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
 151 /// EvaluateInDifferentType - Given an expression that
 152 /// CanEvaluateTruncated or CanEvaluateSExtd returns true for, actually
 153 /// insert the code to evaluate the expression.
 154 Value *InstCombiner::EvaluateInDifferentType(Value *V, const Type *Ty,
 155                                              bool isSigned) {
 156   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V)) {
 157     C = ConstantExpr::getIntegerCast(C, Ty, isSigned /*Sext or ZExt*/);
 158     // If we got a constantexpr back, try to simplify it with TD info.
 159     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(C))
 160       C = ConstantFoldConstantExpression(CE, TD);
 161     return C;
 162   }
 163
 164   // Otherwise, it must be an instruction.
 165   Instruction *I = cast<Instruction>(V);
 166   Instruction *Res = 0;
 167   unsigned Opc = I->getOpcode();
 168   switch (Opc) {
 169   case Instruction::Add:
 170   case Instruction::Sub:
 171   case Instruction::Mul:
 172   case Instruction::And:
 173   case Instruction::Or:
 174   case Instruction::Xor:
 175   case Instruction::AShr:
 176   case Instruction::LShr:
 177   case Instruction::Shl:
 178   case Instruction::UDiv:
 179   case Instruction::URem: {
 180     Value *LHS = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, isSigned);
 181     Value *RHS = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, isSigned);
 182     Res = BinaryOperator::Create((Instruction::BinaryOps)Opc, LHS, RHS);
 183     break;
 184   }
 185   case Instruction::Trunc:
 186   case Instruction::ZExt:
 187   case Instruction::SExt:
 188     // If the source type of the cast is the type we're trying for then we can
 189     // just return the source.  There's no need to insert it because it is not
 190     // new.
 191     if (I->getOperand(0)->getType() == Ty)
 192       return I->getOperand(0);
 193
 194     // Otherwise, must be the same type of cast, so just reinsert a new one.
 195     // This also handles the case of zext(trunc(x)) -> zext(x).
 196     Res = CastInst::CreateIntegerCast(I->getOperand(0), Ty,
 197                                       Opc == Instruction::SExt);
 198     break;
 199   case Instruction::Select: {
 200     Value *True = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, isSigned);
 201     Value *False = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(2), Ty, isSigned);
 202     Res = SelectInst::Create(I->getOperand(0), True, False);
 203     break;
 204   }
 205   case Instruction::PHI: {
 206     PHINode *OPN = cast<PHINode>(I);
 207     PHINode *NPN = PHINode::Create(Ty);
 208     for (unsigned i = 0, e = OPN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
 209       Value *V =EvaluateInDifferentType(OPN->getIncomingValue(i), Ty, isSigned);
 210       NPN->addIncoming(V, OPN->getIncomingBlock(i));
 211     }
 212     Res = NPN;
 213     break;
 214   }
 215   default:
 216     // TODO: Can handle more cases here.
 217     llvm_unreachable("Unreachable!");
 218     break;
 219   }
 220
 221   Res->takeName(I);
 222   return InsertNewInstBefore(Res, *I);
 223 }
 224
 225
 226 /// This function is a wrapper around CastInst::isEliminableCastPair. It
 227 /// simply extracts arguments and returns what that function returns.
 228 static Instruction::CastOps
 229 isEliminableCastPair(
 230   const CastInst *CI, ///< The first cast instruction
 231   unsigned opcode,       ///< The opcode of the second cast instruction
 232   const Type *DstTy,     ///< The target type for the second cast instruction
 233   TargetData *TD         ///< The target data for pointer size
 234 ) {
 235
 236   const Type *SrcTy = CI->getOperand(0)->getType();   // A from above
 237   const Type *MidTy = CI->getType();                  // B from above
 238
 239   // Get the opcodes of the two Cast instructions
 240   Instruction::CastOps firstOp = Instruction::CastOps(CI->getOpcode());
 241   Instruction::CastOps secondOp = Instruction::CastOps(opcode);
 242
 243   unsigned Res = CastInst::isEliminableCastPair(firstOp, secondOp, SrcTy, MidTy,
 244                                                 DstTy,
 245                                   TD ? TD->getIntPtrType(CI->getContext()) : 0);
 246
 247   // We don't want to form an inttoptr or ptrtoint that converts to an integer
 248   // type that differs from the pointer size.
 249   if ((Res == Instruction::IntToPtr &&
 250           (!TD || SrcTy != TD->getIntPtrType(CI->getContext()))) ||
 251       (Res == Instruction::PtrToInt &&
 252           (!TD || DstTy != TD->getIntPtrType(CI->getContext()))))
 253     Res = 0;
 254
 255   return Instruction::CastOps(Res);
 256 }
 257
 258 /// ValueRequiresCast - Return true if the cast from "V to Ty" actually results
 259 /// in any code being generated.  It does not require codegen if V is simple
 260 /// enough or if the cast can be folded into other casts.
 261 bool InstCombiner::ValueRequiresCast(Instruction::CastOps opcode,const Value *V,
 262                                      const Type *Ty) {
 263   if (V->getType() == Ty || isa<Constant>(V)) return false;
 264
 265   // If this is another cast that can be eliminated, it isn't codegen either.
 266   if (const CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(V))
 267     if (isEliminableCastPair(CI, opcode, Ty, TD))
 268       return false;
 269   return true;
 270 }
 271
 272
 273 /// @brief Implement the transforms common to all CastInst visitors.
 274 Instruction *InstCombiner::commonCastTransforms(CastInst &CI) {
 275   Value *Src = CI.getOperand(0);
 276
 277   // Many cases of "cast of a cast" are eliminable. If it's eliminable we just
 278   // eliminate it now.
 279   if (CastInst *CSrc = dyn_cast<CastInst>(Src)) {   // A->B->C cast
 280     if (Instruction::CastOps opc =
 281         isEliminableCastPair(CSrc, CI.getOpcode(), CI.getType(), TD)) {
 282       // The first cast (CSrc) is eliminable so we need to fix up or replace
 283       // the second cast (CI). CSrc will then have a good chance of being dead.
 284       return CastInst::Create(opc, CSrc->getOperand(0), CI.getType());
 285     }
 286   }
 287
 288   // If we are casting a select then fold the cast into the select
 289   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Src))
 290     if (Instruction *NV = FoldOpIntoSelect(CI, SI))
 291       return NV;
 292
 293   // If we are casting a PHI then fold the cast into the PHI
 294   if (isa<PHINode>(Src)) {
 295     // We don't do this if this would create a PHI node with an illegal type if
 296     // it is currently legal.
 297     if (!isa<IntegerType>(Src->getType()) ||
 298         !isa<IntegerType>(CI.getType()) ||
 299         ShouldChangeType(CI.getType(), Src->getType()))
 300       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(CI))
 301         return NV;
 302   }
 303
 304   return 0;
 305 }
 306
 307 /// CanEvaluateTruncated - Return true if we can evaluate the specified
 308 /// expression tree as type Ty instead of its larger type, and arrive with the
 309 /// same value.  This is used by code that tries to eliminate truncates.
 310 ///
 311 /// Ty will always be a type smaller than V.  We should return true if trunc(V)
 312 /// can be computed by computing V in the smaller type.  If V is an instruction,
 313 /// then trunc(inst(x,y)) can be computed as inst(trunc(x),trunc(y)), which only
 314 /// makes sense if x and y can be efficiently truncated.
 315 ///
 316 /// This function works on both vectors and scalars.
 317 ///
 318 static bool CanEvaluateTruncated(Value *V, const Type *Ty) {
 319   // We can always evaluate constants in another type.
 320   if (isa<Constant>(V))
 321     return true;
 322
 323   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
 324   if (!I) return false;
 325
 326   const Type *OrigTy = V->getType();
 327
 328   // If this is an extension from the dest type, we can eliminate it, even if it
 329   // has multiple uses.
 330   if ((isa<ZExtInst>(I) || isa<SExtInst>(I)) &&
 331       I->getOperand(0)->getType() == Ty)
 332     return true;
 333
 334   // We can't extend or shrink something that has multiple uses: doing so would
 335   // require duplicating the instruction in general, which isn't profitable.
 336   if (!I->hasOneUse()) return false;
 337
 338   unsigned Opc = I->getOpcode();
 339   switch (Opc) {
 340   case Instruction::Add:
 341   case Instruction::Sub:
 342   case Instruction::Mul:
 343   case Instruction::And:
 344   case Instruction::Or:
 345   case Instruction::Xor:
 346     // These operators can all arbitrarily be extended or truncated.
 347     return CanEvaluateTruncated(I->getOperand(0), Ty) &&
 348            CanEvaluateTruncated(I->getOperand(1), Ty);
 349
 350   case Instruction::UDiv:
 351   case Instruction::URem: {
 352     // UDiv and URem can be truncated if all the truncated bits are zero.
 353     uint32_t OrigBitWidth = OrigTy->getScalarSizeInBits();
 354     uint32_t BitWidth = Ty->getScalarSizeInBits();
 355     if (BitWidth < OrigBitWidth) {
 356       APInt Mask = APInt::getHighBitsSet(OrigBitWidth, OrigBitWidth-BitWidth);
 357       if (MaskedValueIsZero(I->getOperand(0), Mask) &&
 358           MaskedValueIsZero(I->getOperand(1), Mask)) {
 359         return CanEvaluateTruncated(I->getOperand(0), Ty) &&
 360                CanEvaluateTruncated(I->getOperand(1), Ty);
 361       }
 362     }
 363     break;
 364   }
 365   case Instruction::Shl:
 366     // If we are truncating the result of this SHL, and if it's a shift of a
 367     // constant amount, we can always perform a SHL in a smaller type.
 368     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
 369       uint32_t BitWidth = Ty->getScalarSizeInBits();
 370       if (CI->getLimitedValue(BitWidth) < BitWidth)
 371         return CanEvaluateTruncated(I->getOperand(0), Ty);
 372     }
 373     break;
 374   case Instruction::LShr:
 375     // If this is a truncate of a logical shr, we can truncate it to a smaller
 376     // lshr iff we know that the bits we would otherwise be shifting in are
 377     // already zeros.
 378     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
 379       uint32_t OrigBitWidth = OrigTy->getScalarSizeInBits();
 380       uint32_t BitWidth = Ty->getScalarSizeInBits();
 381       if (MaskedValueIsZero(I->getOperand(0),
 382             APInt::getHighBitsSet(OrigBitWidth, OrigBitWidth-BitWidth)) &&
 383           CI->getLimitedValue(BitWidth) < BitWidth) {
 384         return CanEvaluateTruncated(I->getOperand(0), Ty);
 385       }
 386     }
 387     break;
 388   case Instruction::Trunc:
 389     // trunc(trunc(x)) -> trunc(x)
 390     return true;
 391   case Instruction::Select: {
 392     SelectInst *SI = cast<SelectInst>(I);
 393     return CanEvaluateTruncated(SI->getTrueValue(), Ty) &&
 394            CanEvaluateTruncated(SI->getFalseValue(), Ty);
 395   }
 396   case Instruction::PHI: {
 397     // We can change a phi if we can change all operands.  Note that we never
 398     // get into trouble with cyclic PHIs here because we only consider
 399     // instructions with a single use.
 400     PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
 401     for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
 402       if (!CanEvaluateTruncated(PN->getIncomingValue(i), Ty))
 403         return false;
 404     return true;
 405   }
 406   default:
 407     // TODO: Can handle more cases here.
 408     break;
 409   }
 410
 411   return false;
 412 }
 413
 414 Instruction *InstCombiner::visitTrunc(TruncInst &CI) {
 415   if (Instruction *Result = commonCastTransforms(CI))
 416     return Result;
 417
 418   // See if we can simplify any instructions used by the input whose sole
 419   // purpose is to compute bits we don't care about.
 420   if (SimplifyDemandedInstructionBits(CI))
 421     return &CI;
 422
 423   Value *Src = CI.getOperand(0);
 424   const Type *DestTy = CI.getType(), *SrcTy = Src->getType();
 425
 426   // Attempt to truncate the entire input expression tree to the destination
 427   // type.   Only do this if the dest type is a simple type, don't convert the
 428   // expression tree to something weird like i93 unless the source is also
 429   // strange.
 430   if ((isa<VectorType>(DestTy) || ShouldChangeType(SrcTy, DestTy)) &&
 431       CanEvaluateTruncated(Src, DestTy)) {
 432
 433     // If this cast is a truncate, evaluting in a different type always
 434     // eliminates the cast, so it is always a win.
 435     DEBUG(dbgs() << "ICE: EvaluateInDifferentType converting expression type"
 436           " to avoid cast: " << CI);
 437     Value *Res = EvaluateInDifferentType(Src, DestTy, false);
 438     assert(Res->getType() == DestTy);
 439     return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
 440   }
 441
 442   // Canonicalize trunc x to i1 -> (icmp ne (and x, 1), 0), likewise for vector.
 443   if (DestTy->getScalarSizeInBits() == 1) {
 444     Constant *One = ConstantInt::get(Src->getType(), 1);
 445     Src = Builder->CreateAnd(Src, One, "tmp");
 446     Value *Zero = Constant::getNullValue(Src->getType());
 447     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Src, Zero);
 448   }
 449
 450   return 0;
 451 }
 452
 453 /// transformZExtICmp - Transform (zext icmp) to bitwise / integer operations
 454 /// in order to eliminate the icmp.
 455 Instruction *InstCombiner::transformZExtICmp(ICmpInst *ICI, Instruction &CI,
 456                                              bool DoXform) {
 457   // If we are just checking for a icmp eq of a single bit and zext'ing it
 458   // to an integer, then shift the bit to the appropriate place and then
 459   // cast to integer to avoid the comparison.
 460   if (ConstantInt *Op1C = dyn_cast<ConstantInt>(ICI->getOperand(1))) {
 461     const APInt &Op1CV = Op1C->getValue();
 462
 463     // zext (x <s  0) to i32 --> x>>u31      true if signbit set.
 464     // zext (x >s -1) to i32 --> (x>>u31)^1  true if signbit clear.
 465     if ((ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && Op1CV == 0) ||
 466         (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT &&Op1CV.isAllOnesValue())) {
 467       if (!DoXform) return ICI;
 468
 469       Value *In = ICI->getOperand(0);
 470       Value *Sh = ConstantInt::get(In->getType(),
 471                                    In->getType()->getScalarSizeInBits()-1);
 472       In = Builder->CreateLShr(In, Sh, In->getName()+".lobit");
 473       if (In->getType() != CI.getType())
 474         In = Builder->CreateIntCast(In, CI.getType(), false/*ZExt*/, "tmp");
 475
 476       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT) {
 477         Constant *One = ConstantInt::get(In->getType(), 1);
 478         In = Builder->CreateXor(In, One, In->getName()+".not");
 479       }
 480
 481       return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
 482     }
 483
 484
 485
 486     // zext (X == 0) to i32 --> X^1      iff X has only the low bit set.
 487     // zext (X == 0) to i32 --> (X>>1)^1 iff X has only the 2nd bit set.
 488     // zext (X == 1) to i32 --> X        iff X has only the low bit set.
 489     // zext (X == 2) to i32 --> X>>1     iff X has only the 2nd bit set.
 490     // zext (X != 0) to i32 --> X        iff X has only the low bit set.
 491     // zext (X != 0) to i32 --> X>>1     iff X has only the 2nd bit set.
 492     // zext (X != 1) to i32 --> X^1      iff X has only the low bit set.
 493     // zext (X != 2) to i32 --> (X>>1)^1 iff X has only the 2nd bit set.
 494     if ((Op1CV == 0 || Op1CV.isPowerOf2()) &&
 495         // This only works for EQ and NE
 496         ICI->isEquality()) {
 497       // If Op1C some other power of two, convert:
 498       uint32_t BitWidth = Op1C->getType()->getBitWidth();
 499       APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
 500       APInt TypeMask(APInt::getAllOnesValue(BitWidth));
 501       ComputeMaskedBits(ICI->getOperand(0), TypeMask, KnownZero, KnownOne);
 502
 503       APInt KnownZeroMask(~KnownZero);
 504       if (KnownZeroMask.isPowerOf2()) { // Exactly 1 possible 1?
 505         if (!DoXform) return ICI;
 506
 507         bool isNE = ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
 508         if (Op1CV != 0 && (Op1CV != KnownZeroMask)) {
 509           // (X&4) == 2 --> false
 510           // (X&4) != 2 --> true
 511           Constant *Res = ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(CI.getContext()),
 512                                            isNE);
 513           Res = ConstantExpr::getZExt(Res, CI.getType());
 514           return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
 515         }
 516
 517         uint32_t ShiftAmt = KnownZeroMask.logBase2();
 518         Value *In = ICI->getOperand(0);
 519         if (ShiftAmt) {
 520           // Perform a logical shr by shiftamt.
 521           // Insert the shift to put the result in the low bit.
 522           In = Builder->CreateLShr(In, ConstantInt::get(In->getType(),ShiftAmt),
 523                                    In->getName()+".lobit");
 524         }
 525
 526         if ((Op1CV != 0) == isNE) { // Toggle the low bit.
 527           Constant *One = ConstantInt::get(In->getType(), 1);
 528           In = Builder->CreateXor(In, One, "tmp");
 529         }
 530
 531         if (CI.getType() == In->getType())
 532           return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
 533         else
 534           return CastInst::CreateIntegerCast(In, CI.getType(), false/*ZExt*/);
 535       }
 536     }
 537   }
 538
 539   // icmp ne A, B is equal to xor A, B when A and B only really have one bit.
 540   // It is also profitable to transform icmp eq into not(xor(A, B)) because that
 541   // may lead to additional simplifications.
 542   if (ICI->isEquality() && CI.getType() == ICI->getOperand(0)->getType()) {
 543     if (const IntegerType *ITy = dyn_cast<IntegerType>(CI.getType())) {
 544       uint32_t BitWidth = ITy->getBitWidth();
 545       Value *LHS = ICI->getOperand(0);
 546       Value *RHS = ICI->getOperand(1);
 547
 548       APInt KnownZeroLHS(BitWidth, 0), KnownOneLHS(BitWidth, 0);
 549       APInt KnownZeroRHS(BitWidth, 0), KnownOneRHS(BitWidth, 0);
 550       APInt TypeMask(APInt::getAllOnesValue(BitWidth));
 551       ComputeMaskedBits(LHS, TypeMask, KnownZeroLHS, KnownOneLHS);
 552       ComputeMaskedBits(RHS, TypeMask, KnownZeroRHS, KnownOneRHS);
 553
 554       if (KnownZeroLHS == KnownZeroRHS && KnownOneLHS == KnownOneRHS) {
 555         APInt KnownBits = KnownZeroLHS | KnownOneLHS;
 556         APInt UnknownBit = ~KnownBits;
 557         if (UnknownBit.countPopulation() == 1) {
 558           if (!DoXform) return ICI;
 559
 560           Value *Result = Builder->CreateXor(LHS, RHS);
 561
 562           // Mask off any bits that are set and won't be shifted away.
 563           if (KnownOneLHS.uge(UnknownBit))
 564             Result = Builder->CreateAnd(Result,
 565                                         ConstantInt::get(ITy, UnknownBit));
 566
 567           // Shift the bit we're testing down to the lsb.
 568           Result = Builder->CreateLShr(
 569                Result, ConstantInt::get(ITy, UnknownBit.countTrailingZeros()));
 570
 571           if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
 572             Result = Builder->CreateXor(Result, ConstantInt::get(ITy, 1));
 573           Result->takeName(ICI);
 574           return ReplaceInstUsesWith(CI, Result);
 575         }
 576       }
 577     }
 578   }
 579
 580   return 0;
 581 }
 582
 583 /// CanEvaluateZExtd - Determine if the specified value can be computed in the
 584 /// specified wider type and produce the same low bits.  If not, return false.
 585 ///
 586 /// If this function returns true, it can also return a non-zero number of bits
 587 /// (in BitsToClear) which indicates that the value it computes is correct for
 588 /// the zero extend, but that the additional BitsToClear bits need to be zero'd
 589 /// out.  For example, to promote something like:
 590 ///
 591 ///   %B = trunc i64 %A to i32
 592 ///   %C = lshr i32 %B, 8
 593 ///   %E = zext i32 %C to i64
 594 ///
 595 /// CanEvaluateZExtd for the 'lshr' will return true, and BitsToClear will be
 596 /// set to 8 to indicate that the promoted value needs to have bits 24-31
 597 /// cleared in addition to bits 32-63.  Since an 'and' will be generated to
 598 /// clear the top bits anyway, doing this has no extra cost.
 599 ///
 600 /// This function works on both vectors and scalars.
 601 static bool CanEvaluateZExtd(Value *V, const Type *Ty, unsigned &BitsToClear) {
 602   BitsToClear = 0;
 603   if (isa<Constant>(V))
 604     return true;
 605
 606   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
 607   if (!I) return false;
 608
 609   // If the input is a truncate from the destination type, we can trivially
 610   // eliminate it, even if it has multiple uses.
 611   // FIXME: This is currently disabled until codegen can handle this without
 612   // pessimizing code, PR5997.
 613   if (0 && isa<TruncInst>(I) && I->getOperand(0)->getType() == Ty)
 614     return true;
 615
 616   // We can't extend or shrink something that has multiple uses: doing so would
 617   // require duplicating the instruction in general, which isn't profitable.
 618   if (!I->hasOneUse()) return false;
 619
 620   unsigned Opc = I->getOpcode(), Tmp;
 621   switch (Opc) {
 622   case Instruction::ZExt:  // zext(zext(x)) -> zext(x).
 623   case Instruction::SExt:  // zext(sext(x)) -> sext(x).
 624   case Instruction::Trunc: // zext(trunc(x)) -> trunc(x) or zext(x)
 625     return true;
 626   case Instruction::And:
 627   case Instruction::Or:
 628   case Instruction::Xor:
 629   case Instruction::Add:
 630   case Instruction::Sub:
 631   case Instruction::Mul:
 632   case Instruction::Shl:
 633     if (!CanEvaluateZExtd(I->getOperand(0), Ty, BitsToClear) ||
 634         !CanEvaluateZExtd(I->getOperand(1), Ty, Tmp))
 635       return false;
 636     // These can all be promoted if neither operand has 'bits to clear'.
 637     if (BitsToClear == 0 && Tmp == 0)
 638       return true;
 639
 640     // If the operation is an AND/OR/XOR and the bits to clear are zero in the
 641     // other side, BitsToClear is ok.
 642     if (Tmp == 0 &&
 643         (Opc == Instruction::And || Opc == Instruction::Or ||
 644          Opc == Instruction::Xor)) {
 645       // We use MaskedValueIsZero here for generality, but the case we care
 646       // about the most is constant RHS.
 647       unsigned VSize = V->getType()->getScalarSizeInBits();
 648       if (MaskedValueIsZero(I->getOperand(1),
 649                             APInt::getHighBitsSet(VSize, BitsToClear)))
 650         return true;
 651     }
 652
 653     // Otherwise, we don't know how to analyze this BitsToClear case yet.
 654     return false;
 655
 656   case Instruction::LShr:
 657     // We can promote lshr(x, cst) if we can promote x.  This requires the
 658     // ultimate 'and' to clear out the high zero bits we're clearing out though.
 659     if (ConstantInt *Amt = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
 660       if (!CanEvaluateZExtd(I->getOperand(0), Ty, BitsToClear))
 661         return false;
 662       BitsToClear += Amt->getZExtValue();
 663       if (BitsToClear > V->getType()->getScalarSizeInBits())
 664         BitsToClear = V->getType()->getScalarSizeInBits();
 665       return true;
 666     }
 667     // Cannot promote variable LSHR.
 668     return false;
 669   case Instruction::Select:
 670     if (!CanEvaluateZExtd(I->getOperand(1), Ty, Tmp) ||
 671         !CanEvaluateZExtd(I->getOperand(2), Ty, BitsToClear) ||
 672         // TODO: If important, we could handle the case when the BitsToClear are
 673         // known zero in the disagreeing side.
 674         Tmp != BitsToClear)
 675       return false;
 676     return true;
 677
 678   case Instruction::PHI: {
 679     // We can change a phi if we can change all operands.  Note that we never
 680     // get into trouble with cyclic PHIs here because we only consider
 681     // instructions with a single use.
 682     PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
 683     if (!CanEvaluateZExtd(PN->getIncomingValue(0), Ty, BitsToClear))
 684       return false;
 685     for (unsigned i = 1, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
 686       if (!CanEvaluateZExtd(PN->getIncomingValue(i), Ty, Tmp) ||
 687           // TODO: If important, we could handle the case when the BitsToClear
 688           // are known zero in the disagreeing input.
 689           Tmp != BitsToClear)
 690         return false;
 691     return true;
 692   }
 693   default:
 694     // TODO: Can handle more cases here.
 695     return false;
 696   }
 697 }
 698
 699 Instruction *InstCombiner::visitZExt(ZExtInst &CI) {
 700   // If this zero extend is only used by a truncate, let the truncate by
 701   // eliminated before we try to optimize this zext.
 702   if (CI.hasOneUse() && isa<TruncInst>(CI.use_back()))
 703     return 0;
 704
 705   // If one of the common conversion will work, do it.
 706   if (Instruction *Result = commonCastTransforms(CI))
 707     return Result;
 708
 709   // See if we can simplify any instructions used by the input whose sole
 710   // purpose is to compute bits we don't care about.
 711   if (SimplifyDemandedInstructionBits(CI))
 712     return &CI;
 713
 714   Value *Src = CI.getOperand(0);
 715   const Type *SrcTy = Src->getType(), *DestTy = CI.getType();
 716
 717   // Attempt to extend the entire input expression tree to the destination
 718   // type.   Only do this if the dest type is a simple type, don't convert the
 719   // expression tree to something weird like i93 unless the source is also
 720   // strange.
 721   unsigned BitsToClear;
 722   if ((isa<VectorType>(DestTy) || ShouldChangeType(SrcTy, DestTy)) &&
 723       CanEvaluateZExtd(Src, DestTy, BitsToClear)) {
 724     assert(BitsToClear < SrcTy->getScalarSizeInBits() &&
 725            "Unreasonable BitsToClear");
 726
 727     // Okay, we can transform this!  Insert the new expression now.
 728     DEBUG(dbgs() << "ICE: EvaluateInDifferentType converting expression type"
 729           " to avoid zero extend: " << CI);
 730     Value *Res = EvaluateInDifferentType(Src, DestTy, false);
 731     assert(Res->getType() == DestTy);
 732
 733     uint32_t SrcBitsKept = SrcTy->getScalarSizeInBits()-BitsToClear;
 734     uint32_t DestBitSize = DestTy->getScalarSizeInBits();
 735
 736     // If the high bits are already filled with zeros, just replace this
 737     // cast with the result.
 738     if (MaskedValueIsZero(Res, APInt::getHighBitsSet(DestBitSize,
 739                                                      DestBitSize-SrcBitsKept)))
 740       return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
 741
 742     // We need to emit an AND to clear the high bits.
 743     Constant *C = ConstantInt::get(Res->getType(),
 744                                APInt::getLowBitsSet(DestBitSize, SrcBitsKept));
 745     return BinaryOperator::CreateAnd(Res, C);
 746   }
 747
 748   // If this is a TRUNC followed by a ZEXT then we are dealing with integral
 749   // types and if the sizes are just right we can convert this into a logical
 750   // 'and' which will be much cheaper than the pair of casts.
 751   if (TruncInst *CSrc = dyn_cast<TruncInst>(Src)) {   // A->B->C cast
 752     // TODO: Subsume this into EvaluateInDifferentType.
 753
 754     // Get the sizes of the types involved.  We know that the intermediate type
 755     // will be smaller than A or C, but don't know the relation between A and C.
 756     Value *A = CSrc->getOperand(0);
 757     unsigned SrcSize = A->getType()->getScalarSizeInBits();
 758     unsigned MidSize = CSrc->getType()->getScalarSizeInBits();
 759     unsigned DstSize = CI.getType()->getScalarSizeInBits();
 760     // If we're actually extending zero bits, then if
 761     // SrcSize <  DstSize: zext(a & mask)
 762     // SrcSize == DstSize: a & mask
 763     // SrcSize  > DstSize: trunc(a) & mask
 764     if (SrcSize < DstSize) {
 765       APInt AndValue(APInt::getLowBitsSet(SrcSize, MidSize));
 766       Constant *AndConst = ConstantInt::get(A->getType(), AndValue);
 767       Value *And = Builder->CreateAnd(A, AndConst, CSrc->getName()+".mask");
 768       return new ZExtInst(And, CI.getType());
 769     }
 770
 771     if (SrcSize == DstSize) {
 772       APInt AndValue(APInt::getLowBitsSet(SrcSize, MidSize));
 773       return BinaryOperator::CreateAnd(A, ConstantInt::get(A->getType(),
 774                                                            AndValue));
 775     }
 776     if (SrcSize > DstSize) {
 777       Value *Trunc = Builder->CreateTrunc(A, CI.getType(), "tmp");
 778       APInt AndValue(APInt::getLowBitsSet(DstSize, MidSize));
 779       return BinaryOperator::CreateAnd(Trunc,
 780                                        ConstantInt::get(Trunc->getType(),
 781                                                         AndValue));
 782     }
 783   }
 784
 785   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Src))
 786     return transformZExtICmp(ICI, CI);
 787
 788   BinaryOperator *SrcI = dyn_cast<BinaryOperator>(Src);
 789   if (SrcI && SrcI->getOpcode() == Instruction::Or) {
 790     // zext (or icmp, icmp) --> or (zext icmp), (zext icmp) if at least one
 791     // of the (zext icmp) will be transformed.
 792     ICmpInst *LHS = dyn_cast<ICmpInst>(SrcI->getOperand(0));
 793     ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(SrcI->getOperand(1));
 794     if (LHS && RHS && LHS->hasOneUse() && RHS->hasOneUse() &&
 795         (transformZExtICmp(LHS, CI, false) ||
 796          transformZExtICmp(RHS, CI, false))) {
 797       Value *LCast = Builder->CreateZExt(LHS, CI.getType(), LHS->getName());
 798       Value *RCast = Builder->CreateZExt(RHS, CI.getType(), RHS->getName());
 799       return BinaryOperator::Create(Instruction::Or, LCast, RCast);
 800     }
 801   }
 802
 803   // zext(trunc(t) & C) -> (t & zext(C)).
 804   if (SrcI && SrcI->getOpcode() == Instruction::And && SrcI->hasOneUse())
 805     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(SrcI->getOperand(1)))
 806       if (TruncInst *TI = dyn_cast<TruncInst>(SrcI->getOperand(0))) {
 807         Value *TI0 = TI->getOperand(0);
 808         if (TI0->getType() == CI.getType())
 809           return
 810             BinaryOperator::CreateAnd(TI0,
 811                                 ConstantExpr::getZExt(C, CI.getType()));
 812       }
 813
 814   // zext((trunc(t) & C) ^ C) -> ((t & zext(C)) ^ zext(C)).
 815   if (SrcI && SrcI->getOpcode() == Instruction::Xor && SrcI->hasOneUse())
 816     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(SrcI->getOperand(1)))
 817       if (BinaryOperator *And = dyn_cast<BinaryOperator>(SrcI->getOperand(0)))
 818         if (And->getOpcode() == Instruction::And && And->hasOneUse() &&
 819             And->getOperand(1) == C)
 820           if (TruncInst *TI = dyn_cast<TruncInst>(And->getOperand(0))) {
 821             Value *TI0 = TI->getOperand(0);
 822             if (TI0->getType() == CI.getType()) {
 823               Constant *ZC = ConstantExpr::getZExt(C, CI.getType());
 824               Value *NewAnd = Builder->CreateAnd(TI0, ZC, "tmp");
 825               return BinaryOperator::CreateXor(NewAnd, ZC);
 826             }
 827           }
 828
 829   // zext (xor i1 X, true) to i32  --> xor (zext i1 X to i32), 1
 830   Value *X;
 831   if (SrcI && SrcI->hasOneUse() && SrcI->getType()->isInteger(1) &&
 832       match(SrcI, m_Not(m_Value(X))) &&
 833       (!X->hasOneUse() || !isa<CmpInst>(X))) {
 834     Value *New = Builder->CreateZExt(X, CI.getType());
 835     return BinaryOperator::CreateXor(New, ConstantInt::get(CI.getType(), 1));
 836   }
 837
 838   return 0;
 839 }
 840
 841 /// CanEvaluateSExtd - Return true if we can take the specified value
 842 /// and return it as type Ty without inserting any new casts and without
 843 /// changing the value of the common low bits.  This is used by code that tries
 844 /// to promote integer operations to a wider types will allow us to eliminate
 845 /// the extension.
 846 ///
 847 /// This function works on both vectors and scalars.
 848 ///
 849 static bool CanEvaluateSExtd(Value *V, const Type *Ty) {
 850   assert(V->getType()->getScalarSizeInBits() < Ty->getScalarSizeInBits() &&
 851          "Can't sign extend type to a smaller type");
 852   // If this is a constant, it can be trivially promoted.
 853   if (isa<Constant>(V))
 854     return true;
 855
 856   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
 857   if (!I) return false;
 858
 859   // If this is a truncate from the dest type, we can trivially eliminate it,
 860   // even if it has multiple uses.
 861   // FIXME: This is currently disabled until codegen can handle this without
 862   // pessimizing code, PR5997.
 863   if (0 && isa<TruncInst>(I) && I->getOperand(0)->getType() == Ty)
 864     return true;
 865
 866   // We can't extend or shrink something that has multiple uses: doing so would
 867   // require duplicating the instruction in general, which isn't profitable.
 868   if (!I->hasOneUse()) return false;
 869
 870   switch (I->getOpcode()) {
 871   case Instruction::SExt:  // sext(sext(x)) -> sext(x)
 872   case Instruction::ZExt:  // sext(zext(x)) -> zext(x)
 873   case Instruction::Trunc: // sext(trunc(x)) -> trunc(x) or sext(x)
 874     return true;
 875   case Instruction::And:
 876   case Instruction::Or:
 877   case Instruction::Xor:
 878   case Instruction::Add:
 879   case Instruction::Sub:
 880   case Instruction::Mul:
 881     // These operators can all arbitrarily be extended if their inputs can.
 882     return CanEvaluateSExtd(I->getOperand(0), Ty) &&
 883            CanEvaluateSExtd(I->getOperand(1), Ty);
 884
 885   //case Instruction::Shl:   TODO
 886   //case Instruction::LShr:  TODO
 887
 888   case Instruction::Select:
 889     return CanEvaluateSExtd(I->getOperand(1), Ty) &&
 890            CanEvaluateSExtd(I->getOperand(2), Ty);
 891
 892   case Instruction::PHI: {
 893     // We can change a phi if we can change all operands.  Note that we never
 894     // get into trouble with cyclic PHIs here because we only consider
 895     // instructions with a single use.
 896     PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
 897     for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
 898       if (!CanEvaluateSExtd(PN->getIncomingValue(i), Ty)) return false;
 899     return true;
 900   }
 901   default:
 902     // TODO: Can handle more cases here.
 903     break;
 904   }
 905
 906   return false;
 907 }
 908
 909 Instruction *InstCombiner::visitSExt(SExtInst &CI) {
 910   // If this sign extend is only used by a truncate, let the truncate by
 911   // eliminated before we try to optimize this zext.
 912   if (CI.hasOneUse() && isa<TruncInst>(CI.use_back()))
 913     return 0;
 914
 915   if (Instruction *I = commonCastTransforms(CI))
 916     return I;
 917
 918   // See if we can simplify any instructions used by the input whose sole
 919   // purpose is to compute bits we don't care about.
 920   if (SimplifyDemandedInstructionBits(CI))
 921     return &CI;
 922
 923   Value *Src = CI.getOperand(0);
 924   const Type *SrcTy = Src->getType(), *DestTy = CI.getType();
 925
 926   // Canonicalize sign-extend from i1 to a select.
 927   if (Src->getType()->isInteger(1))
 928     return SelectInst::Create(Src,
 929                               Constant::getAllOnesValue(CI.getType()),
 930                               Constant::getNullValue(CI.getType()));
 931
 932   // Attempt to extend the entire input expression tree to the destination
 933   // type.   Only do this if the dest type is a simple type, don't convert the
 934   // expression tree to something weird like i93 unless the source is also
 935   // strange.
 936   if ((isa<VectorType>(DestTy) || ShouldChangeType(SrcTy, DestTy)) &&
 937       CanEvaluateSExtd(Src, DestTy)) {
 938     // Okay, we can transform this!  Insert the new expression now.
 939     DEBUG(dbgs() << "ICE: EvaluateInDifferentType converting expression type"
 940           " to avoid sign extend: " << CI);
 941     Value *Res = EvaluateInDifferentType(Src, DestTy, true);
 942     assert(Res->getType() == DestTy);
 943
 944     uint32_t SrcBitSize = SrcTy->getScalarSizeInBits();
 945     uint32_t DestBitSize = DestTy->getScalarSizeInBits();
 946
 947     // If the high bits are already filled with sign bit, just replace this
 948     // cast with the result.
 949     if (ComputeNumSignBits(Res) > DestBitSize - SrcBitSize)
 950       return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
 951
 952     // We need to emit a shl + ashr to do the sign extend.
 953     Value *ShAmt = ConstantInt::get(DestTy, DestBitSize-SrcBitSize);
 954     return BinaryOperator::CreateAShr(Builder->CreateShl(Res, ShAmt, "sext"),
 955                                       ShAmt);
 956   }
 957
 958   // If the input is a shl/ashr pair of a same constant, then this is a sign
 959   // extension from a smaller value.  If we could trust arbitrary bitwidth
 960   // integers, we could turn this into a truncate to the smaller bit and then
 961   // use a sext for the whole extension.  Since we don't, look deeper and check
 962   // for a truncate.  If the source and dest are the same type, eliminate the
 963   // trunc and extend and just do shifts.  For example, turn:
 964   //   %a = trunc i32 %i to i8
 965   //   %b = shl i8 %a, 6
 966   //   %c = ashr i8 %b, 6
 967   //   %d = sext i8 %c to i32
 968   // into:
 969   //   %a = shl i32 %i, 30
 970   //   %d = ashr i32 %a, 30
 971   Value *A = 0;
 972   // TODO: Eventually this could be subsumed by EvaluateInDifferentType.
 973   ConstantInt *BA = 0, *CA = 0;
 974   if (match(Src, m_AShr(m_Shl(m_Trunc(m_Value(A)), m_ConstantInt(BA)),
 975                         m_ConstantInt(CA))) &&
 976       BA == CA && A->getType() == CI.getType()) {
 977     unsigned MidSize = Src->getType()->getScalarSizeInBits();
 978     unsigned SrcDstSize = CI.getType()->getScalarSizeInBits();
 979     unsigned ShAmt = CA->getZExtValue()+SrcDstSize-MidSize;
 980     Constant *ShAmtV = ConstantInt::get(CI.getType(), ShAmt);
 981     A = Builder->CreateShl(A, ShAmtV, CI.getName());
 982     return BinaryOperator::CreateAShr(A, ShAmtV);
 983   }
 984
 985   return 0;
 986 }
 987
 988
 989 /// FitsInFPType - Return a Constant* for the specified FP constant if it fits
 990 /// in the specified FP type without changing its value.
 991 static Constant *FitsInFPType(ConstantFP *CFP, const fltSemantics &Sem) {
 992   bool losesInfo;
 993   APFloat F = CFP->getValueAPF();
 994   (void)F.convert(Sem, APFloat::rmNearestTiesToEven, &losesInfo);
 995   if (!losesInfo)
 996     return ConstantFP::get(CFP->getContext(), F);
 997   return 0;
 998 }
 999
1000 /// LookThroughFPExtensions - If this is an fp extension instruction, look
1001 /// through it until we get the source value.
1002 static Value *LookThroughFPExtensions(Value *V) {
1003   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
1004     if (I->getOpcode() == Instruction::FPExt)
1005       return LookThroughFPExtensions(I->getOperand(0));
1006
1007   // If this value is a constant, return the constant in the smallest FP type
1008   // that can accurately represent it.  This allows us to turn
1009   // (float)((double)X+2.0) into x+2.0f.
1010   if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(V)) {
1011     if (CFP->getType() == Type::getPPC_FP128Ty(V->getContext()))
1012       return V;  // No constant folding of this.
1013     // See if the value can be truncated to float and then reextended.
1014     if (Value *V = FitsInFPType(CFP, APFloat::IEEEsingle))
1015       return V;
1016     if (CFP->getType()->isDoubleTy())
1017       return V;  // Won't shrink.
1018     if (Value *V = FitsInFPType(CFP, APFloat::IEEEdouble))
1019       return V;
1020     // Don't try to shrink to various long double types.
1021   }
1022
1023   return V;
1024 }
1025
1026 Instruction *InstCombiner::visitFPTrunc(FPTruncInst &CI) {
1027   if (Instruction *I = commonCastTransforms(CI))
1028     return I;
1029
1030   // If we have fptrunc(fadd (fpextend x), (fpextend y)), where x and y are
1031   // smaller than the destination type, we can eliminate the truncate by doing
1032   // the add as the smaller type.  This applies to fadd/fsub/fmul/fdiv as well
1033   // as many builtins (sqrt, etc).
1034   BinaryOperator *OpI = dyn_cast<BinaryOperator>(CI.getOperand(0));
1035   if (OpI && OpI->hasOneUse()) {
1036     switch (OpI->getOpcode()) {
1037     default: break;
1038     case Instruction::FAdd:
1039     case Instruction::FSub:
1040     case Instruction::FMul:
1041     case Instruction::FDiv:
1042     case Instruction::FRem:
1043       const Type *SrcTy = OpI->getType();
1044       Value *LHSTrunc = LookThroughFPExtensions(OpI->getOperand(0));
1045       Value *RHSTrunc = LookThroughFPExtensions(OpI->getOperand(1));
1046       if (LHSTrunc->getType() != SrcTy &&
1047           RHSTrunc->getType() != SrcTy) {
1048         unsigned DstSize = CI.getType()->getScalarSizeInBits();
1049         // If the source types were both smaller than the destination type of
1050         // the cast, do this xform.
1051         if (LHSTrunc->getType()->getScalarSizeInBits() <= DstSize &&
1052             RHSTrunc->getType()->getScalarSizeInBits() <= DstSize) {
1053           LHSTrunc = Builder->CreateFPExt(LHSTrunc, CI.getType());
1054           RHSTrunc = Builder->CreateFPExt(RHSTrunc, CI.getType());
1055           return BinaryOperator::Create(OpI->getOpcode(), LHSTrunc, RHSTrunc);
1056         }
1057       }
1058       break;
1059     }
1060   }
1061   return 0;
1062 }
1063
1064 Instruction *InstCombiner::visitFPExt(CastInst &CI) {
1065   return commonCastTransforms(CI);
1066 }
1067
1068 Instruction *InstCombiner::visitFPToUI(FPToUIInst &FI) {
1069   Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(FI.getOperand(0));
1070   if (OpI == 0)
1071     return commonCastTransforms(FI);
1072
1073   // fptoui(uitofp(X)) --> X
1074   // fptoui(sitofp(X)) --> X
1075   // This is safe if the intermediate type has enough bits in its mantissa to
1076   // accurately represent all values of X.  For example, do not do this with
1077   // i64->float->i64.  This is also safe for sitofp case, because any negative
1078   // 'X' value would cause an undefined result for the fptoui.
1079   if ((isa<UIToFPInst>(OpI) || isa<SIToFPInst>(OpI)) &&
1080       OpI->getOperand(0)->getType() == FI.getType() &&
1081       (int)FI.getType()->getScalarSizeInBits() < /*extra bit for sign */
1082                     OpI->getType()->getFPMantissaWidth())
1083     return ReplaceInstUsesWith(FI, OpI->getOperand(0));
1084
1085   return commonCastTransforms(FI);
1086 }
1087
1088 Instruction *InstCombiner::visitFPToSI(FPToSIInst &FI) {
1089   Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(FI.getOperand(0));
1090   if (OpI == 0)
1091     return commonCastTransforms(FI);
1092
1093   // fptosi(sitofp(X)) --> X
1094   // fptosi(uitofp(X)) --> X
1095   // This is safe if the intermediate type has enough bits in its mantissa to
1096   // accurately represent all values of X.  For example, do not do this with
1097   // i64->float->i64.  This is also safe for sitofp case, because any negative
1098   // 'X' value would cause an undefined result for the fptoui.
1099   if ((isa<UIToFPInst>(OpI) || isa<SIToFPInst>(OpI)) &&
1100       OpI->getOperand(0)->getType() == FI.getType() &&
1101       (int)FI.getType()->getScalarSizeInBits() <=
1102                     OpI->getType()->getFPMantissaWidth())
1103     return ReplaceInstUsesWith(FI, OpI->getOperand(0));
1104
1105   return commonCastTransforms(FI);
1106 }
1107
1108 Instruction *InstCombiner::visitUIToFP(CastInst &CI) {
1109   return commonCastTransforms(CI);
1110 }
1111
1112 Instruction *InstCombiner::visitSIToFP(CastInst &CI) {
1113   return commonCastTransforms(CI);
1114 }
1115
1116 Instruction *InstCombiner::visitIntToPtr(IntToPtrInst &CI) {
1117   // If the source integer type is larger than the intptr_t type for
1118   // this target, do a trunc to the intptr_t type, then inttoptr of it.  This
1119   // allows the trunc to be exposed to other transforms.  Don't do this for
1120   // extending inttoptr's, because we don't know if the target sign or zero
1121   // extends to pointers.
1122   if (TD && CI.getOperand(0)->getType()->getScalarSizeInBits() >
1123       TD->getPointerSizeInBits()) {
1124     Value *P = Builder->CreateTrunc(CI.getOperand(0),
1125                                     TD->getIntPtrType(CI.getContext()), "tmp");
1126     return new IntToPtrInst(P, CI.getType());
1127   }
1128
1129   if (Instruction *I = commonCastTransforms(CI))
1130     return I;
1131
1132   return 0;
1133 }
1134
1135 /// @brief Implement the transforms for cast of pointer (bitcast/ptrtoint)
1136 Instruction *InstCombiner::commonPointerCastTransforms(CastInst &CI) {
1137   Value *Src = CI.getOperand(0);
1138
1139   if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Src)) {
1140     // If casting the result of a getelementptr instruction with no offset, turn
1141     // this into a cast of the original pointer!
1142     if (GEP->hasAllZeroIndices()) {
1143       // Changing the cast operand is usually not a good idea but it is safe
1144       // here because the pointer operand is being replaced with another
1145       // pointer operand so the opcode doesn't need to change.
1146       Worklist.Add(GEP);
1147       CI.setOperand(0, GEP->getOperand(0));
1148       return &CI;
1149     }
1150
1151     // If the GEP has a single use, and the base pointer is a bitcast, and the
1152     // GEP computes a constant offset, see if we can convert these three
1153     // instructions into fewer.  This typically happens with unions and other
1154     // non-type-safe code.
1155     if (TD && GEP->hasOneUse() && isa<BitCastInst>(GEP->getOperand(0)) &&
1156         GEP->hasAllConstantIndices()) {
1157       // We are guaranteed to get a constant from EmitGEPOffset.
1158       ConstantInt *OffsetV = cast<ConstantInt>(EmitGEPOffset(GEP));
1159       int64_t Offset = OffsetV->getSExtValue();
1160
1161       // Get the base pointer input of the bitcast, and the type it points to.
1162       Value *OrigBase = cast<BitCastInst>(GEP->getOperand(0))->getOperand(0);
1163       const Type *GEPIdxTy =
1164       cast<PointerType>(OrigBase->getType())->getElementType();
1165       SmallVector<Value*, 8> NewIndices;
1166       if (FindElementAtOffset(GEPIdxTy, Offset, NewIndices)) {
1167         // If we were able to index down into an element, create the GEP
1168         // and bitcast the result.  This eliminates one bitcast, potentially
1169         // two.
1170         Value *NGEP = cast<GEPOperator>(GEP)->isInBounds() ?
1171         Builder->CreateInBoundsGEP(OrigBase,
1172                                    NewIndices.begin(), NewIndices.end()) :
1173         Builder->CreateGEP(OrigBase, NewIndices.begin(), NewIndices.end());
1174         NGEP->takeName(GEP);
1175
1176         if (isa<BitCastInst>(CI))
1177           return new BitCastInst(NGEP, CI.getType());
1178         assert(isa<PtrToIntInst>(CI));
1179         return new PtrToIntInst(NGEP, CI.getType());
1180       }
1181     }
1182   }
1183
1184   return commonCastTransforms(CI);
1185 }
1186
1187 Instruction *InstCombiner::visitPtrToInt(PtrToIntInst &CI) {
1188   // If the destination integer type is smaller than the intptr_t type for
1189   // this target, do a ptrtoint to intptr_t then do a trunc.  This allows the
1190   // trunc to be exposed to other transforms.  Don't do this for extending
1191   // ptrtoint's, because we don't know if the target sign or zero extends its
1192   // pointers.
1193   if (TD &&
1194       CI.getType()->getScalarSizeInBits() < TD->getPointerSizeInBits()) {
1195     Value *P = Builder->CreatePtrToInt(CI.getOperand(0),
1196                                        TD->getIntPtrType(CI.getContext()),
1197                                        "tmp");
1198     return new TruncInst(P, CI.getType());
1199   }
1200
1201   return commonPointerCastTransforms(CI);
1202 }
1203
1204 Instruction *InstCombiner::visitBitCast(BitCastInst &CI) {
1205   // If the operands are integer typed then apply the integer transforms,
1206   // otherwise just apply the common ones.
1207   Value *Src = CI.getOperand(0);
1208   const Type *SrcTy = Src->getType();
1209   const Type *DestTy = CI.getType();
1210
1211   // Get rid of casts from one type to the same type. These are useless and can
1212   // be replaced by the operand.
1213   if (DestTy == Src->getType())
1214     return ReplaceInstUsesWith(CI, Src);
1215
1216   if (const PointerType *DstPTy = dyn_cast<PointerType>(DestTy)) {
1217     const PointerType *SrcPTy = cast<PointerType>(SrcTy);
1218     const Type *DstElTy = DstPTy->getElementType();
1219     const Type *SrcElTy = SrcPTy->getElementType();
1220
1221     // If the address spaces don't match, don't eliminate the bitcast, which is
1222     // required for changing types.
1223     if (SrcPTy->getAddressSpace() != DstPTy->getAddressSpace())
1224       return 0;
1225
1226     // If we are casting a alloca to a pointer to a type of the same
1227     // size, rewrite the allocation instruction to allocate the "right" type.
1228     // There is no need to modify malloc calls because it is their bitcast that
1229     // needs to be cleaned up.
1230     if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(Src))
1231       if (Instruction *V = PromoteCastOfAllocation(CI, *AI))
1232         return V;
1233
1234     // If the source and destination are pointers, and this cast is equivalent
1235     // to a getelementptr X, 0, 0, 0...  turn it into the appropriate gep.
1236     // This can enhance SROA and other transforms that want type-safe pointers.
1237     Constant *ZeroUInt =
1238       Constant::getNullValue(Type::getInt32Ty(CI.getContext()));
1239     unsigned NumZeros = 0;
1240     while (SrcElTy != DstElTy &&
1241            isa<CompositeType>(SrcElTy) && !isa<PointerType>(SrcElTy) &&
1242            SrcElTy->getNumContainedTypes() /* not "{}" */) {
1243       SrcElTy = cast<CompositeType>(SrcElTy)->getTypeAtIndex(ZeroUInt);
1244       ++NumZeros;
1245     }
1246
1247     // If we found a path from the src to dest, create the getelementptr now.
1248     if (SrcElTy == DstElTy) {
1249       SmallVector<Value*, 8> Idxs(NumZeros+1, ZeroUInt);
1250       return GetElementPtrInst::CreateInBounds(Src, Idxs.begin(), Idxs.end(),"",
1251                                                ((Instruction*)NULL));
1252     }
1253   }
1254
1255   if (const VectorType *DestVTy = dyn_cast<VectorType>(DestTy)) {
1256     if (DestVTy->getNumElements() == 1 && !isa<VectorType>(SrcTy)) {
1257       Value *Elem = Builder->CreateBitCast(Src, DestVTy->getElementType());
1258       return InsertElementInst::Create(UndefValue::get(DestTy), Elem,
1259                      Constant::getNullValue(Type::getInt32Ty(CI.getContext())));
1260       // FIXME: Canonicalize bitcast(insertelement) -> insertelement(bitcast)
1261     }
1262   }
1263
1264   if (const VectorType *SrcVTy = dyn_cast<VectorType>(SrcTy)) {
1265     if (SrcVTy->getNumElements() == 1 && !isa<VectorType>(DestTy)) {
1266       Value *Elem =
1267         Builder->CreateExtractElement(Src,
1268                    Constant::getNullValue(Type::getInt32Ty(CI.getContext())));
1269       return CastInst::Create(Instruction::BitCast, Elem, DestTy);
1270     }
1271   }
1272
1273   if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(Src)) {
1274     // Okay, we have (bitcast (shuffle ..)).  Check to see if this is
1275     // a bitconvert to a vector with the same # elts.
1276     if (SVI->hasOneUse() && isa<VectorType>(DestTy) &&
1277         cast<VectorType>(DestTy)->getNumElements() ==
1278               SVI->getType()->getNumElements() &&
1279         SVI->getType()->getNumElements() ==
1280           cast<VectorType>(SVI->getOperand(0)->getType())->getNumElements()) {
1281       BitCastInst *Tmp;
1282       // If either of the operands is a cast from CI.getType(), then
1283       // evaluating the shuffle in the casted destination's type will allow
1284       // us to eliminate at least one cast.
1285       if (((Tmp = dyn_cast<BitCastInst>(SVI->getOperand(0))) &&
1286            Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy) ||
1287           ((Tmp = dyn_cast<BitCastInst>(SVI->getOperand(1))) &&
1288            Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy)) {
1289         Value *LHS = Builder->CreateBitCast(SVI->getOperand(0), DestTy);
1290         Value *RHS = Builder->CreateBitCast(SVI->getOperand(1), DestTy);
1291         // Return a new shuffle vector.  Use the same element ID's, as we
1292         // know the vector types match #elts.
1293         return new ShuffleVectorInst(LHS, RHS, SVI->getOperand(2));
1294       }
1295     }
1296   }
1297
1298   if (isa<PointerType>(SrcTy))
1299     return commonPointerCastTransforms(CI);
1300   return commonCastTransforms(CI);
1301 }