lib/Transforms/InstCombine/InstCombineCasts.cpp

   1 //===- InstCombineCasts.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 visit functions for cast operations.
  11 //
  12 //===----------------------------------------------------------------------===//
  13
  14 #include "InstCombine.h"
  15 #include "llvm/Target/TargetData.h"
  16 #include "llvm/Support/PatternMatch.h"
  17 using namespace llvm;
  18 using namespace PatternMatch;
  19
  20 /// DecomposeSimpleLinearExpr - Analyze 'Val', seeing if it is a simple linear
  21 /// expression.  If so, decompose it, returning some value X, such that Val is
  22 /// X*Scale+Offset.
  23 ///
  24 static Value *DecomposeSimpleLinearExpr(Value *Val, unsigned &Scale,
  25                                         int &Offset) {
  26   assert(Val->getType()->isInteger(32) && "Unexpected allocation size type!");
  27   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Val)) {
  28     Offset = CI->getZExtValue();
  29     Scale  = 0;
  30     return ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Val->getContext()), 0);
  31   }
  32
  33   if (BinaryOperator *I = dyn_cast<BinaryOperator>(Val)) {
  34     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
  35       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
  36         // This is a value scaled by '1 << the shift amt'.
  37         Scale = 1U << RHS->getZExtValue();
  38         Offset = 0;
  39         return I->getOperand(0);
  40       }
  41
  42       if (I->getOpcode() == Instruction::Mul) {
  43         // This value is scaled by 'RHS'.
  44         Scale = RHS->getZExtValue();
  45         Offset = 0;
  46         return I->getOperand(0);
  47       }
  48
  49       if (I->getOpcode() == Instruction::Add) {
  50         // We have X+C.  Check to see if we really have (X*C2)+C1,
  51         // where C1 is divisible by C2.
  52         unsigned SubScale;
  53         Value *SubVal =
  54           DecomposeSimpleLinearExpr(I->getOperand(0), SubScale, Offset);
  55         Offset += RHS->getZExtValue();
  56         Scale = SubScale;
  57         return SubVal;
  58       }
  59     }
  60   }
  61
  62   // Otherwise, we can't look past this.
  63   Scale = 1;
  64   Offset = 0;
  65   return Val;
  66 }
  67
  68 /// PromoteCastOfAllocation - If we find a cast of an allocation instruction,
  69 /// try to eliminate the cast by moving the type information into the alloc.
  70 Instruction *InstCombiner::PromoteCastOfAllocation(BitCastInst &CI,
  71                                                    AllocaInst &AI) {
  72   // This requires TargetData to get the alloca alignment and size information.
  73   if (!TD) return 0;
  74
  75   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(CI.getType());
  76
  77   BuilderTy AllocaBuilder(*Builder);
  78   AllocaBuilder.SetInsertPoint(AI.getParent(), &AI);
  79
  80   // Get the type really allocated and the type casted to.
  81   const Type *AllocElTy = AI.getAllocatedType();
  82   const Type *CastElTy = PTy->getElementType();
  83   if (!AllocElTy->isSized() || !CastElTy->isSized()) return 0;
  84
  85   unsigned AllocElTyAlign = TD->getABITypeAlignment(AllocElTy);
  86   unsigned CastElTyAlign = TD->getABITypeAlignment(CastElTy);
  87   if (CastElTyAlign < AllocElTyAlign) return 0;
  88
  89   // If the allocation has multiple uses, only promote it if we are strictly
  90   // increasing the alignment of the resultant allocation.  If we keep it the
  91   // same, we open the door to infinite loops of various kinds.  (A reference
  92   // from a dbg.declare doesn't count as a use for this purpose.)
  93   if (!AI.hasOneUse() && !hasOneUsePlusDeclare(&AI) &&
  94       CastElTyAlign == AllocElTyAlign) return 0;
  95
  96   uint64_t AllocElTySize = TD->getTypeAllocSize(AllocElTy);
  97   uint64_t CastElTySize = TD->getTypeAllocSize(CastElTy);
  98   if (CastElTySize == 0 || AllocElTySize == 0) return 0;
  99
 100   // See if we can satisfy the modulus by pulling a scale out of the array
 101   // size argument.
 102   unsigned ArraySizeScale;
 103   int ArrayOffset;
 104   Value *NumElements = // See if the array size is a decomposable linear expr.
 105     DecomposeSimpleLinearExpr(AI.getOperand(0), ArraySizeScale, ArrayOffset);
 106
 107   // If we can now satisfy the modulus, by using a non-1 scale, we really can
 108   // do the xform.
 109   if ((AllocElTySize*ArraySizeScale) % CastElTySize != 0 ||
 110       (AllocElTySize*ArrayOffset   ) % CastElTySize != 0) return 0;
 111
 112   unsigned Scale = (AllocElTySize*ArraySizeScale)/CastElTySize;
 113   Value *Amt = 0;
 114   if (Scale == 1) {
 115     Amt = NumElements;
 116   } else {
 117     Amt = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(CI.getContext()), Scale);
 118     // Insert before the alloca, not before the cast.
 119     Amt = AllocaBuilder.CreateMul(Amt, NumElements, "tmp");
 120   }
 121
 122   if (int Offset = (AllocElTySize*ArrayOffset)/CastElTySize) {
 123     Value *Off = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(CI.getContext()),
 124                                   Offset, true);
 125     Amt = AllocaBuilder.CreateAdd(Amt, Off, "tmp");
 126   }
 127
 128   AllocaInst *New = AllocaBuilder.CreateAlloca(CastElTy, Amt);
 129   New->setAlignment(AI.getAlignment());
 130   New->takeName(&AI);
 131
 132   // If the allocation has one real use plus a dbg.declare, just remove the
 133   // declare.
 134   if (DbgDeclareInst *DI = hasOneUsePlusDeclare(&AI)) {
 135     EraseInstFromFunction(*(Instruction*)DI);
 136   }
 137   // If the allocation has multiple real uses, insert a cast and change all
 138   // things that used it to use the new cast.  This will also hack on CI, but it
 139   // will die soon.
 140   else if (!AI.hasOneUse()) {
 141     // New is the allocation instruction, pointer typed. AI is the original
 142     // allocation instruction, also pointer typed. Thus, cast to use is BitCast.
 143     Value *NewCast = AllocaBuilder.CreateBitCast(New, AI.getType(), "tmpcast");
 144     AI.replaceAllUsesWith(NewCast);
 145   }
 146   return ReplaceInstUsesWith(CI, New);
 147 }
 148
 149
 150 /// CanEvaluateInDifferentType - Return true if we can take the specified value
 151 /// and return it as type Ty without inserting any new casts and without
 152 /// changing the computed value.  This is used by code that tries to decide
 153 /// whether promoting or shrinking integer operations to wider or smaller types
 154 /// will allow us to eliminate a truncate or extend.
 155 ///
 156 /// This is a truncation operation if Ty is smaller than V->getType(), or a zero
 157 /// extension operation if Ty is larger.
 158 ///
 159 /// If CastOpc is a truncation, then Ty will be a type smaller than V.  We
 160 /// should return true if trunc(V) can be computed by computing V in the smaller
 161 /// type.  If V is an instruction, then trunc(inst(x,y)) can be computed as
 162 /// inst(trunc(x),trunc(y)), which only makes sense if x and y can be
 163 /// efficiently truncated.
 164 ///
 165 /// If CastOpc is zext, we are asking if the low bits of the value can be
 166 /// computed in a larger type, which is then and'd to get the final result.
 167 static bool CanEvaluateInDifferentType(Value *V, const Type *Ty,
 168                                        unsigned CastOpc,
 169                                        unsigned &NumCastsRemoved) {
 170   assert(CastOpc == Instruction::ZExt || CastOpc == Instruction::Trunc);
 171
 172   // We can always evaluate constants in another type.
 173   if (isa<Constant>(V))
 174     return true;
 175
 176   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
 177   if (!I) return false;
 178
 179   const Type *OrigTy = V->getType();
 180
 181   // If this is an extension or truncate, we can often eliminate it.
 182   if (isa<TruncInst>(I) || isa<ZExtInst>(I) || isa<SExtInst>(I)) {
 183     // If this is a cast from the destination type, we can trivially eliminate
 184     // it, and this will remove a cast overall.
 185     if (I->getOperand(0)->getType() == Ty) {
 186       // If the first operand is itself a cast, and is eliminable, do not count
 187       // this as an eliminable cast.  We would prefer to eliminate those two
 188       // casts first.
 189       if (!isa<CastInst>(I->getOperand(0)) && I->hasOneUse())
 190         ++NumCastsRemoved;
 191       return true;
 192     }
 193   }
 194
 195   // We can't extend or shrink something that has multiple uses: doing so would
 196   // require duplicating the instruction in general, which isn't profitable.
 197   if (!I->hasOneUse()) return false;
 198
 199   unsigned Opc = I->getOpcode();
 200   switch (Opc) {
 201   case Instruction::Add:
 202   case Instruction::Sub:
 203   case Instruction::Mul:
 204   case Instruction::And:
 205   case Instruction::Or:
 206   case Instruction::Xor:
 207     // These operators can all arbitrarily be extended or truncated.
 208     return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
 209                                       NumCastsRemoved) &&
 210            CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, CastOpc,
 211                                       NumCastsRemoved);
 212
 213   case Instruction::UDiv:
 214   case Instruction::URem: {
 215     // UDiv and URem can be truncated if all the truncated bits are zero.
 216     uint32_t OrigBitWidth = OrigTy->getScalarSizeInBits();
 217     uint32_t BitWidth = Ty->getScalarSizeInBits();
 218     if (BitWidth < OrigBitWidth) {
 219       APInt Mask = APInt::getHighBitsSet(OrigBitWidth, OrigBitWidth-BitWidth);
 220       if (MaskedValueIsZero(I->getOperand(0), Mask) &&
 221           MaskedValueIsZero(I->getOperand(1), Mask)) {
 222         return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
 223                                           NumCastsRemoved) &&
 224                CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, CastOpc,
 225                                           NumCastsRemoved);
 226       }
 227     }
 228     break;
 229   }
 230   case Instruction::Shl:
 231     // If we are truncating the result of this SHL, and if it's a shift of a
 232     // constant amount, we can always perform a SHL in a smaller type.
 233     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
 234       uint32_t BitWidth = Ty->getScalarSizeInBits();
 235       if (BitWidth < OrigTy->getScalarSizeInBits() &&
 236           CI->getLimitedValue(BitWidth) < BitWidth)
 237         return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
 238                                           NumCastsRemoved);
 239     }
 240     break;
 241   case Instruction::LShr:
 242     // If this is a truncate of a logical shr, we can truncate it to a smaller
 243     // lshr iff we know that the bits we would otherwise be shifting in are
 244     // already zeros.
 245     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
 246       uint32_t OrigBitWidth = OrigTy->getScalarSizeInBits();
 247       uint32_t BitWidth = Ty->getScalarSizeInBits();
 248       if (BitWidth < OrigBitWidth &&
 249           MaskedValueIsZero(I->getOperand(0),
 250             APInt::getHighBitsSet(OrigBitWidth, OrigBitWidth-BitWidth)) &&
 251           CI->getLimitedValue(BitWidth) < BitWidth) {
 252         return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
 253                                           NumCastsRemoved);
 254       }
 255     }
 256     break;
 257   case Instruction::ZExt:
 258   case Instruction::SExt:
 259   case Instruction::Trunc:
 260     // If this is the same kind of case as our original (e.g. zext+zext), we
 261     // can safely replace it.  Note that replacing it does not reduce the number
 262     // of casts in the input.
 263     if (Opc == CastOpc)
 264       return true;
 265
 266     // sext (zext ty1), ty2 -> zext ty2
 267     if (CastOpc == Instruction::SExt && Opc == Instruction::ZExt)
 268       return true;
 269     break;
 270   case Instruction::Select: {
 271     SelectInst *SI = cast<SelectInst>(I);
 272     return CanEvaluateInDifferentType(SI->getTrueValue(), Ty, CastOpc,
 273                                       NumCastsRemoved) &&
 274            CanEvaluateInDifferentType(SI->getFalseValue(), Ty, CastOpc,
 275                                       NumCastsRemoved);
 276   }
 277   case Instruction::PHI: {
 278     // We can change a phi if we can change all operands.  Note that we never
 279     // get into trouble with cyclic PHIs here because we only consider
 280     // instructions with a single use.
 281     PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
 282     for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
 283       if (!CanEvaluateInDifferentType(PN->getIncomingValue(i), Ty, CastOpc,
 284                                       NumCastsRemoved))
 285         return false;
 286     return true;
 287   }
 288   default:
 289     // TODO: Can handle more cases here.
 290     break;
 291   }
 292
 293   return false;
 294 }
 295
 296 /// CanEvaluateSExtd - Return true if we can take the specified value
 297 /// and return it as type Ty without inserting any new casts and without
 298 /// changing the value of the common low bits.  This is used by code that tries
 299 /// to promote integer operations to a wider types will allow us to eliminate
 300 /// the extension.
 301 ///
 302 /// This returns 0 if we can't do this or the number of sign bits that would be
 303 /// set if we can.  For example, CanEvaluateSExtd(i16 1, i64) would return 63,
 304 /// because the computation can be extended (to "i64 1") and the resulting
 305 /// computation has 63 equal sign bits.
 306 ///
 307 /// This function works on both vectors and scalars.  For vectors, the result is
 308 /// the number of bits known sign extended in each element.
 309 ///
 310 static unsigned CanEvaluateSExtd(Value *V, const Type *Ty,
 311                                  unsigned &NumCastsRemoved, TargetData *TD) {
 312   assert(V->getType()->getScalarSizeInBits() < Ty->getScalarSizeInBits() &&
 313          "Can't sign extend type to a smaller type");
 314   // If this is a constant, return the number of sign bits the extended version
 315   // of it would have.
 316   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
 317     return ComputeNumSignBits(ConstantExpr::getSExt(C, Ty), TD);
 318
 319   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
 320   if (!I) return 0;
 321
 322   // If this is a truncate from the destination type, we can trivially eliminate
 323   // it, and this will remove a cast overall.
 324   if (isa<TruncInst>(I) && I->getOperand(0)->getType() == Ty) {
 325     // If the operand of the truncate is itself a cast, and is eliminable, do
 326     // not count this as an eliminable cast.  We would prefer to eliminate those
 327     // two casts first.
 328     if (!isa<CastInst>(I->getOperand(0)) && I->hasOneUse())
 329       ++NumCastsRemoved;
 330     return ComputeNumSignBits(I->getOperand(0), TD);
 331   }
 332
 333   // We can't extend or shrink something that has multiple uses: doing so would
 334   // require duplicating the instruction in general, which isn't profitable.
 335   if (!I->hasOneUse()) return 0;
 336
 337   const Type *OrigTy = V->getType();
 338
 339   unsigned Opc = I->getOpcode();
 340   unsigned Tmp1, Tmp2;
 341   switch (Opc) {
 342   case Instruction::And:
 343   case Instruction::Or:
 344   case Instruction::Xor:
 345     // These operators can all arbitrarily be extended or truncated.
 346     Tmp1 = CanEvaluateSExtd(I->getOperand(0), Ty, NumCastsRemoved, TD);
 347     if (Tmp1 == 0) return 0;
 348     Tmp2 = CanEvaluateSExtd(I->getOperand(1), Ty, NumCastsRemoved, TD);
 349     return std::min(Tmp1, Tmp2);
 350   case Instruction::Add:
 351   case Instruction::Sub:
 352     // Add/Sub can have at most one carry/borrow bit.
 353     Tmp1 = CanEvaluateSExtd(I->getOperand(0), Ty, NumCastsRemoved, TD);
 354     if (Tmp1 == 0) return 0;
 355     Tmp2 = CanEvaluateSExtd(I->getOperand(1), Ty, NumCastsRemoved, TD);
 356     if (Tmp2 == 0) return 0;
 357     return std::min(Tmp1, Tmp2)-1;
 358   case Instruction::Mul:
 359     // These operators can all arbitrarily be extended or truncated.
 360     if (!CanEvaluateSExtd(I->getOperand(0), Ty, NumCastsRemoved, TD))
 361       return 0;
 362     if (!CanEvaluateSExtd(I->getOperand(1), Ty, NumCastsRemoved, TD))
 363       return 0;
 364     return 1; // IMPROVE?
 365
 366   //case Instruction::Shl:   TODO
 367   //case Instruction::LShr:  TODO
 368   //case Instruction::Trunc: TODO
 369
 370   case Instruction::SExt:
 371   case Instruction::ZExt: {
 372     // sext(sext(x)) -> sext(x)
 373     // sext(zext(x)) -> zext(x)
 374     // Note that replacing a cast does not reduce the number of casts in the
 375     // input.
 376     unsigned InSignBits = ComputeNumSignBits(I, TD);
 377     unsigned ExtBits = Ty->getScalarSizeInBits()-OrigTy->getScalarSizeInBits();
 378     // We'll end up extending it all the way out.
 379     return InSignBits+ExtBits;
 380   }
 381   case Instruction::Select: {
 382     SelectInst *SI = cast<SelectInst>(I);
 383     Tmp1 = CanEvaluateSExtd(SI->getTrueValue(), Ty, NumCastsRemoved, TD);
 384     if (Tmp1 == 0) return 0;
 385     Tmp2 = CanEvaluateSExtd(SI->getFalseValue(), Ty, NumCastsRemoved,TD);
 386     return std::min(Tmp1, Tmp2);
 387   }
 388   case Instruction::PHI: {
 389     // We can change a phi if we can change all operands.  Note that we never
 390     // get into trouble with cyclic PHIs here because we only consider
 391     // instructions with a single use.
 392     PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
 393     unsigned Result = ~0U;
 394     for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
 395       Result = std::min(Result,
 396                         CanEvaluateSExtd(PN->getIncomingValue(i), Ty,
 397                                          NumCastsRemoved, TD));
 398       if (Result == 0) return 0;
 399     }
 400     return Result;
 401   }
 402   default:
 403     // TODO: Can handle more cases here.
 404     break;
 405   }
 406
 407   return 0;
 408 }
 409
 410
 411 /// EvaluateInDifferentType - Given an expression that
 412 /// CanEvaluateInDifferentType or CanEvaluateSExtd returns true for, actually
 413 /// insert the code to evaluate the expression.
 414 Value *InstCombiner::EvaluateInDifferentType(Value *V, const Type *Ty,
 415                                              bool isSigned) {
 416   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
 417     return ConstantExpr::getIntegerCast(C, Ty, isSigned /*Sext or ZExt*/);
 418
 419   // Otherwise, it must be an instruction.
 420   Instruction *I = cast<Instruction>(V);
 421   Instruction *Res = 0;
 422   unsigned Opc = I->getOpcode();
 423   switch (Opc) {
 424   case Instruction::Add:
 425   case Instruction::Sub:
 426   case Instruction::Mul:
 427   case Instruction::And:
 428   case Instruction::Or:
 429   case Instruction::Xor:
 430   case Instruction::AShr:
 431   case Instruction::LShr:
 432   case Instruction::Shl:
 433   case Instruction::UDiv:
 434   case Instruction::URem: {
 435     Value *LHS = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, isSigned);
 436     Value *RHS = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, isSigned);
 437     Res = BinaryOperator::Create((Instruction::BinaryOps)Opc, LHS, RHS);
 438     break;
 439   }
 440   case Instruction::Trunc:
 441   case Instruction::ZExt:
 442   case Instruction::SExt:
 443     // If the source type of the cast is the type we're trying for then we can
 444     // just return the source.  There's no need to insert it because it is not
 445     // new.
 446     if (I->getOperand(0)->getType() == Ty)
 447       return I->getOperand(0);
 448
 449     // Otherwise, must be the same type of cast, so just reinsert a new one.
 450     Res = CastInst::Create(cast<CastInst>(I)->getOpcode(), I->getOperand(0),Ty);
 451     break;
 452   case Instruction::Select: {
 453     Value *True = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, isSigned);
 454     Value *False = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(2), Ty, isSigned);
 455     Res = SelectInst::Create(I->getOperand(0), True, False);
 456     break;
 457   }
 458   case Instruction::PHI: {
 459     PHINode *OPN = cast<PHINode>(I);
 460     PHINode *NPN = PHINode::Create(Ty);
 461     for (unsigned i = 0, e = OPN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
 462       Value *V =EvaluateInDifferentType(OPN->getIncomingValue(i), Ty, isSigned);
 463       NPN->addIncoming(V, OPN->getIncomingBlock(i));
 464     }
 465     Res = NPN;
 466     break;
 467   }
 468   default:
 469     // TODO: Can handle more cases here.
 470     llvm_unreachable("Unreachable!");
 471     break;
 472   }
 473
 474   Res->takeName(I);
 475   return InsertNewInstBefore(Res, *I);
 476 }
 477
 478
 479 /// This function is a wrapper around CastInst::isEliminableCastPair. It
 480 /// simply extracts arguments and returns what that function returns.
 481 static Instruction::CastOps
 482 isEliminableCastPair(
 483   const CastInst *CI, ///< The first cast instruction
 484   unsigned opcode,       ///< The opcode of the second cast instruction
 485   const Type *DstTy,     ///< The target type for the second cast instruction
 486   TargetData *TD         ///< The target data for pointer size
 487 ) {
 488
 489   const Type *SrcTy = CI->getOperand(0)->getType();   // A from above
 490   const Type *MidTy = CI->getType();                  // B from above
 491
 492   // Get the opcodes of the two Cast instructions
 493   Instruction::CastOps firstOp = Instruction::CastOps(CI->getOpcode());
 494   Instruction::CastOps secondOp = Instruction::CastOps(opcode);
 495
 496   unsigned Res = CastInst::isEliminableCastPair(firstOp, secondOp, SrcTy, MidTy,
 497                                                 DstTy,
 498                                   TD ? TD->getIntPtrType(CI->getContext()) : 0);
 499
 500   // We don't want to form an inttoptr or ptrtoint that converts to an integer
 501   // type that differs from the pointer size.
 502   if ((Res == Instruction::IntToPtr &&
 503           (!TD || SrcTy != TD->getIntPtrType(CI->getContext()))) ||
 504       (Res == Instruction::PtrToInt &&
 505           (!TD || DstTy != TD->getIntPtrType(CI->getContext()))))
 506     Res = 0;
 507
 508   return Instruction::CastOps(Res);
 509 }
 510
 511 /// ValueRequiresCast - Return true if the cast from "V to Ty" actually results
 512 /// in any code being generated.  It does not require codegen if V is simple
 513 /// enough or if the cast can be folded into other casts.
 514 bool InstCombiner::ValueRequiresCast(Instruction::CastOps opcode,const Value *V,
 515                                      const Type *Ty) {
 516   if (V->getType() == Ty || isa<Constant>(V)) return false;
 517
 518   // If this is another cast that can be eliminated, it isn't codegen either.
 519   if (const CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(V))
 520     if (isEliminableCastPair(CI, opcode, Ty, TD))
 521       return false;
 522   return true;
 523 }
 524
 525
 526 /// @brief Implement the transforms common to all CastInst visitors.
 527 Instruction *InstCombiner::commonCastTransforms(CastInst &CI) {
 528   Value *Src = CI.getOperand(0);
 529
 530   // Many cases of "cast of a cast" are eliminable. If it's eliminable we just
 531   // eliminate it now.
 532   if (CastInst *CSrc = dyn_cast<CastInst>(Src)) {   // A->B->C cast
 533     if (Instruction::CastOps opc =
 534         isEliminableCastPair(CSrc, CI.getOpcode(), CI.getType(), TD)) {
 535       // The first cast (CSrc) is eliminable so we need to fix up or replace
 536       // the second cast (CI). CSrc will then have a good chance of being dead.
 537       return CastInst::Create(opc, CSrc->getOperand(0), CI.getType());
 538     }
 539   }
 540
 541   // If we are casting a select then fold the cast into the select
 542   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Src))
 543     if (Instruction *NV = FoldOpIntoSelect(CI, SI))
 544       return NV;
 545
 546   // If we are casting a PHI then fold the cast into the PHI
 547   if (isa<PHINode>(Src)) {
 548     // We don't do this if this would create a PHI node with an illegal type if
 549     // it is currently legal.
 550     if (!isa<IntegerType>(Src->getType()) ||
 551         !isa<IntegerType>(CI.getType()) ||
 552         ShouldChangeType(CI.getType(), Src->getType()))
 553       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(CI))
 554         return NV;
 555   }
 556
 557   return 0;
 558 }
 559
 560 /// commonIntCastTransforms - This function implements the common transforms
 561 /// for trunc, zext, and sext.
 562 Instruction *InstCombiner::commonIntCastTransforms(CastInst &CI) {
 563   if (Instruction *Result = commonCastTransforms(CI))
 564     return Result;
 565
 566   // See if we can simplify any instructions used by the LHS whose sole
 567   // purpose is to compute bits we don't care about.
 568   if (SimplifyDemandedInstructionBits(CI))
 569     return &CI;
 570
 571   // If the source isn't an instruction or has more than one use then we
 572   // can't do anything more.
 573   Instruction *Src = dyn_cast<Instruction>(CI.getOperand(0));
 574   if (!Src || !Src->hasOneUse())
 575     return 0;
 576
 577   // Check to see if we can eliminate the cast by changing the entire
 578   // computation chain to do the computation in the result type.
 579   const Type *SrcTy = Src->getType();
 580   const Type *DestTy = CI.getType();
 581
 582   // Only do this if the dest type is a simple type, don't convert the
 583   // expression tree to something weird like i93 unless the source is also
 584   // strange.
 585   if (!isa<VectorType>(DestTy) && !ShouldChangeType(SrcTy, DestTy))
 586     return 0;
 587
 588   // Attempt to propagate the cast into the instruction for int->int casts.
 589   unsigned NumCastsRemoved = 0;
 590   switch (CI.getOpcode()) {
 591   default: assert(0 && "not an integer cast");
 592   case Instruction::Trunc:
 593     if (!CanEvaluateInDifferentType(Src, DestTy,
 594                                     Instruction::Trunc, NumCastsRemoved))
 595       return 0;
 596
 597     // If this cast is a truncate, evaluting in a different type always
 598     // eliminates the cast, so it is always a win.
 599     break;
 600   case Instruction::ZExt:
 601     if (!CanEvaluateInDifferentType(Src, DestTy,
 602                                     Instruction::ZExt, NumCastsRemoved))
 603       return 0;
 604
 605     // If this is a zero-extension, we need to do an AND to maintain the clear
 606     // top-part of the computation, so we require that the input have eliminated
 607     // at least one cast.
 608     if (NumCastsRemoved < 1)
 609       return 0;
 610     break;
 611   case Instruction::SExt: {
 612     // Check to see if we can do this transformation, and if so, how many bits
 613     // of the promoted expression will be known copies of the sign bit in the
 614     // result.
 615     unsigned NumBitsSExt = CanEvaluateSExtd(Src, DestTy, NumCastsRemoved, TD);
 616     if (NumBitsSExt == 0)
 617       return 0;
 618
 619     uint32_t SrcBitSize = SrcTy->getScalarSizeInBits();
 620     uint32_t DestBitSize = DestTy->getScalarSizeInBits();
 621
 622     // Because this is a sign extension, we can always transform it by inserting
 623     // two new shifts (to do the extension).  However, this is only profitable
 624     // if we've eliminated two or more casts from the input.  If we know the
 625     // result will be sign-extended enough to not require these shifts, we can
 626     // always do the transformation.
 627     if (NumCastsRemoved < 2 &&
 628         NumBitsSExt <= DestBitSize-SrcBitSize)
 629       return 0;
 630
 631     // Okay, we can transform this!  Insert the new expression now.
 632     DEBUG(dbgs() << "ICE: EvaluateInDifferentType converting expression type"
 633           " to avoid sign extend: " << CI);
 634     Value *Res = EvaluateInDifferentType(Src, DestTy, true);
 635     assert(Res->getType() == DestTy);
 636
 637     // If the high bits are already filled with sign bit, just replace this
 638     // cast with the result.
 639     if (NumBitsSExt > DestBitSize - SrcBitSize ||
 640         ComputeNumSignBits(Res) > DestBitSize - SrcBitSize)
 641       return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
 642
 643     // We need to emit a cast to truncate, then a cast to sext.
 644     return new SExtInst(Builder->CreateTrunc(Res, Src->getType()), DestTy);
 645   }
 646   }
 647
 648   DEBUG(dbgs() << "ICE: EvaluateInDifferentType converting expression type"
 649         " to avoid cast: " << CI);
 650   Value *Res = EvaluateInDifferentType(Src, DestTy, false);
 651   assert(Res->getType() == DestTy);
 652
 653   uint32_t SrcBitSize = SrcTy->getScalarSizeInBits();
 654   uint32_t DestBitSize = DestTy->getScalarSizeInBits();
 655   switch (CI.getOpcode()) {
 656   default: assert(0 && "Unknown cast type!");
 657   case Instruction::Trunc:
 658     // Just replace this cast with the result.
 659     return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
 660   case Instruction::ZExt: {
 661     // If the high bits are already zero, just replace this cast with the
 662     // result.
 663     APInt Mask(APInt::getBitsSet(DestBitSize, SrcBitSize, DestBitSize));
 664     if (MaskedValueIsZero(Res, Mask))
 665       return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
 666
 667     // We need to emit an AND to clear the high bits.
 668     Constant *C = ConstantInt::get(CI.getContext(),
 669                              APInt::getLowBitsSet(DestBitSize, SrcBitSize));
 670     return BinaryOperator::CreateAnd(Res, C);
 671   }
 672   case Instruction::SExt: {
 673     // If the high bits are already filled with sign bit, just replace this
 674     // cast with the result.
 675     unsigned NumSignBits = ComputeNumSignBits(Res);
 676     if (NumSignBits > (DestBitSize - SrcBitSize))
 677       return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
 678
 679     // We need to emit a cast to truncate, then a cast to sext.
 680     return new SExtInst(Builder->CreateTrunc(Res, Src->getType()), DestTy);
 681   }
 682   }
 683 }
 684
 685 Instruction *InstCombiner::visitTrunc(TruncInst &CI) {
 686   if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
 687     return Result;
 688
 689   Value *Src = CI.getOperand(0);
 690   const Type *DestTy = CI.getType();
 691
 692   // Canonicalize trunc x to i1 -> (icmp ne (and x, 1), 0), likewise for vector.
 693   if (DestTy->getScalarSizeInBits() == 1) {
 694     Constant *One = ConstantInt::get(Src->getType(), 1);
 695     Src = Builder->CreateAnd(Src, One, "tmp");
 696     Value *Zero = Constant::getNullValue(Src->getType());
 697     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Src, Zero);
 698   }
 699
 700   return 0;
 701 }
 702
 703 /// transformZExtICmp - Transform (zext icmp) to bitwise / integer operations
 704 /// in order to eliminate the icmp.
 705 Instruction *InstCombiner::transformZExtICmp(ICmpInst *ICI, Instruction &CI,
 706                                              bool DoXform) {
 707   // If we are just checking for a icmp eq of a single bit and zext'ing it
 708   // to an integer, then shift the bit to the appropriate place and then
 709   // cast to integer to avoid the comparison.
 710   if (ConstantInt *Op1C = dyn_cast<ConstantInt>(ICI->getOperand(1))) {
 711     const APInt &Op1CV = Op1C->getValue();
 712
 713     // zext (x <s  0) to i32 --> x>>u31      true if signbit set.
 714     // zext (x >s -1) to i32 --> (x>>u31)^1  true if signbit clear.
 715     if ((ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && Op1CV == 0) ||
 716         (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT &&Op1CV.isAllOnesValue())) {
 717       if (!DoXform) return ICI;
 718
 719       Value *In = ICI->getOperand(0);
 720       Value *Sh = ConstantInt::get(In->getType(),
 721                                    In->getType()->getScalarSizeInBits()-1);
 722       In = Builder->CreateLShr(In, Sh, In->getName()+".lobit");
 723       if (In->getType() != CI.getType())
 724         In = Builder->CreateIntCast(In, CI.getType(), false/*ZExt*/, "tmp");
 725
 726       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT) {
 727         Constant *One = ConstantInt::get(In->getType(), 1);
 728         In = Builder->CreateXor(In, One, In->getName()+".not");
 729       }
 730
 731       return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
 732     }
 733
 734
 735
 736     // zext (X == 0) to i32 --> X^1      iff X has only the low bit set.
 737     // zext (X == 0) to i32 --> (X>>1)^1 iff X has only the 2nd bit set.
 738     // zext (X == 1) to i32 --> X        iff X has only the low bit set.
 739     // zext (X == 2) to i32 --> X>>1     iff X has only the 2nd bit set.
 740     // zext (X != 0) to i32 --> X        iff X has only the low bit set.
 741     // zext (X != 0) to i32 --> X>>1     iff X has only the 2nd bit set.
 742     // zext (X != 1) to i32 --> X^1      iff X has only the low bit set.
 743     // zext (X != 2) to i32 --> (X>>1)^1 iff X has only the 2nd bit set.
 744     if ((Op1CV == 0 || Op1CV.isPowerOf2()) &&
 745         // This only works for EQ and NE
 746         ICI->isEquality()) {
 747       // If Op1C some other power of two, convert:
 748       uint32_t BitWidth = Op1C->getType()->getBitWidth();
 749       APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
 750       APInt TypeMask(APInt::getAllOnesValue(BitWidth));
 751       ComputeMaskedBits(ICI->getOperand(0), TypeMask, KnownZero, KnownOne);
 752
 753       APInt KnownZeroMask(~KnownZero);
 754       if (KnownZeroMask.isPowerOf2()) { // Exactly 1 possible 1?
 755         if (!DoXform) return ICI;
 756
 757         bool isNE = ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
 758         if (Op1CV != 0 && (Op1CV != KnownZeroMask)) {
 759           // (X&4) == 2 --> false
 760           // (X&4) != 2 --> true
 761           Constant *Res = ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(CI.getContext()),
 762                                            isNE);
 763           Res = ConstantExpr::getZExt(Res, CI.getType());
 764           return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
 765         }
 766
 767         uint32_t ShiftAmt = KnownZeroMask.logBase2();
 768         Value *In = ICI->getOperand(0);
 769         if (ShiftAmt) {
 770           // Perform a logical shr by shiftamt.
 771           // Insert the shift to put the result in the low bit.
 772           In = Builder->CreateLShr(In, ConstantInt::get(In->getType(),ShiftAmt),
 773                                    In->getName()+".lobit");
 774         }
 775
 776         if ((Op1CV != 0) == isNE) { // Toggle the low bit.
 777           Constant *One = ConstantInt::get(In->getType(), 1);
 778           In = Builder->CreateXor(In, One, "tmp");
 779         }
 780
 781         if (CI.getType() == In->getType())
 782           return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
 783         else
 784           return CastInst::CreateIntegerCast(In, CI.getType(), false/*ZExt*/);
 785       }
 786     }
 787   }
 788
 789   // icmp ne A, B is equal to xor A, B when A and B only really have one bit.
 790   // It is also profitable to transform icmp eq into not(xor(A, B)) because that
 791   // may lead to additional simplifications.
 792   if (ICI->isEquality() && CI.getType() == ICI->getOperand(0)->getType()) {
 793     if (const IntegerType *ITy = dyn_cast<IntegerType>(CI.getType())) {
 794       uint32_t BitWidth = ITy->getBitWidth();
 795       Value *LHS = ICI->getOperand(0);
 796       Value *RHS = ICI->getOperand(1);
 797
 798       APInt KnownZeroLHS(BitWidth, 0), KnownOneLHS(BitWidth, 0);
 799       APInt KnownZeroRHS(BitWidth, 0), KnownOneRHS(BitWidth, 0);
 800       APInt TypeMask(APInt::getAllOnesValue(BitWidth));
 801       ComputeMaskedBits(LHS, TypeMask, KnownZeroLHS, KnownOneLHS);
 802       ComputeMaskedBits(RHS, TypeMask, KnownZeroRHS, KnownOneRHS);
 803
 804       if (KnownZeroLHS == KnownZeroRHS && KnownOneLHS == KnownOneRHS) {
 805         APInt KnownBits = KnownZeroLHS | KnownOneLHS;
 806         APInt UnknownBit = ~KnownBits;
 807         if (UnknownBit.countPopulation() == 1) {
 808           if (!DoXform) return ICI;
 809
 810           Value *Result = Builder->CreateXor(LHS, RHS);
 811
 812           // Mask off any bits that are set and won't be shifted away.
 813           if (KnownOneLHS.uge(UnknownBit))
 814             Result = Builder->CreateAnd(Result,
 815                                         ConstantInt::get(ITy, UnknownBit));
 816
 817           // Shift the bit we're testing down to the lsb.
 818           Result = Builder->CreateLShr(
 819                Result, ConstantInt::get(ITy, UnknownBit.countTrailingZeros()));
 820
 821           if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
 822             Result = Builder->CreateXor(Result, ConstantInt::get(ITy, 1));
 823           Result->takeName(ICI);
 824           return ReplaceInstUsesWith(CI, Result);
 825         }
 826       }
 827     }
 828   }
 829
 830   return 0;
 831 }
 832
 833 Instruction *InstCombiner::visitZExt(ZExtInst &CI) {
 834   // If one of the common conversion will work, do it.
 835   if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
 836     return Result;
 837
 838   Value *Src = CI.getOperand(0);
 839
 840   // If this is a TRUNC followed by a ZEXT then we are dealing with integral
 841   // types and if the sizes are just right we can convert this into a logical
 842   // 'and' which will be much cheaper than the pair of casts.
 843   if (TruncInst *CSrc = dyn_cast<TruncInst>(Src)) {   // A->B->C cast
 844     // Get the sizes of the types involved.  We know that the intermediate type
 845     // will be smaller than A or C, but don't know the relation between A and C.
 846     Value *A = CSrc->getOperand(0);
 847     unsigned SrcSize = A->getType()->getScalarSizeInBits();
 848     unsigned MidSize = CSrc->getType()->getScalarSizeInBits();
 849     unsigned DstSize = CI.getType()->getScalarSizeInBits();
 850     // If we're actually extending zero bits, then if
 851     // SrcSize <  DstSize: zext(a & mask)
 852     // SrcSize == DstSize: a & mask
 853     // SrcSize  > DstSize: trunc(a) & mask
 854     if (SrcSize < DstSize) {
 855       APInt AndValue(APInt::getLowBitsSet(SrcSize, MidSize));
 856       Constant *AndConst = ConstantInt::get(A->getType(), AndValue);
 857       Value *And = Builder->CreateAnd(A, AndConst, CSrc->getName()+".mask");
 858       return new ZExtInst(And, CI.getType());
 859     }
 860
 861     if (SrcSize == DstSize) {
 862       APInt AndValue(APInt::getLowBitsSet(SrcSize, MidSize));
 863       return BinaryOperator::CreateAnd(A, ConstantInt::get(A->getType(),
 864                                                            AndValue));
 865     }
 866     if (SrcSize > DstSize) {
 867       Value *Trunc = Builder->CreateTrunc(A, CI.getType(), "tmp");
 868       APInt AndValue(APInt::getLowBitsSet(DstSize, MidSize));
 869       return BinaryOperator::CreateAnd(Trunc,
 870                                        ConstantInt::get(Trunc->getType(),
 871                                                                AndValue));
 872     }
 873   }
 874
 875   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Src))
 876     return transformZExtICmp(ICI, CI);
 877
 878   BinaryOperator *SrcI = dyn_cast<BinaryOperator>(Src);
 879   if (SrcI && SrcI->getOpcode() == Instruction::Or) {
 880     // zext (or icmp, icmp) --> or (zext icmp), (zext icmp) if at least one
 881     // of the (zext icmp) will be transformed.
 882     ICmpInst *LHS = dyn_cast<ICmpInst>(SrcI->getOperand(0));
 883     ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(SrcI->getOperand(1));
 884     if (LHS && RHS && LHS->hasOneUse() && RHS->hasOneUse() &&
 885         (transformZExtICmp(LHS, CI, false) ||
 886          transformZExtICmp(RHS, CI, false))) {
 887       Value *LCast = Builder->CreateZExt(LHS, CI.getType(), LHS->getName());
 888       Value *RCast = Builder->CreateZExt(RHS, CI.getType(), RHS->getName());
 889       return BinaryOperator::Create(Instruction::Or, LCast, RCast);
 890     }
 891   }
 892
 893   // zext(trunc(t) & C) -> (t & zext(C)).
 894   if (SrcI && SrcI->getOpcode() == Instruction::And && SrcI->hasOneUse())
 895     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(SrcI->getOperand(1)))
 896       if (TruncInst *TI = dyn_cast<TruncInst>(SrcI->getOperand(0))) {
 897         Value *TI0 = TI->getOperand(0);
 898         if (TI0->getType() == CI.getType())
 899           return
 900             BinaryOperator::CreateAnd(TI0,
 901                                 ConstantExpr::getZExt(C, CI.getType()));
 902       }
 903
 904   // zext((trunc(t) & C) ^ C) -> ((t & zext(C)) ^ zext(C)).
 905   if (SrcI && SrcI->getOpcode() == Instruction::Xor && SrcI->hasOneUse())
 906     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(SrcI->getOperand(1)))
 907       if (BinaryOperator *And = dyn_cast<BinaryOperator>(SrcI->getOperand(0)))
 908         if (And->getOpcode() == Instruction::And && And->hasOneUse() &&
 909             And->getOperand(1) == C)
 910           if (TruncInst *TI = dyn_cast<TruncInst>(And->getOperand(0))) {
 911             Value *TI0 = TI->getOperand(0);
 912             if (TI0->getType() == CI.getType()) {
 913               Constant *ZC = ConstantExpr::getZExt(C, CI.getType());
 914               Value *NewAnd = Builder->CreateAnd(TI0, ZC, "tmp");
 915               return BinaryOperator::CreateXor(NewAnd, ZC);
 916             }
 917           }
 918
 919   // zext (xor i1 X, true) to i32  --> xor (zext i1 X to i32), 1
 920   Value *X;
 921   if (SrcI && SrcI->hasOneUse() && SrcI->getType()->isInteger(1) &&
 922       match(SrcI, m_Not(m_Value(X))) &&
 923       (!X->hasOneUse() || !isa<CmpInst>(X))) {
 924     Value *New = Builder->CreateZExt(X, CI.getType());
 925     return BinaryOperator::CreateXor(New, ConstantInt::get(CI.getType(), 1));
 926   }
 927
 928   return 0;
 929 }
 930
 931 Instruction *InstCombiner::visitSExt(SExtInst &CI) {
 932   if (Instruction *I = commonIntCastTransforms(CI))
 933     return I;
 934
 935   Value *Src = CI.getOperand(0);
 936
 937   // Canonicalize sign-extend from i1 to a select.
 938   if (Src->getType()->isInteger(1))
 939     return SelectInst::Create(Src,
 940                               Constant::getAllOnesValue(CI.getType()),
 941                               Constant::getNullValue(CI.getType()));
 942
 943   // See if the value being truncated is already sign extended.  If so, just
 944   // eliminate the trunc/sext pair.
 945   if (Operator::getOpcode(Src) == Instruction::Trunc) {
 946     Value *Op = cast<User>(Src)->getOperand(0);
 947     unsigned OpBits   = Op->getType()->getScalarSizeInBits();
 948     unsigned MidBits  = Src->getType()->getScalarSizeInBits();
 949     unsigned DestBits = CI.getType()->getScalarSizeInBits();
 950     unsigned NumSignBits = ComputeNumSignBits(Op);
 951
 952     if (OpBits == DestBits) {
 953       // Op is i32, Mid is i8, and Dest is i32.  If Op has more than 24 sign
 954       // bits, it is already ready.
 955       if (NumSignBits > DestBits-MidBits)
 956         return ReplaceInstUsesWith(CI, Op);
 957     } else if (OpBits < DestBits) {
 958       // Op is i32, Mid is i8, and Dest is i64.  If Op has more than 24 sign
 959       // bits, just sext from i32.
 960       if (NumSignBits > OpBits-MidBits)
 961         return new SExtInst(Op, CI.getType(), "tmp");
 962     } else {
 963       // Op is i64, Mid is i8, and Dest is i32.  If Op has more than 56 sign
 964       // bits, just truncate to i32.
 965       if (NumSignBits > OpBits-MidBits)
 966         return new TruncInst(Op, CI.getType(), "tmp");
 967     }
 968   }
 969
 970   // If the input is a shl/ashr pair of a same constant, then this is a sign
 971   // extension from a smaller value.  If we could trust arbitrary bitwidth
 972   // integers, we could turn this into a truncate to the smaller bit and then
 973   // use a sext for the whole extension.  Since we don't, look deeper and check
 974   // for a truncate.  If the source and dest are the same type, eliminate the
 975   // trunc and extend and just do shifts.  For example, turn:
 976   //   %a = trunc i32 %i to i8
 977   //   %b = shl i8 %a, 6
 978   //   %c = ashr i8 %b, 6
 979   //   %d = sext i8 %c to i32
 980   // into:
 981   //   %a = shl i32 %i, 30
 982   //   %d = ashr i32 %a, 30
 983   Value *A = 0;
 984   ConstantInt *BA = 0, *CA = 0;
 985   if (match(Src, m_AShr(m_Shl(m_Value(A), m_ConstantInt(BA)),
 986                         m_ConstantInt(CA))) &&
 987       BA == CA && isa<TruncInst>(A)) {
 988     Value *I = cast<TruncInst>(A)->getOperand(0);
 989     if (I->getType() == CI.getType()) {
 990       unsigned MidSize = Src->getType()->getScalarSizeInBits();
 991       unsigned SrcDstSize = CI.getType()->getScalarSizeInBits();
 992       unsigned ShAmt = CA->getZExtValue()+SrcDstSize-MidSize;
 993       Constant *ShAmtV = ConstantInt::get(CI.getType(), ShAmt);
 994       I = Builder->CreateShl(I, ShAmtV, CI.getName());
 995       return BinaryOperator::CreateAShr(I, ShAmtV);
 996     }
 997   }
 998
 999   return 0;
1000 }
1001
1002
1003 /// FitsInFPType - Return a Constant* for the specified FP constant if it fits
1004 /// in the specified FP type without changing its value.
1005 static Constant *FitsInFPType(ConstantFP *CFP, const fltSemantics &Sem) {
1006   bool losesInfo;
1007   APFloat F = CFP->getValueAPF();
1008   (void)F.convert(Sem, APFloat::rmNearestTiesToEven, &losesInfo);
1009   if (!losesInfo)
1010     return ConstantFP::get(CFP->getContext(), F);
1011   return 0;
1012 }
1013
1014 /// LookThroughFPExtensions - If this is an fp extension instruction, look
1015 /// through it until we get the source value.
1016 static Value *LookThroughFPExtensions(Value *V) {
1017   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
1018     if (I->getOpcode() == Instruction::FPExt)
1019       return LookThroughFPExtensions(I->getOperand(0));
1020
1021   // If this value is a constant, return the constant in the smallest FP type
1022   // that can accurately represent it.  This allows us to turn
1023   // (float)((double)X+2.0) into x+2.0f.
1024   if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(V)) {
1025     if (CFP->getType() == Type::getPPC_FP128Ty(V->getContext()))
1026       return V;  // No constant folding of this.
1027     // See if the value can be truncated to float and then reextended.
1028     if (Value *V = FitsInFPType(CFP, APFloat::IEEEsingle))
1029       return V;
1030     if (CFP->getType()->isDoubleTy())
1031       return V;  // Won't shrink.
1032     if (Value *V = FitsInFPType(CFP, APFloat::IEEEdouble))
1033       return V;
1034     // Don't try to shrink to various long double types.
1035   }
1036
1037   return V;
1038 }
1039
1040 Instruction *InstCombiner::visitFPTrunc(FPTruncInst &CI) {
1041   if (Instruction *I = commonCastTransforms(CI))
1042     return I;
1043
1044   // If we have fptrunc(fadd (fpextend x), (fpextend y)), where x and y are
1045   // smaller than the destination type, we can eliminate the truncate by doing
1046   // the add as the smaller type.  This applies to fadd/fsub/fmul/fdiv as well
1047   // as many builtins (sqrt, etc).
1048   BinaryOperator *OpI = dyn_cast<BinaryOperator>(CI.getOperand(0));
1049   if (OpI && OpI->hasOneUse()) {
1050     switch (OpI->getOpcode()) {
1051     default: break;
1052     case Instruction::FAdd:
1053     case Instruction::FSub:
1054     case Instruction::FMul:
1055     case Instruction::FDiv:
1056     case Instruction::FRem:
1057       const Type *SrcTy = OpI->getType();
1058       Value *LHSTrunc = LookThroughFPExtensions(OpI->getOperand(0));
1059       Value *RHSTrunc = LookThroughFPExtensions(OpI->getOperand(1));
1060       if (LHSTrunc->getType() != SrcTy &&
1061           RHSTrunc->getType() != SrcTy) {
1062         unsigned DstSize = CI.getType()->getScalarSizeInBits();
1063         // If the source types were both smaller than the destination type of
1064         // the cast, do this xform.
1065         if (LHSTrunc->getType()->getScalarSizeInBits() <= DstSize &&
1066             RHSTrunc->getType()->getScalarSizeInBits() <= DstSize) {
1067           LHSTrunc = Builder->CreateFPExt(LHSTrunc, CI.getType());
1068           RHSTrunc = Builder->CreateFPExt(RHSTrunc, CI.getType());
1069           return BinaryOperator::Create(OpI->getOpcode(), LHSTrunc, RHSTrunc);
1070         }
1071       }
1072       break;
1073     }
1074   }
1075   return 0;
1076 }
1077
1078 Instruction *InstCombiner::visitFPExt(CastInst &CI) {
1079   return commonCastTransforms(CI);
1080 }
1081
1082 Instruction *InstCombiner::visitFPToUI(FPToUIInst &FI) {
1083   Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(FI.getOperand(0));
1084   if (OpI == 0)
1085     return commonCastTransforms(FI);
1086
1087   // fptoui(uitofp(X)) --> X
1088   // fptoui(sitofp(X)) --> X
1089   // This is safe if the intermediate type has enough bits in its mantissa to
1090   // accurately represent all values of X.  For example, do not do this with
1091   // i64->float->i64.  This is also safe for sitofp case, because any negative
1092   // 'X' value would cause an undefined result for the fptoui.
1093   if ((isa<UIToFPInst>(OpI) || isa<SIToFPInst>(OpI)) &&
1094       OpI->getOperand(0)->getType() == FI.getType() &&
1095       (int)FI.getType()->getScalarSizeInBits() < /*extra bit for sign */
1096                     OpI->getType()->getFPMantissaWidth())
1097     return ReplaceInstUsesWith(FI, OpI->getOperand(0));
1098
1099   return commonCastTransforms(FI);
1100 }
1101
1102 Instruction *InstCombiner::visitFPToSI(FPToSIInst &FI) {
1103   Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(FI.getOperand(0));
1104   if (OpI == 0)
1105     return commonCastTransforms(FI);
1106
1107   // fptosi(sitofp(X)) --> X
1108   // fptosi(uitofp(X)) --> X
1109   // This is safe if the intermediate type has enough bits in its mantissa to
1110   // accurately represent all values of X.  For example, do not do this with
1111   // i64->float->i64.  This is also safe for sitofp case, because any negative
1112   // 'X' value would cause an undefined result for the fptoui.
1113   if ((isa<UIToFPInst>(OpI) || isa<SIToFPInst>(OpI)) &&
1114       OpI->getOperand(0)->getType() == FI.getType() &&
1115       (int)FI.getType()->getScalarSizeInBits() <=
1116                     OpI->getType()->getFPMantissaWidth())
1117     return ReplaceInstUsesWith(FI, OpI->getOperand(0));
1118
1119   return commonCastTransforms(FI);
1120 }
1121
1122 Instruction *InstCombiner::visitUIToFP(CastInst &CI) {
1123   return commonCastTransforms(CI);
1124 }
1125
1126 Instruction *InstCombiner::visitSIToFP(CastInst &CI) {
1127   return commonCastTransforms(CI);
1128 }
1129
1130 Instruction *InstCombiner::visitIntToPtr(IntToPtrInst &CI) {
1131   // If the source integer type is larger than the intptr_t type for
1132   // this target, do a trunc to the intptr_t type, then inttoptr of it.  This
1133   // allows the trunc to be exposed to other transforms.  Don't do this for
1134   // extending inttoptr's, because we don't know if the target sign or zero
1135   // extends to pointers.
1136   if (TD && CI.getOperand(0)->getType()->getScalarSizeInBits() >
1137       TD->getPointerSizeInBits()) {
1138     Value *P = Builder->CreateTrunc(CI.getOperand(0),
1139                                     TD->getIntPtrType(CI.getContext()), "tmp");
1140     return new IntToPtrInst(P, CI.getType());
1141   }
1142
1143   if (Instruction *I = commonCastTransforms(CI))
1144     return I;
1145
1146   return 0;
1147 }
1148
1149 /// @brief Implement the transforms for cast of pointer (bitcast/ptrtoint)
1150 Instruction *InstCombiner::commonPointerCastTransforms(CastInst &CI) {
1151   Value *Src = CI.getOperand(0);
1152
1153   if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Src)) {
1154     // If casting the result of a getelementptr instruction with no offset, turn
1155     // this into a cast of the original pointer!
1156     if (GEP->hasAllZeroIndices()) {
1157       // Changing the cast operand is usually not a good idea but it is safe
1158       // here because the pointer operand is being replaced with another
1159       // pointer operand so the opcode doesn't need to change.
1160       Worklist.Add(GEP);
1161       CI.setOperand(0, GEP->getOperand(0));
1162       return &CI;
1163     }
1164
1165     // If the GEP has a single use, and the base pointer is a bitcast, and the
1166     // GEP computes a constant offset, see if we can convert these three
1167     // instructions into fewer.  This typically happens with unions and other
1168     // non-type-safe code.
1169     if (TD && GEP->hasOneUse() && isa<BitCastInst>(GEP->getOperand(0)) &&
1170         GEP->hasAllConstantIndices()) {
1171       // We are guaranteed to get a constant from EmitGEPOffset.
1172       ConstantInt *OffsetV = cast<ConstantInt>(EmitGEPOffset(GEP));
1173       int64_t Offset = OffsetV->getSExtValue();
1174
1175       // Get the base pointer input of the bitcast, and the type it points to.
1176       Value *OrigBase = cast<BitCastInst>(GEP->getOperand(0))->getOperand(0);
1177       const Type *GEPIdxTy =
1178       cast<PointerType>(OrigBase->getType())->getElementType();
1179       SmallVector<Value*, 8> NewIndices;
1180       if (FindElementAtOffset(GEPIdxTy, Offset, NewIndices)) {
1181         // If we were able to index down into an element, create the GEP
1182         // and bitcast the result.  This eliminates one bitcast, potentially
1183         // two.
1184         Value *NGEP = cast<GEPOperator>(GEP)->isInBounds() ?
1185         Builder->CreateInBoundsGEP(OrigBase,
1186                                    NewIndices.begin(), NewIndices.end()) :
1187         Builder->CreateGEP(OrigBase, NewIndices.begin(), NewIndices.end());
1188         NGEP->takeName(GEP);
1189
1190         if (isa<BitCastInst>(CI))
1191           return new BitCastInst(NGEP, CI.getType());
1192         assert(isa<PtrToIntInst>(CI));
1193         return new PtrToIntInst(NGEP, CI.getType());
1194       }
1195     }
1196   }
1197
1198   return commonCastTransforms(CI);
1199 }
1200
1201 Instruction *InstCombiner::visitPtrToInt(PtrToIntInst &CI) {
1202   // If the destination integer type is smaller than the intptr_t type for
1203   // this target, do a ptrtoint to intptr_t then do a trunc.  This allows the
1204   // trunc to be exposed to other transforms.  Don't do this for extending
1205   // ptrtoint's, because we don't know if the target sign or zero extends its
1206   // pointers.
1207   if (TD &&
1208       CI.getType()->getScalarSizeInBits() < TD->getPointerSizeInBits()) {
1209     Value *P = Builder->CreatePtrToInt(CI.getOperand(0),
1210                                        TD->getIntPtrType(CI.getContext()),
1211                                        "tmp");
1212     return new TruncInst(P, CI.getType());
1213   }
1214
1215   return commonPointerCastTransforms(CI);
1216 }
1217
1218 Instruction *InstCombiner::visitBitCast(BitCastInst &CI) {
1219   // If the operands are integer typed then apply the integer transforms,
1220   // otherwise just apply the common ones.
1221   Value *Src = CI.getOperand(0);
1222   const Type *SrcTy = Src->getType();
1223   const Type *DestTy = CI.getType();
1224
1225   // Get rid of casts from one type to the same type. These are useless and can
1226   // be replaced by the operand.
1227   if (DestTy == Src->getType())
1228     return ReplaceInstUsesWith(CI, Src);
1229
1230   if (const PointerType *DstPTy = dyn_cast<PointerType>(DestTy)) {
1231     const PointerType *SrcPTy = cast<PointerType>(SrcTy);
1232     const Type *DstElTy = DstPTy->getElementType();
1233     const Type *SrcElTy = SrcPTy->getElementType();
1234
1235     // If the address spaces don't match, don't eliminate the bitcast, which is
1236     // required for changing types.
1237     if (SrcPTy->getAddressSpace() != DstPTy->getAddressSpace())
1238       return 0;
1239
1240     // If we are casting a alloca to a pointer to a type of the same
1241     // size, rewrite the allocation instruction to allocate the "right" type.
1242     // There is no need to modify malloc calls because it is their bitcast that
1243     // needs to be cleaned up.
1244     if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(Src))
1245       if (Instruction *V = PromoteCastOfAllocation(CI, *AI))
1246         return V;
1247
1248     // If the source and destination are pointers, and this cast is equivalent
1249     // to a getelementptr X, 0, 0, 0...  turn it into the appropriate gep.
1250     // This can enhance SROA and other transforms that want type-safe pointers.
1251     Constant *ZeroUInt =
1252       Constant::getNullValue(Type::getInt32Ty(CI.getContext()));
1253     unsigned NumZeros = 0;
1254     while (SrcElTy != DstElTy &&
1255            isa<CompositeType>(SrcElTy) && !isa<PointerType>(SrcElTy) &&
1256            SrcElTy->getNumContainedTypes() /* not "{}" */) {
1257       SrcElTy = cast<CompositeType>(SrcElTy)->getTypeAtIndex(ZeroUInt);
1258       ++NumZeros;
1259     }
1260
1261     // If we found a path from the src to dest, create the getelementptr now.
1262     if (SrcElTy == DstElTy) {
1263       SmallVector<Value*, 8> Idxs(NumZeros+1, ZeroUInt);
1264       return GetElementPtrInst::CreateInBounds(Src, Idxs.begin(), Idxs.end(),"",
1265                                                ((Instruction*)NULL));
1266     }
1267   }
1268
1269   if (const VectorType *DestVTy = dyn_cast<VectorType>(DestTy)) {
1270     if (DestVTy->getNumElements() == 1 && !isa<VectorType>(SrcTy)) {
1271       Value *Elem = Builder->CreateBitCast(Src, DestVTy->getElementType());
1272       return InsertElementInst::Create(UndefValue::get(DestTy), Elem,
1273                      Constant::getNullValue(Type::getInt32Ty(CI.getContext())));
1274       // FIXME: Canonicalize bitcast(insertelement) -> insertelement(bitcast)
1275     }
1276   }
1277
1278   if (const VectorType *SrcVTy = dyn_cast<VectorType>(SrcTy)) {
1279     if (SrcVTy->getNumElements() == 1 && !isa<VectorType>(DestTy)) {
1280       Value *Elem =
1281         Builder->CreateExtractElement(Src,
1282                    Constant::getNullValue(Type::getInt32Ty(CI.getContext())));
1283       return CastInst::Create(Instruction::BitCast, Elem, DestTy);
1284     }
1285   }
1286
1287   if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(Src)) {
1288     // Okay, we have (bitcast (shuffle ..)).  Check to see if this is
1289     // a bitconvert to a vector with the same # elts.
1290     if (SVI->hasOneUse() && isa<VectorType>(DestTy) &&
1291         cast<VectorType>(DestTy)->getNumElements() ==
1292               SVI->getType()->getNumElements() &&
1293         SVI->getType()->getNumElements() ==
1294           cast<VectorType>(SVI->getOperand(0)->getType())->getNumElements()) {
1295       BitCastInst *Tmp;
1296       // If either of the operands is a cast from CI.getType(), then
1297       // evaluating the shuffle in the casted destination's type will allow
1298       // us to eliminate at least one cast.
1299       if (((Tmp = dyn_cast<BitCastInst>(SVI->getOperand(0))) &&
1300            Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy) ||
1301           ((Tmp = dyn_cast<BitCastInst>(SVI->getOperand(1))) &&
1302            Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy)) {
1303         Value *LHS = Builder->CreateBitCast(SVI->getOperand(0), DestTy);
1304         Value *RHS = Builder->CreateBitCast(SVI->getOperand(1), DestTy);
1305         // Return a new shuffle vector.  Use the same element ID's, as we
1306         // know the vector types match #elts.
1307         return new ShuffleVectorInst(LHS, RHS, SVI->getOperand(2));
1308       }
1309     }
1310   }
1311
1312   if (isa<PointerType>(SrcTy))
1313     return commonPointerCastTransforms(CI);
1314   return commonCastTransforms(CI);
1315 }