lib/Transforms/InstCombine/InstCombineCompares.cpp

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