lib/Transforms/InstCombine/InstCombineSelect.cpp

   1 //===- InstCombineSelect.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 visitSelect function.
  11 //
  12 //===----------------------------------------------------------------------===//
  13
  14 #include "InstCombine.h"
  15 #include "llvm/Analysis/ConstantFolding.h"
  16 #include "llvm/Analysis/InstructionSimplify.h"
  17 #include "llvm/Support/PatternMatch.h"
  18 using namespace llvm;
  19 using namespace PatternMatch;
  20
  21 /// MatchSelectPattern - Pattern match integer [SU]MIN, [SU]MAX, and ABS idioms,
  22 /// returning the kind and providing the out parameter results if we
  23 /// successfully match.
  24 static SelectPatternFlavor
  25 MatchSelectPattern(Value *V, Value *&LHS, Value *&RHS) {
  26   SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(V);
  27   if (SI == 0) return SPF_UNKNOWN;
  28
  29   ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(SI->getCondition());
  30   if (ICI == 0) return SPF_UNKNOWN;
  31
  32   LHS = ICI->getOperand(0);
  33   RHS = ICI->getOperand(1);
  34
  35   // (icmp X, Y) ? X : Y
  36   if (SI->getTrueValue() == ICI->getOperand(0) &&
  37       SI->getFalseValue() == ICI->getOperand(1)) {
  38     switch (ICI->getPredicate()) {
  39     default: return SPF_UNKNOWN; // Equality.
  40     case ICmpInst::ICMP_UGT:
  41     case ICmpInst::ICMP_UGE: return SPF_UMAX;
  42     case ICmpInst::ICMP_SGT:
  43     case ICmpInst::ICMP_SGE: return SPF_SMAX;
  44     case ICmpInst::ICMP_ULT:
  45     case ICmpInst::ICMP_ULE: return SPF_UMIN;
  46     case ICmpInst::ICMP_SLT:
  47     case ICmpInst::ICMP_SLE: return SPF_SMIN;
  48     }
  49   }
  50
  51   // (icmp X, Y) ? Y : X
  52   if (SI->getTrueValue() == ICI->getOperand(1) &&
  53       SI->getFalseValue() == ICI->getOperand(0)) {
  54     switch (ICI->getPredicate()) {
  55       default: return SPF_UNKNOWN; // Equality.
  56       case ICmpInst::ICMP_UGT:
  57       case ICmpInst::ICMP_UGE: return SPF_UMIN;
  58       case ICmpInst::ICMP_SGT:
  59       case ICmpInst::ICMP_SGE: return SPF_SMIN;
  60       case ICmpInst::ICMP_ULT:
  61       case ICmpInst::ICMP_ULE: return SPF_UMAX;
  62       case ICmpInst::ICMP_SLT:
  63       case ICmpInst::ICMP_SLE: return SPF_SMAX;
  64     }
  65   }
  66
  67   // TODO: (X > 4) ? X : 5   -->  (X >= 5) ? X : 5  -->  MAX(X, 5)
  68
  69   return SPF_UNKNOWN;
  70 }
  71
  72
  73 /// GetSelectFoldableOperands - We want to turn code that looks like this:
  74 ///   %C = or %A, %B
  75 ///   %D = select %cond, %C, %A
  76 /// into:
  77 ///   %C = select %cond, %B, 0
  78 ///   %D = or %A, %C
  79 ///
  80 /// Assuming that the specified instruction is an operand to the select, return
  81 /// a bitmask indicating which operands of this instruction are foldable if they
  82 /// equal the other incoming value of the select.
  83 ///
  84 static unsigned GetSelectFoldableOperands(Instruction *I) {
  85   switch (I->getOpcode()) {
  86   case Instruction::Add:
  87   case Instruction::Mul:
  88   case Instruction::And:
  89   case Instruction::Or:
  90   case Instruction::Xor:
  91     return 3;              // Can fold through either operand.
  92   case Instruction::Sub:   // Can only fold on the amount subtracted.
  93   case Instruction::Shl:   // Can only fold on the shift amount.
  94   case Instruction::LShr:
  95   case Instruction::AShr:
  96     return 1;
  97   default:
  98     return 0;              // Cannot fold
  99   }
 100 }
 101
 102 /// GetSelectFoldableConstant - For the same transformation as the previous
 103 /// function, return the identity constant that goes into the select.
 104 static Constant *GetSelectFoldableConstant(Instruction *I) {
 105   switch (I->getOpcode()) {
 106   default: llvm_unreachable("This cannot happen!");
 107   case Instruction::Add:
 108   case Instruction::Sub:
 109   case Instruction::Or:
 110   case Instruction::Xor:
 111   case Instruction::Shl:
 112   case Instruction::LShr:
 113   case Instruction::AShr:
 114     return Constant::getNullValue(I->getType());
 115   case Instruction::And:
 116     return Constant::getAllOnesValue(I->getType());
 117   case Instruction::Mul:
 118     return ConstantInt::get(I->getType(), 1);
 119   }
 120 }
 121
 122 /// FoldSelectOpOp - Here we have (select c, TI, FI), and we know that TI and FI
 123 /// have the same opcode and only one use each.  Try to simplify this.
 124 Instruction *InstCombiner::FoldSelectOpOp(SelectInst &SI, Instruction *TI,
 125                                           Instruction *FI) {
 126   if (TI->getNumOperands() == 1) {
 127     // If this is a non-volatile load or a cast from the same type,
 128     // merge.
 129     if (TI->isCast()) {
 130       Type *FIOpndTy = FI->getOperand(0)->getType();
 131       if (TI->getOperand(0)->getType() != FIOpndTy)
 132         return 0;
 133       // The select condition may be a vector. We may only change the operand
 134       // type if the vector width remains the same (and matches the condition).
 135       Type *CondTy = SI.getCondition()->getType();
 136       if (CondTy->isVectorTy() && (!FIOpndTy->isVectorTy() ||
 137           CondTy->getVectorNumElements() != FIOpndTy->getVectorNumElements()))
 138         return 0;
 139     } else {
 140       return 0;  // unknown unary op.
 141     }
 142
 143     // Fold this by inserting a select from the input values.
 144     Value *NewSI = Builder->CreateSelect(SI.getCondition(), TI->getOperand(0),
 145                                          FI->getOperand(0), SI.getName()+".v");
 146     return CastInst::Create(Instruction::CastOps(TI->getOpcode()), NewSI,
 147                             TI->getType());
 148   }
 149
 150   // Only handle binary operators here.
 151   if (!isa<BinaryOperator>(TI))
 152     return 0;
 153
 154   // Figure out if the operations have any operands in common.
 155   Value *MatchOp, *OtherOpT, *OtherOpF;
 156   bool MatchIsOpZero;
 157   if (TI->getOperand(0) == FI->getOperand(0)) {
 158     MatchOp  = TI->getOperand(0);
 159     OtherOpT = TI->getOperand(1);
 160     OtherOpF = FI->getOperand(1);
 161     MatchIsOpZero = true;
 162   } else if (TI->getOperand(1) == FI->getOperand(1)) {
 163     MatchOp  = TI->getOperand(1);
 164     OtherOpT = TI->getOperand(0);
 165     OtherOpF = FI->getOperand(0);
 166     MatchIsOpZero = false;
 167   } else if (!TI->isCommutative()) {
 168     return 0;
 169   } else if (TI->getOperand(0) == FI->getOperand(1)) {
 170     MatchOp  = TI->getOperand(0);
 171     OtherOpT = TI->getOperand(1);
 172     OtherOpF = FI->getOperand(0);
 173     MatchIsOpZero = true;
 174   } else if (TI->getOperand(1) == FI->getOperand(0)) {
 175     MatchOp  = TI->getOperand(1);
 176     OtherOpT = TI->getOperand(0);
 177     OtherOpF = FI->getOperand(1);
 178     MatchIsOpZero = true;
 179   } else {
 180     return 0;
 181   }
 182
 183   // If we reach here, they do have operations in common.
 184   Value *NewSI = Builder->CreateSelect(SI.getCondition(), OtherOpT,
 185                                        OtherOpF, SI.getName()+".v");
 186
 187   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(TI)) {
 188     if (MatchIsOpZero)
 189       return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), MatchOp, NewSI);
 190     else
 191       return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), NewSI, MatchOp);
 192   }
 193   llvm_unreachable("Shouldn't get here");
 194 }
 195
 196 static bool isSelect01(Constant *C1, Constant *C2) {
 197   ConstantInt *C1I = dyn_cast<ConstantInt>(C1);
 198   if (!C1I)
 199     return false;
 200   ConstantInt *C2I = dyn_cast<ConstantInt>(C2);
 201   if (!C2I)
 202     return false;
 203   if (!C1I->isZero() && !C2I->isZero()) // One side must be zero.
 204     return false;
 205   return C1I->isOne() || C1I->isAllOnesValue() ||
 206          C2I->isOne() || C2I->isAllOnesValue();
 207 }
 208
 209 /// FoldSelectIntoOp - Try fold the select into one of the operands to
 210 /// facilitate further optimization.
 211 Instruction *InstCombiner::FoldSelectIntoOp(SelectInst &SI, Value *TrueVal,
 212                                             Value *FalseVal) {
 213   // See the comment above GetSelectFoldableOperands for a description of the
 214   // transformation we are doing here.
 215   if (Instruction *TVI = dyn_cast<Instruction>(TrueVal)) {
 216     if (TVI->hasOneUse() && TVI->getNumOperands() == 2 &&
 217         !isa<Constant>(FalseVal)) {
 218       if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(TVI)) {
 219         unsigned OpToFold = 0;
 220         if ((SFO & 1) && FalseVal == TVI->getOperand(0)) {
 221           OpToFold = 1;
 222         } else if ((SFO & 2) && FalseVal == TVI->getOperand(1)) {
 223           OpToFold = 2;
 224         }
 225
 226         if (OpToFold) {
 227           Constant *C = GetSelectFoldableConstant(TVI);
 228           Value *OOp = TVI->getOperand(2-OpToFold);
 229           // Avoid creating select between 2 constants unless it's selecting
 230           // between 0, 1 and -1.
 231           if (!isa<Constant>(OOp) || isSelect01(C, cast<Constant>(OOp))) {
 232             Value *NewSel = Builder->CreateSelect(SI.getCondition(), OOp, C);
 233             NewSel->takeName(TVI);
 234             BinaryOperator *TVI_BO = cast<BinaryOperator>(TVI);
 235             BinaryOperator *BO = BinaryOperator::Create(TVI_BO->getOpcode(),
 236                                                         FalseVal, NewSel);
 237             if (isa<PossiblyExactOperator>(BO))
 238               BO->setIsExact(TVI_BO->isExact());
 239             if (isa<OverflowingBinaryOperator>(BO)) {
 240               BO->setHasNoUnsignedWrap(TVI_BO->hasNoUnsignedWrap());
 241               BO->setHasNoSignedWrap(TVI_BO->hasNoSignedWrap());
 242             }
 243             return BO;
 244           }
 245         }
 246       }
 247     }
 248   }
 249
 250   if (Instruction *FVI = dyn_cast<Instruction>(FalseVal)) {
 251     if (FVI->hasOneUse() && FVI->getNumOperands() == 2 &&
 252         !isa<Constant>(TrueVal)) {
 253       if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(FVI)) {
 254         unsigned OpToFold = 0;
 255         if ((SFO & 1) && TrueVal == FVI->getOperand(0)) {
 256           OpToFold = 1;
 257         } else if ((SFO & 2) && TrueVal == FVI->getOperand(1)) {
 258           OpToFold = 2;
 259         }
 260
 261         if (OpToFold) {
 262           Constant *C = GetSelectFoldableConstant(FVI);
 263           Value *OOp = FVI->getOperand(2-OpToFold);
 264           // Avoid creating select between 2 constants unless it's selecting
 265           // between 0, 1 and -1.
 266           if (!isa<Constant>(OOp) || isSelect01(C, cast<Constant>(OOp))) {
 267             Value *NewSel = Builder->CreateSelect(SI.getCondition(), C, OOp);
 268             NewSel->takeName(FVI);
 269             BinaryOperator *FVI_BO = cast<BinaryOperator>(FVI);
 270             BinaryOperator *BO = BinaryOperator::Create(FVI_BO->getOpcode(),
 271                                                         TrueVal, NewSel);
 272             if (isa<PossiblyExactOperator>(BO))
 273               BO->setIsExact(FVI_BO->isExact());
 274             if (isa<OverflowingBinaryOperator>(BO)) {
 275               BO->setHasNoUnsignedWrap(FVI_BO->hasNoUnsignedWrap());
 276               BO->setHasNoSignedWrap(FVI_BO->hasNoSignedWrap());
 277             }
 278             return BO;
 279           }
 280         }
 281       }
 282     }
 283   }
 284
 285   return 0;
 286 }
 287
 288 /// SimplifyWithOpReplaced - See if V simplifies when its operand Op is
 289 /// replaced with RepOp.
 290 static Value *SimplifyWithOpReplaced(Value *V, Value *Op, Value *RepOp,
 291                                      const DataLayout *TD,
 292                                      const TargetLibraryInfo *TLI) {
 293   // Trivial replacement.
 294   if (V == Op)
 295     return RepOp;
 296
 297   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
 298   if (!I)
 299     return 0;
 300
 301   // If this is a binary operator, try to simplify it with the replaced op.
 302   if (BinaryOperator *B = dyn_cast<BinaryOperator>(I)) {
 303     if (B->getOperand(0) == Op)
 304       return SimplifyBinOp(B->getOpcode(), RepOp, B->getOperand(1), TD, TLI);
 305     if (B->getOperand(1) == Op)
 306       return SimplifyBinOp(B->getOpcode(), B->getOperand(0), RepOp, TD, TLI);
 307   }
 308
 309   // Same for CmpInsts.
 310   if (CmpInst *C = dyn_cast<CmpInst>(I)) {
 311     if (C->getOperand(0) == Op)
 312       return SimplifyCmpInst(C->getPredicate(), RepOp, C->getOperand(1), TD,
 313                              TLI);
 314     if (C->getOperand(1) == Op)
 315       return SimplifyCmpInst(C->getPredicate(), C->getOperand(0), RepOp, TD,
 316                              TLI);
 317   }
 318
 319   // TODO: We could hand off more cases to instsimplify here.
 320
 321   // If all operands are constant after substituting Op for RepOp then we can
 322   // constant fold the instruction.
 323   if (Constant *CRepOp = dyn_cast<Constant>(RepOp)) {
 324     // Build a list of all constant operands.
 325     SmallVector<Constant*, 8> ConstOps;
 326     for (unsigned i = 0, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i) {
 327       if (I->getOperand(i) == Op)
 328         ConstOps.push_back(CRepOp);
 329       else if (Constant *COp = dyn_cast<Constant>(I->getOperand(i)))
 330         ConstOps.push_back(COp);
 331       else
 332         break;
 333     }
 334
 335     // All operands were constants, fold it.
 336     if (ConstOps.size() == I->getNumOperands()) {
 337       if (CmpInst *C = dyn_cast<CmpInst>(I))
 338         return ConstantFoldCompareInstOperands(C->getPredicate(), ConstOps[0],
 339                                                ConstOps[1], TD, TLI);
 340
 341       if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I))
 342         if (!LI->isVolatile())
 343           return ConstantFoldLoadFromConstPtr(ConstOps[0], TD);
 344
 345       return ConstantFoldInstOperands(I->getOpcode(), I->getType(),
 346                                       ConstOps, TD, TLI);
 347     }
 348   }
 349
 350   return 0;
 351 }
 352
 353 /// visitSelectInstWithICmp - Visit a SelectInst that has an
 354 /// ICmpInst as its first operand.
 355 ///
 356 Instruction *InstCombiner::visitSelectInstWithICmp(SelectInst &SI,
 357                                                    ICmpInst *ICI) {
 358   bool Changed = false;
 359   ICmpInst::Predicate Pred = ICI->getPredicate();
 360   Value *CmpLHS = ICI->getOperand(0);
 361   Value *CmpRHS = ICI->getOperand(1);
 362   Value *TrueVal = SI.getTrueValue();
 363   Value *FalseVal = SI.getFalseValue();
 364
 365   // Check cases where the comparison is with a constant that
 366   // can be adjusted to fit the min/max idiom. We may move or edit ICI
 367   // here, so make sure the select is the only user.
 368   if (ICI->hasOneUse())
 369     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(CmpRHS)) {
 370       // X < MIN ? T : F  -->  F
 371       if ((Pred == ICmpInst::ICMP_SLT || Pred == ICmpInst::ICMP_ULT)
 372           && CI->isMinValue(Pred == ICmpInst::ICMP_SLT))
 373         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
 374       // X > MAX ? T : F  -->  F
 375       else if ((Pred == ICmpInst::ICMP_SGT || Pred == ICmpInst::ICMP_UGT)
 376                && CI->isMaxValue(Pred == ICmpInst::ICMP_SGT))
 377         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
 378       switch (Pred) {
 379       default: break;
 380       case ICmpInst::ICMP_ULT:
 381       case ICmpInst::ICMP_SLT:
 382       case ICmpInst::ICMP_UGT:
 383       case ICmpInst::ICMP_SGT: {
 384         // These transformations only work for selects over integers.
 385         IntegerType *SelectTy = dyn_cast<IntegerType>(SI.getType());
 386         if (!SelectTy)
 387           break;
 388
 389         Constant *AdjustedRHS;
 390         if (Pred == ICmpInst::ICMP_UGT || Pred == ICmpInst::ICMP_SGT)
 391           AdjustedRHS = ConstantInt::get(CI->getContext(), CI->getValue() + 1);
 392         else // (Pred == ICmpInst::ICMP_ULT || Pred == ICmpInst::ICMP_SLT)
 393           AdjustedRHS = ConstantInt::get(CI->getContext(), CI->getValue() - 1);
 394
 395         // X > C ? X : C+1  -->  X < C+1 ? C+1 : X
 396         // X < C ? X : C-1  -->  X > C-1 ? C-1 : X
 397         if ((CmpLHS == TrueVal && AdjustedRHS == FalseVal) ||
 398             (CmpLHS == FalseVal && AdjustedRHS == TrueVal))
 399           ; // Nothing to do here. Values match without any sign/zero extension.
 400
 401         // Types do not match. Instead of calculating this with mixed types
 402         // promote all to the larger type. This enables scalar evolution to
 403         // analyze this expression.
 404         else if (CmpRHS->getType()->getScalarSizeInBits()
 405                  < SelectTy->getBitWidth()) {
 406           Constant *sextRHS = ConstantExpr::getSExt(AdjustedRHS, SelectTy);
 407
 408           // X = sext x; x >s c ? X : C+1 --> X = sext x; X <s C+1 ? C+1 : X
 409           // X = sext x; x <s c ? X : C-1 --> X = sext x; X >s C-1 ? C-1 : X
 410           // X = sext x; x >u c ? X : C+1 --> X = sext x; X <u C+1 ? C+1 : X
 411           // X = sext x; x <u c ? X : C-1 --> X = sext x; X >u C-1 ? C-1 : X
 412           if (match(TrueVal, m_SExt(m_Specific(CmpLHS))) &&
 413                 sextRHS == FalseVal) {
 414             CmpLHS = TrueVal;
 415             AdjustedRHS = sextRHS;
 416           } else if (match(FalseVal, m_SExt(m_Specific(CmpLHS))) &&
 417                      sextRHS == TrueVal) {
 418             CmpLHS = FalseVal;
 419             AdjustedRHS = sextRHS;
 420           } else if (ICI->isUnsigned()) {
 421             Constant *zextRHS = ConstantExpr::getZExt(AdjustedRHS, SelectTy);
 422             // X = zext x; x >u c ? X : C+1 --> X = zext x; X <u C+1 ? C+1 : X
 423             // X = zext x; x <u c ? X : C-1 --> X = zext x; X >u C-1 ? C-1 : X
 424             // zext + signed compare cannot be changed:
 425             //    0xff <s 0x00, but 0x00ff >s 0x0000
 426             if (match(TrueVal, m_ZExt(m_Specific(CmpLHS))) &&
 427                 zextRHS == FalseVal) {
 428               CmpLHS = TrueVal;
 429               AdjustedRHS = zextRHS;
 430             } else if (match(FalseVal, m_ZExt(m_Specific(CmpLHS))) &&
 431                        zextRHS == TrueVal) {
 432               CmpLHS = FalseVal;
 433               AdjustedRHS = zextRHS;
 434             } else
 435               break;
 436           } else
 437             break;
 438         } else
 439           break;
 440
 441         Pred = ICmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
 442         CmpRHS = AdjustedRHS;
 443         std::swap(FalseVal, TrueVal);
 444         ICI->setPredicate(Pred);
 445         ICI->setOperand(0, CmpLHS);
 446         ICI->setOperand(1, CmpRHS);
 447         SI.setOperand(1, TrueVal);
 448         SI.setOperand(2, FalseVal);
 449
 450         // Move ICI instruction right before the select instruction. Otherwise
 451         // the sext/zext value may be defined after the ICI instruction uses it.
 452         ICI->moveBefore(&SI);
 453
 454         Changed = true;
 455         break;
 456       }
 457       }
 458     }
 459
 460   // Transform (X >s -1) ? C1 : C2 --> ((X >>s 31) & (C2 - C1)) + C1
 461   // and       (X <s  0) ? C2 : C1 --> ((X >>s 31) & (C2 - C1)) + C1
 462   // FIXME: Type and constness constraints could be lifted, but we have to
 463   //        watch code size carefully. We should consider xor instead of
 464   //        sub/add when we decide to do that.
 465   if (IntegerType *Ty = dyn_cast<IntegerType>(CmpLHS->getType())) {
 466     if (TrueVal->getType() == Ty) {
 467       if (ConstantInt *Cmp = dyn_cast<ConstantInt>(CmpRHS)) {
 468         ConstantInt *C1 = NULL, *C2 = NULL;
 469         if (Pred == ICmpInst::ICMP_SGT && Cmp->isAllOnesValue()) {
 470           C1 = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal);
 471           C2 = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal);
 472         } else if (Pred == ICmpInst::ICMP_SLT && Cmp->isNullValue()) {
 473           C1 = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal);
 474           C2 = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal);
 475         }
 476         if (C1 && C2) {
 477           // This shift results in either -1 or 0.
 478           Value *AShr = Builder->CreateAShr(CmpLHS, Ty->getBitWidth()-1);
 479
 480           // Check if we can express the operation with a single or.
 481           if (C2->isAllOnesValue())
 482             return ReplaceInstUsesWith(SI, Builder->CreateOr(AShr, C1));
 483
 484           Value *And = Builder->CreateAnd(AShr, C2->getValue()-C1->getValue());
 485           return ReplaceInstUsesWith(SI, Builder->CreateAdd(And, C1));
 486         }
 487       }
 488     }
 489   }
 490
 491   // If we have an equality comparison then we know the value in one of the
 492   // arms of the select. See if substituting this value into the arm and
 493   // simplifying the result yields the same value as the other arm.
 494   if (Pred == ICmpInst::ICMP_EQ) {
 495     if (SimplifyWithOpReplaced(FalseVal, CmpLHS, CmpRHS, TD, TLI) == TrueVal ||
 496         SimplifyWithOpReplaced(FalseVal, CmpRHS, CmpLHS, TD, TLI) == TrueVal)
 497       return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
 498     if (SimplifyWithOpReplaced(TrueVal, CmpLHS, CmpRHS, TD, TLI) == FalseVal ||
 499         SimplifyWithOpReplaced(TrueVal, CmpRHS, CmpLHS, TD, TLI) == FalseVal)
 500       return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
 501   } else if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE) {
 502     if (SimplifyWithOpReplaced(TrueVal, CmpLHS, CmpRHS, TD, TLI) == FalseVal ||
 503         SimplifyWithOpReplaced(TrueVal, CmpRHS, CmpLHS, TD, TLI) == FalseVal)
 504       return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
 505     if (SimplifyWithOpReplaced(FalseVal, CmpLHS, CmpRHS, TD, TLI) == TrueVal ||
 506         SimplifyWithOpReplaced(FalseVal, CmpRHS, CmpLHS, TD, TLI) == TrueVal)
 507       return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
 508   }
 509
 510   // NOTE: if we wanted to, this is where to detect integer MIN/MAX
 511
 512   if (CmpRHS != CmpLHS && isa<Constant>(CmpRHS)) {
 513     if (CmpLHS == TrueVal && Pred == ICmpInst::ICMP_EQ) {
 514       // Transform (X == C) ? X : Y -> (X == C) ? C : Y
 515       SI.setOperand(1, CmpRHS);
 516       Changed = true;
 517     } else if (CmpLHS == FalseVal && Pred == ICmpInst::ICMP_NE) {
 518       // Transform (X != C) ? Y : X -> (X != C) ? Y : C
 519       SI.setOperand(2, CmpRHS);
 520       Changed = true;
 521     }
 522   }
 523
 524   return Changed ? &SI : 0;
 525 }
 526
 527
 528 /// CanSelectOperandBeMappingIntoPredBlock - SI is a select whose condition is a
 529 /// PHI node (but the two may be in different blocks).  See if the true/false
 530 /// values (V) are live in all of the predecessor blocks of the PHI.  For
 531 /// example, cases like this cannot be mapped:
 532 ///
 533 ///   X = phi [ C1, BB1], [C2, BB2]
 534 ///   Y = add
 535 ///   Z = select X, Y, 0
 536 ///
 537 /// because Y is not live in BB1/BB2.
 538 ///
 539 static bool CanSelectOperandBeMappingIntoPredBlock(const Value *V,
 540                                                    const SelectInst &SI) {
 541   // If the value is a non-instruction value like a constant or argument, it
 542   // can always be mapped.
 543   const Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
 544   if (I == 0) return true;
 545
 546   // If V is a PHI node defined in the same block as the condition PHI, we can
 547   // map the arguments.
 548   const PHINode *CondPHI = cast<PHINode>(SI.getCondition());
 549
 550   if (const PHINode *VP = dyn_cast<PHINode>(I))
 551     if (VP->getParent() == CondPHI->getParent())
 552       return true;
 553
 554   // Otherwise, if the PHI and select are defined in the same block and if V is
 555   // defined in a different block, then we can transform it.
 556   if (SI.getParent() == CondPHI->getParent() &&
 557       I->getParent() != CondPHI->getParent())
 558     return true;
 559
 560   // Otherwise we have a 'hard' case and we can't tell without doing more
 561   // detailed dominator based analysis, punt.
 562   return false;
 563 }
 564
 565 /// FoldSPFofSPF - We have an SPF (e.g. a min or max) of an SPF of the form:
 566 ///   SPF2(SPF1(A, B), C)
 567 Instruction *InstCombiner::FoldSPFofSPF(Instruction *Inner,
 568                                         SelectPatternFlavor SPF1,
 569                                         Value *A, Value *B,
 570                                         Instruction &Outer,
 571                                         SelectPatternFlavor SPF2, Value *C) {
 572   if (C == A || C == B) {
 573     // MAX(MAX(A, B), B) -> MAX(A, B)
 574     // MIN(MIN(a, b), a) -> MIN(a, b)
 575     if (SPF1 == SPF2)
 576       return ReplaceInstUsesWith(Outer, Inner);
 577
 578     // MAX(MIN(a, b), a) -> a
 579     // MIN(MAX(a, b), a) -> a
 580     if ((SPF1 == SPF_SMIN && SPF2 == SPF_SMAX) ||
 581         (SPF1 == SPF_SMAX && SPF2 == SPF_SMIN) ||
 582         (SPF1 == SPF_UMIN && SPF2 == SPF_UMAX) ||
 583         (SPF1 == SPF_UMAX && SPF2 == SPF_UMIN))
 584       return ReplaceInstUsesWith(Outer, C);
 585   }
 586
 587   // TODO: MIN(MIN(A, 23), 97)
 588   return 0;
 589 }
 590
 591
 592 /// foldSelectICmpAnd - If one of the constants is zero (we know they can't
 593 /// both be) and we have an icmp instruction with zero, and we have an 'and'
 594 /// with the non-constant value and a power of two we can turn the select
 595 /// into a shift on the result of the 'and'.
 596 static Value *foldSelectICmpAnd(const SelectInst &SI, ConstantInt *TrueVal,
 597                                 ConstantInt *FalseVal,
 598                                 InstCombiner::BuilderTy *Builder) {
 599   const ICmpInst *IC = dyn_cast<ICmpInst>(SI.getCondition());
 600   if (!IC || !IC->isEquality())
 601     return 0;
 602
 603   if (!match(IC->getOperand(1), m_Zero()))
 604     return 0;
 605
 606   ConstantInt *AndRHS;
 607   Value *LHS = IC->getOperand(0);
 608   if (LHS->getType() != SI.getType() ||
 609       !match(LHS, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(AndRHS))))
 610     return 0;
 611
 612   // If both select arms are non-zero see if we have a select of the form
 613   // 'x ? 2^n + C : C'. Then we can offset both arms by C, use the logic
 614   // for 'x ? 2^n : 0' and fix the thing up at the end.
 615   ConstantInt *Offset = 0;
 616   if (!TrueVal->isZero() && !FalseVal->isZero()) {
 617     if ((TrueVal->getValue() - FalseVal->getValue()).isPowerOf2())
 618       Offset = FalseVal;
 619     else if ((FalseVal->getValue() - TrueVal->getValue()).isPowerOf2())
 620       Offset = TrueVal;
 621     else
 622       return 0;
 623
 624     // Adjust TrueVal and FalseVal to the offset.
 625     TrueVal = ConstantInt::get(Builder->getContext(),
 626                                TrueVal->getValue() - Offset->getValue());
 627     FalseVal = ConstantInt::get(Builder->getContext(),
 628                                 FalseVal->getValue() - Offset->getValue());
 629   }
 630
 631   // Make sure the mask in the 'and' and one of the select arms is a power of 2.
 632   if (!AndRHS->getValue().isPowerOf2() ||
 633       (!TrueVal->getValue().isPowerOf2() &&
 634        !FalseVal->getValue().isPowerOf2()))
 635     return 0;
 636
 637   // Determine which shift is needed to transform result of the 'and' into the
 638   // desired result.
 639   ConstantInt *ValC = !TrueVal->isZero() ? TrueVal : FalseVal;
 640   unsigned ValZeros = ValC->getValue().logBase2();
 641   unsigned AndZeros = AndRHS->getValue().logBase2();
 642
 643   Value *V = LHS;
 644   if (ValZeros > AndZeros)
 645     V = Builder->CreateShl(V, ValZeros - AndZeros);
 646   else if (ValZeros < AndZeros)
 647     V = Builder->CreateLShr(V, AndZeros - ValZeros);
 648
 649   // Okay, now we know that everything is set up, we just don't know whether we
 650   // have a icmp_ne or icmp_eq and whether the true or false val is the zero.
 651   bool ShouldNotVal = !TrueVal->isZero();
 652   ShouldNotVal ^= IC->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
 653   if (ShouldNotVal)
 654     V = Builder->CreateXor(V, ValC);
 655
 656   // Apply an offset if needed.
 657   if (Offset)
 658     V = Builder->CreateAdd(V, Offset);
 659   return V;
 660 }
 661
 662 Instruction *InstCombiner::visitSelectInst(SelectInst &SI) {
 663   Value *CondVal = SI.getCondition();
 664   Value *TrueVal = SI.getTrueValue();
 665   Value *FalseVal = SI.getFalseValue();
 666
 667   if (Value *V = SimplifySelectInst(CondVal, TrueVal, FalseVal, TD))
 668     return ReplaceInstUsesWith(SI, V);
 669
 670   if (SI.getType()->isIntegerTy(1)) {
 671     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal)) {
 672       if (C->getZExtValue()) {
 673         // Change: A = select B, true, C --> A = or B, C
 674         return BinaryOperator::CreateOr(CondVal, FalseVal);
 675       }
 676       // Change: A = select B, false, C --> A = and !B, C
 677       Value *NotCond = Builder->CreateNot(CondVal, "not."+CondVal->getName());
 678       return BinaryOperator::CreateAnd(NotCond, FalseVal);
 679     } else if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal)) {
 680       if (C->getZExtValue() == false) {
 681         // Change: A = select B, C, false --> A = and B, C
 682         return BinaryOperator::CreateAnd(CondVal, TrueVal);
 683       }
 684       // Change: A = select B, C, true --> A = or !B, C
 685       Value *NotCond = Builder->CreateNot(CondVal, "not."+CondVal->getName());
 686       return BinaryOperator::CreateOr(NotCond, TrueVal);
 687     }
 688
 689     // select a, b, a  -> a&b
 690     // select a, a, b  -> a|b
 691     if (CondVal == TrueVal)
 692       return BinaryOperator::CreateOr(CondVal, FalseVal);
 693     else if (CondVal == FalseVal)
 694       return BinaryOperator::CreateAnd(CondVal, TrueVal);
 695
 696     // select a, ~a, b -> (~a)&b
 697     // select a, b, ~a -> (~a)|b
 698     if (match(TrueVal, m_Not(m_Specific(CondVal))))
 699       return BinaryOperator::CreateAnd(TrueVal, FalseVal);
 700     else if (match(FalseVal, m_Not(m_Specific(CondVal))))
 701       return BinaryOperator::CreateOr(TrueVal, FalseVal);
 702   }
 703
 704   // Selecting between two integer constants?
 705   if (ConstantInt *TrueValC = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal))
 706     if (ConstantInt *FalseValC = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal)) {
 707       // select C, 1, 0 -> zext C to int
 708       if (FalseValC->isZero() && TrueValC->getValue() == 1)
 709         return new ZExtInst(CondVal, SI.getType());
 710
 711       // select C, -1, 0 -> sext C to int
 712       if (FalseValC->isZero() && TrueValC->isAllOnesValue())
 713         return new SExtInst(CondVal, SI.getType());
 714
 715       // select C, 0, 1 -> zext !C to int
 716       if (TrueValC->isZero() && FalseValC->getValue() == 1) {
 717         Value *NotCond = Builder->CreateNot(CondVal, "not."+CondVal->getName());
 718         return new ZExtInst(NotCond, SI.getType());
 719       }
 720
 721       // select C, 0, -1 -> sext !C to int
 722       if (TrueValC->isZero() && FalseValC->isAllOnesValue()) {
 723         Value *NotCond = Builder->CreateNot(CondVal, "not."+CondVal->getName());
 724         return new SExtInst(NotCond, SI.getType());
 725       }
 726
 727       if (Value *V = foldSelectICmpAnd(SI, TrueValC, FalseValC, Builder))
 728         return ReplaceInstUsesWith(SI, V);
 729     }
 730
 731   // See if we are selecting two values based on a comparison of the two values.
 732   if (FCmpInst *FCI = dyn_cast<FCmpInst>(CondVal)) {
 733     if (FCI->getOperand(0) == TrueVal && FCI->getOperand(1) == FalseVal) {
 734       // Transform (X == Y) ? X : Y  -> Y
 735       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_OEQ) {
 736         // This is not safe in general for floating point:
 737         // consider X== -0, Y== +0.
 738         // It becomes safe if either operand is a nonzero constant.
 739         ConstantFP *CFPt, *CFPf;
 740         if (((CFPt = dyn_cast<ConstantFP>(TrueVal)) &&
 741               !CFPt->getValueAPF().isZero()) ||
 742             ((CFPf = dyn_cast<ConstantFP>(FalseVal)) &&
 743              !CFPf->getValueAPF().isZero()))
 744         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
 745       }
 746       // Transform (X une Y) ? X : Y  -> X
 747       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_UNE) {
 748         // This is not safe in general for floating point:
 749         // consider X== -0, Y== +0.
 750         // It becomes safe if either operand is a nonzero constant.
 751         ConstantFP *CFPt, *CFPf;
 752         if (((CFPt = dyn_cast<ConstantFP>(TrueVal)) &&
 753               !CFPt->getValueAPF().isZero()) ||
 754             ((CFPf = dyn_cast<ConstantFP>(FalseVal)) &&
 755              !CFPf->getValueAPF().isZero()))
 756         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
 757       }
 758       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX
 759
 760     } else if (FCI->getOperand(0) == FalseVal && FCI->getOperand(1) == TrueVal){
 761       // Transform (X == Y) ? Y : X  -> X
 762       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_OEQ) {
 763         // This is not safe in general for floating point:
 764         // consider X== -0, Y== +0.
 765         // It becomes safe if either operand is a nonzero constant.
 766         ConstantFP *CFPt, *CFPf;
 767         if (((CFPt = dyn_cast<ConstantFP>(TrueVal)) &&
 768               !CFPt->getValueAPF().isZero()) ||
 769             ((CFPf = dyn_cast<ConstantFP>(FalseVal)) &&
 770              !CFPf->getValueAPF().isZero()))
 771           return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
 772       }
 773       // Transform (X une Y) ? Y : X  -> Y
 774       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_UNE) {
 775         // This is not safe in general for floating point:
 776         // consider X== -0, Y== +0.
 777         // It becomes safe if either operand is a nonzero constant.
 778         ConstantFP *CFPt, *CFPf;
 779         if (((CFPt = dyn_cast<ConstantFP>(TrueVal)) &&
 780               !CFPt->getValueAPF().isZero()) ||
 781             ((CFPf = dyn_cast<ConstantFP>(FalseVal)) &&
 782              !CFPf->getValueAPF().isZero()))
 783           return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
 784       }
 785       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX
 786     }
 787     // NOTE: if we wanted to, this is where to detect ABS
 788   }
 789
 790   // See if we are selecting two values based on a comparison of the two values.
 791   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(CondVal))
 792     if (Instruction *Result = visitSelectInstWithICmp(SI, ICI))
 793       return Result;
 794
 795   if (Instruction *TI = dyn_cast<Instruction>(TrueVal))
 796     if (Instruction *FI = dyn_cast<Instruction>(FalseVal))
 797       if (TI->hasOneUse() && FI->hasOneUse()) {
 798         Instruction *AddOp = 0, *SubOp = 0;
 799
 800         // Turn (select C, (op X, Y), (op X, Z)) -> (op X, (select C, Y, Z))
 801         if (TI->getOpcode() == FI->getOpcode())
 802           if (Instruction *IV = FoldSelectOpOp(SI, TI, FI))
 803             return IV;
 804
 805         // Turn select C, (X+Y), (X-Y) --> (X+(select C, Y, (-Y))).  This is
 806         // even legal for FP.
 807         if ((TI->getOpcode() == Instruction::Sub &&
 808              FI->getOpcode() == Instruction::Add) ||
 809             (TI->getOpcode() == Instruction::FSub &&
 810              FI->getOpcode() == Instruction::FAdd)) {
 811           AddOp = FI; SubOp = TI;
 812         } else if ((FI->getOpcode() == Instruction::Sub &&
 813                     TI->getOpcode() == Instruction::Add) ||
 814                    (FI->getOpcode() == Instruction::FSub &&
 815                     TI->getOpcode() == Instruction::FAdd)) {
 816           AddOp = TI; SubOp = FI;
 817         }
 818
 819         if (AddOp) {
 820           Value *OtherAddOp = 0;
 821           if (SubOp->getOperand(0) == AddOp->getOperand(0)) {
 822             OtherAddOp = AddOp->getOperand(1);
 823           } else if (SubOp->getOperand(0) == AddOp->getOperand(1)) {
 824             OtherAddOp = AddOp->getOperand(0);
 825           }
 826
 827           if (OtherAddOp) {
 828             // So at this point we know we have (Y -> OtherAddOp):
 829             //        select C, (add X, Y), (sub X, Z)
 830             Value *NegVal;  // Compute -Z
 831             if (SI.getType()->isFPOrFPVectorTy()) {
 832               NegVal = Builder->CreateFNeg(SubOp->getOperand(1));
 833             } else {
 834               NegVal = Builder->CreateNeg(SubOp->getOperand(1));
 835             }
 836
 837             Value *NewTrueOp = OtherAddOp;
 838             Value *NewFalseOp = NegVal;
 839             if (AddOp != TI)
 840               std::swap(NewTrueOp, NewFalseOp);
 841             Value *NewSel =
 842               Builder->CreateSelect(CondVal, NewTrueOp,
 843                                     NewFalseOp, SI.getName() + ".p");
 844
 845             if (SI.getType()->isFPOrFPVectorTy())
 846               return BinaryOperator::CreateFAdd(SubOp->getOperand(0), NewSel);
 847             else
 848               return BinaryOperator::CreateAdd(SubOp->getOperand(0), NewSel);
 849           }
 850         }
 851       }
 852
 853   // See if we can fold the select into one of our operands.
 854   if (SI.getType()->isIntegerTy()) {
 855     if (Instruction *FoldI = FoldSelectIntoOp(SI, TrueVal, FalseVal))
 856       return FoldI;
 857
 858     // MAX(MAX(a, b), a) -> MAX(a, b)
 859     // MIN(MIN(a, b), a) -> MIN(a, b)
 860     // MAX(MIN(a, b), a) -> a
 861     // MIN(MAX(a, b), a) -> a
 862     Value *LHS, *RHS, *LHS2, *RHS2;
 863     if (SelectPatternFlavor SPF = MatchSelectPattern(&SI, LHS, RHS)) {
 864       if (SelectPatternFlavor SPF2 = MatchSelectPattern(LHS, LHS2, RHS2))
 865         if (Instruction *R = FoldSPFofSPF(cast<Instruction>(LHS),SPF2,LHS2,RHS2,
 866                                           SI, SPF, RHS))
 867           return R;
 868       if (SelectPatternFlavor SPF2 = MatchSelectPattern(RHS, LHS2, RHS2))
 869         if (Instruction *R = FoldSPFofSPF(cast<Instruction>(RHS),SPF2,LHS2,RHS2,
 870                                           SI, SPF, LHS))
 871           return R;
 872     }
 873
 874     // TODO.
 875     // ABS(-X) -> ABS(X)
 876     // ABS(ABS(X)) -> ABS(X)
 877   }
 878
 879   // See if we can fold the select into a phi node if the condition is a select.
 880   if (isa<PHINode>(SI.getCondition()))
 881     // The true/false values have to be live in the PHI predecessor's blocks.
 882     if (CanSelectOperandBeMappingIntoPredBlock(TrueVal, SI) &&
 883         CanSelectOperandBeMappingIntoPredBlock(FalseVal, SI))
 884       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(SI))
 885         return NV;
 886
 887   if (SelectInst *TrueSI = dyn_cast<SelectInst>(TrueVal)) {
 888     if (TrueSI->getCondition() == CondVal) {
 889       if (SI.getTrueValue() == TrueSI->getTrueValue())
 890         return 0;
 891       SI.setOperand(1, TrueSI->getTrueValue());
 892       return &SI;
 893     }
 894   }
 895   if (SelectInst *FalseSI = dyn_cast<SelectInst>(FalseVal)) {
 896     if (FalseSI->getCondition() == CondVal) {
 897       if (SI.getFalseValue() == FalseSI->getFalseValue())
 898         return 0;
 899       SI.setOperand(2, FalseSI->getFalseValue());
 900       return &SI;
 901     }
 902   }
 903
 904   if (BinaryOperator::isNot(CondVal)) {
 905     SI.setOperand(0, BinaryOperator::getNotArgument(CondVal));
 906     SI.setOperand(1, FalseVal);
 907     SI.setOperand(2, TrueVal);
 908     return &SI;
 909   }
 910
 911   if (VectorType *VecTy = dyn_cast<VectorType>(SI.getType())) {
 912     unsigned VWidth = VecTy->getNumElements();
 913     APInt UndefElts(VWidth, 0);
 914     APInt AllOnesEltMask(APInt::getAllOnesValue(VWidth));
 915     if (Value *V = SimplifyDemandedVectorElts(&SI, AllOnesEltMask, UndefElts)) {
 916       if (V != &SI)
 917         return ReplaceInstUsesWith(SI, V);
 918       return &SI;
 919     }
 920
 921     if (ConstantVector *CV = dyn_cast<ConstantVector>(CondVal)) {
 922       // Form a shufflevector instruction.
 923       SmallVector<Constant *, 8> Mask(VWidth);
 924       Type *Int32Ty = Type::getInt32Ty(CV->getContext());
 925       for (unsigned i = 0; i != VWidth; ++i) {
 926         Constant *Elem = cast<Constant>(CV->getOperand(i));
 927         if (ConstantInt *E = dyn_cast<ConstantInt>(Elem))
 928           Mask[i] = ConstantInt::get(Int32Ty, i + (E->isZero() ? VWidth : 0));
 929         else if (isa<UndefValue>(Elem))
 930           Mask[i] = UndefValue::get(Int32Ty);
 931         else
 932           return 0;
 933       }
 934       Constant *MaskVal = ConstantVector::get(Mask);
 935       Value *V = Builder->CreateShuffleVector(TrueVal, FalseVal, MaskVal);
 936       return ReplaceInstUsesWith(SI, V);
 937     }
 938
 939     if (isa<ConstantAggregateZero>(CondVal)) {
 940       return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
 941     }
 942   }
 943
 944   return 0;
 945 }