lib/Transforms/InstCombine/InstCombineAndOrXor.cpp

   1 //===- InstCombineAndOrXor.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 visitAnd, visitOr, and visitXor functions.
  11 //
  12 //===----------------------------------------------------------------------===//
  13
  14 #include "InstCombine.h"
  15 #include "llvm/Intrinsics.h"
  16 #include "llvm/Analysis/InstructionSimplify.h"
  17 #include "llvm/Support/PatternMatch.h"
  18 using namespace llvm;
  19 using namespace PatternMatch;
  20
  21
  22 /// AddOne - Add one to a ConstantInt.
  23 static Constant *AddOne(Constant *C) {
  24   return ConstantExpr::getAdd(C, ConstantInt::get(C->getType(), 1));
  25 }
  26 /// SubOne - Subtract one from a ConstantInt.
  27 static Constant *SubOne(ConstantInt *C) {
  28   return ConstantInt::get(C->getContext(), C->getValue()-1);
  29 }
  30
  31 /// isFreeToInvert - Return true if the specified value is free to invert (apply
  32 /// ~ to).  This happens in cases where the ~ can be eliminated.
  33 static inline bool isFreeToInvert(Value *V) {
  34   // ~(~(X)) -> X.
  35   if (BinaryOperator::isNot(V))
  36     return true;
  37
  38   // Constants can be considered to be not'ed values.
  39   if (isa<ConstantInt>(V))
  40     return true;
  41
  42   // Compares can be inverted if they have a single use.
  43   if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(V))
  44     return CI->hasOneUse();
  45
  46   return false;
  47 }
  48
  49 static inline Value *dyn_castNotVal(Value *V) {
  50   // If this is not(not(x)) don't return that this is a not: we want the two
  51   // not's to be folded first.
  52   if (BinaryOperator::isNot(V)) {
  53     Value *Operand = BinaryOperator::getNotArgument(V);
  54     if (!isFreeToInvert(Operand))
  55       return Operand;
  56   }
  57
  58   // Constants can be considered to be not'ed values...
  59   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(V))
  60     return ConstantInt::get(C->getType(), ~C->getValue());
  61   return 0;
  62 }
  63
  64
  65 /// getICmpCode - Encode a icmp predicate into a three bit mask.  These bits
  66 /// are carefully arranged to allow folding of expressions such as:
  67 ///
  68 ///      (A < B) | (A > B) --> (A != B)
  69 ///
  70 /// Note that this is only valid if the first and second predicates have the
  71 /// same sign. Is illegal to do: (A u< B) | (A s> B)
  72 ///
  73 /// Three bits are used to represent the condition, as follows:
  74 ///   0  A > B
  75 ///   1  A == B
  76 ///   2  A < B
  77 ///
  78 /// <=>  Value  Definition
  79 /// 000     0   Always false
  80 /// 001     1   A >  B
  81 /// 010     2   A == B
  82 /// 011     3   A >= B
  83 /// 100     4   A <  B
  84 /// 101     5   A != B
  85 /// 110     6   A <= B
  86 /// 111     7   Always true
  87 ///
  88 static unsigned getICmpCode(const ICmpInst *ICI) {
  89   switch (ICI->getPredicate()) {
  90     // False -> 0
  91   case ICmpInst::ICMP_UGT: return 1;  // 001
  92   case ICmpInst::ICMP_SGT: return 1;  // 001
  93   case ICmpInst::ICMP_EQ:  return 2;  // 010
  94   case ICmpInst::ICMP_UGE: return 3;  // 011
  95   case ICmpInst::ICMP_SGE: return 3;  // 011
  96   case ICmpInst::ICMP_ULT: return 4;  // 100
  97   case ICmpInst::ICMP_SLT: return 4;  // 100
  98   case ICmpInst::ICMP_NE:  return 5;  // 101
  99   case ICmpInst::ICMP_ULE: return 6;  // 110
 100   case ICmpInst::ICMP_SLE: return 6;  // 110
 101     // True -> 7
 102   default:
 103     llvm_unreachable("Invalid ICmp predicate!");
 104     return 0;
 105   }
 106 }
 107
 108 /// getFCmpCode - Similar to getICmpCode but for FCmpInst. This encodes a fcmp
 109 /// predicate into a three bit mask. It also returns whether it is an ordered
 110 /// predicate by reference.
 111 static unsigned getFCmpCode(FCmpInst::Predicate CC, bool &isOrdered) {
 112   isOrdered = false;
 113   switch (CC) {
 114   case FCmpInst::FCMP_ORD: isOrdered = true; return 0;  // 000
 115   case FCmpInst::FCMP_UNO:                   return 0;  // 000
 116   case FCmpInst::FCMP_OGT: isOrdered = true; return 1;  // 001
 117   case FCmpInst::FCMP_UGT:                   return 1;  // 001
 118   case FCmpInst::FCMP_OEQ: isOrdered = true; return 2;  // 010
 119   case FCmpInst::FCMP_UEQ:                   return 2;  // 010
 120   case FCmpInst::FCMP_OGE: isOrdered = true; return 3;  // 011
 121   case FCmpInst::FCMP_UGE:                   return 3;  // 011
 122   case FCmpInst::FCMP_OLT: isOrdered = true; return 4;  // 100
 123   case FCmpInst::FCMP_ULT:                   return 4;  // 100
 124   case FCmpInst::FCMP_ONE: isOrdered = true; return 5;  // 101
 125   case FCmpInst::FCMP_UNE:                   return 5;  // 101
 126   case FCmpInst::FCMP_OLE: isOrdered = true; return 6;  // 110
 127   case FCmpInst::FCMP_ULE:                   return 6;  // 110
 128     // True -> 7
 129   default:
 130     // Not expecting FCMP_FALSE and FCMP_TRUE;
 131     llvm_unreachable("Unexpected FCmp predicate!");
 132     return 0;
 133   }
 134 }
 135
 136 /// getICmpValue - This is the complement of getICmpCode, which turns an
 137 /// opcode and two operands into either a constant true or false, or a brand
 138 /// new ICmp instruction. The sign is passed in to determine which kind
 139 /// of predicate to use in the new icmp instruction.
 140 static Value *getICmpValue(bool Sign, unsigned Code, Value *LHS, Value *RHS,
 141                            InstCombiner::BuilderTy *Builder) {
 142   CmpInst::Predicate Pred;
 143   switch (Code) {
 144   default: assert(0 && "Illegal ICmp code!");
 145   case 0: // False.
 146     return ConstantInt::get(CmpInst::makeCmpResultType(LHS->getType()), 0);
 147   case 1: Pred = Sign ? ICmpInst::ICMP_SGT : ICmpInst::ICMP_UGT; break;
 148   case 2: Pred = ICmpInst::ICMP_EQ; break;
 149   case 3: Pred = Sign ? ICmpInst::ICMP_SGE : ICmpInst::ICMP_UGE; break;
 150   case 4: Pred = Sign ? ICmpInst::ICMP_SLT : ICmpInst::ICMP_ULT; break;
 151   case 5: Pred = ICmpInst::ICMP_NE; break;
 152   case 6: Pred = Sign ? ICmpInst::ICMP_SLE : ICmpInst::ICMP_ULE; break;
 153   case 7: // True.
 154     return ConstantInt::get(CmpInst::makeCmpResultType(LHS->getType()), 1);
 155   }
 156   return Builder->CreateICmp(Pred, LHS, RHS);
 157 }
 158
 159 /// getFCmpValue - This is the complement of getFCmpCode, which turns an
 160 /// opcode and two operands into either a FCmp instruction. isordered is passed
 161 /// in to determine which kind of predicate to use in the new fcmp instruction.
 162 static Value *getFCmpValue(bool isordered, unsigned code,
 163                            Value *LHS, Value *RHS,
 164                            InstCombiner::BuilderTy *Builder) {
 165   CmpInst::Predicate Pred;
 166   switch (code) {
 167   default: assert(0 && "Illegal FCmp code!");
 168   case 0: Pred = isordered ? FCmpInst::FCMP_ORD : FCmpInst::FCMP_UNO; break;
 169   case 1: Pred = isordered ? FCmpInst::FCMP_OGT : FCmpInst::FCMP_UGT; break;
 170   case 2: Pred = isordered ? FCmpInst::FCMP_OEQ : FCmpInst::FCMP_UEQ; break;
 171   case 3: Pred = isordered ? FCmpInst::FCMP_OGE : FCmpInst::FCMP_UGE; break;
 172   case 4: Pred = isordered ? FCmpInst::FCMP_OLT : FCmpInst::FCMP_ULT; break;
 173   case 5: Pred = isordered ? FCmpInst::FCMP_ONE : FCmpInst::FCMP_UNE; break;
 174   case 6: Pred = isordered ? FCmpInst::FCMP_OLE : FCmpInst::FCMP_ULE; break;
 175   case 7:
 176     if (!isordered) return ConstantInt::getTrue(LHS->getContext());
 177     Pred = FCmpInst::FCMP_ORD; break;
 178   }
 179   return Builder->CreateFCmp(Pred, LHS, RHS);
 180 }
 181
 182 /// PredicatesFoldable - Return true if both predicates match sign or if at
 183 /// least one of them is an equality comparison (which is signless).
 184 static bool PredicatesFoldable(ICmpInst::Predicate p1, ICmpInst::Predicate p2) {
 185   return (CmpInst::isSigned(p1) == CmpInst::isSigned(p2)) ||
 186          (CmpInst::isSigned(p1) && ICmpInst::isEquality(p2)) ||
 187          (CmpInst::isSigned(p2) && ICmpInst::isEquality(p1));
 188 }
 189
 190 // OptAndOp - This handles expressions of the form ((val OP C1) & C2).  Where
 191 // the Op parameter is 'OP', OpRHS is 'C1', and AndRHS is 'C2'.  Op is
 192 // guaranteed to be a binary operator.
 193 Instruction *InstCombiner::OptAndOp(Instruction *Op,
 194                                     ConstantInt *OpRHS,
 195                                     ConstantInt *AndRHS,
 196                                     BinaryOperator &TheAnd) {
 197   Value *X = Op->getOperand(0);
 198   Constant *Together = 0;
 199   if (!Op->isShift())
 200     Together = ConstantExpr::getAnd(AndRHS, OpRHS);
 201
 202   switch (Op->getOpcode()) {
 203   case Instruction::Xor:
 204     if (Op->hasOneUse()) {
 205       // (X ^ C1) & C2 --> (X & C2) ^ (C1&C2)
 206       Value *And = Builder->CreateAnd(X, AndRHS);
 207       And->takeName(Op);
 208       return BinaryOperator::CreateXor(And, Together);
 209     }
 210     break;
 211   case Instruction::Or:
 212     if (Op->hasOneUse()){
 213       if (Together != OpRHS) {
 214         // (X | C1) & C2 --> (X | (C1&C2)) & C2
 215         Value *Or = Builder->CreateOr(X, Together);
 216         Or->takeName(Op);
 217         return BinaryOperator::CreateAnd(Or, AndRHS);
 218       }
 219
 220       ConstantInt *TogetherCI = dyn_cast<ConstantInt>(Together);
 221       if (TogetherCI && !TogetherCI->isZero()){
 222         // (X | C1) & C2 --> (X & (C2^(C1&C2))) | C1
 223         // NOTE: This reduces the number of bits set in the & mask, which
 224         // can expose opportunities for store narrowing.
 225         Together = ConstantExpr::getXor(AndRHS, Together);
 226         Value *And = Builder->CreateAnd(X, Together);
 227         And->takeName(Op);
 228         return BinaryOperator::CreateOr(And, OpRHS);
 229       }
 230     }
 231
 232     break;
 233   case Instruction::Add:
 234     if (Op->hasOneUse()) {
 235       // Adding a one to a single bit bit-field should be turned into an XOR
 236       // of the bit.  First thing to check is to see if this AND is with a
 237       // single bit constant.
 238       const APInt &AndRHSV = cast<ConstantInt>(AndRHS)->getValue();
 239
 240       // If there is only one bit set.
 241       if (AndRHSV.isPowerOf2()) {
 242         // Ok, at this point, we know that we are masking the result of the
 243         // ADD down to exactly one bit.  If the constant we are adding has
 244         // no bits set below this bit, then we can eliminate the ADD.
 245         const APInt& AddRHS = cast<ConstantInt>(OpRHS)->getValue();
 246
 247         // Check to see if any bits below the one bit set in AndRHSV are set.
 248         if ((AddRHS & (AndRHSV-1)) == 0) {
 249           // If not, the only thing that can effect the output of the AND is
 250           // the bit specified by AndRHSV.  If that bit is set, the effect of
 251           // the XOR is to toggle the bit.  If it is clear, then the ADD has
 252           // no effect.
 253           if ((AddRHS & AndRHSV) == 0) { // Bit is not set, noop
 254             TheAnd.setOperand(0, X);
 255             return &TheAnd;
 256           } else {
 257             // Pull the XOR out of the AND.
 258             Value *NewAnd = Builder->CreateAnd(X, AndRHS);
 259             NewAnd->takeName(Op);
 260             return BinaryOperator::CreateXor(NewAnd, AndRHS);
 261           }
 262         }
 263       }
 264     }
 265     break;
 266
 267   case Instruction::Shl: {
 268     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
 269     // the anded constant includes them, clear them now!
 270     //
 271     uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
 272     uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
 273     APInt ShlMask(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth-OpRHSVal));
 274     ConstantInt *CI = ConstantInt::get(AndRHS->getContext(),
 275                                        AndRHS->getValue() & ShlMask);
 276
 277     if (CI->getValue() == ShlMask) {
 278     // Masking out bits that the shift already masks
 279       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, Op);   // No need for the and.
 280     } else if (CI != AndRHS) {                  // Reducing bits set in and.
 281       TheAnd.setOperand(1, CI);
 282       return &TheAnd;
 283     }
 284     break;
 285   }
 286   case Instruction::LShr: {
 287     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
 288     // the anded constant includes them, clear them now!  This only applies to
 289     // unsigned shifts, because a signed shr may bring in set bits!
 290     //
 291     uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
 292     uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
 293     APInt ShrMask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - OpRHSVal));
 294     ConstantInt *CI = ConstantInt::get(Op->getContext(),
 295                                        AndRHS->getValue() & ShrMask);
 296
 297     if (CI->getValue() == ShrMask) {
 298     // Masking out bits that the shift already masks.
 299       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, Op);
 300     } else if (CI != AndRHS) {
 301       TheAnd.setOperand(1, CI);  // Reduce bits set in and cst.
 302       return &TheAnd;
 303     }
 304     break;
 305   }
 306   case Instruction::AShr:
 307     // Signed shr.
 308     // See if this is shifting in some sign extension, then masking it out
 309     // with an and.
 310     if (Op->hasOneUse()) {
 311       uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
 312       uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
 313       APInt ShrMask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - OpRHSVal));
 314       Constant *C = ConstantInt::get(Op->getContext(),
 315                                      AndRHS->getValue() & ShrMask);
 316       if (C == AndRHS) {          // Masking out bits shifted in.
 317         // (Val ashr C1) & C2 -> (Val lshr C1) & C2
 318         // Make the argument unsigned.
 319         Value *ShVal = Op->getOperand(0);
 320         ShVal = Builder->CreateLShr(ShVal, OpRHS, Op->getName());
 321         return BinaryOperator::CreateAnd(ShVal, AndRHS, TheAnd.getName());
 322       }
 323     }
 324     break;
 325   }
 326   return 0;
 327 }
 328
 329
 330 /// InsertRangeTest - Emit a computation of: (V >= Lo && V < Hi) if Inside is
 331 /// true, otherwise (V < Lo || V >= Hi).  In pratice, we emit the more efficient
 332 /// (V-Lo) <u Hi-Lo.  This method expects that Lo <= Hi. isSigned indicates
 333 /// whether to treat the V, Lo and HI as signed or not. IB is the location to
 334 /// insert new instructions.
 335 Value *InstCombiner::InsertRangeTest(Value *V, Constant *Lo, Constant *Hi,
 336                                      bool isSigned, bool Inside) {
 337   assert(cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getICmp((isSigned ?
 338             ICmpInst::ICMP_SLE:ICmpInst::ICMP_ULE), Lo, Hi))->getZExtValue() &&
 339          "Lo is not <= Hi in range emission code!");
 340
 341   if (Inside) {
 342     if (Lo == Hi)  // Trivially false.
 343       return ConstantInt::getFalse(V->getContext());
 344
 345     // V >= Min && V < Hi --> V < Hi
 346     if (cast<ConstantInt>(Lo)->isMinValue(isSigned)) {
 347       ICmpInst::Predicate pred = (isSigned ?
 348         ICmpInst::ICMP_SLT : ICmpInst::ICMP_ULT);
 349       return Builder->CreateICmp(pred, V, Hi);
 350     }
 351
 352     // Emit V-Lo <u Hi-Lo
 353     Constant *NegLo = ConstantExpr::getNeg(Lo);
 354     Value *Add = Builder->CreateAdd(V, NegLo, V->getName()+".off");
 355     Constant *UpperBound = ConstantExpr::getAdd(NegLo, Hi);
 356     return Builder->CreateICmpULT(Add, UpperBound);
 357   }
 358
 359   if (Lo == Hi)  // Trivially true.
 360     return ConstantInt::getTrue(V->getContext());
 361
 362   // V < Min || V >= Hi -> V > Hi-1
 363   Hi = SubOne(cast<ConstantInt>(Hi));
 364   if (cast<ConstantInt>(Lo)->isMinValue(isSigned)) {
 365     ICmpInst::Predicate pred = (isSigned ?
 366         ICmpInst::ICMP_SGT : ICmpInst::ICMP_UGT);
 367     return Builder->CreateICmp(pred, V, Hi);
 368   }
 369
 370   // Emit V-Lo >u Hi-1-Lo
 371   // Note that Hi has already had one subtracted from it, above.
 372   ConstantInt *NegLo = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(Lo));
 373   Value *Add = Builder->CreateAdd(V, NegLo, V->getName()+".off");
 374   Constant *LowerBound = ConstantExpr::getAdd(NegLo, Hi);
 375   return Builder->CreateICmpUGT(Add, LowerBound);
 376 }
 377
 378 // isRunOfOnes - Returns true iff Val consists of one contiguous run of 1s with
 379 // any number of 0s on either side.  The 1s are allowed to wrap from LSB to
 380 // MSB, so 0x000FFF0, 0x0000FFFF, and 0xFF0000FF are all runs.  0x0F0F0000 is
 381 // not, since all 1s are not contiguous.
 382 static bool isRunOfOnes(ConstantInt *Val, uint32_t &MB, uint32_t &ME) {
 383   const APInt& V = Val->getValue();
 384   uint32_t BitWidth = Val->getType()->getBitWidth();
 385   if (!APIntOps::isShiftedMask(BitWidth, V)) return false;
 386
 387   // look for the first zero bit after the run of ones
 388   MB = BitWidth - ((V - 1) ^ V).countLeadingZeros();
 389   // look for the first non-zero bit
 390   ME = V.getActiveBits();
 391   return true;
 392 }
 393
 394 /// FoldLogicalPlusAnd - This is part of an expression (LHS +/- RHS) & Mask,
 395 /// where isSub determines whether the operator is a sub.  If we can fold one of
 396 /// the following xforms:
 397 ///
 398 /// ((A & N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == Mask
 399 /// ((A | N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == 0
 400 /// ((A ^ N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == 0
 401 ///
 402 /// return (A +/- B).
 403 ///
 404 Value *InstCombiner::FoldLogicalPlusAnd(Value *LHS, Value *RHS,
 405                                         ConstantInt *Mask, bool isSub,
 406                                         Instruction &I) {
 407   Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS);
 408   if (!LHSI || LHSI->getNumOperands() != 2 ||
 409       !isa<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) return 0;
 410
 411   ConstantInt *N = cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
 412
 413   switch (LHSI->getOpcode()) {
 414   default: return 0;
 415   case Instruction::And:
 416     if (ConstantExpr::getAnd(N, Mask) == Mask) {
 417       // If the AndRHS is a power of two minus one (0+1+), this is simple.
 418       if ((Mask->getValue().countLeadingZeros() +
 419            Mask->getValue().countPopulation()) ==
 420           Mask->getValue().getBitWidth())
 421         break;
 422
 423       // Otherwise, if Mask is 0+1+0+, and if B is known to have the low 0+
 424       // part, we don't need any explicit masks to take them out of A.  If that
 425       // is all N is, ignore it.
 426       uint32_t MB = 0, ME = 0;
 427       if (isRunOfOnes(Mask, MB, ME)) {  // begin/end bit of run, inclusive
 428         uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(RHS->getType())->getBitWidth();
 429         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, MB-1));
 430         if (MaskedValueIsZero(RHS, Mask))
 431           break;
 432       }
 433     }
 434     return 0;
 435   case Instruction::Or:
 436   case Instruction::Xor:
 437     // If the AndRHS is a power of two minus one (0+1+), and N&Mask == 0
 438     if ((Mask->getValue().countLeadingZeros() +
 439          Mask->getValue().countPopulation()) == Mask->getValue().getBitWidth()
 440         && ConstantExpr::getAnd(N, Mask)->isNullValue())
 441       break;
 442     return 0;
 443   }
 444
 445   if (isSub)
 446     return Builder->CreateSub(LHSI->getOperand(0), RHS, "fold");
 447   return Builder->CreateAdd(LHSI->getOperand(0), RHS, "fold");
 448 }
 449
 450 /// enum for classifying (icmp eq (A & B), C) and (icmp ne (A & B), C)
 451 /// One of A and B is considered the mask, the other the value. This is
 452 /// described as the "AMask" or "BMask" part of the enum. If the enum
 453 /// contains only "Mask", then both A and B can be considered masks.
 454 /// If A is the mask, then it was proven, that (A & C) == C. This
 455 /// is trivial if C == A, or C == 0. If both A and C are constants, this
 456 /// proof is also easy.
 457 /// For the following explanations we assume that A is the mask.
 458 /// The part "AllOnes" declares, that the comparison is true only
 459 /// if (A & B) == A, or all bits of A are set in B.
 460 ///   Example: (icmp eq (A & 3), 3) -> FoldMskICmp_AMask_AllOnes
 461 /// The part "AllZeroes" declares, that the comparison is true only
 462 /// if (A & B) == 0, or all bits of A are cleared in B.
 463 ///   Example: (icmp eq (A & 3), 0) -> FoldMskICmp_Mask_AllZeroes
 464 /// The part "Mixed" declares, that (A & B) == C and C might or might not
 465 /// contain any number of one bits and zero bits.
 466 ///   Example: (icmp eq (A & 3), 1) -> FoldMskICmp_AMask_Mixed
 467 /// The Part "Not" means, that in above descriptions "==" should be replaced
 468 /// by "!=".
 469 ///   Example: (icmp ne (A & 3), 3) -> FoldMskICmp_AMask_NotAllOnes
 470 /// If the mask A contains a single bit, then the following is equivalent:
 471 ///    (icmp eq (A & B), A) equals (icmp ne (A & B), 0)
 472 ///    (icmp ne (A & B), A) equals (icmp eq (A & B), 0)
 473 enum MaskedICmpType {
 474   FoldMskICmp_AMask_AllOnes           =     1,
 475   FoldMskICmp_AMask_NotAllOnes        =     2,
 476   FoldMskICmp_BMask_AllOnes           =     4,
 477   FoldMskICmp_BMask_NotAllOnes        =     8,
 478   FoldMskICmp_Mask_AllZeroes          =    16,
 479   FoldMskICmp_Mask_NotAllZeroes       =    32,
 480   FoldMskICmp_AMask_Mixed             =    64,
 481   FoldMskICmp_AMask_NotMixed          =   128,
 482   FoldMskICmp_BMask_Mixed             =   256,
 483   FoldMskICmp_BMask_NotMixed          =   512
 484 };
 485
 486 /// return the set of pattern classes (from MaskedICmpType)
 487 /// that (icmp SCC (A & B), C) satisfies
 488 static unsigned getTypeOfMaskedICmp(Value* A, Value* B, Value* C,
 489                                     ICmpInst::Predicate SCC)
 490 {
 491   ConstantInt *ACst = dyn_cast<ConstantInt>(A);
 492   ConstantInt *BCst = dyn_cast<ConstantInt>(B);
 493   ConstantInt *CCst = dyn_cast<ConstantInt>(C);
 494   bool icmp_eq = (SCC == ICmpInst::ICMP_EQ);
 495   bool icmp_abit = (ACst != 0 && !ACst->isZero() &&
 496                     ACst->getValue().isPowerOf2());
 497   bool icmp_bbit = (BCst != 0 && !BCst->isZero() &&
 498                     BCst->getValue().isPowerOf2());
 499   unsigned result = 0;
 500   if (CCst != 0 && CCst->isZero()) {
 501     // if C is zero, then both A and B qualify as mask
 502     result |= (icmp_eq ? (FoldMskICmp_Mask_AllZeroes |
 503                           FoldMskICmp_Mask_AllZeroes |
 504                           FoldMskICmp_AMask_Mixed |
 505                           FoldMskICmp_BMask_Mixed)
 506                        : (FoldMskICmp_Mask_NotAllZeroes |
 507                           FoldMskICmp_Mask_NotAllZeroes |
 508                           FoldMskICmp_AMask_NotMixed |
 509                           FoldMskICmp_BMask_NotMixed));
 510     if (icmp_abit)
 511       result |= (icmp_eq ? (FoldMskICmp_AMask_NotAllOnes |
 512                             FoldMskICmp_AMask_NotMixed)
 513                          : (FoldMskICmp_AMask_AllOnes |
 514                             FoldMskICmp_AMask_Mixed));
 515     if (icmp_bbit)
 516       result |= (icmp_eq ? (FoldMskICmp_BMask_NotAllOnes |
 517                             FoldMskICmp_BMask_NotMixed)
 518                          : (FoldMskICmp_BMask_AllOnes |
 519                             FoldMskICmp_BMask_Mixed));
 520     return result;
 521   }
 522   if (A == C) {
 523     result |= (icmp_eq ? (FoldMskICmp_AMask_AllOnes |
 524                           FoldMskICmp_AMask_Mixed)
 525                        : (FoldMskICmp_AMask_NotAllOnes |
 526                           FoldMskICmp_AMask_NotMixed));
 527     if (icmp_abit)
 528       result |= (icmp_eq ? (FoldMskICmp_Mask_NotAllZeroes |
 529                             FoldMskICmp_AMask_NotMixed)
 530                          : (FoldMskICmp_Mask_AllZeroes |
 531                             FoldMskICmp_AMask_Mixed));
 532   }
 533   else if (ACst != 0 && CCst != 0 &&
 534         ConstantExpr::getAnd(ACst, CCst) == CCst) {
 535     result |= (icmp_eq ? FoldMskICmp_AMask_Mixed
 536                        : FoldMskICmp_AMask_NotMixed);
 537   }
 538   if (B == C)
 539   {
 540     result |= (icmp_eq ? (FoldMskICmp_BMask_AllOnes |
 541                           FoldMskICmp_BMask_Mixed)
 542                        : (FoldMskICmp_BMask_NotAllOnes |
 543                           FoldMskICmp_BMask_NotMixed));
 544     if (icmp_bbit)
 545       result |= (icmp_eq ? (FoldMskICmp_Mask_NotAllZeroes |
 546                             FoldMskICmp_BMask_NotMixed)
 547                          : (FoldMskICmp_Mask_AllZeroes |
 548                             FoldMskICmp_BMask_Mixed));
 549   }
 550   else if (BCst != 0 && CCst != 0 &&
 551         ConstantExpr::getAnd(BCst, CCst) == CCst) {
 552     result |= (icmp_eq ? FoldMskICmp_BMask_Mixed
 553                        : FoldMskICmp_BMask_NotMixed);
 554   }
 555   return result;
 556 }
 557
 558 /// foldLogOpOfMaskedICmpsHelper:
 559 /// handle (icmp(A & B) ==/!= C) &/| (icmp(A & D) ==/!= E)
 560 /// return the set of pattern classes (from MaskedICmpType)
 561 /// that both LHS and RHS satisfy
 562 static unsigned foldLogOpOfMaskedICmpsHelper(Value*& A,
 563                                              Value*& B, Value*& C,
 564                                              Value*& D, Value*& E,
 565                                              ICmpInst *LHS, ICmpInst *RHS) {
 566   ICmpInst::Predicate LHSCC = LHS->getPredicate(), RHSCC = RHS->getPredicate();
 567   if (LHSCC != ICmpInst::ICMP_EQ && LHSCC != ICmpInst::ICMP_NE) return 0;
 568   if (RHSCC != ICmpInst::ICMP_EQ && RHSCC != ICmpInst::ICMP_NE) return 0;
 569   if (LHS->getOperand(0)->getType() != RHS->getOperand(0)->getType()) return 0;
 570   // vectors are not (yet?) supported
 571   if (LHS->getOperand(0)->getType()->isVectorTy()) return 0;
 572
 573   // Here comes the tricky part:
 574   // LHS might be of the form L11 & L12 == X, X == L21 & L22,
 575   // and L11 & L12 == L21 & L22. The same goes for RHS.
 576   // Now we must find those components L** and R**, that are equal, so
 577   // that we can extract the parameters A, B, C, D, and E for the canonical
 578   // above.
 579   Value *L1 = LHS->getOperand(0);
 580   Value *L2 = LHS->getOperand(1);
 581   Value *L11,*L12,*L21,*L22;
 582   if (match(L1, m_And(m_Value(L11), m_Value(L12)))) {
 583     if (!match(L2, m_And(m_Value(L21), m_Value(L22))))
 584       L21 = L22 = 0;
 585   }
 586   else {
 587     if (!match(L2, m_And(m_Value(L11), m_Value(L12))))
 588       return 0;
 589     std::swap(L1, L2);
 590     L21 = L22 = 0;
 591   }
 592
 593   Value *R1 = RHS->getOperand(0);
 594   Value *R2 = RHS->getOperand(1);
 595   Value *R11,*R12;
 596   bool ok = false;
 597   if (match(R1, m_And(m_Value(R11), m_Value(R12)))) {
 598     if (R11 != 0 && (R11 == L11 || R11 == L12 || R11 == L21 || R11 == L22)) {
 599       A = R11; D = R12; E = R2; ok = true;
 600     }
 601     else
 602     if (R12 != 0 && (R12 == L11 || R12 == L12 || R12 == L21 || R12 == L22)) {
 603       A = R12; D = R11; E = R2; ok = true;
 604     }
 605   }
 606   if (!ok && match(R2, m_And(m_Value(R11), m_Value(R12)))) {
 607     if (R11 != 0 && (R11 == L11 || R11 == L12 || R11 == L21 || R11 == L22)) {
 608        A = R11; D = R12; E = R1; ok = true;
 609     }
 610     else
 611     if (R12 != 0 && (R12 == L11 || R12 == L12 || R12 == L21 || R12 == L22)) {
 612       A = R12; D = R11; E = R1; ok = true;
 613     }
 614     else
 615       return 0;
 616   }
 617   if (!ok)
 618     return 0;
 619
 620   if (L11 == A) {
 621     B = L12; C = L2;
 622   }
 623   else if (L12 == A) {
 624     B = L11; C = L2;
 625   }
 626   else if (L21 == A) {
 627     B = L22; C = L1;
 628   }
 629   else if (L22 == A) {
 630     B = L21; C = L1;
 631   }
 632
 633   unsigned left_type = getTypeOfMaskedICmp(A, B, C, LHSCC);
 634   unsigned right_type = getTypeOfMaskedICmp(A, D, E, RHSCC);
 635   return left_type & right_type;
 636 }
 637 /// foldLogOpOfMaskedICmps:
 638 /// try to fold (icmp(A & B) ==/!= C) &/| (icmp(A & D) ==/!= E)
 639 /// into a single (icmp(A & X) ==/!= Y)
 640 static Value* foldLogOpOfMaskedICmps(ICmpInst *LHS, ICmpInst *RHS,
 641                                      ICmpInst::Predicate NEWCC,
 642                                      llvm::InstCombiner::BuilderTy* Builder) {
 643   Value *A = 0, *B = 0, *C = 0, *D = 0, *E = 0;
 644   unsigned mask = foldLogOpOfMaskedICmpsHelper(A, B, C, D, E, LHS, RHS);
 645   if (mask == 0) return 0;
 646
 647   if (NEWCC == ICmpInst::ICMP_NE)
 648     mask >>= 1; // treat "Not"-states as normal states
 649
 650   if (mask & FoldMskICmp_Mask_AllZeroes) {
 651     // (icmp eq (A & B), 0) & (icmp eq (A & D), 0)
 652     // -> (icmp eq (A & (B|D)), 0)
 653     Value* newOr = Builder->CreateOr(B, D);
 654     Value* newAnd = Builder->CreateAnd(A, newOr);
 655     // we can't use C as zero, because we might actually handle
 656     //   (icmp ne (A & B), B) & (icmp ne (A & D), D)
 657     // with B and D, having a single bit set
 658     Value* zero = Constant::getNullValue(A->getType());
 659     return Builder->CreateICmp(NEWCC, newAnd, zero);
 660   }
 661   else if (mask & FoldMskICmp_BMask_AllOnes) {
 662     // (icmp eq (A & B), B) & (icmp eq (A & D), D)
 663     // -> (icmp eq (A & (B|D)), (B|D))
 664     Value* newOr = Builder->CreateOr(B, D);
 665     Value* newAnd = Builder->CreateAnd(A, newOr);
 666     return Builder->CreateICmp(NEWCC, newAnd, newOr);
 667   }
 668   else if (mask & FoldMskICmp_AMask_AllOnes) {
 669     // (icmp eq (A & B), A) & (icmp eq (A & D), A)
 670     // -> (icmp eq (A & (B&D)), A)
 671     Value* newAnd1 = Builder->CreateAnd(B, D);
 672     Value* newAnd = Builder->CreateAnd(A, newAnd1);
 673     return Builder->CreateICmp(NEWCC, newAnd, A);
 674   }
 675   else if (mask & FoldMskICmp_BMask_Mixed) {
 676     // (icmp eq (A & B), C) & (icmp eq (A & D), E)
 677     // We already know that B & C == C && D & E == E.
 678     // If we can prove that (B & D) & (C ^ E) == 0, that is, the bits of
 679     // C and E, which are shared by both the mask B and the mask D, don't
 680     // contradict, then we can transform to
 681     // -> (icmp eq (A & (B|D)), (C|E))
 682     // Currently, we only handle the case of B, C, D, and E being constant.
 683     ConstantInt *BCst = dyn_cast<ConstantInt>(B);
 684     if (BCst == 0) return 0;
 685     ConstantInt *DCst = dyn_cast<ConstantInt>(D);
 686     if (DCst == 0) return 0;
 687     // we can't simply use C and E, because we might actually handle
 688     //   (icmp ne (A & B), B) & (icmp eq (A & D), D)
 689     // with B and D, having a single bit set
 690
 691     ConstantInt *CCst = dyn_cast<ConstantInt>(C);
 692     if (CCst == 0) return 0;
 693     if (LHS->getPredicate() != NEWCC)
 694       CCst = dyn_cast<ConstantInt>( ConstantExpr::getXor(BCst, CCst) );
 695     ConstantInt *ECst = dyn_cast<ConstantInt>(E);
 696     if (ECst == 0) return 0;
 697     if (RHS->getPredicate() != NEWCC)
 698       ECst = dyn_cast<ConstantInt>( ConstantExpr::getXor(DCst, ECst) );
 699     ConstantInt* MCst = dyn_cast<ConstantInt>(
 700       ConstantExpr::getAnd(ConstantExpr::getAnd(BCst, DCst),
 701                            ConstantExpr::getXor(CCst, ECst)) );
 702     // if there is a conflict we should actually return a false for the
 703     // whole construct
 704     if (!MCst->isZero())
 705       return 0;
 706     Value *newOr1 = Builder->CreateOr(B, D);
 707     Value *newOr2 = ConstantExpr::getOr(CCst, ECst);
 708     Value *newAnd = Builder->CreateAnd(A, newOr1);
 709     return Builder->CreateICmp(NEWCC, newAnd, newOr2);
 710   }
 711   return 0;
 712 }
 713
 714 /// FoldAndOfICmps - Fold (icmp)&(icmp) if possible.
 715 Value *InstCombiner::FoldAndOfICmps(ICmpInst *LHS, ICmpInst *RHS) {
 716   ICmpInst::Predicate LHSCC = LHS->getPredicate(), RHSCC = RHS->getPredicate();
 717
 718   // (icmp1 A, B) & (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
 719   if (PredicatesFoldable(LHSCC, RHSCC)) {
 720     if (LHS->getOperand(0) == RHS->getOperand(1) &&
 721         LHS->getOperand(1) == RHS->getOperand(0))
 722       LHS->swapOperands();
 723     if (LHS->getOperand(0) == RHS->getOperand(0) &&
 724         LHS->getOperand(1) == RHS->getOperand(1)) {
 725       Value *Op0 = LHS->getOperand(0), *Op1 = LHS->getOperand(1);
 726       unsigned Code = getICmpCode(LHS) & getICmpCode(RHS);
 727       bool isSigned = LHS->isSigned() || RHS->isSigned();
 728       return getICmpValue(isSigned, Code, Op0, Op1, Builder);
 729     }
 730   }
 731
 732   // handle (roughly):  (icmp eq (A & B), C) & (icmp eq (A & D), E)
 733   if (Value *V = foldLogOpOfMaskedICmps(LHS, RHS, ICmpInst::ICMP_EQ, Builder))
 734     return V;
 735
 736   // This only handles icmp of constants: (icmp1 A, C1) & (icmp2 B, C2).
 737   Value *Val = LHS->getOperand(0), *Val2 = RHS->getOperand(0);
 738   ConstantInt *LHSCst = dyn_cast<ConstantInt>(LHS->getOperand(1));
 739   ConstantInt *RHSCst = dyn_cast<ConstantInt>(RHS->getOperand(1));
 740   if (LHSCst == 0 || RHSCst == 0) return 0;
 741
 742   if (LHSCst == RHSCst && LHSCC == RHSCC) {
 743     // (icmp ult A, C) & (icmp ult B, C) --> (icmp ult (A|B), C)
 744     // where C is a power of 2
 745     if (LHSCC == ICmpInst::ICMP_ULT &&
 746         LHSCst->getValue().isPowerOf2()) {
 747       Value *NewOr = Builder->CreateOr(Val, Val2);
 748       return Builder->CreateICmp(LHSCC, NewOr, LHSCst);
 749     }
 750
 751     // (icmp eq A, 0) & (icmp eq B, 0) --> (icmp eq (A|B), 0)
 752     if (LHSCC == ICmpInst::ICMP_EQ && LHSCst->isZero()) {
 753       Value *NewOr = Builder->CreateOr(Val, Val2);
 754       return Builder->CreateICmp(LHSCC, NewOr, LHSCst);
 755     }
 756   }
 757
 758   // From here on, we only handle:
 759   //    (icmp1 A, C1) & (icmp2 A, C2) --> something simpler.
 760   if (Val != Val2) return 0;
 761
 762   // ICMP_[US][GL]E X, CST is folded to ICMP_[US][GL]T elsewhere.
 763   if (LHSCC == ICmpInst::ICMP_UGE || LHSCC == ICmpInst::ICMP_ULE ||
 764       RHSCC == ICmpInst::ICMP_UGE || RHSCC == ICmpInst::ICMP_ULE ||
 765       LHSCC == ICmpInst::ICMP_SGE || LHSCC == ICmpInst::ICMP_SLE ||
 766       RHSCC == ICmpInst::ICMP_SGE || RHSCC == ICmpInst::ICMP_SLE)
 767     return 0;
 768
 769   // We can't fold (ugt x, C) & (sgt x, C2).
 770   if (!PredicatesFoldable(LHSCC, RHSCC))
 771     return 0;
 772
 773   // Ensure that the larger constant is on the RHS.
 774   bool ShouldSwap;
 775   if (CmpInst::isSigned(LHSCC) ||
 776       (ICmpInst::isEquality(LHSCC) &&
 777        CmpInst::isSigned(RHSCC)))
 778     ShouldSwap = LHSCst->getValue().sgt(RHSCst->getValue());
 779   else
 780     ShouldSwap = LHSCst->getValue().ugt(RHSCst->getValue());
 781
 782   if (ShouldSwap) {
 783     std::swap(LHS, RHS);
 784     std::swap(LHSCst, RHSCst);
 785     std::swap(LHSCC, RHSCC);
 786   }
 787
 788   // At this point, we know we have two icmp instructions
 789   // comparing a value against two constants and and'ing the result
 790   // together.  Because of the above check, we know that we only have
 791   // icmp eq, icmp ne, icmp [su]lt, and icmp [SU]gt here. We also know
 792   // (from the icmp folding check above), that the two constants
 793   // are not equal and that the larger constant is on the RHS
 794   assert(LHSCst != RHSCst && "Compares not folded above?");
 795
 796   switch (LHSCC) {
 797   default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
 798   case ICmpInst::ICMP_EQ:
 799     switch (RHSCC) {
 800     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
 801     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X == 13 & X == 15) -> false
 802     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X == 13 & X >  15) -> false
 803     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X == 13 & X >  15) -> false
 804       return ConstantInt::get(CmpInst::makeCmpResultType(LHS->getType()), 0);
 805     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X == 13 & X != 15) -> X == 13
 806     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X == 13 & X <  15) -> X == 13
 807     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X == 13 & X <  15) -> X == 13
 808       return LHS;
 809     }
 810   case ICmpInst::ICMP_NE:
 811     switch (RHSCC) {
 812     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
 813     case ICmpInst::ICMP_ULT:
 814       if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) // (X != 13 & X u< 14) -> X < 13
 815         return Builder->CreateICmpULT(Val, LHSCst);
 816       break;                        // (X != 13 & X u< 15) -> no change
 817     case ICmpInst::ICMP_SLT:
 818       if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) // (X != 13 & X s< 14) -> X < 13
 819         return Builder->CreateICmpSLT(Val, LHSCst);
 820       break;                        // (X != 13 & X s< 15) -> no change
 821     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X != 13 & X == 15) -> X == 15
 822     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X != 13 & X u> 15) -> X u> 15
 823     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X != 13 & X s> 15) -> X s> 15
 824       return RHS;
 825     case ICmpInst::ICMP_NE:
 826       if (LHSCst == SubOne(RHSCst)){// (X != 13 & X != 14) -> X-13 >u 1
 827         Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(LHSCst);
 828         Value *Add = Builder->CreateAdd(Val, AddCST, Val->getName()+".off");
 829         return Builder->CreateICmpUGT(Add, ConstantInt::get(Add->getType(), 1));
 830       }
 831       break;                        // (X != 13 & X != 15) -> no change
 832     }
 833     break;
 834   case ICmpInst::ICMP_ULT:
 835     switch (RHSCC) {
 836     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
 837     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u< 13 & X == 15) -> false
 838     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u< 13 & X u> 15) -> false
 839       return ConstantInt::get(CmpInst::makeCmpResultType(LHS->getType()), 0);
 840     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u< 13 & X s> 15) -> no change
 841       break;
 842     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u< 13 & X != 15) -> X u< 13
 843     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u< 13 & X u< 15) -> X u< 13
 844       return LHS;
 845     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u< 13 & X s< 15) -> no change
 846       break;
 847     }
 848     break;
 849   case ICmpInst::ICMP_SLT:
 850     switch (RHSCC) {
 851     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
 852     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s< 13 & X == 15) -> false
 853     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s< 13 & X s> 15) -> false
 854       return ConstantInt::get(CmpInst::makeCmpResultType(LHS->getType()), 0);
 855     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s< 13 & X u> 15) -> no change
 856       break;
 857     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s< 13 & X != 15) -> X < 13
 858     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s< 13 & X s< 15) -> X < 13
 859       return LHS;
 860     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s< 13 & X u< 15) -> no change
 861       break;
 862     }
 863     break;
 864   case ICmpInst::ICMP_UGT:
 865     switch (RHSCC) {
 866     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
 867     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u> 13 & X == 15) -> X == 15
 868     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u> 13 & X u> 15) -> X u> 15
 869       return RHS;
 870     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u> 13 & X s> 15) -> no change
 871       break;
 872     case ICmpInst::ICMP_NE:
 873       if (RHSCst == AddOne(LHSCst)) // (X u> 13 & X != 14) -> X u> 14
 874         return Builder->CreateICmp(LHSCC, Val, RHSCst);
 875       break;                        // (X u> 13 & X != 15) -> no change
 876     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u> 13 & X u< 15) -> (X-14) <u 1
 877       return InsertRangeTest(Val, AddOne(LHSCst), RHSCst, false, true);
 878     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u> 13 & X s< 15) -> no change
 879       break;
 880     }
 881     break;
 882   case ICmpInst::ICMP_SGT:
 883     switch (RHSCC) {
 884     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
 885     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s> 13 & X == 15) -> X == 15
 886     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s> 13 & X s> 15) -> X s> 15
 887       return RHS;
 888     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s> 13 & X u> 15) -> no change
 889       break;
 890     case ICmpInst::ICMP_NE:
 891       if (RHSCst == AddOne(LHSCst)) // (X s> 13 & X != 14) -> X s> 14
 892         return Builder->CreateICmp(LHSCC, Val, RHSCst);
 893       break;                        // (X s> 13 & X != 15) -> no change
 894     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s> 13 & X s< 15) -> (X-14) s< 1
 895       return InsertRangeTest(Val, AddOne(LHSCst), RHSCst, true, true);
 896     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s> 13 & X u< 15) -> no change
 897       break;
 898     }
 899     break;
 900   }
 901
 902   return 0;
 903 }
 904
 905 /// FoldAndOfFCmps - Optimize (fcmp)&(fcmp).  NOTE: Unlike the rest of
 906 /// instcombine, this returns a Value which should already be inserted into the
 907 /// function.
 908 Value *InstCombiner::FoldAndOfFCmps(FCmpInst *LHS, FCmpInst *RHS) {
 909   if (LHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ORD &&
 910       RHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ORD) {
 911     // (fcmp ord x, c) & (fcmp ord y, c)  -> (fcmp ord x, y)
 912     if (ConstantFP *LHSC = dyn_cast<ConstantFP>(LHS->getOperand(1)))
 913       if (ConstantFP *RHSC = dyn_cast<ConstantFP>(RHS->getOperand(1))) {
 914         // If either of the constants are nans, then the whole thing returns
 915         // false.
 916         if (LHSC->getValueAPF().isNaN() || RHSC->getValueAPF().isNaN())
 917           return ConstantInt::getFalse(LHS->getContext());
 918         return Builder->CreateFCmpORD(LHS->getOperand(0), RHS->getOperand(0));
 919       }
 920
 921     // Handle vector zeros.  This occurs because the canonical form of
 922     // "fcmp ord x,x" is "fcmp ord x, 0".
 923     if (isa<ConstantAggregateZero>(LHS->getOperand(1)) &&
 924         isa<ConstantAggregateZero>(RHS->getOperand(1)))
 925       return Builder->CreateFCmpORD(LHS->getOperand(0), RHS->getOperand(0));
 926     return 0;
 927   }
 928
 929   Value *Op0LHS = LHS->getOperand(0), *Op0RHS = LHS->getOperand(1);
 930   Value *Op1LHS = RHS->getOperand(0), *Op1RHS = RHS->getOperand(1);
 931   FCmpInst::Predicate Op0CC = LHS->getPredicate(), Op1CC = RHS->getPredicate();
 932
 933
 934   if (Op0LHS == Op1RHS && Op0RHS == Op1LHS) {
 935     // Swap RHS operands to match LHS.
 936     Op1CC = FCmpInst::getSwappedPredicate(Op1CC);
 937     std::swap(Op1LHS, Op1RHS);
 938   }
 939
 940   if (Op0LHS == Op1LHS && Op0RHS == Op1RHS) {
 941     // Simplify (fcmp cc0 x, y) & (fcmp cc1 x, y).
 942     if (Op0CC == Op1CC)
 943       return Builder->CreateFCmp((FCmpInst::Predicate)Op0CC, Op0LHS, Op0RHS);
 944     if (Op0CC == FCmpInst::FCMP_FALSE || Op1CC == FCmpInst::FCMP_FALSE)
 945       return ConstantInt::get(CmpInst::makeCmpResultType(LHS->getType()), 0);
 946     if (Op0CC == FCmpInst::FCMP_TRUE)
 947       return RHS;
 948     if (Op1CC == FCmpInst::FCMP_TRUE)
 949       return LHS;
 950
 951     bool Op0Ordered;
 952     bool Op1Ordered;
 953     unsigned Op0Pred = getFCmpCode(Op0CC, Op0Ordered);
 954     unsigned Op1Pred = getFCmpCode(Op1CC, Op1Ordered);
 955     if (Op1Pred == 0) {
 956       std::swap(LHS, RHS);
 957       std::swap(Op0Pred, Op1Pred);
 958       std::swap(Op0Ordered, Op1Ordered);
 959     }
 960     if (Op0Pred == 0) {
 961       // uno && ueq -> uno && (uno || eq) -> ueq
 962       // ord && olt -> ord && (ord && lt) -> olt
 963       if (Op0Ordered == Op1Ordered)
 964         return RHS;
 965
 966       // uno && oeq -> uno && (ord && eq) -> false
 967       // uno && ord -> false
 968       if (!Op0Ordered)
 969         return ConstantInt::get(CmpInst::makeCmpResultType(LHS->getType()), 0);
 970       // ord && ueq -> ord && (uno || eq) -> oeq
 971       return getFCmpValue(true, Op1Pred, Op0LHS, Op0RHS, Builder);
 972     }
 973   }
 974
 975   return 0;
 976 }
 977
 978
 979 Instruction *InstCombiner::visitAnd(BinaryOperator &I) {
 980   bool Changed = SimplifyAssociativeOrCommutative(I);
 981   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
 982
 983   if (Value *V = SimplifyAndInst(Op0, Op1, TD))
 984     return ReplaceInstUsesWith(I, V);
 985
 986   // (A|B)&(A|C) -> A|(B&C) etc
 987   if (Value *V = SimplifyUsingDistributiveLaws(I))
 988     return ReplaceInstUsesWith(I, V);
 989
 990   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole
 991   // purpose is to compute bits we don't care about.
 992   if (SimplifyDemandedInstructionBits(I))
 993     return &I;
 994
 995   if (ConstantInt *AndRHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
 996     const APInt &AndRHSMask = AndRHS->getValue();
 997
 998     // Optimize a variety of ((val OP C1) & C2) combinations...
 999     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
1000       Value *Op0LHS = Op0I->getOperand(0);
1001       Value *Op0RHS = Op0I->getOperand(1);
1002       switch (Op0I->getOpcode()) {
1003       default: break;
1004       case Instruction::Xor:
1005       case Instruction::Or: {
1006         // If the mask is only needed on one incoming arm, push it up.
1007         if (!Op0I->hasOneUse()) break;
1008
1009         APInt NotAndRHS(~AndRHSMask);
1010         if (MaskedValueIsZero(Op0LHS, NotAndRHS)) {
1011           // Not masking anything out for the LHS, move to RHS.
1012           Value *NewRHS = Builder->CreateAnd(Op0RHS, AndRHS,
1013                                              Op0RHS->getName()+".masked");
1014           return BinaryOperator::Create(Op0I->getOpcode(), Op0LHS, NewRHS);
1015         }
1016         if (!isa<Constant>(Op0RHS) &&
1017             MaskedValueIsZero(Op0RHS, NotAndRHS)) {
1018           // Not masking anything out for the RHS, move to LHS.
1019           Value *NewLHS = Builder->CreateAnd(Op0LHS, AndRHS,
1020                                              Op0LHS->getName()+".masked");
1021           return BinaryOperator::Create(Op0I->getOpcode(), NewLHS, Op0RHS);
1022         }
1023
1024         break;
1025       }
1026       case Instruction::Add:
1027         // ((A & N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == AndRHS.
1028         // ((A | N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
1029         // ((A ^ N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
1030         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0LHS, Op0RHS, AndRHS, false, I))
1031           return BinaryOperator::CreateAnd(V, AndRHS);
1032         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0RHS, Op0LHS, AndRHS, false, I))
1033           return BinaryOperator::CreateAnd(V, AndRHS);  // Add commutes
1034         break;
1035
1036       case Instruction::Sub:
1037         // ((A & N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == AndRHS.
1038         // ((A | N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
1039         // ((A ^ N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
1040         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0LHS, Op0RHS, AndRHS, true, I))
1041           return BinaryOperator::CreateAnd(V, AndRHS);
1042
1043         // (A - N) & AndRHS -> -N & AndRHS iff A&AndRHS==0 and AndRHS
1044         // has 1's for all bits that the subtraction with A might affect.
1045         if (Op0I->hasOneUse() && !match(Op0LHS, m_Zero())) {
1046           uint32_t BitWidth = AndRHSMask.getBitWidth();
1047           uint32_t Zeros = AndRHSMask.countLeadingZeros();
1048           APInt Mask = APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - Zeros);
1049
1050           if (MaskedValueIsZero(Op0LHS, Mask)) {
1051             Value *NewNeg = Builder->CreateNeg(Op0RHS);
1052             return BinaryOperator::CreateAnd(NewNeg, AndRHS);
1053           }
1054         }
1055         break;
1056
1057       case Instruction::Shl:
1058       case Instruction::LShr:
1059         // (1 << x) & 1 --> zext(x == 0)
1060         // (1 >> x) & 1 --> zext(x == 0)
1061         if (AndRHSMask == 1 && Op0LHS == AndRHS) {
1062           Value *NewICmp =
1063             Builder->CreateICmpEQ(Op0RHS, Constant::getNullValue(I.getType()));
1064           return new ZExtInst(NewICmp, I.getType());
1065         }
1066         break;
1067       }
1068
1069       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1)))
1070         if (Instruction *Res = OptAndOp(Op0I, Op0CI, AndRHS, I))
1071           return Res;
1072     }
1073
1074     // If this is an integer truncation, and if the source is an 'and' with
1075     // immediate, transform it.  This frequently occurs for bitfield accesses.
1076     {
1077       Value *X = 0; ConstantInt *YC = 0;
1078       if (match(Op0, m_Trunc(m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(YC))))) {
1079         // Change: and (trunc (and X, YC) to T), C2
1080         // into  : and (trunc X to T), trunc(YC) & C2
1081         // This will fold the two constants together, which may allow
1082         // other simplifications.
1083         Value *NewCast = Builder->CreateTrunc(X, I.getType(), "and.shrunk");
1084         Constant *C3 = ConstantExpr::getTrunc(YC, I.getType());
1085         C3 = ConstantExpr::getAnd(C3, AndRHS);
1086         return BinaryOperator::CreateAnd(NewCast, C3);
1087       }
1088     }
1089
1090     // Try to fold constant and into select arguments.
1091     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
1092       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI))
1093         return R;
1094     if (isa<PHINode>(Op0))
1095       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
1096         return NV;
1097   }
1098
1099
1100   // (~A & ~B) == (~(A | B)) - De Morgan's Law
1101   if (Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0))
1102     if (Value *Op1NotVal = dyn_castNotVal(Op1))
1103       if (Op0->hasOneUse() && Op1->hasOneUse()) {
1104         Value *Or = Builder->CreateOr(Op0NotVal, Op1NotVal,
1105                                       I.getName()+".demorgan");
1106         return BinaryOperator::CreateNot(Or);
1107       }
1108
1109   {
1110     Value *A = 0, *B = 0, *C = 0, *D = 0;
1111     // (A|B) & ~(A&B) -> A^B
1112     if (match(Op0, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) &&
1113         match(Op1, m_Not(m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) &&
1114         ((A == C && B == D) || (A == D && B == C)))
1115       return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
1116
1117     // ~(A&B) & (A|B) -> A^B
1118     if (match(Op1, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) &&
1119         match(Op0, m_Not(m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) &&
1120         ((A == C && B == D) || (A == D && B == C)))
1121       return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
1122
1123     if (Op0->hasOneUse() &&
1124         match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
1125       if (A == Op1) {                                // (A^B)&A -> A&(A^B)
1126         I.swapOperands();     // Simplify below
1127         std::swap(Op0, Op1);
1128       } else if (B == Op1) {                         // (A^B)&B -> B&(B^A)
1129         cast<BinaryOperator>(Op0)->swapOperands();
1130         I.swapOperands();     // Simplify below
1131         std::swap(Op0, Op1);
1132       }
1133     }
1134
1135     if (Op1->hasOneUse() &&
1136         match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
1137       if (B == Op0) {                                // B&(A^B) -> B&(B^A)
1138         cast<BinaryOperator>(Op1)->swapOperands();
1139         std::swap(A, B);
1140       }
1141       if (A == Op0)                                // A&(A^B) -> A & ~B
1142         return BinaryOperator::CreateAnd(A, Builder->CreateNot(B, "tmp"));
1143     }
1144
1145     // (A&((~A)|B)) -> A&B
1146     if (match(Op0, m_Or(m_Not(m_Specific(Op1)), m_Value(A))) ||
1147         match(Op0, m_Or(m_Value(A), m_Not(m_Specific(Op1)))))
1148       return BinaryOperator::CreateAnd(A, Op1);
1149     if (match(Op1, m_Or(m_Not(m_Specific(Op0)), m_Value(A))) ||
1150         match(Op1, m_Or(m_Value(A), m_Not(m_Specific(Op0)))))
1151       return BinaryOperator::CreateAnd(A, Op0);
1152   }
1153
1154   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(Op1))
1155     if (ICmpInst *LHS = dyn_cast<ICmpInst>(Op0))
1156       if (Value *Res = FoldAndOfICmps(LHS, RHS))
1157         return ReplaceInstUsesWith(I, Res);
1158
1159   // If and'ing two fcmp, try combine them into one.
1160   if (FCmpInst *LHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(0)))
1161     if (FCmpInst *RHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(1)))
1162       if (Value *Res = FoldAndOfFCmps(LHS, RHS))
1163         return ReplaceInstUsesWith(I, Res);
1164
1165
1166   // fold (and (cast A), (cast B)) -> (cast (and A, B))
1167   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0))
1168     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1)) {
1169       const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
1170       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode() && // same cast kind ?
1171           SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() &&
1172           SrcTy->isIntOrIntVectorTy()) {
1173         Value *Op0COp = Op0C->getOperand(0), *Op1COp = Op1C->getOperand(0);
1174
1175         // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
1176         if (ShouldOptimizeCast(Op0C->getOpcode(), Op0COp, I.getType()) &&
1177             ShouldOptimizeCast(Op1C->getOpcode(), Op1COp, I.getType())) {
1178           Value *NewOp = Builder->CreateAnd(Op0COp, Op1COp, I.getName());
1179           return CastInst::Create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
1180         }
1181
1182         // If this is and(cast(icmp), cast(icmp)), try to fold this even if the
1183         // cast is otherwise not optimizable.  This happens for vector sexts.
1184         if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(Op1COp))
1185           if (ICmpInst *LHS = dyn_cast<ICmpInst>(Op0COp))
1186             if (Value *Res = FoldAndOfICmps(LHS, RHS))
1187               return CastInst::Create(Op0C->getOpcode(), Res, I.getType());
1188
1189         // If this is and(cast(fcmp), cast(fcmp)), try to fold this even if the
1190         // cast is otherwise not optimizable.  This happens for vector sexts.
1191         if (FCmpInst *RHS = dyn_cast<FCmpInst>(Op1COp))
1192           if (FCmpInst *LHS = dyn_cast<FCmpInst>(Op0COp))
1193             if (Value *Res = FoldAndOfFCmps(LHS, RHS))
1194               return CastInst::Create(Op0C->getOpcode(), Res, I.getType());
1195       }
1196     }
1197
1198   // (X >> Z) & (Y >> Z)  -> (X&Y) >> Z  for all shifts.
1199   if (BinaryOperator *SI1 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
1200     if (BinaryOperator *SI0 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
1201       if (SI0->isShift() && SI0->getOpcode() == SI1->getOpcode() &&
1202           SI0->getOperand(1) == SI1->getOperand(1) &&
1203           (SI0->hasOneUse() || SI1->hasOneUse())) {
1204         Value *NewOp =
1205           Builder->CreateAnd(SI0->getOperand(0), SI1->getOperand(0),
1206                              SI0->getName());
1207         return BinaryOperator::Create(SI1->getOpcode(), NewOp,
1208                                       SI1->getOperand(1));
1209       }
1210   }
1211
1212   return Changed ? &I : 0;
1213 }
1214
1215 /// CollectBSwapParts - Analyze the specified subexpression and see if it is
1216 /// capable of providing pieces of a bswap.  The subexpression provides pieces
1217 /// of a bswap if it is proven that each of the non-zero bytes in the output of
1218 /// the expression came from the corresponding "byte swapped" byte in some other
1219 /// value.  For example, if the current subexpression is "(shl i32 %X, 24)" then
1220 /// we know that the expression deposits the low byte of %X into the high byte
1221 /// of the bswap result and that all other bytes are zero.  This expression is
1222 /// accepted, the high byte of ByteValues is set to X to indicate a correct
1223 /// match.
1224 ///
1225 /// This function returns true if the match was unsuccessful and false if so.
1226 /// On entry to the function the "OverallLeftShift" is a signed integer value
1227 /// indicating the number of bytes that the subexpression is later shifted.  For
1228 /// example, if the expression is later right shifted by 16 bits, the
1229 /// OverallLeftShift value would be -2 on entry.  This is used to specify which
1230 /// byte of ByteValues is actually being set.
1231 ///
1232 /// Similarly, ByteMask is a bitmask where a bit is clear if its corresponding
1233 /// byte is masked to zero by a user.  For example, in (X & 255), X will be
1234 /// processed with a bytemask of 1.  Because bytemask is 32-bits, this limits
1235 /// this function to working on up to 32-byte (256 bit) values.  ByteMask is
1236 /// always in the local (OverallLeftShift) coordinate space.
1237 ///
1238 static bool CollectBSwapParts(Value *V, int OverallLeftShift, uint32_t ByteMask,
1239                               SmallVector<Value*, 8> &ByteValues) {
1240   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V)) {
1241     // If this is an or instruction, it may be an inner node of the bswap.
1242     if (I->getOpcode() == Instruction::Or) {
1243       return CollectBSwapParts(I->getOperand(0), OverallLeftShift, ByteMask,
1244                                ByteValues) ||
1245              CollectBSwapParts(I->getOperand(1), OverallLeftShift, ByteMask,
1246                                ByteValues);
1247     }
1248
1249     // If this is a logical shift by a constant multiple of 8, recurse with
1250     // OverallLeftShift and ByteMask adjusted.
1251     if (I->isLogicalShift() && isa<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1252       unsigned ShAmt =
1253         cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))->getLimitedValue(~0U);
1254       // Ensure the shift amount is defined and of a byte value.
1255       if ((ShAmt & 7) || (ShAmt > 8*ByteValues.size()))
1256         return true;
1257
1258       unsigned ByteShift = ShAmt >> 3;
1259       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
1260         // X << 2 -> collect(X, +2)
1261         OverallLeftShift += ByteShift;
1262         ByteMask >>= ByteShift;
1263       } else {
1264         // X >>u 2 -> collect(X, -2)
1265         OverallLeftShift -= ByteShift;
1266         ByteMask <<= ByteShift;
1267         ByteMask &= (~0U >> (32-ByteValues.size()));
1268       }
1269
1270       if (OverallLeftShift >= (int)ByteValues.size()) return true;
1271       if (OverallLeftShift <= -(int)ByteValues.size()) return true;
1272
1273       return CollectBSwapParts(I->getOperand(0), OverallLeftShift, ByteMask,
1274                                ByteValues);
1275     }
1276
1277     // If this is a logical 'and' with a mask that clears bytes, clear the
1278     // corresponding bytes in ByteMask.
1279     if (I->getOpcode() == Instruction::And &&
1280         isa<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1281       // Scan every byte of the and mask, seeing if the byte is either 0 or 255.
1282       unsigned NumBytes = ByteValues.size();
1283       APInt Byte(I->getType()->getPrimitiveSizeInBits(), 255);
1284       const APInt &AndMask = cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))->getValue();
1285
1286       for (unsigned i = 0; i != NumBytes; ++i, Byte <<= 8) {
1287         // If this byte is masked out by a later operation, we don't care what
1288         // the and mask is.
1289         if ((ByteMask & (1 << i)) == 0)
1290           continue;
1291
1292         // If the AndMask is all zeros for this byte, clear the bit.
1293         APInt MaskB = AndMask & Byte;
1294         if (MaskB == 0) {
1295           ByteMask &= ~(1U << i);
1296           continue;
1297         }
1298
1299         // If the AndMask is not all ones for this byte, it's not a bytezap.
1300         if (MaskB != Byte)
1301           return true;
1302
1303         // Otherwise, this byte is kept.
1304       }
1305
1306       return CollectBSwapParts(I->getOperand(0), OverallLeftShift, ByteMask,
1307                                ByteValues);
1308     }
1309   }
1310
1311   // Okay, we got to something that isn't a shift, 'or' or 'and'.  This must be
1312   // the input value to the bswap.  Some observations: 1) if more than one byte
1313   // is demanded from this input, then it could not be successfully assembled
1314   // into a byteswap.  At least one of the two bytes would not be aligned with
1315   // their ultimate destination.
1316   if (!isPowerOf2_32(ByteMask)) return true;
1317   unsigned InputByteNo = CountTrailingZeros_32(ByteMask);
1318
1319   // 2) The input and ultimate destinations must line up: if byte 3 of an i32
1320   // is demanded, it needs to go into byte 0 of the result.  This means that the
1321   // byte needs to be shifted until it lands in the right byte bucket.  The
1322   // shift amount depends on the position: if the byte is coming from the high
1323   // part of the value (e.g. byte 3) then it must be shifted right.  If from the
1324   // low part, it must be shifted left.
1325   unsigned DestByteNo = InputByteNo + OverallLeftShift;
1326   if (InputByteNo < ByteValues.size()/2) {
1327     if (ByteValues.size()-1-DestByteNo != InputByteNo)
1328       return true;
1329   } else {
1330     if (ByteValues.size()-1-DestByteNo != InputByteNo)
1331       return true;
1332   }
1333
1334   // If the destination byte value is already defined, the values are or'd
1335   // together, which isn't a bswap (unless it's an or of the same bits).
1336   if (ByteValues[DestByteNo] && ByteValues[DestByteNo] != V)
1337     return true;
1338   ByteValues[DestByteNo] = V;
1339   return false;
1340 }
1341
1342 /// MatchBSwap - Given an OR instruction, check to see if this is a bswap idiom.
1343 /// If so, insert the new bswap intrinsic and return it.
1344 Instruction *InstCombiner::MatchBSwap(BinaryOperator &I) {
1345   const IntegerType *ITy = dyn_cast<IntegerType>(I.getType());
1346   if (!ITy || ITy->getBitWidth() % 16 ||
1347       // ByteMask only allows up to 32-byte values.
1348       ITy->getBitWidth() > 32*8)
1349     return 0;   // Can only bswap pairs of bytes.  Can't do vectors.
1350
1351   /// ByteValues - For each byte of the result, we keep track of which value
1352   /// defines each byte.
1353   SmallVector<Value*, 8> ByteValues;
1354   ByteValues.resize(ITy->getBitWidth()/8);
1355
1356   // Try to find all the pieces corresponding to the bswap.
1357   uint32_t ByteMask = ~0U >> (32-ByteValues.size());
1358   if (CollectBSwapParts(&I, 0, ByteMask, ByteValues))
1359     return 0;
1360
1361   // Check to see if all of the bytes come from the same value.
1362   Value *V = ByteValues[0];
1363   if (V == 0) return 0;  // Didn't find a byte?  Must be zero.
1364
1365   // Check to make sure that all of the bytes come from the same value.
1366   for (unsigned i = 1, e = ByteValues.size(); i != e; ++i)
1367     if (ByteValues[i] != V)
1368       return 0;
1369   const Type *Tys[] = { ITy };
1370   Module *M = I.getParent()->getParent()->getParent();
1371   Function *F = Intrinsic::getDeclaration(M, Intrinsic::bswap, Tys, 1);
1372   return CallInst::Create(F, V);
1373 }
1374
1375 /// MatchSelectFromAndOr - We have an expression of the form (A&C)|(B&D).  Check
1376 /// If A is (cond?-1:0) and either B or D is ~(cond?-1,0) or (cond?0,-1), then
1377 /// we can simplify this expression to "cond ? C : D or B".
1378 static Instruction *MatchSelectFromAndOr(Value *A, Value *B,
1379                                          Value *C, Value *D) {
1380   // If A is not a select of -1/0, this cannot match.
1381   Value *Cond = 0;
1382   if (!match(A, m_SExt(m_Value(Cond))) ||
1383       !Cond->getType()->isIntegerTy(1))
1384     return 0;
1385
1386   // ((cond?-1:0)&C) | (B&(cond?0:-1)) -> cond ? C : B.
1387   if (match(D, m_Not(m_SExt(m_Specific(Cond)))))
1388     return SelectInst::Create(Cond, C, B);
1389   if (match(D, m_SExt(m_Not(m_Specific(Cond)))))
1390     return SelectInst::Create(Cond, C, B);
1391
1392   // ((cond?-1:0)&C) | ((cond?0:-1)&D) -> cond ? C : D.
1393   if (match(B, m_Not(m_SExt(m_Specific(Cond)))))
1394     return SelectInst::Create(Cond, C, D);
1395   if (match(B, m_SExt(m_Not(m_Specific(Cond)))))
1396     return SelectInst::Create(Cond, C, D);
1397   return 0;
1398 }
1399
1400 /// FoldOrOfICmps - Fold (icmp)|(icmp) if possible.
1401 Value *InstCombiner::FoldOrOfICmps(ICmpInst *LHS, ICmpInst *RHS) {
1402   ICmpInst::Predicate LHSCC = LHS->getPredicate(), RHSCC = RHS->getPredicate();
1403
1404   // (icmp1 A, B) | (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
1405   if (PredicatesFoldable(LHSCC, RHSCC)) {
1406     if (LHS->getOperand(0) == RHS->getOperand(1) &&
1407         LHS->getOperand(1) == RHS->getOperand(0))
1408       LHS->swapOperands();
1409     if (LHS->getOperand(0) == RHS->getOperand(0) &&
1410         LHS->getOperand(1) == RHS->getOperand(1)) {
1411       Value *Op0 = LHS->getOperand(0), *Op1 = LHS->getOperand(1);
1412       unsigned Code = getICmpCode(LHS) | getICmpCode(RHS);
1413       bool isSigned = LHS->isSigned() || RHS->isSigned();
1414       return getICmpValue(isSigned, Code, Op0, Op1, Builder);
1415     }
1416   }
1417
1418   // handle (roughly):
1419   // (icmp ne (A & B), C) | (icmp ne (A & D), E)
1420   if (Value *V = foldLogOpOfMaskedICmps(LHS, RHS, ICmpInst::ICMP_NE, Builder))
1421     return V;
1422
1423   // This only handles icmp of constants: (icmp1 A, C1) | (icmp2 B, C2).
1424   Value *Val = LHS->getOperand(0), *Val2 = RHS->getOperand(0);
1425   ConstantInt *LHSCst = dyn_cast<ConstantInt>(LHS->getOperand(1));
1426   ConstantInt *RHSCst = dyn_cast<ConstantInt>(RHS->getOperand(1));
1427   if (LHSCst == 0 || RHSCst == 0) return 0;
1428
1429   if (LHSCst == RHSCst && LHSCC == RHSCC) {
1430     // (icmp ne A, 0) | (icmp ne B, 0) --> (icmp ne (A|B), 0)
1431     if (LHSCC == ICmpInst::ICMP_NE && LHSCst->isZero()) {
1432       Value *NewOr = Builder->CreateOr(Val, Val2);
1433       return Builder->CreateICmp(LHSCC, NewOr, LHSCst);
1434     }
1435   }
1436
1437   // (icmp ult (X + CA), C1) | (icmp eq X, C2) -> (icmp ule (X + CA), C1)
1438   //   iff C2 + CA == C1.
1439   if (LHSCC == ICmpInst::ICMP_ULT && RHSCC == ICmpInst::ICMP_EQ) {
1440     ConstantInt *AddCst;
1441     if (match(Val, m_Add(m_Specific(Val2), m_ConstantInt(AddCst))))
1442       if (RHSCst->getValue() + AddCst->getValue() == LHSCst->getValue())
1443         return Builder->CreateICmpULE(Val, LHSCst);
1444   }
1445
1446   // From here on, we only handle:
1447   //    (icmp1 A, C1) | (icmp2 A, C2) --> something simpler.
1448   if (Val != Val2) return 0;
1449
1450   // ICMP_[US][GL]E X, CST is folded to ICMP_[US][GL]T elsewhere.
1451   if (LHSCC == ICmpInst::ICMP_UGE || LHSCC == ICmpInst::ICMP_ULE ||
1452       RHSCC == ICmpInst::ICMP_UGE || RHSCC == ICmpInst::ICMP_ULE ||
1453       LHSCC == ICmpInst::ICMP_SGE || LHSCC == ICmpInst::ICMP_SLE ||
1454       RHSCC == ICmpInst::ICMP_SGE || RHSCC == ICmpInst::ICMP_SLE)
1455     return 0;
1456
1457   // We can't fold (ugt x, C) | (sgt x, C2).
1458   if (!PredicatesFoldable(LHSCC, RHSCC))
1459     return 0;
1460
1461   // Ensure that the larger constant is on the RHS.
1462   bool ShouldSwap;
1463   if (CmpInst::isSigned(LHSCC) ||
1464       (ICmpInst::isEquality(LHSCC) &&
1465        CmpInst::isSigned(RHSCC)))
1466     ShouldSwap = LHSCst->getValue().sgt(RHSCst->getValue());
1467   else
1468     ShouldSwap = LHSCst->getValue().ugt(RHSCst->getValue());
1469
1470   if (ShouldSwap) {
1471     std::swap(LHS, RHS);
1472     std::swap(LHSCst, RHSCst);
1473     std::swap(LHSCC, RHSCC);
1474   }
1475
1476   // At this point, we know we have two icmp instructions
1477   // comparing a value against two constants and or'ing the result
1478   // together.  Because of the above check, we know that we only have
1479   // ICMP_EQ, ICMP_NE, ICMP_LT, and ICMP_GT here. We also know (from the
1480   // icmp folding check above), that the two constants are not
1481   // equal.
1482   assert(LHSCst != RHSCst && "Compares not folded above?");
1483
1484   switch (LHSCC) {
1485   default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
1486   case ICmpInst::ICMP_EQ:
1487     switch (RHSCC) {
1488     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
1489     case ICmpInst::ICMP_EQ:
1490       if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) {
1491         // (X == 13 | X == 14) -> X-13 <u 2
1492         Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(LHSCst);
1493         Value *Add = Builder->CreateAdd(Val, AddCST, Val->getName()+".off");
1494         AddCST = ConstantExpr::getSub(AddOne(RHSCst), LHSCst);
1495         return Builder->CreateICmpULT(Add, AddCST);
1496       }
1497       break;                         // (X == 13 | X == 15) -> no change
1498     case ICmpInst::ICMP_UGT:         // (X == 13 | X u> 14) -> no change
1499     case ICmpInst::ICMP_SGT:         // (X == 13 | X s> 14) -> no change
1500       break;
1501     case ICmpInst::ICMP_NE:          // (X == 13 | X != 15) -> X != 15
1502     case ICmpInst::ICMP_ULT:         // (X == 13 | X u< 15) -> X u< 15
1503     case ICmpInst::ICMP_SLT:         // (X == 13 | X s< 15) -> X s< 15
1504       return RHS;
1505     }
1506     break;
1507   case ICmpInst::ICMP_NE:
1508     switch (RHSCC) {
1509     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
1510     case ICmpInst::ICMP_EQ:          // (X != 13 | X == 15) -> X != 13
1511     case ICmpInst::ICMP_UGT:         // (X != 13 | X u> 15) -> X != 13
1512     case ICmpInst::ICMP_SGT:         // (X != 13 | X s> 15) -> X != 13
1513       return LHS;
1514     case ICmpInst::ICMP_NE:          // (X != 13 | X != 15) -> true
1515     case ICmpInst::ICMP_ULT:         // (X != 13 | X u< 15) -> true
1516     case ICmpInst::ICMP_SLT:         // (X != 13 | X s< 15) -> true
1517       return ConstantInt::getTrue(LHS->getContext());
1518     }
1519     break;
1520   case ICmpInst::ICMP_ULT:
1521     switch (RHSCC) {
1522     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
1523     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u< 13 | X == 14) -> no change
1524       break;
1525     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u< 13 | X u> 15) -> (X-13) u> 2
1526       // If RHSCst is [us]MAXINT, it is always false.  Not handling
1527       // this can cause overflow.
1528       if (RHSCst->isMaxValue(false))
1529         return LHS;
1530       return InsertRangeTest(Val, LHSCst, AddOne(RHSCst), false, false);
1531     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u< 13 | X s> 15) -> no change
1532       break;
1533     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u< 13 | X != 15) -> X != 15
1534     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u< 13 | X u< 15) -> X u< 15
1535       return RHS;
1536     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u< 13 | X s< 15) -> no change
1537       break;
1538     }
1539     break;
1540   case ICmpInst::ICMP_SLT:
1541     switch (RHSCC) {
1542     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
1543     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s< 13 | X == 14) -> no change
1544       break;
1545     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s< 13 | X s> 15) -> (X-13) s> 2
1546       // If RHSCst is [us]MAXINT, it is always false.  Not handling
1547       // this can cause overflow.
1548       if (RHSCst->isMaxValue(true))
1549         return LHS;
1550       return InsertRangeTest(Val, LHSCst, AddOne(RHSCst), true, false);
1551     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s< 13 | X u> 15) -> no change
1552       break;
1553     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s< 13 | X != 15) -> X != 15
1554     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s< 13 | X s< 15) -> X s< 15
1555       return RHS;
1556     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s< 13 | X u< 15) -> no change
1557       break;
1558     }
1559     break;
1560   case ICmpInst::ICMP_UGT:
1561     switch (RHSCC) {
1562     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
1563     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u> 13 | X == 15) -> X u> 13
1564     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u> 13 | X u> 15) -> X u> 13
1565       return LHS;
1566     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u> 13 | X s> 15) -> no change
1567       break;
1568     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u> 13 | X != 15) -> true
1569     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u> 13 | X u< 15) -> true
1570       return ConstantInt::getTrue(LHS->getContext());
1571     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u> 13 | X s< 15) -> no change
1572       break;
1573     }
1574     break;
1575   case ICmpInst::ICMP_SGT:
1576     switch (RHSCC) {
1577     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
1578     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s> 13 | X == 15) -> X > 13
1579     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s> 13 | X s> 15) -> X > 13
1580       return LHS;
1581     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s> 13 | X u> 15) -> no change
1582       break;
1583     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s> 13 | X != 15) -> true
1584     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s> 13 | X s< 15) -> true
1585       return ConstantInt::getTrue(LHS->getContext());
1586     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s> 13 | X u< 15) -> no change
1587       break;
1588     }
1589     break;
1590   }
1591   return 0;
1592 }
1593
1594 /// FoldOrOfFCmps - Optimize (fcmp)|(fcmp).  NOTE: Unlike the rest of
1595 /// instcombine, this returns a Value which should already be inserted into the
1596 /// function.
1597 Value *InstCombiner::FoldOrOfFCmps(FCmpInst *LHS, FCmpInst *RHS) {
1598   if (LHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_UNO &&
1599       RHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_UNO &&
1600       LHS->getOperand(0)->getType() == RHS->getOperand(0)->getType()) {
1601     if (ConstantFP *LHSC = dyn_cast<ConstantFP>(LHS->getOperand(1)))
1602       if (ConstantFP *RHSC = dyn_cast<ConstantFP>(RHS->getOperand(1))) {
1603         // If either of the constants are nans, then the whole thing returns
1604         // true.
1605         if (LHSC->getValueAPF().isNaN() || RHSC->getValueAPF().isNaN())
1606           return ConstantInt::getTrue(LHS->getContext());
1607
1608         // Otherwise, no need to compare the two constants, compare the
1609         // rest.
1610         return Builder->CreateFCmpUNO(LHS->getOperand(0), RHS->getOperand(0));
1611       }
1612
1613     // Handle vector zeros.  This occurs because the canonical form of
1614     // "fcmp uno x,x" is "fcmp uno x, 0".
1615     if (isa<ConstantAggregateZero>(LHS->getOperand(1)) &&
1616         isa<ConstantAggregateZero>(RHS->getOperand(1)))
1617       return Builder->CreateFCmpUNO(LHS->getOperand(0), RHS->getOperand(0));
1618
1619     return 0;
1620   }
1621
1622   Value *Op0LHS = LHS->getOperand(0), *Op0RHS = LHS->getOperand(1);
1623   Value *Op1LHS = RHS->getOperand(0), *Op1RHS = RHS->getOperand(1);
1624   FCmpInst::Predicate Op0CC = LHS->getPredicate(), Op1CC = RHS->getPredicate();
1625
1626   if (Op0LHS == Op1RHS && Op0RHS == Op1LHS) {
1627     // Swap RHS operands to match LHS.
1628     Op1CC = FCmpInst::getSwappedPredicate(Op1CC);
1629     std::swap(Op1LHS, Op1RHS);
1630   }
1631   if (Op0LHS == Op1LHS && Op0RHS == Op1RHS) {
1632     // Simplify (fcmp cc0 x, y) | (fcmp cc1 x, y).
1633     if (Op0CC == Op1CC)
1634       return Builder->CreateFCmp((FCmpInst::Predicate)Op0CC, Op0LHS, Op0RHS);
1635     if (Op0CC == FCmpInst::FCMP_TRUE || Op1CC == FCmpInst::FCMP_TRUE)
1636       return ConstantInt::get(CmpInst::makeCmpResultType(LHS->getType()), 1);
1637     if (Op0CC == FCmpInst::FCMP_FALSE)
1638       return RHS;
1639     if (Op1CC == FCmpInst::FCMP_FALSE)
1640       return LHS;
1641     bool Op0Ordered;
1642     bool Op1Ordered;
1643     unsigned Op0Pred = getFCmpCode(Op0CC, Op0Ordered);
1644     unsigned Op1Pred = getFCmpCode(Op1CC, Op1Ordered);
1645     if (Op0Ordered == Op1Ordered) {
1646       // If both are ordered or unordered, return a new fcmp with
1647       // or'ed predicates.
1648       return getFCmpValue(Op0Ordered, Op0Pred|Op1Pred, Op0LHS, Op0RHS, Builder);
1649     }
1650   }
1651   return 0;
1652 }
1653
1654 /// FoldOrWithConstants - This helper function folds:
1655 ///
1656 ///     ((A | B) & C1) | (B & C2)
1657 ///
1658 /// into:
1659 ///
1660 ///     (A & C1) | B
1661 ///
1662 /// when the XOR of the two constants is "all ones" (-1).
1663 Instruction *InstCombiner::FoldOrWithConstants(BinaryOperator &I, Value *Op,
1664                                                Value *A, Value *B, Value *C) {
1665   ConstantInt *CI1 = dyn_cast<ConstantInt>(C);
1666   if (!CI1) return 0;
1667
1668   Value *V1 = 0;
1669   ConstantInt *CI2 = 0;
1670   if (!match(Op, m_And(m_Value(V1), m_ConstantInt(CI2)))) return 0;
1671
1672   APInt Xor = CI1->getValue() ^ CI2->getValue();
1673   if (!Xor.isAllOnesValue()) return 0;
1674
1675   if (V1 == A || V1 == B) {
1676     Value *NewOp = Builder->CreateAnd((V1 == A) ? B : A, CI1);
1677     return BinaryOperator::CreateOr(NewOp, V1);
1678   }
1679
1680   return 0;
1681 }
1682
1683 Instruction *InstCombiner::visitOr(BinaryOperator &I) {
1684   bool Changed = SimplifyAssociativeOrCommutative(I);
1685   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
1686
1687   if (Value *V = SimplifyOrInst(Op0, Op1, TD))
1688     return ReplaceInstUsesWith(I, V);
1689
1690   // (A&B)|(A&C) -> A&(B|C) etc
1691   if (Value *V = SimplifyUsingDistributiveLaws(I))
1692     return ReplaceInstUsesWith(I, V);
1693
1694   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole
1695   // purpose is to compute bits we don't care about.
1696   if (SimplifyDemandedInstructionBits(I))
1697     return &I;
1698
1699   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
1700     ConstantInt *C1 = 0; Value *X = 0;
1701     // (X & C1) | C2 --> (X | C2) & (C1|C2)
1702     // iff (C1 & C2) == 0.
1703     if (match(Op0, m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) &&
1704         (RHS->getValue() & C1->getValue()) != 0 &&
1705         Op0->hasOneUse()) {
1706       Value *Or = Builder->CreateOr(X, RHS);
1707       Or->takeName(Op0);
1708       return BinaryOperator::CreateAnd(Or,
1709                          ConstantInt::get(I.getContext(),
1710                                           RHS->getValue() | C1->getValue()));
1711     }
1712
1713     // (X ^ C1) | C2 --> (X | C2) ^ (C1&~C2)
1714     if (match(Op0, m_Xor(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) &&
1715         Op0->hasOneUse()) {
1716       Value *Or = Builder->CreateOr(X, RHS);
1717       Or->takeName(Op0);
1718       return BinaryOperator::CreateXor(Or,
1719                  ConstantInt::get(I.getContext(),
1720                                   C1->getValue() & ~RHS->getValue()));
1721     }
1722
1723     // Try to fold constant and into select arguments.
1724     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
1725       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI))
1726         return R;
1727
1728     if (isa<PHINode>(Op0))
1729       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
1730         return NV;
1731   }
1732
1733   Value *A = 0, *B = 0;
1734   ConstantInt *C1 = 0, *C2 = 0;
1735
1736   // (A | B) | C  and  A | (B | C)                  -> bswap if possible.
1737   // (A >> B) | (C << D)  and  (A << B) | (B >> C)  -> bswap if possible.
1738   if (match(Op0, m_Or(m_Value(), m_Value())) ||
1739       match(Op1, m_Or(m_Value(), m_Value())) ||
1740       (match(Op0, m_LogicalShift(m_Value(), m_Value())) &&
1741        match(Op1, m_LogicalShift(m_Value(), m_Value())))) {
1742     if (Instruction *BSwap = MatchBSwap(I))
1743       return BSwap;
1744   }
1745
1746   // (X^C)|Y -> (X|Y)^C iff Y&C == 0
1747   if (Op0->hasOneUse() &&
1748       match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
1749       MaskedValueIsZero(Op1, C1->getValue())) {
1750     Value *NOr = Builder->CreateOr(A, Op1);
1751     NOr->takeName(Op0);
1752     return BinaryOperator::CreateXor(NOr, C1);
1753   }
1754
1755   // Y|(X^C) -> (X|Y)^C iff Y&C == 0
1756   if (Op1->hasOneUse() &&
1757       match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
1758       MaskedValueIsZero(Op0, C1->getValue())) {
1759     Value *NOr = Builder->CreateOr(A, Op0);
1760     NOr->takeName(Op0);
1761     return BinaryOperator::CreateXor(NOr, C1);
1762   }
1763
1764   // (A & C)|(B & D)
1765   Value *C = 0, *D = 0;
1766   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(C))) &&
1767       match(Op1, m_And(m_Value(B), m_Value(D)))) {
1768     Value *V1 = 0, *V2 = 0;
1769     C1 = dyn_cast<ConstantInt>(C);
1770     C2 = dyn_cast<ConstantInt>(D);
1771     if (C1 && C2) {  // (A & C1)|(B & C2)
1772       // If we have: ((V + N) & C1) | (V & C2)
1773       // .. and C2 = ~C1 and C2 is 0+1+ and (N & C2) == 0
1774       // replace with V+N.
1775       if (C1->getValue() == ~C2->getValue()) {
1776         if ((C2->getValue() & (C2->getValue()+1)) == 0 && // C2 == 0+1+
1777             match(A, m_Add(m_Value(V1), m_Value(V2)))) {
1778           // Add commutes, try both ways.
1779           if (V1 == B && MaskedValueIsZero(V2, C2->getValue()))
1780             return ReplaceInstUsesWith(I, A);
1781           if (V2 == B && MaskedValueIsZero(V1, C2->getValue()))
1782             return ReplaceInstUsesWith(I, A);
1783         }
1784         // Or commutes, try both ways.
1785         if ((C1->getValue() & (C1->getValue()+1)) == 0 &&
1786             match(B, m_Add(m_Value(V1), m_Value(V2)))) {
1787           // Add commutes, try both ways.
1788           if (V1 == A && MaskedValueIsZero(V2, C1->getValue()))
1789             return ReplaceInstUsesWith(I, B);
1790           if (V2 == A && MaskedValueIsZero(V1, C1->getValue()))
1791             return ReplaceInstUsesWith(I, B);
1792         }
1793       }
1794
1795       if ((C1->getValue() & C2->getValue()) == 0) {
1796         // ((V | N) & C1) | (V & C2) --> (V|N) & (C1|C2)
1797         // iff (C1&C2) == 0 and (N&~C1) == 0
1798         if (match(A, m_Or(m_Value(V1), m_Value(V2))) &&
1799             ((V1 == B && MaskedValueIsZero(V2, ~C1->getValue())) ||  // (V|N)
1800              (V2 == B && MaskedValueIsZero(V1, ~C1->getValue()))))   // (N|V)
1801           return BinaryOperator::CreateAnd(A,
1802                                ConstantInt::get(A->getContext(),
1803                                                 C1->getValue()|C2->getValue()));
1804         // Or commutes, try both ways.
1805         if (match(B, m_Or(m_Value(V1), m_Value(V2))) &&
1806             ((V1 == A && MaskedValueIsZero(V2, ~C2->getValue())) ||  // (V|N)
1807              (V2 == A && MaskedValueIsZero(V1, ~C2->getValue()))))   // (N|V)
1808           return BinaryOperator::CreateAnd(B,
1809                                ConstantInt::get(B->getContext(),
1810                                                 C1->getValue()|C2->getValue()));
1811
1812         // ((V|C3)&C1) | ((V|C4)&C2) --> (V|C3|C4)&(C1|C2)
1813         // iff (C1&C2) == 0 and (C3&~C1) == 0 and (C4&~C2) == 0.
1814         ConstantInt *C3 = 0, *C4 = 0;
1815         if (match(A, m_Or(m_Value(V1), m_ConstantInt(C3))) &&
1816             (C3->getValue() & ~C1->getValue()) == 0 &&
1817             match(B, m_Or(m_Specific(V1), m_ConstantInt(C4))) &&
1818             (C4->getValue() & ~C2->getValue()) == 0) {
1819           V2 = Builder->CreateOr(V1, ConstantExpr::getOr(C3, C4), "bitfield");
1820           return BinaryOperator::CreateAnd(V2,
1821                                ConstantInt::get(B->getContext(),
1822                                                 C1->getValue()|C2->getValue()));
1823         }
1824       }
1825     }
1826
1827     // (A & (C0?-1:0)) | (B & ~(C0?-1:0)) ->  C0 ? A : B, and commuted variants.
1828     // Don't do this for vector select idioms, the code generator doesn't handle
1829     // them well yet.
1830     if (!I.getType()->isVectorTy()) {
1831       if (Instruction *Match = MatchSelectFromAndOr(A, B, C, D))
1832         return Match;
1833       if (Instruction *Match = MatchSelectFromAndOr(B, A, D, C))
1834         return Match;
1835       if (Instruction *Match = MatchSelectFromAndOr(C, B, A, D))
1836         return Match;
1837       if (Instruction *Match = MatchSelectFromAndOr(D, A, B, C))
1838         return Match;
1839     }
1840
1841     // ((A&~B)|(~A&B)) -> A^B
1842     if ((match(C, m_Not(m_Specific(D))) &&
1843          match(B, m_Not(m_Specific(A)))))
1844       return BinaryOperator::CreateXor(A, D);
1845     // ((~B&A)|(~A&B)) -> A^B
1846     if ((match(A, m_Not(m_Specific(D))) &&
1847          match(B, m_Not(m_Specific(C)))))
1848       return BinaryOperator::CreateXor(C, D);
1849     // ((A&~B)|(B&~A)) -> A^B
1850     if ((match(C, m_Not(m_Specific(B))) &&
1851          match(D, m_Not(m_Specific(A)))))
1852       return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
1853     // ((~B&A)|(B&~A)) -> A^B
1854     if ((match(A, m_Not(m_Specific(B))) &&
1855          match(D, m_Not(m_Specific(C)))))
1856       return BinaryOperator::CreateXor(C, B);
1857
1858     // ((A|B)&1)|(B&-2) -> (A&1) | B
1859     if (match(A, m_Or(m_Value(V1), m_Specific(B))) ||
1860         match(A, m_Or(m_Specific(B), m_Value(V1)))) {
1861       Instruction *Ret = FoldOrWithConstants(I, Op1, V1, B, C);
1862       if (Ret) return Ret;
1863     }
1864     // (B&-2)|((A|B)&1) -> (A&1) | B
1865     if (match(B, m_Or(m_Specific(A), m_Value(V1))) ||
1866         match(B, m_Or(m_Value(V1), m_Specific(A)))) {
1867       Instruction *Ret = FoldOrWithConstants(I, Op0, A, V1, D);
1868       if (Ret) return Ret;
1869     }
1870   }
1871
1872   // (X >> Z) | (Y >> Z)  -> (X|Y) >> Z  for all shifts.
1873   if (BinaryOperator *SI1 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
1874     if (BinaryOperator *SI0 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
1875       if (SI0->isShift() && SI0->getOpcode() == SI1->getOpcode() &&
1876           SI0->getOperand(1) == SI1->getOperand(1) &&
1877           (SI0->hasOneUse() || SI1->hasOneUse())) {
1878         Value *NewOp = Builder->CreateOr(SI0->getOperand(0), SI1->getOperand(0),
1879                                          SI0->getName());
1880         return BinaryOperator::Create(SI1->getOpcode(), NewOp,
1881                                       SI1->getOperand(1));
1882       }
1883   }
1884
1885   // (~A | ~B) == (~(A & B)) - De Morgan's Law
1886   if (Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0))
1887     if (Value *Op1NotVal = dyn_castNotVal(Op1))
1888       if (Op0->hasOneUse() && Op1->hasOneUse()) {
1889         Value *And = Builder->CreateAnd(Op0NotVal, Op1NotVal,
1890                                         I.getName()+".demorgan");
1891         return BinaryOperator::CreateNot(And);
1892       }
1893
1894   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(1)))
1895     if (ICmpInst *LHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(0)))
1896       if (Value *Res = FoldOrOfICmps(LHS, RHS))
1897         return ReplaceInstUsesWith(I, Res);
1898
1899   // (fcmp uno x, c) | (fcmp uno y, c)  -> (fcmp uno x, y)
1900   if (FCmpInst *LHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(0)))
1901     if (FCmpInst *RHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(1)))
1902       if (Value *Res = FoldOrOfFCmps(LHS, RHS))
1903         return ReplaceInstUsesWith(I, Res);
1904
1905   // fold (or (cast A), (cast B)) -> (cast (or A, B))
1906   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
1907     CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1);
1908     if (Op1C && Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) {// same cast kind ?
1909       const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
1910       if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() &&
1911           SrcTy->isIntOrIntVectorTy()) {
1912         Value *Op0COp = Op0C->getOperand(0), *Op1COp = Op1C->getOperand(0);
1913
1914         if ((!isa<ICmpInst>(Op0COp) || !isa<ICmpInst>(Op1COp)) &&
1915             // Only do this if the casts both really cause code to be
1916             // generated.
1917             ShouldOptimizeCast(Op0C->getOpcode(), Op0COp, I.getType()) &&
1918             ShouldOptimizeCast(Op1C->getOpcode(), Op1COp, I.getType())) {
1919           Value *NewOp = Builder->CreateOr(Op0COp, Op1COp, I.getName());
1920           return CastInst::Create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
1921         }
1922
1923         // If this is or(cast(icmp), cast(icmp)), try to fold this even if the
1924         // cast is otherwise not optimizable.  This happens for vector sexts.
1925         if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(Op1COp))
1926           if (ICmpInst *LHS = dyn_cast<ICmpInst>(Op0COp))
1927             if (Value *Res = FoldOrOfICmps(LHS, RHS))
1928               return CastInst::Create(Op0C->getOpcode(), Res, I.getType());
1929
1930         // If this is or(cast(fcmp), cast(fcmp)), try to fold this even if the
1931         // cast is otherwise not optimizable.  This happens for vector sexts.
1932         if (FCmpInst *RHS = dyn_cast<FCmpInst>(Op1COp))
1933           if (FCmpInst *LHS = dyn_cast<FCmpInst>(Op0COp))
1934             if (Value *Res = FoldOrOfFCmps(LHS, RHS))
1935               return CastInst::Create(Op0C->getOpcode(), Res, I.getType());
1936       }
1937     }
1938   }
1939
1940   // Note: If we've gotten to the point of visiting the outer OR, then the
1941   // inner one couldn't be simplified.  If it was a constant, then it won't
1942   // be simplified by a later pass either, so we try swapping the inner/outer
1943   // ORs in the hopes that we'll be able to simplify it this way.
1944   // (X|C) | V --> (X|V) | C
1945   if (Op0->hasOneUse() && !isa<ConstantInt>(Op1) &&
1946       match(Op0, m_Or(m_Value(A), m_ConstantInt(C1)))) {
1947     Value *Inner = Builder->CreateOr(A, Op1);
1948     Inner->takeName(Op0);
1949     return BinaryOperator::CreateOr(Inner, C1);
1950   }
1951
1952   return Changed ? &I : 0;
1953 }
1954
1955 Instruction *InstCombiner::visitXor(BinaryOperator &I) {
1956   bool Changed = SimplifyAssociativeOrCommutative(I);
1957   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
1958
1959   if (Value *V = SimplifyXorInst(Op0, Op1, TD))
1960     return ReplaceInstUsesWith(I, V);
1961
1962   // (A&B)^(A&C) -> A&(B^C) etc
1963   if (Value *V = SimplifyUsingDistributiveLaws(I))
1964     return ReplaceInstUsesWith(I, V);
1965
1966   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole
1967   // purpose is to compute bits we don't care about.
1968   if (SimplifyDemandedInstructionBits(I))
1969     return &I;
1970
1971   // Is this a ~ operation?
1972   if (Value *NotOp = dyn_castNotVal(&I)) {
1973     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(NotOp)) {
1974       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And ||
1975           Op0I->getOpcode() == Instruction::Or) {
1976         // ~(~X & Y) --> (X | ~Y) - De Morgan's Law
1977         // ~(~X | Y) === (X & ~Y) - De Morgan's Law
1978         if (dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(1)))
1979           Op0I->swapOperands();
1980         if (Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(0))) {
1981           Value *NotY =
1982             Builder->CreateNot(Op0I->getOperand(1),
1983                                Op0I->getOperand(1)->getName()+".not");
1984           if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And)
1985             return BinaryOperator::CreateOr(Op0NotVal, NotY);
1986           return BinaryOperator::CreateAnd(Op0NotVal, NotY);
1987         }
1988
1989         // ~(X & Y) --> (~X | ~Y) - De Morgan's Law
1990         // ~(X | Y) === (~X & ~Y) - De Morgan's Law
1991         if (isFreeToInvert(Op0I->getOperand(0)) &&
1992             isFreeToInvert(Op0I->getOperand(1))) {
1993           Value *NotX =
1994             Builder->CreateNot(Op0I->getOperand(0), "notlhs");
1995           Value *NotY =
1996             Builder->CreateNot(Op0I->getOperand(1), "notrhs");
1997           if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And)
1998             return BinaryOperator::CreateOr(NotX, NotY);
1999           return BinaryOperator::CreateAnd(NotX, NotY);
2000         }
2001
2002       } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::AShr) {
2003         // ~(~X >>s Y) --> (X >>s Y)
2004         if (Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(0)))
2005           return BinaryOperator::CreateAShr(Op0NotVal, Op0I->getOperand(1));
2006       }
2007     }
2008   }
2009
2010
2011   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2012     if (RHS->isOne() && Op0->hasOneUse())
2013       // xor (cmp A, B), true = not (cmp A, B) = !cmp A, B
2014       if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(Op0))
2015         return CmpInst::Create(CI->getOpcode(),
2016                                CI->getInversePredicate(),
2017                                CI->getOperand(0), CI->getOperand(1));
2018
2019     // fold (xor(zext(cmp)), 1) and (xor(sext(cmp)), -1) to ext(!cmp).
2020     if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
2021       if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(Op0C->getOperand(0))) {
2022         if (CI->hasOneUse() && Op0C->hasOneUse()) {
2023           Instruction::CastOps Opcode = Op0C->getOpcode();
2024           if ((Opcode == Instruction::ZExt || Opcode == Instruction::SExt) &&
2025               (RHS == ConstantExpr::getCast(Opcode,
2026                                            ConstantInt::getTrue(I.getContext()),
2027                                             Op0C->getDestTy()))) {
2028             CI->setPredicate(CI->getInversePredicate());
2029             return CastInst::Create(Opcode, CI, Op0C->getType());
2030           }
2031         }
2032       }
2033     }
2034
2035     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
2036       // ~(c-X) == X-c-1 == X+(-c-1)
2037       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Sub && RHS->isAllOnesValue())
2038         if (Constant *Op0I0C = dyn_cast<Constant>(Op0I->getOperand(0))) {
2039           Constant *NegOp0I0C = ConstantExpr::getNeg(Op0I0C);
2040           Constant *ConstantRHS = ConstantExpr::getSub(NegOp0I0C,
2041                                       ConstantInt::get(I.getType(), 1));
2042           return BinaryOperator::CreateAdd(Op0I->getOperand(1), ConstantRHS);
2043         }
2044
2045       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1))) {
2046         if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add) {
2047           // ~(X-c) --> (-c-1)-X
2048           if (RHS->isAllOnesValue()) {
2049             Constant *NegOp0CI = ConstantExpr::getNeg(Op0CI);
2050             return BinaryOperator::CreateSub(
2051                            ConstantExpr::getSub(NegOp0CI,
2052                                       ConstantInt::get(I.getType(), 1)),
2053                                       Op0I->getOperand(0));
2054           } else if (RHS->getValue().isSignBit()) {
2055             // (X + C) ^ signbit -> (X + C + signbit)
2056             Constant *C = ConstantInt::get(I.getContext(),
2057                                            RHS->getValue() + Op0CI->getValue());
2058             return BinaryOperator::CreateAdd(Op0I->getOperand(0), C);
2059
2060           }
2061         } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Or) {
2062           // (X|C1)^C2 -> X^(C1|C2) iff X&~C1 == 0
2063           if (MaskedValueIsZero(Op0I->getOperand(0), Op0CI->getValue())) {
2064             Constant *NewRHS = ConstantExpr::getOr(Op0CI, RHS);
2065             // Anything in both C1 and C2 is known to be zero, remove it from
2066             // NewRHS.
2067             Constant *CommonBits = ConstantExpr::getAnd(Op0CI, RHS);
2068             NewRHS = ConstantExpr::getAnd(NewRHS,
2069                                        ConstantExpr::getNot(CommonBits));
2070             Worklist.Add(Op0I);
2071             I.setOperand(0, Op0I->getOperand(0));
2072             I.setOperand(1, NewRHS);
2073             return &I;
2074           }
2075         }
2076       }
2077     }
2078
2079     // Try to fold constant and into select arguments.
2080     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
2081       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI))
2082         return R;
2083     if (isa<PHINode>(Op0))
2084       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2085         return NV;
2086   }
2087
2088   BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1);
2089   if (Op1I) {
2090     Value *A, *B;
2091     if (match(Op1I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
2092       if (A == Op0) {              // B^(B|A) == (A|B)^B
2093         Op1I->swapOperands();
2094         I.swapOperands();
2095         std::swap(Op0, Op1);
2096       } else if (B == Op0) {       // B^(A|B) == (A|B)^B
2097         I.swapOperands();     // Simplified below.
2098         std::swap(Op0, Op1);
2099       }
2100     } else if (match(Op1I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2101                Op1I->hasOneUse()){
2102       if (A == Op0) {                                      // A^(A&B) -> A^(B&A)
2103         Op1I->swapOperands();
2104         std::swap(A, B);
2105       }
2106       if (B == Op0) {                                      // A^(B&A) -> (B&A)^A
2107         I.swapOperands();     // Simplified below.
2108         std::swap(Op0, Op1);
2109       }
2110     }
2111   }
2112
2113   BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0);
2114   if (Op0I) {
2115     Value *A, *B;
2116     if (match(Op0I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2117         Op0I->hasOneUse()) {
2118       if (A == Op1)                                  // (B|A)^B == (A|B)^B
2119         std::swap(A, B);
2120       if (B == Op1)                                  // (A|B)^B == A & ~B
2121         return BinaryOperator::CreateAnd(A, Builder->CreateNot(Op1, "tmp"));
2122     } else if (match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2123                Op0I->hasOneUse()){
2124       if (A == Op1)                                        // (A&B)^A -> (B&A)^A
2125         std::swap(A, B);
2126       if (B == Op1 &&                                      // (B&A)^A == ~B & A
2127           !isa<ConstantInt>(Op1)) {  // Canonical form is (B&C)^C
2128         return BinaryOperator::CreateAnd(Builder->CreateNot(A, "tmp"), Op1);
2129       }
2130     }
2131   }
2132
2133   // (X >> Z) ^ (Y >> Z)  -> (X^Y) >> Z  for all shifts.
2134   if (Op0I && Op1I && Op0I->isShift() &&
2135       Op0I->getOpcode() == Op1I->getOpcode() &&
2136       Op0I->getOperand(1) == Op1I->getOperand(1) &&
2137       (Op1I->hasOneUse() || Op1I->hasOneUse())) {
2138     Value *NewOp =
2139       Builder->CreateXor(Op0I->getOperand(0), Op1I->getOperand(0),
2140                          Op0I->getName());
2141     return BinaryOperator::Create(Op1I->getOpcode(), NewOp,
2142                                   Op1I->getOperand(1));
2143   }
2144
2145   if (Op0I && Op1I) {
2146     Value *A, *B, *C, *D;
2147     // (A & B)^(A | B) -> A ^ B
2148     if (match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2149         match(Op1I, m_Or(m_Value(C), m_Value(D)))) {
2150       if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C))
2151         return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
2152     }
2153     // (A | B)^(A & B) -> A ^ B
2154     if (match(Op0I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) &&
2155         match(Op1I, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
2156       if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C))
2157         return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
2158     }
2159   }
2160
2161   // (icmp1 A, B) ^ (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
2162   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(1)))
2163     if (ICmpInst *LHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(0)))
2164       if (PredicatesFoldable(LHS->getPredicate(), RHS->getPredicate())) {
2165         if (LHS->getOperand(0) == RHS->getOperand(1) &&
2166             LHS->getOperand(1) == RHS->getOperand(0))
2167           LHS->swapOperands();
2168         if (LHS->getOperand(0) == RHS->getOperand(0) &&
2169             LHS->getOperand(1) == RHS->getOperand(1)) {
2170           Value *Op0 = LHS->getOperand(0), *Op1 = LHS->getOperand(1);
2171           unsigned Code = getICmpCode(LHS) ^ getICmpCode(RHS);
2172           bool isSigned = LHS->isSigned() || RHS->isSigned();
2173           return ReplaceInstUsesWith(I,
2174                                getICmpValue(isSigned, Code, Op0, Op1, Builder));
2175         }
2176       }
2177
2178   // fold (xor (cast A), (cast B)) -> (cast (xor A, B))
2179   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
2180     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
2181       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) { // same cast kind?
2182         const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
2183         if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isIntegerTy() &&
2184             // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
2185             ShouldOptimizeCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0),
2186                                I.getType()) &&
2187             ShouldOptimizeCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0),
2188                                I.getType())) {
2189           Value *NewOp = Builder->CreateXor(Op0C->getOperand(0),
2190                                             Op1C->getOperand(0), I.getName());
2191           return CastInst::Create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
2192         }
2193       }
2194   }
2195
2196   return Changed ? &I : 0;
2197 }