InstSimplify: simplify 0 / X if nnan and nsz
[oota-llvm.git] / include / llvm / Analysis / InstructionSimplify.h
index f47e740a741f0a0d2fe7a658a46a41b22fa47aca..1ebf9812eb1e288eb519bcaaacbd5d1df9a5a093 100644 (file)
@@ -1,4 +1,4 @@
-//===-- InstructionSimplify.h - Fold instructions into simpler forms ------===//
+//===-- InstructionSimplify.h - Fold instrs into simpler forms --*- C++ -*-===//
 //
 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
 //
 //
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 //
-// This file declares routines for folding instructions into simpler forms that
-// do not require creating new instructions.  For example, this does constant
-// folding, and can handle identities like (X&0)->0.
+// This file declares routines for folding instructions into simpler forms
+// that do not require creating new instructions.  This does constant folding
+// ("add i32 1, 1" -> "2") but can also handle non-constant operands, either
+// returning a constant ("and i32 %x, 0" -> "0") or an already existing value
+// ("and i32 %x, %x" -> "%x").  If the simplification is also an instruction
+// then it dominates the original instruction.
+//
+// These routines implicitly resolve undef uses. The easiest way to be safe when
+// using these routines to obtain simplified values for existing instructions is
+// to always replace all uses of the instructions with the resulting simplified
+// values. This will prevent other code from seeing the same undef uses and
+// resolving them to different values.
+//
+// These routines are designed to tolerate moderately incomplete IR, such as
+// instructions that are not connected to basic blocks yet. However, they do
+// require that all the IR that they encounter be valid. In particular, they
+// require that all non-constant values be defined in the same function, and the
+// same call context of that function (and not split between caller and callee
+// contexts of a directly recursive call, for example).
 //
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
 #ifndef LLVM_ANALYSIS_INSTRUCTIONSIMPLIFY_H
 #define LLVM_ANALYSIS_INSTRUCTIONSIMPLIFY_H
 
+#include "llvm/IR/User.h"
+
 namespace llvm {
+  template<typename T>
+  class ArrayRef;
+  class AssumptionCache;
+  class DominatorTree;
   class Instruction;
+  class DataLayout;
+  class FastMathFlags;
+  class TargetLibraryInfo;
+  class Type;
   class Value;
-  class TargetData;
 
   /// SimplifyAddInst - Given operands for an Add, see if we can
   /// fold the result.  If not, this returns null.
   Value *SimplifyAddInst(Value *LHS, Value *RHS, bool isNSW, bool isNUW,
-                         const TargetData *TD = 0);
-  
+                         const DataLayout *TD = nullptr,
+                         const TargetLibraryInfo *TLI = nullptr,
+                         const DominatorTree *DT = nullptr,
+                         AssumptionCache *AC = nullptr,
+                         const Instruction *CxtI = nullptr);
+
+  /// SimplifySubInst - Given operands for a Sub, see if we can
+  /// fold the result.  If not, this returns null.
+  Value *SimplifySubInst(Value *LHS, Value *RHS, bool isNSW, bool isNUW,
+                         const DataLayout *TD = nullptr,
+                         const TargetLibraryInfo *TLI = nullptr,
+                         const DominatorTree *DT = nullptr,
+                         AssumptionCache *AC = nullptr,
+                         const Instruction *CxtI = nullptr);
+
+  /// Given operands for an FAdd, see if we can fold the result.  If not, this
+  /// returns null.
+  Value *SimplifyFAddInst(Value *LHS, Value *RHS, FastMathFlags FMF,
+                          const DataLayout *TD = nullptr,
+                          const TargetLibraryInfo *TLI = nullptr,
+                          const DominatorTree *DT = nullptr,
+                          AssumptionCache *AC = nullptr,
+                          const Instruction *CxtI = nullptr);
+
+  /// Given operands for an FSub, see if we can fold the result.  If not, this
+  /// returns null.
+  Value *SimplifyFSubInst(Value *LHS, Value *RHS, FastMathFlags FMF,
+                          const DataLayout *TD = nullptr,
+                          const TargetLibraryInfo *TLI = nullptr,
+                          const DominatorTree *DT = nullptr,
+                          AssumptionCache *AC = nullptr,
+                          const Instruction *CxtI = nullptr);
+
+  /// Given operands for an FMul, see if we can fold the result.  If not, this
+  /// returns null.
+  Value *SimplifyFMulInst(Value *LHS, Value *RHS, FastMathFlags FMF,
+                          const DataLayout *TD = nullptr,
+                          const TargetLibraryInfo *TLI = nullptr,
+                          const DominatorTree *DT = nullptr,
+                          AssumptionCache *AC = nullptr,
+                          const Instruction *CxtI = nullptr);
+
+  /// SimplifyMulInst - Given operands for a Mul, see if we can
+  /// fold the result.  If not, this returns null.
+  Value *SimplifyMulInst(Value *LHS, Value *RHS, const DataLayout *TD = nullptr,
+                         const TargetLibraryInfo *TLI = nullptr,
+                         const DominatorTree *DT = nullptr,
+                         AssumptionCache *AC = nullptr,
+                         const Instruction *CxtI = nullptr);
+
+  /// SimplifySDivInst - Given operands for an SDiv, see if we can
+  /// fold the result.  If not, this returns null.
+  Value *SimplifySDivInst(Value *LHS, Value *RHS,
+                          const DataLayout *TD = nullptr,
+                          const TargetLibraryInfo *TLI = nullptr,
+                          const DominatorTree *DT = nullptr,
+                          AssumptionCache *AC = nullptr,
+                          const Instruction *CxtI = nullptr);
+
+  /// SimplifyUDivInst - Given operands for a UDiv, see if we can
+  /// fold the result.  If not, this returns null.
+  Value *SimplifyUDivInst(Value *LHS, Value *RHS,
+                          const DataLayout *TD = nullptr,
+                          const TargetLibraryInfo *TLI = nullptr,
+                          const DominatorTree *DT = nullptr,
+                          AssumptionCache *AC = nullptr,
+                          const Instruction *CxtI = nullptr);
+
+  /// SimplifyFDivInst - Given operands for an FDiv, see if we can
+  /// fold the result.  If not, this returns null.
+  Value *SimplifyFDivInst(Value *LHS, Value *RHS, FastMathFlags FMF,
+                          const DataLayout *TD = nullptr,
+                          const TargetLibraryInfo *TLI = nullptr,
+                          const DominatorTree *DT = nullptr,
+                          AssumptionCache *AC = nullptr,
+                          const Instruction *CxtI = nullptr);
+
+  /// SimplifySRemInst - Given operands for an SRem, see if we can
+  /// fold the result.  If not, this returns null.
+  Value *SimplifySRemInst(Value *LHS, Value *RHS,
+                          const DataLayout *TD = nullptr,
+                          const TargetLibraryInfo *TLI = nullptr,
+                          const DominatorTree *DT = nullptr,
+                          AssumptionCache *AC = nullptr,
+                          const Instruction *CxtI = nullptr);
+
+  /// SimplifyURemInst - Given operands for a URem, see if we can
+  /// fold the result.  If not, this returns null.
+  Value *SimplifyURemInst(Value *LHS, Value *RHS,
+                          const DataLayout *TD = nullptr,
+                          const TargetLibraryInfo *TLI = nullptr,
+                          const DominatorTree *DT = nullptr,
+                          AssumptionCache *AC = nullptr,
+                          const Instruction *CxtI = nullptr);
+
+  /// SimplifyFRemInst - Given operands for an FRem, see if we can
+  /// fold the result.  If not, this returns null.
+  Value *SimplifyFRemInst(Value *LHS, Value *RHS, FastMathFlags FMF,
+                          const DataLayout *TD = nullptr,
+                          const TargetLibraryInfo *TLI = nullptr,
+                          const DominatorTree *DT = nullptr,
+                          AssumptionCache *AC = nullptr,
+                          const Instruction *CxtI = nullptr);
+
+  /// SimplifyShlInst - Given operands for a Shl, see if we can
+  /// fold the result.  If not, this returns null.
+  Value *SimplifyShlInst(Value *Op0, Value *Op1, bool isNSW, bool isNUW,
+                         const DataLayout *TD = nullptr,
+                         const TargetLibraryInfo *TLI = nullptr,
+                         const DominatorTree *DT = nullptr,
+                         AssumptionCache *AC = nullptr,
+                         const Instruction *CxtI = nullptr);
+
+  /// SimplifyLShrInst - Given operands for a LShr, see if we can
+  /// fold the result.  If not, this returns null.
+  Value *SimplifyLShrInst(Value *Op0, Value *Op1, bool isExact,
+                          const DataLayout *TD = nullptr,
+                          const TargetLibraryInfo *TLI = nullptr,
+                          const DominatorTree *DT = nullptr,
+                          AssumptionCache *AC = nullptr,
+                          const Instruction *CxtI = nullptr);
+
+  /// SimplifyAShrInst - Given operands for a AShr, see if we can
+  /// fold the result.  If not, this returns null.
+  Value *SimplifyAShrInst(Value *Op0, Value *Op1, bool isExact,
+                          const DataLayout *TD = nullptr,
+                          const TargetLibraryInfo *TLI = nullptr,
+                          const DominatorTree *DT = nullptr,
+                          AssumptionCache *AC = nullptr,
+                          const Instruction *CxtI = nullptr);
+
   /// SimplifyAndInst - Given operands for an And, see if we can
   /// fold the result.  If not, this returns null.
-  Value *SimplifyAndInst(Value *LHS, Value *RHS,
-                         const TargetData *TD = 0);
+  Value *SimplifyAndInst(Value *LHS, Value *RHS, const DataLayout *TD = nullptr,
+                         const TargetLibraryInfo *TLI = nullptr,
+                         const DominatorTree *DT = nullptr,
+                         AssumptionCache *AC = nullptr,
+                         const Instruction *CxtI = nullptr);
 
   /// SimplifyOrInst - Given operands for an Or, see if we can
   /// fold the result.  If not, this returns null.
-  Value *SimplifyOrInst(Value *LHS, Value *RHS,
-                        const TargetData *TD = 0);
-  
+  Value *SimplifyOrInst(Value *LHS, Value *RHS, const DataLayout *TD = nullptr,
+                        const TargetLibraryInfo *TLI = nullptr,
+                        const DominatorTree *DT = nullptr,
+                        AssumptionCache *AC = nullptr,
+                        const Instruction *CxtI = nullptr);
+
+  /// SimplifyXorInst - Given operands for a Xor, see if we can
+  /// fold the result.  If not, this returns null.
+  Value *SimplifyXorInst(Value *LHS, Value *RHS, const DataLayout *TD = nullptr,
+                         const TargetLibraryInfo *TLI = nullptr,
+                         const DominatorTree *DT = nullptr,
+                         AssumptionCache *AC = nullptr,
+                         const Instruction *CxtI = nullptr);
+
   /// SimplifyICmpInst - Given operands for an ICmpInst, see if we can
   /// fold the result.  If not, this returns null.
   Value *SimplifyICmpInst(unsigned Predicate, Value *LHS, Value *RHS,
-                          const TargetData *TD = 0);
-  
+                          const DataLayout *TD = nullptr,
+                          const TargetLibraryInfo *TLI = nullptr,
+                          const DominatorTree *DT = nullptr,
+                          AssumptionCache *AC = nullptr,
+                          Instruction *CxtI = nullptr);
+
   /// SimplifyFCmpInst - Given operands for an FCmpInst, see if we can
   /// fold the result.  If not, this returns null.
   Value *SimplifyFCmpInst(unsigned Predicate, Value *LHS, Value *RHS,
-                          const TargetData *TD = 0);
-  
+                          const DataLayout *TD = nullptr,
+                          const TargetLibraryInfo *TLI = nullptr,
+                          const DominatorTree *DT = nullptr,
+                          AssumptionCache *AC = nullptr,
+                          const Instruction *CxtI = nullptr);
+
   /// SimplifySelectInst - Given operands for a SelectInst, see if we can fold
   /// the result.  If not, this returns null.
   Value *SimplifySelectInst(Value *Cond, Value *TrueVal, Value *FalseVal,
-                            const TargetData *TD = 0);
+                            const DataLayout *TD = nullptr,
+                            const TargetLibraryInfo *TLI = nullptr,
+                            const DominatorTree *DT = nullptr,
+                            AssumptionCache *AC = nullptr,
+                            const Instruction *CxtI = nullptr);
 
   /// SimplifyGEPInst - Given operands for an GetElementPtrInst, see if we can
   /// fold the result.  If not, this returns null.
-  Value *SimplifyGEPInst(Value * const *Ops, unsigned NumOps,
-                         const TargetData *TD = 0);
-  
+  Value *SimplifyGEPInst(ArrayRef<Value *> Ops, const DataLayout *TD = nullptr,
+                         const TargetLibraryInfo *TLI = nullptr,
+                         const DominatorTree *DT = nullptr,
+                         AssumptionCache *AC = nullptr,
+                         const Instruction *CxtI = nullptr);
+
+  /// SimplifyInsertValueInst - Given operands for an InsertValueInst, see if we
+  /// can fold the result.  If not, this returns null.
+  Value *SimplifyInsertValueInst(Value *Agg, Value *Val,
+                                 ArrayRef<unsigned> Idxs,
+                                 const DataLayout *TD = nullptr,
+                                 const TargetLibraryInfo *TLI = nullptr,
+                                 const DominatorTree *DT = nullptr,
+                                 AssumptionCache *AC = nullptr,
+                                 const Instruction *CxtI = nullptr);
+
+  /// SimplifyTruncInst - Given operands for an TruncInst, see if we can fold
+  /// the result.  If not, this returns null.
+  Value *SimplifyTruncInst(Value *Op, Type *Ty, const DataLayout *TD = nullptr,
+                           const TargetLibraryInfo *TLI = nullptr,
+                           const DominatorTree *DT = nullptr,
+                           AssumptionCache *AC = nullptr,
+                           const Instruction *CxtI = nullptr);
+
   //=== Helper functions for higher up the class hierarchy.
-  
-  
+
+
   /// SimplifyCmpInst - Given operands for a CmpInst, see if we can
   /// fold the result.  If not, this returns null.
   Value *SimplifyCmpInst(unsigned Predicate, Value *LHS, Value *RHS,
-                         const TargetData *TD = 0);
-  
+                         const DataLayout *TD = nullptr,
+                         const TargetLibraryInfo *TLI = nullptr,
+                         const DominatorTree *DT = nullptr,
+                         AssumptionCache *AC = nullptr,
+                         const Instruction *CxtI = nullptr);
+
   /// SimplifyBinOp - Given operands for a BinaryOperator, see if we can
   /// fold the result.  If not, this returns null.
-  Value *SimplifyBinOp(unsigned Opcode, Value *LHS, Value *RHS, 
-                       const TargetData *TD = 0);
-  
+  Value *SimplifyBinOp(unsigned Opcode, Value *LHS, Value *RHS,
+                       const DataLayout *TD = nullptr,
+                       const TargetLibraryInfo *TLI = nullptr,
+                       const DominatorTree *DT = nullptr,
+                       AssumptionCache *AC = nullptr,
+                       const Instruction *CxtI = nullptr);
+  /// SimplifyFPBinOp - Given operands for a BinaryOperator, see if we can
+  /// fold the result.  If not, this returns null.
+  /// In contrast to SimplifyBinOp, try to use FastMathFlag when folding the
+  /// result. In case we don't need FastMathFlags, simply fall to SimplifyBinOp.
+  Value *SimplifyFPBinOp(unsigned Opcode, Value *LHS, Value *RHS,
+                         const FastMathFlags &FMF,
+                         const DataLayout *TD = nullptr,
+                         const TargetLibraryInfo *TLI = nullptr,
+                         const DominatorTree *DT = nullptr,
+                         AssumptionCache *AC = nullptr,
+                         const Instruction *CxtI = nullptr);
+
+  /// \brief Given a function and iterators over arguments, see if we can fold
+  /// the result.
+  ///
+  /// If this call could not be simplified returns null.
+  Value *SimplifyCall(Value *V, User::op_iterator ArgBegin,
+                      User::op_iterator ArgEnd, const DataLayout *TD = nullptr,
+                      const TargetLibraryInfo *TLI = nullptr,
+                      const DominatorTree *DT = nullptr,
+                      AssumptionCache *AC = nullptr,
+                      const Instruction *CxtI = nullptr);
+
+  /// \brief Given a function and set of arguments, see if we can fold the
+  /// result.
+  ///
+  /// If this call could not be simplified returns null.
+  Value *SimplifyCall(Value *V, ArrayRef<Value *> Args,
+                      const DataLayout *TD = nullptr,
+                      const TargetLibraryInfo *TLI = nullptr,
+                      const DominatorTree *DT = nullptr,
+                      AssumptionCache *AC = nullptr,
+                      const Instruction *CxtI = nullptr);
+
   /// SimplifyInstruction - See if we can compute a simplified version of this
   /// instruction.  If not, this returns null.
-  Value *SimplifyInstruction(Instruction *I, const TargetData *TD = 0);
-  
-  
-  /// ReplaceAndSimplifyAllUses - Perform From->replaceAllUsesWith(To) and then
-  /// delete the From instruction.  In addition to a basic RAUW, this does a
-  /// recursive simplification of the updated instructions.  This catches
-  /// things where one simplification exposes other opportunities.  This only
-  /// simplifies and deletes scalar operations, it does not change the CFG.
+  Value *SimplifyInstruction(Instruction *I, const DataLayout *TD = nullptr,
+                             const TargetLibraryInfo *TLI = nullptr,
+                             const DominatorTree *DT = nullptr,
+                             AssumptionCache *AC = nullptr);
+
+  /// \brief Replace all uses of 'I' with 'SimpleV' and simplify the uses
+  /// recursively.
+  ///
+  /// This first performs a normal RAUW of I with SimpleV. It then recursively
+  /// attempts to simplify those users updated by the operation. The 'I'
+  /// instruction must not be equal to the simplified value 'SimpleV'.
+  ///
+  /// The function returns true if any simplifications were performed.
+  bool replaceAndRecursivelySimplify(Instruction *I, Value *SimpleV,
+                                     const DataLayout *TD = nullptr,
+                                     const TargetLibraryInfo *TLI = nullptr,
+                                     const DominatorTree *DT = nullptr,
+                                     AssumptionCache *AC = nullptr);
+
+  /// \brief Recursively attempt to simplify an instruction.
   ///
-  void ReplaceAndSimplifyAllUses(Instruction *From, Value *To,
-                                 const TargetData *TD = 0);
+  /// This routine uses SimplifyInstruction to simplify 'I', and if successful
+  /// replaces uses of 'I' with the simplified value. It then recurses on each
+  /// of the users impacted. It returns true if any simplifications were
+  /// performed.
+  bool recursivelySimplifyInstruction(Instruction *I,
+                                      const DataLayout *TD = nullptr,
+                                      const TargetLibraryInfo *TLI = nullptr,
+                                      const DominatorTree *DT = nullptr,
+                                      AssumptionCache *AC = nullptr);
 } // end namespace llvm
 
 #endif