = Prod;       // e.g. X/-5 op -3  --> [15, 20)
 893       LoOverflow = HiOverflow = ProdOV;
 894       if (!HiOverflow)
 895         HiOverflow = SubWithOverflow(HiBound, Prod, RangeSize, true);
 896     }
 897
 898     // Dividing by a negative swaps the condition.  LT <-> GT
 899     Pred = ICmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
 900   }
 901
 902   Value *X = DivI->getOperand(0);
 903   switch (Pred) {
 904   default: llvm_unreachable("Unhandled icmp opcode!");
 905   case ICmpInst::ICMP_EQ:
 906     if (LoOverflow && HiOverflow)
 907       return ReplaceInstUsesWith(ICI, Builder->getFalse());
 908     if (HiOverflow)
 909       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SGE :
 910                           ICmpInst::ICMP_UGE, X, LoBound);
 911     if (LoOverflow)
 912       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SLT :
 913                           ICmpInst::ICMP_ULT, X, HiBound);
 914     return ReplaceInstUsesWith(ICI, InsertRangeTest(X, LoBound, HiBound,
 915                                                     DivIsSigned, true));
 916   case ICmpInst::ICMP_NE:
 917     if (LoOverflow && HiOverflow)
 918       return ReplaceInstUsesWith(ICI, Builder->getTrue());
 919     if (HiOverflow)
 920       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SLT :
 921                           ICmpInst::ICMP_ULT, X, LoBound);
 922     if (LoOverflow)
 923       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SGE :
 924                           ICmpInst::ICMP_UGE, X, HiBound);
 925     return ReplaceInstUsesWith(ICI, InsertRangeTest(X, LoBound, HiBound,
 926                                                     DivIsSigned, false));
 927   case ICmpInst::ICMP_ULT:
 928   case ICmpInst::ICMP_SLT:
 929     if (LoOverflow == +1)   // Low bound is greater than input range.
 930       return ReplaceInstUsesWith(ICI, Builder->getTrue());
 931     if (LoOverflow == -1)   // Low bound is less than input range.
 932       return ReplaceInstUsesWith(ICI, Builder->getFalse());
 933     return new ICmpInst(Pred, X, LoBound);
 934   case ICmpInst::ICMP_UGT:
 935   case ICmpInst::ICMP_SGT:
 936     if (HiOverflow == +1)       // High bound greater than input range.
 937       return ReplaceInstUsesWith(ICI, Builder->getFalse());
 938     if (HiOverflow == -1)       // High bound less than input range.
 939       return ReplaceInstUsesWith(ICI, Builder->getTrue());
 940     if (Pred == ICmpInst::ICMP_UGT)
 941       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, X, HiBound);
 942     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, X, HiBound);
 943   }
 944 }
 945
 946 /// FoldICmpShrCst - Handle "icmp(([al]shr X, cst1), cst2)".
 947 Instruction *InstCombiner::FoldICmpShrCst(ICmpInst &ICI, BinaryOperator *Shr,
 948                                           ConstantInt *ShAmt) {
 949   const APInt &CmpRHSV = cast<ConstantInt>(ICI.getOperand(1))->getValue();
 950
 951   // Check that the shift amount is in range.  If not, don't perform
 952   // undefined shifts.  When the shift is visited it will be
 953   // simplified.
 954   uint32_t TypeBits = CmpRHSV.getBitWidth();
 955   uint32_t ShAmtVal = (uint32_t)ShAmt->getLimitedValue(TypeBits);
 956   if (ShAmtVal >= TypeBits || ShAmtVal == 0)
 957     return nullptr;
 958
 959   if (!ICI.isEquality()) {
 960     // If we have an unsigned comparison and an ashr, we can't simplify this.
 961     // Similarly for signed comparisons with lshr.
 962     if (ICI.isSigned() != (Shr->getOpcode() == Instruction::AShr))
 963       return nullptr;
 964
 965     // Otherwise, all lshr and most exact ashr's are equivalent to a udiv/sdiv
 966     // by a power of 2.  Since we already have logic to simplify these,
 967     // transform to div and then simplify the resultant comparison.
 968     if (Shr->getOpcode() == Instruction::AShr &&
 969         (!Shr->isExact() || ShAmtVal == TypeBits - 1))
 970       return nullptr;
 971
 972     // Revisit the shift (to delete it).
 973     Worklist.Add(Shr);
 974
 975     Constant *DivCst =
 976       ConstantInt::get(Shr->getType(), APInt::getOneBitSet(TypeBits, ShAmtVal));
 977
 978     Value *Tmp =
 979       Shr->getOpcode() == Instruction::AShr ?
 980       Builder->CreateSDiv(Shr->getOperand(0), DivCst, "", Shr->isExact()) :
 981       Builder->CreateUDiv(Shr->getOperand(0), DivCst, "", Shr->isExact());
 982
 983     ICI.setOperand(0, Tmp);
 984
 985     // If the builder folded the binop, just return it.
 986     BinaryOperator *TheDiv = dyn_cast<BinaryOperator>(Tmp);
 987     if (!TheDiv)
 988       return &ICI;
 989
 990     // Otherwise, fold this div/compare.
 991     assert(TheDiv->getOpcode() == Instruction::SDiv ||
 992            TheDiv->getOpcode() == Instruction::UDiv);
 993
 994     Instruction *Res = FoldICmpDivCst(ICI, TheDiv, cast<ConstantInt>(DivCst));
 995     assert(Res && "This div/cst should have folded!");
 996     return Res;
 997   }
 998
 999
1000   // If we are comparing against bits always shifted out, the
1001   // comparison cannot succeed.
1002   APInt Comp = CmpRHSV << ShAmtVal;
1003   ConstantInt *ShiftedCmpRHS = Builder->getInt(Comp);
1004   if (Shr->getOpcode() == Instruction::LShr)
1005     Comp = Comp.lshr(ShAmtVal);
1006   else
1007     Comp = Comp.ashr(ShAmtVal);
1008
1009   if (Comp != CmpRHSV) { // Comparing against a bit that we know is zero.
1010     bool IsICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
1011     Constant *Cst = Builder->getInt1(IsICMP_NE);
1012     return ReplaceInstUsesWith(ICI, Cst);
1013   }
1014
1015   // Otherwise, check to see if the bits shifted out are known to be zero.
1016   // If so, we can compare against the unshifted value:
1017   //  (X & 4) >> 1 == 2  --> (X & 4) == 4.
1018   if (Shr->hasOneUse() && Shr->isExact())
1019     return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), Shr->getOperand(0), ShiftedCmpRHS);
1020
1021   if (Shr->hasOneUse()) {
1022     // Otherwise strength reduce the shift into an and.
1023     APInt Val(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShAmtVal));
1024     Constant *Mask = Builder->getInt(Val);
1025
1026     Value *And = Builder->CreateAnd(Shr->getOperand(0),
1027                                     Mask, Shr->getName()+".mask");
1028     return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), And, ShiftedCmpRHS);
1029   }
1030   return nullptr;
1031 }
1032
1033 /// FoldICmpCstShrCst - Handle "(icmp eq/ne (ashr/lshr const2, A), const1)" ->
1034 /// (icmp eq/ne A, Log2(const2/const1)) ->
1035 /// (icmp eq/ne A, Log2(const2) - Log2(const1)).
1036 Instruction *InstCombiner::FoldICmpCstShrCst(ICmpInst &I, Value *Op, Value *A,
1037                                              ConstantInt *CI1,
1038                                              ConstantInt *CI2) {
1039   assert(I.isEquality() && "Cannot fold icmp gt/lt");
1040
1041   auto getConstant = [&I, this](bool IsTrue) {
1042     if (I.getPredicate() == I.ICMP_NE)
1043       IsTrue = !IsTrue;
1044     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(I.getType(), IsTrue));
1045   };
1046
1047   auto getICmp = [&I](CmpInst::Predicate Pred, Value *LHS, Value *RHS) {
1048     if (I.getPredicate() == I.ICMP_NE)
1049       Pred = CmpInst::getInversePredicate(Pred);
1050     return new ICmpInst(Pred, LHS, RHS);
1051   };
1052
1053   APInt AP1 = CI1->getValue();
1054   APInt AP2 = CI2->getValue();
1055
1056   // Don't bother doing any work for cases which InstSimplify handles.
1057   if (AP2 == 0)
1058     return nullptr;
1059   bool IsAShr = isa<AShrOperator>(Op);
1060   if (IsAShr) {
1061     if (AP2.isAllOnesValue())
1062       return nullptr;
1063     if (AP2.isNegative() != AP1.isNegative())
1064       return nullptr;
1065     if (AP2.sgt(AP1))
1066       return nullptr;
1067   }
1068
1069   if (!AP1)
1070     // 'A' must be large enough to shift out the highest set bit.
1071     return getICmp(I.ICMP_UGT, A,
1072                    ConstantInt::get(A->getType(), AP2.logBase2()));
1073
1074   if (AP1 == AP2)
1075     return getICmp(I.ICMP_EQ, A, ConstantInt::getNullValue(A->getType()));
1076
1077   int Shift;
1078   if (IsAShr && AP1.isNegative())
1079     Shift = AP1.countLeadingOnes() - AP2.countLeadingOnes();
1080   else
1081     Shift = AP1.countLeadingZeros() - AP2.countLeadingZeros();
1082
1083   if (Shift > 0) {
1084     if (IsAShr && AP1 == AP2.ashr(Shift)) {
1085       // There are multiple solutions if we are comparing against -1 and the LHS
1086       // of the ashr is not a power of two.
1087       if (AP1.isAllOnesValue() && !AP2.isPowerOf2())
1088         return getICmp(I.ICMP_UGE, A, ConstantInt::get(A->getType(), Shift));
1089       return getICmp(I.ICMP_EQ, A, ConstantInt::get(A->getType(), Shift));
1090     } else if (AP1 == AP2.lshr(Shift)) {
1091       return getICmp(I.ICMP_EQ, A, ConstantInt::get(A->getType(), Shift));
1092     }
1093   }
1094   // Shifting const2 will never be equal to const1.
1095   return getConstant(false);
1096 }
1097
1098 /// FoldICmpCstShlCst - Handle "(icmp eq/ne (shl const2, A), const1)" ->
1099 /// (icmp eq/ne A, TrailingZeros(const1) - TrailingZeros(const2)).
1100 Instruction *InstCombiner::FoldICmpCstShlCst(ICmpInst &I, Value *Op, Value *A,
1101                                              ConstantInt *CI1,
1102                                              ConstantInt *CI2) {
1103   assert(I.isEquality() && "Cannot fold icmp gt/lt");
1104
1105   auto getConstant = [&I, this](bool IsTrue) {
1106     if (I.getPredicate() == I.ICMP_NE)
1107       IsTrue = !IsTrue;
1108     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(I.getType(), IsTrue));
1109   };
1110
1111   auto getICmp = [&I](CmpInst::Predicate Pred, Value *LHS, Value *RHS) {
1112     if (I.getPredicate() == I.ICMP_NE)
1113       Pred = CmpInst::getInversePredicate(Pred);
1114     return new ICmpInst(Pred, LHS, RHS);
1115   };
1116
1117   APInt AP1 = CI1->getValue();
1118   APInt AP2 = CI2->getValue();
1119
1120   // Don't bother doing any work for cases which InstSimplify handles.
1121   if (AP2 == 0)
1122     return nullptr;
1123
1124   unsigned AP2TrailingZeros = AP2.countTrailingZeros();
1125
1126   if (!AP1 && AP2TrailingZeros != 0)
1127     return getICmp(I.ICMP_UGE, A,
1128                    ConstantInt::get(A->getType(), AP2.getBitWidth() - AP2TrailingZeros));
1129
1130   if (AP1 == AP2)
1131     return getICmp(I.ICMP_EQ, A, ConstantInt::getNullValue(A->getType()));
1132
1133   // Get the distance between the lowest bits that are set.
1134   int Shift = AP1.countTrailingZeros() - AP2TrailingZeros;
1135
1136   if (Shift > 0 && AP2.shl(Shift) == AP1)
1137     return getICmp(I.ICMP_EQ, A, ConstantInt::get(A->getType(), Shift));
1138
1139   // Shifting const2 will never be equal to const1.
1140   return getConstant(false);
1141 }
1142
1143 /// visitICmpInstWithInstAndIntCst - Handle "icmp (instr, intcst)".
1144 ///
1145 Instruction *InstCombiner::visitICmpInstWithInstAndIntCst(ICmpInst &ICI,
1146                                                           Instruction *LHSI,
1147                                                           ConstantInt *RHS) {
1148   const APInt &RHSV = RHS->getValue();
1149
1150   switch (LHSI->getOpcode()) {
1151   case Instruction::Trunc:
1152     if (RHS->isOne() && RHSV.getBitWidth() > 1) {
1153       // icmp slt trunc(signum(V)) 1 --> icmp slt V, 1
1154       Value *V = nullptr;
1155       if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT &&
1156           match(LHSI->getOperand(0), m_Signum(m_Value(V))))
1157         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, V,
1158                             ConstantInt::get(V->getType(), 1));
1159     }
1160     if (ICI.isEquality() && LHSI->hasOneUse()) {
1161       // Simplify icmp eq (trunc x to i8), 42 -> icmp eq x, 42|highbits if all
1162       // of the high bits truncated out of x are known.
1163       unsigned DstBits = LHSI->getType()->getPrimitiveSizeInBits(),
1164              SrcBits = LHSI->getOperand(0)->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
1165       APInt KnownZero(SrcBits, 0), KnownOne(SrcBits, 0);
1166       computeKnownBits(LHSI->getOperand(0), KnownZero, KnownOne, 0, &ICI);
1167
1168       // If all the high bits are known, we can do this xform.
1169       if ((KnownZero|KnownOne).countLeadingOnes() >= SrcBits-DstBits) {
1170         // Pull in the high bits from known-ones set.
1171         APInt NewRHS = RHS->getValue().zext(SrcBits);
1172         NewRHS |= KnownOne & APInt::getHighBitsSet(SrcBits, SrcBits-DstBits);
1173         return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSI->getOperand(0),
1174                             Builder->getInt(NewRHS));
1175       }
1176     }
1177     break;
1178
1179   case Instruction::Xor:         // (icmp pred (xor X, XorCst), CI)
1180     if (ConstantInt *XorCst = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) {
1181       // If this is a comparison that tests the signbit (X < 0) or (x > -1),
1182       // fold the xor.
1183       if ((ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && RHSV == 0) ||
1184           (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT && RHSV.isAllOnesValue())) {
1185         Value *CompareVal = LHSI->getOperand(0);
1186
1187         // If the sign bit of the XorCst is not set, there is no change to
1188         // the operation, just stop using the Xor.
1189         if (!XorCst->isNegative()) {
1190           ICI.setOperand(0, CompareVal);
1191           Worklist.Add(LHSI);
1192           return &ICI;
1193         }
1194
1195         // Was the old condition true if the operand is positive?
1196         bool isTrueIfPositive = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT;
1197
1198         // If so, the new one isn't.
1199         isTrueIfPositive ^= true;
1200
1201         if (isTrueIfPositive)
1202           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, CompareVal,
1203                               SubOne(RHS));
1204         else
1205           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, CompareVal,
1206                               AddOne(RHS));
1207       }
1208
1209       if (LHSI->hasOneUse()) {
1210         // (icmp u/s (xor A SignBit), C) -> (icmp s/u A, (xor C SignBit))
1211         if (!ICI.isEquality() && XorCst->getValue().isSignBit()) {
1212           const APInt &SignBit = XorCst->getValue();
1213           ICmpInst::Predicate Pred = ICI.isSigned()
1214                                          ? ICI.getUnsignedPredicate()
1215                                          : ICI.getSignedPredicate();
1216           return new ICmpInst(Pred, LHSI->getOperand(0),
1217                               Builder->getInt(RHSV ^ SignBit));
1218         }
1219
1220         // (icmp u/s (xor A ~SignBit), C) -> (icmp s/u (xor C ~SignBit), A)
1221         if (!ICI.isEquality() && XorCst->isMaxValue(true)) {
1222           const APInt &NotSignBit = XorCst->getValue();
1223           ICmpInst::Predicate Pred = ICI.isSigned()
1224                                          ? ICI.getUnsignedPredicate()
1225                                          : ICI.getSignedPredicate();
1226           Pred = ICI.getSwappedPredicate(Pred);
1227           return new ICmpInst(Pred, LHSI->getOperand(0),
1228                               Builder->getInt(RHSV ^ NotSignBit));
1229         }
1230       }
1231
1232       // (icmp ugt (xor X, C), ~C) -> (icmp ult X, C)
1233       //   iff -C is a power of 2
1234       if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_UGT &&
1235           XorCst->getValue() == ~RHSV && (RHSV + 1).isPowerOf2())
1236         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, LHSI->getOperand(0), XorCst);
1237
1238       // (icmp ult (xor X, C), -C) -> (icmp uge X, C)
1239       //   iff -C is a power of 2
1240       if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_ULT &&
1241           XorCst->getValue() == -RHSV && RHSV.isPowerOf2())
1242         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, LHSI->getOperand(0), XorCst);
1243     }
1244     break;
1245   case Instruction::And:         // (icmp pred (and X, AndCst), RHS)
1246     if (LHSI->hasOneUse() && isa<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1)) &&
1247         LHSI->getOperand(0)->hasOneUse()) {
1248       ConstantInt *AndCst = cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
1249
1250       // If the LHS is an AND of a truncating cast, we can widen the
1251       // and/compare to be the input width without changing the value
1252       // produced, eliminating a cast.
1253       if (TruncInst *Cast = dyn_cast<TruncInst>(LHSI->getOperand(0))) {
1254         // We can do this transformation if either the AND constant does not
1255         // have its sign bit set or if it is an equality comparison.
1256         // Extending a relational comparison when we're checking the sign
1257         // bit would not work.
1258         if (ICI.isEquality() ||
1259             (!AndCst->isNegative() && RHSV.isNonNegative())) {
1260           Value *NewAnd =
1261             Builder->CreateAnd(Cast->getOperand(0),
1262                                ConstantExpr::getZExt(AndCst, Cast->getSrcTy()));
1263           NewAnd->takeName(LHSI);
1264           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NewAnd,
1265                               ConstantExpr::getZExt(RHS, Cast->getSrcTy()));
1266         }
1267       }
1268
1269       // If the LHS is an AND of a zext, and we have an equality compare, we can
1270       // shrink the and/compare to the smaller type, eliminating the cast.
1271       if (ZExtInst *Cast = dyn_cast<ZExtInst>(LHSI->getOperand(0))) {
1272         IntegerType *Ty = cast<IntegerType>(Cast->getSrcTy());
1273         // Make sure we don't compare the upper bits, SimplifyDemandedBits
1274         // should fold the icmp to true/false in that case.
1275         if (ICI.isEquality() && RHSV.getActiveBits() <= Ty->getBitWidth()) {
1276           Value *NewAnd =
1277             Builder->CreateAnd(Cast->getOperand(0),
1278                                ConstantExpr::getTrunc(AndCst, Ty));
1279           NewAnd->takeName(LHSI);
1280           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NewAnd,
1281                               ConstantExpr::getTrunc(RHS, Ty));
1282         }
1283       }
1284
1285       // If this is: (X >> C1) & C2 != C3 (where any shift and any compare
1286       // could exist), turn it into (X & (C2 << C1)) != (C3 << C1).  This
1287       // happens a LOT in code produced by the C front-end, for bitfield
1288       // access.
1289       BinaryOperator *Shift = dyn_cast<BinaryOperator>(LHSI->getOperand(0));
1290       if (Shift && !Shift->isShift())
1291         Shift = nullptr;
1292
1293       ConstantInt *ShAmt;
1294       ShAmt = Shift ? dyn_cast<ConstantInt>(Shift->getOperand(1)) : nullptr;
1295
1296       // This seemingly simple opportunity to fold away a shift turns out to
1297       // be rather complicated. See PR17827
1298       // ( http://llvm.org/bugs/show_bug.cgi?id=17827 ) for details.
1299       if (ShAmt) {
1300         bool CanFold = false;
1301         unsigned ShiftOpcode = Shift->getOpcode();
1302         if (ShiftOpcode == Instruction::AShr) {
1303           // There may be some constraints that make this possible,
1304           // but nothing simple has been discovered yet.
1305           CanFold = false;
1306         } else if (ShiftOpcode == Instruction::Shl) {
1307           // For a left shift, we can fold if the comparison is not signed.
1308           // We can also fold a signed comparison if the mask value and
1309           // comparison value are not negative. These constraints may not be
1310           // obvious, but we can prove that they are correct using an SMT
1311           // solver.
1312           if (!ICI.isSigned() || (!AndCst->isNegative() && !RHS->isNegative()))
1313             CanFold = true;
1314         } else if (ShiftOpcode == Instruction::LShr) {
1315           // For a logical right shift, we can fold if the comparison is not
1316           // signed. We can also fold a signed comparison if the shifted mask
1317           // value and the shifted comparison value are not negative.
1318           // These constraints may not be obvious, but we can prove that they
1319           // are correct using an SMT solver.
1320           if (!ICI.isSigned())
1321             CanFold = true;
1322           else {
1323             ConstantInt *ShiftedAndCst =
1324               cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getShl(AndCst, ShAmt));
1325             ConstantInt *ShiftedRHSCst =
1326               cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getShl(RHS, ShAmt));
1327
1328             if (!ShiftedAndCst->isNegative() && !ShiftedRHSCst->isNegative())
1329               CanFold = true;
1330           }
1331         }
1332
1333         if (CanFold) {
1334           Constant *NewCst;
1335           if (ShiftOpcode == Instruction::Shl)
1336             NewCst = ConstantExpr::getLShr(RHS, ShAmt);
1337           else
1338             NewCst = ConstantExpr::getShl(RHS, ShAmt);
1339
1340           // Check to see if we are shifting out any of the bits being
1341           // compared.
1342           if (ConstantExpr::get(ShiftOpcode, NewCst, ShAmt) != RHS) {
1343             // If we shifted bits out, the fold is not going to work out.
1344             // As a special case, check to see if this means that the
1345             // result is always true or false now.
1346             if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
1347               return ReplaceInstUsesWith(ICI, Builder->getFalse());
1348             if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
1349               return ReplaceInstUsesWith(ICI, Builder->getTrue());
1350           } else {
1351             ICI.setOperand(1, NewCst);
1352             Constant *NewAndCst;
1353             if (ShiftOpcode == Instruction::Shl)
1354               NewAndCst = ConstantExpr::getLShr(AndCst, ShAmt);
1355             else
1356               NewAndCst = ConstantExpr::getShl(AndCst, ShAmt);
1357             LHSI->setOperand(1, NewAndCst);
1358             LHSI->setOperand(0, Shift->getOperand(0));
1359             Worklist.Add(Shift); // Shift is dead.
1360             return &ICI;
1361           }
1362         }
1363       }
1364
1365       // Turn ((X >> Y) & C) == 0  into  (X & (C << Y)) == 0.  The later is
1366       // preferable because it allows the C<<Y expression to be hoisted out
1367       // of a loop if Y is invariant and X is not.
1368       if (Shift && Shift->hasOneUse() && RHSV == 0 &&
1369           ICI.isEquality() && !Shift->isArithmeticShift() &&
1370           !isa<Constant>(Shift->getOperand(0))) {
1371         // Compute C << Y.
1372         Value *NS;
1373         if (Shift->getOpcode() == Instruction::LShr) {
1374           NS = Builder->CreateShl(AndCst, Shift->getOperand(1));
1375         } else {
1376           // Insert a logical shift.
1377           NS = Builder->CreateLShr(AndCst, Shift->getOperand(1));
1378         }
1379
1380         // Compute X & (C << Y).
1381         Value *NewAnd =
1382           Builder->CreateAnd(Shift->getOperand(0), NS, LHSI->getName());
1383
1384         ICI.setOperand(0, NewAnd);
1385         return &ICI;
1386       }
1387
1388       // (icmp pred (and (or (lshr X, Y), X), 1), 0) -->
1389       //    (icmp pred (and X, (or (shl 1, Y), 1), 0))
1390       //
1391       // iff pred isn't signed
1392       {
1393         Value *X, *Y, *LShr;
1394         if (!ICI.isSigned() && RHSV == 0) {
1395           if (match(LHSI->getOperand(1), m_One())) {
1396             Constant *One = cast<Constant>(LHSI->getOperand(1));
1397             Value *Or = LHSI->getOperand(0);
1398             if (match(Or, m_Or(m_Value(LShr), m_Value(X))) &&
1399                 match(LShr, m_LShr(m_Specific(X), m_Value(Y)))) {
1400               unsigned UsesRemoved = 0;
1401               if (LHSI->hasOneUse())
1402                 ++UsesRemoved;
1403               if (Or->hasOneUse())
1404                 ++UsesRemoved;
1405               if (LShr->hasOneUse())
1406                 ++UsesRemoved;
1407               Value *NewOr = nullptr;
1408               // Compute X & ((1 << Y) | 1)
1409               if (auto *C = dyn_cast<Constant>(Y)) {
1410                 if (UsesRemoved >= 1)
1411                   NewOr =
1412                       ConstantExpr::getOr(ConstantExpr::getNUWShl(One, C), One);
1413               } else {
1414                 if (UsesRemoved >= 3)
1415                   NewOr = Builder->CreateOr(Builder->CreateShl(One, Y,
1416                                                                LShr->getName(),
1417                                                                /*HasNUW=*/true),
1418                                             One, Or->getName());
1419               }
1420               if (NewOr) {
1421                 Value *NewAnd = Builder->CreateAnd(X, NewOr, LHSI->getName());
1422                 ICI.setOperand(0, NewAnd);
1423                 return &ICI;
1424               }
1425             }
1426           }
1427         }
1428       }
1429
1430       // Replace ((X & AndCst) > RHSV) with ((X & AndCst) != 0), if any
1431       // bit set in (X & AndCst) will produce a result greater than RHSV.
1432       if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_UGT) {
1433         unsigned NTZ = AndCst->getValue().countTrailingZeros();
1434         if ((NTZ < AndCst->getBitWidth()) &&
1435             APInt::getOneBitSet(AndCst->getBitWidth(), NTZ).ugt(RHSV))
1436           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, LHSI,
1437                               Constant::getNullValue(RHS->getType()));
1438       }
1439     }
1440
1441     // Try to optimize things like "A[i]&42 == 0" to index computations.
1442     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(LHSI->getOperand(0))) {
1443       if (GetElementPtrInst *GEP =
1444           dyn_cast<GetElementPtrInst>(LI->getOperand(0)))
1445         if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(GEP->getOperand(0)))
1446           if (GV->isConstant() && GV->hasDefinitiveInitializer() &&
1447               !LI->isVolatile() && isa<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) {
1448             ConstantInt *C = cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
1449             if (Instruction *Res = FoldCmpLoadFromIndexedGlobal(GEP, GV,ICI, C))
1450               return Res;
1451           }
1452     }
1453
1454     // X & -C == -C -> X >  u ~C
1455     // X & -C != -C -> X <= u ~C
1456     //   iff C is a power of 2
1457     if (ICI.isEquality() && RHS == LHSI->getOperand(1) && (-RHSV).isPowerOf2())
1458       return new ICmpInst(
1459           ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ ? ICmpInst::ICMP_UGT
1460                                                   : ICmpInst::ICMP_ULE,
1461           LHSI->getOperand(0), SubOne(RHS));
1462
1463     // (icmp eq (and %A, C), 0) -> (icmp sgt (trunc %A), -1)
1464     //   iff C is a power of 2
1465     if (ICI.isEquality() && LHSI->hasOneUse() && match(RHS, m_Zero())) {
1466       if (auto *CI = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) {
1467         const APInt &AI = CI->getValue();
1468         int32_t ExactLogBase2 = AI.exactLogBase2();
1469         if (ExactLogBase2 != -1 && DL.isLegalInteger(ExactLogBase2 + 1)) {
1470           Type *NTy = IntegerType::get(ICI.getContext(), ExactLogBase2 + 1);
1471           Value *Trunc = Builder->CreateTrunc(LHSI->getOperand(0), NTy);
1472           return new ICmpInst(ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ
1473                                   ? ICmpInst::ICMP_SGE
1474                                   : ICmpInst::ICMP_SLT,
1475                               Trunc, Constant::getNullValue(NTy));
1476         }
1477       }
1478     }
1479     break;
1480
1481   case Instruction::Or: {
1482     if (RHS->isOne()) {
1483       // icmp slt signum(V) 1 --> icmp slt V, 1
1484       Value *V = nullptr;
1485       if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT &&
1486           match(LHSI, m_Signum(m_Value(V))))
1487         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, V,
1488                             ConstantInt::get(V->getType(), 1));
1489     }
1490
1491     if (!ICI.isEquality() || !RHS->isNullValue() || !LHSI->hasOneUse())
1492       break;
1493     Value *P, *Q;
1494     if (match(LHSI, m_Or(m_PtrToInt(m_Value(P)), m_PtrToInt(m_Value(Q))))) {
1495       // Simplify icmp eq (or (ptrtoint P), (ptrtoint Q)), 0
1496       // -> and (icmp eq P, null), (icmp eq Q, null).
1497       Value *ICIP = Builder->CreateICmp(ICI.getPredicate(), P,
1498                                         Constant::getNullValue(P->getType()));
1499       Value *ICIQ = Builder->CreateICmp(ICI.getPredicate(), Q,
1500                                         Constant::getNullValue(Q->getType()));
1501       Instruction *Op;
1502       if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
1503         Op = BinaryOperator::CreateAnd(ICIP, ICIQ);
1504       else
1505         Op = BinaryOperator::CreateOr(ICIP, ICIQ);
1506       return Op;
1507     }
1508     break;
1509   }
1510
1511   case Instruction::Mul: {       // (icmp pred (mul X, Val), CI)
1512     ConstantInt *Val = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
1513     if (!Val) break;
1514
1515     // If this is a signed comparison to 0 and the mul is sign preserving,
1516     // use the mul LHS operand instead.
1517     ICmpInst::Predicate pred = ICI.getPredicate();
1518     if (isSignTest(pred, RHS) && !Val->isZero() &&
1519         cast<BinaryOperator>(LHSI)->hasNoSignedWrap())
1520       return new ICmpInst(Val->isNegative() ?
1521                           ICmpInst::getSwappedPredicate(pred) : pred,
1522                           LHSI->getOperand(0),
1523                           Constant::getNullValue(RHS->getType()));
1524
1525     break;
1526   }
1527
1528   case Instruction::Shl: {       // (icmp pred (shl X, ShAmt), CI)
1529     uint32_t TypeBits = RHSV.getBitWidth();
1530     ConstantInt *ShAmt = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
1531     if (!ShAmt) {
1532       Value *X;
1533       // (1 << X) pred P2 -> X pred Log2(P2)
1534       if (match(LHSI, m_Shl(m_One(), m_Value(X)))) {
1535         bool RHSVIsPowerOf2 = RHSV.isPowerOf2();
1536         ICmpInst::Predicate Pred = ICI.getPredicate();
1537         if (ICI.isUnsigned()) {
1538           if (!RHSVIsPowerOf2) {
1539             // (1 << X) <  30 -> X <= 4
1540             // (1 << X) <= 30 -> X <= 4
1541             // (1 << X) >= 30 -> X >  4
1542             // (1 << X) >  30 -> X >  4
1543             if (Pred == ICmpInst::ICMP_ULT)
1544               Pred = ICmpInst::ICMP_ULE;
1545             else if (Pred == ICmpInst::ICMP_UGE)
1546               Pred = ICmpInst::ICMP_UGT;
1547           }
1548           unsigned RHSLog2 = RHSV.logBase2();
1549
1550           // (1 << X) >= 2147483648 -> X >= 31 -> X == 31
1551           // (1 << X) <  2147483648 -> X <  31 -> X != 31
1552           if (RHSLog2 == TypeBits-1) {
1553             if (Pred == ICmpInst::ICMP_UGE)
1554               Pred = ICmpInst::ICMP_EQ;
1555             else if (Pred == ICmpInst::ICMP_ULT)
1556               Pred = ICmpInst::ICMP_NE;
1557           }
1558
1559           return new ICmpInst(Pred, X,
1560                               ConstantInt::get(RHS->getType(), RHSLog2));
1561         } else if (ICI.isSigned()) {
1562           if (RHSV.isAllOnesValue()) {
1563             // (1 << X) <= -1 -> X == 31
1564             if (Pred == ICmpInst::ICMP_SLE)
1565               return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, X,
1566                                   ConstantInt::get(RHS->getType(), TypeBits-1));
1567
1568             // (1 << X) >  -1 -> X != 31
1569             if (Pred == ICmpInst::ICMP_SGT)
1570               return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, X,
1571                                   ConstantInt::get(RHS->getType(), TypeBits-1));
1572           } else if (!RHSV) {
1573             // (1 << X) <  0 -> X == 31
1574             // (1 << X) <= 0 -> X == 31
1575             if (Pred == ICmpInst::ICMP_SLT || Pred == ICmpInst::ICMP_SLE)
1576               return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, X,
1577                                   ConstantInt::get(RHS->getType(), TypeBits-1));
1578
1579             // (1 << X) >= 0 -> X != 31
1580             // (1 << X) >  0 -> X != 31
1581             if (Pred == ICmpInst::ICMP_SGT || Pred == ICmpInst::ICMP_SGE)
1582               return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, X,
1583                                   ConstantInt::get(RHS->getType(), TypeBits-1));
1584           }
1585         } else if (ICI.isEquality()) {
1586           if (RHSVIsPowerOf2)
1587             return new ICmpInst(
1588                 Pred, X, ConstantInt::get(RHS->getType(), RHSV.logBase2()));
1589         }
1590       }
1591       break;
1592     }
1593
1594     // Check that the shift amount is in range.  If not, don't perform
1595     // undefined shifts.  When the shift is visited it will be
1596     // simplified.
1597     if (ShAmt->uge(TypeBits))
1598       break;
1599
1600     if (ICI.isEquality()) {
1601       // If we are comparing against bits always shifted out, the
1602       // comparison cannot succeed.
1603       Constant *Comp =
1604         ConstantExpr::getShl(ConstantExpr::getLShr(RHS, ShAmt),
1605                                                                  ShAmt);
1606       if (Comp != RHS) {// Comparing against a bit that we know is zero.
1607         bool IsICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
1608         Constant *Cst = Builder->getInt1(IsICMP_NE);
1609         return ReplaceInstUsesWith(ICI, Cst);
1610       }
1611
1612       // If the shift is NUW, then it is just shifting out zeros, no need for an
1613       // AND.
1614       if (cast<BinaryOperator>(LHSI)->hasNoUnsignedWrap())
1615         return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSI->getOperand(0),
1616                             ConstantExpr::getLShr(RHS, ShAmt));
1617
1618       // If the shift is NSW and we compare to 0, then it is just shifting out
1619       // sign bits, no need for an AND either.
1620       if (cast<BinaryOperator>(LHSI)->hasNoSignedWrap() && RHSV == 0)
1621         return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSI->getOperand(0),
1622                             ConstantExpr::getLShr(RHS, ShAmt));
1623
1624       if (LHSI->hasOneUse()) {
1625         // Otherwise strength reduce the shift into an and.
1626         uint32_t ShAmtVal = (uint32_t)ShAmt->getLimitedValue(TypeBits);
1627         Constant *Mask = Builder->getInt(APInt::getLowBitsSet(TypeBits,
1628                                                           TypeBits - ShAmtVal));
1629
1630         Value *And =
1631           Builder->CreateAnd(LHSI->getOperand(0),Mask, LHSI->getName()+".mask");
1632         return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), And,
1633                             ConstantExpr::getLShr(RHS, ShAmt));
1634       }
1635     }
1636
1637     // If this is a signed comparison to 0 and the shift is sign preserving,
1638     // use the shift LHS operand instead.
1639     ICmpInst::Predicate pred = ICI.getPredicate();
1640     if (isSignTest(pred, RHS) &&
1641         cast<BinaryOperator>(LHSI)->hasNoSignedWrap())
1642       return new ICmpInst(pred,
1643                           LHSI->getOperand(0),
1644                           Constant::getNullValue(RHS->getType()));
1645
1646     // Otherwise, if this is a comparison of the sign bit, simplify to and/test.
1647     bool TrueIfSigned = false;
1648     if (LHSI->hasOneUse() &&
1649         isSignBitCheck(ICI.getPredicate(), RHS, TrueIfSigned)) {
1650       // (X << 31) <s 0  --> (X&1) != 0
1651       Constant *Mask = ConstantInt::get(LHSI->getOperand(0)->getType(),
1652                                         APInt::getOneBitSet(TypeBits,
1653                                             TypeBits-ShAmt->getZExtValue()-1));
1654       Value *And =
1655         Builder->CreateAnd(LHSI->getOperand(0), Mask, LHSI->getName()+".mask");
1656       return new ICmpInst(TrueIfSigned ? ICmpInst::ICMP_NE : ICmpInst::ICMP_EQ,
1657                           And, Constant::getNullValue(And->getType()));
1658     }
1659
1660     // Transform (icmp pred iM (shl iM %v, N), CI)
1661     // -> (icmp pred i(M-N) (trunc %v iM to i(M-N)), (trunc (CI>>N))
1662     // Transform the shl to a trunc if (trunc (CI>>N)) has no loss and M-N.
1663     // This enables to get rid of the shift in favor of a trunc which can be
1664     // free on the target. It has the additional benefit of comparing to a
1665     // smaller constant, which will be target friendly.
1666     unsigned Amt = ShAmt->getLimitedValue(TypeBits-1);
1667     if (LHSI->hasOneUse() &&
1668         Amt != 0 && RHSV.countTrailingZeros() >= Amt) {
1669       Type *NTy = IntegerType::get(ICI.getContext(), TypeBits - Amt);
1670       Constant *NCI = ConstantExpr::getTrunc(
1671                         ConstantExpr::getAShr(RHS,
1672                           ConstantInt::get(RHS->getType(), Amt)),
1673                         NTy);
1674       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(),
1675                           Builder->CreateTrunc(LHSI->getOperand(0), NTy),
1676                           NCI);
1677     }
1678
1679     break;
1680   }
1681
1682   case Instruction::LShr:         // (icmp pred (shr X, ShAmt), CI)
1683   case Instruction::AShr: {
1684     // Handle equality comparisons of shift-by-constant.
1685     BinaryOperator *BO = cast<BinaryOperator>(LHSI);
1686     if (ConstantInt *ShAmt = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) {
1687       if (Instruction *Res = FoldICmpShrCst(ICI, BO, ShAmt))
1688         return Res;
1689     }
1690
1691     // Handle exact shr's.
1692     if (ICI.isEquality() && BO->isExact() && BO->hasOneUse()) {
1693       if (RHSV.isMinValue())
1694         return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0), RHS);
1695     }
1696     break;
1697   }
1698
1699   case Instruction::SDiv:
1700   case Instruction::UDiv:
1701     // Fold: icmp pred ([us]div X, C1), C2 -> range test
1702     // Fold this div into the comparison, producing a range check.
1703     // Determine, based on the divide type, what the range is being
1704     // checked.  If there is an overflow on the low or high side, remember
1705     // it, otherwise compute the range [low, hi) bounding the new value.
1706     // See: InsertRangeTest above for the kinds of replacements possible.
1707     if (ConstantInt *DivRHS = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1)))
1708       if (Instruction *R = FoldICmpDivCst(ICI, cast<BinaryOperator>(LHSI),
1709                                           DivRHS))
1710         return R;
1711     break;
1712
1713   case Instruction::Sub: {
1714     ConstantInt *LHSC = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(0));
1715     if (!LHSC) break;
1716     const APInt &LHSV = LHSC->getValue();
1717
1718     // C1-X <u C2 -> (X|(C2-1)) == C1
1719     //   iff C1 & (C2-1) == C2-1
1720     //       C2 is a power of 2
1721     if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_ULT && LHSI->hasOneUse() &&
1722         RHSV.isPowerOf2() && (LHSV & (RHSV - 1)) == (RHSV - 1))
1723       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ,
1724                           Builder->CreateOr(LHSI->getOperand(1), RHSV - 1),
1725                           LHSC);
1726
1727     // C1-X >u C2 -> (X|C2) != C1
1728     //   iff C1 & C2 == C2
1729     //       C2+1 is a power of 2
1730     if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_UGT && LHSI->hasOneUse() &&
1731         (RHSV + 1).isPowerOf2() && (LHSV & RHSV) == RHSV)
1732       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE,
1733                           Builder->CreateOr(LHSI->getOperand(1), RHSV), LHSC);
1734     break;
1735   }
1736
1737   case Instruction::Add:
1738     // Fold: icmp pred (add X, C1), C2
1739     if (!ICI.isEquality()) {
1740       ConstantInt *LHSC = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
1741       if (!LHSC) break;
1742       const APInt &LHSV = LHSC->getValue();
1743
1744       ConstantRange CR = ICI.makeConstantRange(ICI.getPredicate(), RHSV)
1745                             .subtract(LHSV);
1746
1747       if (ICI.isSigned()) {
1748         if (CR.getLower().isSignBit()) {
1749           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, LHSI->getOperand(0),
1750                               Builder->getInt(CR.getUpper()));
1751         } else if (CR.getUpper().isSignBit()) {
1752           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, LHSI->getOperand(0),
1753                               Builder->getInt(CR.getLower()));
1754         }
1755       } else {
1756         if (CR.getLower().isMinValue()) {
1757           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, LHSI->getOperand(0),
1758                               Builder->getInt(CR.getUpper()));
1759         } else if (CR.getUpper().isMinValue()) {
1760           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, LHSI->getOperand(0),
1761                               Builder->getInt(CR.getLower()));
1762         }
1763       }
1764
1765       // X-C1 <u C2 -> (X & -C2) == C1
1766       //   iff C1 & (C2-1) == 0
1767       //       C2 is a power of 2
1768       if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_ULT && LHSI->hasOneUse() &&
1769           RHSV.isPowerOf2() && (LHSV & (RHSV - 1)) == 0)
1770         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ,
1771                             Builder->CreateAnd(LHSI->getOperand(0), -RHSV),
1772                             ConstantExpr::getNeg(LHSC));
1773
1774       // X-C1 >u C2 -> (X & ~C2) != C1
1775       //   iff C1 & C2 == 0
1776       //       C2+1 is a power of 2
1777       if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_UGT && LHSI->hasOneUse() &&
1778           (RHSV + 1).isPowerOf2() && (LHSV & RHSV) == 0)
1779         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE,
1780                             Builder->CreateAnd(LHSI->getOperand(0), ~RHSV),
1781                             ConstantExpr::getNeg(LHSC));
1782     }
1783     break;
1784   }
1785
1786   // Simplify icmp_eq and icmp_ne instructions with integer constant RHS.
1787   if (ICI.isEquality()) {
1788     bool isICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
1789
1790     // If the first operand is (add|sub|and|or|xor|rem) with a constant, and
1791     // the second operand is a constant, simplify a bit.
1792     if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(LHSI)) {
1793       switch (BO->getOpcode()) {
1794       case Instruction::SRem:
1795         // If we have a signed (X % (2^c)) == 0, turn it into an unsigned one.
1796         if (RHSV == 0 && isa<ConstantInt>(BO->getOperand(1)) &&BO->hasOneUse()){
1797           const APInt &V = cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))->getValue();
1798           if (V.sgt(1) && V.isPowerOf2()) {
1799             Value *NewRem =
1800               Builder->CreateURem(BO->getOperand(0), BO->getOperand(1),
1801                                   BO->getName());
1802             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NewRem,
1803                                 Constant::getNullValue(BO->getType()));
1804           }
1805         }
1806         break;
1807       case Instruction::Add:
1808         // Replace ((add A, B) != C) with (A != C-B) if B & C are constants.
1809         if (ConstantInt *BOp1C = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
1810           if (BO->hasOneUse())
1811             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0),
1812                                 ConstantExpr::getSub(RHS, BOp1C));
1813         } else if (RHSV == 0) {
1814           // Replace ((add A, B) != 0) with (A != -B) if A or B is
1815           // efficiently invertible, or if the add has just this one use.
1816           Value *BOp0 = BO->getOperand(0), *BOp1 = BO->getOperand(1);
1817
1818           if (Value *NegVal = dyn_castNegVal(BOp1))
1819             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BOp0, NegVal);
1820           if (Value *NegVal = dyn_castNegVal(BOp0))
1821             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NegVal, BOp1);
1822           if (BO->hasOneUse()) {
1823             Value *Neg = Builder->CreateNeg(BOp1);
1824             Neg->takeName(BO);
1825             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BOp0, Neg);
1826           }
1827         }
1828         break;
1829       case Instruction::Xor:
1830         // For the xor case, we can xor two constants together, eliminating
1831         // the explicit xor.
1832         if (Constant *BOC = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1))) {
1833           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0),
1834                               ConstantExpr::getXor(RHS, BOC));
1835         } else if (RHSV == 0) {
1836           // Replace ((xor A, B) != 0) with (A != B)
1837           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0),
1838                               BO->getOperand(1));
1839         }
1840         break;
1841       case Instruction::Sub:
1842         // Replace ((sub A, B) != C) with (B != A-C) if A & C are constants.
1843         if (ConstantInt *BOp0C = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(0))) {
1844           if (BO->hasOneUse())
1845             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(1),
1846                                 ConstantExpr::getSub(BOp0C, RHS));
1847         } else if (RHSV == 0) {
1848           // Replace ((sub A, B) != 0) with (A != B)
1849           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0),
1850                               BO->getOperand(1));
1851         }
1852         break;
1853       case Instruction::Or:
1854         // If bits are being or'd in that are not present in the constant we
1855         // are comparing against, then the comparison could never succeed!
1856         if (ConstantInt *BOC = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
1857           Constant *NotCI = ConstantExpr::getNot(RHS);
1858           if (!ConstantExpr::getAnd(BOC, NotCI)->isNullValue())
1859             return ReplaceInstUsesWith(ICI, Builder->getInt1(isICMP_NE));
1860         }
1861         break;
1862
1863       case Instruction::And:
1864         if (ConstantInt *BOC = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
1865           // If bits are being compared against that are and'd out, then the
1866           // comparison can never succeed!
1867           if ((RHSV & ~BOC->getValue()) != 0)
1868             return ReplaceInstUsesWith(ICI, Builder->getInt1(isICMP_NE));
1869
1870           // If we have ((X & C) == C), turn it into ((X & C) != 0).
1871           if (RHS == BOC && RHSV.isPowerOf2())
1872             return new ICmpInst(isICMP_NE ? ICmpInst::ICMP_EQ :
1873                                 ICmpInst::ICMP_NE, LHSI,
1874                                 Constant::getNullValue(RHS->getType()));
1875
1876           // Don't perform the following transforms if the AND has multiple uses
1877           if (!BO->hasOneUse())
1878             break;
1879
1880           // Replace (and X, (1 << size(X)-1) != 0) with x s< 0
1881           if (BOC->getValue().isSignBit()) {
1882             Value *X = BO->getOperand(0);
1883             Constant *Zero = Constant::getNullValue(X->getType());
1884             ICmpInst::Predicate pred = isICMP_NE ?
1885               ICmpInst::ICMP_SLT : ICmpInst::ICMP_SGE;
1886             return new ICmpInst(pred, X, Zero);
1887           }
1888
1889           // ((X & ~7) == 0) --> X < 8
1890           if (RHSV == 0 && isHighOnes(BOC)) {
1891             Value *X = BO->getOperand(0);
1892             Constant *NegX = ConstantExpr::getNeg(BOC);
1893             ICmpInst::Predicate pred = isICMP_NE ?
1894               ICmpInst::ICMP_UGE : ICmpInst::ICMP_ULT;
1895             return new ICmpInst(pred, X, NegX);
1896           }
1897         }
1898         break;
1899       case Instruction::Mul:
1900         if (RHSV == 0 && BO->hasNoSignedWrap()) {
1901           if (ConstantInt *BOC = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
1902             // The trivial case (mul X, 0) is handled by InstSimplify
1903             // General case : (mul X, C) != 0 iff X != 0
1904             //                (mul X, C) == 0 iff X == 0
1905             if (!BOC->isZero())
1906               return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0),
1907                                   Constant::getNullValue(RHS->getType()));
1908           }
1909         }
1910         break;
1911       default: break;
1912       }
1913     } else if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(LHSI)) {
1914       // Handle icmp {eq|ne} <intrinsic>, intcst.
1915       switch (II->getIntrinsicID()) {
1916       case Intrinsic::bswap:
1917         Worklist.Add(II);
1918         ICI.setOperand(0, II->getArgOperand(0));
1919         ICI.setOperand(1, Builder->getInt(RHSV.byteSwap()));
1920         return &ICI;
1921       case Intrinsic::ctlz:
1922       case Intrinsic::cttz:
1923         // ctz(A) == bitwidth(a)  ->  A == 0 and likewise for !=
1924         if (RHSV == RHS->getType()->getBitWidth()) {
1925           Worklist.Add(II);
1926           ICI.setOperand(0, II->getArgOperand(0));
1927           ICI.setOperand(1, ConstantInt::get(RHS->getType(), 0));
1928           return &ICI;
1929         }
1930         break;
1931       case Intrinsic::ctpop:
1932         // popcount(A) == 0  ->  A == 0 and likewise for !=
1933         if (RHS->isZero()) {
1934           Worklist.Add(II);
1935           ICI.setOperand(0, II->getArgOperand(0));
1936           ICI.setOperand(1, RHS);
1937           return &ICI;
1938         }
1939         break;
1940       default:
1941         break;
1942       }
1943     }
1944   }
1945   return nullptr;
1946 }
1947
1948 /// visitICmpInstWithCastAndCast - Handle icmp (cast x to y), (cast/cst).
1949 /// We only handle extending casts so far.
1950 ///
1951 Instruction *InstCombiner::visitICmpInstWithCastAndCast(ICmpInst &ICI) {
1952   const CastInst *LHSCI = cast<CastInst>(ICI.getOperand(0));
1953   Value *LHSCIOp        = LHSCI->getOperand(0);
1954   Type *SrcTy     = LHSCIOp->getType();
1955   Type *DestTy    = LHSCI->getType();
1956   Value *RHSCIOp;
1957
1958   // Turn icmp (ptrtoint x), (ptrtoint/c) into a compare of the input if the
1959   // integer type is the same size as the pointer type.
1960   if (LHSCI->getOpcode() == Instruction::PtrToInt &&
1961       DL.getPointerTypeSizeInBits(SrcTy) == DestTy->getIntegerBitWidth()) {
1962     Value *RHSOp = nullptr;
1963     if (PtrToIntOperator *RHSC = dyn_cast<PtrToIntOperator>(ICI.getOperand(1))) {
1964       Value *RHSCIOp = RHSC->getOperand(0);
1965       if (RHSCIOp->getType()->getPointerAddressSpace() ==
1966           LHSCIOp->getType()->getPointerAddressSpace()) {
1967         RHSOp = RHSC->getOperand(0);
1968         // If the pointer types don't match, insert a bitcast.
1969         if (LHSCIOp->getType() != RHSOp->getType())
1970           RHSOp = Builder->CreateBitCast(RHSOp, LHSCIOp->getType());
1971       }
1972     } else if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(ICI.getOperand(1)))
1973       RHSOp = ConstantExpr::getIntToPtr(RHSC, SrcTy);
1974
1975     if (RHSOp)
1976       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, RHSOp);
1977   }
1978
1979   // The code below only handles extension cast instructions, so far.
1980   // Enforce this.
1981   if (LHSCI->getOpcode() != Instruction::ZExt &&
1982       LHSCI->getOpcode() != Instruction::SExt)
1983     return nullptr;
1984
1985   bool isSignedExt = LHSCI->getOpcode() == Instruction::SExt;
1986   bool isSignedCmp = ICI.isSigned();
1987
1988   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(ICI.getOperand(1))) {
1989     // Not an extension from the same type?
1990     RHSCIOp = CI->getOperand(0);
1991     if (RHSCIOp->getType() != LHSCIOp->getType())
1992       return nullptr;
1993
1994     // If the signedness of the two casts doesn't agree (i.e. one is a sext
1995     // and the other is a zext), then we can't handle this.
1996     if (CI->getOpcode() != LHSCI->getOpcode())
1997       return nullptr;
1998
1999     // Deal with equality cases early.
2000     if (ICI.isEquality())
2001       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, RHSCIOp);
2002
2003     // A signed comparison of sign extended values simplifies into a
2004     // signed comparison.
2005     if (isSignedCmp && isSignedExt)
2006       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, RHSCIOp);
2007
2008     // The other three cases all fold into an unsigned comparison.
2009     return new ICmpInst(ICI.getUnsignedPredicate(), LHSCIOp, RHSCIOp);
2010   }
2011
2012   // If we aren't dealing with a constant on the RHS, exit early
2013   ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(ICI.getOperand(1));
2014   if (!CI)
2015     return nullptr;
2016
2017   // Compute the constant that would happen if we truncated to SrcTy then
2018   // reextended to DestTy.
2019   Constant *Res1 = ConstantExpr::getTrunc(CI, SrcTy);
2020   Constant *Res2 = ConstantExpr::getCast(LHSCI->getOpcode(),
2021                                                 Res1, DestTy);
2022
2023   // If the re-extended constant didn't change...
2024   if (Res2 == CI) {
2025     // Deal with equality cases early.
2026     if (ICI.isEquality())
2027       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, Res1);
2028
2029     // A signed comparison of sign extended values simplifies into a
2030     // signed comparison.
2031     if (isSignedExt && isSignedCmp)
2032       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, Res1);
2033
2034     // The other three cases all fold into an unsigned comparison.
2035     return new ICmpInst(ICI.getUnsignedPredicate(), LHSCIOp, Res1);
2036   }
2037
2038   // The re-extended constant changed so the constant cannot be represented
2039   // in the shorter type. Consequently, we cannot emit a simple comparison.
2040   // All the cases that fold to true or false will have already been handled
2041   // by SimplifyICmpInst, so only deal with the tricky case.
2042
2043   if (isSignedCmp || !isSignedExt)
2044     return nullptr;
2045
2046   // Evaluate the comparison for LT (we invert for GT below). LE and GE cases
2047   // should have been folded away previously and not enter in here.
2048
2049   // We're performing an unsigned comp with a sign extended value.
2050   // This is true if the input is >= 0. [aka >s -1]
2051   Constant *NegOne = Constant::getAllOnesValue(SrcTy);
2052   Value *Result = Builder->CreateICmpSGT(LHSCIOp, NegOne, ICI.getName());
2053
2054   // Finally, return the value computed.
2055   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_ULT)
2056     return ReplaceInstUsesWith(ICI, Result);
2057
2058   assert(ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_UGT && "ICmp should be folded!");
2059   return BinaryOperator::CreateNot(Result);
2060 }
2061
2062 /// ProcessUGT_ADDCST_ADD - The caller has matched a pattern of the form:
2063 ///   I = icmp ugt (add (add A, B), CI2), CI1
2064 /// If this is of the form:
2065 ///   sum = a + b
2066 ///   if (sum+128 >u 255)
2067 /// Then replace it with llvm.sadd.with.overflow.i8.
2068 ///
2069 static Instruction *ProcessUGT_ADDCST_ADD(ICmpInst &I, Value *A, Value *B,
2070                                           ConstantInt *CI2, ConstantInt *CI1,
2071                                           InstCombiner &IC) {
2072   // The transformation we're trying to do here is to transform this into an
2073   // llvm.sadd.with.overflow.  To do this, we have to replace the original add
2074   // with a narrower add, and discard the add-with-constant that is part of the
2075   // range check (if we can't eliminate it, this isn't profitable).
2076
2077   // In order to eliminate the add-with-constant, the compare can be its only
2078   // use.
2079   Instruction *AddWithCst = cast<Instruction>(I.getOperand(0));
2080   if (!AddWithCst->hasOneUse()) return nullptr;
2081
2082   // If CI2 is 2^7, 2^15, 2^31, then it might be an sadd.with.overflow.
2083   if (!CI2->getValue().isPowerOf2()) return nullptr;
2084   unsigned NewWidth = CI2->getValue().countTrailingZeros();
2085   if (NewWidth != 7 && NewWidth != 15 && NewWidth != 31) return nullptr;
2086
2087   // The width of the new add formed is 1 more than the bias.
2088   ++NewWidth;
2089
2090   // Check to see that CI1 is an all-ones value with NewWidth bits.
2091   if (CI1->getBitWidth() == NewWidth ||
2092       CI1->getValue() != APInt::getLowBitsSet(CI1->getBitWidth(), NewWidth))
2093     return nullptr;
2094
2095   // This is only really a signed overflow check if the inputs have been
2096   // sign-extended; check for that condition. For example, if CI2 is 2^31 and
2097   // the operands of the add are 64 bits wide, we need at least 33 sign bits.
2098   unsigned NeededSignBits = CI1->getBitWidth() - NewWidth + 1;
2099   if (IC.ComputeNumSignBits(A, 0, &I) < NeededSignBits ||
2100       IC.ComputeNumSignBits(B, 0, &I) < NeededSignBits)
2101     return nullptr;
2102
2103   // In order to replace the original add with a narrower
2104   // llvm.sadd.with.overflow, the only uses allowed are the add-with-constant
2105   // and truncates that discard the high bits of the add.  Verify that this is
2106   // the case.
2107   Instruction *OrigAdd = cast<Instruction>(AddWithCst->getOperand(0));
2108   for (User *U : OrigAdd->users()) {
2109     if (U == AddWithCst) continue;
2110
2111     // Only accept truncates for now.  We would really like a nice recursive
2112     // predicate like SimplifyDemandedBits, but which goes downwards the use-def
2113     // chain to see which bits of a value are actually demanded.  If the
2114     // original add had another add which was then immediately truncated, we
2115     // could still do the transformation.
2116     TruncInst *TI = dyn_cast<TruncInst>(U);
2117     if (!TI || TI->getType()->getPrimitiveSizeInBits() > NewWidth)
2118       return nullptr;
2119   }
2120
2121   // If the pattern matches, truncate the inputs to the narrower type and
2122   // use the sadd_with_overflow intrinsic to efficiently compute both the
2123   // result and the overflow bit.
2124   Module *M = I.getParent()->getParent()->getParent();
2125
2126   Type *NewType = IntegerType::get(OrigAdd->getContext(), NewWidth);
2127   Value *F = Intrinsic::getDeclaration(M, Intrinsic::sadd_with_overflow,
2128                                        NewType);
2129
2130   InstCombiner::BuilderTy *Builder = IC.Builder;
2131
2132   // Put the new code above the original add, in case there are any uses of the
2133   // add between the add and the compare.
2134   Builder->SetInsertPoint(OrigAdd);
2135
2136   Value *TruncA = Builder->CreateTrunc(A, NewType, A->getName()+".trunc");
2137   Value *TruncB = Builder->CreateTrunc(B, NewType, B->getName()+".trunc");
2138   CallInst *Call = Builder->CreateCall(F, {TruncA, TruncB}, "sadd");
2139   Value *Add = Builder->CreateExtractValue(Call, 0, "sadd.result");
2140   Value *ZExt = Builder->CreateZExt(Add, OrigAdd->getType());
2141
2142   // The inner add was the result of the narrow add, zero extended to the
2143   // wider type.  Replace it with the result computed by the intrinsic.
2144   IC.ReplaceInstUsesWith(*OrigAdd, ZExt);
2145
2146   // The original icmp gets replaced with the overflow value.
2147   return ExtractValueInst::Create(Call, 1, "sadd.overflow");
2148 }
2149
2150 bool InstCombiner::OptimizeOverflowCheck(OverflowCheckFlavor OCF, Value *LHS,
2151                                          Value *RHS, Instruction &OrigI,
2152                                          Value *&Result, Constant *&Overflow) {
2153   if (OrigI.isCommutative() && isa<Constant>(LHS) && !isa<Constant>(RHS))
2154     std::swap(LHS, RHS);
2155
2156   auto SetResult = [&](Value *OpResult, Constant *OverflowVal, bool ReuseName) {
2157     Result = OpResult;
2158     Overflow = OverflowVal;
2159     if (ReuseName)
2160       Result->takeName(&OrigI);
2161     return true;
2162   };
2163
2164   // If the overflow check was an add followed by a compare, the insertion point
2165   // may be pointing to the compare.  We want to insert the new instructions
2166   // before the add in case there are uses of the add between the add and the
2167   // compare.
2168   Builder->SetInsertPoint(&OrigI);
2169
2170   switch (OCF) {
2171   case OCF_INVALID:
2172     llvm_unreachable("bad overflow check kind!");
2173
2174   case OCF_UNSIGNED_ADD: {
2175     OverflowResult OR = computeOverflowForUnsignedAdd(LHS, RHS, &OrigI);
2176     if (OR == OverflowResult::NeverOverflows)
2177       return SetResult(Builder->CreateNUWAdd(LHS, RHS), Builder->getFalse(),
2178                        true);
2179
2180     if (OR == OverflowResult::AlwaysOverflows)
2181       return SetResult(Builder->CreateAdd(LHS, RHS), Builder->getTrue(), true);
2182   }
2183   // FALL THROUGH uadd into sadd
2184   case OCF_SIGNED_ADD: {
2185     // X + 0 -> {X, false}
2186     if (match(RHS, m_Zero()))
2187       return SetResult(LHS, Builder->getFalse(), false);
2188
2189     // We can strength reduce this signed add into a regular add if we can prove
2190     // that it will never overflow.
2191     if (OCF == OCF_SIGNED_ADD)
2192       if (WillNotOverflowSignedAdd(LHS, RHS, OrigI))
2193         return SetResult(Builder->CreateNSWAdd(LHS, RHS), Builder->getFalse(),
2194                          true);
2195     break;
2196   }
2197
2198   case OCF_UNSIGNED_SUB:
2199   case OCF_SIGNED_SUB: {
2200     // X - 0 -> {X, false}
2201     if (match(RHS, m_Zero()))
2202       return SetResult(LHS, Builder->getFalse(), false);
2203
2204     if (OCF == OCF_SIGNED_SUB) {
2205       if (WillNotOverflowSignedSub(LHS, RHS, OrigI))
2206         return SetResult(Builder->CreateNSWSub(LHS, RHS), Builder->getFalse(),
2207                          true);
2208     } else {
2209       if (WillNotOverflowUnsignedSub(LHS, RHS, OrigI))
2210         return SetResult(Builder->CreateNUWSub(LHS, RHS), Builder->getFalse(),
2211                          true);
2212     }
2213     break;
2214   }
2215
2216   case OCF_UNSIGNED_MUL: {
2217     OverflowResult OR = computeOverflowForUnsignedMul(LHS, RHS, &OrigI);
2218     if (OR == OverflowResult::NeverOverflows)
2219       return SetResult(Builder->CreateNUWMul(LHS, RHS), Builder->getFalse(),
2220                        true);
2221     if (OR == OverflowResult::AlwaysOverflows)
2222       return SetResult(Builder->CreateMul(LHS, RHS), Builder->getTrue(), true);
2223   } // FALL THROUGH
2224   case OCF_SIGNED_MUL:
2225     // X * undef -> undef
2226     if (isa<UndefValue>(RHS))
2227       return SetResult(RHS, UndefValue::get(Builder->getInt1Ty()), false);
2228
2229     // X * 0 -> {0, false}
2230     if (match(RHS, m_Zero()))
2231       return SetResult(RHS, Builder->getFalse(), false);
2232
2233     // X * 1 -> {X, false}
2234     if (match(RHS, m_One()))
2235       return SetResult(LHS, Builder->getFalse(), false);
2236
2237     if (OCF == OCF_SIGNED_MUL)
2238       if (WillNotOverflowSignedMul(LHS, RHS, OrigI))
2239         return SetResult(Builder->CreateNSWMul(LHS, RHS), Builder->getFalse(),
2240                          true);
2241     break;
2242   }
2243
2244   return false;
2245 }
2246
2247 /// \brief Recognize and process idiom involving test for multiplication
2248 /// overflow.
2249 ///
2250 /// The caller has matched a pattern of the form:
2251 ///   I = cmp u (mul(zext A, zext B), V
2252 /// The function checks if this is a test for overflow and if so replaces
2253 /// multiplication with call to 'mul.with.overflow' intrinsic.
2254 ///
2255 /// \param I Compare instruction.
2256 /// \param MulVal Result of 'mult' instruction.  It is one of the arguments of
2257 ///               the compare instruction.  Must be of integer type.
2258 /// \param OtherVal The other argument of compare instruction.
2259 /// \returns Instruction which must replace the compare instruction, NULL if no
2260 ///          replacement required.
2261 static Instruction *ProcessUMulZExtIdiom(ICmpInst &I, Value *MulVal,
2262                                          Value *OtherVal, InstCombiner &IC) {
2263   // Don't bother doing this transformation for pointers, don't do it for
2264   // vectors.
2265   if (!isa<IntegerType>(MulVal->getType()))
2266     return nullptr;
2267
2268   assert(I.getOperand(0) == MulVal || I.getOperand(1) == MulVal);
2269   assert(I.getOperand(0) == OtherVal || I.getOperand(1) == OtherVal);
2270   auto *MulInstr = dyn_cast<Instruction>(MulVal);
2271   if (!MulInstr)
2272     return nullptr;
2273   assert(MulInstr->getOpcode() == Instruction::Mul);
2274
2275   auto *LHS = cast<ZExtOperator>(MulInstr->getOperand(0)),
2276        *RHS = cast<ZExtOperator>(MulInstr->getOperand(1));
2277   assert(LHS->getOpcode() == Instruction::ZExt);
2278   assert(RHS->getOpcode() == Instruction::ZExt);
2279   Value *A = LHS->getOperand(0), *B = RHS->getOperand(0);
2280
2281   // Calculate type and width of the result produced by mul.with.overflow.
2282   Type *TyA = A->getType(), *TyB = B->getType();
2283   unsigned WidthA = TyA->getPrimitiveSizeInBits(),
2284            WidthB = TyB->getPrimitiveSizeInBits();
2285   unsigned MulWidth;
2286   Type *MulType;
2287   if (WidthB > WidthA) {
2288     MulWidth = WidthB;
2289     MulType = TyB;
2290   } else {
2291     MulWidth = WidthA;
2292     MulType = TyA;
2293   }
2294
2295   // In order to replace the original mul with a narrower mul.with.overflow,
2296   // all uses must ignore upper bits of the product.  The number of used low
2297   // bits must be not greater than the width of mul.with.overflow.
2298   if (MulVal->hasNUsesOrMore(2))
2299     for (User *U : MulVal->users()) {
2300       if (U == &I)
2301         continue;
2302       if (TruncInst *TI = dyn_cast<TruncInst>(U)) {
2303         // Check if truncation ignores bits above MulWidth.
2304         unsigned TruncWidth = TI->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2305         if (TruncWidth > MulWidth)
2306           return nullptr;
2307       } else if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(U)) {
2308         // Check if AND ignores bits above MulWidth.
2309         if (BO->getOpcode() != Instruction::And)
2310           return nullptr;
2311         if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
2312           const APInt &CVal = CI->getValue();
2313           if (CVal.getBitWidth() - CVal.countLeadingZeros() > MulWidth)
2314             return nullptr;
2315         }
2316       } else {
2317         // Other uses prohibit this transformation.
2318         return nullptr;
2319       }
2320     }
2321
2322   // Recognize patterns
2323   switch (I.getPredicate()) {
2324   case ICmpInst::ICMP_EQ:
2325   case ICmpInst::ICMP_NE:
2326     // Recognize pattern:
2327     //   mulval = mul(zext A, zext B)
2328     //   cmp eq/neq mulval, zext trunc mulval
2329     if (ZExtInst *Zext = dyn_cast<ZExtInst>(OtherVal))
2330       if (Zext->hasOneUse()) {
2331         Value *ZextArg = Zext->getOperand(0);
2332         if (TruncInst *Trunc = dyn_cast<TruncInst>(ZextArg))
2333           if (Trunc->getType()->getPrimitiveSizeInBits() == MulWidth)
2334             break; //Recognized
2335       }
2336
2337     // Recognize pattern:
2338     //   mulval = mul(zext A, zext B)
2339     //   cmp eq/neq mulval, and(mulval, mask), mask selects low MulWidth bits.
2340     ConstantInt *CI;
2341     Value *ValToMask;
2342     if (match(OtherVal, m_And(m_Value(ValToMask), m_ConstantInt(CI)))) {
2343       if (ValToMask != MulVal)
2344         return nullptr;
2345       const APInt &CVal = CI->getValue() + 1;
2346       if (CVal.isPowerOf2()) {
2347         unsigned MaskWidth = CVal.logBase2();
2348         if (MaskWidth == MulWidth)
2349           break; // Recognized
2350       }
2351     }
2352     return nullptr;
2353
2354   case ICmpInst::ICMP_UGT:
2355     // Recognize pattern:
2356     //   mulval = mul(zext A, zext B)
2357     //   cmp ugt mulval, max
2358     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(OtherVal)) {
2359       APInt MaxVal = APInt::getMaxValue(MulWidth);
2360       MaxVal = MaxVal.zext(CI->getBitWidth());
2361       if (MaxVal.eq(CI->getValue()))
2362         break; // Recognized
2363     }
2364     return nullptr;
2365
2366   case ICmpInst::ICMP_UGE:
2367     // Recognize pattern:
2368     //   mulval = mul(zext A, zext B)
2369     //   cmp uge mulval, max+1
2370     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(OtherVal)) {
2371       APInt MaxVal = APInt::getOneBitSet(CI->getBitWidth(), MulWidth);
2372       if (MaxVal.eq(CI->getValue()))
2373         break; // Recognized
2374     }
2375     return nullptr;
2376
2377   case ICmpInst::ICMP_ULE:
2378     // Recognize pattern:
2379     //   mulval = mul(zext A, zext B)
2380     //   cmp ule mulval, max
2381     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(OtherVal)) {
2382       APInt MaxVal = APInt::getMaxValue(MulWidth);
2383       MaxVal = MaxVal.zext(CI->getBitWidth());
2384       if (MaxVal.eq(CI->getValue()))
2385         break; // Recognized
2386     }
2387     return nullptr;
2388
2389   case ICmpInst::ICMP_ULT:
2390     // Recognize pattern:
2391     //   mulval = mul(zext A, zext B)
2392     //   cmp ule mulval, max + 1
2393     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(OtherVal)) {
2394       APInt MaxVal = APInt::getOneBitSet(CI->getBitWidth(), MulWidth);
2395       if (MaxVal.eq(CI->getValue()))
2396         break; // Recognized
2397     }
2398     return nullptr;
2399
2400   default:
2401     return nullptr;
2402   }
2403
2404   InstCombiner::BuilderTy *Builder = IC.Builder;
2405   Builder->SetInsertPoint(MulInstr);
2406   Module *M = I.getParent()->getParent()->getParent();
2407
2408   // Replace: mul(zext A, zext B) --> mul.with.overflow(A, B)
2409   Value *MulA = A, *MulB = B;
2410   if (WidthA < MulWidth)
2411     MulA = Builder->CreateZExt(A, MulType);
2412   if (WidthB < MulWidth)
2413     MulB = Builder->CreateZExt(B, MulType);
2414   Value *F =
2415       Intrinsic::getDeclaration(M, Intrinsic::umul_with_overflow, MulType);
2416   CallInst *Call = Builder->CreateCall(F, {MulA, MulB}, "umul");
2417   IC.Worklist.Add(MulInstr);
2418
2419   // If there are uses of mul result other than the comparison, we know that
2420   // they are truncation or binary AND. Change them to use result of
2421   // mul.with.overflow and adjust properly mask/size.
2422   if (MulVal->hasNUsesOrMore(2)) {
2423     Value *Mul = Builder->CreateExtractValue(Call, 0, "umul.value");
2424     for (User *U : MulVal->users()) {
2425       if (U == &I || U == OtherVal)
2426         continue;
2427       if (TruncInst *TI = dyn_cast<TruncInst>(U)) {
2428         if (TI->getType()->getPrimitiveSizeInBits() == MulWidth)
2429           IC.ReplaceInstUsesWith(*TI, Mul);
2430         else
2431           TI->setOperand(0, Mul);
2432       } else if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(U)) {
2433         assert(BO->getOpcode() == Instruction::And);
2434         // Replace (mul & mask) --> zext (mul.with.overflow & short_mask)
2435         ConstantInt *CI = cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1));
2436         APInt ShortMask = CI->getValue().trunc(MulWidth);
2437         Value *ShortAnd = Builder->CreateAnd(Mul, ShortMask);
2438         Instruction *Zext =
2439             cast<Instruction>(Builder->CreateZExt(ShortAnd, BO->getType()));
2440         IC.Worklist.Add(Zext);
2441         IC.ReplaceInstUsesWith(*BO, Zext);
2442       } else {
2443         llvm_unreachable("Unexpected Binary operation");
2444       }
2445       IC.Worklist.Add(cast<Instruction>(U));
2446     }
2447   }
2448   if (isa<Instruction>(OtherVal))
2449     IC.Worklist.Add(cast<Instruction>(OtherVal));
2450
2451   // The original icmp gets replaced with the overflow value, maybe inverted
2452   // depending on predicate.
2453   bool Inverse = false;
2454   switch (I.getPredicate()) {
2455   case ICmpInst::ICMP_NE:
2456     break;
2457   case ICmpInst::ICMP_EQ:
2458     Inverse = true;
2459     break;
2460   case ICmpInst::ICMP_UGT:
2461   case ICmpInst::ICMP_UGE:
2462     if (I.getOperand(0) == MulVal)
2463       break;
2464     Inverse = true;
2465     break;
2466   case ICmpInst::ICMP_ULT:
2467   case ICmpInst::ICMP_ULE:
2468     if (I.getOperand(1) == MulVal)
2469       break;
2470     Inverse = true;
2471     break;
2472   default:
2473     llvm_unreachable("Unexpected predicate");
2474   }
2475   if (Inverse) {
2476     Value *Res = Builder->CreateExtractValue(Call, 1);
2477     return BinaryOperator::CreateNot(Res);
2478   }
2479
2480   return ExtractValueInst::Create(Call, 1);
2481 }
2482
2483 // DemandedBitsLHSMask - When performing a comparison against a constant,
2484 // it is possible that not all the bits in the LHS are demanded.  This helper
2485 // method computes the mask that IS demanded.
2486 static APInt DemandedBitsLHSMask(ICmpInst &I,
2487                                  unsigned BitWidth, bool isSignCheck) {
2488   if (isSignCheck)
2489     return APInt::getSignBit(BitWidth);
2490
2491   ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I.getOperand(1));
2492   if (!CI) return APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
2493   const APInt &RHS = CI->getValue();
2494
2495   switch (I.getPredicate()) {
2496   // For a UGT comparison, we don't care about any bits that
2497   // correspond to the trailing ones of the comparand.  The value of these
2498   // bits doesn't impact the outcome of the comparison, because any value
2499   // greater than the RHS must differ in a bit higher than these due to carry.
2500   case ICmpInst::ICMP_UGT: {
2501     unsigned trailingOnes = RHS.countTrailingOnes();
2502     APInt lowBitsSet = APInt::getLowBitsSet(BitWidth, trailingOnes);
2503     return ~lowBitsSet;
2504   }
2505
2506   // Similarly, for a ULT comparison, we don't care about the trailing zeros.
2507   // Any value less than the RHS must differ in a higher bit because of carries.
2508   case ICmpInst::ICMP_ULT: {
2509     unsigned trailingZeros = RHS.countTrailingZeros();
2510     APInt lowBitsSet = APInt::getLowBitsSet(BitWidth, trailingZeros);
2511     return ~lowBitsSet;
2512   }
2513
2514   default:
2515     return APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
2516   }
2517
2518 }
2519
2520 /// \brief Check if the order of \p Op0 and \p Op1 as operand in an ICmpInst
2521 /// should be swapped.
2522 /// The decision is based on how many times these two operands are reused
2523 /// as subtract operands and their positions in those instructions.
2524 /// The rational is that several architectures use the same instruction for
2525 /// both subtract and cmp, thus it is better if the order of those operands
2526 /// match.
2527 /// \return true if Op0 and Op1 should be swapped.
2528 static bool swapMayExposeCSEOpportunities(const Value * Op0,
2529                                           const Value * Op1) {
2530   // Filter out pointer value as those cannot appears directly in subtract.
2531   // FIXME: we may want to go through inttoptrs or bitcasts.
2532   if (Op0->getType()->isPointerTy())
2533     return false;
2534   // Count every uses of both Op0 and Op1 in a subtract.
2535   // Each time Op0 is the first operand, count -1: swapping is bad, the
2536   // subtract has already the same layout as the compare.
2537   // Each time Op0 is the second operand, count +1: swapping is good, the
2538   // subtract has a different layout as the compare.
2539   // At the end, if the benefit is greater than 0, Op0 should come second to
2540   // expose more CSE opportunities.
2541   int GlobalSwapBenefits = 0;
2542   for (const User *U : Op0->users()) {
2543     const BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(U);
2544     if (!BinOp || BinOp->getOpcode() != Instruction::Sub)
2545       continue;
2546     // If Op0 is the first argument, this is not beneficial to swap the
2547     // arguments.
2548     int LocalSwapBenefits = -1;
2549     unsigned Op1Idx = 1;
2550     if (BinOp->getOperand(Op1Idx) == Op0) {
2551       Op1Idx = 0;
2552       LocalSwapBenefits = 1;
2553     }
2554     if (BinOp->getOperand(Op1Idx) != Op1)
2555       continue;
2556     GlobalSwapBenefits += LocalSwapBenefits;
2557   }
2558   return GlobalSwapBenefits > 0;
2559 }
2560
2561 /// \brief Check that one use is in the same block as the definition and all
2562 /// other uses are in blocks dominated by a given block
2563 ///
2564 /// \param DI Definition
2565 /// \param UI Use
2566 /// \param DB Block that must dominate all uses of \p DI outside
2567 ///           the parent block
2568 /// \return true when \p UI is the only use of \p DI in the parent block
2569 /// and all other uses of \p DI are in blocks dominated by \p DB.
2570 ///
2571 bool InstCombiner::dominatesAllUses(const Instruction *DI,
2572                                     const Instruction *UI,
2573                                     const BasicBlock *DB) const {
2574   assert(DI && UI && "Instruction not defined\n");
2575   // ignore incomplete definitions
2576   if (!DI->getParent())
2577     return false;
2578   // DI and UI must be in the same block
2579   if (DI->getParent() != UI->getParent())
2580     return false;
2581   // Protect from self-referencing blocks
2582   if (DI->getParent() == DB)
2583     return false;
2584   // DominatorTree available?
2585   if (!DT)
2586     return false;
2587   for (const User *U : DI->users()) {
2588     auto *Usr = cast<Instruction>(U);
2589     if (Usr != UI && !DT->dominates(DB, Usr->getParent()))
2590       return false;
2591   }
2592   return true;
2593 }
2594
2595 ///
2596 /// true when the instruction sequence within a block is select-cmp-br.
2597 ///
2598 static bool isChainSelectCmpBranch(const SelectInst *SI) {
2599   const BasicBlock *BB = SI->getParent();
2600   if (!BB)
2601     return false;
2602   auto *BI = dyn_cast_or_null<BranchInst>(BB->getTerminator());
2603   if (!BI || BI->getNumSuccessors() != 2)
2604     return false;
2605   auto *IC = dyn_cast<ICmpInst>(BI->getCondition());
2606   if (!IC || (IC->getOperand(0) != SI && IC->getOperand(1) != SI))
2607     return false;
2608   return true;
2609 }
2610
2611 ///
2612 /// \brief True when a select result is replaced by one of its operands
2613 /// in select-icmp sequence. This will eventually result in the elimination
2614 /// of the select.
2615 ///
2616 /// \param SI    Select instruction
2617 /// \param Icmp  Compare instruction
2618 /// \param SIOpd Operand that replaces the select
2619 ///
2620 /// Notes:
2621 /// - The replacement is global and requires dominator information
2622 /// - The caller is responsible for the actual replacement
2623 ///
2624 /// Example:
2625 ///
2626 /// entry:
2627 ///  %4 = select i1 %3, %C* %0, %C* null
2628 ///  %5 = icmp eq %C* %4, null
2629 ///  br i1 %5, label %9, label %7
2630 ///  ...
2631 ///  ; <label>:7                                       ; preds = %entry
2632 ///  %8 = getelementptr inbounds %C* %4, i64 0, i32 0
2633 ///  ...
2634 ///
2635 /// can be transformed to
2636 ///
2637 ///  %5 = icmp eq %C* %0, null
2638 ///  %6 = select i1 %3, i1 %5, i1 true
2639 ///  br i1 %6, label %9, label %7
2640 ///  ...
2641 ///  ; <label>:7                                       ; preds = %entry
2642 ///  %8 = getelementptr inbounds %C* %0, i64 0, i32 0  // replace by %0!
2643 ///
2644 /// Similar when the first operand of the select is a constant or/and
2645 /// the compare is for not equal rather than equal.
2646 ///
2647 /// NOTE: The function is only called when the select and compare constants
2648 /// are equal, the optimization can work only for EQ predicates. This is not a
2649 /// major restriction since a NE compare should be 'normalized' to an equal
2650 /// compare, which usually happens in the combiner and test case
2651 /// select-cmp-br.ll
2652 /// checks for it.
2653 bool InstCombiner::replacedSelectWithOperand(SelectInst *SI,
2654                                              const ICmpInst *Icmp,
2655                                              const unsigned SIOpd) {
2656   assert((SIOpd == 1 || SIOpd == 2) && "Invalid select operand!");
2657   if (isChainSelectCmpBranch(SI) && Icmp->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ) {
2658     BasicBlock *Succ = SI->getParent()->getTerminator()->getSuccessor(1);
2659     // The check for the unique predecessor is not the best that can be
2660     // done. But it protects efficiently against cases like  when SI's
2661     // home block has two successors, Succ and Succ1, and Succ1 predecessor
2662     // of Succ. Then SI can't be replaced by SIOpd because the use that gets
2663     // replaced can be reached on either path. So the uniqueness check
2664     // guarantees that the path all uses of SI (outside SI's parent) are on
2665     // is disjoint from all other paths out of SI. But that information
2666     // is more expensive to compute, and the trade-off here is in favor
2667     // of compile-time.
2668     if (Succ->getUniquePredecessor() && dominatesAllUses(SI, Icmp, Succ)) {
2669       NumSel++;
2670       SI->replaceUsesOutsideBlock(SI->getOperand(SIOpd), SI->getParent());
2671       return true;
2672     }
2673   }
2674   return false;
2675 }
2676
2677 Instruction *InstCombiner::visitICmpInst(ICmpInst &I) {
2678   bool Changed = false;
2679   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2680   unsigned Op0Cplxity = getComplexity(Op0);
2681   unsigned Op1Cplxity = getComplexity(Op1);
2682
2683   /// Orders the operands of the compare so that they are listed from most
2684   /// complex to least complex.  This puts constants before unary operators,
2685   /// before binary operators.
2686   if (Op0Cplxity < Op1Cplxity ||
2687         (Op0Cplxity == Op1Cplxity &&
2688          swapMayExposeCSEOpportunities(Op0, Op1))) {
2689     I.swapOperands();
2690     std::swap(Op0, Op1);
2691     Changed = true;
2692   }
2693
2694   if (Value *V =
2695           SimplifyICmpInst(I.getPredicate(), Op0, Op1, DL, TLI, DT, AC, &I))
2696     return ReplaceInstUsesWith(I, V);
2697
2698   // comparing -val or val with non-zero is the same as just comparing val
2699   // ie, abs(val) != 0 -> val != 0
2700   if (I.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE && match(Op1, m_Zero()))
2701   {
2702     Value *Cond, *SelectTrue, *SelectFalse;
2703     if (match(Op0, m_Select(m_Value(Cond), m_Value(SelectTrue),
2704                             m_Value(SelectFalse)))) {
2705       if (Value *V = dyn_castNegVal(SelectTrue)) {
2706         if (V == SelectFalse)
2707           return CmpInst::Create(Instruction::ICmp, I.getPredicate(), V, Op1);
2708       }
2709       else if (Value *V = dyn_castNegVal(SelectFalse)) {
2710         if (V == SelectTrue)
2711           return CmpInst::Create(Instruction::ICmp, I.getPredicate(), V, Op1);
2712       }
2713     }
2714   }
2715
2716   Type *Ty = Op0->getType();
2717
2718   // icmp's with boolean values can always be turned into bitwise operations
2719   if (Ty->isIntegerTy(1)) {
2720     switch (I.getPredicate()) {
2721     default: llvm_unreachable("Invalid icmp instruction!");
2722     case ICmpInst::ICMP_EQ: {               // icmp eq i1 A, B -> ~(A^B)
2723       Value *Xor = Builder->CreateXor(Op0, Op1, I.getName()+"tmp");
2724       return BinaryOperator::CreateNot(Xor);
2725     }
2726     case ICmpInst::ICMP_NE:                  // icmp eq i1 A, B -> A^B
2727       return BinaryOperator::CreateXor(Op0, Op1);
2728
2729     case ICmpInst::ICMP_UGT:
2730       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp ugt -> icmp ult
2731       // FALL THROUGH
2732     case ICmpInst::ICMP_ULT:{               // icmp ult i1 A, B -> ~A & B
2733       Value *Not = Builder->CreateNot(Op0, I.getName()+"tmp");
2734       return BinaryOperator::CreateAnd(Not, Op1);
2735     }
2736     case ICmpInst::ICMP_SGT:
2737       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp sgt -> icmp slt
2738       // FALL THROUGH
2739     case ICmpInst::ICMP_SLT: {               // icmp slt i1 A, B -> A & ~B
2740       Value *Not = Builder->CreateNot(Op1, I.getName()+"tmp");
2741       return BinaryOperator::CreateAnd(Not, Op0);
2742     }
2743     case ICmpInst::ICMP_UGE:
2744       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp uge -> icmp ule
2745       // FALL THROUGH
2746     case ICmpInst::ICMP_ULE: {               //  icmp ule i1 A, B -> ~A | B
2747       Value *Not = Builder->CreateNot(Op0, I.getName()+"tmp");
2748       return BinaryOperator::CreateOr(Not, Op1);
2749     }
2750     case ICmpInst::ICMP_SGE:
2751       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp sge -> icmp sle
2752       // FALL THROUGH
2753     case ICmpInst::ICMP_SLE: {               //  icmp sle i1 A, B -> A | ~B
2754       Value *Not = Builder->CreateNot(Op1, I.getName()+"tmp");
2755       return BinaryOperator::CreateOr(Not, Op0);
2756     }
2757     }
2758   }
2759
2760   unsigned BitWidth = 0;
2761   if (Ty->isIntOrIntVectorTy())
2762     BitWidth = Ty->getScalarSizeInBits();
2763   else // Get pointer size.
2764     BitWidth = DL.getTypeSizeInBits(Ty->getScalarType());
2765
2766   bool isSignBit = false;
2767
2768   // See if we are doing a comparison with a constant.
2769   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2770     Value *A = nullptr, *B = nullptr;
2771
2772     // Match the following pattern, which is a common idiom when writing
2773     // overflow-safe integer arithmetic function.  The source performs an
2774     // addition in wider type, and explicitly checks for overflow using
2775     // comparisons against INT_MIN and INT_MAX.  Simplify this by using the
2776     // sadd_with_overflow intrinsic.
2777     //
2778     // TODO: This could probably be generalized to handle other overflow-safe
2779     // operations if we worked out the formulas to compute the appropriate
2780     // magic constants.
2781     //
2782     // sum = a + b
2783     // if (sum+128 >u 255)  ...  -> llvm.sadd.with.overflow.i8
2784     {
2785     ConstantInt *CI2;    // I = icmp ugt (add (add A, B), CI2), CI
2786     if (I.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_UGT &&
2787         match(Op0, m_Add(m_Add(m_Value(A), m_Value(B)), m_ConstantInt(CI2))))
2788       if (Instruction *Res = ProcessUGT_ADDCST_ADD(I, A, B, CI2, CI, *this))
2789         return Res;
2790     }
2791
2792     // The following transforms are only 'worth it' if the only user of the
2793     // subtraction is the icmp.
2794     if (Op0->hasOneUse()) {
2795       // (icmp ne/eq (sub A B) 0) -> (icmp ne/eq A, B)
2796       if (I.isEquality() && CI->isZero() &&
2797           match(Op0, m_Sub(m_Value(A), m_Value(B))))
2798         return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, B);
2799
2800       // (icmp sgt (sub nsw A B), -1) -> (icmp sge A, B)
2801       if (I.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT && CI->isAllOnesValue() &&
2802           match(Op0, m_NSWSub(m_Value(A), m_Value(B))))
2803         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, A, B);
2804
2805       // (icmp sgt (sub nsw A B), 0) -> (icmp sgt A, B)
2806       if (I.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT && CI->isZero() &&
2807           match(Op0, m_NSWSub(m_Value(A), m_Value(B))))
2808         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, A, B);
2809
2810       // (icmp slt (sub nsw A B), 0) -> (icmp slt A, B)
2811       if (I.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && CI->isZero() &&
2812           match(Op0, m_NSWSub(m_Value(A), m_Value(B))))
2813         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, A, B);
2814
2815       // (icmp slt (sub nsw A B), 1) -> (icmp sle A, B)
2816       if (I.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && CI->isOne() &&
2817           match(Op0, m_NSWSub(m_Value(A), m_Value(B))))
2818         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLE, A, B);
2819     }
2820
2821     // If we have an icmp le or icmp ge instruction, turn it into the
2822     // appropriate icmp lt or icmp gt instruction.  This allows us to rely on
2823     // them being folded in the code below.  The SimplifyICmpInst code has
2824     // already handled the edge cases for us, so we just assert on them.
2825     switch (I.getPredicate()) {
2826     default: break;
2827     case ICmpInst::ICMP_ULE:
2828       assert(!CI->isMaxValue(false));                 // A <=u MAX -> TRUE
2829       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Op0,
2830                           Builder->getInt(CI->getValue()+1));
2831     case ICmpInst::ICMP_SLE:
2832       assert(!CI->isMaxValue(true));                  // A <=s MAX -> TRUE
2833       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, Op0,
2834                           Builder->getInt(CI->getValue()+1));
2835     case ICmpInst::ICMP_UGE:
2836       assert(!CI->isMinValue(false));                 // A >=u MIN -> TRUE
2837       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, Op0,
2838                           Builder->getInt(CI->getValue()-1));
2839     case ICmpInst::ICMP_SGE:
2840       assert(!CI->isMinValue(true));                  // A >=s MIN -> TRUE
2841       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, Op0,
2842                           Builder->getInt(CI->getValue()-1));
2843     }
2844
2845     if (I.isEquality()) {
2846       ConstantInt *CI2;
2847       if (match(Op0, m_AShr(m_ConstantInt(CI2), m_Value(A))) ||
2848           match(Op0, m_LShr(m_ConstantInt(CI2), m_Value(A)))) {
2849         // (icmp eq/ne (ashr/lshr const2, A), const1)
2850         if (Instruction *Inst = FoldICmpCstShrCst(I, Op0, A, CI, CI2))
2851           return Inst;
2852       }
2853       if (match(Op0, m_Shl(m_ConstantInt(CI2), m_Value(A)))) {
2854         // (icmp eq/ne (shl const2, A), const1)
2855         if (Instruction *Inst = FoldICmpCstShlCst(I, Op0, A, CI, CI2))
2856           return Inst;
2857       }
2858     }
2859
2860     // If this comparison is a normal comparison, it demands all
2861     // bits, if it is a sign bit comparison, it only demands the sign bit.
2862     bool UnusedBit;
2863     isSignBit = isSignBitCheck(I.getPredicate(), CI, UnusedBit);
2864   }
2865
2866   // See if we can fold the comparison based on range information we can get
2867   // by checking whether bits are known to be zero or one in the input.
2868   if (BitWidth != 0) {
2869     APInt Op0KnownZero(BitWidth, 0), Op0KnownOne(BitWidth, 0);
2870     APInt Op1KnownZero(BitWidth, 0), Op1KnownOne(BitWidth, 0);
2871
2872     if (SimplifyDemandedBits(I.getOperandUse(0),
2873                              DemandedBitsLHSMask(I, BitWidth, isSignBit),
2874                              Op0KnownZero, Op0KnownOne, 0))
2875       return &I;
2876     if (SimplifyDemandedBits(I.getOperandUse(1),
2877                              APInt::getAllOnesValue(BitWidth), Op1KnownZero,
2878                              Op1KnownOne, 0))
2879       return &I;
2880
2881     // Given the known and unknown bits, compute a range that the LHS could be
2882     // in.  Compute the Min, Max and RHS values based on the known bits. For the
2883     // EQ and NE we use unsigned values.
2884     APInt Op0Min(BitWidth, 0), Op0Max(BitWidth, 0);
2885     APInt Op1Min(BitWidth, 0), Op1Max(BitWidth, 0);
2886     if (I.isSigned()) {
2887       ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits(Op0KnownZero, Op0KnownOne,
2888                                              Op0Min, Op0Max);
2889       ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits(Op1KnownZero, Op1KnownOne,
2890                                              Op1Min, Op1Max);
2891     } else {
2892       ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits(Op0KnownZero, Op0KnownOne,
2893                                                Op0Min, Op0Max);
2894       ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits(Op1KnownZero, Op1KnownOne,
2895                                                Op1Min, Op1Max);
2896     }
2897
2898     // If Min and Max are known to be the same, then SimplifyDemandedBits
2899     // figured out that the LHS is a constant.  Just constant fold this now so
2900     // that code below can assume that Min != Max.
2901     if (!isa<Constant>(Op0) && Op0Min == Op0Max)
2902       return new ICmpInst(I.getPredicate(),
2903                           ConstantInt::get(Op0->getType(), Op0Min), Op1);
2904     if (!isa<Constant>(Op1) && Op1Min == Op1Max)
2905       return new ICmpInst(I.getPredicate(), Op0,
2906                           ConstantInt::get(Op1->getType(), Op1Min));
2907
2908     // Based on the range information we know about the LHS, see if we can
2909     // simplify this comparison.  For example, (x&4) < 8 is always true.
2910     switch (I.getPredicate()) {
2911     default: llvm_unreachable("Unknown icmp opcode!");
2912     case ICmpInst::ICMP_EQ: {
2913       if (Op0Max.ult(Op1Min) || Op0Min.ugt(Op1Max))
2914         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(I.getType()));
2915
2916       // If all bits are known zero except for one, then we know at most one
2917       // bit is set.   If the comparison is against zero, then this is a check
2918       // to see if *that* bit is set.
2919       APInt Op0KnownZeroInverted = ~Op0KnownZero;
2920       if (~Op1KnownZero == 0) {
2921         // If the LHS is an AND with the same constant, look through it.
2922         Value *LHS = nullptr;
2923         ConstantInt *LHSC = nullptr;
2924         if (!match(Op0, m_And(m_Value(LHS), m_ConstantInt(LHSC))) ||
2925             LHSC->getValue() != Op0KnownZeroInverted)
2926           LHS = Op0;
2927
2928         // If the LHS is 1 << x, and we know the result is a power of 2 like 8,
2929         // then turn "((1 << x)&8) == 0" into "x != 3".
2930         // or turn "((1 << x)&7) == 0" into "x > 2".
2931         Value *X = nullptr;
2932         if (match(LHS, m_Shl(m_One(), m_Value(X)))) {
2933           APInt ValToCheck = Op0KnownZeroInverted;
2934           if (ValToCheck.isPowerOf2()) {
2935             unsigned CmpVal = ValToCheck.countTrailingZeros();
2936             return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, X,
2937                                 ConstantInt::get(X->getType(), CmpVal));
2938           } else if ((++ValToCheck).isPowerOf2()) {
2939             unsigned CmpVal = ValToCheck.countTrailingZeros() - 1;
2940             return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, X,
2941                                 ConstantInt::get(X->getType(), CmpVal));
2942           }
2943         }
2944
2945         // If the LHS is 8 >>u x, and we know the result is a power of 2 like 1,
2946         // then turn "((8 >>u x)&1) == 0" into "x != 3".
2947         const APInt *CI;
2948         if (Op0KnownZeroInverted == 1 &&
2949             match(LHS, m_LShr(m_Power2(CI), m_Value(X))))
2950           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, X,
2951                               ConstantInt::get(X->getType(),
2952                                                CI->countTrailingZeros()));
2953       }
2954
2955       break;
2956     }
2957     case ICmpInst::ICMP_NE: {
2958       if (Op0Max.ult(Op1Min) || Op0Min.ugt(Op1Max))
2959         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(I.getType()));
2960
2961       // If all bits are known zero except for one, then we know at most one
2962       // bit is set.   If the comparison is against zero, then this is a check
2963       // to see if *that* bit is set.
2964       APInt Op0KnownZeroInverted = ~Op0KnownZero;
2965       if (~Op1KnownZero == 0) {
2966         // If the LHS is an AND with the same constant, look through it.
2967         Value *LHS = nullptr;
2968         ConstantInt *LHSC = nullptr;
2969         if (!match(Op0, m_And(m_Value(LHS), m_ConstantInt(LHSC))) ||
2970             LHSC->getValue() != Op0KnownZeroInverted)
2971           LHS = Op0;
2972
2973         // If the LHS is 1 << x, and we know the result is a power of 2 like 8,
2974         // then turn "((1 << x)&8) != 0" into "x == 3".
2975         // or turn "((1 << x)&7) != 0" into "x < 3".
2976         Value *X = nullptr;
2977         if (match(LHS, m_Shl(m_One(), m_Value(X)))) {
2978           APInt ValToCheck = Op0KnownZeroInverted;
2979           if (ValToCheck.isPowerOf2()) {
2980             unsigned CmpVal = ValToCheck.countTrailingZeros();
2981             return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, X,
2982                                 ConstantInt::get(X->getType(), CmpVal));
2983           } else if ((++ValToCheck).isPowerOf2()) {
2984             unsigned CmpVal = ValToCheck.countTrailingZeros();
2985             return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, X,
2986                                 ConstantInt::get(X->getType(), CmpVal));
2987           }
2988         }
2989
2990         // If the LHS is 8 >>u x, and we know the result is a power of 2 like 1,
2991         // then turn "((8 >>u x)&1) != 0" into "x == 3".
2992         const APInt *CI;
2993         if (Op0KnownZeroInverted == 1 &&
2994             match(LHS, m_LShr(m_Power2(CI), m_Value(X))))
2995           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, X,
2996                               ConstantInt::get(X->getType(),
2997                                                CI->countTrailingZeros()));
2998       }
2999
3000       break;
3001     }
3002     case ICmpInst::ICMP_ULT:
3003       if (Op0Max.ult(Op1Min))          // A <u B -> true if max(A) < min(B)
3004         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(I.getType()));
3005       if (Op0Min.uge(Op1Max))          // A <u B -> false if min(A) >= max(B)
3006         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(I.getType()));
3007       if (Op1Min == Op0Max)            // A <u B -> A != B if max(A) == min(B)
3008         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
3009       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3010         if (Op1Max == Op0Min+1)        // A <u C -> A == C-1 if min(A)+1 == C
3011           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0,
3012                               Builder->getInt(CI->getValue()-1));
3013
3014         // (x <u 2147483648) -> (x >s -1)  -> true if sign bit clear
3015         if (CI->isMinValue(true))
3016           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, Op0,
3017                            Constant::getAllOnesValue(Op0->getType()));
3018       }
3019       break;
3020     case ICmpInst::ICMP_UGT:
3021       if (Op0Min.ugt(Op1Max))          // A >u B -> true if min(A) > max(B)
3022         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(I.getType()));
3023       if (Op0Max.ule(Op1Min))          // A >u B -> false if max(A) <= max(B)
3024         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(I.getType()));
3025
3026       if (Op1Max == Op0Min)            // A >u B -> A != B if min(A) == max(B)
3027         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
3028       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3029         if (Op1Min == Op0Max-1)        // A >u C -> A == C+1 if max(a)-1 == C
3030           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0,
3031                               Builder->getInt(CI->getValue()+1));
3032
3033         // (x >u 2147483647) -> (x <s 0)  -> true if sign bit set
3034         if (CI->isMaxValue(true))
3035           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, Op0,
3036                               Constant::getNullValue(Op0->getType()));
3037       }
3038       break;
3039     case ICmpInst::ICMP_SLT:
3040       if (Op0Max.slt(Op1Min))          // A <s B -> true if max(A) < min(C)
3041         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(I.getType()));
3042       if (Op0Min.sge(Op1Max))          // A <s B -> false if min(A) >= max(C)
3043         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(I.getType()));
3044       if (Op1Min == Op0Max)            // A <s B -> A != B if max(A) == min(B)
3045         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
3046       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3047         if (Op1Max == Op0Min+1)        // A <s C -> A == C-1 if min(A)+1 == C
3048           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0,
3049                               Builder->getInt(CI->getValue()-1));
3050       }
3051       break;
3052     case ICmpInst::ICMP_SGT:
3053       if (Op0Min.sgt(Op1Max))          // A >s B -> true if min(A) > max(B)
3054         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(I.getType()));
3055       if (Op0Max.sle(Op1Min))          // A >s B -> false if max(A) <= min(B)
3056         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(I.getType()));
3057
3058       if (Op1Max == Op0Min)            // A >s B -> A != B if min(A) == max(B)
3059         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
3060       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3061         if (Op1Min == Op0Max-1)        // A >s C -> A == C+1 if max(A)-1 == C
3062           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0,
3063                               Builder->getInt(CI->getValue()+1));
3064       }
3065       break;
3066     case ICmpInst::ICMP_SGE:
3067       assert(!isa<ConstantInt>(Op1) && "ICMP_SGE with ConstantInt not folded!");
3068       if (Op0Min.sge(Op1Max))          // A >=s B -> true if min(A) >= max(B)
3069         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(I.getType()));
3070       if (Op0Max.slt(Op1Min))          // A >=s B -> false if max(A) < min(B)
3071         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(I.getType()));
3072       break;
3073     case ICmpInst::ICMP_SLE:
3074       assert(!isa<ConstantInt>(Op1) && "ICMP_SLE with ConstantInt not folded!");
3075       if (Op0Max.sle(Op1Min))          // A <=s B -> true if max(A) <= min(B)
3076         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(I.getType()));
3077       if (Op0Min.sgt(Op1Max))          // A <=s B -> false if min(A) > max(B)
3078         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(I.getType()));
3079       break;
3080     case ICmpInst::ICMP_UGE:
3081       assert(!isa<ConstantInt>(Op1) && "ICMP_UGE with ConstantInt not folded!");
3082       if (Op0Min.uge(Op1Max))          // A >=u B -> true if min(A) >= max(B)
3083         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(I.getType()));
3084       if (Op0Max.ult(Op1Min))          // A >=u B -> false if max(A) < min(B)
3085         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(I.getType()));
3086       break;
3087     case ICmpInst::ICMP_ULE:
3088       assert(!isa<ConstantInt>(Op1) && "ICMP_ULE with ConstantInt not folded!");
3089       if (Op0Max.ule(Op1Min))          // A <=u B -> true if max(A) <= min(B)
3090         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(I.getType()));
3091       if (Op0Min.ugt(Op1Max))          // A <=u B -> false if min(A) > max(B)
3092         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(I.getType()));
3093       break;
3094     }
3095
3096     // Turn a signed comparison into an unsigned one if both operands
3097     // are known to have the same sign.
3098     if (I.isSigned() &&
3099         ((Op0KnownZero.isNegative() && Op1KnownZero.isNegative()) ||
3100          (Op0KnownOne.isNegative() && Op1KnownOne.isNegative())))
3101       return new ICmpInst(I.getUnsignedPredicate(), Op0, Op1);
3102   }
3103
3104   // Test if the ICmpInst instruction is used exclusively by a select as
3105   // part of a minimum or maximum operation. If so, refrain from doing
3106   // any other folding. This helps out other analyses which understand
3107   // non-obfuscated minimum and maximum idioms, such as ScalarEvolution
3108   // and CodeGen. And in this case, at least one of the comparison
3109   // operands has at least one user besides the compare (the select),
3110   // which would often largely negate the benefit of folding anyway.
3111   if (I.hasOneUse())
3112     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(*I.user_begin()))
3113       if ((SI->getOperand(1) == Op0 && SI->getOperand(2) == Op1) ||
3114           (SI->getOperand(2) == Op0 && SI->getOperand(1) == Op1))
3115         return nullptr;
3116
3117   // See if we are doing a comparison between a constant and an instruction that
3118   // can be folded into the comparison.
3119   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3120     // Since the RHS is a ConstantInt (CI), if the left hand side is an
3121     // instruction, see if that instruction also has constants so that the
3122     // instruction can be folded into the icmp
3123     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
3124       if (Instruction *Res = visitICmpInstWithInstAndIntCst(I, LHSI, CI))
3125         return Res;
3126   }
3127
3128   // Handle icmp with constant (but not simple integer constant) RHS
3129   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
3130     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
3131       switch (LHSI->getOpcode()) {
3132       case Instruction::GetElementPtr:
3133           // icmp pred GEP (P, int 0, int 0, int 0), null -> icmp pred P, null
3134         if (RHSC->isNullValue() &&
3135             cast<GetElementPtrInst>(LHSI)->hasAllZeroIndices())
3136           return new ICmpInst(I.getPredicate(), LHSI->getOperand(0),
3137                   Constant::getNullValue(LHSI->getOperand(0)->getType()));
3138         break;
3139       case Instruction::PHI:
3140         // Only fold icmp into the PHI if the phi and icmp are in the same
3141         // block.  If in the same block, we're encouraging jump threading.  If
3142         // not, we are just pessimizing the code by making an i1 phi.
3143         if (LHSI->getParent() == I.getParent())
3144           if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
3145             return NV;
3146         break;
3147       case Instruction::Select: {
3148         // If either operand of the select is a constant, we can fold the
3149         // comparison into the select arms, which will cause one to be
3150         // constant folded and the select turned into a bitwise or.
3151         Value *Op1 = nullptr, *Op2 = nullptr;
3152         ConstantInt *CI = 0;
3153         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(1))) {
3154           Op1 = ConstantExpr::getICmp(I.getPredicate(), C, RHSC);
3155           CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1);
3156         }
3157         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(2))) {
3158           Op2 = ConstantExpr::getICmp(I.getPredicate(), C, RHSC);
3159           CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op2);
3160         }
3161
3162         // We only want to perform this transformation if it will not lead to
3163         // additional code. This is true if either both sides of the select
3164         // fold to a constant (in which case the icmp is replaced with a select
3165         // which will usually simplify) or this is the only user of the
3166         // select (in which case we are trading a select+icmp for a simpler
3167         // select+icmp) or all uses of the select can be replaced based on
3168         // dominance information ("Global cases").
3169         bool Transform = false;
3170         if (Op1 && Op2)
3171           Transform = true;
3172         else if (Op1 || Op2) {
3173           // Local case
3174           if (LHSI->hasOneUse())
3175             Transform = true;
3176           // Global cases
3177           else if (CI && !CI->isZero())
3178             // When Op1 is constant try replacing select with second operand.
3179             // Otherwise Op2 is constant and try replacing select with first
3180             // operand.
3181             Transform = replacedSelectWithOperand(cast<SelectInst>(LHSI), &I,
3182                                                   Op1 ? 2 : 1);
3183         }
3184         if (Transform) {
3185           if (!Op1)
3186             Op1 = Builder->CreateICmp(I.getPredicate(), LHSI->getOperand(1),
3187                                       RHSC, I.getName());
3188           if (!Op2)
3189             Op2 = Builder->CreateICmp(I.getPredicate(), LHSI->getOperand(2),
3190                                       RHSC, I.getName());
3191           return SelectInst::Create(LHSI->getOperand(0), Op1, Op2);
3192         }
3193         break;
3194       }
3195       case Instruction::IntToPtr:
3196         // icmp pred inttoptr(X), null -> icmp pred X, 0
3197         if (RHSC->isNullValue() &&
3198             DL.getIntPtrType(RHSC->getType()) == LHSI->getOperand(0)->getType())
3199           return new ICmpInst(I.getPredicate(), LHSI->getOperand(0),
3200                         Constant::getNullValue(LHSI->getOperand(0)->getType()));
3201         break;
3202
3203       case Instruction::Load:
3204         // Try to optimize things like "A[i] > 4" to index computations.
3205         if (GetElementPtrInst *GEP =
3206               dyn_cast<GetElementPtrInst>(LHSI->getOperand(0))) {
3207           if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(GEP->getOperand(0)))
3208             if (GV->isConstant() && GV->hasDefinitiveInitializer() &&
3209                 !cast<LoadInst>(LHSI)->isVolatile())
3210               if (Instruction *Res = FoldCmpLoadFromIndexedGlobal(GEP, GV, I))
3211                 return Res;
3212         }
3213         break;
3214       }
3215   }
3216
3217   // If we can optimize a 'icmp GEP, P' or 'icmp P, GEP', do so now.
3218   if (GEPOperator *GEP = dyn_cast<GEPOperator>(Op0))
3219     if (Instruction *NI = FoldGEPICmp(GEP, Op1, I.getPredicate(), I))
3220       return NI;
3221   if (GEPOperator *GEP = dyn_cast<GEPOperator>(Op1))
3222     if (Instruction *NI = FoldGEPICmp(GEP, Op0,
3223                            ICmpInst::getSwappedPredicate(I.getPredicate()), I))
3224       return NI;
3225
3226   // Test to see if the operands of the icmp are casted versions of other
3227   // values.  If the ptr->ptr cast can be stripped off both arguments, we do so
3228   // now.
3229   if (BitCastInst *CI = dyn_cast<BitCastInst>(Op0)) {
3230     if (Op0->getType()->isPointerTy() &&
3231         (isa<Constant>(Op1) || isa<BitCastInst>(Op1))) {
3232       // We keep moving the cast from the left operand over to the right
3233       // operand, where it can often be eliminated completely.
3234       Op0 = CI->getOperand(0);
3235
3236       // If operand #1 is a bitcast instruction, it must also be a ptr->ptr cast
3237       // so eliminate it as well.
3238       if (BitCastInst *CI2 = dyn_cast<BitCastInst>(Op1))
3239         Op1 = CI2->getOperand(0);
3240
3241       // If Op1 is a constant, we can fold the cast into the constant.
3242       if (Op0->getType() != Op1->getType()) {
3243         if (Constant *Op1C = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
3244           Op1 = ConstantExpr::getBitCast(Op1C, Op0->getType());
3245         } else {
3246           // Otherwise, cast the RHS right before the icmp
3247           Op1 = Builder->CreateBitCast(Op1, Op0->getType());
3248         }
3249       }
3250       return new ICmpInst(I.getPredicate(), Op0, Op1);
3251     }
3252   }
3253
3254   if (isa<CastInst>(Op0)) {
3255     // Handle the special case of: icmp (cast bool to X), <cst>
3256     // This comes up when you have code like
3257     //   int X = A < B;
3258     //   if (X) ...
3259     // For generality, we handle any zero-extension of any operand comparison
3260     // with a constant or another cast from the same type.
3261     if (isa<Constant>(Op1) || isa<CastInst>(Op1))
3262       if (Instruction *R = visitICmpInstWithCastAndCast(I))
3263         return R;
3264   }
3265
3266   // Special logic for binary operators.
3267   BinaryOperator *BO0 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0);
3268   BinaryOperator *BO1 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1);
3269   if (BO0 || BO1) {
3270     CmpInst::Predicate Pred = I.getPredicate();
3271     bool NoOp0WrapProblem = false, NoOp1WrapProblem = false;
3272     if (BO0 && isa<OverflowingBinaryOperator>(BO0))
3273       NoOp0WrapProblem = ICmpInst::isEquality(Pred) ||
3274         (CmpInst::isUnsigned(Pred) && BO0->hasNoUnsignedWrap()) ||
3275         (CmpInst::isSigned(Pred) && BO0->hasNoSignedWrap());
3276     if (BO1 && isa<OverflowingBinaryOperator>(BO1))
3277       NoOp1WrapProblem = ICmpInst::isEquality(Pred) ||
3278         (CmpInst::isUnsigned(Pred) && BO1->hasNoUnsignedWrap()) ||
3279         (CmpInst::isSigned(Pred) && BO1->hasNoSignedWrap());
3280
3281     // Analyze the case when either Op0 or Op1 is an add instruction.
3282     // Op0 = A + B (or A and B are null); Op1 = C + D (or C and D are null).
3283     Value *A = nullptr, *B = nullptr, *C = nullptr, *D = nullptr;
3284     if (BO0 && BO0->getOpcode() == Instruction::Add)
3285       A = BO0->getOperand(0), B = BO0->getOperand(1);
3286     if (BO1 && BO1->getOpcode() == Instruction::Add)
3287       C = BO1->getOperand(0), D = BO1->getOperand(1);
3288
3289     // icmp (X+cst) < 0 --> X < -cst
3290     if (NoOp0WrapProblem && ICmpInst::isSigned(Pred) && match(Op1, m_Zero()))
3291       if (ConstantInt *RHSC = dyn_cast_or_null<ConstantInt>(B))
3292         if (!RHSC->isMinValue(/*isSigned=*/true))
3293           return new ICmpInst(Pred, A, ConstantExpr::getNeg(RHSC));
3294
3295     // icmp (X+Y), X -> icmp Y, 0 for equalities or if there is no overflow.
3296     if ((A == Op1 || B == Op1) && NoOp0WrapProblem)
3297       return new ICmpInst(Pred, A == Op1 ? B : A,
3298                           Constant::getNullValue(Op1->getType()));
3299
3300     // icmp X, (X+Y) -> icmp 0, Y for equalities or if there is no overflow.
3301     if ((C == Op0 || D == Op0) && NoOp1WrapProblem)
3302       return new ICmpInst(Pred, Constant::getNullValue(Op0->getType()),
3303                           C == Op0 ? D : C);
3304
3305     // icmp (X+Y), (X+Z) -> icmp Y, Z for equalities or if there is no overflow.
3306     if (A && C && (A == C || A == D || B == C || B == D) &&
3307         NoOp0WrapProblem && NoOp1WrapProblem &&
3308         // Try not to increase register pressure.
3309         BO0->hasOneUse() && BO1->hasOneUse()) {
3310       // Determine Y and Z in the form icmp (X+Y), (X+Z).
3311       Value *Y, *Z;
3312       if (A == C) {
3313         // C + B == C + D  ->  B == D
3314         Y = B;
3315         Z = D;
3316       } else if (A == D) {
3317         // D + B == C + D  ->  B == C
3318         Y = B;
3319         Z = C;
3320       } else if (B == C) {
3321         // A + C == C + D  ->  A == D
3322         Y = A;
3323         Z = D;
3324       } else {
3325         assert(B == D);
3326         // A + D == C + D  ->  A == C
3327         Y = A;
3328         Z = C;
3329       }
3330       return new ICmpInst(Pred, Y, Z);
3331     }
3332
3333     // icmp slt (X + -1), Y -> icmp sle X, Y
3334     if (A && NoOp0WrapProblem && Pred == CmpInst::ICMP_SLT &&
3335         match(B, m_AllOnes()))
3336       return new ICmpInst(CmpInst::ICMP_SLE, A, Op1);
3337
3338     // icmp sge (X + -1), Y -> icmp sgt X, Y
3339     if (A && NoOp0WrapProblem && Pred == CmpInst::ICMP_SGE &&
3340         match(B, m_AllOnes()))
3341       return new ICmpInst(CmpInst::ICMP_SGT, A, Op1);
3342
3343     // icmp sle (X + 1), Y -> icmp slt X, Y
3344     if (A && NoOp0WrapProblem && Pred == CmpInst::ICMP_SLE &&
3345         match(B, m_One()))
3346       return new ICmpInst(CmpInst::ICMP_SLT, A, Op1);
3347
3348     // icmp sgt (X + 1), Y -> icmp sge X, Y
3349     if (A && NoOp0WrapProblem && Pred == CmpInst::ICMP_SGT &&
3350         match(B, m_One()))
3351       return new ICmpInst(CmpInst::ICMP_SGE, A, Op1);
3352
3353     // if C1 has greater magnitude than C2:
3354     //  icmp (X + C1), (Y + C2) -> icmp (X + C3), Y
3355     //  s.t. C3 = C1 - C2
3356     //
3357     // if C2 has greater magnitude than C1:
3358     //  icmp (X + C1), (Y + C2) -> icmp X, (Y + C3)
3359     //  s.t. C3 = C2 - C1
3360     if (A && C && NoOp0WrapProblem && NoOp1WrapProblem &&
3361         (BO0->hasOneUse() || BO1->hasOneUse()) && !I.isUnsigned())
3362       if (ConstantInt *C1 = dyn_cast<ConstantInt>(B))
3363         if (ConstantInt *C2 = dyn_cast<ConstantInt>(D)) {
3364           const APInt &AP1 = C1->getValue();
3365           const APInt &AP2 = C2->getValue();
3366           if (AP1.isNegative() == AP2.isNegative()) {
3367             APInt AP1Abs = C1->getValue().abs();
3368             APInt AP2Abs = C2->getValue().abs();
3369             if (AP1Abs.uge(AP2Abs)) {
3370               ConstantInt *C3 = Builder->getInt(AP1 - AP2);
3371               Value *NewAdd = Builder->CreateNSWAdd(A, C3);
3372               return new ICmpInst(Pred, NewAdd, C);
3373             } else {
3374               ConstantInt *C3 = Builder->getInt(AP2 - AP1);
3375               Value *NewAdd = Builder->CreateNSWAdd(C, C3);
3376               return new ICmpInst(Pred, A, NewAdd);
3377             }
3378           }
3379         }
3380
3381
3382     // Analyze the case when either Op0 or Op1 is a sub instruction.
3383     // Op0 = A - B (or A and B are null); Op1 = C - D (or C and D are null).
3384     A = nullptr; B = nullptr; C = nullptr; D = nullptr;
3385     if (BO0 && BO0->getOpcode() == Instruction::Sub)
3386       A = BO0->getOperand(0), B = BO0->getOperand(1);
3387     if (BO1 && BO1->getOpcode() == Instruction::Sub)
3388       C = BO1->getOperand(0), D = BO1->getOperand(1);
3389
3390     // icmp (X-Y), X -> icmp 0, Y for equalities or if there is no overflow.
3391     if (A == Op1 && NoOp0WrapProblem)
3392       return new ICmpInst(Pred, Constant::getNullValue(Op1->getType()), B);
3393
3394     // icmp X, (X-Y) -> icmp Y, 0 for equalities or if there is no overflow.
3395     if (C == Op0 && NoOp1WrapProblem)
3396       return new ICmpInst(Pred, D, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
3397
3398     // icmp (Y-X), (Z-X) -> icmp Y, Z for equalities or if there is no overflow.
3399     if (B && D && B == D && NoOp0WrapProblem && NoOp1WrapProblem &&
3400         // Try not to increase register pressure.
3401         BO0->hasOneUse() && BO1->hasOneUse())
3402       return new ICmpInst(Pred, A, C);
3403
3404     // icmp (X-Y), (X-Z) -> icmp Z, Y for equalities or if there is no overflow.
3405     if (A && C && A == C && NoOp0WrapProblem && NoOp1WrapProblem &&
3406         // Try not to increase register pressure.
3407         BO0->hasOneUse() && BO1->hasOneUse())
3408       return new ICmpInst(Pred, D, B);
3409
3410     // icmp (0-X) < cst --> x > -cst
3411     if (NoOp0WrapProblem && ICmpInst::isSigned(Pred)) {
3412       Value *X;
3413       if (match(BO0, m_Neg(m_Value(X))))
3414         if (ConstantInt *RHSC = dyn_cast<ConstantInt>(Op1))
3415           if (!RHSC->isMinValue(/*isSigned=*/true))
3416             return new ICmpInst(I.getSwappedPredicate(), X,
3417                                 ConstantExpr::getNeg(RHSC));
3418     }
3419
3420     BinaryOperator *SRem = nullptr;
3421     // icmp (srem X, Y), Y
3422     if (BO0 && BO0->getOpcode() == Instruction::SRem &&
3423         Op1 == BO0->getOperand(1))
3424       SRem = BO0;
3425     // icmp Y, (srem X, Y)
3426     else if (BO1 && BO1->getOpcode() == Instruction::SRem &&
3427              Op0 == BO1->getOperand(1))
3428       SRem = BO1;
3429     if (SRem) {
3430       // We don't check hasOneUse to avoid increasing register pressure because
3431       // the value we use is the same value this instruction was already using.
3432       switch (SRem == BO0 ? ICmpInst::getSwappedPredicate(Pred) : Pred) {
3433         default: break;
3434         case ICmpInst::ICMP_EQ:
3435           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(I.getType()));
3436         case ICmpInst::ICMP_NE:
3437           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(I.getType()));
3438         case ICmpInst::ICMP_SGT:
3439         case ICmpInst::ICMP_SGE:
3440           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, SRem->getOperand(1),
3441                               Constant::getAllOnesValue(SRem->getType()));
3442         case ICmpInst::ICMP_SLT:
3443         case ICmpInst::ICMP_SLE:
3444           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, SRem->getOperand(1),
3445                               Constant::getNullValue(SRem->getType()));
3446       }
3447     }
3448
3449     if (BO0 && BO1 && BO0->getOpcode() == BO1->getOpcode() &&
3450         BO0->hasOneUse() && BO1->hasOneUse() &&
3451         BO0->getOperand(1) == BO1->getOperand(1)) {
3452       switch (BO0->getOpcode()) {
3453       default: break;
3454       case Instruction::Add:
3455       case Instruction::Sub:
3456       case Instruction::Xor:
3457         if (I.isEquality())    // a+x icmp eq/ne b+x --> a icmp b
3458           return new ICmpInst(I.getPredicate(), BO0->getOperand(0),
3459                               BO1->getOperand(0));
3460         // icmp u/s (a ^ signbit), (b ^ signbit) --> icmp s/u a, b
3461         if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(BO0->getOperand(1))) {
3462           if (CI->getValue().isSignBit()) {
3463             ICmpInst::Predicate Pred = I.isSigned()
3464                                            ? I.getUnsignedPredicate()
3465                                            : I.getSignedPredicate();
3466             return new ICmpInst(Pred, BO0->getOperand(0),
3467                                 BO1->getOperand(0));
3468           }
3469
3470           if (CI->isMaxValue(true)) {
3471             ICmpInst::Predicate Pred = I.isSigned()
3472                                            ? I.getUnsignedPredicate()
3473                                            : I.getSignedPredicate();
3474             Pred = I.getSwappedPredicate(Pred);
3475             return new ICmpInst(Pred, BO0->getOperand(0),
3476                                 BO1->getOperand(0));
3477           }
3478         }
3479         break;
3480       case Instruction::Mul:
3481         if (!I.isEquality())
3482           break;
3483
3484         if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(BO0->getOperand(1))) {
3485           // a * Cst icmp eq/ne b * Cst --> a & Mask icmp b & Mask
3486           // Mask = -1 >> count-trailing-zeros(Cst).
3487           if (!CI->isZero() && !CI->isOne()) {
3488             const APInt &AP = CI->getValue();
3489             ConstantInt *Mask = ConstantInt::get(I.getContext(),
3490                                     APInt::getLowBitsSet(AP.getBitWidth(),
3491                                                          AP.getBitWidth() -
3492                                                     AP.countTrailingZeros()));
3493             Value *And1 = Builder->CreateAnd(BO0->getOperand(0), Mask);
3494             Value *And2 = Builder->CreateAnd(BO1->getOperand(0), Mask);
3495             return new ICmpInst(I.getPredicate(), And1, And2);
3496           }
3497         }
3498         break;
3499       case Instruction::UDiv:
3500       case Instruction::LShr:
3501         if (I.isSigned())
3502           break;
3503         // fall-through
3504       case Instruction::SDiv:
3505       case Instruction::AShr:
3506         if (!BO0->isExact() || !BO1->isExact())
3507           break;
3508         return new ICmpInst(I.getPredicate(), BO0->getOperand(0),
3509                             BO1->getOperand(0));
3510       case Instruction::Shl: {
3511         bool NUW = BO0->hasNoUnsignedWrap() && BO1->hasNoUnsignedWrap();
3512         bool NSW = BO0->hasNoSignedWrap() && BO1->hasNoSignedWrap();
3513         if (!NUW && !NSW)
3514           break;
3515         if (!NSW && I.isSigned())
3516           break;
3517         return new ICmpInst(I.getPredicate(), BO0->getOperand(0),
3518                             BO1->getOperand(0));
3519       }
3520       }
3521     }
3522
3523     if (BO0) {
3524       // Transform  A & (L - 1) `ult` L --> L != 0
3525       auto LSubOne = m_Add(m_Specific(Op1), m_AllOnes());
3526       auto BitwiseAnd =
3527           m_CombineOr(m_And(m_Value(), LSubOne), m_And(LSubOne, m_Value()));
3528
3529       if (match(BO0, BitwiseAnd) && I.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_ULT) {
3530         auto *Zero = Constant::getNullValue(BO0->getType());
3531         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op1, Zero);
3532       }
3533     }
3534   }
3535
3536   { Value *A, *B;
3537     // Transform (A & ~B) == 0 --> (A & B) != 0
3538     // and       (A & ~B) != 0 --> (A & B) == 0
3539     // if A is a power of 2.
3540     if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Not(m_Value(B)))) &&
3541         match(Op1, m_Zero()) &&
3542         isKnownToBeAPowerOfTwo(A, DL, false, 0, AC, &I, DT) && I.isEquality())
3543       return new ICmpInst(I.getInversePredicate(),
3544                           Builder->CreateAnd(A, B),
3545                           Op1);
3546
3547     // ~x < ~y --> y < x
3548     // ~x < cst --> ~cst < x
3549     if (match(Op0, m_Not(m_Value(A)))) {
3550       if (match(Op1, m_Not(m_Value(B))))
3551         return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, A);
3552       if (ConstantInt *RHSC = dyn_cast<ConstantInt>(Op1))
3553         return new ICmpInst(I.getPredicate(), ConstantExpr::getNot(RHSC), A);
3554     }
3555
3556     Instruction *AddI = nullptr;
3557     if (match(&I, m_UAddWithOverflow(m_Value(A), m_Value(B),
3558                                      m_Instruction(AddI))) &&
3559         isa<IntegerType>(A->getType())) {
3560       Value *Result;
3561       Constant *Overflow;
3562       if (OptimizeOverflowCheck(OCF_UNSIGNED_ADD, A, B, *AddI, Result,
3563                                 Overflow)) {
3564         ReplaceInstUsesWith(*AddI, Result);
3565         return ReplaceInstUsesWith(I, Overflow);
3566       }
3567     }
3568
3569     // (zext a) * (zext b)  --> llvm.umul.with.overflow.
3570     if (match(Op0, m_Mul(m_ZExt(m_Value(A)), m_ZExt(m_Value(B))))) {
3571       if (Instruction *R = ProcessUMulZExtIdiom(I, Op0, Op1, *this))
3572         return R;
3573     }
3574     if (match(Op1, m_Mul(m_ZExt(m_Value(A)), m_ZExt(m_Value(B))))) {
3575       if (Instruction *R = ProcessUMulZExtIdiom(I, Op1, Op0, *this))
3576         return R;
3577     }
3578   }
3579
3580   if (I.isEquality()) {
3581     Value *A, *B, *C, *D;
3582
3583     if (match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3584       if (A == Op1 || B == Op1) {    // (A^B) == A  ->  B == 0
3585         Value *OtherVal = A == Op1 ? B : A;
3586         return new ICmpInst(I.getPredicate(), OtherVal,
3587                             Constant::getNullValue(A->getType()));
3588       }
3589
3590       if (match(Op1, m_Xor(m_Value(C), m_Value(D)))) {
3591         // A^c1 == C^c2 --> A == C^(c1^c2)
3592         ConstantInt *C1, *C2;
3593         if (match(B, m_ConstantInt(C1)) &&
3594             match(D, m_ConstantInt(C2)) && Op1->hasOneUse()) {
3595           Constant *NC = Builder->getInt(C1->getValue() ^ C2->getValue());
3596           Value *Xor = Builder->CreateXor(C, NC);
3597           return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, Xor);
3598         }
3599
3600         // A^B == A^D -> B == D
3601         if (A == C) return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, D);
3602         if (A == D) return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, C);
3603         if (B == C) return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, D);
3604         if (B == D) return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, C);
3605       }
3606     }
3607
3608     if (match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B))) &&
3609         (A == Op0 || B == Op0)) {
3610       // A == (A^B)  ->  B == 0
3611       Value *OtherVal = A == Op0 ? B : A;
3612       return new ICmpInst(I.getPredicate(), OtherVal,
3613                           Constant::getNullValue(A->getType()));
3614     }
3615
3616     // (X&Z) == (Y&Z) -> (X^Y) & Z == 0
3617     if (match(Op0, m_OneUse(m_And(m_Value(A), m_Value(B)))) &&
3618         match(Op1, m_OneUse(m_And(m_Value(C), m_Value(D))))) {
3619       Value *X = nullptr, *Y = nullptr, *Z = nullptr;
3620
3621       if (A == C) {
3622         X = B; Y = D; Z = A;
3623       } else if (A == D) {
3624         X = B; Y = C; Z = A;
3625       } else if (B == C) {
3626         X = A; Y = D; Z = B;
3627       } else if (B == D) {
3628         X = A; Y = C; Z = B;
3629       }
3630
3631       if (X) {   // Build (X^Y) & Z
3632         Op1 = Builder->CreateXor(X, Y);
3633         Op1 = Builder->CreateAnd(Op1, Z);
3634         I.setOperand(0, Op1);
3635         I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op1->getType()));
3636         return &I;
3637       }
3638     }
3639
3640     // Transform (zext A) == (B & (1<<X)-1) --> A == (trunc B)
3641     // and       (B & (1<<X)-1) == (zext A) --> A == (trunc B)
3642     ConstantInt *Cst1;
3643     if ((Op0->hasOneUse() &&
3644          match(Op0, m_ZExt(m_Value(A))) &&
3645          match(Op1, m_And(m_Value(B), m_ConstantInt(Cst1)))) ||
3646         (Op1->hasOneUse() &&
3647          match(Op0, m_And(m_Value(B), m_ConstantInt(Cst1))) &&
3648          match(Op1, m_ZExt(m_Value(A))))) {
3649       APInt Pow2 = Cst1->getValue() + 1;
3650       if (Pow2.isPowerOf2() && isa<IntegerType>(A->getType()) &&
3651           Pow2.logBase2() == cast<IntegerType>(A->getType())->getBitWidth())
3652         return new ICmpInst(I.getPredicate(), A,
3653                             Builder->CreateTrunc(B, A->getType()));
3654     }
3655
3656     // (A >> C) == (B >> C) --> (A^B) u< (1 << C)
3657     // For lshr and ashr pairs.
3658     if ((match(Op0, m_OneUse(m_LShr(m_Value(A), m_ConstantInt(Cst1)))) &&
3659          match(Op1, m_OneUse(m_LShr(m_Value(B), m_Specific(Cst1))))) ||
3660         (match(Op0, m_OneUse(m_AShr(m_Value(A), m_ConstantInt(Cst1)))) &&
3661          match(Op1, m_OneUse(m_AShr(m_Value(B), m_Specific(Cst1)))))) {
3662       unsigned TypeBits = Cst1->getBitWidth();
3663       unsigned ShAmt = (unsigned)Cst1->getLimitedValue(TypeBits);
3664       if (ShAmt < TypeBits && ShAmt != 0) {
3665         ICmpInst::Predicate Pred = I.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE
3666                                        ? ICmpInst::ICMP_UGE
3667                                        : ICmpInst::ICMP_ULT;
3668         Value *Xor = Builder->CreateXor(A, B, I.getName() + ".unshifted");
3669         APInt CmpVal = APInt::getOneBitSet(TypeBits, ShAmt);
3670         return new ICmpInst(Pred, Xor, Builder->getInt(CmpVal));
3671       }
3672     }
3673
3674     // (A << C) == (B << C) --> ((A^B) & (~0U >> C)) == 0
3675     if (match(Op0, m_OneUse(m_Shl(m_Value(A), m_ConstantInt(Cst1)))) &&
3676         match(Op1, m_OneUse(m_Shl(m_Value(B), m_Specific(Cst1))))) {
3677       unsigned TypeBits = Cst1->getBitWidth();
3678       unsigned ShAmt = (unsigned)Cst1->getLimitedValue(TypeBits);
3679       if (ShAmt < TypeBits && ShAmt != 0) {
3680         Value *Xor = Builder->CreateXor(A, B, I.getName() + ".unshifted");
3681         APInt AndVal = APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShAmt);
3682         Value *And = Builder->CreateAnd(Xor, Builder->getInt(AndVal),
3683                                         I.getName() + ".mask");
3684         return new ICmpInst(I.getPredicate(), And,
3685                             Constant::getNullValue(Cst1->getType()));
3686       }
3687     }
3688
3689     // Transform "icmp eq (trunc (lshr(X, cst1)), cst" to
3690     // "icmp (and X, mask), cst"
3691     uint64_t ShAmt = 0;
3692     if (Op0->hasOneUse() &&
3693         match(Op0, m_Trunc(m_OneUse(m_LShr(m_Value(A),
3694                                            m_ConstantInt(ShAmt))))) &&
3695         match(Op1, m_ConstantInt(Cst1)) &&
3696         // Only do this when A has multiple uses.  This is most important to do
3697         // when it exposes other optimizations.
3698         !A->hasOneUse()) {
3699       unsigned ASize =cast<IntegerType>(A->getType())->getPrimitiveSizeInBits();
3700
3701       if (ShAmt < ASize) {
3702         APInt MaskV =
3703           APInt::getLowBitsSet(ASize, Op0->getType()->getPrimitiveSizeInBits());
3704         MaskV <<= ShAmt;
3705
3706         APInt CmpV = Cst1->getValue().zext(ASize);
3707         CmpV <<= ShAmt;
3708
3709         Value *Mask = Builder->CreateAnd(A, Builder->getInt(MaskV));
3710         return new ICmpInst(I.getPredicate(), Mask, Builder->getInt(CmpV));
3711       }
3712     }
3713   }
3714
3715   // The 'cmpxchg' instruction returns an aggregate containing the old value and
3716   // an i1 which indicates whether or not we successfully did the swap.
3717   //
3718   // Replace comparisons between the old value and the expected value with the
3719   // indicator that 'cmpxchg' returns.
3720   //
3721   // N.B.  This transform is only valid when the 'cmpxchg' is not permitted to
3722   // spuriously fail.  In those cases, the old value may equal the expected
3723   // value but it is possible for the swap to not occur.
3724   if (I.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
3725     if (auto *EVI = dyn_cast<ExtractValueInst>(Op0))
3726       if (auto *ACXI = dyn_cast<AtomicCmpXchgInst>(EVI->getAggregateOperand()))
3727         if (EVI->getIndices()[0] == 0 && ACXI->getCompareOperand() == Op1 &&
3728             !ACXI->isWeak())
3729           return ExtractValueInst::Create(ACXI, 1);
3730
3731   {
3732     Value *X; ConstantInt *Cst;
3733     // icmp X+Cst, X
3734     if (match(Op0, m_Add(m_Value(X), m_ConstantInt(Cst))) && Op1 == X)
3735       return FoldICmpAddOpCst(I, X, Cst, I.getPredicate());
3736
3737     // icmp X, X+Cst
3738     if (match(Op1, m_Add(m_Value(X), m_ConstantInt(Cst))) && Op0 == X)
3739       return FoldICmpAddOpCst(I, X, Cst, I.getSwappedPredicate());
3740   }
3741   return Changed ? &I : nullptr;
3742 }
3743
3744 /// FoldFCmp_IntToFP_Cst - Fold fcmp ([us]itofp x, cst) if possible.
3745 Instruction *InstCombiner::FoldFCmp_IntToFP_Cst(FCmpInst &I,
3746                                                 Instruction *LHSI,
3747                                                 Constant *RHSC) {
3748   if (!isa<ConstantFP>(RHSC)) return nullptr;
3749   const APFloat &RHS = cast<ConstantFP>(RHSC)->getValueAPF();
3750
3751   // Get the width of the mantissa.  We don't want to hack on conversions that
3752   // might lose information from the integer, e.g. "i64 -> float"
3753   int MantissaWidth = LHSI->getType()->getFPMantissaWidth();
3754   if (MantissaWidth == -1) return nullptr;  // Unknown.
3755
3756   IntegerType *IntTy = cast<IntegerType>(LHSI->getOperand(0)->getType());
3757
3758   bool LHSUnsigned = isa<UIToFPInst>(LHSI);
3759
3760   if (I.isEquality()) {
3761     FCmpInst::Predicate P = I.getPredicate();
3762     bool IsExact = false;
3763     APSInt RHSCvt(IntTy->getBitWidth(), LHSUnsigned);
3764     RHS.convertToInteger(RHSCvt, APFloat::rmNearestTiesToEven, &IsExact);
3765
3766     // If the floating point constant isn't an integer value, we know if we will
3767     // ever compare equal / not equal to it.
3768     if (!IsExact) {
3769       // TODO: Can never be -0.0 and other non-representable values
3770       APFloat RHSRoundInt(RHS);
3771       RHSRoundInt.roundToIntegral(APFloat::rmNearestTiesToEven);
3772       if (RHS.compare(RHSRoundInt) != APFloat::cmpEqual) {
3773         if (P == FCmpInst::FCMP_OEQ || P == FCmpInst::FCMP_UEQ)
3774           return ReplaceInstUsesWith(I, Builder->getFalse());
3775
3776         assert(P == FCmpInst::FCMP_ONE || P == FCmpInst::FCMP_UNE);
3777         return ReplaceInstUsesWith(I, Builder->getTrue());
3778       }
3779     }
3780
3781     // TODO: If the constant is exactly representable, is it always OK to do
3782     // equality compares as integer?
3783   }
3784
3785   // Check to see that the input is converted from an integer type that is small
3786   // enough that preserves all bits.  TODO: check here for "known" sign bits.
3787   // This would allow us to handle (fptosi (x >>s 62) to float) if x is i64 f.e.
3788   unsigned InputSize = IntTy->getScalarSizeInBits();
3789
3790   // Following test does NOT adjust InputSize downwards for signed inputs,
3791   // because the most negative value still requires all the mantissa bits
3792   // to distinguish it from one less than that value.
3793   if ((int)InputSize > MantissaWidth) {
3794     // Conversion would lose accuracy. Check if loss can impact comparison.
3795     int Exp = ilogb(RHS);
3796     if (Exp == APFloat::IEK_Inf) {
3797       int MaxExponent = ilogb(APFloat::getLargest(RHS.getSemantics()));
3798       if (MaxExponent < (int)InputSize - !LHSUnsigned)
3799         // Conversion could create infinity.
3800         return nullptr;
3801     } else {
3802       // Note that if RHS is zero or NaN, then Exp is negative
3803       // and first condition is trivially false.
3804       if (MantissaWidth <= Exp && Exp <= (int)InputSize - !LHSUnsigned)
3805         // Conversion could affect comparison.
3806         return nullptr;
3807     }
3808   }
3809
3810   // Otherwise, we can potentially simplify the comparison.  We know that it
3811   // will always come through as an integer value and we know the constant is
3812   // not a NAN (it would have been previously simplified).
3813   assert(!RHS.isNaN() && "NaN comparison not already folded!");
3814
3815   ICmpInst::Predicate Pred;
3816   switch (I.getPredicate()) {
3817   default: llvm_unreachable("Unexpected predicate!");
3818   case FCmpInst::FCMP_UEQ:
3819   case FCmpInst::FCMP_OEQ:
3820     Pred = ICmpInst::ICMP_EQ;
3821     break;
3822   case FCmpInst::FCMP_UGT:
3823   case FCmpInst::FCMP_OGT:
3824     Pred = LHSUnsigned ? ICmpInst::ICMP_UGT : ICmpInst::ICMP_SGT;
3825     break;
3826   case FCmpInst::FCMP_UGE:
3827   case FCmpInst::FCMP_OGE:
3828     Pred = LHSUnsigned ? ICmpInst::ICMP_UGE : ICmpInst::ICMP_SGE;
3829     break;
3830   case FCmpInst::FCMP_ULT:
3831   case FCmpInst::FCMP_OLT:
3832     Pred = LHSUnsigned ? ICmpInst::ICMP_ULT : ICmpInst::ICMP_SLT;
3833     break;
3834   case FCmpInst::FCMP_ULE:
3835   case FCmpInst::FCMP_OLE:
3836     Pred = LHSUnsigned ? ICmpInst::ICMP_ULE : ICmpInst::ICMP_SLE;
3837     break;
3838   case FCmpInst::FCMP_UNE:
3839   case FCmpInst::FCMP_ONE:
3840     Pred = ICmpInst::ICMP_NE;
3841     break;
3842   case FCmpInst::FCMP_ORD:
3843     return ReplaceInstUsesWith(I, Builder->getTrue());
3844   case FCmpInst::FCMP_UNO:
3845     return ReplaceInstUsesWith(I, Builder->getFalse());
3846   }
3847
3848   // Now we know that the APFloat is a normal number, zero or inf.
3849
3850   // See if the FP constant is too large for the integer.  For example,
3851   // comparing an i8 to 300.0.
3852   unsigned IntWidth = IntTy->getScalarSizeInBits();
3853
3854   if (!LHSUnsigned) {
3855     // If the RHS value is > SignedMax, fold the comparison.  This handles +INF
3856     // and large values.
3857     APFloat SMax(RHS.getSemantics());
3858     SMax.convertFromAPInt(APInt::getSignedMaxValue(IntWidth), true,
3859                           APFloat::rmNearestTiesToEven);
3860     if (SMax.compare(RHS) == APFloat::cmpLessThan) {  // smax < 13123.0
3861       if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE  || Pred == ICmpInst::ICMP_SLT ||
3862           Pred == ICmpInst::ICMP_SLE)
3863         return ReplaceInstUsesWith(I, Builder->getTrue());
3864       return ReplaceInstUsesWith(I, Builder->getFalse());
3865     }
3866   } else {
3867     // If the RHS value is > UnsignedMax, fold the comparison. This handles
3868     // +INF and large values.
3869     APFloat UMax(RHS.getSemantics());
3870     UMax.convertFromAPInt(APInt::getMaxValue(IntWidth), false,
3871                           APFloat::rmNearestTiesToEven);
3872     if (UMax.compare(RHS) == APFloat::cmpLessThan) {  // umax < 13123.0
3873       if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE  || Pred == ICmpInst::ICMP_ULT ||
3874           Pred == ICmpInst::ICMP_ULE)
3875         return ReplaceInstUsesWith(I, Builder->getTrue());
3876       return ReplaceInstUsesWith(I, Builder->getFalse());
3877     }
3878   }
3879
3880   if (!LHSUnsigned) {
3881     // See if the RHS value is < SignedMin.
3882     APFloat SMin(RHS.getSemantics());
3883     SMin.convertFromAPInt(APInt::getSignedMinValue(IntWidth), true,
3884                           APFloat::rmNearestTiesToEven);
3885     if (SMin.compare(RHS) == APFloat::cmpGreaterThan) { // smin > 12312.0
3886       if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE || Pred == ICmpInst::ICMP_SGT ||
3887           Pred == ICmpInst::ICMP_SGE)
3888         return ReplaceInstUsesWith(I, Builder->getTrue());
3889       return ReplaceInstUsesWith(I, Builder->getFalse());
3890     }
3891   } else {
3892     // See if the RHS value is < UnsignedMin.
3893     APFloat SMin(RHS.getSemantics());
3894     SMin.convertFromAPInt(APInt::getMinValue(IntWidth), true,
3895                           APFloat::rmNearestTiesToEven);
3896     if (SMin.compare(RHS) == APFloat::cmpGreaterThan) { // umin > 12312.0
3897       if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE || Pred == ICmpInst::ICMP_UGT ||
3898           Pred == ICmpInst::ICMP_UGE)
3899         return ReplaceInstUsesWith(I, Builder->getTrue());
3900       return ReplaceInstUsesWith(I, Builder->getFalse());
3901     }
3902   }
3903
3904   // Okay, now we know that the FP constant fits in the range [SMIN, SMAX] or
3905   // [0, UMAX], but it may still be fractional.  See if it is fractional by
3906   // casting the FP value to the integer value and back, checking for equality.
3907   // Don't do this for zero, because -0.0 is not fractional.
3908   Constant *RHSInt = LHSUnsigned
3909     ? ConstantExpr::getFPToUI(RHSC, IntTy)
3910     : ConstantExpr::getFPToSI(RHSC, IntTy);
3911   if (!RHS.isZero()) {
3912     bool Equal = LHSUnsigned
3913       ? ConstantExpr::getUIToFP(RHSInt, RHSC->getType()) == RHSC
3914       : ConstantExpr::getSIToFP(RHSInt, RHSC->getType()) == RHSC;
3915     if (!Equal) {
3916       // If we had a comparison against a fractional value, we have to adjust
3917       // the compare predicate and sometimes the value.  RHSC is rounded towards
3918       // zero at this point.
3919       switch (Pred) {
3920       default: llvm_unreachable("Unexpected integer comparison!");
3921       case ICmpInst::ICMP_NE:  // (float)int != 4.4   --> true
3922         return ReplaceInstUsesWith(I, Builder->getTrue());
3923       case ICmpInst::ICMP_EQ:  // (float)int == 4.4   --> false
3924         return ReplaceInstUsesWith(I, Builder->getFalse());
3925       case ICmpInst::ICMP_ULE:
3926         // (float)int <= 4.4   --> int <= 4
3927         // (float)int <= -4.4  --> false
3928         if (RHS.isNegative())
3929           return ReplaceInstUsesWith(I, Builder->getFalse());
3930         break;
3931       case ICmpInst::ICMP_SLE:
3932         // (float)int <= 4.4   --> int <= 4
3933         // (float)int <= -4.4  --> int < -4
3934         if (RHS.isNegative())
3935           Pred = ICmpInst::ICMP_SLT;
3936         break;
3937       case ICmpInst::ICMP_ULT:
3938         // (float)int < -4.4   --> false
3939         // (float)int < 4.4    --> int <= 4
3940         if (RHS.isNegative())
3941           return ReplaceInstUsesWith(I, Builder->getFalse());
3942         Pred = ICmpInst::ICMP_ULE;
3943         break;
3944       case ICmpInst::ICMP_SLT:
3945         // (float)int < -4.4   --> int < -4
3946         // (float)int < 4.4    --> int <= 4
3947         if (!RHS.isNegative())
3948           Pred = ICmpInst::ICMP_SLE;
3949         break;
3950       case ICmpInst::ICMP_UGT:
3951         // (float)int > 4.4    --> int > 4
3952         // (float)int > -4.4   --> true
3953         if (RHS.isNegative())
3954           return ReplaceInstUsesWith(I, Builder->getTrue());
3955         break;
3956       case ICmpInst::ICMP_SGT:
3957         // (float)int > 4.4    --> int > 4
3958         // (float)int > -4.4   --> int >= -4
3959         if (RHS.isNegative())
3960           Pred = ICmpInst::ICMP_SGE;
3961         break;
3962       case ICmpInst::ICMP_UGE:
3963         // (float)int >= -4.4   --> true
3964         // (float)int >= 4.4    --> int > 4
3965         if (RHS.isNegative())
3966           return ReplaceInstUsesWith(I, Builder->getTrue());
3967         Pred = ICmpInst::ICMP_UGT;
3968         break;
3969       case ICmpInst::ICMP_SGE:
3970         // (float)int >= -4.4   --> int >= -4
3971         // (float)int >= 4.4    --> int > 4
3972         if (!RHS.isNegative())
3973           Pred = ICmpInst::ICMP_SGT;
3974         break;
3975       }
3976     }
3977   }
3978
3979   // Lower this FP comparison into an appropriate integer version of the
3980   // comparison.
3981   return new ICmpInst(Pred, LHSI->getOperand(0), RHSInt);
3982 }
3983
3984 Instruction *InstCombiner::visitFCmpInst(FCmpInst &I) {
3985   bool Changed = false;
3986
3987   /// Orders the operands of the compare so that they are listed from most
3988   /// complex to least complex.  This puts constants before unary operators,
3989   /// before binary operators.
3990   if (getComplexity(I.getOperand(0)) < getComplexity(I.getOperand(1))) {
3991     I.swapOperands();
3992     Changed = true;
3993   }
3994
3995   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3996
3997   if (Value *V = SimplifyFCmpInst(I.getPredicate(), Op0, Op1,
3998                                   I.getFastMathFlags(), DL, TLI, DT, AC, &I))
3999     return ReplaceInstUsesWith(I, V);
4000
4001   // Simplify 'fcmp pred X, X'
4002   if (Op0 == Op1) {
4003     switch (I.getPredicate()) {
4004     default: llvm_unreachable("Unknown predicate!");
4005     case FCmpInst::FCMP_UNO:    // True if unordered: isnan(X) | isnan(Y)
4006     case FCmpInst::FCMP_ULT:    // True if unordered or less than
4007     case FCmpInst::FCMP_UGT:    // True if unordered or greater than
4008     case FCmpInst::FCMP_UNE:    // True if unordered or not equal
4009       // Canonicalize these to be 'fcmp uno %X, 0.0'.
4010       I.setPredicate(FCmpInst::FCMP_UNO);
4011       I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
4012       return &I;
4013
4014     case FCmpInst::FCMP_ORD:    // True if ordered (no nans)
4015     case FCmpInst::FCMP_OEQ:    // True if ordered and equal
4016     case FCmpInst::FCMP_OGE:    // True if ordered and greater than or equal
4017     case FCmpInst::FCMP_OLE:    // True if ordered and less than or equal
4018       // Canonicalize these to be 'fcmp ord %X, 0.0'.
4019       I.setPredicate(FCmpInst::FCMP_ORD);
4020       I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
4021       return &I;
4022     }
4023   }
4024
4025   // Test if the FCmpInst instruction is used exclusively by a select as
4026   // part of a minimum or maximum operation. If so, refrain from doing
4027   // any other folding. This helps out other analyses which understand
4028   // non-obfuscated minimum and maximum idioms, such as ScalarEvolution
4029   // and CodeGen. And in this case, at least one of the comparison
4030   // operands has at least one user besides the compare (the select),
4031   // which would often largely negate the benefit of folding anyway.
4032   if (I.hasOneUse())
4033     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(*I.user_begin()))
4034       if ((SI->getOperand(1) == Op0 && SI->getOperand(2) == Op1) ||
4035           (SI->getOperand(2) == Op0 && SI->getOperand(1) == Op1))
4036         return nullptr;
4037
4038   // Handle fcmp with constant RHS
4039   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
4040     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
4041       switch (LHSI->getOpcode()) {
4042       case Instruction::FPExt: {
4043         // fcmp (fpext x), C -> fcmp x, (fptrunc C) if fptrunc is lossless
4044         FPExtInst *LHSExt = cast<FPExtInst>(LHSI);
4045         ConstantFP *RHSF = dyn_cast<ConstantFP>(RHSC);
4046         if (!RHSF)
4047           break;
4048
4049         const fltSemantics *Sem;
4050         // FIXME: This shouldn't be here.
4051         if (LHSExt->getSrcTy()->isHalfTy())
4052           Sem = &APFloat::IEEEhalf;
4053         else if (LHSExt->getSrcTy()->isFloatTy())
4054           Sem = &APFloat::IEEEsingle;
4055         else if (LHSExt->getSrcTy()->isDoubleTy())
4056           Sem = &APFloat::IEEEdouble;
4057         else if (LHSExt->getSrcTy()->isFP128Ty())
4058           Sem = &APFloat::IEEEquad;
4059         else if (LHSExt->getSrcTy()->isX86_FP80Ty())
4060           Sem = &APFloat::x87DoubleExtended;
4061         else if (LHSExt->getSrcTy()->isPPC_FP128Ty())
4062           Sem = &APFloat::PPCDoubleDouble;
4063         else
4064           break;
4065
4066         bool Lossy;
4067         APFloat F = RHSF->getValueAPF();
4068         F.convert(*Sem, APFloat::rmNearestTiesToEven, &Lossy);
4069
4070         // Avoid lossy conversions and denormals. Zero is a special case
4071         // that's OK to convert.
4072         APFloat Fabs = F;
4073         Fabs.clearSign();
4074         if (!Lossy &&
4075             ((Fabs.compare(APFloat::getSmallestNormalized(*Sem)) !=
4076                  APFloat::cmpLessThan) || Fabs.isZero()))
4077
4078           return new FCmpInst(I.getPredicate(), LHSExt->getOperand(0),
4079                               ConstantFP::get(RHSC->getContext(), F));
4080         break;
4081       }
4082       case Instruction::PHI:
4083         // Only fold fcmp into the PHI if the phi and fcmp are in the same
4084         // block.  If in the same block, we're encouraging jump threading.  If
4085         // not, we are just pessimizing the code by making an i1 phi.
4086         if (LHSI->getParent() == I.getParent())
4087           if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
4088             return NV;
4089         break;
4090       case Instruction::SIToFP:
4091       case Instruction::UIToFP:
4092         if (Instruction *NV = FoldFCmp_IntToFP_Cst(I, LHSI, RHSC))
4093           return NV;
4094         break;
4095       case Instruction::FSub: {
4096         // fcmp pred (fneg x), C -> fcmp swap(pred) x, -C
4097         Value *Op;
4098         if (match(LHSI, m_FNeg(m_Value(Op))))
4099           return new FCmpInst(I.getSwappedPredicate(), Op,
4100                               ConstantExpr::getFNeg(RHSC));
4101         break;
4102       }
4103       case Instruction::Load:
4104         if (GetElementPtrInst *GEP =
4105             dyn_cast<GetElementPtrInst>(LHSI->getOperand(0))) {
4106           if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(GEP->getOperand(0)))
4107             if (GV->isConstant() && GV->hasDefinitiveInitializer() &&
4108                 !cast<LoadInst>(LHSI)->isVolatile())
4109               if (Instruction *Res = FoldCmpLoadFromIndexedGlobal(GEP, GV, I))
4110                 return Res;
4111         }
4112         break;
4113       case Instruction::Call: {
4114         if (!RHSC->isNullValue())
4115           break;
4116
4117         CallInst *CI = cast<CallInst>(LHSI);
4118         const Function *F = CI->getCalledFunction();
4119         if (!F)
4120           break;
4121
4122         // Various optimization for fabs compared with zero.
4123         LibFunc::Func Func;
4124         if (F->getIntrinsicID() == Intrinsic::fabs ||
4125             (TLI->getLibFunc(F->getName(), Func) && TLI->has(Func) &&
4126              (Func == LibFunc::fabs || Func == LibFunc::fabsf ||
4127               Func == LibFunc::fabsl))) {
4128           switch (I.getPredicate()) {
4129           default:
4130             break;
4131             // fabs(x) < 0 --> false
4132           case FCmpInst::FCMP_OLT:
4133             return ReplaceInstUsesWith(I, Builder->getFalse());
4134             // fabs(x) > 0 --> x != 0
4135           case FCmpInst::FCMP_OGT:
4136             return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_ONE, CI->getArgOperand(0), RHSC);
4137             // fabs(x) <= 0 --> x == 0
4138           case FCmpInst::FCMP_OLE:
4139             return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_OEQ, CI->getArgOperand(0), RHSC);
4140             // fabs(x) >= 0 --> !isnan(x)
4141           case FCmpInst::FCMP_OGE:
4142             return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_ORD, CI->getArgOperand(0), RHSC);
4143             // fabs(x) == 0 --> x == 0
4144             // fabs(x) != 0 --> x != 0
4145           case FCmpInst::FCMP_OEQ:
4146           case FCmpInst::FCMP_UEQ:
4147           case FCmpInst::FCMP_ONE:
4148           case FCmpInst::FCMP_UNE:
4149             return new FCmpInst(I.getPredicate(), CI->getArgOperand(0), RHSC);
4150           }
4151         }
4152       }
4153       }
4154   }
4155
4156   // fcmp pred (fneg x), (fneg y) -> fcmp swap(pred) x, y
4157   Value *X, *Y;
4158   if (match(Op0, m_FNeg(m_Value(X))) && match(Op1, m_FNeg(m_Value(Y))))
4159     return new FCmpInst(I.getSwappedPredicate(), X, Y);
4160
4161   // fcmp (fpext x), (fpext y) -> fcmp x, y
4162   if (FPExtInst *LHSExt = dyn_cast<FPExtInst>(Op0))
4163     if (FPExtInst *RHSExt = dyn_cast<FPExtInst>(Op1))
4164       if (LHSExt->getSrcTy() == RHSExt->getSrcTy())
4165         return new FCmpInst(I.getPredicate(), LHSExt->getOperand(0),
4166                             RHSExt->getOperand(0));
4167
4168   return Changed ? &I : nullptr;
4169 }