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