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