lib/Transforms/InstCombine/InstCombineCompares.cpp

   1 //===- InstCombineCompares.cpp --------------------------------------------===//
   2 //
   3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
   4 //
   5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
   6 // License. See LICENSE.TXT for details.
   7 //
   8 //===----------------------------------------------------------------------===//
   9 //
  10 // This file implements the visitICmp and visitFCmp functions.
  11 //
  12 //===----------------------------------------------------------------------===//
  13
  14 #include "InstCombine.h"
  15 #include "llvm/IntrinsicInst.h"
  16 #include "llvm/Analysis/ConstantFolding.h"
  17 #include "llvm/Analysis/InstructionSimplify.h"
  18 #include "llvm/Analysis/MemoryBuiltins.h"
  19 #include "llvm/Target/TargetData.h"
  20 #include "llvm/Support/ConstantRange.h"
  21 #include "llvm/Support/GetElementPtrTypeIterator.h"
  22 #include "llvm/Support/PatternMatch.h"
  23 using namespace llvm;
  24 using namespace PatternMatch;
  25
  26 static ConstantInt *getOne(Constant *C) {
  27   return ConstantInt::get(cast<IntegerType>(C->getType()), 1);
  28 }
  29
  30 /// AddOne - Add one to a ConstantInt
  31 static Constant *AddOne(Constant *C) {
  32   return ConstantExpr::getAdd(C, ConstantInt::get(C->getType(), 1));
  33 }
  34 /// SubOne - Subtract one from a ConstantInt
  35 static Constant *SubOne(Constant *C) {
  36   return ConstantExpr::getSub(C, ConstantInt::get(C->getType(), 1));
  37 }
  38
  39 static ConstantInt *ExtractElement(Constant *V, Constant *Idx) {
  40   return cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getExtractElement(V, Idx));
  41 }
  42
  43 static bool HasAddOverflow(ConstantInt *Result,
  44                            ConstantInt *In1, ConstantInt *In2,
  45                            bool IsSigned) {
  46   if (!IsSigned)
  47     return Result->getValue().ult(In1->getValue());
  48
  49   if (In2->isNegative())
  50     return Result->getValue().sgt(In1->getValue());
  51   return Result->getValue().slt(In1->getValue());
  52 }
  53
  54 /// AddWithOverflow - Compute Result = In1+In2, returning true if the result
  55 /// overflowed for this type.
  56 static bool AddWithOverflow(Constant *&Result, Constant *In1,
  57                             Constant *In2, bool IsSigned = false) {
  58   Result = ConstantExpr::getAdd(In1, In2);
  59
  60   if (VectorType *VTy = dyn_cast<VectorType>(In1->getType())) {
  61     for (unsigned i = 0, e = VTy->getNumElements(); i != e; ++i) {
  62       Constant *Idx = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(In1->getContext()), i);
  63       if (HasAddOverflow(ExtractElement(Result, Idx),
  64                          ExtractElement(In1, Idx),
  65                          ExtractElement(In2, Idx),
  66                          IsSigned))
  67         return true;
  68     }
  69     return false;
  70   }
  71
  72   return HasAddOverflow(cast<ConstantInt>(Result),
  73                         cast<ConstantInt>(In1), cast<ConstantInt>(In2),
  74                         IsSigned);
  75 }
  76
  77 static bool HasSubOverflow(ConstantInt *Result,
  78                            ConstantInt *In1, ConstantInt *In2,
  79                            bool IsSigned) {
  80   if (!IsSigned)
  81     return Result->getValue().ugt(In1->getValue());
  82
  83   if (In2->isNegative())
  84     return Result->getValue().slt(In1->getValue());
  85
  86   return Result->getValue().sgt(In1->getValue());
  87 }
  88
  89 /// SubWithOverflow - Compute Result = In1-In2, returning true if the result
  90 /// overflowed for this type.
  91 static bool SubWithOverflow(Constant *&Result, Constant *In1,
  92                             Constant *In2, bool IsSigned = false) {
  93   Result = ConstantExpr::getSub(In1, In2);
  94
  95   if (VectorType *VTy = dyn_cast<VectorType>(In1->getType())) {
  96     for (unsigned i = 0, e = VTy->getNumElements(); i != e; ++i) {
  97       Constant *Idx = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(In1->getContext()), i);
  98       if (HasSubOverflow(ExtractElement(Result, Idx),
  99                          ExtractElement(In1, Idx),
 100                          ExtractElement(In2, Idx),
 101                          IsSigned))
 102         return true;
 103     }
 104     return false;
 105   }
 106
 107   return HasSubOverflow(cast<ConstantInt>(Result),
 108                         cast<ConstantInt>(In1), cast<ConstantInt>(In2),
 109                         IsSigned);
 110 }
 111
 112 /// isSignBitCheck - Given an exploded icmp instruction, return true if the
 113 /// comparison only checks the sign bit.  If it only checks the sign bit, set
 114 /// TrueIfSigned if the result of the comparison is true when the input value is
 115 /// signed.
 116 static bool isSignBitCheck(ICmpInst::Predicate pred, ConstantInt *RHS,
 117                            bool &TrueIfSigned) {
 118   switch (pred) {
 119   case ICmpInst::ICMP_SLT:   // True if LHS s< 0
 120     TrueIfSigned = true;
 121     return RHS->isZero();
 122   case ICmpInst::ICMP_SLE:   // True if LHS s<= RHS and RHS == -1
 123     TrueIfSigned = true;
 124     return RHS->isAllOnesValue();
 125   case ICmpInst::ICMP_SGT:   // True if LHS s> -1
 126     TrueIfSigned = false;
 127     return RHS->isAllOnesValue();
 128   case ICmpInst::ICMP_UGT:
 129     // True if LHS u> RHS and RHS == high-bit-mask - 1
 130     TrueIfSigned = true;
 131     return RHS->isMaxValue(true);
 132   case ICmpInst::ICMP_UGE:
 133     // True if LHS u>= RHS and RHS == high-bit-mask (2^7, 2^15, 2^31, etc)
 134     TrueIfSigned = true;
 135     return RHS->getValue().isSignBit();
 136   default:
 137     return false;
 138   }
 139 }
 140
 141 // isHighOnes - Return true if the constant is of the form 1+0+.
 142 // This is the same as lowones(~X).
 143 static bool isHighOnes(const ConstantInt *CI) {
 144   return (~CI->getValue() + 1).isPowerOf2();
 145 }
 146
 147 /// ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits - Given a signed integer type and a
 148 /// set of known zero and one bits, compute the maximum and minimum values that
 149 /// could have the specified known zero and known one bits, returning them in
 150 /// min/max.
 151 static void ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits(const APInt& KnownZero,
 152                                                    const APInt& KnownOne,
 153                                                    APInt& Min, APInt& Max) {
 154   assert(KnownZero.getBitWidth() == KnownOne.getBitWidth() &&
 155          KnownZero.getBitWidth() == Min.getBitWidth() &&
 156          KnownZero.getBitWidth() == Max.getBitWidth() &&
 157          "KnownZero, KnownOne and Min, Max must have equal bitwidth.");
 158   APInt UnknownBits = ~(KnownZero|KnownOne);
 159
 160   // The minimum value is when all unknown bits are zeros, EXCEPT for the sign
 161   // bit if it is unknown.
 162   Min = KnownOne;
 163   Max = KnownOne|UnknownBits;
 164
 165   if (UnknownBits.isNegative()) { // Sign bit is unknown
 166     Min.setBit(Min.getBitWidth()-1);
 167     Max.clearBit(Max.getBitWidth()-1);
 168   }
 169 }
 170
 171 // ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits - Given an unsigned integer type and
 172 // a set of known zero and one bits, compute the maximum and minimum values that
 173 // could have the specified known zero and known one bits, returning them in
 174 // min/max.
 175 static void ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits(const APInt &KnownZero,
 176                                                      const APInt &KnownOne,
 177                                                      APInt &Min, APInt &Max) {
 178   assert(KnownZero.getBitWidth() == KnownOne.getBitWidth() &&
 179          KnownZero.getBitWidth() == Min.getBitWidth() &&
 180          KnownZero.getBitWidth() == Max.getBitWidth() &&
 181          "Ty, KnownZero, KnownOne and Min, Max must have equal bitwidth.");
 182   APInt UnknownBits = ~(KnownZero|KnownOne);
 183
 184   // The minimum value is when the unknown bits are all zeros.
 185   Min = KnownOne;
 186   // The maximum value is when the unknown bits are all ones.
 187   Max = KnownOne|UnknownBits;
 188 }
 189
 190
 191
 192 /// FoldCmpLoadFromIndexedGlobal - Called we see this pattern:
 193 ///   cmp pred (load (gep GV, ...)), cmpcst
 194 /// where GV is a global variable with a constant initializer.  Try to simplify
 195 /// this into some simple computation that does not need the load.  For example
 196 /// we can optimize "icmp eq (load (gep "foo", 0, i)), 0" into "icmp eq i, 3".
 197 ///
 198 /// If AndCst is non-null, then the loaded value is masked with that constant
 199 /// before doing the comparison.  This handles cases like "A[i]&4 == 0".
 200 Instruction *InstCombiner::
 201 FoldCmpLoadFromIndexedGlobal(GetElementPtrInst *GEP, GlobalVariable *GV,
 202                              CmpInst &ICI, ConstantInt *AndCst) {
 203   // We need TD information to know the pointer size unless this is inbounds.
 204   if (!GEP->isInBounds() && TD == 0) return 0;
 205
 206   Constant *Init = GV->getInitializer();
 207   if (!isa<ConstantArray>(Init) && !isa<ConstantDataArray>(Init))
 208     return 0;
 209
 210   uint64_t ArrayElementCount = Init->getType()->getArrayNumElements();
 211   if (ArrayElementCount > 1024) return 0;  // Don't blow up on huge arrays.
 212
 213   // There are many forms of this optimization we can handle, for now, just do
 214   // the simple index into a single-dimensional array.
 215   //
 216   // Require: GEP GV, 0, i {{, constant indices}}
 217   if (GEP->getNumOperands() < 3 ||
 218       !isa<ConstantInt>(GEP->getOperand(1)) ||
 219       !cast<ConstantInt>(GEP->getOperand(1))->isZero() ||
 220       isa<Constant>(GEP->getOperand(2)))
 221     return 0;
 222
 223   // Check that indices after the variable are constants and in-range for the
 224   // type they index.  Collect the indices.  This is typically for arrays of
 225   // structs.
 226   SmallVector<unsigned, 4> LaterIndices;
 227
 228   Type *EltTy = Init->getType()->getArrayElementType();
 229   for (unsigned i = 3, e = GEP->getNumOperands(); i != e; ++i) {
 230     ConstantInt *Idx = dyn_cast<ConstantInt>(GEP->getOperand(i));
 231     if (Idx == 0) return 0;  // Variable index.
 232
 233     uint64_t IdxVal = Idx->getZExtValue();
 234     if ((unsigned)IdxVal != IdxVal) return 0; // Too large array index.
 235
 236     if (StructType *STy = dyn_cast<StructType>(EltTy))
 237       EltTy = STy->getElementType(IdxVal);
 238     else if (ArrayType *ATy = dyn_cast<ArrayType>(EltTy)) {
 239       if (IdxVal >= ATy->getNumElements()) return 0;
 240       EltTy = ATy->getElementType();
 241     } else {
 242       return 0; // Unknown type.
 243     }
 244
 245     LaterIndices.push_back(IdxVal);
 246   }
 247
 248   enum { Overdefined = -3, Undefined = -2 };
 249
 250   // Variables for our state machines.
 251
 252   // FirstTrueElement/SecondTrueElement - Used to emit a comparison of the form
 253   // "i == 47 | i == 87", where 47 is the first index the condition is true for,
 254   // and 87 is the second (and last) index.  FirstTrueElement is -2 when
 255   // undefined, otherwise set to the first true element.  SecondTrueElement is
 256   // -2 when undefined, -3 when overdefined and >= 0 when that index is true.
 257   int FirstTrueElement = Undefined, SecondTrueElement = Undefined;
 258
 259   // FirstFalseElement/SecondFalseElement - Used to emit a comparison of the
 260   // form "i != 47 & i != 87".  Same state transitions as for true elements.
 261   int FirstFalseElement = Undefined, SecondFalseElement = Undefined;
 262
 263   /// TrueRangeEnd/FalseRangeEnd - In conjunction with First*Element, these
 264   /// define a state machine that triggers for ranges of values that the index
 265   /// is true or false for.  This triggers on things like "abbbbc"[i] == 'b'.
 266   /// This is -2 when undefined, -3 when overdefined, and otherwise the last
 267   /// index in the range (inclusive).  We use -2 for undefined here because we
 268   /// use relative comparisons and don't want 0-1 to match -1.
 269   int TrueRangeEnd = Undefined, FalseRangeEnd = Undefined;
 270
 271   // MagicBitvector - This is a magic bitvector where we set a bit if the
 272   // comparison is true for element 'i'.  If there are 64 elements or less in
 273   // the array, this will fully represent all the comparison results.
 274   uint64_t MagicBitvector = 0;
 275
 276
 277   // Scan the array and see if one of our patterns matches.
 278   Constant *CompareRHS = cast<Constant>(ICI.getOperand(1));
 279   for (unsigned i = 0, e = ArrayElementCount; i != e; ++i) {
 280     Constant *Elt = Init->getAggregateElement(i);
 281     if (Elt == 0) return 0;
 282
 283     // If this is indexing an array of structures, get the structure element.
 284     if (!LaterIndices.empty())
 285       Elt = ConstantExpr::getExtractValue(Elt, LaterIndices);
 286
 287     // If the element is masked, handle it.
 288     if (AndCst) Elt = ConstantExpr::getAnd(Elt, AndCst);
 289
 290     // Find out if the comparison would be true or false for the i'th element.
 291     Constant *C = ConstantFoldCompareInstOperands(ICI.getPredicate(), Elt,
 292                                                   CompareRHS, TD, TLI);
 293     // If the result is undef for this element, ignore it.
 294     if (isa<UndefValue>(C)) {
 295       // Extend range state machines to cover this element in case there is an
 296       // undef in the middle of the range.
 297       if (TrueRangeEnd == (int)i-1)
 298         TrueRangeEnd = i;
 299       if (FalseRangeEnd == (int)i-1)
 300         FalseRangeEnd = i;
 301       continue;
 302     }
 303
 304     // If we can't compute the result for any of the elements, we have to give
 305     // up evaluating the entire conditional.
 306     if (!isa<ConstantInt>(C)) return 0;
 307
 308     // Otherwise, we know if the comparison is true or false for this element,
 309     // update our state machines.
 310     bool IsTrueForElt = !cast<ConstantInt>(C)->isZero();
 311
 312     // State machine for single/double/range index comparison.
 313     if (IsTrueForElt) {
 314       // Update the TrueElement state machine.
 315       if (FirstTrueElement == Undefined)
 316         FirstTrueElement = TrueRangeEnd = i;  // First true element.
 317       else {
 318         // Update double-compare state machine.
 319         if (SecondTrueElement == Undefined)
 320           SecondTrueElement = i;
 321         else
 322           SecondTrueElement = Overdefined;
 323
 324         // Update range state machine.
 325         if (TrueRangeEnd == (int)i-1)
 326           TrueRangeEnd = i;
 327         else
 328           TrueRangeEnd = Overdefined;
 329       }
 330     } else {
 331       // Update the FalseElement state machine.
 332       if (FirstFalseElement == Undefined)
 333         FirstFalseElement = FalseRangeEnd = i; // First false element.
 334       else {
 335         // Update double-compare state machine.
 336         if (SecondFalseElement == Undefined)
 337           SecondFalseElement = i;
 338         else
 339           SecondFalseElement = Overdefined;
 340
 341         // Update range state machine.
 342         if (FalseRangeEnd == (int)i-1)
 343           FalseRangeEnd = i;
 344         else
 345           FalseRangeEnd = Overdefined;
 346       }
 347     }
 348
 349
 350     // If this element is in range, update our magic bitvector.
 351     if (i < 64 && IsTrueForElt)
 352       MagicBitvector |= 1ULL << i;
 353
 354     // If all of our states become overdefined, bail out early.  Since the
 355     // predicate is expensive, only check it every 8 elements.  This is only
 356     // really useful for really huge arrays.
 357     if ((i & 8) == 0 && i >= 64 && SecondTrueElement == Overdefined &&
 358         SecondFalseElement == Overdefined && TrueRangeEnd == Overdefined &&
 359         FalseRangeEnd == Overdefined)
 360       return 0;
 361   }
 362
 363   // Now that we've scanned the entire array, emit our new comparison(s).  We
 364   // order the state machines in complexity of the generated code.
 365   Value *Idx = GEP->getOperand(2);
 366
 367   // If the index is larger than the pointer size of the target, truncate the
 368   // index down like the GEP would do implicitly.  We don't have to do this for
 369   // an inbounds GEP because the index can't be out of range.
 370   if (!GEP->isInBounds() &&
 371       Idx->getType()->getPrimitiveSizeInBits() > TD->getPointerSizeInBits())
 372     Idx = Builder->CreateTrunc(Idx, TD->getIntPtrType(Idx->getContext()));
 373
 374   // If the comparison is only true for one or two elements, emit direct
 375   // comparisons.
 376   if (SecondTrueElement != Overdefined) {
 377     // None true -> false.
 378     if (FirstTrueElement == Undefined)
 379       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse(GEP->getContext()));
 380
 381     Value *FirstTrueIdx = ConstantInt::get(Idx->getType(), FirstTrueElement);
 382
 383     // True for one element -> 'i == 47'.
 384     if (SecondTrueElement == Undefined)
 385       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Idx, FirstTrueIdx);
 386
 387     // True for two elements -> 'i == 47 | i == 72'.
 388     Value *C1 = Builder->CreateICmpEQ(Idx, FirstTrueIdx);
 389     Value *SecondTrueIdx = ConstantInt::get(Idx->getType(), SecondTrueElement);
 390     Value *C2 = Builder->CreateICmpEQ(Idx, SecondTrueIdx);
 391     return BinaryOperator::CreateOr(C1, C2);
 392   }
 393
 394   // If the comparison is only false for one or two elements, emit direct
 395   // comparisons.
 396   if (SecondFalseElement != Overdefined) {
 397     // None false -> true.
 398     if (FirstFalseElement == Undefined)
 399       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue(GEP->getContext()));
 400
 401     Value *FirstFalseIdx = ConstantInt::get(Idx->getType(), FirstFalseElement);
 402
 403     // False for one element -> 'i != 47'.
 404     if (SecondFalseElement == Undefined)
 405       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Idx, FirstFalseIdx);
 406
 407     // False for two elements -> 'i != 47 & i != 72'.
 408     Value *C1 = Builder->CreateICmpNE(Idx, FirstFalseIdx);
 409     Value *SecondFalseIdx = ConstantInt::get(Idx->getType(),SecondFalseElement);
 410     Value *C2 = Builder->CreateICmpNE(Idx, SecondFalseIdx);
 411     return BinaryOperator::CreateAnd(C1, C2);
 412   }
 413
 414   // If the comparison can be replaced with a range comparison for the elements
 415   // where it is true, emit the range check.
 416   if (TrueRangeEnd != Overdefined) {
 417     assert(TrueRangeEnd != FirstTrueElement && "Should emit single compare");
 418
 419     // Generate (i-FirstTrue) <u (TrueRangeEnd-FirstTrue+1).
 420     if (FirstTrueElement) {
 421       Value *Offs = ConstantInt::get(Idx->getType(), -FirstTrueElement);
 422       Idx = Builder->CreateAdd(Idx, Offs);
 423     }
 424
 425     Value *End = ConstantInt::get(Idx->getType(),
 426                                   TrueRangeEnd-FirstTrueElement+1);
 427     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Idx, End);
 428   }
 429
 430   // False range check.
 431   if (FalseRangeEnd != Overdefined) {
 432     assert(FalseRangeEnd != FirstFalseElement && "Should emit single compare");
 433     // Generate (i-FirstFalse) >u (FalseRangeEnd-FirstFalse).
 434     if (FirstFalseElement) {
 435       Value *Offs = ConstantInt::get(Idx->getType(), -FirstFalseElement);
 436       Idx = Builder->CreateAdd(Idx, Offs);
 437     }
 438
 439     Value *End = ConstantInt::get(Idx->getType(),
 440                                   FalseRangeEnd-FirstFalseElement);
 441     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, Idx, End);
 442   }
 443
 444
 445   // If a 32-bit or 64-bit magic bitvector captures the entire comparison state
 446   // of this load, replace it with computation that does:
 447   //   ((magic_cst >> i) & 1) != 0
 448   if (ArrayElementCount <= 32 ||
 449       (TD && ArrayElementCount <= 64 && TD->isLegalInteger(64))) {
 450     Type *Ty;
 451     if (ArrayElementCount <= 32)
 452       Ty = Type::getInt32Ty(Init->getContext());
 453     else
 454       Ty = Type::getInt64Ty(Init->getContext());
 455     Value *V = Builder->CreateIntCast(Idx, Ty, false);
 456     V = Builder->CreateLShr(ConstantInt::get(Ty, MagicBitvector), V);
 457     V = Builder->CreateAnd(ConstantInt::get(Ty, 1), V);
 458     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, V, ConstantInt::get(Ty, 0));
 459   }
 460
 461   return 0;
 462 }
 463
 464
 465 /// EvaluateGEPOffsetExpression - Return a value that can be used to compare
 466 /// the *offset* implied by a GEP to zero.  For example, if we have &A[i], we
 467 /// want to return 'i' for "icmp ne i, 0".  Note that, in general, indices can
 468 /// be complex, and scales are involved.  The above expression would also be
 469 /// legal to codegen as "icmp ne (i*4), 0" (assuming A is a pointer to i32).
 470 /// This later form is less amenable to optimization though, and we are allowed
 471 /// to generate the first by knowing that pointer arithmetic doesn't overflow.
 472 ///
 473 /// If we can't emit an optimized form for this expression, this returns null.
 474 ///
 475 static Value *EvaluateGEPOffsetExpression(User *GEP, InstCombiner &IC) {
 476   TargetData &TD = *IC.getTargetData();
 477   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
 478
 479   // Check to see if this gep only has a single variable index.  If so, and if
 480   // any constant indices are a multiple of its scale, then we can compute this
 481   // in terms of the scale of the variable index.  For example, if the GEP
 482   // implies an offset of "12 + i*4", then we can codegen this as "3 + i",
 483   // because the expression will cross zero at the same point.
 484   unsigned i, e = GEP->getNumOperands();
 485   int64_t Offset = 0;
 486   for (i = 1; i != e; ++i, ++GTI) {
 487     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP->getOperand(i))) {
 488       // Compute the aggregate offset of constant indices.
 489       if (CI->isZero()) continue;
 490
 491       // Handle a struct index, which adds its field offset to the pointer.
 492       if (StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
 493         Offset += TD.getStructLayout(STy)->getElementOffset(CI->getZExtValue());
 494       } else {
 495         uint64_t Size = TD.getTypeAllocSize(GTI.getIndexedType());
 496         Offset += Size*CI->getSExtValue();
 497       }
 498     } else {
 499       // Found our variable index.
 500       break;
 501     }
 502   }
 503
 504   // If there are no variable indices, we must have a constant offset, just
 505   // evaluate it the general way.
 506   if (i == e) return 0;
 507
 508   Value *VariableIdx = GEP->getOperand(i);
 509   // Determine the scale factor of the variable element.  For example, this is
 510   // 4 if the variable index is into an array of i32.
 511   uint64_t VariableScale = TD.getTypeAllocSize(GTI.getIndexedType());
 512
 513   // Verify that there are no other variable indices.  If so, emit the hard way.
 514   for (++i, ++GTI; i != e; ++i, ++GTI) {
 515     ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP->getOperand(i));
 516     if (!CI) return 0;
 517
 518     // Compute the aggregate offset of constant indices.
 519     if (CI->isZero()) continue;
 520
 521     // Handle a struct index, which adds its field offset to the pointer.
 522     if (StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
 523       Offset += TD.getStructLayout(STy)->getElementOffset(CI->getZExtValue());
 524     } else {
 525       uint64_t Size = TD.getTypeAllocSize(GTI.getIndexedType());
 526       Offset += Size*CI->getSExtValue();
 527     }
 528   }
 529
 530   // Okay, we know we have a single variable index, which must be a
 531   // pointer/array/vector index.  If there is no offset, life is simple, return
 532   // the index.
 533   unsigned IntPtrWidth = TD.getPointerSizeInBits();
 534   if (Offset == 0) {
 535     // Cast to intptrty in case a truncation occurs.  If an extension is needed,
 536     // we don't need to bother extending: the extension won't affect where the
 537     // computation crosses zero.
 538     if (VariableIdx->getType()->getPrimitiveSizeInBits() > IntPtrWidth) {
 539       Type *IntPtrTy = TD.getIntPtrType(VariableIdx->getContext());
 540       VariableIdx = IC.Builder->CreateTrunc(VariableIdx, IntPtrTy);
 541     }
 542     return VariableIdx;
 543   }
 544
 545   // Otherwise, there is an index.  The computation we will do will be modulo
 546   // the pointer size, so get it.
 547   uint64_t PtrSizeMask = ~0ULL >> (64-IntPtrWidth);
 548
 549   Offset &= PtrSizeMask;
 550   VariableScale &= PtrSizeMask;
 551
 552   // To do this transformation, any constant index must be a multiple of the
 553   // variable scale factor.  For example, we can evaluate "12 + 4*i" as "3 + i",
 554   // but we can't evaluate "10 + 3*i" in terms of i.  Check that the offset is a
 555   // multiple of the variable scale.
 556   int64_t NewOffs = Offset / (int64_t)VariableScale;
 557   if (Offset != NewOffs*(int64_t)VariableScale)
 558     return 0;
 559
 560   // Okay, we can do this evaluation.  Start by converting the index to intptr.
 561   Type *IntPtrTy = TD.getIntPtrType(VariableIdx->getContext());
 562   if (VariableIdx->getType() != IntPtrTy)
 563     VariableIdx = IC.Builder->CreateIntCast(VariableIdx, IntPtrTy,
 564                                             true /*Signed*/);
 565   Constant *OffsetVal = ConstantInt::get(IntPtrTy, NewOffs);
 566   return IC.Builder->CreateAdd(VariableIdx, OffsetVal, "offset");
 567 }
 568
 569 /// FoldGEPICmp - Fold comparisons between a GEP instruction and something
 570 /// else.  At this point we know that the GEP is on the LHS of the comparison.
 571 Instruction *InstCombiner::FoldGEPICmp(GEPOperator *GEPLHS, Value *RHS,
 572                                        ICmpInst::Predicate Cond,
 573                                        Instruction &I) {
 574   // Look through bitcasts.
 575   if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(RHS))
 576     RHS = BCI->getOperand(0);
 577
 578   Value *PtrBase = GEPLHS->getOperand(0);
 579   if (TD && PtrBase == RHS && GEPLHS->isInBounds()) {
 580     // ((gep Ptr, OFFSET) cmp Ptr)   ---> (OFFSET cmp 0).
 581     // This transformation (ignoring the base and scales) is valid because we
 582     // know pointers can't overflow since the gep is inbounds.  See if we can
 583     // output an optimized form.
 584     Value *Offset = EvaluateGEPOffsetExpression(GEPLHS, *this);
 585
 586     // If not, synthesize the offset the hard way.
 587     if (Offset == 0)
 588       Offset = EmitGEPOffset(GEPLHS);
 589     return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), Offset,
 590                         Constant::getNullValue(Offset->getType()));
 591   } else if (GEPOperator *GEPRHS = dyn_cast<GEPOperator>(RHS)) {
 592     // If the base pointers are different, but the indices are the same, just
 593     // compare the base pointer.
 594     if (PtrBase != GEPRHS->getOperand(0)) {
 595       bool IndicesTheSame = GEPLHS->getNumOperands()==GEPRHS->getNumOperands();
 596       IndicesTheSame &= GEPLHS->getOperand(0)->getType() ==
 597                         GEPRHS->getOperand(0)->getType();
 598       if (IndicesTheSame)
 599         for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
 600           if (GEPLHS->getOperand(i) != GEPRHS->getOperand(i)) {
 601             IndicesTheSame = false;
 602             break;
 603           }
 604
 605       // If all indices are the same, just compare the base pointers.
 606       if (IndicesTheSame)
 607         return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond),
 608                             GEPLHS->getOperand(0), GEPRHS->getOperand(0));
 609
 610       // Otherwise, the base pointers are different and the indices are
 611       // different, bail out.
 612       return 0;
 613     }
 614
 615     // If one of the GEPs has all zero indices, recurse.
 616     bool AllZeros = true;
 617     for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
 618       if (!isa<Constant>(GEPLHS->getOperand(i)) ||
 619           !cast<Constant>(GEPLHS->getOperand(i))->isNullValue()) {
 620         AllZeros = false;
 621         break;
 622       }
 623     if (AllZeros)
 624       return FoldGEPICmp(GEPRHS, GEPLHS->getOperand(0),
 625                           ICmpInst::getSwappedPredicate(Cond), I);
 626
 627     // If the other GEP has all zero indices, recurse.
 628     AllZeros = true;
 629     for (unsigned i = 1, e = GEPRHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
 630       if (!isa<Constant>(GEPRHS->getOperand(i)) ||
 631           !cast<Constant>(GEPRHS->getOperand(i))->isNullValue()) {
 632         AllZeros = false;
 633         break;
 634       }
 635     if (AllZeros)
 636       return FoldGEPICmp(GEPLHS, GEPRHS->getOperand(0), Cond, I);
 637
 638     bool GEPsInBounds = GEPLHS->isInBounds() && GEPRHS->isInBounds();
 639     if (GEPLHS->getNumOperands() == GEPRHS->getNumOperands()) {
 640       // If the GEPs only differ by one index, compare it.
 641       unsigned NumDifferences = 0;  // Keep track of # differences.
 642       unsigned DiffOperand = 0;     // The operand that differs.
 643       for (unsigned i = 1, e = GEPRHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
 644         if (GEPLHS->getOperand(i) != GEPRHS->getOperand(i)) {
 645           if (GEPLHS->getOperand(i)->getType()->getPrimitiveSizeInBits() !=
 646                    GEPRHS->getOperand(i)->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
 647             // Irreconcilable differences.
 648             NumDifferences = 2;
 649             break;
 650           } else {
 651             if (NumDifferences++) break;
 652             DiffOperand = i;
 653           }
 654         }
 655
 656       if (NumDifferences == 0)   // SAME GEP?
 657         return ReplaceInstUsesWith(I, // No comparison is needed here.
 658                                ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(I.getContext()),
 659                                              ICmpInst::isTrueWhenEqual(Cond)));
 660
 661       else if (NumDifferences == 1 && GEPsInBounds) {
 662         Value *LHSV = GEPLHS->getOperand(DiffOperand);
 663         Value *RHSV = GEPRHS->getOperand(DiffOperand);
 664         // Make sure we do a signed comparison here.
 665         return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), LHSV, RHSV);
 666       }
 667     }
 668
 669     // Only lower this if the icmp is the only user of the GEP or if we expect
 670     // the result to fold to a constant!
 671     if (TD &&
 672         GEPsInBounds &&
 673         (isa<ConstantExpr>(GEPLHS) || GEPLHS->hasOneUse()) &&
 674         (isa<ConstantExpr>(GEPRHS) || GEPRHS->hasOneUse())) {
 675       // ((gep Ptr, OFFSET1) cmp (gep Ptr, OFFSET2)  --->  (OFFSET1 cmp OFFSET2)
 676       Value *L = EmitGEPOffset(GEPLHS);
 677       Value *R = EmitGEPOffset(GEPRHS);
 678       return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), L, R);
 679     }
 680   }
 681   return 0;
 682 }
 683
 684 /// FoldICmpAddOpCst - Fold "icmp pred (X+CI), X".
 685 Instruction *InstCombiner::FoldICmpAddOpCst(ICmpInst &ICI,
 686                                             Value *X, ConstantInt *CI,
 687                                             ICmpInst::Predicate Pred,
 688                                             Value *TheAdd) {
 689   // If we have X+0, exit early (simplifying logic below) and let it get folded
 690   // elsewhere.   icmp X+0, X  -> icmp X, X
 691   if (CI->isZero()) {
 692     bool isTrue = ICmpInst::isTrueWhenEqual(Pred);
 693     return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::get(ICI.getType(), isTrue));
 694   }
 695
 696   // (X+4) == X -> false.
 697   if (Pred == ICmpInst::ICMP_EQ)
 698     return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse(X->getContext()));
 699
 700   // (X+4) != X -> true.
 701   if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE)
 702     return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue(X->getContext()));
 703
 704   // From this point on, we know that (X+C <= X) --> (X+C < X) because C != 0,
 705   // so the values can never be equal.  Similarly for all other "or equals"
 706   // operators.
 707
 708   // (X+1) <u X        --> X >u (MAXUINT-1)        --> X == 255
 709   // (X+2) <u X        --> X >u (MAXUINT-2)        --> X > 253
 710   // (X+MAXUINT) <u X  --> X >u (MAXUINT-MAXUINT)  --> X != 0
 711   if (Pred == ICmpInst::ICMP_ULT || Pred == ICmpInst::ICMP_ULE) {
 712     Value *R =
 713       ConstantExpr::getSub(ConstantInt::getAllOnesValue(CI->getType()), CI);
 714     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, X, R);
 715   }
 716
 717   // (X+1) >u X        --> X <u (0-1)        --> X != 255
 718   // (X+2) >u X        --> X <u (0-2)        --> X <u 254
 719   // (X+MAXUINT) >u X  --> X <u (0-MAXUINT)  --> X <u 1  --> X == 0
 720   if (Pred == ICmpInst::ICMP_UGT || Pred == ICmpInst::ICMP_UGE)
 721     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, X, ConstantExpr::getNeg(CI));
 722
 723   unsigned BitWidth = CI->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
 724   ConstantInt *SMax = ConstantInt::get(X->getContext(),
 725                                        APInt::getSignedMaxValue(BitWidth));
 726
 727   // (X+ 1) <s X       --> X >s (MAXSINT-1)          --> X == 127
 728   // (X+ 2) <s X       --> X >s (MAXSINT-2)          --> X >s 125
 729   // (X+MAXSINT) <s X  --> X >s (MAXSINT-MAXSINT)    --> X >s 0
 730   // (X+MINSINT) <s X  --> X >s (MAXSINT-MINSINT)    --> X >s -1
 731   // (X+ -2) <s X      --> X >s (MAXSINT- -2)        --> X >s 126
 732   // (X+ -1) <s X      --> X >s (MAXSINT- -1)        --> X != 127
 733   if (Pred == ICmpInst::ICMP_SLT || Pred == ICmpInst::ICMP_SLE)
 734     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, X, ConstantExpr::getSub(SMax, CI));
 735
 736   // (X+ 1) >s X       --> X <s (MAXSINT-(1-1))       --> X != 127
 737   // (X+ 2) >s X       --> X <s (MAXSINT-(2-1))       --> X <s 126
 738   // (X+MAXSINT) >s X  --> X <s (MAXSINT-(MAXSINT-1)) --> X <s 1
 739   // (X+MINSINT) >s X  --> X <s (MAXSINT-(MINSINT-1)) --> X <s -2
 740   // (X+ -2) >s X      --> X <s (MAXSINT-(-2-1))      --> X <s -126
 741   // (X+ -1) >s X      --> X <s (MAXSINT-(-1-1))      --> X == -128
 742
 743   assert(Pred == ICmpInst::ICMP_SGT || Pred == ICmpInst::ICMP_SGE);
 744   Constant *C = ConstantInt::get(X->getContext(), CI->getValue()-1);
 745   return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, X, ConstantExpr::getSub(SMax, C));
 746 }
 747
 748 /// FoldICmpDivCst - Fold "icmp pred, ([su]div X, DivRHS), CmpRHS" where DivRHS
 749 /// and CmpRHS are both known to be integer constants.
 750 Instruction *InstCombiner::FoldICmpDivCst(ICmpInst &ICI, BinaryOperator *DivI,
 751                                           ConstantInt *DivRHS) {
 752   ConstantInt *CmpRHS = cast<ConstantInt>(ICI.getOperand(1));
 753   const APInt &CmpRHSV = CmpRHS->getValue();
 754
 755   // FIXME: If the operand types don't match the type of the divide
 756   // then don't attempt this transform. The code below doesn't have the
 757   // logic to deal with a signed divide and an unsigned compare (and
 758   // vice versa). This is because (x /s C1) <s C2  produces different
 759   // results than (x /s C1) <u C2 or (x /u C1) <s C2 or even
 760   // (x /u C1) <u C2.  Simply casting the operands and result won't
 761   // work. :(  The if statement below tests that condition and bails
 762   // if it finds it.
 763   bool DivIsSigned = DivI->getOpcode() == Instruction::SDiv;
 764   if (!ICI.isEquality() && DivIsSigned != ICI.isSigned())
 765     return 0;
 766   if (DivRHS->isZero())
 767     return 0; // The ProdOV computation fails on divide by zero.
 768   if (DivIsSigned && DivRHS->isAllOnesValue())
 769     return 0; // The overflow computation also screws up here
 770   if (DivRHS->isOne()) {
 771     // This eliminates some funny cases with INT_MIN.
 772     ICI.setOperand(0, DivI->getOperand(0));   // X/1 == X.
 773     return &ICI;
 774   }
 775
 776   // Compute Prod = CI * DivRHS. We are essentially solving an equation
 777   // of form X/C1=C2. We solve for X by multiplying C1 (DivRHS) and
 778   // C2 (CI). By solving for X we can turn this into a range check
 779   // instead of computing a divide.
 780   Constant *Prod = ConstantExpr::getMul(CmpRHS, DivRHS);
 781
 782   // Determine if the product overflows by seeing if the product is
 783   // not equal to the divide. Make sure we do the same kind of divide
 784   // as in the LHS instruction that we're folding.
 785   bool ProdOV = (DivIsSigned ? ConstantExpr::getSDiv(Prod, DivRHS) :
 786                  ConstantExpr::getUDiv(Prod, DivRHS)) != CmpRHS;
 787
 788   // Get the ICmp opcode
 789   ICmpInst::Predicate Pred = ICI.getPredicate();
 790
 791   /// If the division is known to be exact, then there is no remainder from the
 792   /// divide, so the covered range size is unit, otherwise it is the divisor.
 793   ConstantInt *RangeSize = DivI->isExact() ? getOne(Prod) : DivRHS;
 794
 795   // Figure out the interval that is being checked.  For example, a comparison
 796   // like "X /u 5 == 0" is really checking that X is in the interval [0, 5).
 797   // Compute this interval based on the constants involved and the signedness of
 798   // the compare/divide.  This computes a half-open interval, keeping track of
 799   // whether either value in the interval overflows.  After analysis each
 800   // overflow variable is set to 0 if it's corresponding bound variable is valid
 801   // -1 if overflowed off the bottom end, or +1 if overflowed off the top end.
 802   int LoOverflow = 0, HiOverflow = 0;
 803   Constant *LoBound = 0, *HiBound = 0;
 804
 805   if (!DivIsSigned) {  // udiv
 806     // e.g. X/5 op 3  --> [15, 20)
 807     LoBound = Prod;
 808     HiOverflow = LoOverflow = ProdOV;
 809     if (!HiOverflow) {
 810       // If this is not an exact divide, then many values in the range collapse
 811       // to the same result value.
 812       HiOverflow = AddWithOverflow(HiBound, LoBound, RangeSize, false);
 813     }
 814
 815   } else if (DivRHS->getValue().isStrictlyPositive()) { // Divisor is > 0.
 816     if (CmpRHSV == 0) {       // (X / pos) op 0
 817       // Can't overflow.  e.g.  X/2 op 0 --> [-1, 2)
 818       LoBound = ConstantExpr::getNeg(SubOne(RangeSize));
 819       HiBound = RangeSize;
 820     } else if (CmpRHSV.isStrictlyPositive()) {   // (X / pos) op pos
 821       LoBound = Prod;     // e.g.   X/5 op 3 --> [15, 20)
 822       HiOverflow = LoOverflow = ProdOV;
 823       if (!HiOverflow)
 824         HiOverflow = AddWithOverflow(HiBound, Prod, RangeSize, true);
 825     } else {                       // (X / pos) op neg
 826       // e.g. X/5 op -3  --> [-15-4, -15+1) --> [-19, -14)
 827       HiBound = AddOne(Prod);
 828       LoOverflow = HiOverflow = ProdOV ? -1 : 0;
 829       if (!LoOverflow) {
 830         ConstantInt *DivNeg =cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(RangeSize));
 831         LoOverflow = AddWithOverflow(LoBound, HiBound, DivNeg, true) ? -1 : 0;
 832       }
 833     }
 834   } else if (DivRHS->isNegative()) { // Divisor is < 0.
 835     if (DivI->isExact())
 836       RangeSize = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(RangeSize));
 837     if (CmpRHSV == 0) {       // (X / neg) op 0
 838       // e.g. X/-5 op 0  --> [-4, 5)
 839       LoBound = AddOne(RangeSize);
 840       HiBound = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(RangeSize));
 841       if (HiBound == DivRHS) {     // -INTMIN = INTMIN
 842         HiOverflow = 1;            // [INTMIN+1, overflow)
 843         HiBound = 0;               // e.g. X/INTMIN = 0 --> X > INTMIN
 844       }
 845     } else if (CmpRHSV.isStrictlyPositive()) {   // (X / neg) op pos
 846       // e.g. X/-5 op 3  --> [-19, -14)
 847       HiBound = AddOne(Prod);
 848       HiOverflow = LoOverflow = ProdOV ? -1 : 0;
 849       if (!LoOverflow)
 850         LoOverflow = AddWithOverflow(LoBound, HiBound, RangeSize, true) ? -1:0;
 851     } else {                       // (X / neg) op neg
 852       LoBound = Prod;       // e.g. X/-5 op -3  --> [15, 20)
 853       LoOverflow = HiOverflow = ProdOV;
 854       if (!HiOverflow)
 855         HiOverflow = SubWithOverflow(HiBound, Prod, RangeSize, true);
 856     }
 857
 858     // Dividing by a negative swaps the condition.  LT <-> GT
 859     Pred = ICmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
 860   }
 861
 862   Value *X = DivI->getOperand(0);
 863   switch (Pred) {
 864   default: llvm_unreachable("Unhandled icmp opcode!");
 865   case ICmpInst::ICMP_EQ:
 866     if (LoOverflow && HiOverflow)
 867       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse(ICI.getContext()));
 868     if (HiOverflow)
 869       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SGE :
 870                           ICmpInst::ICMP_UGE, X, LoBound);
 871     if (LoOverflow)
 872       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SLT :
 873                           ICmpInst::ICMP_ULT, X, HiBound);
 874     return ReplaceInstUsesWith(ICI, InsertRangeTest(X, LoBound, HiBound,
 875                                                     DivIsSigned, true));
 876   case ICmpInst::ICMP_NE:
 877     if (LoOverflow && HiOverflow)
 878       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue(ICI.getContext()));
 879     if (HiOverflow)
 880       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SLT :
 881                           ICmpInst::ICMP_ULT, X, LoBound);
 882     if (LoOverflow)
 883       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SGE :
 884                           ICmpInst::ICMP_UGE, X, HiBound);
 885     return ReplaceInstUsesWith(ICI, InsertRangeTest(X, LoBound, HiBound,
 886                                                     DivIsSigned, false));
 887   case ICmpInst::ICMP_ULT:
 888   case ICmpInst::ICMP_SLT:
 889     if (LoOverflow == +1)   // Low bound is greater than input range.
 890       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue(ICI.getContext()));
 891     if (LoOverflow == -1)   // Low bound is less than input range.
 892       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse(ICI.getContext()));
 893     return new ICmpInst(Pred, X, LoBound);
 894   case ICmpInst::ICMP_UGT:
 895   case ICmpInst::ICMP_SGT:
 896     if (HiOverflow == +1)       // High bound greater than input range.
 897       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse(ICI.getContext()));
 898     if (HiOverflow == -1)       // High bound less than input range.
 899       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue(ICI.getContext()));
 900     if (Pred == ICmpInst::ICMP_UGT)
 901       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, X, HiBound);
 902     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, X, HiBound);
 903   }
 904 }
 905
 906 /// FoldICmpShrCst - Handle "icmp(([al]shr X, cst1), cst2)".
 907 Instruction *InstCombiner::FoldICmpShrCst(ICmpInst &ICI, BinaryOperator *Shr,
 908                                           ConstantInt *ShAmt) {
 909   const APInt &CmpRHSV = cast<ConstantInt>(ICI.getOperand(1))->getValue();
 910
 911   // Check that the shift amount is in range.  If not, don't perform
 912   // undefined shifts.  When the shift is visited it will be
 913   // simplified.
 914   uint32_t TypeBits = CmpRHSV.getBitWidth();
 915   uint32_t ShAmtVal = (uint32_t)ShAmt->getLimitedValue(TypeBits);
 916   if (ShAmtVal >= TypeBits || ShAmtVal == 0)
 917     return 0;
 918
 919   if (!ICI.isEquality()) {
 920     // If we have an unsigned comparison and an ashr, we can't simplify this.
 921     // Similarly for signed comparisons with lshr.
 922     if (ICI.isSigned() != (Shr->getOpcode() == Instruction::AShr))
 923       return 0;
 924
 925     // Otherwise, all lshr and most exact ashr's are equivalent to a udiv/sdiv
 926     // by a power of 2.  Since we already have logic to simplify these,
 927     // transform to div and then simplify the resultant comparison.
 928     if (Shr->getOpcode() == Instruction::AShr &&
 929         (!Shr->isExact() || ShAmtVal == TypeBits - 1))
 930       return 0;
 931
 932     // Revisit the shift (to delete it).
 933     Worklist.Add(Shr);
 934
 935     Constant *DivCst =
 936       ConstantInt::get(Shr->getType(), APInt::getOneBitSet(TypeBits, ShAmtVal));
 937
 938     Value *Tmp =
 939       Shr->getOpcode() == Instruction::AShr ?
 940       Builder->CreateSDiv(Shr->getOperand(0), DivCst, "", Shr->isExact()) :
 941       Builder->CreateUDiv(Shr->getOperand(0), DivCst, "", Shr->isExact());
 942
 943     ICI.setOperand(0, Tmp);
 944
 945     // If the builder folded the binop, just return it.
 946     BinaryOperator *TheDiv = dyn_cast<BinaryOperator>(Tmp);
 947     if (TheDiv == 0)
 948       return &ICI;
 949
 950     // Otherwise, fold this div/compare.
 951     assert(TheDiv->getOpcode() == Instruction::SDiv ||
 952            TheDiv->getOpcode() == Instruction::UDiv);
 953
 954     Instruction *Res = FoldICmpDivCst(ICI, TheDiv, cast<ConstantInt>(DivCst));
 955     assert(Res && "This div/cst should have folded!");
 956     return Res;
 957   }
 958
 959
 960   // If we are comparing against bits always shifted out, the
 961   // comparison cannot succeed.
 962   APInt Comp = CmpRHSV << ShAmtVal;
 963   ConstantInt *ShiftedCmpRHS = ConstantInt::get(ICI.getContext(), Comp);
 964   if (Shr->getOpcode() == Instruction::LShr)
 965     Comp = Comp.lshr(ShAmtVal);
 966   else
 967     Comp = Comp.ashr(ShAmtVal);
 968
 969   if (Comp != CmpRHSV) { // Comparing against a bit that we know is zero.
 970     bool IsICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
 971     Constant *Cst = ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(ICI.getContext()),
 972                                      IsICMP_NE);
 973     return ReplaceInstUsesWith(ICI, Cst);
 974   }
 975
 976   // Otherwise, check to see if the bits shifted out are known to be zero.
 977   // If so, we can compare against the unshifted value:
 978   //  (X & 4) >> 1 == 2  --> (X & 4) == 4.
 979   if (Shr->hasOneUse() && Shr->isExact())
 980     return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), Shr->getOperand(0), ShiftedCmpRHS);
 981
 982   if (Shr->hasOneUse()) {
 983     // Otherwise strength reduce the shift into an and.
 984     APInt Val(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShAmtVal));
 985     Constant *Mask = ConstantInt::get(ICI.getContext(), Val);
 986
 987     Value *And = Builder->CreateAnd(Shr->getOperand(0),
 988                                     Mask, Shr->getName()+".mask");
 989     return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), And, ShiftedCmpRHS);
 990   }
 991   return 0;
 992 }
 993
 994
 995 /// visitICmpInstWithInstAndIntCst - Handle "icmp (instr, intcst)".
 996 ///
 997 Instruction *InstCombiner::visitICmpInstWithInstAndIntCst(ICmpInst &ICI,
 998                                                           Instruction *LHSI,
 999                                                           ConstantInt *RHS) {
1000   const APInt &RHSV = RHS->getValue();
1001
1002   switch (LHSI->getOpcode()) {
1003   case Instruction::Trunc:
1004     if (ICI.isEquality() && LHSI->hasOneUse()) {
1005       // Simplify icmp eq (trunc x to i8), 42 -> icmp eq x, 42|highbits if all
1006       // of the high bits truncated out of x are known.
1007       unsigned DstBits = LHSI->getType()->getPrimitiveSizeInBits(),
1008              SrcBits = LHSI->getOperand(0)->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
1009       APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(SrcBits, SrcBits-DstBits));
1010       APInt KnownZero(SrcBits, 0), KnownOne(SrcBits, 0);
1011       ComputeMaskedBits(LHSI->getOperand(0), Mask, KnownZero, KnownOne);
1012
1013       // If all the high bits are known, we can do this xform.
1014       if ((KnownZero|KnownOne).countLeadingOnes() >= SrcBits-DstBits) {
1015         // Pull in the high bits from known-ones set.
1016         APInt NewRHS = RHS->getValue().zext(SrcBits);
1017         NewRHS |= KnownOne;
1018         return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSI->getOperand(0),
1019                             ConstantInt::get(ICI.getContext(), NewRHS));
1020       }
1021     }
1022     break;
1023
1024   case Instruction::Xor:         // (icmp pred (xor X, XorCST), CI)
1025     if (ConstantInt *XorCST = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) {
1026       // If this is a comparison that tests the signbit (X < 0) or (x > -1),
1027       // fold the xor.
1028       if ((ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && RHSV == 0) ||
1029           (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT && RHSV.isAllOnesValue())) {
1030         Value *CompareVal = LHSI->getOperand(0);
1031
1032         // If the sign bit of the XorCST is not set, there is no change to
1033         // the operation, just stop using the Xor.
1034         if (!XorCST->isNegative()) {
1035           ICI.setOperand(0, CompareVal);
1036           Worklist.Add(LHSI);
1037           return &ICI;
1038         }
1039
1040         // Was the old condition true if the operand is positive?
1041         bool isTrueIfPositive = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT;
1042
1043         // If so, the new one isn't.
1044         isTrueIfPositive ^= true;
1045
1046         if (isTrueIfPositive)
1047           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, CompareVal,
1048                               SubOne(RHS));
1049         else
1050           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, CompareVal,
1051                               AddOne(RHS));
1052       }
1053
1054       if (LHSI->hasOneUse()) {
1055         // (icmp u/s (xor A SignBit), C) -> (icmp s/u A, (xor C SignBit))
1056         if (!ICI.isEquality() && XorCST->getValue().isSignBit()) {
1057           const APInt &SignBit = XorCST->getValue();
1058           ICmpInst::Predicate Pred = ICI.isSigned()
1059                                          ? ICI.getUnsignedPredicate()
1060                                          : ICI.getSignedPredicate();
1061           return new ICmpInst(Pred, LHSI->getOperand(0),
1062                               ConstantInt::get(ICI.getContext(),
1063                                                RHSV ^ SignBit));
1064         }
1065
1066         // (icmp u/s (xor A ~SignBit), C) -> (icmp s/u (xor C ~SignBit), A)
1067         if (!ICI.isEquality() && XorCST->isMaxValue(true)) {
1068           const APInt &NotSignBit = XorCST->getValue();
1069           ICmpInst::Predicate Pred = ICI.isSigned()
1070                                          ? ICI.getUnsignedPredicate()
1071                                          : ICI.getSignedPredicate();
1072           Pred = ICI.getSwappedPredicate(Pred);
1073           return new ICmpInst(Pred, LHSI->getOperand(0),
1074                               ConstantInt::get(ICI.getContext(),
1075                                                RHSV ^ NotSignBit));
1076         }
1077       }
1078     }
1079     break;
1080   case Instruction::And:         // (icmp pred (and X, AndCST), RHS)
1081     if (LHSI->hasOneUse() && isa<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1)) &&
1082         LHSI->getOperand(0)->hasOneUse()) {
1083       ConstantInt *AndCST = cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
1084
1085       // If the LHS is an AND of a truncating cast, we can widen the
1086       // and/compare to be the input width without changing the value
1087       // produced, eliminating a cast.
1088       if (TruncInst *Cast = dyn_cast<TruncInst>(LHSI->getOperand(0))) {
1089         // We can do this transformation if either the AND constant does not
1090         // have its sign bit set or if it is an equality comparison.
1091         // Extending a relational comparison when we're checking the sign
1092         // bit would not work.
1093         if (ICI.isEquality() ||
1094             (!AndCST->isNegative() && RHSV.isNonNegative())) {
1095           Value *NewAnd =
1096             Builder->CreateAnd(Cast->getOperand(0),
1097                                ConstantExpr::getZExt(AndCST, Cast->getSrcTy()));
1098           NewAnd->takeName(LHSI);
1099           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NewAnd,
1100                               ConstantExpr::getZExt(RHS, Cast->getSrcTy()));
1101         }
1102       }
1103
1104       // If the LHS is an AND of a zext, and we have an equality compare, we can
1105       // shrink the and/compare to the smaller type, eliminating the cast.
1106       if (ZExtInst *Cast = dyn_cast<ZExtInst>(LHSI->getOperand(0))) {
1107         IntegerType *Ty = cast<IntegerType>(Cast->getSrcTy());
1108         // Make sure we don't compare the upper bits, SimplifyDemandedBits
1109         // should fold the icmp to true/false in that case.
1110         if (ICI.isEquality() && RHSV.getActiveBits() <= Ty->getBitWidth()) {
1111           Value *NewAnd =
1112             Builder->CreateAnd(Cast->getOperand(0),
1113                                ConstantExpr::getTrunc(AndCST, Ty));
1114           NewAnd->takeName(LHSI);
1115           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NewAnd,
1116                               ConstantExpr::getTrunc(RHS, Ty));
1117         }
1118       }
1119
1120       // If this is: (X >> C1) & C2 != C3 (where any shift and any compare
1121       // could exist), turn it into (X & (C2 << C1)) != (C3 << C1).  This
1122       // happens a LOT in code produced by the C front-end, for bitfield
1123       // access.
1124       BinaryOperator *Shift = dyn_cast<BinaryOperator>(LHSI->getOperand(0));
1125       if (Shift && !Shift->isShift())
1126         Shift = 0;
1127
1128       ConstantInt *ShAmt;
1129       ShAmt = Shift ? dyn_cast<ConstantInt>(Shift->getOperand(1)) : 0;
1130       Type *Ty = Shift ? Shift->getType() : 0;  // Type of the shift.
1131       Type *AndTy = AndCST->getType();          // Type of the and.
1132
1133       // We can fold this as long as we can't shift unknown bits
1134       // into the mask.  This can only happen with signed shift
1135       // rights, as they sign-extend.
1136       if (ShAmt) {
1137         bool CanFold = Shift->isLogicalShift();
1138         if (!CanFold) {
1139           // To test for the bad case of the signed shr, see if any
1140           // of the bits shifted in could be tested after the mask.
1141           uint32_t TyBits = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
1142           int ShAmtVal = TyBits - ShAmt->getLimitedValue(TyBits);
1143
1144           uint32_t BitWidth = AndTy->getPrimitiveSizeInBits();
1145           if ((APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth-ShAmtVal) &
1146                AndCST->getValue()) == 0)
1147             CanFold = true;
1148         }
1149
1150         if (CanFold) {
1151           Constant *NewCst;
1152           if (Shift->getOpcode() == Instruction::Shl)
1153             NewCst = ConstantExpr::getLShr(RHS, ShAmt);
1154           else
1155             NewCst = ConstantExpr::getShl(RHS, ShAmt);
1156
1157           // Check to see if we are shifting out any of the bits being
1158           // compared.
1159           if (ConstantExpr::get(Shift->getOpcode(),
1160                                        NewCst, ShAmt) != RHS) {
1161             // If we shifted bits out, the fold is not going to work out.
1162             // As a special case, check to see if this means that the
1163             // result is always true or false now.
1164             if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
1165               return ReplaceInstUsesWith(ICI,
1166                                        ConstantInt::getFalse(ICI.getContext()));
1167             if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
1168               return ReplaceInstUsesWith(ICI,
1169                                        ConstantInt::getTrue(ICI.getContext()));
1170           } else {
1171             ICI.setOperand(1, NewCst);
1172             Constant *NewAndCST;
1173             if (Shift->getOpcode() == Instruction::Shl)
1174               NewAndCST = ConstantExpr::getLShr(AndCST, ShAmt);
1175             else
1176               NewAndCST = ConstantExpr::getShl(AndCST, ShAmt);
1177             LHSI->setOperand(1, NewAndCST);
1178             LHSI->setOperand(0, Shift->getOperand(0));
1179             Worklist.Add(Shift); // Shift is dead.
1180             return &ICI;
1181           }
1182         }
1183       }
1184
1185       // Turn ((X >> Y) & C) == 0  into  (X & (C << Y)) == 0.  The later is
1186       // preferable because it allows the C<<Y expression to be hoisted out
1187       // of a loop if Y is invariant and X is not.
1188       if (Shift && Shift->hasOneUse() && RHSV == 0 &&
1189           ICI.isEquality() && !Shift->isArithmeticShift() &&
1190           !isa<Constant>(Shift->getOperand(0))) {
1191         // Compute C << Y.
1192         Value *NS;
1193         if (Shift->getOpcode() == Instruction::LShr) {
1194           NS = Builder->CreateShl(AndCST, Shift->getOperand(1));
1195         } else {
1196           // Insert a logical shift.
1197           NS = Builder->CreateLShr(AndCST, Shift->getOperand(1));
1198         }
1199
1200         // Compute X & (C << Y).
1201         Value *NewAnd =
1202           Builder->CreateAnd(Shift->getOperand(0), NS, LHSI->getName());
1203
1204         ICI.setOperand(0, NewAnd);
1205         return &ICI;
1206       }
1207     }
1208
1209     // Try to optimize things like "A[i]&42 == 0" to index computations.
1210     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(LHSI->getOperand(0))) {
1211       if (GetElementPtrInst *GEP =
1212           dyn_cast<GetElementPtrInst>(LI->getOperand(0)))
1213         if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(GEP->getOperand(0)))
1214           if (GV->isConstant() && GV->hasDefinitiveInitializer() &&
1215               !LI->isVolatile() && isa<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) {
1216             ConstantInt *C = cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
1217             if (Instruction *Res = FoldCmpLoadFromIndexedGlobal(GEP, GV,ICI, C))
1218               return Res;
1219           }
1220     }
1221     break;
1222
1223   case Instruction::Or: {
1224     if (!ICI.isEquality() || !RHS->isNullValue() || !LHSI->hasOneUse())
1225       break;
1226     Value *P, *Q;
1227     if (match(LHSI, m_Or(m_PtrToInt(m_Value(P)), m_PtrToInt(m_Value(Q))))) {
1228       // Simplify icmp eq (or (ptrtoint P), (ptrtoint Q)), 0
1229       // -> and (icmp eq P, null), (icmp eq Q, null).
1230       Value *ICIP = Builder->CreateICmp(ICI.getPredicate(), P,
1231                                         Constant::getNullValue(P->getType()));
1232       Value *ICIQ = Builder->CreateICmp(ICI.getPredicate(), Q,
1233                                         Constant::getNullValue(Q->getType()));
1234       Instruction *Op;
1235       if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
1236         Op = BinaryOperator::CreateAnd(ICIP, ICIQ);
1237       else
1238         Op = BinaryOperator::CreateOr(ICIP, ICIQ);
1239       return Op;
1240     }
1241     break;
1242   }
1243
1244   case Instruction::Shl: {       // (icmp pred (shl X, ShAmt), CI)
1245     ConstantInt *ShAmt = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
1246     if (!ShAmt) break;
1247
1248     uint32_t TypeBits = RHSV.getBitWidth();
1249
1250     // Check that the shift amount is in range.  If not, don't perform
1251     // undefined shifts.  When the shift is visited it will be
1252     // simplified.
1253     if (ShAmt->uge(TypeBits))
1254       break;
1255
1256     if (ICI.isEquality()) {
1257       // If we are comparing against bits always shifted out, the
1258       // comparison cannot succeed.
1259       Constant *Comp =
1260         ConstantExpr::getShl(ConstantExpr::getLShr(RHS, ShAmt),
1261                                                                  ShAmt);
1262       if (Comp != RHS) {// Comparing against a bit that we know is zero.
1263         bool IsICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
1264         Constant *Cst =
1265           ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(ICI.getContext()), IsICMP_NE);
1266         return ReplaceInstUsesWith(ICI, Cst);
1267       }
1268
1269       // If the shift is NUW, then it is just shifting out zeros, no need for an
1270       // AND.
1271       if (cast<BinaryOperator>(LHSI)->hasNoUnsignedWrap())
1272         return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSI->getOperand(0),
1273                             ConstantExpr::getLShr(RHS, ShAmt));
1274
1275       if (LHSI->hasOneUse()) {
1276         // Otherwise strength reduce the shift into an and.
1277         uint32_t ShAmtVal = (uint32_t)ShAmt->getLimitedValue(TypeBits);
1278         Constant *Mask =
1279           ConstantInt::get(ICI.getContext(), APInt::getLowBitsSet(TypeBits,
1280                                                        TypeBits-ShAmtVal));
1281
1282         Value *And =
1283           Builder->CreateAnd(LHSI->getOperand(0),Mask, LHSI->getName()+".mask");
1284         return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), And,
1285                             ConstantExpr::getLShr(RHS, ShAmt));
1286       }
1287     }
1288
1289     // Otherwise, if this is a comparison of the sign bit, simplify to and/test.
1290     bool TrueIfSigned = false;
1291     if (LHSI->hasOneUse() &&
1292         isSignBitCheck(ICI.getPredicate(), RHS, TrueIfSigned)) {
1293       // (X << 31) <s 0  --> (X&1) != 0
1294       Constant *Mask = ConstantInt::get(LHSI->getOperand(0)->getType(),
1295                                         APInt::getOneBitSet(TypeBits,
1296                                             TypeBits-ShAmt->getZExtValue()-1));
1297       Value *And =
1298         Builder->CreateAnd(LHSI->getOperand(0), Mask, LHSI->getName()+".mask");
1299       return new ICmpInst(TrueIfSigned ? ICmpInst::ICMP_NE : ICmpInst::ICMP_EQ,
1300                           And, Constant::getNullValue(And->getType()));
1301     }
1302     break;
1303   }
1304
1305   case Instruction::LShr:         // (icmp pred (shr X, ShAmt), CI)
1306   case Instruction::AShr: {
1307     // Handle equality comparisons of shift-by-constant.
1308     BinaryOperator *BO = cast<BinaryOperator>(LHSI);
1309     if (ConstantInt *ShAmt = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) {
1310       if (Instruction *Res = FoldICmpShrCst(ICI, BO, ShAmt))
1311         return Res;
1312     }
1313
1314     // Handle exact shr's.
1315     if (ICI.isEquality() && BO->isExact() && BO->hasOneUse()) {
1316       if (RHSV.isMinValue())
1317         return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0), RHS);
1318     }
1319     break;
1320   }
1321
1322   case Instruction::SDiv:
1323   case Instruction::UDiv:
1324     // Fold: icmp pred ([us]div X, C1), C2 -> range test
1325     // Fold this div into the comparison, producing a range check.
1326     // Determine, based on the divide type, what the range is being
1327     // checked.  If there is an overflow on the low or high side, remember
1328     // it, otherwise compute the range [low, hi) bounding the new value.
1329     // See: InsertRangeTest above for the kinds of replacements possible.
1330     if (ConstantInt *DivRHS = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1)))
1331       if (Instruction *R = FoldICmpDivCst(ICI, cast<BinaryOperator>(LHSI),
1332                                           DivRHS))
1333         return R;
1334     break;
1335
1336   case Instruction::Add:
1337     // Fold: icmp pred (add X, C1), C2
1338     if (!ICI.isEquality()) {
1339       ConstantInt *LHSC = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
1340       if (!LHSC) break;
1341       const APInt &LHSV = LHSC->getValue();
1342
1343       ConstantRange CR = ICI.makeConstantRange(ICI.getPredicate(), RHSV)
1344                             .subtract(LHSV);
1345
1346       if (ICI.isSigned()) {
1347         if (CR.getLower().isSignBit()) {
1348           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, LHSI->getOperand(0),
1349                               ConstantInt::get(ICI.getContext(),CR.getUpper()));
1350         } else if (CR.getUpper().isSignBit()) {
1351           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, LHSI->getOperand(0),
1352                               ConstantInt::get(ICI.getContext(),CR.getLower()));
1353         }
1354       } else {
1355         if (CR.getLower().isMinValue()) {
1356           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, LHSI->getOperand(0),
1357                               ConstantInt::get(ICI.getContext(),CR.getUpper()));
1358         } else if (CR.getUpper().isMinValue()) {
1359           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, LHSI->getOperand(0),
1360                               ConstantInt::get(ICI.getContext(),CR.getLower()));
1361         }
1362       }
1363     }
1364     break;
1365   }
1366
1367   // Simplify icmp_eq and icmp_ne instructions with integer constant RHS.
1368   if (ICI.isEquality()) {
1369     bool isICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
1370
1371     // If the first operand is (add|sub|and|or|xor|rem) with a constant, and
1372     // the second operand is a constant, simplify a bit.
1373     if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(LHSI)) {
1374       switch (BO->getOpcode()) {
1375       case Instruction::SRem:
1376         // If we have a signed (X % (2^c)) == 0, turn it into an unsigned one.
1377         if (RHSV == 0 && isa<ConstantInt>(BO->getOperand(1)) &&BO->hasOneUse()){
1378           const APInt &V = cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))->getValue();
1379           if (V.sgt(1) && V.isPowerOf2()) {
1380             Value *NewRem =
1381               Builder->CreateURem(BO->getOperand(0), BO->getOperand(1),
1382                                   BO->getName());
1383             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NewRem,
1384                                 Constant::getNullValue(BO->getType()));
1385           }
1386         }
1387         break;
1388       case Instruction::Add:
1389         // Replace ((add A, B) != C) with (A != C-B) if B & C are constants.
1390         if (ConstantInt *BOp1C = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
1391           if (BO->hasOneUse())
1392             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0),
1393                                 ConstantExpr::getSub(RHS, BOp1C));
1394         } else if (RHSV == 0) {
1395           // Replace ((add A, B) != 0) with (A != -B) if A or B is
1396           // efficiently invertible, or if the add has just this one use.
1397           Value *BOp0 = BO->getOperand(0), *BOp1 = BO->getOperand(1);
1398
1399           if (Value *NegVal = dyn_castNegVal(BOp1))
1400             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BOp0, NegVal);
1401           if (Value *NegVal = dyn_castNegVal(BOp0))
1402             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NegVal, BOp1);
1403           if (BO->hasOneUse()) {
1404             Value *Neg = Builder->CreateNeg(BOp1);
1405             Neg->takeName(BO);
1406             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BOp0, Neg);
1407           }
1408         }
1409         break;
1410       case Instruction::Xor:
1411         // For the xor case, we can xor two constants together, eliminating
1412         // the explicit xor.
1413         if (Constant *BOC = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1))) {
1414           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0),
1415                               ConstantExpr::getXor(RHS, BOC));
1416         } else if (RHSV == 0) {
1417           // Replace ((xor A, B) != 0) with (A != B)
1418           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0),
1419                               BO->getOperand(1));
1420         }
1421         break;
1422       case Instruction::Sub:
1423         // Replace ((sub A, B) != C) with (B != A-C) if A & C are constants.
1424         if (ConstantInt *BOp0C = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(0))) {
1425           if (BO->hasOneUse())
1426             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(1),
1427                                 ConstantExpr::getSub(BOp0C, RHS));
1428         } else if (RHSV == 0) {
1429           // Replace ((sub A, B) != 0) with (A != B)
1430           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0),
1431                               BO->getOperand(1));
1432         }
1433         break;
1434       case Instruction::Or:
1435         // If bits are being or'd in that are not present in the constant we
1436         // are comparing against, then the comparison could never succeed!
1437         if (ConstantInt *BOC = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
1438           Constant *NotCI = ConstantExpr::getNot(RHS);
1439           if (!ConstantExpr::getAnd(BOC, NotCI)->isNullValue())
1440             return ReplaceInstUsesWith(ICI,
1441                              ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(ICI.getContext()),
1442                                        isICMP_NE));
1443         }
1444         break;
1445
1446       case Instruction::And:
1447         if (ConstantInt *BOC = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
1448           // If bits are being compared against that are and'd out, then the
1449           // comparison can never succeed!
1450           if ((RHSV & ~BOC->getValue()) != 0)
1451             return ReplaceInstUsesWith(ICI,
1452                              ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(ICI.getContext()),
1453                                        isICMP_NE));
1454
1455           // If we have ((X & C) == C), turn it into ((X & C) != 0).
1456           if (RHS == BOC && RHSV.isPowerOf2())
1457             return new ICmpInst(isICMP_NE ? ICmpInst::ICMP_EQ :
1458                                 ICmpInst::ICMP_NE, LHSI,
1459                                 Constant::getNullValue(RHS->getType()));
1460
1461           // Don't perform the following transforms if the AND has multiple uses
1462           if (!BO->hasOneUse())
1463             break;
1464
1465           // Replace (and X, (1 << size(X)-1) != 0) with x s< 0
1466           if (BOC->getValue().isSignBit()) {
1467             Value *X = BO->getOperand(0);
1468             Constant *Zero = Constant::getNullValue(X->getType());
1469             ICmpInst::Predicate pred = isICMP_NE ?
1470               ICmpInst::ICMP_SLT : ICmpInst::ICMP_SGE;
1471             return new ICmpInst(pred, X, Zero);
1472           }
1473
1474           // ((X & ~7) == 0) --> X < 8
1475           if (RHSV == 0 && isHighOnes(BOC)) {
1476             Value *X = BO->getOperand(0);
1477             Constant *NegX = ConstantExpr::getNeg(BOC);
1478             ICmpInst::Predicate pred = isICMP_NE ?
1479               ICmpInst::ICMP_UGE : ICmpInst::ICMP_ULT;
1480             return new ICmpInst(pred, X, NegX);
1481           }
1482         }
1483       default: break;
1484       }
1485     } else if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(LHSI)) {
1486       // Handle icmp {eq|ne} <intrinsic>, intcst.
1487       switch (II->getIntrinsicID()) {
1488       case Intrinsic::bswap:
1489         Worklist.Add(II);
1490         ICI.setOperand(0, II->getArgOperand(0));
1491         ICI.setOperand(1, ConstantInt::get(II->getContext(), RHSV.byteSwap()));
1492         return &ICI;
1493       case Intrinsic::ctlz:
1494       case Intrinsic::cttz:
1495         // ctz(A) == bitwidth(a)  ->  A == 0 and likewise for !=
1496         if (RHSV == RHS->getType()->getBitWidth()) {
1497           Worklist.Add(II);
1498           ICI.setOperand(0, II->getArgOperand(0));
1499           ICI.setOperand(1, ConstantInt::get(RHS->getType(), 0));
1500           return &ICI;
1501         }
1502         break;
1503       case Intrinsic::ctpop:
1504         // popcount(A) == 0  ->  A == 0 and likewise for !=
1505         if (RHS->isZero()) {
1506           Worklist.Add(II);
1507           ICI.setOperand(0, II->getArgOperand(0));
1508           ICI.setOperand(1, RHS);
1509           return &ICI;
1510         }
1511         break;
1512       default:
1513         break;
1514       }
1515     }
1516   }
1517   return 0;
1518 }
1519
1520 /// visitICmpInstWithCastAndCast - Handle icmp (cast x to y), (cast/cst).
1521 /// We only handle extending casts so far.
1522 ///
1523 Instruction *InstCombiner::visitICmpInstWithCastAndCast(ICmpInst &ICI) {
1524   const CastInst *LHSCI = cast<CastInst>(ICI.getOperand(0));
1525   Value *LHSCIOp        = LHSCI->getOperand(0);
1526   Type *SrcTy     = LHSCIOp->getType();
1527   Type *DestTy    = LHSCI->getType();
1528   Value *RHSCIOp;
1529
1530   // Turn icmp (ptrtoint x), (ptrtoint/c) into a compare of the input if the
1531   // integer type is the same size as the pointer type.
1532   if (TD && LHSCI->getOpcode() == Instruction::PtrToInt &&
1533       TD->getPointerSizeInBits() ==
1534          cast<IntegerType>(DestTy)->getBitWidth()) {
1535     Value *RHSOp = 0;
1536     if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(ICI.getOperand(1))) {
1537       RHSOp = ConstantExpr::getIntToPtr(RHSC, SrcTy);
1538     } else if (PtrToIntInst *RHSC = dyn_cast<PtrToIntInst>(ICI.getOperand(1))) {
1539       RHSOp = RHSC->getOperand(0);
1540       // If the pointer types don't match, insert a bitcast.
1541       if (LHSCIOp->getType() != RHSOp->getType())
1542         RHSOp = Builder->CreateBitCast(RHSOp, LHSCIOp->getType());
1543     }
1544
1545     if (RHSOp)
1546       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, RHSOp);
1547   }
1548
1549   // The code below only handles extension cast instructions, so far.
1550   // Enforce this.
1551   if (LHSCI->getOpcode() != Instruction::ZExt &&
1552       LHSCI->getOpcode() != Instruction::SExt)
1553     return 0;
1554
1555   bool isSignedExt = LHSCI->getOpcode() == Instruction::SExt;
1556   bool isSignedCmp = ICI.isSigned();
1557
1558   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(ICI.getOperand(1))) {
1559     // Not an extension from the same type?
1560     RHSCIOp = CI->getOperand(0);
1561     if (RHSCIOp->getType() != LHSCIOp->getType())
1562       return 0;
1563
1564     // If the signedness of the two casts doesn't agree (i.e. one is a sext
1565     // and the other is a zext), then we can't handle this.
1566     if (CI->getOpcode() != LHSCI->getOpcode())
1567       return 0;
1568
1569     // Deal with equality cases early.
1570     if (ICI.isEquality())
1571       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, RHSCIOp);
1572
1573     // A signed comparison of sign extended values simplifies into a
1574     // signed comparison.
1575     if (isSignedCmp && isSignedExt)
1576       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, RHSCIOp);
1577
1578     // The other three cases all fold into an unsigned comparison.
1579     return new ICmpInst(ICI.getUnsignedPredicate(), LHSCIOp, RHSCIOp);
1580   }
1581
1582   // If we aren't dealing with a constant on the RHS, exit early
1583   ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(ICI.getOperand(1));
1584   if (!CI)
1585     return 0;
1586
1587   // Compute the constant that would happen if we truncated to SrcTy then
1588   // reextended to DestTy.
1589   Constant *Res1 = ConstantExpr::getTrunc(CI, SrcTy);
1590   Constant *Res2 = ConstantExpr::getCast(LHSCI->getOpcode(),
1591                                                 Res1, DestTy);
1592
1593   // If the re-extended constant didn't change...
1594   if (Res2 == CI) {
1595     // Deal with equality cases early.
1596     if (ICI.isEquality())
1597       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, Res1);
1598
1599     // A signed comparison of sign extended values simplifies into a
1600     // signed comparison.
1601     if (isSignedExt && isSignedCmp)
1602       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, Res1);
1603
1604     // The other three cases all fold into an unsigned comparison.
1605     return new ICmpInst(ICI.getUnsignedPredicate(), LHSCIOp, Res1);
1606   }
1607
1608   // The re-extended constant changed so the constant cannot be represented
1609   // in the shorter type. Consequently, we cannot emit a simple comparison.
1610   // All the cases that fold to true or false will have already been handled
1611   // by SimplifyICmpInst, so only deal with the tricky case.
1612
1613   if (isSignedCmp || !isSignedExt)
1614     return 0;
1615
1616   // Evaluate the comparison for LT (we invert for GT below). LE and GE cases
1617   // should have been folded away previously and not enter in here.
1618
1619   // We're performing an unsigned comp with a sign extended value.
1620   // This is true if the input is >= 0. [aka >s -1]
1621   Constant *NegOne = Constant::getAllOnesValue(SrcTy);
1622   Value *Result = Builder->CreateICmpSGT(LHSCIOp, NegOne, ICI.getName());
1623
1624   // Finally, return the value computed.
1625   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_ULT)
1626     return ReplaceInstUsesWith(ICI, Result);
1627
1628   assert(ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_UGT && "ICmp should be folded!");
1629   return BinaryOperator::CreateNot(Result);
1630 }
1631
1632 /// ProcessUGT_ADDCST_ADD - The caller has matched a pattern of the form:
1633 ///   I = icmp ugt (add (add A, B), CI2), CI1
1634 /// If this is of the form:
1635 ///   sum = a + b
1636 ///   if (sum+128 >u 255)
1637 /// Then replace it with llvm.sadd.with.overflow.i8.
1638 ///
1639 static Instruction *ProcessUGT_ADDCST_ADD(ICmpInst &I, Value *A, Value *B,
1640                                           ConstantInt *CI2, ConstantInt *CI1,
1641                                           InstCombiner &IC) {
1642   // The transformation we're trying to do here is to transform this into an
1643   // llvm.sadd.with.overflow.  To do this, we have to replace the original add
1644   // with a narrower add, and discard the add-with-constant that is part of the
1645   // range check (if we can't eliminate it, this isn't profitable).
1646
1647   // In order to eliminate the add-with-constant, the compare can be its only
1648   // use.
1649   Instruction *AddWithCst = cast<Instruction>(I.getOperand(0));
1650   if (!AddWithCst->hasOneUse()) return 0;
1651
1652   // If CI2 is 2^7, 2^15, 2^31, then it might be an sadd.with.overflow.
1653   if (!CI2->getValue().isPowerOf2()) return 0;
1654   unsigned NewWidth = CI2->getValue().countTrailingZeros();
1655   if (NewWidth != 7 && NewWidth != 15 && NewWidth != 31) return 0;
1656
1657   // The width of the new add formed is 1 more than the bias.
1658   ++NewWidth;
1659
1660   // Check to see that CI1 is an all-ones value with NewWidth bits.
1661   if (CI1->getBitWidth() == NewWidth ||
1662       CI1->getValue() != APInt::getLowBitsSet(CI1->getBitWidth(), NewWidth))
1663     return 0;
1664
1665   // This is only really a signed overflow check if the inputs have been
1666   // sign-extended; check for that condition. For example, if CI2 is 2^31 and
1667   // the operands of the add are 64 bits wide, we need at least 33 sign bits.
1668   unsigned NeededSignBits = CI1->getBitWidth() - NewWidth + 1;
1669   if (IC.ComputeNumSignBits(A) < NeededSignBits ||
1670       IC.ComputeNumSignBits(B) < NeededSignBits)
1671     return 0;
1672
1673   // In order to replace the original add with a narrower
1674   // llvm.sadd.with.overflow, the only uses allowed are the add-with-constant
1675   // and truncates that discard the high bits of the add.  Verify that this is
1676   // the case.
1677   Instruction *OrigAdd = cast<Instruction>(AddWithCst->getOperand(0));
1678   for (Value::use_iterator UI = OrigAdd->use_begin(), E = OrigAdd->use_end();
1679        UI != E; ++UI) {
1680     if (*UI == AddWithCst) continue;
1681
1682     // Only accept truncates for now.  We would really like a nice recursive
1683     // predicate like SimplifyDemandedBits, but which goes downwards the use-def
1684     // chain to see which bits of a value are actually demanded.  If the
1685     // original add had another add which was then immediately truncated, we
1686     // could still do the transformation.
1687     TruncInst *TI = dyn_cast<TruncInst>(*UI);
1688     if (TI == 0 ||
1689         TI->getType()->getPrimitiveSizeInBits() > NewWidth) return 0;
1690   }
1691
1692   // If the pattern matches, truncate the inputs to the narrower type and
1693   // use the sadd_with_overflow intrinsic to efficiently compute both the
1694   // result and the overflow bit.
1695   Module *M = I.getParent()->getParent()->getParent();
1696
1697   Type *NewType = IntegerType::get(OrigAdd->getContext(), NewWidth);
1698   Value *F = Intrinsic::getDeclaration(M, Intrinsic::sadd_with_overflow,
1699                                        NewType);
1700
1701   InstCombiner::BuilderTy *Builder = IC.Builder;
1702
1703   // Put the new code above the original add, in case there are any uses of the
1704   // add between the add and the compare.
1705   Builder->SetInsertPoint(OrigAdd);
1706
1707   Value *TruncA = Builder->CreateTrunc(A, NewType, A->getName()+".trunc");
1708   Value *TruncB = Builder->CreateTrunc(B, NewType, B->getName()+".trunc");
1709   CallInst *Call = Builder->CreateCall2(F, TruncA, TruncB, "sadd");
1710   Value *Add = Builder->CreateExtractValue(Call, 0, "sadd.result");
1711   Value *ZExt = Builder->CreateZExt(Add, OrigAdd->getType());
1712
1713   // The inner add was the result of the narrow add, zero extended to the
1714   // wider type.  Replace it with the result computed by the intrinsic.
1715   IC.ReplaceInstUsesWith(*OrigAdd, ZExt);
1716
1717   // The original icmp gets replaced with the overflow value.
1718   return ExtractValueInst::Create(Call, 1, "sadd.overflow");
1719 }
1720
1721 static Instruction *ProcessUAddIdiom(Instruction &I, Value *OrigAddV,
1722                                      InstCombiner &IC) {
1723   // Don't bother doing this transformation for pointers, don't do it for
1724   // vectors.
1725   if (!isa<IntegerType>(OrigAddV->getType())) return 0;
1726
1727   // If the add is a constant expr, then we don't bother transforming it.
1728   Instruction *OrigAdd = dyn_cast<Instruction>(OrigAddV);
1729   if (OrigAdd == 0) return 0;
1730
1731   Value *LHS = OrigAdd->getOperand(0), *RHS = OrigAdd->getOperand(1);
1732
1733   // Put the new code above the original add, in case there are any uses of the
1734   // add between the add and the compare.
1735   InstCombiner::BuilderTy *Builder = IC.Builder;
1736   Builder->SetInsertPoint(OrigAdd);
1737
1738   Module *M = I.getParent()->getParent()->getParent();
1739   Type *Ty = LHS->getType();
1740   Value *F = Intrinsic::getDeclaration(M, Intrinsic::uadd_with_overflow, Ty);
1741   CallInst *Call = Builder->CreateCall2(F, LHS, RHS, "uadd");
1742   Value *Add = Builder->CreateExtractValue(Call, 0);
1743
1744   IC.ReplaceInstUsesWith(*OrigAdd, Add);
1745
1746   // The original icmp gets replaced with the overflow value.
1747   return ExtractValueInst::Create(Call, 1, "uadd.overflow");
1748 }
1749
1750 // DemandedBitsLHSMask - When performing a comparison against a constant,
1751 // it is possible that not all the bits in the LHS are demanded.  This helper
1752 // method computes the mask that IS demanded.
1753 static APInt DemandedBitsLHSMask(ICmpInst &I,
1754                                  unsigned BitWidth, bool isSignCheck) {
1755   if (isSignCheck)
1756     return APInt::getSignBit(BitWidth);
1757
1758   ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I.getOperand(1));
1759   if (!CI) return APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
1760   const APInt &RHS = CI->getValue();
1761
1762   switch (I.getPredicate()) {
1763   // For a UGT comparison, we don't care about any bits that
1764   // correspond to the trailing ones of the comparand.  The value of these
1765   // bits doesn't impact the outcome of the comparison, because any value
1766   // greater than the RHS must differ in a bit higher than these due to carry.
1767   case ICmpInst::ICMP_UGT: {
1768     unsigned trailingOnes = RHS.countTrailingOnes();
1769     APInt lowBitsSet = APInt::getLowBitsSet(BitWidth, trailingOnes);
1770     return ~lowBitsSet;
1771   }
1772
1773   // Similarly, for a ULT comparison, we don't care about the trailing zeros.
1774   // Any value less than the RHS must differ in a higher bit because of carries.
1775   case ICmpInst::ICMP_ULT: {
1776     unsigned trailingZeros = RHS.countTrailingZeros();
1777     APInt lowBitsSet = APInt::getLowBitsSet(BitWidth, trailingZeros);
1778     return ~lowBitsSet;
1779   }
1780
1781   default:
1782     return APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
1783   }
1784
1785 }
1786
1787 Instruction *InstCombiner::visitICmpInst(ICmpInst &I) {
1788   bool Changed = false;
1789   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
1790
1791   /// Orders the operands of the compare so that they are listed from most
1792   /// complex to least complex.  This puts constants before unary operators,
1793   /// before binary operators.
1794   if (getComplexity(Op0) < getComplexity(Op1)) {
1795     I.swapOperands();
1796     std::swap(Op0, Op1);
1797     Changed = true;
1798   }
1799
1800   if (Value *V = SimplifyICmpInst(I.getPredicate(), Op0, Op1, TD))
1801     return ReplaceInstUsesWith(I, V);
1802
1803   // comparing -val or val with non-zero is the same as just comparing val
1804   // ie, abs(val) != 0 -> val != 0
1805   if (I.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE && match(Op1, m_Zero()))
1806   {
1807     Value *Cond, *SelectTrue, *SelectFalse;
1808     if (match(Op0, m_Select(m_Value(Cond), m_Value(SelectTrue),
1809                             m_Value(SelectFalse)))) {
1810       if (Value *V = dyn_castNegVal(SelectTrue)) {
1811         if (V == SelectFalse)
1812           return CmpInst::Create(Instruction::ICmp, I.getPredicate(), V, Op1);
1813       }
1814       else if (Value *V = dyn_castNegVal(SelectFalse)) {
1815         if (V == SelectTrue)
1816           return CmpInst::Create(Instruction::ICmp, I.getPredicate(), V, Op1);
1817       }
1818     }
1819   }
1820
1821   Type *Ty = Op0->getType();
1822
1823   // icmp's with boolean values can always be turned into bitwise operations
1824   if (Ty->isIntegerTy(1)) {
1825     switch (I.getPredicate()) {
1826     default: llvm_unreachable("Invalid icmp instruction!");
1827     case ICmpInst::ICMP_EQ: {               // icmp eq i1 A, B -> ~(A^B)
1828       Value *Xor = Builder->CreateXor(Op0, Op1, I.getName()+"tmp");
1829       return BinaryOperator::CreateNot(Xor);
1830     }
1831     case ICmpInst::ICMP_NE:                  // icmp eq i1 A, B -> A^B
1832       return BinaryOperator::CreateXor(Op0, Op1);
1833
1834     case ICmpInst::ICMP_UGT:
1835       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp ugt -> icmp ult
1836       // FALL THROUGH
1837     case ICmpInst::ICMP_ULT:{               // icmp ult i1 A, B -> ~A & B
1838       Value *Not = Builder->CreateNot(Op0, I.getName()+"tmp");
1839       return BinaryOperator::CreateAnd(Not, Op1);
1840     }
1841     case ICmpInst::ICMP_SGT:
1842       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp sgt -> icmp slt
1843       // FALL THROUGH
1844     case ICmpInst::ICMP_SLT: {               // icmp slt i1 A, B -> A & ~B
1845       Value *Not = Builder->CreateNot(Op1, I.getName()+"tmp");
1846       return BinaryOperator::CreateAnd(Not, Op0);
1847     }
1848     case ICmpInst::ICMP_UGE:
1849       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp uge -> icmp ule
1850       // FALL THROUGH
1851     case ICmpInst::ICMP_ULE: {               //  icmp ule i1 A, B -> ~A | B
1852       Value *Not = Builder->CreateNot(Op0, I.getName()+"tmp");
1853       return BinaryOperator::CreateOr(Not, Op1);
1854     }
1855     case ICmpInst::ICMP_SGE:
1856       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp sge -> icmp sle
1857       // FALL THROUGH
1858     case ICmpInst::ICMP_SLE: {               //  icmp sle i1 A, B -> A | ~B
1859       Value *Not = Builder->CreateNot(Op1, I.getName()+"tmp");
1860       return BinaryOperator::CreateOr(Not, Op0);
1861     }
1862     }
1863   }
1864
1865   unsigned BitWidth = 0;
1866   if (Ty->isIntOrIntVectorTy())
1867     BitWidth = Ty->getScalarSizeInBits();
1868   else if (TD)  // Pointers require TD info to get their size.
1869     BitWidth = TD->getTypeSizeInBits(Ty->getScalarType());
1870
1871   bool isSignBit = false;
1872
1873   // See if we are doing a comparison with a constant.
1874   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
1875     Value *A = 0, *B = 0;
1876
1877     // Match the following pattern, which is a common idiom when writing
1878     // overflow-safe integer arithmetic function.  The source performs an
1879     // addition in wider type, and explicitly checks for overflow using
1880     // comparisons against INT_MIN and INT_MAX.  Simplify this by using the
1881     // sadd_with_overflow intrinsic.
1882     //
1883     // TODO: This could probably be generalized to handle other overflow-safe
1884     // operations if we worked out the formulas to compute the appropriate
1885     // magic constants.
1886     //
1887     // sum = a + b
1888     // if (sum+128 >u 255)  ...  -> llvm.sadd.with.overflow.i8
1889     {
1890     ConstantInt *CI2;    // I = icmp ugt (add (add A, B), CI2), CI
1891     if (I.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_UGT &&
1892         match(Op0, m_Add(m_Add(m_Value(A), m_Value(B)), m_ConstantInt(CI2))))
1893       if (Instruction *Res = ProcessUGT_ADDCST_ADD(I, A, B, CI2, CI, *this))
1894         return Res;
1895     }
1896
1897     // (icmp ne/eq (sub A B) 0) -> (icmp ne/eq A, B)
1898     if (I.isEquality() && CI->isZero() &&
1899         match(Op0, m_Sub(m_Value(A), m_Value(B)))) {
1900       // (icmp cond A B) if cond is equality
1901       return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, B);
1902     }
1903
1904     // If we have an icmp le or icmp ge instruction, turn it into the
1905     // appropriate icmp lt or icmp gt instruction.  This allows us to rely on
1906     // them being folded in the code below.  The SimplifyICmpInst code has
1907     // already handled the edge cases for us, so we just assert on them.
1908     switch (I.getPredicate()) {
1909     default: break;
1910     case ICmpInst::ICMP_ULE:
1911       assert(!CI->isMaxValue(false));                 // A <=u MAX -> TRUE
1912       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Op0,
1913                           ConstantInt::get(CI->getContext(), CI->getValue()+1));
1914     case ICmpInst::ICMP_SLE:
1915       assert(!CI->isMaxValue(true));                  // A <=s MAX -> TRUE
1916       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, Op0,
1917                           ConstantInt::get(CI->getContext(), CI->getValue()+1));
1918     case ICmpInst::ICMP_UGE:
1919       assert(!CI->isMinValue(false));                 // A >=u MIN -> TRUE
1920       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, Op0,
1921                           ConstantInt::get(CI->getContext(), CI->getValue()-1));
1922     case ICmpInst::ICMP_SGE:
1923       assert(!CI->isMinValue(true));                  // A >=s MIN -> TRUE
1924       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, Op0,
1925                           ConstantInt::get(CI->getContext(), CI->getValue()-1));
1926     }
1927
1928     // If this comparison is a normal comparison, it demands all
1929     // bits, if it is a sign bit comparison, it only demands the sign bit.
1930     bool UnusedBit;
1931     isSignBit = isSignBitCheck(I.getPredicate(), CI, UnusedBit);
1932   }
1933
1934   // See if we can fold the comparison based on range information we can get
1935   // by checking whether bits are known to be zero or one in the input.
1936   if (BitWidth != 0) {
1937     APInt Op0KnownZero(BitWidth, 0), Op0KnownOne(BitWidth, 0);
1938     APInt Op1KnownZero(BitWidth, 0), Op1KnownOne(BitWidth, 0);
1939
1940     if (SimplifyDemandedBits(I.getOperandUse(0),
1941                              DemandedBitsLHSMask(I, BitWidth, isSignBit),
1942                              Op0KnownZero, Op0KnownOne, 0))
1943       return &I;
1944     if (SimplifyDemandedBits(I.getOperandUse(1),
1945                              APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
1946                              Op1KnownZero, Op1KnownOne, 0))
1947       return &I;
1948
1949     // Given the known and unknown bits, compute a range that the LHS could be
1950     // in.  Compute the Min, Max and RHS values based on the known bits. For the
1951     // EQ and NE we use unsigned values.
1952     APInt Op0Min(BitWidth, 0), Op0Max(BitWidth, 0);
1953     APInt Op1Min(BitWidth, 0), Op1Max(BitWidth, 0);
1954     if (I.isSigned()) {
1955       ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits(Op0KnownZero, Op0KnownOne,
1956                                              Op0Min, Op0Max);
1957       ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits(Op1KnownZero, Op1KnownOne,
1958                                              Op1Min, Op1Max);
1959     } else {
1960       ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits(Op0KnownZero, Op0KnownOne,
1961                                                Op0Min, Op0Max);
1962       ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits(Op1KnownZero, Op1KnownOne,
1963                                                Op1Min, Op1Max);
1964     }
1965
1966     // If Min and Max are known to be the same, then SimplifyDemandedBits
1967     // figured out that the LHS is a constant.  Just constant fold this now so
1968     // that code below can assume that Min != Max.
1969     if (!isa<Constant>(Op0) && Op0Min == Op0Max)
1970       return new ICmpInst(I.getPredicate(),
1971                           ConstantInt::get(Op0->getType(), Op0Min), Op1);
1972     if (!isa<Constant>(Op1) && Op1Min == Op1Max)
1973       return new ICmpInst(I.getPredicate(), Op0,
1974                           ConstantInt::get(Op1->getType(), Op1Min));
1975
1976     // Based on the range information we know about the LHS, see if we can
1977     // simplify this comparison.  For example, (x&4) < 8 is always true.
1978     switch (I.getPredicate()) {
1979     default: llvm_unreachable("Unknown icmp opcode!");
1980     case ICmpInst::ICMP_EQ: {
1981       if (Op0Max.ult(Op1Min) || Op0Min.ugt(Op1Max))
1982         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(I.getType()));
1983
1984       // If all bits are known zero except for one, then we know at most one
1985       // bit is set.   If the comparison is against zero, then this is a check
1986       // to see if *that* bit is set.
1987       APInt Op0KnownZeroInverted = ~Op0KnownZero;
1988       if (~Op1KnownZero == 0 && Op0KnownZeroInverted.isPowerOf2()) {
1989         // If the LHS is an AND with the same constant, look through it.
1990         Value *LHS = 0;
1991         ConstantInt *LHSC = 0;
1992         if (!match(Op0, m_And(m_Value(LHS), m_ConstantInt(LHSC))) ||
1993             LHSC->getValue() != Op0KnownZeroInverted)
1994           LHS = Op0;
1995
1996         // If the LHS is 1 << x, and we know the result is a power of 2 like 8,
1997         // then turn "((1 << x)&8) == 0" into "x != 3".
1998         Value *X = 0;
1999         if (match(LHS, m_Shl(m_One(), m_Value(X)))) {
2000           unsigned CmpVal = Op0KnownZeroInverted.countTrailingZeros();
2001           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, X,
2002                               ConstantInt::get(X->getType(), CmpVal));
2003         }
2004
2005         // If the LHS is 8 >>u x, and we know the result is a power of 2 like 1,
2006         // then turn "((8 >>u x)&1) == 0" into "x != 3".
2007         const APInt *CI;
2008         if (Op0KnownZeroInverted == 1 &&
2009             match(LHS, m_LShr(m_Power2(CI), m_Value(X))))
2010           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, X,
2011                               ConstantInt::get(X->getType(),
2012                                                CI->countTrailingZeros()));
2013       }
2014
2015       break;
2016     }
2017     case ICmpInst::ICMP_NE: {
2018       if (Op0Max.ult(Op1Min) || Op0Min.ugt(Op1Max))
2019         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(I.getType()));
2020
2021       // If all bits are known zero except for one, then we know at most one
2022       // bit is set.   If the comparison is against zero, then this is a check
2023       // to see if *that* bit is set.
2024       APInt Op0KnownZeroInverted = ~Op0KnownZero;
2025       if (~Op1KnownZero == 0 && Op0KnownZeroInverted.isPowerOf2()) {
2026         // If the LHS is an AND with the same constant, look through it.
2027         Value *LHS = 0;
2028         ConstantInt *LHSC = 0;
2029         if (!match(Op0, m_And(m_Value(LHS), m_ConstantInt(LHSC))) ||
2030             LHSC->getValue() != Op0KnownZeroInverted)
2031           LHS = Op0;
2032
2033         // If the LHS is 1 << x, and we know the result is a power of 2 like 8,
2034         // then turn "((1 << x)&8) != 0" into "x == 3".
2035         Value *X = 0;
2036         if (match(LHS, m_Shl(m_One(), m_Value(X)))) {
2037           unsigned CmpVal = Op0KnownZeroInverted.countTrailingZeros();
2038           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, X,
2039                               ConstantInt::get(X->getType(), CmpVal));
2040         }
2041
2042         // If the LHS is 8 >>u x, and we know the result is a power of 2 like 1,
2043         // then turn "((8 >>u x)&1) != 0" into "x == 3".
2044         const APInt *CI;
2045         if (Op0KnownZeroInverted == 1 &&
2046             match(LHS, m_LShr(m_Power2(CI), m_Value(X))))
2047           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, X,
2048                               ConstantInt::get(X->getType(),
2049                                                CI->countTrailingZeros()));
2050       }
2051
2052       break;
2053     }
2054     case ICmpInst::ICMP_ULT:
2055       if (Op0Max.ult(Op1Min))          // A <u B -> true if max(A) < min(B)
2056         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(I.getType()));
2057       if (Op0Min.uge(Op1Max))          // A <u B -> false if min(A) >= max(B)
2058         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(I.getType()));
2059       if (Op1Min == Op0Max)            // A <u B -> A != B if max(A) == min(B)
2060         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
2061       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2062         if (Op1Max == Op0Min+1)        // A <u C -> A == C-1 if min(A)+1 == C
2063           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0,
2064                           ConstantInt::get(CI->getContext(), CI->getValue()-1));
2065
2066         // (x <u 2147483648) -> (x >s -1)  -> true if sign bit clear
2067         if (CI->isMinValue(true))
2068           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, Op0,
2069                            Constant::getAllOnesValue(Op0->getType()));
2070       }
2071       break;
2072     case ICmpInst::ICMP_UGT:
2073       if (Op0Min.ugt(Op1Max))          // A >u B -> true if min(A) > max(B)
2074         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(I.getType()));
2075       if (Op0Max.ule(Op1Min))          // A >u B -> false if max(A) <= max(B)
2076         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(I.getType()));
2077
2078       if (Op1Max == Op0Min)            // A >u B -> A != B if min(A) == max(B)
2079         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
2080       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2081         if (Op1Min == Op0Max-1)        // A >u C -> A == C+1 if max(a)-1 == C
2082           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0,
2083                           ConstantInt::get(CI->getContext(), CI->getValue()+1));
2084
2085         // (x >u 2147483647) -> (x <s 0)  -> true if sign bit set
2086         if (CI->isMaxValue(true))
2087           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, Op0,
2088                               Constant::getNullValue(Op0->getType()));
2089       }
2090       break;
2091     case ICmpInst::ICMP_SLT:
2092       if (Op0Max.slt(Op1Min))          // A <s B -> true if max(A) < min(C)
2093         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(I.getType()));
2094       if (Op0Min.sge(Op1Max))          // A <s B -> false if min(A) >= max(C)
2095         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(I.getType()));
2096       if (Op1Min == Op0Max)            // A <s B -> A != B if max(A) == min(B)
2097         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
2098       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2099         if (Op1Max == Op0Min+1)        // A <s C -> A == C-1 if min(A)+1 == C
2100           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0,
2101                           ConstantInt::get(CI->getContext(), CI->getValue()-1));
2102       }
2103       break;
2104     case ICmpInst::ICMP_SGT:
2105       if (Op0Min.sgt(Op1Max))          // A >s B -> true if min(A) > max(B)
2106         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(I.getType()));
2107       if (Op0Max.sle(Op1Min))          // A >s B -> false if max(A) <= min(B)
2108         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(I.getType()));
2109
2110       if (Op1Max == Op0Min)            // A >s B -> A != B if min(A) == max(B)
2111         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
2112       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2113         if (Op1Min == Op0Max-1)        // A >s C -> A == C+1 if max(A)-1 == C
2114           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0,
2115                           ConstantInt::get(CI->getContext(), CI->getValue()+1));
2116       }
2117       break;
2118     case ICmpInst::ICMP_SGE:
2119       assert(!isa<ConstantInt>(Op1) && "ICMP_SGE with ConstantInt not folded!");
2120       if (Op0Min.sge(Op1Max))          // A >=s B -> true if min(A) >= max(B)
2121         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(I.getType()));
2122       if (Op0Max.slt(Op1Min))          // A >=s B -> false if max(A) < min(B)
2123         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(I.getType()));
2124       break;
2125     case ICmpInst::ICMP_SLE:
2126       assert(!isa<ConstantInt>(Op1) && "ICMP_SLE with ConstantInt not folded!");
2127       if (Op0Max.sle(Op1Min))          // A <=s B -> true if max(A) <= min(B)
2128         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(I.getType()));
2129       if (Op0Min.sgt(Op1Max))          // A <=s B -> false if min(A) > max(B)
2130         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(I.getType()));
2131       break;
2132     case ICmpInst::ICMP_UGE:
2133       assert(!isa<ConstantInt>(Op1) && "ICMP_UGE with ConstantInt not folded!");
2134       if (Op0Min.uge(Op1Max))          // A >=u B -> true if min(A) >= max(B)
2135         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(I.getType()));
2136       if (Op0Max.ult(Op1Min))          // A >=u B -> false if max(A) < min(B)
2137         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(I.getType()));
2138       break;
2139     case ICmpInst::ICMP_ULE:
2140       assert(!isa<ConstantInt>(Op1) && "ICMP_ULE with ConstantInt not folded!");
2141       if (Op0Max.ule(Op1Min))          // A <=u B -> true if max(A) <= min(B)
2142         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(I.getType()));
2143       if (Op0Min.ugt(Op1Max))          // A <=u B -> false if min(A) > max(B)
2144         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(I.getType()));
2145       break;
2146     }
2147
2148     // Turn a signed comparison into an unsigned one if both operands
2149     // are known to have the same sign.
2150     if (I.isSigned() &&
2151         ((Op0KnownZero.isNegative() && Op1KnownZero.isNegative()) ||
2152          (Op0KnownOne.isNegative() && Op1KnownOne.isNegative())))
2153       return new ICmpInst(I.getUnsignedPredicate(), Op0, Op1);
2154   }
2155
2156   // Test if the ICmpInst instruction is used exclusively by a select as
2157   // part of a minimum or maximum operation. If so, refrain from doing
2158   // any other folding. This helps out other analyses which understand
2159   // non-obfuscated minimum and maximum idioms, such as ScalarEvolution
2160   // and CodeGen. And in this case, at least one of the comparison
2161   // operands has at least one user besides the compare (the select),
2162   // which would often largely negate the benefit of folding anyway.
2163   if (I.hasOneUse())
2164     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(*I.use_begin()))
2165       if ((SI->getOperand(1) == Op0 && SI->getOperand(2) == Op1) ||
2166           (SI->getOperand(2) == Op0 && SI->getOperand(1) == Op1))
2167         return 0;
2168
2169   // See if we are doing a comparison between a constant and an instruction that
2170   // can be folded into the comparison.
2171   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2172     // Since the RHS is a ConstantInt (CI), if the left hand side is an
2173     // instruction, see if that instruction also has constants so that the
2174     // instruction can be folded into the icmp
2175     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
2176       if (Instruction *Res = visitICmpInstWithInstAndIntCst(I, LHSI, CI))
2177         return Res;
2178   }
2179
2180   // Handle icmp with constant (but not simple integer constant) RHS
2181   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
2182     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
2183       switch (LHSI->getOpcode()) {
2184       case Instruction::GetElementPtr:
2185           // icmp pred GEP (P, int 0, int 0, int 0), null -> icmp pred P, null
2186         if (RHSC->isNullValue() &&
2187             cast<GetElementPtrInst>(LHSI)->hasAllZeroIndices())
2188           return new ICmpInst(I.getPredicate(), LHSI->getOperand(0),
2189                   Constant::getNullValue(LHSI->getOperand(0)->getType()));
2190         break;
2191       case Instruction::PHI:
2192         // Only fold icmp into the PHI if the phi and icmp are in the same
2193         // block.  If in the same block, we're encouraging jump threading.  If
2194         // not, we are just pessimizing the code by making an i1 phi.
2195         if (LHSI->getParent() == I.getParent())
2196           if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2197             return NV;
2198         break;
2199       case Instruction::Select: {
2200         // If either operand of the select is a constant, we can fold the
2201         // comparison into the select arms, which will cause one to be
2202         // constant folded and the select turned into a bitwise or.
2203         Value *Op1 = 0, *Op2 = 0;
2204         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(1)))
2205           Op1 = ConstantExpr::getICmp(I.getPredicate(), C, RHSC);
2206         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(2)))
2207           Op2 = ConstantExpr::getICmp(I.getPredicate(), C, RHSC);
2208
2209         // We only want to perform this transformation if it will not lead to
2210         // additional code. This is true if either both sides of the select
2211         // fold to a constant (in which case the icmp is replaced with a select
2212         // which will usually simplify) or this is the only user of the
2213         // select (in which case we are trading a select+icmp for a simpler
2214         // select+icmp).
2215         if ((Op1 && Op2) || (LHSI->hasOneUse() && (Op1 || Op2))) {
2216           if (!Op1)
2217             Op1 = Builder->CreateICmp(I.getPredicate(), LHSI->getOperand(1),
2218                                       RHSC, I.getName());
2219           if (!Op2)
2220             Op2 = Builder->CreateICmp(I.getPredicate(), LHSI->getOperand(2),
2221                                       RHSC, I.getName());
2222           return SelectInst::Create(LHSI->getOperand(0), Op1, Op2);
2223         }
2224         break;
2225       }
2226       case Instruction::IntToPtr:
2227         // icmp pred inttoptr(X), null -> icmp pred X, 0
2228         if (RHSC->isNullValue() && TD &&
2229             TD->getIntPtrType(RHSC->getContext()) ==
2230                LHSI->getOperand(0)->getType())
2231           return new ICmpInst(I.getPredicate(), LHSI->getOperand(0),
2232                         Constant::getNullValue(LHSI->getOperand(0)->getType()));
2233         break;
2234
2235       case Instruction::Load:
2236         // Try to optimize things like "A[i] > 4" to index computations.
2237         if (GetElementPtrInst *GEP =
2238               dyn_cast<GetElementPtrInst>(LHSI->getOperand(0))) {
2239           if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(GEP->getOperand(0)))
2240             if (GV->isConstant() && GV->hasDefinitiveInitializer() &&
2241                 !cast<LoadInst>(LHSI)->isVolatile())
2242               if (Instruction *Res = FoldCmpLoadFromIndexedGlobal(GEP, GV, I))
2243                 return Res;
2244         }
2245         break;
2246       }
2247   }
2248
2249   // If we can optimize a 'icmp GEP, P' or 'icmp P, GEP', do so now.
2250   if (GEPOperator *GEP = dyn_cast<GEPOperator>(Op0))
2251     if (Instruction *NI = FoldGEPICmp(GEP, Op1, I.getPredicate(), I))
2252       return NI;
2253   if (GEPOperator *GEP = dyn_cast<GEPOperator>(Op1))
2254     if (Instruction *NI = FoldGEPICmp(GEP, Op0,
2255                            ICmpInst::getSwappedPredicate(I.getPredicate()), I))
2256       return NI;
2257
2258   // Test to see if the operands of the icmp are casted versions of other
2259   // values.  If the ptr->ptr cast can be stripped off both arguments, we do so
2260   // now.
2261   if (BitCastInst *CI = dyn_cast<BitCastInst>(Op0)) {
2262     if (Op0->getType()->isPointerTy() &&
2263         (isa<Constant>(Op1) || isa<BitCastInst>(Op1))) {
2264       // We keep moving the cast from the left operand over to the right
2265       // operand, where it can often be eliminated completely.
2266       Op0 = CI->getOperand(0);
2267
2268       // If operand #1 is a bitcast instruction, it must also be a ptr->ptr cast
2269       // so eliminate it as well.
2270       if (BitCastInst *CI2 = dyn_cast<BitCastInst>(Op1))
2271         Op1 = CI2->getOperand(0);
2272
2273       // If Op1 is a constant, we can fold the cast into the constant.
2274       if (Op0->getType() != Op1->getType()) {
2275         if (Constant *Op1C = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
2276           Op1 = ConstantExpr::getBitCast(Op1C, Op0->getType());
2277         } else {
2278           // Otherwise, cast the RHS right before the icmp
2279           Op1 = Builder->CreateBitCast(Op1, Op0->getType());
2280         }
2281       }
2282       return new ICmpInst(I.getPredicate(), Op0, Op1);
2283     }
2284   }
2285
2286   if (isa<CastInst>(Op0)) {
2287     // Handle the special case of: icmp (cast bool to X), <cst>
2288     // This comes up when you have code like
2289     //   int X = A < B;
2290     //   if (X) ...
2291     // For generality, we handle any zero-extension of any operand comparison
2292     // with a constant or another cast from the same type.
2293     if (isa<Constant>(Op1) || isa<CastInst>(Op1))
2294       if (Instruction *R = visitICmpInstWithCastAndCast(I))
2295         return R;
2296   }
2297
2298   // Special logic for binary operators.
2299   BinaryOperator *BO0 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0);
2300   BinaryOperator *BO1 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1);
2301   if (BO0 || BO1) {
2302     CmpInst::Predicate Pred = I.getPredicate();
2303     bool NoOp0WrapProblem = false, NoOp1WrapProblem = false;
2304     if (BO0 && isa<OverflowingBinaryOperator>(BO0))
2305       NoOp0WrapProblem = ICmpInst::isEquality(Pred) ||
2306         (CmpInst::isUnsigned(Pred) && BO0->hasNoUnsignedWrap()) ||
2307         (CmpInst::isSigned(Pred) && BO0->hasNoSignedWrap());
2308     if (BO1 && isa<OverflowingBinaryOperator>(BO1))
2309       NoOp1WrapProblem = ICmpInst::isEquality(Pred) ||
2310         (CmpInst::isUnsigned(Pred) && BO1->hasNoUnsignedWrap()) ||
2311         (CmpInst::isSigned(Pred) && BO1->hasNoSignedWrap());
2312
2313     // Analyze the case when either Op0 or Op1 is an add instruction.
2314     // Op0 = A + B (or A and B are null); Op1 = C + D (or C and D are null).
2315     Value *A = 0, *B = 0, *C = 0, *D = 0;
2316     if (BO0 && BO0->getOpcode() == Instruction::Add)
2317       A = BO0->getOperand(0), B = BO0->getOperand(1);
2318     if (BO1 && BO1->getOpcode() == Instruction::Add)
2319       C = BO1->getOperand(0), D = BO1->getOperand(1);
2320
2321     // icmp (X+Y), X -> icmp Y, 0 for equalities or if there is no overflow.
2322     if ((A == Op1 || B == Op1) && NoOp0WrapProblem)
2323       return new ICmpInst(Pred, A == Op1 ? B : A,
2324                           Constant::getNullValue(Op1->getType()));
2325
2326     // icmp X, (X+Y) -> icmp 0, Y for equalities or if there is no overflow.
2327     if ((C == Op0 || D == Op0) && NoOp1WrapProblem)
2328       return new ICmpInst(Pred, Constant::getNullValue(Op0->getType()),
2329                           C == Op0 ? D : C);
2330
2331     // icmp (X+Y), (X+Z) -> icmp Y, Z for equalities or if there is no overflow.
2332     if (A && C && (A == C || A == D || B == C || B == D) &&
2333         NoOp0WrapProblem && NoOp1WrapProblem &&
2334         // Try not to increase register pressure.
2335         BO0->hasOneUse() && BO1->hasOneUse()) {
2336       // Determine Y and Z in the form icmp (X+Y), (X+Z).
2337       Value *Y = (A == C || A == D) ? B : A;
2338       Value *Z = (C == A || C == B) ? D : C;
2339       return new ICmpInst(Pred, Y, Z);
2340     }
2341
2342     // Analyze the case when either Op0 or Op1 is a sub instruction.
2343     // Op0 = A - B (or A and B are null); Op1 = C - D (or C and D are null).
2344     A = 0; B = 0; C = 0; D = 0;
2345     if (BO0 && BO0->getOpcode() == Instruction::Sub)
2346       A = BO0->getOperand(0), B = BO0->getOperand(1);
2347     if (BO1 && BO1->getOpcode() == Instruction::Sub)
2348       C = BO1->getOperand(0), D = BO1->getOperand(1);
2349
2350     // icmp (X-Y), X -> icmp 0, Y for equalities or if there is no overflow.
2351     if (A == Op1 && NoOp0WrapProblem)
2352       return new ICmpInst(Pred, Constant::getNullValue(Op1->getType()), B);
2353
2354     // icmp X, (X-Y) -> icmp Y, 0 for equalities or if there is no overflow.
2355     if (C == Op0 && NoOp1WrapProblem)
2356       return new ICmpInst(Pred, D, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
2357
2358     // icmp (Y-X), (Z-X) -> icmp Y, Z for equalities or if there is no overflow.
2359     if (B && D && B == D && NoOp0WrapProblem && NoOp1WrapProblem &&
2360         // Try not to increase register pressure.
2361         BO0->hasOneUse() && BO1->hasOneUse())
2362       return new ICmpInst(Pred, A, C);
2363
2364     // icmp (X-Y), (X-Z) -> icmp Z, Y for equalities or if there is no overflow.
2365     if (A && C && A == C && NoOp0WrapProblem && NoOp1WrapProblem &&
2366         // Try not to increase register pressure.
2367         BO0->hasOneUse() && BO1->hasOneUse())
2368       return new ICmpInst(Pred, D, B);
2369
2370     BinaryOperator *SRem = NULL;
2371     // icmp (srem X, Y), Y
2372     if (BO0 && BO0->getOpcode() == Instruction::SRem &&
2373         Op1 == BO0->getOperand(1))
2374       SRem = BO0;
2375     // icmp Y, (srem X, Y)
2376     else if (BO1 && BO1->getOpcode() == Instruction::SRem &&
2377              Op0 == BO1->getOperand(1))
2378       SRem = BO1;
2379     if (SRem) {
2380       // We don't check hasOneUse to avoid increasing register pressure because
2381       // the value we use is the same value this instruction was already using.
2382       switch (SRem == BO0 ? ICmpInst::getSwappedPredicate(Pred) : Pred) {
2383         default: break;
2384         case ICmpInst::ICMP_EQ:
2385           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(I.getType()));
2386         case ICmpInst::ICMP_NE:
2387           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(I.getType()));
2388         case ICmpInst::ICMP_SGT:
2389         case ICmpInst::ICMP_SGE:
2390           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, SRem->getOperand(1),
2391                               Constant::getAllOnesValue(SRem->getType()));
2392         case ICmpInst::ICMP_SLT:
2393         case ICmpInst::ICMP_SLE:
2394           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, SRem->getOperand(1),
2395                               Constant::getNullValue(SRem->getType()));
2396       }
2397     }
2398
2399     if (BO0 && BO1 && BO0->getOpcode() == BO1->getOpcode() &&
2400         BO0->hasOneUse() && BO1->hasOneUse() &&
2401         BO0->getOperand(1) == BO1->getOperand(1)) {
2402       switch (BO0->getOpcode()) {
2403       default: break;
2404       case Instruction::Add:
2405       case Instruction::Sub:
2406       case Instruction::Xor:
2407         if (I.isEquality())    // a+x icmp eq/ne b+x --> a icmp b
2408           return new ICmpInst(I.getPredicate(), BO0->getOperand(0),
2409                               BO1->getOperand(0));
2410         // icmp u/s (a ^ signbit), (b ^ signbit) --> icmp s/u a, b
2411         if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(BO0->getOperand(1))) {
2412           if (CI->getValue().isSignBit()) {
2413             ICmpInst::Predicate Pred = I.isSigned()
2414                                            ? I.getUnsignedPredicate()
2415                                            : I.getSignedPredicate();
2416             return new ICmpInst(Pred, BO0->getOperand(0),
2417                                 BO1->getOperand(0));
2418           }
2419
2420           if (CI->isMaxValue(true)) {
2421             ICmpInst::Predicate Pred = I.isSigned()
2422                                            ? I.getUnsignedPredicate()
2423                                            : I.getSignedPredicate();
2424             Pred = I.getSwappedPredicate(Pred);
2425             return new ICmpInst(Pred, BO0->getOperand(0),
2426                                 BO1->getOperand(0));
2427           }
2428         }
2429         break;
2430       case Instruction::Mul:
2431         if (!I.isEquality())
2432           break;
2433
2434         if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(BO0->getOperand(1))) {
2435           // a * Cst icmp eq/ne b * Cst --> a & Mask icmp b & Mask
2436           // Mask = -1 >> count-trailing-zeros(Cst).
2437           if (!CI->isZero() && !CI->isOne()) {
2438             const APInt &AP = CI->getValue();
2439             ConstantInt *Mask = ConstantInt::get(I.getContext(),
2440                                     APInt::getLowBitsSet(AP.getBitWidth(),
2441                                                          AP.getBitWidth() -
2442                                                     AP.countTrailingZeros()));
2443             Value *And1 = Builder->CreateAnd(BO0->getOperand(0), Mask);
2444             Value *And2 = Builder->CreateAnd(BO1->getOperand(0), Mask);
2445             return new ICmpInst(I.getPredicate(), And1, And2);
2446           }
2447         }
2448         break;
2449       case Instruction::UDiv:
2450       case Instruction::LShr:
2451         if (I.isSigned())
2452           break;
2453         // fall-through
2454       case Instruction::SDiv:
2455       case Instruction::AShr:
2456         if (!BO0->isExact() || !BO1->isExact())
2457           break;
2458         return new ICmpInst(I.getPredicate(), BO0->getOperand(0),
2459                             BO1->getOperand(0));
2460       case Instruction::Shl: {
2461         bool NUW = BO0->hasNoUnsignedWrap() && BO1->hasNoUnsignedWrap();
2462         bool NSW = BO0->hasNoSignedWrap() && BO1->hasNoSignedWrap();
2463         if (!NUW && !NSW)
2464           break;
2465         if (!NSW && I.isSigned())
2466           break;
2467         return new ICmpInst(I.getPredicate(), BO0->getOperand(0),
2468                             BO1->getOperand(0));
2469       }
2470       }
2471     }
2472   }
2473
2474   { Value *A, *B;
2475     // ~x < ~y --> y < x
2476     // ~x < cst --> ~cst < x
2477     if (match(Op0, m_Not(m_Value(A)))) {
2478       if (match(Op1, m_Not(m_Value(B))))
2479         return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, A);
2480       if (ConstantInt *RHSC = dyn_cast<ConstantInt>(Op1))
2481         return new ICmpInst(I.getPredicate(), ConstantExpr::getNot(RHSC), A);
2482     }
2483
2484     // (a+b) <u a  --> llvm.uadd.with.overflow.
2485     // (a+b) <u b  --> llvm.uadd.with.overflow.
2486     if (I.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_ULT &&
2487         match(Op0, m_Add(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2488         (Op1 == A || Op1 == B))
2489       if (Instruction *R = ProcessUAddIdiom(I, Op0, *this))
2490         return R;
2491
2492     // a >u (a+b)  --> llvm.uadd.with.overflow.
2493     // b >u (a+b)  --> llvm.uadd.with.overflow.
2494     if (I.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_UGT &&
2495         match(Op1, m_Add(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2496         (Op0 == A || Op0 == B))
2497       if (Instruction *R = ProcessUAddIdiom(I, Op1, *this))
2498         return R;
2499   }
2500
2501   if (I.isEquality()) {
2502     Value *A, *B, *C, *D;
2503
2504     if (match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
2505       if (A == Op1 || B == Op1) {    // (A^B) == A  ->  B == 0
2506         Value *OtherVal = A == Op1 ? B : A;
2507         return new ICmpInst(I.getPredicate(), OtherVal,
2508                             Constant::getNullValue(A->getType()));
2509       }
2510
2511       if (match(Op1, m_Xor(m_Value(C), m_Value(D)))) {
2512         // A^c1 == C^c2 --> A == C^(c1^c2)
2513         ConstantInt *C1, *C2;
2514         if (match(B, m_ConstantInt(C1)) &&
2515             match(D, m_ConstantInt(C2)) && Op1->hasOneUse()) {
2516           Constant *NC = ConstantInt::get(I.getContext(),
2517                                           C1->getValue() ^ C2->getValue());
2518           Value *Xor = Builder->CreateXor(C, NC);
2519           return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, Xor);
2520         }
2521
2522         // A^B == A^D -> B == D
2523         if (A == C) return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, D);
2524         if (A == D) return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, C);
2525         if (B == C) return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, D);
2526         if (B == D) return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, C);
2527       }
2528     }
2529
2530     if (match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2531         (A == Op0 || B == Op0)) {
2532       // A == (A^B)  ->  B == 0
2533       Value *OtherVal = A == Op0 ? B : A;
2534       return new ICmpInst(I.getPredicate(), OtherVal,
2535                           Constant::getNullValue(A->getType()));
2536     }
2537
2538     // (X&Z) == (Y&Z) -> (X^Y) & Z == 0
2539     if (match(Op0, m_OneUse(m_And(m_Value(A), m_Value(B)))) &&
2540         match(Op1, m_OneUse(m_And(m_Value(C), m_Value(D))))) {
2541       Value *X = 0, *Y = 0, *Z = 0;
2542
2543       if (A == C) {
2544         X = B; Y = D; Z = A;
2545       } else if (A == D) {
2546         X = B; Y = C; Z = A;
2547       } else if (B == C) {
2548         X = A; Y = D; Z = B;
2549       } else if (B == D) {
2550         X = A; Y = C; Z = B;
2551       }
2552
2553       if (X) {   // Build (X^Y) & Z
2554         Op1 = Builder->CreateXor(X, Y);
2555         Op1 = Builder->CreateAnd(Op1, Z);
2556         I.setOperand(0, Op1);
2557         I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op1->getType()));
2558         return &I;
2559       }
2560     }
2561
2562     // Transform "icmp eq (trunc (lshr(X, cst1)), cst" to
2563     // "icmp (and X, mask), cst"
2564     uint64_t ShAmt = 0;
2565     ConstantInt *Cst1;
2566     if (Op0->hasOneUse() &&
2567         match(Op0, m_Trunc(m_OneUse(m_LShr(m_Value(A),
2568                                            m_ConstantInt(ShAmt))))) &&
2569         match(Op1, m_ConstantInt(Cst1)) &&
2570         // Only do this when A has multiple uses.  This is most important to do
2571         // when it exposes other optimizations.
2572         !A->hasOneUse()) {
2573       unsigned ASize =cast<IntegerType>(A->getType())->getPrimitiveSizeInBits();
2574
2575       if (ShAmt < ASize) {
2576         APInt MaskV =
2577           APInt::getLowBitsSet(ASize, Op0->getType()->getPrimitiveSizeInBits());
2578         MaskV <<= ShAmt;
2579
2580         APInt CmpV = Cst1->getValue().zext(ASize);
2581         CmpV <<= ShAmt;
2582
2583         Value *Mask = Builder->CreateAnd(A, Builder->getInt(MaskV));
2584         return new ICmpInst(I.getPredicate(), Mask, Builder->getInt(CmpV));
2585       }
2586     }
2587   }
2588
2589   {
2590     Value *X; ConstantInt *Cst;
2591     // icmp X+Cst, X
2592     if (match(Op0, m_Add(m_Value(X), m_ConstantInt(Cst))) && Op1 == X)
2593       return FoldICmpAddOpCst(I, X, Cst, I.getPredicate(), Op0);
2594
2595     // icmp X, X+Cst
2596     if (match(Op1, m_Add(m_Value(X), m_ConstantInt(Cst))) && Op0 == X)
2597       return FoldICmpAddOpCst(I, X, Cst, I.getSwappedPredicate(), Op1);
2598   }
2599   return Changed ? &I : 0;
2600 }
2601
2602
2603
2604
2605
2606
2607 /// FoldFCmp_IntToFP_Cst - Fold fcmp ([us]itofp x, cst) if possible.
2608 ///
2609 Instruction *InstCombiner::FoldFCmp_IntToFP_Cst(FCmpInst &I,
2610                                                 Instruction *LHSI,
2611                                                 Constant *RHSC) {
2612   if (!isa<ConstantFP>(RHSC)) return 0;
2613   const APFloat &RHS = cast<ConstantFP>(RHSC)->getValueAPF();
2614
2615   // Get the width of the mantissa.  We don't want to hack on conversions that
2616   // might lose information from the integer, e.g. "i64 -> float"
2617   int MantissaWidth = LHSI->getType()->getFPMantissaWidth();
2618   if (MantissaWidth == -1) return 0;  // Unknown.
2619
2620   // Check to see that the input is converted from an integer type that is small
2621   // enough that preserves all bits.  TODO: check here for "known" sign bits.
2622   // This would allow us to handle (fptosi (x >>s 62) to float) if x is i64 f.e.
2623   unsigned InputSize = LHSI->getOperand(0)->getType()->getScalarSizeInBits();
2624
2625   // If this is a uitofp instruction, we need an extra bit to hold the sign.
2626   bool LHSUnsigned = isa<UIToFPInst>(LHSI);
2627   if (LHSUnsigned)
2628     ++InputSize;
2629
2630   // If the conversion would lose info, don't hack on this.
2631   if ((int)InputSize > MantissaWidth)
2632     return 0;
2633
2634   // Otherwise, we can potentially simplify the comparison.  We know that it
2635   // will always come through as an integer value and we know the constant is
2636   // not a NAN (it would have been previously simplified).
2637   assert(!RHS.isNaN() && "NaN comparison not already folded!");
2638
2639   ICmpInst::Predicate Pred;
2640   switch (I.getPredicate()) {
2641   default: llvm_unreachable("Unexpected predicate!");
2642   case FCmpInst::FCMP_UEQ:
2643   case FCmpInst::FCMP_OEQ:
2644     Pred = ICmpInst::ICMP_EQ;
2645     break;
2646   case FCmpInst::FCMP_UGT:
2647   case FCmpInst::FCMP_OGT:
2648     Pred = LHSUnsigned ? ICmpInst::ICMP_UGT : ICmpInst::ICMP_SGT;
2649     break;
2650   case FCmpInst::FCMP_UGE:
2651   case FCmpInst::FCMP_OGE:
2652     Pred = LHSUnsigned ? ICmpInst::ICMP_UGE : ICmpInst::ICMP_SGE;
2653     break;
2654   case FCmpInst::FCMP_ULT:
2655   case FCmpInst::FCMP_OLT:
2656     Pred = LHSUnsigned ? ICmpInst::ICMP_ULT : ICmpInst::ICMP_SLT;
2657     break;
2658   case FCmpInst::FCMP_ULE:
2659   case FCmpInst::FCMP_OLE:
2660     Pred = LHSUnsigned ? ICmpInst::ICMP_ULE : ICmpInst::ICMP_SLE;
2661     break;
2662   case FCmpInst::FCMP_UNE:
2663   case FCmpInst::FCMP_ONE:
2664     Pred = ICmpInst::ICMP_NE;
2665     break;
2666   case FCmpInst::FCMP_ORD:
2667     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(I.getContext()));
2668   case FCmpInst::FCMP_UNO:
2669     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(I.getContext()));
2670   }
2671
2672   IntegerType *IntTy = cast<IntegerType>(LHSI->getOperand(0)->getType());
2673
2674   // Now we know that the APFloat is a normal number, zero or inf.
2675
2676   // See if the FP constant is too large for the integer.  For example,
2677   // comparing an i8 to 300.0.
2678   unsigned IntWidth = IntTy->getScalarSizeInBits();
2679
2680   if (!LHSUnsigned) {
2681     // If the RHS value is > SignedMax, fold the comparison.  This handles +INF
2682     // and large values.
2683     APFloat SMax(RHS.getSemantics(), APFloat::fcZero, false);
2684     SMax.convertFromAPInt(APInt::getSignedMaxValue(IntWidth), true,
2685                           APFloat::rmNearestTiesToEven);
2686     if (SMax.compare(RHS) == APFloat::cmpLessThan) {  // smax < 13123.0
2687       if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE  || Pred == ICmpInst::ICMP_SLT ||
2688           Pred == ICmpInst::ICMP_SLE)
2689         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(I.getContext()));
2690       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(I.getContext()));
2691     }
2692   } else {
2693     // If the RHS value is > UnsignedMax, fold the comparison. This handles
2694     // +INF and large values.
2695     APFloat UMax(RHS.getSemantics(), APFloat::fcZero, false);
2696     UMax.convertFromAPInt(APInt::getMaxValue(IntWidth), false,
2697                           APFloat::rmNearestTiesToEven);
2698     if (UMax.compare(RHS) == APFloat::cmpLessThan) {  // umax < 13123.0
2699       if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE  || Pred == ICmpInst::ICMP_ULT ||
2700           Pred == ICmpInst::ICMP_ULE)
2701         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(I.getContext()));
2702       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(I.getContext()));
2703     }
2704   }
2705
2706   if (!LHSUnsigned) {
2707     // See if the RHS value is < SignedMin.
2708     APFloat SMin(RHS.getSemantics(), APFloat::fcZero, false);
2709     SMin.convertFromAPInt(APInt::getSignedMinValue(IntWidth), true,
2710                           APFloat::rmNearestTiesToEven);
2711     if (SMin.compare(RHS) == APFloat::cmpGreaterThan) { // smin > 12312.0
2712       if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE || Pred == ICmpInst::ICMP_SGT ||
2713           Pred == ICmpInst::ICMP_SGE)
2714         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(I.getContext()));
2715       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(I.getContext()));
2716     }
2717   }
2718
2719   // Okay, now we know that the FP constant fits in the range [SMIN, SMAX] or
2720   // [0, UMAX], but it may still be fractional.  See if it is fractional by
2721   // casting the FP value to the integer value and back, checking for equality.
2722   // Don't do this for zero, because -0.0 is not fractional.
2723   Constant *RHSInt = LHSUnsigned
2724     ? ConstantExpr::getFPToUI(RHSC, IntTy)
2725     : ConstantExpr::getFPToSI(RHSC, IntTy);
2726   if (!RHS.isZero()) {
2727     bool Equal = LHSUnsigned
2728       ? ConstantExpr::getUIToFP(RHSInt, RHSC->getType()) == RHSC
2729       : ConstantExpr::getSIToFP(RHSInt, RHSC->getType()) == RHSC;
2730     if (!Equal) {
2731       // If we had a comparison against a fractional value, we have to adjust
2732       // the compare predicate and sometimes the value.  RHSC is rounded towards
2733       // zero at this point.
2734       switch (Pred) {
2735       default: llvm_unreachable("Unexpected integer comparison!");
2736       case ICmpInst::ICMP_NE:  // (float)int != 4.4   --> true
2737         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(I.getContext()));
2738       case ICmpInst::ICMP_EQ:  // (float)int == 4.4   --> false
2739         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(I.getContext()));
2740       case ICmpInst::ICMP_ULE:
2741         // (float)int <= 4.4   --> int <= 4
2742         // (float)int <= -4.4  --> false
2743         if (RHS.isNegative())
2744           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(I.getContext()));
2745         break;
2746       case ICmpInst::ICMP_SLE:
2747         // (float)int <= 4.4   --> int <= 4
2748         // (float)int <= -4.4  --> int < -4
2749         if (RHS.isNegative())
2750           Pred = ICmpInst::ICMP_SLT;
2751         break;
2752       case ICmpInst::ICMP_ULT:
2753         // (float)int < -4.4   --> false
2754         // (float)int < 4.4    --> int <= 4
2755         if (RHS.isNegative())
2756           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(I.getContext()));
2757         Pred = ICmpInst::ICMP_ULE;
2758         break;
2759       case ICmpInst::ICMP_SLT:
2760         // (float)int < -4.4   --> int < -4
2761         // (float)int < 4.4    --> int <= 4
2762         if (!RHS.isNegative())
2763           Pred = ICmpInst::ICMP_SLE;
2764         break;
2765       case ICmpInst::ICMP_UGT:
2766         // (float)int > 4.4    --> int > 4
2767         // (float)int > -4.4   --> true
2768         if (RHS.isNegative())
2769           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(I.getContext()));
2770         break;
2771       case ICmpInst::ICMP_SGT:
2772         // (float)int > 4.4    --> int > 4
2773         // (float)int > -4.4   --> int >= -4
2774         if (RHS.isNegative())
2775           Pred = ICmpInst::ICMP_SGE;
2776         break;
2777       case ICmpInst::ICMP_UGE:
2778         // (float)int >= -4.4   --> true
2779         // (float)int >= 4.4    --> int > 4
2780         if (!RHS.isNegative())
2781           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(I.getContext()));
2782         Pred = ICmpInst::ICMP_UGT;
2783         break;
2784       case ICmpInst::ICMP_SGE:
2785         // (float)int >= -4.4   --> int >= -4
2786         // (float)int >= 4.4    --> int > 4
2787         if (!RHS.isNegative())
2788           Pred = ICmpInst::ICMP_SGT;
2789         break;
2790       }
2791     }
2792   }
2793
2794   // Lower this FP comparison into an appropriate integer version of the
2795   // comparison.
2796   return new ICmpInst(Pred, LHSI->getOperand(0), RHSInt);
2797 }
2798
2799 Instruction *InstCombiner::visitFCmpInst(FCmpInst &I) {
2800   bool Changed = false;
2801
2802   /// Orders the operands of the compare so that they are listed from most
2803   /// complex to least complex.  This puts constants before unary operators,
2804   /// before binary operators.
2805   if (getComplexity(I.getOperand(0)) < getComplexity(I.getOperand(1))) {
2806     I.swapOperands();
2807     Changed = true;
2808   }
2809
2810   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2811
2812   if (Value *V = SimplifyFCmpInst(I.getPredicate(), Op0, Op1, TD))
2813     return ReplaceInstUsesWith(I, V);
2814
2815   // Simplify 'fcmp pred X, X'
2816   if (Op0 == Op1) {
2817     switch (I.getPredicate()) {
2818     default: llvm_unreachable("Unknown predicate!");
2819     case FCmpInst::FCMP_UNO:    // True if unordered: isnan(X) | isnan(Y)
2820     case FCmpInst::FCMP_ULT:    // True if unordered or less than
2821     case FCmpInst::FCMP_UGT:    // True if unordered or greater than
2822     case FCmpInst::FCMP_UNE:    // True if unordered or not equal
2823       // Canonicalize these to be 'fcmp uno %X, 0.0'.
2824       I.setPredicate(FCmpInst::FCMP_UNO);
2825       I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
2826       return &I;
2827
2828     case FCmpInst::FCMP_ORD:    // True if ordered (no nans)
2829     case FCmpInst::FCMP_OEQ:    // True if ordered and equal
2830     case FCmpInst::FCMP_OGE:    // True if ordered and greater than or equal
2831     case FCmpInst::FCMP_OLE:    // True if ordered and less than or equal
2832       // Canonicalize these to be 'fcmp ord %X, 0.0'.
2833       I.setPredicate(FCmpInst::FCMP_ORD);
2834       I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
2835       return &I;
2836     }
2837   }
2838
2839   // Handle fcmp with constant RHS
2840   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
2841     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
2842       switch (LHSI->getOpcode()) {
2843       case Instruction::FPExt: {
2844         // fcmp (fpext x), C -> fcmp x, (fptrunc C) if fptrunc is lossless
2845         FPExtInst *LHSExt = cast<FPExtInst>(LHSI);
2846         ConstantFP *RHSF = dyn_cast<ConstantFP>(RHSC);
2847         if (!RHSF)
2848           break;
2849
2850         // We can't convert a PPC double double.
2851         if (RHSF->getType()->isPPC_FP128Ty())
2852           break;
2853
2854         const fltSemantics *Sem;
2855         // FIXME: This shouldn't be here.
2856         if (LHSExt->getSrcTy()->isHalfTy())
2857           Sem = &APFloat::IEEEhalf;
2858         else if (LHSExt->getSrcTy()->isFloatTy())
2859           Sem = &APFloat::IEEEsingle;
2860         else if (LHSExt->getSrcTy()->isDoubleTy())
2861           Sem = &APFloat::IEEEdouble;
2862         else if (LHSExt->getSrcTy()->isFP128Ty())
2863           Sem = &APFloat::IEEEquad;
2864         else if (LHSExt->getSrcTy()->isX86_FP80Ty())
2865           Sem = &APFloat::x87DoubleExtended;
2866         else
2867           break;
2868
2869         bool Lossy;
2870         APFloat F = RHSF->getValueAPF();
2871         F.convert(*Sem, APFloat::rmNearestTiesToEven, &Lossy);
2872
2873         // Avoid lossy conversions and denormals. Zero is a special case
2874         // that's OK to convert.
2875         APFloat Fabs = F;
2876         Fabs.clearSign();
2877         if (!Lossy &&
2878             ((Fabs.compare(APFloat::getSmallestNormalized(*Sem)) !=
2879                  APFloat::cmpLessThan) || Fabs.isZero()))
2880
2881           return new FCmpInst(I.getPredicate(), LHSExt->getOperand(0),
2882                               ConstantFP::get(RHSC->getContext(), F));
2883         break;
2884       }
2885       case Instruction::PHI:
2886         // Only fold fcmp into the PHI if the phi and fcmp are in the same
2887         // block.  If in the same block, we're encouraging jump threading.  If
2888         // not, we are just pessimizing the code by making an i1 phi.
2889         if (LHSI->getParent() == I.getParent())
2890           if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2891             return NV;
2892         break;
2893       case Instruction::SIToFP:
2894       case Instruction::UIToFP:
2895         if (Instruction *NV = FoldFCmp_IntToFP_Cst(I, LHSI, RHSC))
2896           return NV;
2897         break;
2898       case Instruction::Select: {
2899         // If either operand of the select is a constant, we can fold the
2900         // comparison into the select arms, which will cause one to be
2901         // constant folded and the select turned into a bitwise or.
2902         Value *Op1 = 0, *Op2 = 0;
2903         if (LHSI->hasOneUse()) {
2904           if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(1))) {
2905             // Fold the known value into the constant operand.
2906             Op1 = ConstantExpr::getCompare(I.getPredicate(), C, RHSC);
2907             // Insert a new FCmp of the other select operand.
2908             Op2 = Builder->CreateFCmp(I.getPredicate(),
2909                                       LHSI->getOperand(2), RHSC, I.getName());
2910           } else if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(2))) {
2911             // Fold the known value into the constant operand.
2912             Op2 = ConstantExpr::getCompare(I.getPredicate(), C, RHSC);
2913             // Insert a new FCmp of the other select operand.
2914             Op1 = Builder->CreateFCmp(I.getPredicate(), LHSI->getOperand(1),
2915                                       RHSC, I.getName());
2916           }
2917         }
2918
2919         if (Op1)
2920           return SelectInst::Create(LHSI->getOperand(0), Op1, Op2);
2921         break;
2922       }
2923       case Instruction::FSub: {
2924         // fcmp pred (fneg x), C -> fcmp swap(pred) x, -C
2925         Value *Op;
2926         if (match(LHSI, m_FNeg(m_Value(Op))))
2927           return new FCmpInst(I.getSwappedPredicate(), Op,
2928                               ConstantExpr::getFNeg(RHSC));
2929         break;
2930       }
2931       case Instruction::Load:
2932         if (GetElementPtrInst *GEP =
2933             dyn_cast<GetElementPtrInst>(LHSI->getOperand(0))) {
2934           if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(GEP->getOperand(0)))
2935             if (GV->isConstant() && GV->hasDefinitiveInitializer() &&
2936                 !cast<LoadInst>(LHSI)->isVolatile())
2937               if (Instruction *Res = FoldCmpLoadFromIndexedGlobal(GEP, GV, I))
2938                 return Res;
2939         }
2940         break;
2941       }
2942   }
2943
2944   // fcmp pred (fneg x), (fneg y) -> fcmp swap(pred) x, y
2945   Value *X, *Y;
2946   if (match(Op0, m_FNeg(m_Value(X))) && match(Op1, m_FNeg(m_Value(Y))))
2947     return new FCmpInst(I.getSwappedPredicate(), X, Y);
2948
2949   // fcmp (fpext x), (fpext y) -> fcmp x, y
2950   if (FPExtInst *LHSExt = dyn_cast<FPExtInst>(Op0))
2951     if (FPExtInst *RHSExt = dyn_cast<FPExtInst>(Op1))
2952       if (LHSExt->getSrcTy() == RHSExt->getSrcTy())
2953         return new FCmpInst(I.getPredicate(), LHSExt->getOperand(0),
2954                             RHSExt->getOperand(0));
2955
2956   return Changed ? &I : 0;
2957 }