a8414603ce7497222fd9fd344a6d4aacef049076
[oota-llvm.git] / 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 #define DEBUG_TYPE "instcombine"
15 #include "InstCombine.h"
16 #include "llvm/Analysis/ConstantFolding.h"
17 #include "llvm/Analysis/InstructionSimplify.h"
18 #include "llvm/IR/PatternMatch.h"
19 using namespace llvm;
20 using namespace PatternMatch;
21
22 /// MatchSelectPattern - Pattern match integer [SU]MIN, [SU]MAX, and ABS idioms,
23 /// returning the kind and providing the out parameter results if we
24 /// successfully match.
25 static SelectPatternFlavor
26 MatchSelectPattern(Value *V, Value *&LHS, Value *&RHS) {
27   SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(V);
28   if (SI == 0) return SPF_UNKNOWN;
29
30   ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(SI->getCondition());
31   if (ICI == 0) return SPF_UNKNOWN;
32
33   LHS = ICI->getOperand(0);
34   RHS = ICI->getOperand(1);
35
36   // (icmp X, Y) ? X : Y
37   if (SI->getTrueValue() == ICI->getOperand(0) &&
38       SI->getFalseValue() == ICI->getOperand(1)) {
39     switch (ICI->getPredicate()) {
40     default: return SPF_UNKNOWN; // Equality.
41     case ICmpInst::ICMP_UGT:
42     case ICmpInst::ICMP_UGE: return SPF_UMAX;
43     case ICmpInst::ICMP_SGT:
44     case ICmpInst::ICMP_SGE: return SPF_SMAX;
45     case ICmpInst::ICMP_ULT:
46     case ICmpInst::ICMP_ULE: return SPF_UMIN;
47     case ICmpInst::ICMP_SLT:
48     case ICmpInst::ICMP_SLE: return SPF_SMIN;
49     }
50   }
51
52   // (icmp X, Y) ? Y : X
53   if (SI->getTrueValue() == ICI->getOperand(1) &&
54       SI->getFalseValue() == ICI->getOperand(0)) {
55     switch (ICI->getPredicate()) {
56       default: return SPF_UNKNOWN; // Equality.
57       case ICmpInst::ICMP_UGT:
58       case ICmpInst::ICMP_UGE: return SPF_UMIN;
59       case ICmpInst::ICMP_SGT:
60       case ICmpInst::ICMP_SGE: return SPF_SMIN;
61       case ICmpInst::ICMP_ULT:
62       case ICmpInst::ICMP_ULE: return SPF_UMAX;
63       case ICmpInst::ICMP_SLT:
64       case ICmpInst::ICMP_SLE: return SPF_SMAX;
65     }
66   }
67
68   // TODO: (X > 4) ? X : 5   -->  (X >= 5) ? X : 5  -->  MAX(X, 5)
69
70   return SPF_UNKNOWN;
71 }
72
73
74 /// GetSelectFoldableOperands - We want to turn code that looks like this:
75 ///   %C = or %A, %B
76 ///   %D = select %cond, %C, %A
77 /// into:
78 ///   %C = select %cond, %B, 0
79 ///   %D = or %A, %C
80 ///
81 /// Assuming that the specified instruction is an operand to the select, return
82 /// a bitmask indicating which operands of this instruction are foldable if they
83 /// equal the other incoming value of the select.
84 ///
85 static unsigned GetSelectFoldableOperands(Instruction *I) {
86   switch (I->getOpcode()) {
87   case Instruction::Add:
88   case Instruction::Mul:
89   case Instruction::And:
90   case Instruction::Or:
91   case Instruction::Xor:
92     return 3;              // Can fold through either operand.
93   case Instruction::Sub:   // Can only fold on the amount subtracted.
94   case Instruction::Shl:   // Can only fold on the shift amount.
95   case Instruction::LShr:
96   case Instruction::AShr:
97     return 1;
98   default:
99     return 0;              // Cannot fold
100   }
101 }
102
103 /// GetSelectFoldableConstant - For the same transformation as the previous
104 /// function, return the identity constant that goes into the select.
105 static Constant *GetSelectFoldableConstant(Instruction *I) {
106   switch (I->getOpcode()) {
107   default: llvm_unreachable("This cannot happen!");
108   case Instruction::Add:
109   case Instruction::Sub:
110   case Instruction::Or:
111   case Instruction::Xor:
112   case Instruction::Shl:
113   case Instruction::LShr:
114   case Instruction::AShr:
115     return Constant::getNullValue(I->getType());
116   case Instruction::And:
117     return Constant::getAllOnesValue(I->getType());
118   case Instruction::Mul:
119     return ConstantInt::get(I->getType(), 1);
120   }
121 }
122
123 /// FoldSelectOpOp - Here we have (select c, TI, FI), and we know that TI and FI
124 /// have the same opcode and only one use each.  Try to simplify this.
125 Instruction *InstCombiner::FoldSelectOpOp(SelectInst &SI, Instruction *TI,
126                                           Instruction *FI) {
127   if (TI->getNumOperands() == 1) {
128     // If this is a non-volatile load or a cast from the same type,
129     // merge.
130     if (TI->isCast()) {
131       Type *FIOpndTy = FI->getOperand(0)->getType();
132       if (TI->getOperand(0)->getType() != FIOpndTy)
133         return 0;
134       // The select condition may be a vector. We may only change the operand
135       // type if the vector width remains the same (and matches the condition).
136       Type *CondTy = SI.getCondition()->getType();
137       if (CondTy->isVectorTy() && (!FIOpndTy->isVectorTy() ||
138           CondTy->getVectorNumElements() != FIOpndTy->getVectorNumElements()))
139         return 0;
140     } else {
141       return 0;  // unknown unary op.
142     }
143
144     // Fold this by inserting a select from the input values.
145     Value *NewSI = Builder->CreateSelect(SI.getCondition(), TI->getOperand(0),
146                                          FI->getOperand(0), SI.getName()+".v");
147     return CastInst::Create(Instruction::CastOps(TI->getOpcode()), NewSI,
148                             TI->getType());
149   }
150
151   // Only handle binary operators here.
152   if (!isa<BinaryOperator>(TI))
153     return 0;
154
155   // Figure out if the operations have any operands in common.
156   Value *MatchOp, *OtherOpT, *OtherOpF;
157   bool MatchIsOpZero;
158   if (TI->getOperand(0) == FI->getOperand(0)) {
159     MatchOp  = TI->getOperand(0);
160     OtherOpT = TI->getOperand(1);
161     OtherOpF = FI->getOperand(1);
162     MatchIsOpZero = true;
163   } else if (TI->getOperand(1) == FI->getOperand(1)) {
164     MatchOp  = TI->getOperand(1);
165     OtherOpT = TI->getOperand(0);
166     OtherOpF = FI->getOperand(0);
167     MatchIsOpZero = false;
168   } else if (!TI->isCommutative()) {
169     return 0;
170   } else if (TI->getOperand(0) == FI->getOperand(1)) {
171     MatchOp  = TI->getOperand(0);
172     OtherOpT = TI->getOperand(1);
173     OtherOpF = FI->getOperand(0);
174     MatchIsOpZero = true;
175   } else if (TI->getOperand(1) == FI->getOperand(0)) {
176     MatchOp  = TI->getOperand(1);
177     OtherOpT = TI->getOperand(0);
178     OtherOpF = FI->getOperand(1);
179     MatchIsOpZero = true;
180   } else {
181     return 0;
182   }
183
184   // If we reach here, they do have operations in common.
185   Value *NewSI = Builder->CreateSelect(SI.getCondition(), OtherOpT,
186                                        OtherOpF, SI.getName()+".v");
187
188   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(TI)) {
189     if (MatchIsOpZero)
190       return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), MatchOp, NewSI);
191     else
192       return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), NewSI, MatchOp);
193   }
194   llvm_unreachable("Shouldn't get here");
195 }
196
197 static bool isSelect01(Constant *C1, Constant *C2) {
198   ConstantInt *C1I = dyn_cast<ConstantInt>(C1);
199   if (!C1I)
200     return false;
201   ConstantInt *C2I = dyn_cast<ConstantInt>(C2);
202   if (!C2I)
203     return false;
204   if (!C1I->isZero() && !C2I->isZero()) // One side must be zero.
205     return false;
206   return C1I->isOne() || C1I->isAllOnesValue() ||
207          C2I->isOne() || C2I->isAllOnesValue();
208 }
209
210 /// FoldSelectIntoOp - Try fold the select into one of the operands to
211 /// facilitate further optimization.
212 Instruction *InstCombiner::FoldSelectIntoOp(SelectInst &SI, Value *TrueVal,
213                                             Value *FalseVal) {
214   // See the comment above GetSelectFoldableOperands for a description of the
215   // transformation we are doing here.
216   if (Instruction *TVI = dyn_cast<Instruction>(TrueVal)) {
217     if (TVI->hasOneUse() && TVI->getNumOperands() == 2 &&
218         !isa<Constant>(FalseVal)) {
219       if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(TVI)) {
220         unsigned OpToFold = 0;
221         if ((SFO & 1) && FalseVal == TVI->getOperand(0)) {
222           OpToFold = 1;
223         } else if ((SFO & 2) && FalseVal == TVI->getOperand(1)) {
224           OpToFold = 2;
225         }
226
227         if (OpToFold) {
228           Constant *C = GetSelectFoldableConstant(TVI);
229           Value *OOp = TVI->getOperand(2-OpToFold);
230           // Avoid creating select between 2 constants unless it's selecting
231           // between 0, 1 and -1.
232           if (!isa<Constant>(OOp) || isSelect01(C, cast<Constant>(OOp))) {
233             Value *NewSel = Builder->CreateSelect(SI.getCondition(), OOp, C);
234             NewSel->takeName(TVI);
235             BinaryOperator *TVI_BO = cast<BinaryOperator>(TVI);
236             BinaryOperator *BO = BinaryOperator::Create(TVI_BO->getOpcode(),
237                                                         FalseVal, NewSel);
238             if (isa<PossiblyExactOperator>(BO))
239               BO->setIsExact(TVI_BO->isExact());
240             if (isa<OverflowingBinaryOperator>(BO)) {
241               BO->setHasNoUnsignedWrap(TVI_BO->hasNoUnsignedWrap());
242               BO->setHasNoSignedWrap(TVI_BO->hasNoSignedWrap());
243             }
244             return BO;
245           }
246         }
247       }
248     }
249   }
250
251   if (Instruction *FVI = dyn_cast<Instruction>(FalseVal)) {
252     if (FVI->hasOneUse() && FVI->getNumOperands() == 2 &&
253         !isa<Constant>(TrueVal)) {
254       if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(FVI)) {
255         unsigned OpToFold = 0;
256         if ((SFO & 1) && TrueVal == FVI->getOperand(0)) {
257           OpToFold = 1;
258         } else if ((SFO & 2) && TrueVal == FVI->getOperand(1)) {
259           OpToFold = 2;
260         }
261
262         if (OpToFold) {
263           Constant *C = GetSelectFoldableConstant(FVI);
264           Value *OOp = FVI->getOperand(2-OpToFold);
265           // Avoid creating select between 2 constants unless it's selecting
266           // between 0, 1 and -1.
267           if (!isa<Constant>(OOp) || isSelect01(C, cast<Constant>(OOp))) {
268             Value *NewSel = Builder->CreateSelect(SI.getCondition(), C, OOp);
269             NewSel->takeName(FVI);
270             BinaryOperator *FVI_BO = cast<BinaryOperator>(FVI);
271             BinaryOperator *BO = BinaryOperator::Create(FVI_BO->getOpcode(),
272                                                         TrueVal, NewSel);
273             if (isa<PossiblyExactOperator>(BO))
274               BO->setIsExact(FVI_BO->isExact());
275             if (isa<OverflowingBinaryOperator>(BO)) {
276               BO->setHasNoUnsignedWrap(FVI_BO->hasNoUnsignedWrap());
277               BO->setHasNoSignedWrap(FVI_BO->hasNoSignedWrap());
278             }
279             return BO;
280           }
281         }
282       }
283     }
284   }
285
286   return 0;
287 }
288
289 /// SimplifyWithOpReplaced - See if V simplifies when its operand Op is
290 /// replaced with RepOp.
291 static Value *SimplifyWithOpReplaced(Value *V, Value *Op, Value *RepOp,
292                                      const DataLayout *TD,
293                                      const TargetLibraryInfo *TLI) {
294   // Trivial replacement.
295   if (V == Op)
296     return RepOp;
297
298   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
299   if (!I)
300     return 0;
301
302   // If this is a binary operator, try to simplify it with the replaced op.
303   if (BinaryOperator *B = dyn_cast<BinaryOperator>(I)) {
304     if (B->getOperand(0) == Op)
305       return SimplifyBinOp(B->getOpcode(), RepOp, B->getOperand(1), TD, TLI);
306     if (B->getOperand(1) == Op)
307       return SimplifyBinOp(B->getOpcode(), B->getOperand(0), RepOp, TD, TLI);
308   }
309
310   // Same for CmpInsts.
311   if (CmpInst *C = dyn_cast<CmpInst>(I)) {
312     if (C->getOperand(0) == Op)
313       return SimplifyCmpInst(C->getPredicate(), RepOp, C->getOperand(1), TD,
314                              TLI);
315     if (C->getOperand(1) == Op)
316       return SimplifyCmpInst(C->getPredicate(), C->getOperand(0), RepOp, TD,
317                              TLI);
318   }
319
320   // TODO: We could hand off more cases to instsimplify here.
321
322   // If all operands are constant after substituting Op for RepOp then we can
323   // constant fold the instruction.
324   if (Constant *CRepOp = dyn_cast<Constant>(RepOp)) {
325     // Build a list of all constant operands.
326     SmallVector<Constant*, 8> ConstOps;
327     for (unsigned i = 0, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i) {
328       if (I->getOperand(i) == Op)
329         ConstOps.push_back(CRepOp);
330       else if (Constant *COp = dyn_cast<Constant>(I->getOperand(i)))
331         ConstOps.push_back(COp);
332       else
333         break;
334     }
335
336     // All operands were constants, fold it.
337     if (ConstOps.size() == I->getNumOperands()) {
338       if (CmpInst *C = dyn_cast<CmpInst>(I))
339         return ConstantFoldCompareInstOperands(C->getPredicate(), ConstOps[0],
340                                                ConstOps[1], TD, TLI);
341
342       if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I))
343         if (!LI->isVolatile())
344           return ConstantFoldLoadFromConstPtr(ConstOps[0], TD);
345
346       return ConstantFoldInstOperands(I->getOpcode(), I->getType(),
347                                       ConstOps, TD, TLI);
348     }
349   }
350
351   return 0;
352 }
353
354 /// foldSelectICmpAndOr - We want to turn:
355 ///   (select (icmp eq (and X, C1), 0), Y, (or Y, C2))
356 /// into:
357 ///   (or (shl (and X, C1), C3), y)
358 /// iff:
359 ///   C1 and C2 are both powers of 2
360 /// where:
361 ///   C3 = Log(C2) - Log(C1)
362 ///
363 /// This transform handles cases where:
364 /// 1. The icmp predicate is inverted
365 /// 2. The select operands are reversed
366 /// 3. The magnitude of C2 and C1 are flipped
367 static Value *foldSelectICmpAndOr(const SelectInst &SI, Value *TrueVal,
368                                   Value *FalseVal,
369                                   InstCombiner::BuilderTy *Builder) {
370   const ICmpInst *IC = dyn_cast<ICmpInst>(SI.getCondition());
371   if (!IC || !IC->isEquality() || !SI.getType()->isIntegerTy())
372     return 0;
373
374   Value *CmpLHS = IC->getOperand(0);
375   Value *CmpRHS = IC->getOperand(1);
376
377   if (!match(CmpRHS, m_Zero()))
378     return 0;
379
380   Value *X;
381   const APInt *C1;
382   if (!match(CmpLHS, m_And(m_Value(X), m_Power2(C1))))
383     return 0;
384
385   const APInt *C2;
386   bool OrOnTrueVal = false;
387   bool OrOnFalseVal = match(FalseVal, m_Or(m_Specific(TrueVal), m_Power2(C2)));
388   if (!OrOnFalseVal)
389     OrOnTrueVal = match(TrueVal, m_Or(m_Specific(FalseVal), m_Power2(C2)));
390
391   if (!OrOnFalseVal && !OrOnTrueVal)
392     return 0;
393
394   Value *V = CmpLHS;
395   Value *Y = OrOnFalseVal ? TrueVal : FalseVal;
396
397   unsigned C1Log = C1->logBase2();
398   unsigned C2Log = C2->logBase2();
399   if (C2Log > C1Log) {
400     V = Builder->CreateZExtOrTrunc(V, Y->getType());
401     V = Builder->CreateShl(V, C2Log - C1Log);
402   } else if (C1Log > C2Log) {
403     V = Builder->CreateLShr(V, C1Log - C2Log);
404     V = Builder->CreateZExtOrTrunc(V, Y->getType());
405   } else
406     V = Builder->CreateZExtOrTrunc(V, Y->getType());
407
408   ICmpInst::Predicate Pred = IC->getPredicate();
409   if ((Pred == ICmpInst::ICMP_NE && OrOnFalseVal) ||
410       (Pred == ICmpInst::ICMP_EQ && OrOnTrueVal))
411     V = Builder->CreateXor(V, *C2);
412
413   return Builder->CreateOr(V, Y);
414 }
415
416 /// visitSelectInstWithICmp - Visit a SelectInst that has an
417 /// ICmpInst as its first operand.
418 ///
419 Instruction *InstCombiner::visitSelectInstWithICmp(SelectInst &SI,
420                                                    ICmpInst *ICI) {
421   bool Changed = false;
422   ICmpInst::Predicate Pred = ICI->getPredicate();
423   Value *CmpLHS = ICI->getOperand(0);
424   Value *CmpRHS = ICI->getOperand(1);
425   Value *TrueVal = SI.getTrueValue();
426   Value *FalseVal = SI.getFalseValue();
427
428   // Check cases where the comparison is with a constant that
429   // can be adjusted to fit the min/max idiom. We may move or edit ICI
430   // here, so make sure the select is the only user.
431   if (ICI->hasOneUse())
432     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(CmpRHS)) {
433       // X < MIN ? T : F  -->  F
434       if ((Pred == ICmpInst::ICMP_SLT || Pred == ICmpInst::ICMP_ULT)
435           && CI->isMinValue(Pred == ICmpInst::ICMP_SLT))
436         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
437       // X > MAX ? T : F  -->  F
438       else if ((Pred == ICmpInst::ICMP_SGT || Pred == ICmpInst::ICMP_UGT)
439                && CI->isMaxValue(Pred == ICmpInst::ICMP_SGT))
440         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
441       switch (Pred) {
442       default: break;
443       case ICmpInst::ICMP_ULT:
444       case ICmpInst::ICMP_SLT:
445       case ICmpInst::ICMP_UGT:
446       case ICmpInst::ICMP_SGT: {
447         // These transformations only work for selects over integers.
448         IntegerType *SelectTy = dyn_cast<IntegerType>(SI.getType());
449         if (!SelectTy)
450           break;
451
452         Constant *AdjustedRHS;
453         if (Pred == ICmpInst::ICMP_UGT || Pred == ICmpInst::ICMP_SGT)
454           AdjustedRHS = ConstantInt::get(CI->getContext(), CI->getValue() + 1);
455         else // (Pred == ICmpInst::ICMP_ULT || Pred == ICmpInst::ICMP_SLT)
456           AdjustedRHS = ConstantInt::get(CI->getContext(), CI->getValue() - 1);
457
458         // X > C ? X : C+1  -->  X < C+1 ? C+1 : X
459         // X < C ? X : C-1  -->  X > C-1 ? C-1 : X
460         if ((CmpLHS == TrueVal && AdjustedRHS == FalseVal) ||
461             (CmpLHS == FalseVal && AdjustedRHS == TrueVal))
462           ; // Nothing to do here. Values match without any sign/zero extension.
463
464         // Types do not match. Instead of calculating this with mixed types
465         // promote all to the larger type. This enables scalar evolution to
466         // analyze this expression.
467         else if (CmpRHS->getType()->getScalarSizeInBits()
468                  < SelectTy->getBitWidth()) {
469           Constant *sextRHS = ConstantExpr::getSExt(AdjustedRHS, SelectTy);
470
471           // X = sext x; x >s c ? X : C+1 --> X = sext x; X <s C+1 ? C+1 : X
472           // X = sext x; x <s c ? X : C-1 --> X = sext x; X >s C-1 ? C-1 : X
473           // X = sext x; x >u c ? X : C+1 --> X = sext x; X <u C+1 ? C+1 : X
474           // X = sext x; x <u c ? X : C-1 --> X = sext x; X >u C-1 ? C-1 : X
475           if (match(TrueVal, m_SExt(m_Specific(CmpLHS))) &&
476                 sextRHS == FalseVal) {
477             CmpLHS = TrueVal;
478             AdjustedRHS = sextRHS;
479           } else if (match(FalseVal, m_SExt(m_Specific(CmpLHS))) &&
480                      sextRHS == TrueVal) {
481             CmpLHS = FalseVal;
482             AdjustedRHS = sextRHS;
483           } else if (ICI->isUnsigned()) {
484             Constant *zextRHS = ConstantExpr::getZExt(AdjustedRHS, SelectTy);
485             // X = zext x; x >u c ? X : C+1 --> X = zext x; X <u C+1 ? C+1 : X
486             // X = zext x; x <u c ? X : C-1 --> X = zext x; X >u C-1 ? C-1 : X
487             // zext + signed compare cannot be changed:
488             //    0xff <s 0x00, but 0x00ff >s 0x0000
489             if (match(TrueVal, m_ZExt(m_Specific(CmpLHS))) &&
490                 zextRHS == FalseVal) {
491               CmpLHS = TrueVal;
492               AdjustedRHS = zextRHS;
493             } else if (match(FalseVal, m_ZExt(m_Specific(CmpLHS))) &&
494                        zextRHS == TrueVal) {
495               CmpLHS = FalseVal;
496               AdjustedRHS = zextRHS;
497             } else
498               break;
499           } else
500             break;
501         } else
502           break;
503
504         Pred = ICmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
505         CmpRHS = AdjustedRHS;
506         std::swap(FalseVal, TrueVal);
507         ICI->setPredicate(Pred);
508         ICI->setOperand(0, CmpLHS);
509         ICI->setOperand(1, CmpRHS);
510         SI.setOperand(1, TrueVal);
511         SI.setOperand(2, FalseVal);
512
513         // Move ICI instruction right before the select instruction. Otherwise
514         // the sext/zext value may be defined after the ICI instruction uses it.
515         ICI->moveBefore(&SI);
516
517         Changed = true;
518         break;
519       }
520       }
521     }
522
523   // Transform (X >s -1) ? C1 : C2 --> ((X >>s 31) & (C2 - C1)) + C1
524   // and       (X <s  0) ? C2 : C1 --> ((X >>s 31) & (C2 - C1)) + C1
525   // FIXME: Type and constness constraints could be lifted, but we have to
526   //        watch code size carefully. We should consider xor instead of
527   //        sub/add when we decide to do that.
528   if (IntegerType *Ty = dyn_cast<IntegerType>(CmpLHS->getType())) {
529     if (TrueVal->getType() == Ty) {
530       if (ConstantInt *Cmp = dyn_cast<ConstantInt>(CmpRHS)) {
531         ConstantInt *C1 = NULL, *C2 = NULL;
532         if (Pred == ICmpInst::ICMP_SGT && Cmp->isAllOnesValue()) {
533           C1 = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal);
534           C2 = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal);
535         } else if (Pred == ICmpInst::ICMP_SLT && Cmp->isNullValue()) {
536           C1 = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal);
537           C2 = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal);
538         }
539         if (C1 && C2) {
540           // This shift results in either -1 or 0.
541           Value *AShr = Builder->CreateAShr(CmpLHS, Ty->getBitWidth()-1);
542
543           // Check if we can express the operation with a single or.
544           if (C2->isAllOnesValue())
545             return ReplaceInstUsesWith(SI, Builder->CreateOr(AShr, C1));
546
547           Value *And = Builder->CreateAnd(AShr, C2->getValue()-C1->getValue());
548           return ReplaceInstUsesWith(SI, Builder->CreateAdd(And, C1));
549         }
550       }
551     }
552   }
553
554   // If we have an equality comparison then we know the value in one of the
555   // arms of the select. See if substituting this value into the arm and
556   // simplifying the result yields the same value as the other arm.
557   if (Pred == ICmpInst::ICMP_EQ) {
558     if (SimplifyWithOpReplaced(FalseVal, CmpLHS, CmpRHS, DL, TLI) == TrueVal ||
559         SimplifyWithOpReplaced(FalseVal, CmpRHS, CmpLHS, DL, TLI) == TrueVal)
560       return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
561     if (SimplifyWithOpReplaced(TrueVal, CmpLHS, CmpRHS, DL, TLI) == FalseVal ||
562         SimplifyWithOpReplaced(TrueVal, CmpRHS, CmpLHS, DL, TLI) == FalseVal)
563       return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
564   } else if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE) {
565     if (SimplifyWithOpReplaced(TrueVal, CmpLHS, CmpRHS, DL, TLI) == FalseVal ||
566         SimplifyWithOpReplaced(TrueVal, CmpRHS, CmpLHS, DL, TLI) == FalseVal)
567       return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
568     if (SimplifyWithOpReplaced(FalseVal, CmpLHS, CmpRHS, DL, TLI) == TrueVal ||
569         SimplifyWithOpReplaced(FalseVal, CmpRHS, CmpLHS, DL, TLI) == TrueVal)
570       return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
571   }
572
573   // NOTE: if we wanted to, this is where to detect integer MIN/MAX
574
575   if (CmpRHS != CmpLHS && isa<Constant>(CmpRHS)) {
576     if (CmpLHS == TrueVal && Pred == ICmpInst::ICMP_EQ) {
577       // Transform (X == C) ? X : Y -> (X == C) ? C : Y
578       SI.setOperand(1, CmpRHS);
579       Changed = true;
580     } else if (CmpLHS == FalseVal && Pred == ICmpInst::ICMP_NE) {
581       // Transform (X != C) ? Y : X -> (X != C) ? Y : C
582       SI.setOperand(2, CmpRHS);
583       Changed = true;
584     }
585   }
586
587   if (Value *V = foldSelectICmpAndOr(SI, TrueVal, FalseVal, Builder))
588     return ReplaceInstUsesWith(SI, V);
589
590   return Changed ? &SI : 0;
591 }
592
593
594 /// CanSelectOperandBeMappingIntoPredBlock - SI is a select whose condition is a
595 /// PHI node (but the two may be in different blocks).  See if the true/false
596 /// values (V) are live in all of the predecessor blocks of the PHI.  For
597 /// example, cases like this cannot be mapped:
598 ///
599 ///   X = phi [ C1, BB1], [C2, BB2]
600 ///   Y = add
601 ///   Z = select X, Y, 0
602 ///
603 /// because Y is not live in BB1/BB2.
604 ///
605 static bool CanSelectOperandBeMappingIntoPredBlock(const Value *V,
606                                                    const SelectInst &SI) {
607   // If the value is a non-instruction value like a constant or argument, it
608   // can always be mapped.
609   const Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
610   if (I == 0) return true;
611
612   // If V is a PHI node defined in the same block as the condition PHI, we can
613   // map the arguments.
614   const PHINode *CondPHI = cast<PHINode>(SI.getCondition());
615
616   if (const PHINode *VP = dyn_cast<PHINode>(I))
617     if (VP->getParent() == CondPHI->getParent())
618       return true;
619
620   // Otherwise, if the PHI and select are defined in the same block and if V is
621   // defined in a different block, then we can transform it.
622   if (SI.getParent() == CondPHI->getParent() &&
623       I->getParent() != CondPHI->getParent())
624     return true;
625
626   // Otherwise we have a 'hard' case and we can't tell without doing more
627   // detailed dominator based analysis, punt.
628   return false;
629 }
630
631 /// FoldSPFofSPF - We have an SPF (e.g. a min or max) of an SPF of the form:
632 ///   SPF2(SPF1(A, B), C)
633 Instruction *InstCombiner::FoldSPFofSPF(Instruction *Inner,
634                                         SelectPatternFlavor SPF1,
635                                         Value *A, Value *B,
636                                         Instruction &Outer,
637                                         SelectPatternFlavor SPF2, Value *C) {
638   if (C == A || C == B) {
639     // MAX(MAX(A, B), B) -> MAX(A, B)
640     // MIN(MIN(a, b), a) -> MIN(a, b)
641     if (SPF1 == SPF2)
642       return ReplaceInstUsesWith(Outer, Inner);
643
644     // MAX(MIN(a, b), a) -> a
645     // MIN(MAX(a, b), a) -> a
646     if ((SPF1 == SPF_SMIN && SPF2 == SPF_SMAX) ||
647         (SPF1 == SPF_SMAX && SPF2 == SPF_SMIN) ||
648         (SPF1 == SPF_UMIN && SPF2 == SPF_UMAX) ||
649         (SPF1 == SPF_UMAX && SPF2 == SPF_UMIN))
650       return ReplaceInstUsesWith(Outer, C);
651   }
652
653   // TODO: MIN(MIN(A, 23), 97)
654   return 0;
655 }
656
657
658 /// foldSelectICmpAnd - If one of the constants is zero (we know they can't
659 /// both be) and we have an icmp instruction with zero, and we have an 'and'
660 /// with the non-constant value and a power of two we can turn the select
661 /// into a shift on the result of the 'and'.
662 static Value *foldSelectICmpAnd(const SelectInst &SI, ConstantInt *TrueVal,
663                                 ConstantInt *FalseVal,
664                                 InstCombiner::BuilderTy *Builder) {
665   const ICmpInst *IC = dyn_cast<ICmpInst>(SI.getCondition());
666   if (!IC || !IC->isEquality() || !SI.getType()->isIntegerTy())
667     return 0;
668
669   if (!match(IC->getOperand(1), m_Zero()))
670     return 0;
671
672   ConstantInt *AndRHS;
673   Value *LHS = IC->getOperand(0);
674   if (!match(LHS, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(AndRHS))))
675     return 0;
676
677   // If both select arms are non-zero see if we have a select of the form
678   // 'x ? 2^n + C : C'. Then we can offset both arms by C, use the logic
679   // for 'x ? 2^n : 0' and fix the thing up at the end.
680   ConstantInt *Offset = 0;
681   if (!TrueVal->isZero() && !FalseVal->isZero()) {
682     if ((TrueVal->getValue() - FalseVal->getValue()).isPowerOf2())
683       Offset = FalseVal;
684     else if ((FalseVal->getValue() - TrueVal->getValue()).isPowerOf2())
685       Offset = TrueVal;
686     else
687       return 0;
688
689     // Adjust TrueVal and FalseVal to the offset.
690     TrueVal = ConstantInt::get(Builder->getContext(),
691                                TrueVal->getValue() - Offset->getValue());
692     FalseVal = ConstantInt::get(Builder->getContext(),
693                                 FalseVal->getValue() - Offset->getValue());
694   }
695
696   // Make sure the mask in the 'and' and one of the select arms is a power of 2.
697   if (!AndRHS->getValue().isPowerOf2() ||
698       (!TrueVal->getValue().isPowerOf2() &&
699        !FalseVal->getValue().isPowerOf2()))
700     return 0;
701
702   // Determine which shift is needed to transform result of the 'and' into the
703   // desired result.
704   ConstantInt *ValC = !TrueVal->isZero() ? TrueVal : FalseVal;
705   unsigned ValZeros = ValC->getValue().logBase2();
706   unsigned AndZeros = AndRHS->getValue().logBase2();
707
708   // If types don't match we can still convert the select by introducing a zext
709   // or a trunc of the 'and'. The trunc case requires that all of the truncated
710   // bits are zero, we can figure that out by looking at the 'and' mask.
711   if (AndZeros >= ValC->getBitWidth())
712     return 0;
713
714   Value *V = Builder->CreateZExtOrTrunc(LHS, SI.getType());
715   if (ValZeros > AndZeros)
716     V = Builder->CreateShl(V, ValZeros - AndZeros);
717   else if (ValZeros < AndZeros)
718     V = Builder->CreateLShr(V, AndZeros - ValZeros);
719
720   // Okay, now we know that everything is set up, we just don't know whether we
721   // have a icmp_ne or icmp_eq and whether the true or false val is the zero.
722   bool ShouldNotVal = !TrueVal->isZero();
723   ShouldNotVal ^= IC->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
724   if (ShouldNotVal)
725     V = Builder->CreateXor(V, ValC);
726
727   // Apply an offset if needed.
728   if (Offset)
729     V = Builder->CreateAdd(V, Offset);
730   return V;
731 }
732
733 Instruction *InstCombiner::visitSelectInst(SelectInst &SI) {
734   Value *CondVal = SI.getCondition();
735   Value *TrueVal = SI.getTrueValue();
736   Value *FalseVal = SI.getFalseValue();
737
738   if (Value *V = SimplifySelectInst(CondVal, TrueVal, FalseVal, DL))
739     return ReplaceInstUsesWith(SI, V);
740
741   if (SI.getType()->isIntegerTy(1)) {
742     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal)) {
743       if (C->getZExtValue()) {
744         // Change: A = select B, true, C --> A = or B, C
745         return BinaryOperator::CreateOr(CondVal, FalseVal);
746       }
747       // Change: A = select B, false, C --> A = and !B, C
748       Value *NotCond = Builder->CreateNot(CondVal, "not."+CondVal->getName());
749       return BinaryOperator::CreateAnd(NotCond, FalseVal);
750     }
751     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal)) {
752       if (C->getZExtValue() == false) {
753         // Change: A = select B, C, false --> A = and B, C
754         return BinaryOperator::CreateAnd(CondVal, TrueVal);
755       }
756       // Change: A = select B, C, true --> A = or !B, C
757       Value *NotCond = Builder->CreateNot(CondVal, "not."+CondVal->getName());
758       return BinaryOperator::CreateOr(NotCond, TrueVal);
759     }
760
761     // select a, b, a  -> a&b
762     // select a, a, b  -> a|b
763     if (CondVal == TrueVal)
764       return BinaryOperator::CreateOr(CondVal, FalseVal);
765     if (CondVal == FalseVal)
766       return BinaryOperator::CreateAnd(CondVal, TrueVal);
767
768     // select a, ~a, b -> (~a)&b
769     // select a, b, ~a -> (~a)|b
770     if (match(TrueVal, m_Not(m_Specific(CondVal))))
771       return BinaryOperator::CreateAnd(TrueVal, FalseVal);
772     if (match(FalseVal, m_Not(m_Specific(CondVal))))
773       return BinaryOperator::CreateOr(TrueVal, FalseVal);
774   }
775
776   // Selecting between two integer constants?
777   if (ConstantInt *TrueValC = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal))
778     if (ConstantInt *FalseValC = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal)) {
779       // select C, 1, 0 -> zext C to int
780       if (FalseValC->isZero() && TrueValC->getValue() == 1)
781         return new ZExtInst(CondVal, SI.getType());
782
783       // select C, -1, 0 -> sext C to int
784       if (FalseValC->isZero() && TrueValC->isAllOnesValue())
785         return new SExtInst(CondVal, SI.getType());
786
787       // select C, 0, 1 -> zext !C to int
788       if (TrueValC->isZero() && FalseValC->getValue() == 1) {
789         Value *NotCond = Builder->CreateNot(CondVal, "not."+CondVal->getName());
790         return new ZExtInst(NotCond, SI.getType());
791       }
792
793       // select C, 0, -1 -> sext !C to int
794       if (TrueValC->isZero() && FalseValC->isAllOnesValue()) {
795         Value *NotCond = Builder->CreateNot(CondVal, "not."+CondVal->getName());
796         return new SExtInst(NotCond, SI.getType());
797       }
798
799       if (Value *V = foldSelectICmpAnd(SI, TrueValC, FalseValC, Builder))
800         return ReplaceInstUsesWith(SI, V);
801     }
802
803   // See if we are selecting two values based on a comparison of the two values.
804   if (FCmpInst *FCI = dyn_cast<FCmpInst>(CondVal)) {
805     if (FCI->getOperand(0) == TrueVal && FCI->getOperand(1) == FalseVal) {
806       // Transform (X == Y) ? X : Y  -> Y
807       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_OEQ) {
808         // This is not safe in general for floating point:
809         // consider X== -0, Y== +0.
810         // It becomes safe if either operand is a nonzero constant.
811         ConstantFP *CFPt, *CFPf;
812         if (((CFPt = dyn_cast<ConstantFP>(TrueVal)) &&
813               !CFPt->getValueAPF().isZero()) ||
814             ((CFPf = dyn_cast<ConstantFP>(FalseVal)) &&
815              !CFPf->getValueAPF().isZero()))
816         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
817       }
818       // Transform (X une Y) ? X : Y  -> X
819       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_UNE) {
820         // This is not safe in general for floating point:
821         // consider X== -0, Y== +0.
822         // It becomes safe if either operand is a nonzero constant.
823         ConstantFP *CFPt, *CFPf;
824         if (((CFPt = dyn_cast<ConstantFP>(TrueVal)) &&
825               !CFPt->getValueAPF().isZero()) ||
826             ((CFPf = dyn_cast<ConstantFP>(FalseVal)) &&
827              !CFPf->getValueAPF().isZero()))
828         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
829       }
830       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX
831
832     } else if (FCI->getOperand(0) == FalseVal && FCI->getOperand(1) == TrueVal){
833       // Transform (X == Y) ? Y : X  -> X
834       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_OEQ) {
835         // This is not safe in general for floating point:
836         // consider X== -0, Y== +0.
837         // It becomes safe if either operand is a nonzero constant.
838         ConstantFP *CFPt, *CFPf;
839         if (((CFPt = dyn_cast<ConstantFP>(TrueVal)) &&
840               !CFPt->getValueAPF().isZero()) ||
841             ((CFPf = dyn_cast<ConstantFP>(FalseVal)) &&
842              !CFPf->getValueAPF().isZero()))
843           return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
844       }
845       // Transform (X une Y) ? Y : X  -> Y
846       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_UNE) {
847         // This is not safe in general for floating point:
848         // consider X== -0, Y== +0.
849         // It becomes safe if either operand is a nonzero constant.
850         ConstantFP *CFPt, *CFPf;
851         if (((CFPt = dyn_cast<ConstantFP>(TrueVal)) &&
852               !CFPt->getValueAPF().isZero()) ||
853             ((CFPf = dyn_cast<ConstantFP>(FalseVal)) &&
854              !CFPf->getValueAPF().isZero()))
855           return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
856       }
857       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX
858     }
859     // NOTE: if we wanted to, this is where to detect ABS
860   }
861
862   // See if we are selecting two values based on a comparison of the two values.
863   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(CondVal))
864     if (Instruction *Result = visitSelectInstWithICmp(SI, ICI))
865       return Result;
866
867   if (Instruction *TI = dyn_cast<Instruction>(TrueVal))
868     if (Instruction *FI = dyn_cast<Instruction>(FalseVal))
869       if (TI->hasOneUse() && FI->hasOneUse()) {
870         Instruction *AddOp = 0, *SubOp = 0;
871
872         // Turn (select C, (op X, Y), (op X, Z)) -> (op X, (select C, Y, Z))
873         if (TI->getOpcode() == FI->getOpcode())
874           if (Instruction *IV = FoldSelectOpOp(SI, TI, FI))
875             return IV;
876
877         // Turn select C, (X+Y), (X-Y) --> (X+(select C, Y, (-Y))).  This is
878         // even legal for FP.
879         if ((TI->getOpcode() == Instruction::Sub &&
880              FI->getOpcode() == Instruction::Add) ||
881             (TI->getOpcode() == Instruction::FSub &&
882              FI->getOpcode() == Instruction::FAdd)) {
883           AddOp = FI; SubOp = TI;
884         } else if ((FI->getOpcode() == Instruction::Sub &&
885                     TI->getOpcode() == Instruction::Add) ||
886                    (FI->getOpcode() == Instruction::FSub &&
887                     TI->getOpcode() == Instruction::FAdd)) {
888           AddOp = TI; SubOp = FI;
889         }
890
891         if (AddOp) {
892           Value *OtherAddOp = 0;
893           if (SubOp->getOperand(0) == AddOp->getOperand(0)) {
894             OtherAddOp = AddOp->getOperand(1);
895           } else if (SubOp->getOperand(0) == AddOp->getOperand(1)) {
896             OtherAddOp = AddOp->getOperand(0);
897           }
898
899           if (OtherAddOp) {
900             // So at this point we know we have (Y -> OtherAddOp):
901             //        select C, (add X, Y), (sub X, Z)
902             Value *NegVal;  // Compute -Z
903             if (SI.getType()->isFPOrFPVectorTy()) {
904               NegVal = Builder->CreateFNeg(SubOp->getOperand(1));
905               if (Instruction *NegInst = dyn_cast<Instruction>(NegVal)) {
906                 FastMathFlags Flags = AddOp->getFastMathFlags();
907                 Flags &= SubOp->getFastMathFlags();
908                 NegInst->setFastMathFlags(Flags);
909               }
910             } else {
911               NegVal = Builder->CreateNeg(SubOp->getOperand(1));
912             }
913
914             Value *NewTrueOp = OtherAddOp;
915             Value *NewFalseOp = NegVal;
916             if (AddOp != TI)
917               std::swap(NewTrueOp, NewFalseOp);
918             Value *NewSel =
919               Builder->CreateSelect(CondVal, NewTrueOp,
920                                     NewFalseOp, SI.getName() + ".p");
921
922             if (SI.getType()->isFPOrFPVectorTy()) {
923               Instruction *RI =
924                 BinaryOperator::CreateFAdd(SubOp->getOperand(0), NewSel);
925
926               FastMathFlags Flags = AddOp->getFastMathFlags();
927               Flags &= SubOp->getFastMathFlags();
928               RI->setFastMathFlags(Flags);
929               return RI;
930             } else
931               return BinaryOperator::CreateAdd(SubOp->getOperand(0), NewSel);
932           }
933         }
934       }
935
936   // See if we can fold the select into one of our operands.
937   if (SI.getType()->isIntegerTy()) {
938     if (Instruction *FoldI = FoldSelectIntoOp(SI, TrueVal, FalseVal))
939       return FoldI;
940
941     // MAX(MAX(a, b), a) -> MAX(a, b)
942     // MIN(MIN(a, b), a) -> MIN(a, b)
943     // MAX(MIN(a, b), a) -> a
944     // MIN(MAX(a, b), a) -> a
945     Value *LHS, *RHS, *LHS2, *RHS2;
946     if (SelectPatternFlavor SPF = MatchSelectPattern(&SI, LHS, RHS)) {
947       if (SelectPatternFlavor SPF2 = MatchSelectPattern(LHS, LHS2, RHS2))
948         if (Instruction *R = FoldSPFofSPF(cast<Instruction>(LHS),SPF2,LHS2,RHS2,
949                                           SI, SPF, RHS))
950           return R;
951       if (SelectPatternFlavor SPF2 = MatchSelectPattern(RHS, LHS2, RHS2))
952         if (Instruction *R = FoldSPFofSPF(cast<Instruction>(RHS),SPF2,LHS2,RHS2,
953                                           SI, SPF, LHS))
954           return R;
955     }
956
957     // TODO.
958     // ABS(-X) -> ABS(X)
959     // ABS(ABS(X)) -> ABS(X)
960   }
961
962   // See if we can fold the select into a phi node if the condition is a select.
963   if (isa<PHINode>(SI.getCondition()))
964     // The true/false values have to be live in the PHI predecessor's blocks.
965     if (CanSelectOperandBeMappingIntoPredBlock(TrueVal, SI) &&
966         CanSelectOperandBeMappingIntoPredBlock(FalseVal, SI))
967       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(SI))
968         return NV;
969
970   if (SelectInst *TrueSI = dyn_cast<SelectInst>(TrueVal)) {
971     if (TrueSI->getCondition() == CondVal) {
972       if (SI.getTrueValue() == TrueSI->getTrueValue())
973         return 0;
974       SI.setOperand(1, TrueSI->getTrueValue());
975       return &SI;
976     }
977   }
978   if (SelectInst *FalseSI = dyn_cast<SelectInst>(FalseVal)) {
979     if (FalseSI->getCondition() == CondVal) {
980       if (SI.getFalseValue() == FalseSI->getFalseValue())
981         return 0;
982       SI.setOperand(2, FalseSI->getFalseValue());
983       return &SI;
984     }
985   }
986
987   if (BinaryOperator::isNot(CondVal)) {
988     SI.setOperand(0, BinaryOperator::getNotArgument(CondVal));
989     SI.setOperand(1, FalseVal);
990     SI.setOperand(2, TrueVal);
991     return &SI;
992   }
993
994   if (VectorType* VecTy = dyn_cast<VectorType>(SI.getType())) {
995     unsigned VWidth = VecTy->getNumElements();
996     APInt UndefElts(VWidth, 0);
997     APInt AllOnesEltMask(APInt::getAllOnesValue(VWidth));
998     if (Value *V = SimplifyDemandedVectorElts(&SI, AllOnesEltMask, UndefElts)) {
999       if (V != &SI)
1000         return ReplaceInstUsesWith(SI, V);
1001       return &SI;
1002     }
1003
1004     if (isa<ConstantAggregateZero>(CondVal)) {
1005       return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
1006     }
1007   }
1008
1009   return 0;
1010 }