lib/VMCore/ConstantFold.cpp

   1 //===- ConstantFolding.cpp - LLVM constant folder -------------------------===//
   2 //
   3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
   4 //
   5 // This file was developed by the LLVM research group and is distributed under
   6 // the University of Illinois Open Source License. See LICENSE.TXT for details.
   7 //
   8 //===----------------------------------------------------------------------===//
   9 //
  10 // This file implements folding of constants for LLVM.  This implements the
  11 // (internal) ConstantFolding.h interface, which is used by the
  12 // ConstantExpr::get* methods to automatically fold constants when possible.
  13 //
  14 // The current constant folding implementation is implemented in two pieces: the
  15 // template-based folder for simple primitive constants like ConstantInt, and
  16 // the special case hackery that we use to symbolically evaluate expressions
  17 // that use ConstantExprs.
  18 //
  19 //===----------------------------------------------------------------------===//
  20
  21 #include "ConstantFolding.h"
  22 #include "llvm/Constants.h"
  23 #include "llvm/Instructions.h"
  24 #include "llvm/DerivedTypes.h"
  25 #include "llvm/Function.h"
  26 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
  27 #include "llvm/Support/Compiler.h"
  28 #include "llvm/Support/GetElementPtrTypeIterator.h"
  29 #include "llvm/Support/ManagedStatic.h"
  30 #include "llvm/Support/MathExtras.h"
  31 #include <limits>
  32 using namespace llvm;
  33
  34 //===----------------------------------------------------------------------===//
  35 //                ConstantFold*Instruction Implementations
  36 //===----------------------------------------------------------------------===//
  37
  38 /// CastConstantPacked - Convert the specified ConstantPacked node to the
  39 /// specified packed type.  At this point, we know that the elements of the
  40 /// input packed constant are all simple integer or FP values.
  41 static Constant *CastConstantPacked(ConstantPacked *CP,
  42                                     const PackedType *DstTy) {
  43   unsigned SrcNumElts = CP->getType()->getNumElements();
  44   unsigned DstNumElts = DstTy->getNumElements();
  45   const Type *SrcEltTy = CP->getType()->getElementType();
  46   const Type *DstEltTy = DstTy->getElementType();
  47
  48   // If both vectors have the same number of elements (thus, the elements
  49   // are the same size), perform the conversion now.
  50   if (SrcNumElts == DstNumElts) {
  51     std::vector<Constant*> Result;
  52
  53     // If the src and dest elements are both integers, or both floats, we can
  54     // just BitCast each element because the elements are the same size.
  55     if ((SrcEltTy->isInteger() && DstEltTy->isInteger()) ||
  56         (SrcEltTy->isFloatingPoint() && DstEltTy->isFloatingPoint())) {
  57       for (unsigned i = 0; i != SrcNumElts; ++i)
  58         Result.push_back(
  59           ConstantExpr::getBitCast(CP->getOperand(i), DstEltTy));
  60       return ConstantPacked::get(Result);
  61     }
  62
  63     // If this is an int-to-fp cast ..
  64     if (SrcEltTy->isInteger()) {
  65       // Ensure that it is int-to-fp cast
  66       assert(DstEltTy->isFloatingPoint());
  67       if (DstEltTy->getTypeID() == Type::DoubleTyID) {
  68         for (unsigned i = 0; i != SrcNumElts; ++i) {
  69           double V =
  70             BitsToDouble(cast<ConstantInt>(CP->getOperand(i))->getZExtValue());
  71           Result.push_back(ConstantFP::get(Type::DoubleTy, V));
  72         }
  73         return ConstantPacked::get(Result);
  74       }
  75       assert(DstEltTy == Type::FloatTy && "Unknown fp type!");
  76       for (unsigned i = 0; i != SrcNumElts; ++i) {
  77         float V =
  78         BitsToFloat(cast<ConstantInt>(CP->getOperand(i))->getZExtValue());
  79         Result.push_back(ConstantFP::get(Type::FloatTy, V));
  80       }
  81       return ConstantPacked::get(Result);
  82     }
  83
  84     // Otherwise, this is an fp-to-int cast.
  85     assert(SrcEltTy->isFloatingPoint() && DstEltTy->isInteger());
  86
  87     if (SrcEltTy->getTypeID() == Type::DoubleTyID) {
  88       for (unsigned i = 0; i != SrcNumElts; ++i) {
  89         uint64_t V =
  90           DoubleToBits(cast<ConstantFP>(CP->getOperand(i))->getValue());
  91         Constant *C = ConstantInt::get(Type::Int64Ty, V);
  92         Result.push_back(ConstantExpr::getBitCast(C, DstEltTy ));
  93       }
  94       return ConstantPacked::get(Result);
  95     }
  96
  97     assert(SrcEltTy->getTypeID() == Type::FloatTyID);
  98     for (unsigned i = 0; i != SrcNumElts; ++i) {
  99       uint32_t V = FloatToBits(cast<ConstantFP>(CP->getOperand(i))->getValue());
 100       Constant *C = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, V);
 101       Result.push_back(ConstantExpr::getBitCast(C, DstEltTy));
 102     }
 103     return ConstantPacked::get(Result);
 104   }
 105
 106   // Otherwise, this is a cast that changes element count and size.  Handle
 107   // casts which shrink the elements here.
 108
 109   // FIXME: We need to know endianness to do this!
 110
 111   return 0;
 112 }
 113
 114 /// This function determines which opcode to use to fold two constant cast
 115 /// expressions together. It uses CastInst::isEliminableCastPair to determine
 116 /// the opcode. Consequently its just a wrapper around that function.
 117 /// @Determine if it is valid to fold a cast of a cast
 118 static unsigned
 119 foldConstantCastPair(
 120   unsigned opc,          ///< opcode of the second cast constant expression
 121   const ConstantExpr*Op, ///< the first cast constant expression
 122   const Type *DstTy      ///< desintation type of the first cast
 123 ) {
 124   assert(Op && Op->isCast() && "Can't fold cast of cast without a cast!");
 125   assert(DstTy && DstTy->isFirstClassType() && "Invalid cast destination type");
 126   assert(CastInst::isCast(opc) && "Invalid cast opcode");
 127
 128   // The the types and opcodes for the two Cast constant expressions
 129   const Type *SrcTy = Op->getOperand(0)->getType();
 130   const Type *MidTy = Op->getType();
 131   Instruction::CastOps firstOp = Instruction::CastOps(Op->getOpcode());
 132   Instruction::CastOps secondOp = Instruction::CastOps(opc);
 133
 134   // Let CastInst::isEliminableCastPair do the heavy lifting.
 135   return CastInst::isEliminableCastPair(firstOp, secondOp, SrcTy, MidTy, DstTy,
 136                                         Type::Int64Ty);
 137 }
 138
 139 Constant *llvm::ConstantFoldCastInstruction(unsigned opc, const Constant *V,
 140                                             const Type *DestTy) {
 141   const Type *SrcTy = V->getType();
 142
 143   if (isa<UndefValue>(V))
 144     return UndefValue::get(DestTy);
 145
 146   // If the cast operand is a constant expression, there's a few things we can
 147   // do to try to simplify it.
 148   if (const ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V)) {
 149     if (CE->isCast()) {
 150       // Try hard to fold cast of cast because they are often eliminable.
 151       if (unsigned newOpc = foldConstantCastPair(opc, CE, DestTy))
 152         return ConstantExpr::getCast(newOpc, CE->getOperand(0), DestTy);
 153     } else if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr) {
 154       // If all of the indexes in the GEP are null values, there is no pointer
 155       // adjustment going on.  We might as well cast the source pointer.
 156       bool isAllNull = true;
 157       for (unsigned i = 1, e = CE->getNumOperands(); i != e; ++i)
 158         if (!CE->getOperand(i)->isNullValue()) {
 159           isAllNull = false;
 160           break;
 161         }
 162       if (isAllNull)
 163         // This is casting one pointer type to another, always BitCast
 164         return ConstantExpr::getPointerCast(CE->getOperand(0), DestTy);
 165     }
 166   }
 167
 168   // We actually have to do a cast now. Perform the cast according to the
 169   // opcode specified.
 170   switch (opc) {
 171   case Instruction::FPTrunc:
 172   case Instruction::FPExt:
 173     if (const ConstantFP *FPC = dyn_cast<ConstantFP>(V))
 174       return ConstantFP::get(DestTy, FPC->getValue());
 175     return 0; // Can't fold.
 176   case Instruction::FPToUI:
 177     if (const ConstantFP *FPC = dyn_cast<ConstantFP>(V))
 178       return ConstantInt::get(DestTy,(uint64_t) FPC->getValue());
 179     return 0; // Can't fold.
 180   case Instruction::FPToSI:
 181     if (const ConstantFP *FPC = dyn_cast<ConstantFP>(V))
 182       return ConstantInt::get(DestTy,(int64_t) FPC->getValue());
 183     return 0; // Can't fold.
 184   case Instruction::IntToPtr:   //always treated as unsigned
 185     if (V->isNullValue())       // Is it an integral null value?
 186       return ConstantPointerNull::get(cast<PointerType>(DestTy));
 187     return 0;                   // Other pointer types cannot be casted
 188   case Instruction::PtrToInt:   // always treated as unsigned
 189     if (V->isNullValue())       // is it a null pointer value?
 190       return ConstantInt::get(DestTy, 0);
 191     return 0;                   // Other pointer types cannot be casted
 192   case Instruction::UIToFP:
 193     if (const ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V))
 194       return ConstantFP::get(DestTy, double(CI->getZExtValue()));
 195     return 0;
 196   case Instruction::SIToFP:
 197     if (const ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V))
 198       return ConstantFP::get(DestTy, double(CI->getSExtValue()));
 199     return 0;
 200   case Instruction::ZExt:
 201     if (const ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V))
 202       return ConstantInt::get(DestTy, CI->getZExtValue());
 203     return 0;
 204   case Instruction::SExt:
 205     if (const ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V))
 206       return ConstantInt::get(DestTy, CI->getSExtValue());
 207     return 0;
 208   case Instruction::Trunc:
 209     if (const ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V)) // Can't trunc a bool
 210       return ConstantInt::get(DestTy, CI->getZExtValue());
 211     return 0;
 212   case Instruction::BitCast:
 213     if (SrcTy == DestTy)
 214       return (Constant*)V; // no-op cast
 215
 216     // Check to see if we are casting a pointer to an aggregate to a pointer to
 217     // the first element.  If so, return the appropriate GEP instruction.
 218     if (const PointerType *PTy = dyn_cast<PointerType>(V->getType()))
 219       if (const PointerType *DPTy = dyn_cast<PointerType>(DestTy)) {
 220         SmallVector<Value*, 8> IdxList;
 221         IdxList.push_back(Constant::getNullValue(Type::Int32Ty));
 222         const Type *ElTy = PTy->getElementType();
 223         while (ElTy != DPTy->getElementType()) {
 224           if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(ElTy)) {
 225             if (STy->getNumElements() == 0) break;
 226             ElTy = STy->getElementType(0);
 227             IdxList.push_back(Constant::getNullValue(Type::Int32Ty));
 228           } else if (const SequentialType *STy =
 229                      dyn_cast<SequentialType>(ElTy)) {
 230             if (isa<PointerType>(ElTy)) break;  // Can't index into pointers!
 231             ElTy = STy->getElementType();
 232             IdxList.push_back(IdxList[0]);
 233           } else {
 234             break;
 235           }
 236         }
 237
 238         if (ElTy == DPTy->getElementType())
 239           return ConstantExpr::getGetElementPtr(
 240               const_cast<Constant*>(V), &IdxList[0], IdxList.size());
 241       }
 242
 243     // Handle casts from one packed constant to another.  We know that the src
 244     // and dest type have the same size (otherwise its an illegal cast).
 245     if (const PackedType *DestPTy = dyn_cast<PackedType>(DestTy)) {
 246       if (const PackedType *SrcTy = dyn_cast<PackedType>(V->getType())) {
 247         assert(DestPTy->getBitWidth() == SrcTy->getBitWidth() &&
 248                "Not cast between same sized vectors!");
 249         // First, check for null and undef
 250         if (isa<ConstantAggregateZero>(V))
 251           return Constant::getNullValue(DestTy);
 252         if (isa<UndefValue>(V))
 253           return UndefValue::get(DestTy);
 254
 255         if (const ConstantPacked *CP = dyn_cast<ConstantPacked>(V)) {
 256           // This is a cast from a ConstantPacked of one type to a
 257           // ConstantPacked of another type.  Check to see if all elements of
 258           // the input are simple.
 259           bool AllSimpleConstants = true;
 260           for (unsigned i = 0, e = CP->getNumOperands(); i != e; ++i) {
 261             if (!isa<ConstantInt>(CP->getOperand(i)) &&
 262                 !isa<ConstantFP>(CP->getOperand(i))) {
 263               AllSimpleConstants = false;
 264               break;
 265             }
 266           }
 267
 268           // If all of the elements are simple constants, we can fold this.
 269           if (AllSimpleConstants)
 270             return CastConstantPacked(const_cast<ConstantPacked*>(CP), DestPTy);
 271         }
 272       }
 273     }
 274
 275     // Finally, implement bitcast folding now.   The code below doesn't handle
 276     // bitcast right.
 277     if (isa<ConstantPointerNull>(V))  // ptr->ptr cast.
 278       return ConstantPointerNull::get(cast<PointerType>(DestTy));
 279
 280     // Handle integral constant input.
 281     if (const ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V)) {
 282       // Integral -> Integral, must be changing sign.
 283       if (DestTy->isInteger())
 284         return ConstantInt::get(DestTy, CI->getZExtValue());
 285
 286       if (DestTy->isFloatingPoint()) {
 287         if (DestTy == Type::FloatTy)
 288           return ConstantFP::get(DestTy, BitsToFloat(CI->getZExtValue()));
 289         assert(DestTy == Type::DoubleTy && "Unknown FP type!");
 290         return ConstantFP::get(DestTy, BitsToDouble(CI->getZExtValue()));
 291       }
 292       // Otherwise, can't fold this (packed?)
 293       return 0;
 294     }
 295
 296     // Handle ConstantFP input.
 297     if (const ConstantFP *FP = dyn_cast<ConstantFP>(V)) {
 298       // FP -> Integral.
 299       if (DestTy == Type::Int32Ty) {
 300         return ConstantInt::get(DestTy, FloatToBits(FP->getValue()));
 301       } else {
 302         assert(DestTy == Type::Int64Ty && "only support f32/f64 for now!");
 303         return ConstantInt::get(DestTy, DoubleToBits(FP->getValue()));
 304       }
 305     }
 306     return 0;
 307   default:
 308     assert(!"Invalid CE CastInst opcode");
 309     break;
 310   }
 311
 312   assert(0 && "Failed to cast constant expression");
 313   return 0;
 314 }
 315
 316 Constant *llvm::ConstantFoldSelectInstruction(const Constant *Cond,
 317                                               const Constant *V1,
 318                                               const Constant *V2) {
 319   if (const ConstantInt *CB = dyn_cast<ConstantInt>(Cond))
 320     return const_cast<Constant*>(CB->getZExtValue() ? V1 : V2);
 321
 322   if (isa<UndefValue>(V1)) return const_cast<Constant*>(V2);
 323   if (isa<UndefValue>(V2)) return const_cast<Constant*>(V1);
 324   if (isa<UndefValue>(Cond)) return const_cast<Constant*>(V1);
 325   if (V1 == V2) return const_cast<Constant*>(V1);
 326   return 0;
 327 }
 328
 329 Constant *llvm::ConstantFoldExtractElementInstruction(const Constant *Val,
 330                                                       const Constant *Idx) {
 331   if (isa<UndefValue>(Val))  // ee(undef, x) -> undef
 332     return UndefValue::get(cast<PackedType>(Val->getType())->getElementType());
 333   if (Val->isNullValue())  // ee(zero, x) -> zero
 334     return Constant::getNullValue(
 335                           cast<PackedType>(Val->getType())->getElementType());
 336
 337   if (const ConstantPacked *CVal = dyn_cast<ConstantPacked>(Val)) {
 338     if (const ConstantInt *CIdx = dyn_cast<ConstantInt>(Idx)) {
 339       return const_cast<Constant*>(CVal->getOperand(CIdx->getZExtValue()));
 340     } else if (isa<UndefValue>(Idx)) {
 341       // ee({w,x,y,z}, undef) -> w (an arbitrary value).
 342       return const_cast<Constant*>(CVal->getOperand(0));
 343     }
 344   }
 345   return 0;
 346 }
 347
 348 Constant *llvm::ConstantFoldInsertElementInstruction(const Constant *Val,
 349                                                      const Constant *Elt,
 350                                                      const Constant *Idx) {
 351   const ConstantInt *CIdx = dyn_cast<ConstantInt>(Idx);
 352   if (!CIdx) return 0;
 353   uint64_t idxVal = CIdx->getZExtValue();
 354   if (isa<UndefValue>(Val)) {
 355     // Insertion of scalar constant into packed undef
 356     // Optimize away insertion of undef
 357     if (isa<UndefValue>(Elt))
 358       return const_cast<Constant*>(Val);
 359     // Otherwise break the aggregate undef into multiple undefs and do
 360     // the insertion
 361     unsigned numOps =
 362       cast<PackedType>(Val->getType())->getNumElements();
 363     std::vector<Constant*> Ops;
 364     Ops.reserve(numOps);
 365     for (unsigned i = 0; i < numOps; ++i) {
 366       const Constant *Op =
 367         (i == idxVal) ? Elt : UndefValue::get(Elt->getType());
 368       Ops.push_back(const_cast<Constant*>(Op));
 369     }
 370     return ConstantPacked::get(Ops);
 371   }
 372   if (isa<ConstantAggregateZero>(Val)) {
 373     // Insertion of scalar constant into packed aggregate zero
 374     // Optimize away insertion of zero
 375     if (Elt->isNullValue())
 376       return const_cast<Constant*>(Val);
 377     // Otherwise break the aggregate zero into multiple zeros and do
 378     // the insertion
 379     unsigned numOps =
 380       cast<PackedType>(Val->getType())->getNumElements();
 381     std::vector<Constant*> Ops;
 382     Ops.reserve(numOps);
 383     for (unsigned i = 0; i < numOps; ++i) {
 384       const Constant *Op =
 385         (i == idxVal) ? Elt : Constant::getNullValue(Elt->getType());
 386       Ops.push_back(const_cast<Constant*>(Op));
 387     }
 388     return ConstantPacked::get(Ops);
 389   }
 390   if (const ConstantPacked *CVal = dyn_cast<ConstantPacked>(Val)) {
 391     // Insertion of scalar constant into packed constant
 392     std::vector<Constant*> Ops;
 393     Ops.reserve(CVal->getNumOperands());
 394     for (unsigned i = 0; i < CVal->getNumOperands(); ++i) {
 395       const Constant *Op =
 396         (i == idxVal) ? Elt : cast<Constant>(CVal->getOperand(i));
 397       Ops.push_back(const_cast<Constant*>(Op));
 398     }
 399     return ConstantPacked::get(Ops);
 400   }
 401   return 0;
 402 }
 403
 404 Constant *llvm::ConstantFoldShuffleVectorInstruction(const Constant *V1,
 405                                                      const Constant *V2,
 406                                                      const Constant *Mask) {
 407   // TODO:
 408   return 0;
 409 }
 410
 411 /// EvalVectorOp - Given two packed constants and a function pointer, apply the
 412 /// function pointer to each element pair, producing a new ConstantPacked
 413 /// constant.
 414 static Constant *EvalVectorOp(const ConstantPacked *V1,
 415                               const ConstantPacked *V2,
 416                               Constant *(*FP)(Constant*, Constant*)) {
 417   std::vector<Constant*> Res;
 418   for (unsigned i = 0, e = V1->getNumOperands(); i != e; ++i)
 419     Res.push_back(FP(const_cast<Constant*>(V1->getOperand(i)),
 420                      const_cast<Constant*>(V2->getOperand(i))));
 421   return ConstantPacked::get(Res);
 422 }
 423
 424 Constant *llvm::ConstantFoldBinaryInstruction(unsigned Opcode,
 425                                               const Constant *C1,
 426                                               const Constant *C2) {
 427   // Handle UndefValue up front
 428   if (isa<UndefValue>(C1) || isa<UndefValue>(C2)) {
 429     switch (Opcode) {
 430     case Instruction::Add:
 431     case Instruction::Sub:
 432     case Instruction::Xor:
 433       return UndefValue::get(C1->getType());
 434     case Instruction::Mul:
 435     case Instruction::And:
 436       return Constant::getNullValue(C1->getType());
 437     case Instruction::UDiv:
 438     case Instruction::SDiv:
 439     case Instruction::FDiv:
 440     case Instruction::URem:
 441     case Instruction::SRem:
 442     case Instruction::FRem:
 443       if (!isa<UndefValue>(C2))                    // undef / X -> 0
 444         return Constant::getNullValue(C1->getType());
 445       return const_cast<Constant*>(C2);            // X / undef -> undef
 446     case Instruction::Or:                          // X | undef -> -1
 447       if (const PackedType *PTy = dyn_cast<PackedType>(C1->getType()))
 448         return ConstantPacked::getAllOnesValue(PTy);
 449       return ConstantInt::getAllOnesValue(C1->getType());
 450     case Instruction::LShr:
 451       if (isa<UndefValue>(C2) && isa<UndefValue>(C1))
 452         return const_cast<Constant*>(C1);           // undef lshr undef -> undef
 453       return Constant::getNullValue(C1->getType()); // X lshr undef -> 0
 454                                                     // undef lshr X -> 0
 455     case Instruction::AShr:
 456       if (!isa<UndefValue>(C2))
 457         return const_cast<Constant*>(C1);           // undef ashr X --> undef
 458       else if (isa<UndefValue>(C1))
 459         return const_cast<Constant*>(C1);           // undef ashr undef -> undef
 460       else
 461         return const_cast<Constant*>(C1);           // X ashr undef --> X
 462     case Instruction::Shl:
 463       // undef << X -> 0   or   X << undef -> 0
 464       return Constant::getNullValue(C1->getType());
 465     }
 466   }
 467
 468   if (const ConstantExpr *CE1 = dyn_cast<ConstantExpr>(C1)) {
 469     if (isa<ConstantExpr>(C2)) {
 470       // There are many possible foldings we could do here.  We should probably
 471       // at least fold add of a pointer with an integer into the appropriate
 472       // getelementptr.  This will improve alias analysis a bit.
 473     } else {
 474       // Just implement a couple of simple identities.
 475       switch (Opcode) {
 476       case Instruction::Add:
 477         if (C2->isNullValue()) return const_cast<Constant*>(C1);  // X + 0 == X
 478         break;
 479       case Instruction::Sub:
 480         if (C2->isNullValue()) return const_cast<Constant*>(C1);  // X - 0 == X
 481         break;
 482       case Instruction::Mul:
 483         if (C2->isNullValue()) return const_cast<Constant*>(C2);  // X * 0 == 0
 484         if (const ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(C2))
 485           if (CI->getZExtValue() == 1)
 486             return const_cast<Constant*>(C1);                     // X * 1 == X
 487         break;
 488       case Instruction::UDiv:
 489       case Instruction::SDiv:
 490         if (const ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(C2))
 491           if (CI->getZExtValue() == 1)
 492             return const_cast<Constant*>(C1);                     // X / 1 == X
 493         break;
 494       case Instruction::URem:
 495       case Instruction::SRem:
 496         if (const ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(C2))
 497           if (CI->getZExtValue() == 1)
 498             return Constant::getNullValue(CI->getType());         // X % 1 == 0
 499         break;
 500       case Instruction::And:
 501         if (const ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(C2))
 502           if (CI->isAllOnesValue())
 503             return const_cast<Constant*>(C1);                     // X & -1 == X
 504         if (C2->isNullValue()) return const_cast<Constant*>(C2);  // X & 0 == 0
 505         if (CE1->isCast() && isa<GlobalValue>(CE1->getOperand(0))) {
 506           GlobalValue *CPR = cast<GlobalValue>(CE1->getOperand(0));
 507
 508           // Functions are at least 4-byte aligned.  If and'ing the address of a
 509           // function with a constant < 4, fold it to zero.
 510           if (const ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(C2))
 511             if (CI->getZExtValue() < 4 && isa<Function>(CPR))
 512               return Constant::getNullValue(CI->getType());
 513         }
 514         break;
 515       case Instruction::Or:
 516         if (C2->isNullValue()) return const_cast<Constant*>(C1);  // X | 0 == X
 517         if (const ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(C2))
 518           if (CI->isAllOnesValue())
 519             return const_cast<Constant*>(C2);  // X | -1 == -1
 520         break;
 521       case Instruction::Xor:
 522         if (C2->isNullValue()) return const_cast<Constant*>(C1);  // X ^ 0 == X
 523         break;
 524       }
 525     }
 526   } else if (isa<ConstantExpr>(C2)) {
 527     // If C2 is a constant expr and C1 isn't, flop them around and fold the
 528     // other way if possible.
 529     switch (Opcode) {
 530     case Instruction::Add:
 531     case Instruction::Mul:
 532     case Instruction::And:
 533     case Instruction::Or:
 534     case Instruction::Xor:
 535       // No change of opcode required.
 536       return ConstantFoldBinaryInstruction(Opcode, C2, C1);
 537
 538     case Instruction::Shl:
 539     case Instruction::LShr:
 540     case Instruction::AShr:
 541     case Instruction::Sub:
 542     case Instruction::SDiv:
 543     case Instruction::UDiv:
 544     case Instruction::FDiv:
 545     case Instruction::URem:
 546     case Instruction::SRem:
 547     case Instruction::FRem:
 548     default:  // These instructions cannot be flopped around.
 549       return 0;
 550     }
 551   }
 552
 553   // At this point we know neither constant is an UndefValue nor a ConstantExpr
 554   // so look at directly computing the value.
 555   if (const ConstantInt *CI1 = dyn_cast<ConstantInt>(C1)) {
 556     if (const ConstantInt *CI2 = dyn_cast<ConstantInt>(C2)) {
 557       uint64_t C1Val = CI1->getZExtValue();
 558       uint64_t C2Val = CI2->getZExtValue();
 559       switch (Opcode) {
 560       default:
 561         break;
 562       case Instruction::Add:
 563         return ConstantInt::get(C1->getType(), C1Val + C2Val);
 564       case Instruction::Sub:
 565         return ConstantInt::get(C1->getType(), C1Val - C2Val);
 566       case Instruction::Mul:
 567         return ConstantInt::get(C1->getType(), C1Val * C2Val);
 568       case Instruction::UDiv:
 569         if (CI2->isNullValue())                  // X / 0 -> can't fold
 570           return 0;
 571         return ConstantInt::get(C1->getType(), C1Val / C2Val);
 572       case Instruction::SDiv:
 573         if (CI2->isNullValue()) return 0;        // X / 0 -> can't fold
 574         if (CI2->isAllOnesValue() &&
 575             (((CI1->getType()->getPrimitiveSizeInBits() == 64) &&
 576               (CI1->getSExtValue() == INT64_MIN)) ||
 577              (CI1->getSExtValue() == -CI1->getSExtValue())))
 578           return 0;                              // MIN_INT / -1 -> overflow
 579         return ConstantInt::get(C1->getType(),
 580                                 CI1->getSExtValue() / CI2->getSExtValue());
 581       case Instruction::URem:
 582         if (C2->isNullValue()) return 0;         // X / 0 -> can't fold
 583         return ConstantInt::get(C1->getType(), C1Val % C2Val);
 584       case Instruction::SRem:
 585         if (CI2->isNullValue()) return 0;        // X % 0 -> can't fold
 586         if (CI2->isAllOnesValue() &&
 587             (((CI1->getType()->getPrimitiveSizeInBits() == 64) &&
 588               (CI1->getSExtValue() == INT64_MIN)) ||
 589              (CI1->getSExtValue() == -CI1->getSExtValue())))
 590           return 0;                              // MIN_INT % -1 -> overflow
 591         return ConstantInt::get(C1->getType(),
 592                                 CI1->getSExtValue() % CI2->getSExtValue());
 593       case Instruction::And:
 594         return ConstantInt::get(C1->getType(), C1Val & C2Val);
 595       case Instruction::Or:
 596         return ConstantInt::get(C1->getType(), C1Val | C2Val);
 597       case Instruction::Xor:
 598         return ConstantInt::get(C1->getType(), C1Val ^ C2Val);
 599       case Instruction::Shl:
 600         return ConstantInt::get(C1->getType(), C1Val << C2Val);
 601       case Instruction::LShr:
 602         return ConstantInt::get(C1->getType(), C1Val >> C2Val);
 603       case Instruction::AShr:
 604         return ConstantInt::get(C1->getType(),
 605                                 CI1->getSExtValue() >> C2Val);
 606       }
 607     }
 608   } else if (const ConstantFP *CFP1 = dyn_cast<ConstantFP>(C1)) {
 609     if (const ConstantFP *CFP2 = dyn_cast<ConstantFP>(C2)) {
 610       double C1Val = CFP1->getValue();
 611       double C2Val = CFP2->getValue();
 612       switch (Opcode) {
 613       default:
 614         break;
 615       case Instruction::Add:
 616         return ConstantFP::get(CFP1->getType(), C1Val + C2Val);
 617       case Instruction::Sub:
 618         return ConstantFP::get(CFP1->getType(), C1Val - C2Val);
 619       case Instruction::Mul:
 620         return ConstantFP::get(CFP1->getType(), C1Val * C2Val);
 621       case Instruction::FDiv:
 622         if (CFP2->isExactlyValue(0.0))
 623           return ConstantFP::get(CFP1->getType(),
 624                                  std::numeric_limits<double>::infinity());
 625         if (CFP2->isExactlyValue(-0.0))
 626           return ConstantFP::get(CFP1->getType(),
 627                                  -std::numeric_limits<double>::infinity());
 628         return ConstantFP::get(CFP1->getType(), C1Val / C2Val);
 629       case Instruction::FRem:
 630         if (CFP2->isNullValue())
 631           return 0;
 632         return ConstantFP::get(CFP1->getType(), std::fmod(C1Val, C2Val));
 633       }
 634     }
 635   } else if (const ConstantPacked *CP1 = dyn_cast<ConstantPacked>(C1)) {
 636     if (const ConstantPacked *CP2 = dyn_cast<ConstantPacked>(C2)) {
 637       switch (Opcode) {
 638         default:
 639           break;
 640         case Instruction::Add:
 641           return EvalVectorOp(CP1, CP2, ConstantExpr::getAdd);
 642         case Instruction::Sub:
 643           return EvalVectorOp(CP1, CP2, ConstantExpr::getSub);
 644         case Instruction::Mul:
 645           return EvalVectorOp(CP1, CP2, ConstantExpr::getMul);
 646         case Instruction::UDiv:
 647           return EvalVectorOp(CP1, CP2, ConstantExpr::getUDiv);
 648         case Instruction::SDiv:
 649           return EvalVectorOp(CP1, CP2, ConstantExpr::getSDiv);
 650         case Instruction::FDiv:
 651           return EvalVectorOp(CP1, CP2, ConstantExpr::getFDiv);
 652         case Instruction::URem:
 653           return EvalVectorOp(CP1, CP2, ConstantExpr::getURem);
 654         case Instruction::SRem:
 655           return EvalVectorOp(CP1, CP2, ConstantExpr::getSRem);
 656         case Instruction::FRem:
 657           return EvalVectorOp(CP1, CP2, ConstantExpr::getFRem);
 658         case Instruction::And:
 659           return EvalVectorOp(CP1, CP2, ConstantExpr::getAnd);
 660         case Instruction::Or:
 661           return EvalVectorOp(CP1, CP2, ConstantExpr::getOr);
 662         case Instruction::Xor:
 663           return EvalVectorOp(CP1, CP2, ConstantExpr::getXor);
 664       }
 665     }
 666   }
 667
 668   // We don't know how to fold this
 669   return 0;
 670 }
 671
 672 /// isZeroSizedType - This type is zero sized if its an array or structure of
 673 /// zero sized types.  The only leaf zero sized type is an empty structure.
 674 static bool isMaybeZeroSizedType(const Type *Ty) {
 675   if (isa<OpaqueType>(Ty)) return true;  // Can't say.
 676   if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(Ty)) {
 677
 678     // If all of elements have zero size, this does too.
 679     for (unsigned i = 0, e = STy->getNumElements(); i != e; ++i)
 680       if (!isMaybeZeroSizedType(STy->getElementType(i))) return false;
 681     return true;
 682
 683   } else if (const ArrayType *ATy = dyn_cast<ArrayType>(Ty)) {
 684     return isMaybeZeroSizedType(ATy->getElementType());
 685   }
 686   return false;
 687 }
 688
 689 /// IdxCompare - Compare the two constants as though they were getelementptr
 690 /// indices.  This allows coersion of the types to be the same thing.
 691 ///
 692 /// If the two constants are the "same" (after coersion), return 0.  If the
 693 /// first is less than the second, return -1, if the second is less than the
 694 /// first, return 1.  If the constants are not integral, return -2.
 695 ///
 696 static int IdxCompare(Constant *C1, Constant *C2, const Type *ElTy) {
 697   if (C1 == C2) return 0;
 698
 699   // Ok, we found a different index.  If they are not ConstantInt, we can't do
 700   // anything with them.
 701   if (!isa<ConstantInt>(C1) || !isa<ConstantInt>(C2))
 702     return -2; // don't know!
 703
 704   // Ok, we have two differing integer indices.  Sign extend them to be the same
 705   // type.  Long is always big enough, so we use it.
 706   if (C1->getType() != Type::Int64Ty)
 707     C1 = ConstantExpr::getSExt(C1, Type::Int64Ty);
 708
 709   if (C2->getType() != Type::Int64Ty)
 710     C2 = ConstantExpr::getSExt(C2, Type::Int64Ty);
 711
 712   if (C1 == C2) return 0;  // They are equal
 713
 714   // If the type being indexed over is really just a zero sized type, there is
 715   // no pointer difference being made here.
 716   if (isMaybeZeroSizedType(ElTy))
 717     return -2; // dunno.
 718
 719   // If they are really different, now that they are the same type, then we
 720   // found a difference!
 721   if (cast<ConstantInt>(C1)->getSExtValue() <
 722       cast<ConstantInt>(C2)->getSExtValue())
 723     return -1;
 724   else
 725     return 1;
 726 }
 727
 728 /// evaluateFCmpRelation - This function determines if there is anything we can
 729 /// decide about the two constants provided.  This doesn't need to handle simple
 730 /// things like ConstantFP comparisons, but should instead handle ConstantExprs.
 731 /// If we can determine that the two constants have a particular relation to
 732 /// each other, we should return the corresponding FCmpInst predicate,
 733 /// otherwise return FCmpInst::BAD_FCMP_PREDICATE. This is used below in
 734 /// ConstantFoldCompareInstruction.
 735 ///
 736 /// To simplify this code we canonicalize the relation so that the first
 737 /// operand is always the most "complex" of the two.  We consider ConstantFP
 738 /// to be the simplest, and ConstantExprs to be the most complex.
 739 static FCmpInst::Predicate evaluateFCmpRelation(const Constant *V1,
 740                                                 const Constant *V2) {
 741   assert(V1->getType() == V2->getType() &&
 742          "Cannot compare values of different types!");
 743   // Handle degenerate case quickly
 744   if (V1 == V2) return FCmpInst::FCMP_OEQ;
 745
 746   if (!isa<ConstantExpr>(V1)) {
 747     if (!isa<ConstantExpr>(V2)) {
 748       // We distilled thisUse the standard constant folder for a few cases
 749       ConstantInt *R = 0;
 750       Constant *C1 = const_cast<Constant*>(V1);
 751       Constant *C2 = const_cast<Constant*>(V2);
 752       R = dyn_cast<ConstantInt>(
 753                              ConstantExpr::getFCmp(FCmpInst::FCMP_OEQ, C1, C2));
 754       if (R && R->getZExtValue())
 755         return FCmpInst::FCMP_OEQ;
 756       R = dyn_cast<ConstantInt>(
 757                              ConstantExpr::getFCmp(FCmpInst::FCMP_OLT, C1, C2));
 758       if (R && R->getZExtValue())
 759         return FCmpInst::FCMP_OLT;
 760       R = dyn_cast<ConstantInt>(
 761                              ConstantExpr::getFCmp(FCmpInst::FCMP_OGT, C1, C2));
 762       if (R && R->getZExtValue())
 763         return FCmpInst::FCMP_OGT;
 764
 765       // Nothing more we can do
 766       return FCmpInst::BAD_FCMP_PREDICATE;
 767     }
 768
 769     // If the first operand is simple and second is ConstantExpr, swap operands.
 770     FCmpInst::Predicate SwappedRelation = evaluateFCmpRelation(V2, V1);
 771     if (SwappedRelation != FCmpInst::BAD_FCMP_PREDICATE)
 772       return FCmpInst::getSwappedPredicate(SwappedRelation);
 773   } else {
 774     // Ok, the LHS is known to be a constantexpr.  The RHS can be any of a
 775     // constantexpr or a simple constant.
 776     const ConstantExpr *CE1 = cast<ConstantExpr>(V1);
 777     switch (CE1->getOpcode()) {
 778     case Instruction::FPTrunc:
 779     case Instruction::FPExt:
 780     case Instruction::UIToFP:
 781     case Instruction::SIToFP:
 782       // We might be able to do something with these but we don't right now.
 783       break;
 784     default:
 785       break;
 786     }
 787   }
 788   // There are MANY other foldings that we could perform here.  They will
 789   // probably be added on demand, as they seem needed.
 790   return FCmpInst::BAD_FCMP_PREDICATE;
 791 }
 792
 793 /// evaluateICmpRelation - This function determines if there is anything we can
 794 /// decide about the two constants provided.  This doesn't need to handle simple
 795 /// things like integer comparisons, but should instead handle ConstantExprs
 796 /// and GlobalValues.  If we can determine that the two constants have a
 797 /// particular relation to each other, we should return the corresponding ICmp
 798 /// predicate, otherwise return ICmpInst::BAD_ICMP_PREDICATE.
 799 ///
 800 /// To simplify this code we canonicalize the relation so that the first
 801 /// operand is always the most "complex" of the two.  We consider simple
 802 /// constants (like ConstantInt) to be the simplest, followed by
 803 /// GlobalValues, followed by ConstantExpr's (the most complex).
 804 ///
 805 static ICmpInst::Predicate evaluateICmpRelation(const Constant *V1,
 806                                                 const Constant *V2,
 807                                                 bool isSigned) {
 808   assert(V1->getType() == V2->getType() &&
 809          "Cannot compare different types of values!");
 810   if (V1 == V2) return ICmpInst::ICMP_EQ;
 811
 812   if (!isa<ConstantExpr>(V1) && !isa<GlobalValue>(V1)) {
 813     if (!isa<GlobalValue>(V2) && !isa<ConstantExpr>(V2)) {
 814       // We distilled this down to a simple case, use the standard constant
 815       // folder.
 816       ConstantInt *R = 0;
 817       Constant *C1 = const_cast<Constant*>(V1);
 818       Constant *C2 = const_cast<Constant*>(V2);
 819       ICmpInst::Predicate pred = ICmpInst::ICMP_EQ;
 820       R = dyn_cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getICmp(pred, C1, C2));
 821       if (R && R->getZExtValue())
 822         return pred;
 823       pred = isSigned ? ICmpInst::ICMP_SLT : ICmpInst::ICMP_ULT;
 824       R = dyn_cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getICmp(pred, C1, C2));
 825       if (R && R->getZExtValue())
 826         return pred;
 827       pred = isSigned ?  ICmpInst::ICMP_SGT : ICmpInst::ICMP_UGT;
 828       R = dyn_cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getICmp(pred, C1, C2));
 829       if (R && R->getZExtValue())
 830         return pred;
 831
 832       // If we couldn't figure it out, bail.
 833       return ICmpInst::BAD_ICMP_PREDICATE;
 834     }
 835
 836     // If the first operand is simple, swap operands.
 837     ICmpInst::Predicate SwappedRelation =
 838       evaluateICmpRelation(V2, V1, isSigned);
 839     if (SwappedRelation != ICmpInst::BAD_ICMP_PREDICATE)
 840       return ICmpInst::getSwappedPredicate(SwappedRelation);
 841
 842   } else if (const GlobalValue *CPR1 = dyn_cast<GlobalValue>(V1)) {
 843     if (isa<ConstantExpr>(V2)) {  // Swap as necessary.
 844       ICmpInst::Predicate SwappedRelation =
 845         evaluateICmpRelation(V2, V1, isSigned);
 846       if (SwappedRelation != ICmpInst::BAD_ICMP_PREDICATE)
 847         return ICmpInst::getSwappedPredicate(SwappedRelation);
 848       else
 849         return ICmpInst::BAD_ICMP_PREDICATE;
 850     }
 851
 852     // Now we know that the RHS is a GlobalValue or simple constant,
 853     // which (since the types must match) means that it's a ConstantPointerNull.
 854     if (const GlobalValue *CPR2 = dyn_cast<GlobalValue>(V2)) {
 855       if (!CPR1->hasExternalWeakLinkage() || !CPR2->hasExternalWeakLinkage())
 856         return ICmpInst::ICMP_NE;
 857     } else {
 858       // GlobalVals can never be null.
 859       assert(isa<ConstantPointerNull>(V2) && "Canonicalization guarantee!");
 860       if (!CPR1->hasExternalWeakLinkage())
 861         return ICmpInst::ICMP_NE;
 862     }
 863   } else {
 864     // Ok, the LHS is known to be a constantexpr.  The RHS can be any of a
 865     // constantexpr, a CPR, or a simple constant.
 866     const ConstantExpr *CE1 = cast<ConstantExpr>(V1);
 867     const Constant *CE1Op0 = CE1->getOperand(0);
 868
 869     switch (CE1->getOpcode()) {
 870     case Instruction::Trunc:
 871     case Instruction::FPTrunc:
 872     case Instruction::FPExt:
 873     case Instruction::FPToUI:
 874     case Instruction::FPToSI:
 875       break; // We can't evaluate floating point casts or truncations.
 876
 877     case Instruction::UIToFP:
 878     case Instruction::SIToFP:
 879     case Instruction::IntToPtr:
 880     case Instruction::BitCast:
 881     case Instruction::ZExt:
 882     case Instruction::SExt:
 883     case Instruction::PtrToInt:
 884       // If the cast is not actually changing bits, and the second operand is a
 885       // null pointer, do the comparison with the pre-casted value.
 886       if (V2->isNullValue() &&
 887           (isa<PointerType>(CE1->getType()) || CE1->getType()->isInteger())) {
 888         bool sgnd = CE1->getOpcode() == Instruction::ZExt ? false :
 889           (CE1->getOpcode() == Instruction::SExt ? true :
 890            (CE1->getOpcode() == Instruction::PtrToInt ? false : isSigned));
 891         return evaluateICmpRelation(
 892             CE1Op0, Constant::getNullValue(CE1Op0->getType()), sgnd);
 893       }
 894
 895       // If the dest type is a pointer type, and the RHS is a constantexpr cast
 896       // from the same type as the src of the LHS, evaluate the inputs.  This is
 897       // important for things like "icmp eq (cast 4 to int*), (cast 5 to int*)",
 898       // which happens a lot in compilers with tagged integers.
 899       if (const ConstantExpr *CE2 = dyn_cast<ConstantExpr>(V2))
 900         if (CE2->isCast() && isa<PointerType>(CE1->getType()) &&
 901             CE1->getOperand(0)->getType() == CE2->getOperand(0)->getType() &&
 902             CE1->getOperand(0)->getType()->isInteger()) {
 903           bool sgnd = CE1->getOpcode() == Instruction::ZExt ? false :
 904             (CE1->getOpcode() == Instruction::SExt ? true :
 905              (CE1->getOpcode() == Instruction::PtrToInt ? false : isSigned));
 906           return evaluateICmpRelation(CE1->getOperand(0), CE2->getOperand(0),
 907               sgnd);
 908         }
 909       break;
 910
 911     case Instruction::GetElementPtr:
 912       // Ok, since this is a getelementptr, we know that the constant has a
 913       // pointer type.  Check the various cases.
 914       if (isa<ConstantPointerNull>(V2)) {
 915         // If we are comparing a GEP to a null pointer, check to see if the base
 916         // of the GEP equals the null pointer.
 917         if (const GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(CE1Op0)) {
 918           if (GV->hasExternalWeakLinkage())
 919             // Weak linkage GVals could be zero or not. We're comparing that
 920             // to null pointer so its greater-or-equal
 921             return isSigned ? ICmpInst::ICMP_SGE : ICmpInst::ICMP_UGE;
 922           else
 923             // If its not weak linkage, the GVal must have a non-zero address
 924             // so the result is greater-than
 925             return isSigned ? ICmpInst::ICMP_SGT :  ICmpInst::ICMP_UGT;
 926         } else if (isa<ConstantPointerNull>(CE1Op0)) {
 927           // If we are indexing from a null pointer, check to see if we have any
 928           // non-zero indices.
 929           for (unsigned i = 1, e = CE1->getNumOperands(); i != e; ++i)
 930             if (!CE1->getOperand(i)->isNullValue())
 931               // Offsetting from null, must not be equal.
 932               return isSigned ? ICmpInst::ICMP_SGT : ICmpInst::ICMP_UGT;
 933           // Only zero indexes from null, must still be zero.
 934           return ICmpInst::ICMP_EQ;
 935         }
 936         // Otherwise, we can't really say if the first operand is null or not.
 937       } else if (const GlobalValue *CPR2 = dyn_cast<GlobalValue>(V2)) {
 938         if (isa<ConstantPointerNull>(CE1Op0)) {
 939           if (CPR2->hasExternalWeakLinkage())
 940             // Weak linkage GVals could be zero or not. We're comparing it to
 941             // a null pointer, so its less-or-equal
 942             return isSigned ? ICmpInst::ICMP_SLE : ICmpInst::ICMP_ULE;
 943           else
 944             // If its not weak linkage, the GVal must have a non-zero address
 945             // so the result is less-than
 946             return isSigned ? ICmpInst::ICMP_SLT : ICmpInst::ICMP_ULT;
 947         } else if (const GlobalValue *CPR1 = dyn_cast<GlobalValue>(CE1Op0)) {
 948           if (CPR1 == CPR2) {
 949             // If this is a getelementptr of the same global, then it must be
 950             // different.  Because the types must match, the getelementptr could
 951             // only have at most one index, and because we fold getelementptr's
 952             // with a single zero index, it must be nonzero.
 953             assert(CE1->getNumOperands() == 2 &&
 954                    !CE1->getOperand(1)->isNullValue() &&
 955                    "Suprising getelementptr!");
 956             return isSigned ? ICmpInst::ICMP_SGT : ICmpInst::ICMP_UGT;
 957           } else {
 958             // If they are different globals, we don't know what the value is,
 959             // but they can't be equal.
 960             return ICmpInst::ICMP_NE;
 961           }
 962         }
 963       } else {
 964         const ConstantExpr *CE2 = cast<ConstantExpr>(V2);
 965         const Constant *CE2Op0 = CE2->getOperand(0);
 966
 967         // There are MANY other foldings that we could perform here.  They will
 968         // probably be added on demand, as they seem needed.
 969         switch (CE2->getOpcode()) {
 970         default: break;
 971         case Instruction::GetElementPtr:
 972           // By far the most common case to handle is when the base pointers are
 973           // obviously to the same or different globals.
 974           if (isa<GlobalValue>(CE1Op0) && isa<GlobalValue>(CE2Op0)) {
 975             if (CE1Op0 != CE2Op0) // Don't know relative ordering, but not equal
 976               return ICmpInst::ICMP_NE;
 977             // Ok, we know that both getelementptr instructions are based on the
 978             // same global.  From this, we can precisely determine the relative
 979             // ordering of the resultant pointers.
 980             unsigned i = 1;
 981
 982             // Compare all of the operands the GEP's have in common.
 983             gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(CE1);
 984             for (;i != CE1->getNumOperands() && i != CE2->getNumOperands();
 985                  ++i, ++GTI)
 986               switch (IdxCompare(CE1->getOperand(i), CE2->getOperand(i),
 987                                  GTI.getIndexedType())) {
 988               case -1: return isSigned ? ICmpInst::ICMP_SLT:ICmpInst::ICMP_ULT;
 989               case 1:  return isSigned ? ICmpInst::ICMP_SGT:ICmpInst::ICMP_UGT;
 990               case -2: return ICmpInst::BAD_ICMP_PREDICATE;
 991               }
 992
 993             // Ok, we ran out of things they have in common.  If any leftovers
 994             // are non-zero then we have a difference, otherwise we are equal.
 995             for (; i < CE1->getNumOperands(); ++i)
 996               if (!CE1->getOperand(i)->isNullValue())
 997                 if (isa<ConstantInt>(CE1->getOperand(i)))
 998                   return isSigned ? ICmpInst::ICMP_SGT : ICmpInst::ICMP_UGT;
 999                 else
1000                   return ICmpInst::BAD_ICMP_PREDICATE; // Might be equal.
1001
1002             for (; i < CE2->getNumOperands(); ++i)
1003               if (!CE2->getOperand(i)->isNullValue())
1004                 if (isa<ConstantInt>(CE2->getOperand(i)))
1005                   return isSigned ? ICmpInst::ICMP_SLT : ICmpInst::ICMP_ULT;
1006                 else
1007                   return ICmpInst::BAD_ICMP_PREDICATE; // Might be equal.
1008             return ICmpInst::ICMP_EQ;
1009           }
1010         }
1011       }
1012     default:
1013       break;
1014     }
1015   }
1016
1017   return ICmpInst::BAD_ICMP_PREDICATE;
1018 }
1019
1020 Constant *llvm::ConstantFoldCompareInstruction(unsigned short pred,
1021                                                const Constant *C1,
1022                                                const Constant *C2) {
1023
1024   // Handle some degenerate cases first
1025   if (isa<UndefValue>(C1) || isa<UndefValue>(C2))
1026     return UndefValue::get(Type::Int1Ty);
1027
1028   // icmp eq/ne(null,GV) -> false/true
1029   if (C1->isNullValue()) {
1030     if (const GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(C2))
1031       if (!GV->hasExternalWeakLinkage()) // External weak GV can be null
1032         if (pred == ICmpInst::ICMP_EQ)
1033           return ConstantInt::getFalse();
1034         else if (pred == ICmpInst::ICMP_NE)
1035           return ConstantInt::getTrue();
1036   // icmp eq/ne(GV,null) -> false/true
1037   } else if (C2->isNullValue()) {
1038     if (const GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(C1))
1039       if (!GV->hasExternalWeakLinkage()) // External weak GV can be null
1040         if (pred == ICmpInst::ICMP_EQ)
1041           return ConstantInt::getFalse();
1042         else if (pred == ICmpInst::ICMP_NE)
1043           return ConstantInt::getTrue();
1044   }
1045
1046   if (isa<ConstantInt>(C1) && isa<ConstantInt>(C2)) {
1047     if (ICmpInst::isSignedPredicate(ICmpInst::Predicate(pred))) {
1048       int64_t V1 = cast<ConstantInt>(C1)->getSExtValue();
1049       int64_t V2 = cast<ConstantInt>(C2)->getSExtValue();
1050       switch (pred) {
1051       default: assert(0 && "Invalid ICmp Predicate"); return 0;
1052       case ICmpInst::ICMP_SLT:return ConstantInt::get(Type::Int1Ty, V1 <  V2);
1053       case ICmpInst::ICMP_SGT:return ConstantInt::get(Type::Int1Ty, V1 >  V2);
1054       case ICmpInst::ICMP_SLE:return ConstantInt::get(Type::Int1Ty, V1 <= V2);
1055       case ICmpInst::ICMP_SGE:return ConstantInt::get(Type::Int1Ty, V1 >= V2);
1056       }
1057     } else {
1058       uint64_t V1 = cast<ConstantInt>(C1)->getZExtValue();
1059       uint64_t V2 = cast<ConstantInt>(C2)->getZExtValue();
1060       switch (pred) {
1061       default: assert(0 && "Invalid ICmp Predicate"); return 0;
1062       case ICmpInst::ICMP_EQ: return ConstantInt::get(Type::Int1Ty, V1 == V2);
1063       case ICmpInst::ICMP_NE: return ConstantInt::get(Type::Int1Ty, V1 != V2);
1064       case ICmpInst::ICMP_ULT:return ConstantInt::get(Type::Int1Ty, V1 <  V2);
1065       case ICmpInst::ICMP_UGT:return ConstantInt::get(Type::Int1Ty, V1 >  V2);
1066       case ICmpInst::ICMP_ULE:return ConstantInt::get(Type::Int1Ty, V1 <= V2);
1067       case ICmpInst::ICMP_UGE:return ConstantInt::get(Type::Int1Ty, V1 >= V2);
1068       }
1069     }
1070   } else if (isa<ConstantFP>(C1) && isa<ConstantFP>(C2)) {
1071     double C1Val = cast<ConstantFP>(C1)->getValue();
1072     double C2Val = cast<ConstantFP>(C2)->getValue();
1073     switch (pred) {
1074     default: assert(0 && "Invalid FCmp Predicate"); return 0;
1075     case FCmpInst::FCMP_FALSE: return ConstantInt::getFalse();
1076     case FCmpInst::FCMP_TRUE:  return ConstantInt::getTrue();
1077     case FCmpInst::FCMP_UNO:
1078       return ConstantInt::get(Type::Int1Ty, C1Val != C1Val || C2Val != C2Val);
1079     case FCmpInst::FCMP_ORD:
1080       return ConstantInt::get(Type::Int1Ty, C1Val == C1Val && C2Val == C2Val);
1081     case FCmpInst::FCMP_UEQ:
1082       if (C1Val != C1Val || C2Val != C2Val)
1083         return ConstantInt::getTrue();
1084       /* FALL THROUGH */
1085     case FCmpInst::FCMP_OEQ:
1086       return ConstantInt::get(Type::Int1Ty, C1Val == C2Val);
1087     case FCmpInst::FCMP_UNE:
1088       if (C1Val != C1Val || C2Val != C2Val)
1089         return ConstantInt::getTrue();
1090       /* FALL THROUGH */
1091     case FCmpInst::FCMP_ONE:
1092       return ConstantInt::get(Type::Int1Ty, C1Val != C2Val);
1093     case FCmpInst::FCMP_ULT:
1094       if (C1Val != C1Val || C2Val != C2Val)
1095         return ConstantInt::getTrue();
1096       /* FALL THROUGH */
1097     case FCmpInst::FCMP_OLT:
1098       return ConstantInt::get(Type::Int1Ty, C1Val < C2Val);
1099     case FCmpInst::FCMP_UGT:
1100       if (C1Val != C1Val || C2Val != C2Val)
1101         return ConstantInt::getTrue();
1102       /* FALL THROUGH */
1103     case FCmpInst::FCMP_OGT:
1104       return ConstantInt::get(Type::Int1Ty, C1Val > C2Val);
1105     case FCmpInst::FCMP_ULE:
1106       if (C1Val != C1Val || C2Val != C2Val)
1107         return ConstantInt::getTrue();
1108       /* FALL THROUGH */
1109     case FCmpInst::FCMP_OLE:
1110       return ConstantInt::get(Type::Int1Ty, C1Val <= C2Val);
1111     case FCmpInst::FCMP_UGE:
1112       if (C1Val != C1Val || C2Val != C2Val)
1113         return ConstantInt::getTrue();
1114       /* FALL THROUGH */
1115     case FCmpInst::FCMP_OGE:
1116       return ConstantInt::get(Type::Int1Ty, C1Val >= C2Val);
1117     }
1118   } else if (const ConstantPacked *CP1 = dyn_cast<ConstantPacked>(C1)) {
1119     if (const ConstantPacked *CP2 = dyn_cast<ConstantPacked>(C2)) {
1120       if (pred == FCmpInst::FCMP_OEQ || pred == FCmpInst::FCMP_UEQ) {
1121         for (unsigned i = 0, e = CP1->getNumOperands(); i != e; ++i) {
1122           Constant *C= ConstantExpr::getFCmp(FCmpInst::FCMP_OEQ,
1123               const_cast<Constant*>(CP1->getOperand(i)),
1124               const_cast<Constant*>(CP2->getOperand(i)));
1125           if (ConstantInt *CB = dyn_cast<ConstantInt>(C))
1126             return CB;
1127         }
1128         // Otherwise, could not decide from any element pairs.
1129         return 0;
1130       } else if (pred == ICmpInst::ICMP_EQ) {
1131         for (unsigned i = 0, e = CP1->getNumOperands(); i != e; ++i) {
1132           Constant *C = ConstantExpr::getICmp(ICmpInst::ICMP_EQ,
1133               const_cast<Constant*>(CP1->getOperand(i)),
1134               const_cast<Constant*>(CP2->getOperand(i)));
1135           if (ConstantInt *CB = dyn_cast<ConstantInt>(C))
1136             return CB;
1137         }
1138         // Otherwise, could not decide from any element pairs.
1139         return 0;
1140       }
1141     }
1142   }
1143
1144   if (C1->getType()->isFloatingPoint()) {
1145     switch (evaluateFCmpRelation(C1, C2)) {
1146     default: assert(0 && "Unknown relation!");
1147     case FCmpInst::FCMP_UNO:
1148     case FCmpInst::FCMP_ORD:
1149     case FCmpInst::FCMP_UEQ:
1150     case FCmpInst::FCMP_UNE:
1151     case FCmpInst::FCMP_ULT:
1152     case FCmpInst::FCMP_UGT:
1153     case FCmpInst::FCMP_ULE:
1154     case FCmpInst::FCMP_UGE:
1155     case FCmpInst::FCMP_TRUE:
1156     case FCmpInst::FCMP_FALSE:
1157     case FCmpInst::BAD_FCMP_PREDICATE:
1158       break; // Couldn't determine anything about these constants.
1159     case FCmpInst::FCMP_OEQ: // We know that C1 == C2
1160       return ConstantInt::get(Type::Int1Ty,
1161           pred == FCmpInst::FCMP_UEQ || pred == FCmpInst::FCMP_OEQ ||
1162           pred == FCmpInst::FCMP_ULE || pred == FCmpInst::FCMP_OLE ||
1163           pred == FCmpInst::FCMP_UGE || pred == FCmpInst::FCMP_OGE);
1164     case FCmpInst::FCMP_OLT: // We know that C1 < C2
1165       return ConstantInt::get(Type::Int1Ty,
1166           pred == FCmpInst::FCMP_UNE || pred == FCmpInst::FCMP_ONE ||
1167           pred == FCmpInst::FCMP_ULT || pred == FCmpInst::FCMP_OLT ||
1168           pred == FCmpInst::FCMP_ULE || pred == FCmpInst::FCMP_OLE);
1169     case FCmpInst::FCMP_OGT: // We know that C1 > C2
1170       return ConstantInt::get(Type::Int1Ty,
1171           pred == FCmpInst::FCMP_UNE || pred == FCmpInst::FCMP_ONE ||
1172           pred == FCmpInst::FCMP_UGT || pred == FCmpInst::FCMP_OGT ||
1173           pred == FCmpInst::FCMP_UGE || pred == FCmpInst::FCMP_OGE);
1174     case FCmpInst::FCMP_OLE: // We know that C1 <= C2
1175       // We can only partially decide this relation.
1176       if (pred == FCmpInst::FCMP_UGT || pred == FCmpInst::FCMP_OGT)
1177         return ConstantInt::getFalse();
1178       if (pred == FCmpInst::FCMP_ULT || pred == FCmpInst::FCMP_OLT)
1179         return ConstantInt::getTrue();
1180       break;
1181     case FCmpInst::FCMP_OGE: // We known that C1 >= C2
1182       // We can only partially decide this relation.
1183       if (pred == FCmpInst::FCMP_ULT || pred == FCmpInst::FCMP_OLT)
1184         return ConstantInt::getFalse();
1185       if (pred == FCmpInst::FCMP_UGT || pred == FCmpInst::FCMP_OGT)
1186         return ConstantInt::getTrue();
1187       break;
1188     case ICmpInst::ICMP_NE: // We know that C1 != C2
1189       // We can only partially decide this relation.
1190       if (pred == FCmpInst::FCMP_OEQ || pred == FCmpInst::FCMP_UEQ)
1191         return ConstantInt::getFalse();
1192       if (pred == FCmpInst::FCMP_ONE || pred == FCmpInst::FCMP_UNE)
1193         return ConstantInt::getTrue();
1194       break;
1195     }
1196   } else {
1197     // Evaluate the relation between the two constants, per the predicate.
1198     switch (evaluateICmpRelation(C1, C2, CmpInst::isSigned(pred))) {
1199     default: assert(0 && "Unknown relational!");
1200     case ICmpInst::BAD_ICMP_PREDICATE:
1201       break;  // Couldn't determine anything about these constants.
1202     case ICmpInst::ICMP_EQ:   // We know the constants are equal!
1203       // If we know the constants are equal, we can decide the result of this
1204       // computation precisely.
1205       return ConstantInt::get(Type::Int1Ty,
1206                               pred == ICmpInst::ICMP_EQ  ||
1207                               pred == ICmpInst::ICMP_ULE ||
1208                               pred == ICmpInst::ICMP_SLE ||
1209                               pred == ICmpInst::ICMP_UGE ||
1210                               pred == ICmpInst::ICMP_SGE);
1211     case ICmpInst::ICMP_ULT:
1212       // If we know that C1 < C2, we can decide the result of this computation
1213       // precisely.
1214       return ConstantInt::get(Type::Int1Ty,
1215                               pred == ICmpInst::ICMP_ULT ||
1216                               pred == ICmpInst::ICMP_NE  ||
1217                               pred == ICmpInst::ICMP_ULE);
1218     case ICmpInst::ICMP_SLT:
1219       // If we know that C1 < C2, we can decide the result of this computation
1220       // precisely.
1221       return ConstantInt::get(Type::Int1Ty,
1222                               pred == ICmpInst::ICMP_SLT ||
1223                               pred == ICmpInst::ICMP_NE  ||
1224                               pred == ICmpInst::ICMP_SLE);
1225     case ICmpInst::ICMP_UGT:
1226       // If we know that C1 > C2, we can decide the result of this computation
1227       // precisely.
1228       return ConstantInt::get(Type::Int1Ty,
1229                               pred == ICmpInst::ICMP_UGT ||
1230                               pred == ICmpInst::ICMP_NE  ||
1231                               pred == ICmpInst::ICMP_UGE);
1232     case ICmpInst::ICMP_SGT:
1233       // If we know that C1 > C2, we can decide the result of this computation
1234       // precisely.
1235       return ConstantInt::get(Type::Int1Ty,
1236                               pred == ICmpInst::ICMP_SGT ||
1237                               pred == ICmpInst::ICMP_NE  ||
1238                               pred == ICmpInst::ICMP_SGE);
1239     case ICmpInst::ICMP_ULE:
1240       // If we know that C1 <= C2, we can only partially decide this relation.
1241       if (pred == ICmpInst::ICMP_UGT) return ConstantInt::getFalse();
1242       if (pred == ICmpInst::ICMP_ULT) return ConstantInt::getTrue();
1243       break;
1244     case ICmpInst::ICMP_SLE:
1245       // If we know that C1 <= C2, we can only partially decide this relation.
1246       if (pred == ICmpInst::ICMP_SGT) return ConstantInt::getFalse();
1247       if (pred == ICmpInst::ICMP_SLT) return ConstantInt::getTrue();
1248       break;
1249
1250     case ICmpInst::ICMP_UGE:
1251       // If we know that C1 >= C2, we can only partially decide this relation.
1252       if (pred == ICmpInst::ICMP_ULT) return ConstantInt::getFalse();
1253       if (pred == ICmpInst::ICMP_UGT) return ConstantInt::getTrue();
1254       break;
1255     case ICmpInst::ICMP_SGE:
1256       // If we know that C1 >= C2, we can only partially decide this relation.
1257       if (pred == ICmpInst::ICMP_SLT) return ConstantInt::getFalse();
1258       if (pred == ICmpInst::ICMP_SGT) return ConstantInt::getTrue();
1259       break;
1260
1261     case ICmpInst::ICMP_NE:
1262       // If we know that C1 != C2, we can only partially decide this relation.
1263       if (pred == ICmpInst::ICMP_EQ) return ConstantInt::getFalse();
1264       if (pred == ICmpInst::ICMP_NE) return ConstantInt::getTrue();
1265       break;
1266     }
1267
1268     if (!isa<ConstantExpr>(C1) && isa<ConstantExpr>(C2)) {
1269       // If C2 is a constant expr and C1 isn't, flop them around and fold the
1270       // other way if possible.
1271       switch (pred) {
1272       case ICmpInst::ICMP_EQ:
1273       case ICmpInst::ICMP_NE:
1274         // No change of predicate required.
1275         return ConstantFoldCompareInstruction(pred, C2, C1);
1276
1277       case ICmpInst::ICMP_ULT:
1278       case ICmpInst::ICMP_SLT:
1279       case ICmpInst::ICMP_UGT:
1280       case ICmpInst::ICMP_SGT:
1281       case ICmpInst::ICMP_ULE:
1282       case ICmpInst::ICMP_SLE:
1283       case ICmpInst::ICMP_UGE:
1284       case ICmpInst::ICMP_SGE:
1285         // Change the predicate as necessary to swap the operands.
1286         pred = ICmpInst::getSwappedPredicate((ICmpInst::Predicate)pred);
1287         return ConstantFoldCompareInstruction(pred, C2, C1);
1288
1289       default:  // These predicates cannot be flopped around.
1290         break;
1291       }
1292     }
1293   }
1294   return 0;
1295 }
1296
1297 Constant *llvm::ConstantFoldGetElementPtr(const Constant *C,
1298                                           Constant* const *Idxs,
1299                                           unsigned NumIdx) {
1300   if (NumIdx == 0 ||
1301       (NumIdx == 1 && Idxs[0]->isNullValue()))
1302     return const_cast<Constant*>(C);
1303
1304   if (isa<UndefValue>(C)) {
1305     const Type *Ty = GetElementPtrInst::getIndexedType(C->getType(),
1306                                                        (Value**)Idxs, NumIdx,
1307                                                        true);
1308     assert(Ty != 0 && "Invalid indices for GEP!");
1309     return UndefValue::get(PointerType::get(Ty));
1310   }
1311
1312   Constant *Idx0 = Idxs[0];
1313   if (C->isNullValue()) {
1314     bool isNull = true;
1315     for (unsigned i = 0, e = NumIdx; i != e; ++i)
1316       if (!Idxs[i]->isNullValue()) {
1317         isNull = false;
1318         break;
1319       }
1320     if (isNull) {
1321       const Type *Ty = GetElementPtrInst::getIndexedType(C->getType(),
1322                                                          (Value**)Idxs, NumIdx,
1323                                                          true);
1324       assert(Ty != 0 && "Invalid indices for GEP!");
1325       return ConstantPointerNull::get(PointerType::get(Ty));
1326     }
1327   }
1328
1329   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(const_cast<Constant*>(C))) {
1330     // Combine Indices - If the source pointer to this getelementptr instruction
1331     // is a getelementptr instruction, combine the indices of the two
1332     // getelementptr instructions into a single instruction.
1333     //
1334     if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr) {
1335       const Type *LastTy = 0;
1336       for (gep_type_iterator I = gep_type_begin(CE), E = gep_type_end(CE);
1337            I != E; ++I)
1338         LastTy = *I;
1339
1340       if ((LastTy && isa<ArrayType>(LastTy)) || Idx0->isNullValue()) {
1341         SmallVector<Value*, 16> NewIndices;
1342         NewIndices.reserve(NumIdx + CE->getNumOperands());
1343         for (unsigned i = 1, e = CE->getNumOperands()-1; i != e; ++i)
1344           NewIndices.push_back(CE->getOperand(i));
1345
1346         // Add the last index of the source with the first index of the new GEP.
1347         // Make sure to handle the case when they are actually different types.
1348         Constant *Combined = CE->getOperand(CE->getNumOperands()-1);
1349         // Otherwise it must be an array.
1350         if (!Idx0->isNullValue()) {
1351           const Type *IdxTy = Combined->getType();
1352           if (IdxTy != Idx0->getType()) {
1353             Constant *C1 = ConstantExpr::getSExtOrBitCast(Idx0, Type::Int64Ty);
1354             Constant *C2 = ConstantExpr::getSExtOrBitCast(Combined,
1355                                                           Type::Int64Ty);
1356             Combined = ConstantExpr::get(Instruction::Add, C1, C2);
1357           } else {
1358             Combined =
1359               ConstantExpr::get(Instruction::Add, Idx0, Combined);
1360           }
1361         }
1362
1363         NewIndices.push_back(Combined);
1364         NewIndices.insert(NewIndices.end(), Idxs+1, Idxs+NumIdx);
1365         return ConstantExpr::getGetElementPtr(CE->getOperand(0), &NewIndices[0],
1366                                               NewIndices.size());
1367       }
1368     }
1369
1370     // Implement folding of:
1371     //    int* getelementptr ([2 x int]* cast ([3 x int]* %X to [2 x int]*),
1372     //                        long 0, long 0)
1373     // To: int* getelementptr ([3 x int]* %X, long 0, long 0)
1374     //
1375     if (CE->isCast() && NumIdx > 1 && Idx0->isNullValue())
1376       if (const PointerType *SPT =
1377           dyn_cast<PointerType>(CE->getOperand(0)->getType()))
1378         if (const ArrayType *SAT = dyn_cast<ArrayType>(SPT->getElementType()))
1379           if (const ArrayType *CAT =
1380         dyn_cast<ArrayType>(cast<PointerType>(C->getType())->getElementType()))
1381             if (CAT->getElementType() == SAT->getElementType())
1382               return ConstantExpr::getGetElementPtr(
1383                       (Constant*)CE->getOperand(0), Idxs, NumIdx);
1384   }
1385   return 0;
1386 }
1387