lib/Transforms/InstCombine/InstCombineSelect.cpp

   1 //===- InstCombineSelect.cpp ----------------------------------------------===//
   2 //
   3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
   4 //
   5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
   6 // License. See LICENSE.TXT for details.
   7 //
   8 //===----------------------------------------------------------------------===//
   9 //
  10 // This file implements the visitSelect function.
  11 //
  12 //===----------------------------------------------------------------------===//
  13
  14 #include "InstCombine.h"
  15 #include "llvm/Support/PatternMatch.h"
  16 #include "llvm/Analysis/ConstantFolding.h"
  17 #include "llvm/Analysis/InstructionSimplify.h"
  18 using namespace llvm;
  19 using namespace PatternMatch;
  20
  21 /// MatchSelectPattern - Pattern match integer [SU]MIN, [SU]MAX, and ABS idioms,
  22 /// returning the kind and providing the out parameter results if we
  23 /// successfully match.
  24 static SelectPatternFlavor
  25 MatchSelectPattern(Value *V, Value *&LHS, Value *&RHS) {
  26   SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(V);
  27   if (SI == 0) return SPF_UNKNOWN;
  28
  29   ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(SI->getCondition());
  30   if (ICI == 0) return SPF_UNKNOWN;
  31
  32   LHS = ICI->getOperand(0);
  33   RHS = ICI->getOperand(1);
  34
  35   // (icmp X, Y) ? X : Y
  36   if (SI->getTrueValue() == ICI->getOperand(0) &&
  37       SI->getFalseValue() == ICI->getOperand(1)) {
  38     switch (ICI->getPredicate()) {
  39     default: return SPF_UNKNOWN; // Equality.
  40     case ICmpInst::ICMP_UGT:
  41     case ICmpInst::ICMP_UGE: return SPF_UMAX;
  42     case ICmpInst::ICMP_SGT:
  43     case ICmpInst::ICMP_SGE: return SPF_SMAX;
  44     case ICmpInst::ICMP_ULT:
  45     case ICmpInst::ICMP_ULE: return SPF_UMIN;
  46     case ICmpInst::ICMP_SLT:
  47     case ICmpInst::ICMP_SLE: return SPF_SMIN;
  48     }
  49   }
  50
  51   // (icmp X, Y) ? Y : X
  52   if (SI->getTrueValue() == ICI->getOperand(1) &&
  53       SI->getFalseValue() == ICI->getOperand(0)) {
  54     switch (ICI->getPredicate()) {
  55       default: return SPF_UNKNOWN; // Equality.
  56       case ICmpInst::ICMP_UGT:
  57       case ICmpInst::ICMP_UGE: return SPF_UMIN;
  58       case ICmpInst::ICMP_SGT:
  59       case ICmpInst::ICMP_SGE: return SPF_SMIN;
  60       case ICmpInst::ICMP_ULT:
  61       case ICmpInst::ICMP_ULE: return SPF_UMAX;
  62       case ICmpInst::ICMP_SLT:
  63       case ICmpInst::ICMP_SLE: return SPF_SMAX;
  64     }
  65   }
  66
  67   // TODO: (X > 4) ? X : 5   -->  (X >= 5) ? X : 5  -->  MAX(X, 5)
  68
  69   return SPF_UNKNOWN;
  70 }
  71
  72
  73 /// GetSelectFoldableOperands - We want to turn code that looks like this:
  74 ///   %C = or %A, %B
  75 ///   %D = select %cond, %C, %A
  76 /// into:
  77 ///   %C = select %cond, %B, 0
  78 ///   %D = or %A, %C
  79 ///
  80 /// Assuming that the specified instruction is an operand to the select, return
  81 /// a bitmask indicating which operands of this instruction are foldable if they
  82 /// equal the other incoming value of the select.
  83 ///
  84 static unsigned GetSelectFoldableOperands(Instruction *I) {
  85   switch (I->getOpcode()) {
  86   case Instruction::Add:
  87   case Instruction::Mul:
  88   case Instruction::And:
  89   case Instruction::Or:
  90   case Instruction::Xor:
  91     return 3;              // Can fold through either operand.
  92   case Instruction::Sub:   // Can only fold on the amount subtracted.
  93   case Instruction::Shl:   // Can only fold on the shift amount.
  94   case Instruction::LShr:
  95   case Instruction::AShr:
  96     return 1;
  97   default:
  98     return 0;              // Cannot fold
  99   }
 100 }
 101
 102 /// GetSelectFoldableConstant - For the same transformation as the previous
 103 /// function, return the identity constant that goes into the select.
 104 static Constant *GetSelectFoldableConstant(Instruction *I) {
 105   switch (I->getOpcode()) {
 106   default: llvm_unreachable("This cannot happen!");
 107   case Instruction::Add:
 108   case Instruction::Sub:
 109   case Instruction::Or:
 110   case Instruction::Xor:
 111   case Instruction::Shl:
 112   case Instruction::LShr:
 113   case Instruction::AShr:
 114     return Constant::getNullValue(I->getType());
 115   case Instruction::And:
 116     return Constant::getAllOnesValue(I->getType());
 117   case Instruction::Mul:
 118     return ConstantInt::get(I->getType(), 1);
 119   }
 120 }
 121
 122 /// FoldSelectOpOp - Here we have (select c, TI, FI), and we know that TI and FI
 123 /// have the same opcode and only one use each.  Try to simplify this.
 124 Instruction *InstCombiner::FoldSelectOpOp(SelectInst &SI, Instruction *TI,
 125                                           Instruction *FI) {
 126   if (TI->getNumOperands() == 1) {
 127     // If this is a non-volatile load or a cast from the same type,
 128     // merge.
 129     if (TI->isCast()) {
 130       if (TI->getOperand(0)->getType() != FI->getOperand(0)->getType())
 131         return 0;
 132     } else {
 133       return 0;  // unknown unary op.
 134     }
 135
 136     // Fold this by inserting a select from the input values.
 137     Value *NewSI = Builder->CreateSelect(SI.getCondition(), TI->getOperand(0),
 138                                          FI->getOperand(0), SI.getName()+".v");
 139     return CastInst::Create(Instruction::CastOps(TI->getOpcode()), NewSI,
 140                             TI->getType());
 141   }
 142
 143   // Only handle binary operators here.
 144   if (!isa<BinaryOperator>(TI))
 145     return 0;
 146
 147   // Figure out if the operations have any operands in common.
 148   Value *MatchOp, *OtherOpT, *OtherOpF;
 149   bool MatchIsOpZero;
 150   if (TI->getOperand(0) == FI->getOperand(0)) {
 151     MatchOp  = TI->getOperand(0);
 152     OtherOpT = TI->getOperand(1);
 153     OtherOpF = FI->getOperand(1);
 154     MatchIsOpZero = true;
 155   } else if (TI->getOperand(1) == FI->getOperand(1)) {
 156     MatchOp  = TI->getOperand(1);
 157     OtherOpT = TI->getOperand(0);
 158     OtherOpF = FI->getOperand(0);
 159     MatchIsOpZero = false;
 160   } else if (!TI->isCommutative()) {
 161     return 0;
 162   } else if (TI->getOperand(0) == FI->getOperand(1)) {
 163     MatchOp  = TI->getOperand(0);
 164     OtherOpT = TI->getOperand(1);
 165     OtherOpF = FI->getOperand(0);
 166     MatchIsOpZero = true;
 167   } else if (TI->getOperand(1) == FI->getOperand(0)) {
 168     MatchOp  = TI->getOperand(1);
 169     OtherOpT = TI->getOperand(0);
 170     OtherOpF = FI->getOperand(1);
 171     MatchIsOpZero = true;
 172   } else {
 173     return 0;
 174   }
 175
 176   // If we reach here, they do have operations in common.
 177   Value *NewSI = Builder->CreateSelect(SI.getCondition(), OtherOpT,
 178                                        OtherOpF, SI.getName()+".v");
 179
 180   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(TI)) {
 181     if (MatchIsOpZero)
 182       return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), MatchOp, NewSI);
 183     else
 184       return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), NewSI, MatchOp);
 185   }
 186   llvm_unreachable("Shouldn't get here");
 187   return 0;
 188 }
 189
 190 static bool isSelect01(Constant *C1, Constant *C2) {
 191   ConstantInt *C1I = dyn_cast<ConstantInt>(C1);
 192   if (!C1I)
 193     return false;
 194   ConstantInt *C2I = dyn_cast<ConstantInt>(C2);
 195   if (!C2I)
 196     return false;
 197   if (!C1I->isZero() && !C2I->isZero()) // One side must be zero.
 198     return false;
 199   return C1I->isOne() || C1I->isAllOnesValue() ||
 200          C2I->isOne() || C2I->isAllOnesValue();
 201 }
 202
 203 /// FoldSelectIntoOp - Try fold the select into one of the operands to
 204 /// facilitate further optimization.
 205 Instruction *InstCombiner::FoldSelectIntoOp(SelectInst &SI, Value *TrueVal,
 206                                             Value *FalseVal) {
 207   // See the comment above GetSelectFoldableOperands for a description of the
 208   // transformation we are doing here.
 209   if (Instruction *TVI = dyn_cast<Instruction>(TrueVal)) {
 210     if (TVI->hasOneUse() && TVI->getNumOperands() == 2 &&
 211         !isa<Constant>(FalseVal)) {
 212       if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(TVI)) {
 213         unsigned OpToFold = 0;
 214         if ((SFO & 1) && FalseVal == TVI->getOperand(0)) {
 215           OpToFold = 1;
 216         } else if ((SFO & 2) && FalseVal == TVI->getOperand(1)) {
 217           OpToFold = 2;
 218         }
 219
 220         if (OpToFold) {
 221           Constant *C = GetSelectFoldableConstant(TVI);
 222           Value *OOp = TVI->getOperand(2-OpToFold);
 223           // Avoid creating select between 2 constants unless it's selecting
 224           // between 0, 1 and -1.
 225           if (!isa<Constant>(OOp) || isSelect01(C, cast<Constant>(OOp))) {
 226             Value *NewSel = Builder->CreateSelect(SI.getCondition(), OOp, C);
 227             NewSel->takeName(TVI);
 228             BinaryOperator *TVI_BO = cast<BinaryOperator>(TVI);
 229             BinaryOperator *BO = BinaryOperator::Create(TVI_BO->getOpcode(),
 230                                                         FalseVal, NewSel);
 231             if (isa<PossiblyExactOperator>(BO))
 232               BO->setIsExact(TVI_BO->isExact());
 233             if (isa<OverflowingBinaryOperator>(BO)) {
 234               BO->setHasNoUnsignedWrap(TVI_BO->hasNoUnsignedWrap());
 235               BO->setHasNoSignedWrap(TVI_BO->hasNoSignedWrap());
 236             }
 237             return BO;
 238           }
 239         }
 240       }
 241     }
 242   }
 243
 244   if (Instruction *FVI = dyn_cast<Instruction>(FalseVal)) {
 245     if (FVI->hasOneUse() && FVI->getNumOperands() == 2 &&
 246         !isa<Constant>(TrueVal)) {
 247       if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(FVI)) {
 248         unsigned OpToFold = 0;
 249         if ((SFO & 1) && TrueVal == FVI->getOperand(0)) {
 250           OpToFold = 1;
 251         } else if ((SFO & 2) && TrueVal == FVI->getOperand(1)) {
 252           OpToFold = 2;
 253         }
 254
 255         if (OpToFold) {
 256           Constant *C = GetSelectFoldableConstant(FVI);
 257           Value *OOp = FVI->getOperand(2-OpToFold);
 258           // Avoid creating select between 2 constants unless it's selecting
 259           // between 0, 1 and -1.
 260           if (!isa<Constant>(OOp) || isSelect01(C, cast<Constant>(OOp))) {
 261             Value *NewSel = Builder->CreateSelect(SI.getCondition(), C, OOp);
 262             NewSel->takeName(FVI);
 263             BinaryOperator *FVI_BO = cast<BinaryOperator>(FVI);
 264             BinaryOperator *BO = BinaryOperator::Create(FVI_BO->getOpcode(),
 265                                                         TrueVal, NewSel);
 266             if (isa<PossiblyExactOperator>(BO))
 267               BO->setIsExact(FVI_BO->isExact());
 268             if (isa<OverflowingBinaryOperator>(BO)) {
 269               BO->setHasNoUnsignedWrap(FVI_BO->hasNoUnsignedWrap());
 270               BO->setHasNoSignedWrap(FVI_BO->hasNoSignedWrap());
 271             }
 272             return BO;
 273           }
 274         }
 275       }
 276     }
 277   }
 278
 279   return 0;
 280 }
 281
 282 /// SimplifyWithOpReplaced - See if V simplifies when its operand Op is
 283 /// replaced with RepOp.
 284 static Value *SimplifyWithOpReplaced(Value *V, Value *Op, Value *RepOp,
 285                                      const TargetData *TD,
 286                                      const TargetLibraryInfo *TLI) {
 287   // Trivial replacement.
 288   if (V == Op)
 289     return RepOp;
 290
 291   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
 292   if (!I)
 293     return 0;
 294
 295   // If this is a binary operator, try to simplify it with the replaced op.
 296   if (BinaryOperator *B = dyn_cast<BinaryOperator>(I)) {
 297     if (B->getOperand(0) == Op)
 298       return SimplifyBinOp(B->getOpcode(), RepOp, B->getOperand(1), TD, TLI);
 299     if (B->getOperand(1) == Op)
 300       return SimplifyBinOp(B->getOpcode(), B->getOperand(0), RepOp, TD, TLI);
 301   }
 302
 303   // Same for CmpInsts.
 304   if (CmpInst *C = dyn_cast<CmpInst>(I)) {
 305     if (C->getOperand(0) == Op)
 306       return SimplifyCmpInst(C->getPredicate(), RepOp, C->getOperand(1), TD,
 307                              TLI);
 308     if (C->getOperand(1) == Op)
 309       return SimplifyCmpInst(C->getPredicate(), C->getOperand(0), RepOp, TD,
 310                              TLI);
 311   }
 312
 313   // TODO: We could hand off more cases to instsimplify here.
 314
 315   // If all operands are constant after substituting Op for RepOp then we can
 316   // constant fold the instruction.
 317   if (Constant *CRepOp = dyn_cast<Constant>(RepOp)) {
 318     // Build a list of all constant operands.
 319     SmallVector<Constant*, 8> ConstOps;
 320     for (unsigned i = 0, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i) {
 321       if (I->getOperand(i) == Op)
 322         ConstOps.push_back(CRepOp);
 323       else if (Constant *COp = dyn_cast<Constant>(I->getOperand(i)))
 324         ConstOps.push_back(COp);
 325       else
 326         break;
 327     }
 328
 329     // All operands were constants, fold it.
 330     if (ConstOps.size() == I->getNumOperands()) {
 331       if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I))
 332         if (!LI->isVolatile())
 333           return ConstantFoldLoadFromConstPtr(ConstOps[0], TD);
 334
 335       return ConstantFoldInstOperands(I->getOpcode(), I->getType(),
 336                                       ConstOps, TD, TLI);
 337     }
 338   }
 339
 340   return 0;
 341 }
 342
 343 /// visitSelectInstWithICmp - Visit a SelectInst that has an
 344 /// ICmpInst as its first operand.
 345 ///
 346 Instruction *InstCombiner::visitSelectInstWithICmp(SelectInst &SI,
 347                                                    ICmpInst *ICI) {
 348   bool Changed = false;
 349   ICmpInst::Predicate Pred = ICI->getPredicate();
 350   Value *CmpLHS = ICI->getOperand(0);
 351   Value *CmpRHS = ICI->getOperand(1);
 352   Value *TrueVal = SI.getTrueValue();
 353   Value *FalseVal = SI.getFalseValue();
 354
 355   // Check cases where the comparison is with a constant that
 356   // can be adjusted to fit the min/max idiom. We may move or edit ICI
 357   // here, so make sure the select is the only user.
 358   if (ICI->hasOneUse())
 359     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(CmpRHS)) {
 360       // X < MIN ? T : F  -->  F
 361       if ((Pred == ICmpInst::ICMP_SLT || Pred == ICmpInst::ICMP_ULT)
 362           && CI->isMinValue(Pred == ICmpInst::ICMP_SLT))
 363         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
 364       // X > MAX ? T : F  -->  F
 365       else if ((Pred == ICmpInst::ICMP_SGT || Pred == ICmpInst::ICMP_UGT)
 366                && CI->isMaxValue(Pred == ICmpInst::ICMP_SGT))
 367         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
 368       switch (Pred) {
 369       default: break;
 370       case ICmpInst::ICMP_ULT:
 371       case ICmpInst::ICMP_SLT:
 372       case ICmpInst::ICMP_UGT:
 373       case ICmpInst::ICMP_SGT: {
 374         // These transformations only work for selects over integers.
 375         IntegerType *SelectTy = dyn_cast<IntegerType>(SI.getType());
 376         if (!SelectTy)
 377           break;
 378
 379         Constant *AdjustedRHS;
 380         if (Pred == ICmpInst::ICMP_UGT || Pred == ICmpInst::ICMP_SGT)
 381           AdjustedRHS = ConstantInt::get(CI->getContext(), CI->getValue() + 1);
 382         else // (Pred == ICmpInst::ICMP_ULT || Pred == ICmpInst::ICMP_SLT)
 383           AdjustedRHS = ConstantInt::get(CI->getContext(), CI->getValue() - 1);
 384
 385         // X > C ? X : C+1  -->  X < C+1 ? C+1 : X
 386         // X < C ? X : C-1  -->  X > C-1 ? C-1 : X
 387         if ((CmpLHS == TrueVal && AdjustedRHS == FalseVal) ||
 388             (CmpLHS == FalseVal && AdjustedRHS == TrueVal))
 389           ; // Nothing to do here. Values match without any sign/zero extension.
 390
 391         // Types do not match. Instead of calculating this with mixed types
 392         // promote all to the larger type. This enables scalar evolution to
 393         // analyze this expression.
 394         else if (CmpRHS->getType()->getScalarSizeInBits()
 395                  < SelectTy->getBitWidth()) {
 396           Constant *sextRHS = ConstantExpr::getSExt(AdjustedRHS, SelectTy);
 397
 398           // X = sext x; x >s c ? X : C+1 --> X = sext x; X <s C+1 ? C+1 : X
 399           // X = sext x; x <s c ? X : C-1 --> X = sext x; X >s C-1 ? C-1 : X
 400           // X = sext x; x >u c ? X : C+1 --> X = sext x; X <u C+1 ? C+1 : X
 401           // X = sext x; x <u c ? X : C-1 --> X = sext x; X >u C-1 ? C-1 : X
 402           if (match(TrueVal, m_SExt(m_Specific(CmpLHS))) &&
 403                 sextRHS == FalseVal) {
 404             CmpLHS = TrueVal;
 405             AdjustedRHS = sextRHS;
 406           } else if (match(FalseVal, m_SExt(m_Specific(CmpLHS))) &&
 407                      sextRHS == TrueVal) {
 408             CmpLHS = FalseVal;
 409             AdjustedRHS = sextRHS;
 410           } else if (ICI->isUnsigned()) {
 411             Constant *zextRHS = ConstantExpr::getZExt(AdjustedRHS, SelectTy);
 412             // X = zext x; x >u c ? X : C+1 --> X = zext x; X <u C+1 ? C+1 : X
 413             // X = zext x; x <u c ? X : C-1 --> X = zext x; X >u C-1 ? C-1 : X
 414             // zext + signed compare cannot be changed:
 415             //    0xff <s 0x00, but 0x00ff >s 0x0000
 416             if (match(TrueVal, m_ZExt(m_Specific(CmpLHS))) &&
 417                 zextRHS == FalseVal) {
 418               CmpLHS = TrueVal;
 419               AdjustedRHS = zextRHS;
 420             } else if (match(FalseVal, m_ZExt(m_Specific(CmpLHS))) &&
 421                        zextRHS == TrueVal) {
 422               CmpLHS = FalseVal;
 423               AdjustedRHS = zextRHS;
 424             } else
 425               break;
 426           } else
 427             break;
 428         } else
 429           break;
 430
 431         Pred = ICmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
 432         CmpRHS = AdjustedRHS;
 433         std::swap(FalseVal, TrueVal);
 434         ICI->setPredicate(Pred);
 435         ICI->setOperand(0, CmpLHS);
 436         ICI->setOperand(1, CmpRHS);
 437         SI.setOperand(1, TrueVal);
 438         SI.setOperand(2, FalseVal);
 439
 440         // Move ICI instruction right before the select instruction. Otherwise
 441         // the sext/zext value may be defined after the ICI instruction uses it.
 442         ICI->moveBefore(&SI);
 443
 444         Changed = true;
 445         break;
 446       }
 447       }
 448     }
 449
 450   // Transform (X >s -1) ? C1 : C2 --> ((X >>s 31) & (C2 - C1)) + C1
 451   // and       (X <s  0) ? C2 : C1 --> ((X >>s 31) & (C2 - C1)) + C1
 452   // FIXME: Type and constness constraints could be lifted, but we have to
 453   //        watch code size carefully. We should consider xor instead of
 454   //        sub/add when we decide to do that.
 455   if (IntegerType *Ty = dyn_cast<IntegerType>(CmpLHS->getType())) {
 456     if (TrueVal->getType() == Ty) {
 457       if (ConstantInt *Cmp = dyn_cast<ConstantInt>(CmpRHS)) {
 458         ConstantInt *C1 = NULL, *C2 = NULL;
 459         if (Pred == ICmpInst::ICMP_SGT && Cmp->isAllOnesValue()) {
 460           C1 = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal);
 461           C2 = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal);
 462         } else if (Pred == ICmpInst::ICMP_SLT && Cmp->isNullValue()) {
 463           C1 = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal);
 464           C2 = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal);
 465         }
 466         if (C1 && C2) {
 467           // This shift results in either -1 or 0.
 468           Value *AShr = Builder->CreateAShr(CmpLHS, Ty->getBitWidth()-1);
 469
 470           // Check if we can express the operation with a single or.
 471           if (C2->isAllOnesValue())
 472             return ReplaceInstUsesWith(SI, Builder->CreateOr(AShr, C1));
 473
 474           Value *And = Builder->CreateAnd(AShr, C2->getValue()-C1->getValue());
 475           return ReplaceInstUsesWith(SI, Builder->CreateAdd(And, C1));
 476         }
 477       }
 478     }
 479   }
 480
 481   // If we have an equality comparison then we know the value in one of the
 482   // arms of the select. See if substituting this value into the arm and
 483   // simplifying the result yields the same value as the other arm.
 484   if (Pred == ICmpInst::ICMP_EQ) {
 485     if (SimplifyWithOpReplaced(FalseVal, CmpLHS, CmpRHS, TD, TLI) == TrueVal ||
 486         SimplifyWithOpReplaced(FalseVal, CmpRHS, CmpLHS, TD, TLI) == TrueVal)
 487       return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
 488     if (SimplifyWithOpReplaced(TrueVal, CmpLHS, CmpRHS, TD, TLI) == FalseVal ||
 489         SimplifyWithOpReplaced(TrueVal, CmpRHS, CmpLHS, TD, TLI) == FalseVal)
 490       return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
 491   } else if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE) {
 492     if (SimplifyWithOpReplaced(TrueVal, CmpLHS, CmpRHS, TD, TLI) == FalseVal ||
 493         SimplifyWithOpReplaced(TrueVal, CmpRHS, CmpLHS, TD, TLI) == FalseVal)
 494       return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
 495     if (SimplifyWithOpReplaced(FalseVal, CmpLHS, CmpRHS, TD, TLI) == TrueVal ||
 496         SimplifyWithOpReplaced(FalseVal, CmpRHS, CmpLHS, TD, TLI) == TrueVal)
 497       return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
 498   }
 499
 500   // NOTE: if we wanted to, this is where to detect integer MIN/MAX
 501
 502   if (isa<Constant>(CmpRHS)) {
 503     if (CmpLHS == TrueVal && Pred == ICmpInst::ICMP_EQ) {
 504       // Transform (X == C) ? X : Y -> (X == C) ? C : Y
 505       SI.setOperand(1, CmpRHS);
 506       Changed = true;
 507     } else if (CmpLHS == FalseVal && Pred == ICmpInst::ICMP_NE) {
 508       // Transform (X != C) ? Y : X -> (X != C) ? Y : C
 509       SI.setOperand(2, CmpRHS);
 510       Changed = true;
 511     }
 512   }
 513
 514   return Changed ? &SI : 0;
 515 }
 516
 517
 518 /// CanSelectOperandBeMappingIntoPredBlock - SI is a select whose condition is a
 519 /// PHI node (but the two may be in different blocks).  See if the true/false
 520 /// values (V) are live in all of the predecessor blocks of the PHI.  For
 521 /// example, cases like this cannot be mapped:
 522 ///
 523 ///   X = phi [ C1, BB1], [C2, BB2]
 524 ///   Y = add
 525 ///   Z = select X, Y, 0
 526 ///
 527 /// because Y is not live in BB1/BB2.
 528 ///
 529 static bool CanSelectOperandBeMappingIntoPredBlock(const Value *V,
 530                                                    const SelectInst &SI) {
 531   // If the value is a non-instruction value like a constant or argument, it
 532   // can always be mapped.
 533   const Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
 534   if (I == 0) return true;
 535
 536   // If V is a PHI node defined in the same block as the condition PHI, we can
 537   // map the arguments.
 538   const PHINode *CondPHI = cast<PHINode>(SI.getCondition());
 539
 540   if (const PHINode *VP = dyn_cast<PHINode>(I))
 541     if (VP->getParent() == CondPHI->getParent())
 542       return true;
 543
 544   // Otherwise, if the PHI and select are defined in the same block and if V is
 545   // defined in a different block, then we can transform it.
 546   if (SI.getParent() == CondPHI->getParent() &&
 547       I->getParent() != CondPHI->getParent())
 548     return true;
 549
 550   // Otherwise we have a 'hard' case and we can't tell without doing more
 551   // detailed dominator based analysis, punt.
 552   return false;
 553 }
 554
 555 /// FoldSPFofSPF - We have an SPF (e.g. a min or max) of an SPF of the form:
 556 ///   SPF2(SPF1(A, B), C)
 557 Instruction *InstCombiner::FoldSPFofSPF(Instruction *Inner,
 558                                         SelectPatternFlavor SPF1,
 559                                         Value *A, Value *B,
 560                                         Instruction &Outer,
 561                                         SelectPatternFlavor SPF2, Value *C) {
 562   if (C == A || C == B) {
 563     // MAX(MAX(A, B), B) -> MAX(A, B)
 564     // MIN(MIN(a, b), a) -> MIN(a, b)
 565     if (SPF1 == SPF2)
 566       return ReplaceInstUsesWith(Outer, Inner);
 567
 568     // MAX(MIN(a, b), a) -> a
 569     // MIN(MAX(a, b), a) -> a
 570     if ((SPF1 == SPF_SMIN && SPF2 == SPF_SMAX) ||
 571         (SPF1 == SPF_SMAX && SPF2 == SPF_SMIN) ||
 572         (SPF1 == SPF_UMIN && SPF2 == SPF_UMAX) ||
 573         (SPF1 == SPF_UMAX && SPF2 == SPF_UMIN))
 574       return ReplaceInstUsesWith(Outer, C);
 575   }
 576
 577   // TODO: MIN(MIN(A, 23), 97)
 578   return 0;
 579 }
 580
 581
 582 /// foldSelectICmpAnd - If one of the constants is zero (we know they can't
 583 /// both be) and we have an icmp instruction with zero, and we have an 'and'
 584 /// with the non-constant value and a power of two we can turn the select
 585 /// into a shift on the result of the 'and'.
 586 static Value *foldSelectICmpAnd(const SelectInst &SI, ConstantInt *TrueVal,
 587                                 ConstantInt *FalseVal,
 588                                 InstCombiner::BuilderTy *Builder) {
 589   const ICmpInst *IC = dyn_cast<ICmpInst>(SI.getCondition());
 590   if (!IC || !IC->isEquality())
 591     return 0;
 592
 593   if (!match(IC->getOperand(1), m_Zero()))
 594     return 0;
 595
 596   ConstantInt *AndRHS;
 597   Value *LHS = IC->getOperand(0);
 598   if (LHS->getType() != SI.getType() ||
 599       !match(LHS, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(AndRHS))))
 600     return 0;
 601
 602   // If both select arms are non-zero see if we have a select of the form
 603   // 'x ? 2^n + C : C'. Then we can offset both arms by C, use the logic
 604   // for 'x ? 2^n : 0' and fix the thing up at the end.
 605   ConstantInt *Offset = 0;
 606   if (!TrueVal->isZero() && !FalseVal->isZero()) {
 607     if ((TrueVal->getValue() - FalseVal->getValue()).isPowerOf2())
 608       Offset = FalseVal;
 609     else if ((FalseVal->getValue() - TrueVal->getValue()).isPowerOf2())
 610       Offset = TrueVal;
 611     else
 612       return 0;
 613
 614     // Adjust TrueVal and FalseVal to the offset.
 615     TrueVal = ConstantInt::get(Builder->getContext(),
 616                                TrueVal->getValue() - Offset->getValue());
 617     FalseVal = ConstantInt::get(Builder->getContext(),
 618                                 FalseVal->getValue() - Offset->getValue());
 619   }
 620
 621   // Make sure the mask in the 'and' and one of the select arms is a power of 2.
 622   if (!AndRHS->getValue().isPowerOf2() ||
 623       (!TrueVal->getValue().isPowerOf2() &&
 624        !FalseVal->getValue().isPowerOf2()))
 625     return 0;
 626
 627   // Determine which shift is needed to transform result of the 'and' into the
 628   // desired result.
 629   ConstantInt *ValC = !TrueVal->isZero() ? TrueVal : FalseVal;
 630   unsigned ValZeros = ValC->getValue().logBase2();
 631   unsigned AndZeros = AndRHS->getValue().logBase2();
 632
 633   Value *V = LHS;
 634   if (ValZeros > AndZeros)
 635     V = Builder->CreateShl(V, ValZeros - AndZeros);
 636   else if (ValZeros < AndZeros)
 637     V = Builder->CreateLShr(V, AndZeros - ValZeros);
 638
 639   // Okay, now we know that everything is set up, we just don't know whether we
 640   // have a icmp_ne or icmp_eq and whether the true or false val is the zero.
 641   bool ShouldNotVal = !TrueVal->isZero();
 642   ShouldNotVal ^= IC->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
 643   if (ShouldNotVal)
 644     V = Builder->CreateXor(V, ValC);
 645
 646   // Apply an offset if needed.
 647   if (Offset)
 648     V = Builder->CreateAdd(V, Offset);
 649   return V;
 650 }
 651
 652 Instruction *InstCombiner::visitSelectInst(SelectInst &SI) {
 653   Value *CondVal = SI.getCondition();
 654   Value *TrueVal = SI.getTrueValue();
 655   Value *FalseVal = SI.getFalseValue();
 656
 657   if (Value *V = SimplifySelectInst(CondVal, TrueVal, FalseVal, TD))
 658     return ReplaceInstUsesWith(SI, V);
 659
 660   if (SI.getType()->isIntegerTy(1)) {
 661     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal)) {
 662       if (C->getZExtValue()) {
 663         // Change: A = select B, true, C --> A = or B, C
 664         return BinaryOperator::CreateOr(CondVal, FalseVal);
 665       }
 666       // Change: A = select B, false, C --> A = and !B, C
 667       Value *NotCond = Builder->CreateNot(CondVal, "not."+CondVal->getName());
 668       return BinaryOperator::CreateAnd(NotCond, FalseVal);
 669     } else if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal)) {
 670       if (C->getZExtValue() == false) {
 671         // Change: A = select B, C, false --> A = and B, C
 672         return BinaryOperator::CreateAnd(CondVal, TrueVal);
 673       }
 674       // Change: A = select B, C, true --> A = or !B, C
 675       Value *NotCond = Builder->CreateNot(CondVal, "not."+CondVal->getName());
 676       return BinaryOperator::CreateOr(NotCond, TrueVal);
 677     }
 678
 679     // select a, b, a  -> a&b
 680     // select a, a, b  -> a|b
 681     if (CondVal == TrueVal)
 682       return BinaryOperator::CreateOr(CondVal, FalseVal);
 683     else if (CondVal == FalseVal)
 684       return BinaryOperator::CreateAnd(CondVal, TrueVal);
 685
 686     // select a, ~a, b -> (~a)&b
 687     // select a, b, ~a -> (~a)|b
 688     if (match(TrueVal, m_Not(m_Specific(CondVal))))
 689       return BinaryOperator::CreateAnd(TrueVal, FalseVal);
 690     else if (match(FalseVal, m_Not(m_Specific(CondVal))))
 691       return BinaryOperator::CreateOr(TrueVal, FalseVal);
 692   }
 693
 694   // Selecting between two integer constants?
 695   if (ConstantInt *TrueValC = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal))
 696     if (ConstantInt *FalseValC = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal)) {
 697       // select C, 1, 0 -> zext C to int
 698       if (FalseValC->isZero() && TrueValC->getValue() == 1)
 699         return new ZExtInst(CondVal, SI.getType());
 700
 701       // select C, -1, 0 -> sext C to int
 702       if (FalseValC->isZero() && TrueValC->isAllOnesValue())
 703         return new SExtInst(CondVal, SI.getType());
 704
 705       // select C, 0, 1 -> zext !C to int
 706       if (TrueValC->isZero() && FalseValC->getValue() == 1) {
 707         Value *NotCond = Builder->CreateNot(CondVal, "not."+CondVal->getName());
 708         return new ZExtInst(NotCond, SI.getType());
 709       }
 710
 711       // select C, 0, -1 -> sext !C to int
 712       if (TrueValC->isZero() && FalseValC->isAllOnesValue()) {
 713         Value *NotCond = Builder->CreateNot(CondVal, "not."+CondVal->getName());
 714         return new SExtInst(NotCond, SI.getType());
 715       }
 716
 717       if (Value *V = foldSelectICmpAnd(SI, TrueValC, FalseValC, Builder))
 718         return ReplaceInstUsesWith(SI, V);
 719     }
 720
 721   // See if we are selecting two values based on a comparison of the two values.
 722   if (FCmpInst *FCI = dyn_cast<FCmpInst>(CondVal)) {
 723     if (FCI->getOperand(0) == TrueVal && FCI->getOperand(1) == FalseVal) {
 724       // Transform (X == Y) ? X : Y  -> Y
 725       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_OEQ) {
 726         // This is not safe in general for floating point:
 727         // consider X== -0, Y== +0.
 728         // It becomes safe if either operand is a nonzero constant.
 729         ConstantFP *CFPt, *CFPf;
 730         if (((CFPt = dyn_cast<ConstantFP>(TrueVal)) &&
 731               !CFPt->getValueAPF().isZero()) ||
 732             ((CFPf = dyn_cast<ConstantFP>(FalseVal)) &&
 733              !CFPf->getValueAPF().isZero()))
 734         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
 735       }
 736       // Transform (X une Y) ? X : Y  -> X
 737       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_UNE) {
 738         // This is not safe in general for floating point:
 739         // consider X== -0, Y== +0.
 740         // It becomes safe if either operand is a nonzero constant.
 741         ConstantFP *CFPt, *CFPf;
 742         if (((CFPt = dyn_cast<ConstantFP>(TrueVal)) &&
 743               !CFPt->getValueAPF().isZero()) ||
 744             ((CFPf = dyn_cast<ConstantFP>(FalseVal)) &&
 745              !CFPf->getValueAPF().isZero()))
 746         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
 747       }
 748       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX
 749
 750     } else if (FCI->getOperand(0) == FalseVal && FCI->getOperand(1) == TrueVal){
 751       // Transform (X == Y) ? Y : X  -> X
 752       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_OEQ) {
 753         // This is not safe in general for floating point:
 754         // consider X== -0, Y== +0.
 755         // It becomes safe if either operand is a nonzero constant.
 756         ConstantFP *CFPt, *CFPf;
 757         if (((CFPt = dyn_cast<ConstantFP>(TrueVal)) &&
 758               !CFPt->getValueAPF().isZero()) ||
 759             ((CFPf = dyn_cast<ConstantFP>(FalseVal)) &&
 760              !CFPf->getValueAPF().isZero()))
 761           return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
 762       }
 763       // Transform (X une Y) ? Y : X  -> Y
 764       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_UNE) {
 765         // This is not safe in general for floating point:
 766         // consider X== -0, Y== +0.
 767         // It becomes safe if either operand is a nonzero constant.
 768         ConstantFP *CFPt, *CFPf;
 769         if (((CFPt = dyn_cast<ConstantFP>(TrueVal)) &&
 770               !CFPt->getValueAPF().isZero()) ||
 771             ((CFPf = dyn_cast<ConstantFP>(FalseVal)) &&
 772              !CFPf->getValueAPF().isZero()))
 773           return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
 774       }
 775       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX
 776     }
 777     // NOTE: if we wanted to, this is where to detect ABS
 778   }
 779
 780   // See if we are selecting two values based on a comparison of the two values.
 781   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(CondVal))
 782     if (Instruction *Result = visitSelectInstWithICmp(SI, ICI))
 783       return Result;
 784
 785   if (Instruction *TI = dyn_cast<Instruction>(TrueVal))
 786     if (Instruction *FI = dyn_cast<Instruction>(FalseVal))
 787       if (TI->hasOneUse() && FI->hasOneUse()) {
 788         Instruction *AddOp = 0, *SubOp = 0;
 789
 790         // Turn (select C, (op X, Y), (op X, Z)) -> (op X, (select C, Y, Z))
 791         if (TI->getOpcode() == FI->getOpcode())
 792           if (Instruction *IV = FoldSelectOpOp(SI, TI, FI))
 793             return IV;
 794
 795         // Turn select C, (X+Y), (X-Y) --> (X+(select C, Y, (-Y))).  This is
 796         // even legal for FP.
 797         if ((TI->getOpcode() == Instruction::Sub &&
 798              FI->getOpcode() == Instruction::Add) ||
 799             (TI->getOpcode() == Instruction::FSub &&
 800              FI->getOpcode() == Instruction::FAdd)) {
 801           AddOp = FI; SubOp = TI;
 802         } else if ((FI->getOpcode() == Instruction::Sub &&
 803                     TI->getOpcode() == Instruction::Add) ||
 804                    (FI->getOpcode() == Instruction::FSub &&
 805                     TI->getOpcode() == Instruction::FAdd)) {
 806           AddOp = TI; SubOp = FI;
 807         }
 808
 809         if (AddOp) {
 810           Value *OtherAddOp = 0;
 811           if (SubOp->getOperand(0) == AddOp->getOperand(0)) {
 812             OtherAddOp = AddOp->getOperand(1);
 813           } else if (SubOp->getOperand(0) == AddOp->getOperand(1)) {
 814             OtherAddOp = AddOp->getOperand(0);
 815           }
 816
 817           if (OtherAddOp) {
 818             // So at this point we know we have (Y -> OtherAddOp):
 819             //        select C, (add X, Y), (sub X, Z)
 820             Value *NegVal;  // Compute -Z
 821             if (SI.getType()->isFPOrFPVectorTy()) {
 822               NegVal = Builder->CreateFNeg(SubOp->getOperand(1));
 823             } else {
 824               NegVal = Builder->CreateNeg(SubOp->getOperand(1));
 825             }
 826
 827             Value *NewTrueOp = OtherAddOp;
 828             Value *NewFalseOp = NegVal;
 829             if (AddOp != TI)
 830               std::swap(NewTrueOp, NewFalseOp);
 831             Value *NewSel =
 832               Builder->CreateSelect(CondVal, NewTrueOp,
 833                                     NewFalseOp, SI.getName() + ".p");
 834
 835             if (SI.getType()->isFPOrFPVectorTy())
 836               return BinaryOperator::CreateFAdd(SubOp->getOperand(0), NewSel);
 837             else
 838               return BinaryOperator::CreateAdd(SubOp->getOperand(0), NewSel);
 839           }
 840         }
 841       }
 842
 843   // See if we can fold the select into one of our operands.
 844   if (SI.getType()->isIntegerTy()) {
 845     if (Instruction *FoldI = FoldSelectIntoOp(SI, TrueVal, FalseVal))
 846       return FoldI;
 847
 848     // MAX(MAX(a, b), a) -> MAX(a, b)
 849     // MIN(MIN(a, b), a) -> MIN(a, b)
 850     // MAX(MIN(a, b), a) -> a
 851     // MIN(MAX(a, b), a) -> a
 852     Value *LHS, *RHS, *LHS2, *RHS2;
 853     if (SelectPatternFlavor SPF = MatchSelectPattern(&SI, LHS, RHS)) {
 854       if (SelectPatternFlavor SPF2 = MatchSelectPattern(LHS, LHS2, RHS2))
 855         if (Instruction *R = FoldSPFofSPF(cast<Instruction>(LHS),SPF2,LHS2,RHS2,
 856                                           SI, SPF, RHS))
 857           return R;
 858       if (SelectPatternFlavor SPF2 = MatchSelectPattern(RHS, LHS2, RHS2))
 859         if (Instruction *R = FoldSPFofSPF(cast<Instruction>(RHS),SPF2,LHS2,RHS2,
 860                                           SI, SPF, LHS))
 861           return R;
 862     }
 863
 864     // TODO.
 865     // ABS(-X) -> ABS(X)
 866     // ABS(ABS(X)) -> ABS(X)
 867   }
 868
 869   // See if we can fold the select into a phi node if the condition is a select.
 870   if (isa<PHINode>(SI.getCondition()))
 871     // The true/false values have to be live in the PHI predecessor's blocks.
 872     if (CanSelectOperandBeMappingIntoPredBlock(TrueVal, SI) &&
 873         CanSelectOperandBeMappingIntoPredBlock(FalseVal, SI))
 874       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(SI))
 875         return NV;
 876
 877   if (SelectInst *TrueSI = dyn_cast<SelectInst>(TrueVal)) {
 878     if (TrueSI->getCondition() == CondVal) {
 879       SI.setOperand(1, TrueSI->getTrueValue());
 880       return &SI;
 881     }
 882   }
 883   if (SelectInst *FalseSI = dyn_cast<SelectInst>(FalseVal)) {
 884     if (FalseSI->getCondition() == CondVal) {
 885       SI.setOperand(2, FalseSI->getFalseValue());
 886       return &SI;
 887     }
 888   }
 889
 890   if (BinaryOperator::isNot(CondVal)) {
 891     SI.setOperand(0, BinaryOperator::getNotArgument(CondVal));
 892     SI.setOperand(1, FalseVal);
 893     SI.setOperand(2, TrueVal);
 894     return &SI;
 895   }
 896
 897   return 0;
 898 }