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/Analysis/ConstantFolding.h"
  16 #include "llvm/Target/TargetData.h"
  17 #include "llvm/Target/TargetLibraryInfo.h"
  18 #include "llvm/Support/PatternMatch.h"
  19 using namespace llvm;
  20 using namespace PatternMatch;
  21
  22 /// DecomposeSimpleLinearExpr - Analyze 'Val', seeing if it is a simple linear
  23 /// expression.  If so, decompose it, returning some value X, such that Val is
  24 /// X*Scale+Offset.
  25 ///
  26 static Value *DecomposeSimpleLinearExpr(Value *Val, unsigned &Scale,
  27                                         uint64_t &Offset) {
  28   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Val)) {
  29     Offset = CI->getZExtValue();
  30     Scale  = 0;
  31     return ConstantInt::get(Val->getType(), 0);
  32   }
  33
  34   if (BinaryOperator *I = dyn_cast<BinaryOperator>(Val)) {
  35     // Cannot look past anything that might overflow.
  36     OverflowingBinaryOperator *OBI = dyn_cast<OverflowingBinaryOperator>(Val);
  37     if (OBI && !OBI->hasNoUnsignedWrap()) {
  38       Scale = 1;
  39       Offset = 0;
  40       return Val;
  41     }
  42
  43     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
  44       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
  45         // This is a value scaled by '1 << the shift amt'.
  46         Scale = UINT64_C(1) << RHS->getZExtValue();
  47         Offset = 0;
  48         return I->getOperand(0);
  49       }
  50
  51       if (I->getOpcode() == Instruction::Mul) {
  52         // This value is scaled by 'RHS'.
  53         Scale = RHS->getZExtValue();
  54         Offset = 0;
  55         return I->getOperand(0);
  56       }
  57
  58       if (I->getOpcode() == Instruction::Add) {
  59         // We have X+C.  Check to see if we really have (X*C2)+C1,
  60         // where C1 is divisible by C2.
  61         unsigned SubScale;
  62         Value *SubVal =
  63           DecomposeSimpleLinearExpr(I->getOperand(0), SubScale, Offset);
  64         Offset += RHS->getZExtValue();
  65         Scale = SubScale;
  66         return SubVal;
  67       }
  68     }
  69   }
  70
  71   // Otherwise, we can't look past this.
  72   Scale = 1;
  73   Offset = 0;
  74   return Val;
  75 }
  76
  77 /// PromoteCastOfAllocation - If we find a cast of an allocation instruction,
  78 /// try to eliminate the cast by moving the type information into the alloc.
  79 Instruction *InstCombiner::PromoteCastOfAllocation(BitCastInst &CI,
  80                                                    AllocaInst &AI) {
  81   // This requires TargetData to get the alloca alignment and size information.
  82   if (!TD) return 0;
  83
  84   PointerType *PTy = cast<PointerType>(CI.getType());
  85
  86   BuilderTy AllocaBuilder(*Builder);
  87   AllocaBuilder.SetInsertPoint(AI.getParent(), &AI);
  88
  89   // Get the type really allocated and the type casted to.
  90   Type *AllocElTy = AI.getAllocatedType();
  91   Type *CastElTy = PTy->getElementType();
  92   if (!AllocElTy->isSized() || !CastElTy->isSized()) return 0;
  93
  94   unsigned AllocElTyAlign = TD->getABITypeAlignment(AllocElTy);
  95   unsigned CastElTyAlign = TD->getABITypeAlignment(CastElTy);
  96   if (CastElTyAlign < AllocElTyAlign) return 0;
  97
  98   // If the allocation has multiple uses, only promote it if we are strictly
  99   // increasing the alignment of the resultant allocation.  If we keep it the
 100   // same, we open the door to infinite loops of various kinds.
 101   if (!AI.hasOneUse() && CastElTyAlign == AllocElTyAlign) return 0;
 102
 103   uint64_t AllocElTySize = TD->getTypeAllocSize(AllocElTy);
 104   uint64_t CastElTySize = TD->getTypeAllocSize(CastElTy);
 105   if (CastElTySize == 0 || AllocElTySize == 0) return 0;
 106
 107   // See if we can satisfy the modulus by pulling a scale out of the array
 108   // size argument.
 109   unsigned ArraySizeScale;
 110   uint64_t ArrayOffset;
 111   Value *NumElements = // See if the array size is a decomposable linear expr.
 112     DecomposeSimpleLinearExpr(AI.getOperand(0), ArraySizeScale, ArrayOffset);
 113
 114   // If we can now satisfy the modulus, by using a non-1 scale, we really can
 115   // do the xform.
 116   if ((AllocElTySize*ArraySizeScale) % CastElTySize != 0 ||
 117       (AllocElTySize*ArrayOffset   ) % CastElTySize != 0) return 0;
 118
 119   unsigned Scale = (AllocElTySize*ArraySizeScale)/CastElTySize;
 120   Value *Amt = 0;
 121   if (Scale == 1) {
 122     Amt = NumElements;
 123   } else {
 124     Amt = ConstantInt::get(AI.getArraySize()->getType(), Scale);
 125     // Insert before the alloca, not before the cast.
 126     Amt = AllocaBuilder.CreateMul(Amt, NumElements);
 127   }
 128
 129   if (uint64_t Offset = (AllocElTySize*ArrayOffset)/CastElTySize) {
 130     Value *Off = ConstantInt::get(AI.getArraySize()->getType(),
 131                                   Offset, true);
 132     Amt = AllocaBuilder.CreateAdd(Amt, Off);
 133   }
 134
 135   AllocaInst *New = AllocaBuilder.CreateAlloca(CastElTy, Amt);
 136   New->setAlignment(AI.getAlignment());
 137   New->takeName(&AI);
 138
 139   // If the allocation has multiple real uses, insert a cast and change all
 140   // things that used it to use the new cast.  This will also hack on CI, but it
 141   // will die soon.
 142   if (!AI.hasOneUse()) {
 143     // New is the allocation instruction, pointer typed. AI is the original
 144     // allocation instruction, also pointer typed. Thus, cast to use is BitCast.
 145     Value *NewCast = AllocaBuilder.CreateBitCast(New, AI.getType(), "tmpcast");
 146     ReplaceInstUsesWith(AI, NewCast);
 147   }
 148   return ReplaceInstUsesWith(CI, New);
 149 }
 150
 151
 152
 153 /// EvaluateInDifferentType - Given an expression that
 154 /// CanEvaluateTruncated or CanEvaluateSExtd returns true for, actually
 155 /// insert the code to evaluate the expression.
 156 Value *InstCombiner::EvaluateInDifferentType(Value *V, Type *Ty,
 157                                              bool isSigned) {
 158   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V)) {
 159     C = ConstantExpr::getIntegerCast(C, Ty, isSigned /*Sext or ZExt*/);
 160     // If we got a constantexpr back, try to simplify it with TD info.
 161     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(C))
 162       C = ConstantFoldConstantExpression(CE, TD);
 163     return C;
 164   }
 165
 166   // Otherwise, it must be an instruction.
 167   Instruction *I = cast<Instruction>(V);
 168   Instruction *Res = 0;
 169   unsigned Opc = I->getOpcode();
 170   switch (Opc) {
 171   case Instruction::Add:
 172   case Instruction::Sub:
 173   case Instruction::Mul:
 174   case Instruction::And:
 175   case Instruction::Or:
 176   case Instruction::Xor:
 177   case Instruction::AShr:
 178   case Instruction::LShr:
 179   case Instruction::Shl:
 180   case Instruction::UDiv:
 181   case Instruction::URem: {
 182     Value *LHS = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, isSigned);
 183     Value *RHS = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, isSigned);
 184     Res = BinaryOperator::Create((Instruction::BinaryOps)Opc, LHS, RHS);
 185     break;
 186   }
 187   case Instruction::Trunc:
 188   case Instruction::ZExt:
 189   case Instruction::SExt:
 190     // If the source type of the cast is the type we're trying for then we can
 191     // just return the source.  There's no need to insert it because it is not
 192     // new.
 193     if (I->getOperand(0)->getType() == Ty)
 194       return I->getOperand(0);
 195
 196     // Otherwise, must be the same type of cast, so just reinsert a new one.
 197     // This also handles the case of zext(trunc(x)) -> zext(x).
 198     Res = CastInst::CreateIntegerCast(I->getOperand(0), Ty,
 199                                       Opc == Instruction::SExt);
 200     break;
 201   case Instruction::Select: {
 202     Value *True = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, isSigned);
 203     Value *False = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(2), Ty, isSigned);
 204     Res = SelectInst::Create(I->getOperand(0), True, False);
 205     break;
 206   }
 207   case Instruction::PHI: {
 208     PHINode *OPN = cast<PHINode>(I);
 209     PHINode *NPN = PHINode::Create(Ty, OPN->getNumIncomingValues());
 210     for (unsigned i = 0, e = OPN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
 211       Value *V =EvaluateInDifferentType(OPN->getIncomingValue(i), Ty, isSigned);
 212       NPN->addIncoming(V, OPN->getIncomingBlock(i));
 213     }
 214     Res = NPN;
 215     break;
 216   }
 217   default:
 218     // TODO: Can handle more cases here.
 219     llvm_unreachable("Unreachable!");
 220     break;
 221   }
 222
 223   Res->takeName(I);
 224   return InsertNewInstWith(Res, *I);
 225 }
 226
 227
 228 /// This function is a wrapper around CastInst::isEliminableCastPair. It
 229 /// simply extracts arguments and returns what that function returns.
 230 static Instruction::CastOps
 231 isEliminableCastPair(
 232   const CastInst *CI, ///< The first cast instruction
 233   unsigned opcode,       ///< The opcode of the second cast instruction
 234   Type *DstTy,     ///< The target type for the second cast instruction
 235   TargetData *TD         ///< The target data for pointer size
 236 ) {
 237
 238   Type *SrcTy = CI->getOperand(0)->getType();   // A from above
 239   Type *MidTy = CI->getType();                  // B from above
 240
 241   // Get the opcodes of the two Cast instructions
 242   Instruction::CastOps firstOp = Instruction::CastOps(CI->getOpcode());
 243   Instruction::CastOps secondOp = Instruction::CastOps(opcode);
 244
 245   unsigned Res = CastInst::isEliminableCastPair(firstOp, secondOp, SrcTy, MidTy,
 246                                                 DstTy,
 247                                   TD ? TD->getIntPtrType(CI->getContext()) : 0);
 248
 249   // We don't want to form an inttoptr or ptrtoint that converts to an integer
 250   // type that differs from the pointer size.
 251   if ((Res == Instruction::IntToPtr &&
 252           (!TD || SrcTy != TD->getIntPtrType(CI->getContext()))) ||
 253       (Res == Instruction::PtrToInt &&
 254           (!TD || DstTy != TD->getIntPtrType(CI->getContext()))))
 255     Res = 0;
 256
 257   return Instruction::CastOps(Res);
 258 }
 259
 260 /// ShouldOptimizeCast - Return true if the cast from "V to Ty" actually
 261 /// results in any code being generated and is interesting to optimize out. If
 262 /// the cast can be eliminated by some other simple transformation, we prefer
 263 /// to do the simplification first.
 264 bool InstCombiner::ShouldOptimizeCast(Instruction::CastOps opc, const Value *V,
 265                                       Type *Ty) {
 266   // Noop casts and casts of constants should be eliminated trivially.
 267   if (V->getType() == Ty || isa<Constant>(V)) return false;
 268
 269   // If this is another cast that can be eliminated, we prefer to have it
 270   // eliminated.
 271   if (const CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(V))
 272     if (isEliminableCastPair(CI, opc, Ty, TD))
 273       return false;
 274
 275   // If this is a vector sext from a compare, then we don't want to break the
 276   // idiom where each element of the extended vector is either zero or all ones.
 277   if (opc == Instruction::SExt && isa<CmpInst>(V) && Ty->isVectorTy())
 278     return false;
 279
 280   return true;
 281 }
 282
 283
 284 /// @brief Implement the transforms common to all CastInst visitors.
 285 Instruction *InstCombiner::commonCastTransforms(CastInst &CI) {
 286   Value *Src = CI.getOperand(0);
 287
 288   // Many cases of "cast of a cast" are eliminable. If it's eliminable we just
 289   // eliminate it now.
 290   if (CastInst *CSrc = dyn_cast<CastInst>(Src)) {   // A->B->C cast
 291     if (Instruction::CastOps opc =
 292         isEliminableCastPair(CSrc, CI.getOpcode(), CI.getType(), TD)) {
 293       // The first cast (CSrc) is eliminable so we need to fix up or replace
 294       // the second cast (CI). CSrc will then have a good chance of being dead.
 295       return CastInst::Create(opc, CSrc->getOperand(0), CI.getType());
 296     }
 297   }
 298
 299   // If we are casting a select then fold the cast into the select
 300   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Src))
 301     if (Instruction *NV = FoldOpIntoSelect(CI, SI))
 302       return NV;
 303
 304   // If we are casting a PHI then fold the cast into the PHI
 305   if (isa<PHINode>(Src)) {
 306     // We don't do this if this would create a PHI node with an illegal type if
 307     // it is currently legal.
 308     if (!Src->getType()->isIntegerTy() ||
 309         !CI.getType()->isIntegerTy() ||
 310         ShouldChangeType(CI.getType(), Src->getType()))
 311       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(CI))
 312         return NV;
 313   }
 314
 315   return 0;
 316 }
 317
 318 /// CanEvaluateTruncated - Return true if we can evaluate the specified
 319 /// expression tree as type Ty instead of its larger type, and arrive with the
 320 /// same value.  This is used by code that tries to eliminate truncates.
 321 ///
 322 /// Ty will always be a type smaller than V.  We should return true if trunc(V)
 323 /// can be computed by computing V in the smaller type.  If V is an instruction,
 324 /// then trunc(inst(x,y)) can be computed as inst(trunc(x),trunc(y)), which only
 325 /// makes sense if x and y can be efficiently truncated.
 326 ///
 327 /// This function works on both vectors and scalars.
 328 ///
 329 static bool CanEvaluateTruncated(Value *V, Type *Ty) {
 330   // We can always evaluate constants in another type.
 331   if (isa<Constant>(V))
 332     return true;
 333
 334   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
 335   if (!I) return false;
 336
 337   Type *OrigTy = V->getType();
 338
 339   // If this is an extension from the dest type, we can eliminate it, even if it
 340   // has multiple uses.
 341   if ((isa<ZExtInst>(I) || isa<SExtInst>(I)) &&
 342       I->getOperand(0)->getType() == Ty)
 343     return true;
 344
 345   // We can't extend or shrink something that has multiple uses: doing so would
 346   // require duplicating the instruction in general, which isn't profitable.
 347   if (!I->hasOneUse()) return false;
 348
 349   unsigned Opc = I->getOpcode();
 350   switch (Opc) {
 351   case Instruction::Add:
 352   case Instruction::Sub:
 353   case Instruction::Mul:
 354   case Instruction::And:
 355   case Instruction::Or:
 356   case Instruction::Xor:
 357     // These operators can all arbitrarily be extended or truncated.
 358     return CanEvaluateTruncated(I->getOperand(0), Ty) &&
 359            CanEvaluateTruncated(I->getOperand(1), Ty);
 360
 361   case Instruction::UDiv:
 362   case Instruction::URem: {
 363     // UDiv and URem can be truncated if all the truncated bits are zero.
 364     uint32_t OrigBitWidth = OrigTy->getScalarSizeInBits();
 365     uint32_t BitWidth = Ty->getScalarSizeInBits();
 366     if (BitWidth < OrigBitWidth) {
 367       APInt Mask = APInt::getHighBitsSet(OrigBitWidth, OrigBitWidth-BitWidth);
 368       if (MaskedValueIsZero(I->getOperand(0), Mask) &&
 369           MaskedValueIsZero(I->getOperand(1), Mask)) {
 370         return CanEvaluateTruncated(I->getOperand(0), Ty) &&
 371                CanEvaluateTruncated(I->getOperand(1), Ty);
 372       }
 373     }
 374     break;
 375   }
 376   case Instruction::Shl:
 377     // If we are truncating the result of this SHL, and if it's a shift of a
 378     // constant amount, we can always perform a SHL in a smaller type.
 379     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
 380       uint32_t BitWidth = Ty->getScalarSizeInBits();
 381       if (CI->getLimitedValue(BitWidth) < BitWidth)
 382         return CanEvaluateTruncated(I->getOperand(0), Ty);
 383     }
 384     break;
 385   case Instruction::LShr:
 386     // If this is a truncate of a logical shr, we can truncate it to a smaller
 387     // lshr iff we know that the bits we would otherwise be shifting in are
 388     // already zeros.
 389     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
 390       uint32_t OrigBitWidth = OrigTy->getScalarSizeInBits();
 391       uint32_t BitWidth = Ty->getScalarSizeInBits();
 392       if (MaskedValueIsZero(I->getOperand(0),
 393             APInt::getHighBitsSet(OrigBitWidth, OrigBitWidth-BitWidth)) &&
 394           CI->getLimitedValue(BitWidth) < BitWidth) {
 395         return CanEvaluateTruncated(I->getOperand(0), Ty);
 396       }
 397     }
 398     break;
 399   case Instruction::Trunc:
 400     // trunc(trunc(x)) -> trunc(x)
 401     return true;
 402   case Instruction::ZExt:
 403   case Instruction::SExt:
 404     // trunc(ext(x)) -> ext(x) if the source type is smaller than the new dest
 405     // trunc(ext(x)) -> trunc(x) if the source type is larger than the new dest
 406     return true;
 407   case Instruction::Select: {
 408     SelectInst *SI = cast<SelectInst>(I);
 409     return CanEvaluateTruncated(SI->getTrueValue(), Ty) &&
 410            CanEvaluateTruncated(SI->getFalseValue(), Ty);
 411   }
 412   case Instruction::PHI: {
 413     // We can change a phi if we can change all operands.  Note that we never
 414     // get into trouble with cyclic PHIs here because we only consider
 415     // instructions with a single use.
 416     PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
 417     for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
 418       if (!CanEvaluateTruncated(PN->getIncomingValue(i), Ty))
 419         return false;
 420     return true;
 421   }
 422   default:
 423     // TODO: Can handle more cases here.
 424     break;
 425   }
 426
 427   return false;
 428 }
 429
 430 Instruction *InstCombiner::visitTrunc(TruncInst &CI) {
 431   if (Instruction *Result = commonCastTransforms(CI))
 432     return Result;
 433
 434   // See if we can simplify any instructions used by the input whose sole
 435   // purpose is to compute bits we don't care about.
 436   if (SimplifyDemandedInstructionBits(CI))
 437     return &CI;
 438
 439   Value *Src = CI.getOperand(0);
 440   Type *DestTy = CI.getType(), *SrcTy = Src->getType();
 441
 442   // Attempt to truncate the entire input expression tree to the destination
 443   // type.   Only do this if the dest type is a simple type, don't convert the
 444   // expression tree to something weird like i93 unless the source is also
 445   // strange.
 446   if ((DestTy->isVectorTy() || ShouldChangeType(SrcTy, DestTy)) &&
 447       CanEvaluateTruncated(Src, DestTy)) {
 448
 449     // If this cast is a truncate, evaluting in a different type always
 450     // eliminates the cast, so it is always a win.
 451     DEBUG(dbgs() << "ICE: EvaluateInDifferentType converting expression type"
 452           " to avoid cast: " << CI << '\n');
 453     Value *Res = EvaluateInDifferentType(Src, DestTy, false);
 454     assert(Res->getType() == DestTy);
 455     return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
 456   }
 457
 458   // Canonicalize trunc x to i1 -> (icmp ne (and x, 1), 0), likewise for vector.
 459   if (DestTy->getScalarSizeInBits() == 1) {
 460     Constant *One = ConstantInt::get(Src->getType(), 1);
 461     Src = Builder->CreateAnd(Src, One);
 462     Value *Zero = Constant::getNullValue(Src->getType());
 463     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Src, Zero);
 464   }
 465
 466   // Transform trunc(lshr (zext A), Cst) to eliminate one type conversion.
 467   Value *A = 0; ConstantInt *Cst = 0;
 468   if (Src->hasOneUse() &&
 469       match(Src, m_LShr(m_ZExt(m_Value(A)), m_ConstantInt(Cst)))) {
 470     // We have three types to worry about here, the type of A, the source of
 471     // the truncate (MidSize), and the destination of the truncate. We know that
 472     // ASize < MidSize   and MidSize > ResultSize, but don't know the relation
 473     // between ASize and ResultSize.
 474     unsigned ASize = A->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
 475
 476     // If the shift amount is larger than the size of A, then the result is
 477     // known to be zero because all the input bits got shifted out.
 478     if (Cst->getZExtValue() >= ASize)
 479       return ReplaceInstUsesWith(CI, Constant::getNullValue(CI.getType()));
 480
 481     // Since we're doing an lshr and a zero extend, and know that the shift
 482     // amount is smaller than ASize, it is always safe to do the shift in A's
 483     // type, then zero extend or truncate to the result.
 484     Value *Shift = Builder->CreateLShr(A, Cst->getZExtValue());
 485     Shift->takeName(Src);
 486     return CastInst::CreateIntegerCast(Shift, CI.getType(), false);
 487   }
 488
 489   // Transform "trunc (and X, cst)" -> "and (trunc X), cst" so long as the dest
 490   // type isn't non-native.
 491   if (Src->hasOneUse() && isa<IntegerType>(Src->getType()) &&
 492       ShouldChangeType(Src->getType(), CI.getType()) &&
 493       match(Src, m_And(m_Value(A), m_ConstantInt(Cst)))) {
 494     Value *NewTrunc = Builder->CreateTrunc(A, CI.getType(), A->getName()+".tr");
 495     return BinaryOperator::CreateAnd(NewTrunc,
 496                                      ConstantExpr::getTrunc(Cst, CI.getType()));
 497   }
 498
 499   return 0;
 500 }
 501
 502 /// transformZExtICmp - Transform (zext icmp) to bitwise / integer operations
 503 /// in order to eliminate the icmp.
 504 Instruction *InstCombiner::transformZExtICmp(ICmpInst *ICI, Instruction &CI,
 505                                              bool DoXform) {
 506   // If we are just checking for a icmp eq of a single bit and zext'ing it
 507   // to an integer, then shift the bit to the appropriate place and then
 508   // cast to integer to avoid the comparison.
 509   if (ConstantInt *Op1C = dyn_cast<ConstantInt>(ICI->getOperand(1))) {
 510     const APInt &Op1CV = Op1C->getValue();
 511
 512     // zext (x <s  0) to i32 --> x>>u31      true if signbit set.
 513     // zext (x >s -1) to i32 --> (x>>u31)^1  true if signbit clear.
 514     if ((ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && Op1CV == 0) ||
 515         (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT &&Op1CV.isAllOnesValue())) {
 516       if (!DoXform) return ICI;
 517
 518       Value *In = ICI->getOperand(0);
 519       Value *Sh = ConstantInt::get(In->getType(),
 520                                    In->getType()->getScalarSizeInBits()-1);
 521       In = Builder->CreateLShr(In, Sh, In->getName()+".lobit");
 522       if (In->getType() != CI.getType())
 523         In = Builder->CreateIntCast(In, CI.getType(), false/*ZExt*/);
 524
 525       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT) {
 526         Constant *One = ConstantInt::get(In->getType(), 1);
 527         In = Builder->CreateXor(In, One, In->getName()+".not");
 528       }
 529
 530       return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
 531     }
 532
 533
 534
 535     // zext (X == 0) to i32 --> X^1      iff X has only the low bit set.
 536     // zext (X == 0) to i32 --> (X>>1)^1 iff X has only the 2nd bit set.
 537     // zext (X == 1) to i32 --> X        iff X has only the low bit set.
 538     // zext (X == 2) to i32 --> X>>1     iff X has only the 2nd bit set.
 539     // zext (X != 0) to i32 --> X        iff X has only the low bit set.
 540     // zext (X != 0) to i32 --> X>>1     iff X has only the 2nd bit set.
 541     // zext (X != 1) to i32 --> X^1      iff X has only the low bit set.
 542     // zext (X != 2) to i32 --> (X>>1)^1 iff X has only the 2nd bit set.
 543     if ((Op1CV == 0 || Op1CV.isPowerOf2()) &&
 544         // This only works for EQ and NE
 545         ICI->isEquality()) {
 546       // If Op1C some other power of two, convert:
 547       uint32_t BitWidth = Op1C->getType()->getBitWidth();
 548       APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
 549       APInt TypeMask(APInt::getAllOnesValue(BitWidth));
 550       ComputeMaskedBits(ICI->getOperand(0), TypeMask, KnownZero, KnownOne);
 551
 552       APInt KnownZeroMask(~KnownZero);
 553       if (KnownZeroMask.isPowerOf2()) { // Exactly 1 possible 1?
 554         if (!DoXform) return ICI;
 555
 556         bool isNE = ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
 557         if (Op1CV != 0 && (Op1CV != KnownZeroMask)) {
 558           // (X&4) == 2 --> false
 559           // (X&4) != 2 --> true
 560           Constant *Res = ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(CI.getContext()),
 561                                            isNE);
 562           Res = ConstantExpr::getZExt(Res, CI.getType());
 563           return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
 564         }
 565
 566         uint32_t ShiftAmt = KnownZeroMask.logBase2();
 567         Value *In = ICI->getOperand(0);
 568         if (ShiftAmt) {
 569           // Perform a logical shr by shiftamt.
 570           // Insert the shift to put the result in the low bit.
 571           In = Builder->CreateLShr(In, ConstantInt::get(In->getType(),ShiftAmt),
 572                                    In->getName()+".lobit");
 573         }
 574
 575         if ((Op1CV != 0) == isNE) { // Toggle the low bit.
 576           Constant *One = ConstantInt::get(In->getType(), 1);
 577           In = Builder->CreateXor(In, One);
 578         }
 579
 580         if (CI.getType() == In->getType())
 581           return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
 582         return CastInst::CreateIntegerCast(In, CI.getType(), false/*ZExt*/);
 583       }
 584     }
 585   }
 586
 587   // icmp ne A, B is equal to xor A, B when A and B only really have one bit.
 588   // It is also profitable to transform icmp eq into not(xor(A, B)) because that
 589   // may lead to additional simplifications.
 590   if (ICI->isEquality() && CI.getType() == ICI->getOperand(0)->getType()) {
 591     if (IntegerType *ITy = dyn_cast<IntegerType>(CI.getType())) {
 592       uint32_t BitWidth = ITy->getBitWidth();
 593       Value *LHS = ICI->getOperand(0);
 594       Value *RHS = ICI->getOperand(1);
 595
 596       APInt KnownZeroLHS(BitWidth, 0), KnownOneLHS(BitWidth, 0);
 597       APInt KnownZeroRHS(BitWidth, 0), KnownOneRHS(BitWidth, 0);
 598       APInt TypeMask(APInt::getAllOnesValue(BitWidth));
 599       ComputeMaskedBits(LHS, TypeMask, KnownZeroLHS, KnownOneLHS);
 600       ComputeMaskedBits(RHS, TypeMask, KnownZeroRHS, KnownOneRHS);
 601
 602       if (KnownZeroLHS == KnownZeroRHS && KnownOneLHS == KnownOneRHS) {
 603         APInt KnownBits = KnownZeroLHS | KnownOneLHS;
 604         APInt UnknownBit = ~KnownBits;
 605         if (UnknownBit.countPopulation() == 1) {
 606           if (!DoXform) return ICI;
 607
 608           Value *Result = Builder->CreateXor(LHS, RHS);
 609
 610           // Mask off any bits that are set and won't be shifted away.
 611           if (KnownOneLHS.uge(UnknownBit))
 612             Result = Builder->CreateAnd(Result,
 613                                         ConstantInt::get(ITy, UnknownBit));
 614
 615           // Shift the bit we're testing down to the lsb.
 616           Result = Builder->CreateLShr(
 617                Result, ConstantInt::get(ITy, UnknownBit.countTrailingZeros()));
 618
 619           if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
 620             Result = Builder->CreateXor(Result, ConstantInt::get(ITy, 1));
 621           Result->takeName(ICI);
 622           return ReplaceInstUsesWith(CI, Result);
 623         }
 624       }
 625     }
 626   }
 627
 628   return 0;
 629 }
 630
 631 /// CanEvaluateZExtd - Determine if the specified value can be computed in the
 632 /// specified wider type and produce the same low bits.  If not, return false.
 633 ///
 634 /// If this function returns true, it can also return a non-zero number of bits
 635 /// (in BitsToClear) which indicates that the value it computes is correct for
 636 /// the zero extend, but that the additional BitsToClear bits need to be zero'd
 637 /// out.  For example, to promote something like:
 638 ///
 639 ///   %B = trunc i64 %A to i32
 640 ///   %C = lshr i32 %B, 8
 641 ///   %E = zext i32 %C to i64
 642 ///
 643 /// CanEvaluateZExtd for the 'lshr' will return true, and BitsToClear will be
 644 /// set to 8 to indicate that the promoted value needs to have bits 24-31
 645 /// cleared in addition to bits 32-63.  Since an 'and' will be generated to
 646 /// clear the top bits anyway, doing this has no extra cost.
 647 ///
 648 /// This function works on both vectors and scalars.
 649 static bool CanEvaluateZExtd(Value *V, Type *Ty, unsigned &BitsToClear) {
 650   BitsToClear = 0;
 651   if (isa<Constant>(V))
 652     return true;
 653
 654   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
 655   if (!I) return false;
 656
 657   // If the input is a truncate from the destination type, we can trivially
 658   // eliminate it, even if it has multiple uses.
 659   // FIXME: This is currently disabled until codegen can handle this without
 660   // pessimizing code, PR5997.
 661   if (0 && isa<TruncInst>(I) && I->getOperand(0)->getType() == Ty)
 662     return true;
 663
 664   // We can't extend or shrink something that has multiple uses: doing so would
 665   // require duplicating the instruction in general, which isn't profitable.
 666   if (!I->hasOneUse()) return false;
 667
 668   unsigned Opc = I->getOpcode(), Tmp;
 669   switch (Opc) {
 670   case Instruction::ZExt:  // zext(zext(x)) -> zext(x).
 671   case Instruction::SExt:  // zext(sext(x)) -> sext(x).
 672   case Instruction::Trunc: // zext(trunc(x)) -> trunc(x) or zext(x)
 673     return true;
 674   case Instruction::And:
 675   case Instruction::Or:
 676   case Instruction::Xor:
 677   case Instruction::Add:
 678   case Instruction::Sub:
 679   case Instruction::Mul:
 680   case Instruction::Shl:
 681     if (!CanEvaluateZExtd(I->getOperand(0), Ty, BitsToClear) ||
 682         !CanEvaluateZExtd(I->getOperand(1), Ty, Tmp))
 683       return false;
 684     // These can all be promoted if neither operand has 'bits to clear'.
 685     if (BitsToClear == 0 && Tmp == 0)
 686       return true;
 687
 688     // If the operation is an AND/OR/XOR and the bits to clear are zero in the
 689     // other side, BitsToClear is ok.
 690     if (Tmp == 0 &&
 691         (Opc == Instruction::And || Opc == Instruction::Or ||
 692          Opc == Instruction::Xor)) {
 693       // We use MaskedValueIsZero here for generality, but the case we care
 694       // about the most is constant RHS.
 695       unsigned VSize = V->getType()->getScalarSizeInBits();
 696       if (MaskedValueIsZero(I->getOperand(1),
 697                             APInt::getHighBitsSet(VSize, BitsToClear)))
 698         return true;
 699     }
 700
 701     // Otherwise, we don't know how to analyze this BitsToClear case yet.
 702     return false;
 703
 704   case Instruction::LShr:
 705     // We can promote lshr(x, cst) if we can promote x.  This requires the
 706     // ultimate 'and' to clear out the high zero bits we're clearing out though.
 707     if (ConstantInt *Amt = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
 708       if (!CanEvaluateZExtd(I->getOperand(0), Ty, BitsToClear))
 709         return false;
 710       BitsToClear += Amt->getZExtValue();
 711       if (BitsToClear > V->getType()->getScalarSizeInBits())
 712         BitsToClear = V->getType()->getScalarSizeInBits();
 713       return true;
 714     }
 715     // Cannot promote variable LSHR.
 716     return false;
 717   case Instruction::Select:
 718     if (!CanEvaluateZExtd(I->getOperand(1), Ty, Tmp) ||
 719         !CanEvaluateZExtd(I->getOperand(2), Ty, BitsToClear) ||
 720         // TODO: If important, we could handle the case when the BitsToClear are
 721         // known zero in the disagreeing side.
 722         Tmp != BitsToClear)
 723       return false;
 724     return true;
 725
 726   case Instruction::PHI: {
 727     // We can change a phi if we can change all operands.  Note that we never
 728     // get into trouble with cyclic PHIs here because we only consider
 729     // instructions with a single use.
 730     PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
 731     if (!CanEvaluateZExtd(PN->getIncomingValue(0), Ty, BitsToClear))
 732       return false;
 733     for (unsigned i = 1, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
 734       if (!CanEvaluateZExtd(PN->getIncomingValue(i), Ty, Tmp) ||
 735           // TODO: If important, we could handle the case when the BitsToClear
 736           // are known zero in the disagreeing input.
 737           Tmp != BitsToClear)
 738         return false;
 739     return true;
 740   }
 741   default:
 742     // TODO: Can handle more cases here.
 743     return false;
 744   }
 745 }
 746
 747 Instruction *InstCombiner::visitZExt(ZExtInst &CI) {
 748   // If this zero extend is only used by a truncate, let the truncate by
 749   // eliminated before we try to optimize this zext.
 750   if (CI.hasOneUse() && isa<TruncInst>(CI.use_back()))
 751     return 0;
 752
 753   // If one of the common conversion will work, do it.
 754   if (Instruction *Result = commonCastTransforms(CI))
 755     return Result;
 756
 757   // See if we can simplify any instructions used by the input whose sole
 758   // purpose is to compute bits we don't care about.
 759   if (SimplifyDemandedInstructionBits(CI))
 760     return &CI;
 761
 762   Value *Src = CI.getOperand(0);
 763   Type *SrcTy = Src->getType(), *DestTy = CI.getType();
 764
 765   // Attempt to extend the entire input expression tree to the destination
 766   // type.   Only do this if the dest type is a simple type, don't convert the
 767   // expression tree to something weird like i93 unless the source is also
 768   // strange.
 769   unsigned BitsToClear;
 770   if ((DestTy->isVectorTy() || ShouldChangeType(SrcTy, DestTy)) &&
 771       CanEvaluateZExtd(Src, DestTy, BitsToClear)) {
 772     assert(BitsToClear < SrcTy->getScalarSizeInBits() &&
 773            "Unreasonable BitsToClear");
 774
 775     // Okay, we can transform this!  Insert the new expression now.
 776     DEBUG(dbgs() << "ICE: EvaluateInDifferentType converting expression type"
 777           " to avoid zero extend: " << CI);
 778     Value *Res = EvaluateInDifferentType(Src, DestTy, false);
 779     assert(Res->getType() == DestTy);
 780
 781     uint32_t SrcBitsKept = SrcTy->getScalarSizeInBits()-BitsToClear;
 782     uint32_t DestBitSize = DestTy->getScalarSizeInBits();
 783
 784     // If the high bits are already filled with zeros, just replace this
 785     // cast with the result.
 786     if (MaskedValueIsZero(Res, APInt::getHighBitsSet(DestBitSize,
 787                                                      DestBitSize-SrcBitsKept)))
 788       return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
 789
 790     // We need to emit an AND to clear the high bits.
 791     Constant *C = ConstantInt::get(Res->getType(),
 792                                APInt::getLowBitsSet(DestBitSize, SrcBitsKept));
 793     return BinaryOperator::CreateAnd(Res, C);
 794   }
 795
 796   // If this is a TRUNC followed by a ZEXT then we are dealing with integral
 797   // types and if the sizes are just right we can convert this into a logical
 798   // 'and' which will be much cheaper than the pair of casts.
 799   if (TruncInst *CSrc = dyn_cast<TruncInst>(Src)) {   // A->B->C cast
 800     // TODO: Subsume this into EvaluateInDifferentType.
 801
 802     // Get the sizes of the types involved.  We know that the intermediate type
 803     // will be smaller than A or C, but don't know the relation between A and C.
 804     Value *A = CSrc->getOperand(0);
 805     unsigned SrcSize = A->getType()->getScalarSizeInBits();
 806     unsigned MidSize = CSrc->getType()->getScalarSizeInBits();
 807     unsigned DstSize = CI.getType()->getScalarSizeInBits();
 808     // If we're actually extending zero bits, then if
 809     // SrcSize <  DstSize: zext(a & mask)
 810     // SrcSize == DstSize: a & mask
 811     // SrcSize  > DstSize: trunc(a) & mask
 812     if (SrcSize < DstSize) {
 813       APInt AndValue(APInt::getLowBitsSet(SrcSize, MidSize));
 814       Constant *AndConst = ConstantInt::get(A->getType(), AndValue);
 815       Value *And = Builder->CreateAnd(A, AndConst, CSrc->getName()+".mask");
 816       return new ZExtInst(And, CI.getType());
 817     }
 818
 819     if (SrcSize == DstSize) {
 820       APInt AndValue(APInt::getLowBitsSet(SrcSize, MidSize));
 821       return BinaryOperator::CreateAnd(A, ConstantInt::get(A->getType(),
 822                                                            AndValue));
 823     }
 824     if (SrcSize > DstSize) {
 825       Value *Trunc = Builder->CreateTrunc(A, CI.getType());
 826       APInt AndValue(APInt::getLowBitsSet(DstSize, MidSize));
 827       return BinaryOperator::CreateAnd(Trunc,
 828                                        ConstantInt::get(Trunc->getType(),
 829                                                         AndValue));
 830     }
 831   }
 832
 833   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Src))
 834     return transformZExtICmp(ICI, CI);
 835
 836   BinaryOperator *SrcI = dyn_cast<BinaryOperator>(Src);
 837   if (SrcI && SrcI->getOpcode() == Instruction::Or) {
 838     // zext (or icmp, icmp) --> or (zext icmp), (zext icmp) if at least one
 839     // of the (zext icmp) will be transformed.
 840     ICmpInst *LHS = dyn_cast<ICmpInst>(SrcI->getOperand(0));
 841     ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(SrcI->getOperand(1));
 842     if (LHS && RHS && LHS->hasOneUse() && RHS->hasOneUse() &&
 843         (transformZExtICmp(LHS, CI, false) ||
 844          transformZExtICmp(RHS, CI, false))) {
 845       Value *LCast = Builder->CreateZExt(LHS, CI.getType(), LHS->getName());
 846       Value *RCast = Builder->CreateZExt(RHS, CI.getType(), RHS->getName());
 847       return BinaryOperator::Create(Instruction::Or, LCast, RCast);
 848     }
 849   }
 850
 851   // zext(trunc(t) & C) -> (t & zext(C)).
 852   if (SrcI && SrcI->getOpcode() == Instruction::And && SrcI->hasOneUse())
 853     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(SrcI->getOperand(1)))
 854       if (TruncInst *TI = dyn_cast<TruncInst>(SrcI->getOperand(0))) {
 855         Value *TI0 = TI->getOperand(0);
 856         if (TI0->getType() == CI.getType())
 857           return
 858             BinaryOperator::CreateAnd(TI0,
 859                                 ConstantExpr::getZExt(C, CI.getType()));
 860       }
 861
 862   // zext((trunc(t) & C) ^ C) -> ((t & zext(C)) ^ zext(C)).
 863   if (SrcI && SrcI->getOpcode() == Instruction::Xor && SrcI->hasOneUse())
 864     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(SrcI->getOperand(1)))
 865       if (BinaryOperator *And = dyn_cast<BinaryOperator>(SrcI->getOperand(0)))
 866         if (And->getOpcode() == Instruction::And && And->hasOneUse() &&
 867             And->getOperand(1) == C)
 868           if (TruncInst *TI = dyn_cast<TruncInst>(And->getOperand(0))) {
 869             Value *TI0 = TI->getOperand(0);
 870             if (TI0->getType() == CI.getType()) {
 871               Constant *ZC = ConstantExpr::getZExt(C, CI.getType());
 872               Value *NewAnd = Builder->CreateAnd(TI0, ZC);
 873               return BinaryOperator::CreateXor(NewAnd, ZC);
 874             }
 875           }
 876
 877   // zext (xor i1 X, true) to i32  --> xor (zext i1 X to i32), 1
 878   Value *X;
 879   if (SrcI && SrcI->hasOneUse() && SrcI->getType()->isIntegerTy(1) &&
 880       match(SrcI, m_Not(m_Value(X))) &&
 881       (!X->hasOneUse() || !isa<CmpInst>(X))) {
 882     Value *New = Builder->CreateZExt(X, CI.getType());
 883     return BinaryOperator::CreateXor(New, ConstantInt::get(CI.getType(), 1));
 884   }
 885
 886   return 0;
 887 }
 888
 889 /// transformSExtICmp - Transform (sext icmp) to bitwise / integer operations
 890 /// in order to eliminate the icmp.
 891 Instruction *InstCombiner::transformSExtICmp(ICmpInst *ICI, Instruction &CI) {
 892   Value *Op0 = ICI->getOperand(0), *Op1 = ICI->getOperand(1);
 893   ICmpInst::Predicate Pred = ICI->getPredicate();
 894
 895   if (ConstantInt *Op1C = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
 896     // (x <s  0) ? -1 : 0 -> ashr x, 31        -> all ones if negative
 897     // (x >s -1) ? -1 : 0 -> not (ashr x, 31)  -> all ones if positive
 898     if ((Pred == ICmpInst::ICMP_SLT && Op1C->isZero()) ||
 899         (Pred == ICmpInst::ICMP_SGT && Op1C->isAllOnesValue())) {
 900
 901       Value *Sh = ConstantInt::get(Op0->getType(),
 902                                    Op0->getType()->getScalarSizeInBits()-1);
 903       Value *In = Builder->CreateAShr(Op0, Sh, Op0->getName()+".lobit");
 904       if (In->getType() != CI.getType())
 905         In = Builder->CreateIntCast(In, CI.getType(), true/*SExt*/);
 906
 907       if (Pred == ICmpInst::ICMP_SGT)
 908         In = Builder->CreateNot(In, In->getName()+".not");
 909       return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
 910     }
 911
 912     // If we know that only one bit of the LHS of the icmp can be set and we
 913     // have an equality comparison with zero or a power of 2, we can transform
 914     // the icmp and sext into bitwise/integer operations.
 915     if (ICI->hasOneUse() &&
 916         ICI->isEquality() && (Op1C->isZero() || Op1C->getValue().isPowerOf2())){
 917       unsigned BitWidth = Op1C->getType()->getBitWidth();
 918       APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
 919       APInt TypeMask(APInt::getAllOnesValue(BitWidth));
 920       ComputeMaskedBits(Op0, TypeMask, KnownZero, KnownOne);
 921
 922       APInt KnownZeroMask(~KnownZero);
 923       if (KnownZeroMask.isPowerOf2()) {
 924         Value *In = ICI->getOperand(0);
 925
 926         // If the icmp tests for a known zero bit we can constant fold it.
 927         if (!Op1C->isZero() && Op1C->getValue() != KnownZeroMask) {
 928           Value *V = Pred == ICmpInst::ICMP_NE ?
 929                        ConstantInt::getAllOnesValue(CI.getType()) :
 930                        ConstantInt::getNullValue(CI.getType());
 931           return ReplaceInstUsesWith(CI, V);
 932         }
 933
 934         if (!Op1C->isZero() == (Pred == ICmpInst::ICMP_NE)) {
 935           // sext ((x & 2^n) == 0)   -> (x >> n) - 1
 936           // sext ((x & 2^n) != 2^n) -> (x >> n) - 1
 937           unsigned ShiftAmt = KnownZeroMask.countTrailingZeros();
 938           // Perform a right shift to place the desired bit in the LSB.
 939           if (ShiftAmt)
 940             In = Builder->CreateLShr(In,
 941                                      ConstantInt::get(In->getType(), ShiftAmt));
 942
 943           // At this point "In" is either 1 or 0. Subtract 1 to turn
 944           // {1, 0} -> {0, -1}.
 945           In = Builder->CreateAdd(In,
 946                                   ConstantInt::getAllOnesValue(In->getType()),
 947                                   "sext");
 948         } else {
 949           // sext ((x & 2^n) != 0)   -> (x << bitwidth-n) a>> bitwidth-1
 950           // sext ((x & 2^n) == 2^n) -> (x << bitwidth-n) a>> bitwidth-1
 951           unsigned ShiftAmt = KnownZeroMask.countLeadingZeros();
 952           // Perform a left shift to place the desired bit in the MSB.
 953           if (ShiftAmt)
 954             In = Builder->CreateShl(In,
 955                                     ConstantInt::get(In->getType(), ShiftAmt));
 956
 957           // Distribute the bit over the whole bit width.
 958           In = Builder->CreateAShr(In, ConstantInt::get(In->getType(),
 959                                                         BitWidth - 1), "sext");
 960         }
 961
 962         if (CI.getType() == In->getType())
 963           return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
 964         return CastInst::CreateIntegerCast(In, CI.getType(), true/*SExt*/);
 965       }
 966     }
 967   }
 968
 969   // vector (x <s 0) ? -1 : 0 -> ashr x, 31   -> all ones if signed.
 970   if (VectorType *VTy = dyn_cast<VectorType>(CI.getType())) {
 971     if (Pred == ICmpInst::ICMP_SLT && match(Op1, m_Zero()) &&
 972         Op0->getType() == CI.getType()) {
 973       Type *EltTy = VTy->getElementType();
 974
 975       // splat the shift constant to a constant vector.
 976       Constant *VSh = ConstantInt::get(VTy, EltTy->getScalarSizeInBits()-1);
 977       Value *In = Builder->CreateAShr(Op0, VSh, Op0->getName()+".lobit");
 978       return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
 979     }
 980   }
 981
 982   return 0;
 983 }
 984
 985 /// CanEvaluateSExtd - Return true if we can take the specified value
 986 /// and return it as type Ty without inserting any new casts and without
 987 /// changing the value of the common low bits.  This is used by code that tries
 988 /// to promote integer operations to a wider types will allow us to eliminate
 989 /// the extension.
 990 ///
 991 /// This function works on both vectors and scalars.
 992 ///
 993 static bool CanEvaluateSExtd(Value *V, Type *Ty) {
 994   assert(V->getType()->getScalarSizeInBits() < Ty->getScalarSizeInBits() &&
 995          "Can't sign extend type to a smaller type");
 996   // If this is a constant, it can be trivially promoted.
 997   if (isa<Constant>(V))
 998     return true;
 999
1000   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
1001   if (!I) return false;
1002
1003   // If this is a truncate from the dest type, we can trivially eliminate it,
1004   // even if it has multiple uses.
1005   // FIXME: This is currently disabled until codegen can handle this without
1006   // pessimizing code, PR5997.
1007   if (0 && isa<TruncInst>(I) && I->getOperand(0)->getType() == Ty)
1008     return true;
1009
1010   // We can't extend or shrink something that has multiple uses: doing so would
1011   // require duplicating the instruction in general, which isn't profitable.
1012   if (!I->hasOneUse()) return false;
1013
1014   switch (I->getOpcode()) {
1015   case Instruction::SExt:  // sext(sext(x)) -> sext(x)
1016   case Instruction::ZExt:  // sext(zext(x)) -> zext(x)
1017   case Instruction::Trunc: // sext(trunc(x)) -> trunc(x) or sext(x)
1018     return true;
1019   case Instruction::And:
1020   case Instruction::Or:
1021   case Instruction::Xor:
1022   case Instruction::Add:
1023   case Instruction::Sub:
1024   case Instruction::Mul:
1025     // These operators can all arbitrarily be extended if their inputs can.
1026     return CanEvaluateSExtd(I->getOperand(0), Ty) &&
1027            CanEvaluateSExtd(I->getOperand(1), Ty);
1028
1029   //case Instruction::Shl:   TODO
1030   //case Instruction::LShr:  TODO
1031
1032   case Instruction::Select:
1033     return CanEvaluateSExtd(I->getOperand(1), Ty) &&
1034            CanEvaluateSExtd(I->getOperand(2), Ty);
1035
1036   case Instruction::PHI: {
1037     // We can change a phi if we can change all operands.  Note that we never
1038     // get into trouble with cyclic PHIs here because we only consider
1039     // instructions with a single use.
1040     PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
1041     for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
1042       if (!CanEvaluateSExtd(PN->getIncomingValue(i), Ty)) return false;
1043     return true;
1044   }
1045   default:
1046     // TODO: Can handle more cases here.
1047     break;
1048   }
1049
1050   return false;
1051 }
1052
1053 Instruction *InstCombiner::visitSExt(SExtInst &CI) {
1054   // If this sign extend is only used by a truncate, let the truncate by
1055   // eliminated before we try to optimize this zext.
1056   if (CI.hasOneUse() && isa<TruncInst>(CI.use_back()))
1057     return 0;
1058
1059   if (Instruction *I = commonCastTransforms(CI))
1060     return I;
1061
1062   // See if we can simplify any instructions used by the input whose sole
1063   // purpose is to compute bits we don't care about.
1064   if (SimplifyDemandedInstructionBits(CI))
1065     return &CI;
1066
1067   Value *Src = CI.getOperand(0);
1068   Type *SrcTy = Src->getType(), *DestTy = CI.getType();
1069
1070   // Attempt to extend the entire input expression tree to the destination
1071   // type.   Only do this if the dest type is a simple type, don't convert the
1072   // expression tree to something weird like i93 unless the source is also
1073   // strange.
1074   if ((DestTy->isVectorTy() || ShouldChangeType(SrcTy, DestTy)) &&
1075       CanEvaluateSExtd(Src, DestTy)) {
1076     // Okay, we can transform this!  Insert the new expression now.
1077     DEBUG(dbgs() << "ICE: EvaluateInDifferentType converting expression type"
1078           " to avoid sign extend: " << CI);
1079     Value *Res = EvaluateInDifferentType(Src, DestTy, true);
1080     assert(Res->getType() == DestTy);
1081
1082     uint32_t SrcBitSize = SrcTy->getScalarSizeInBits();
1083     uint32_t DestBitSize = DestTy->getScalarSizeInBits();
1084
1085     // If the high bits are already filled with sign bit, just replace this
1086     // cast with the result.
1087     if (ComputeNumSignBits(Res) > DestBitSize - SrcBitSize)
1088       return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
1089
1090     // We need to emit a shl + ashr to do the sign extend.
1091     Value *ShAmt = ConstantInt::get(DestTy, DestBitSize-SrcBitSize);
1092     return BinaryOperator::CreateAShr(Builder->CreateShl(Res, ShAmt, "sext"),
1093                                       ShAmt);
1094   }
1095
1096   // If this input is a trunc from our destination, then turn sext(trunc(x))
1097   // into shifts.
1098   if (TruncInst *TI = dyn_cast<TruncInst>(Src))
1099     if (TI->hasOneUse() && TI->getOperand(0)->getType() == DestTy) {
1100       uint32_t SrcBitSize = SrcTy->getScalarSizeInBits();
1101       uint32_t DestBitSize = DestTy->getScalarSizeInBits();
1102
1103       // We need to emit a shl + ashr to do the sign extend.
1104       Value *ShAmt = ConstantInt::get(DestTy, DestBitSize-SrcBitSize);
1105       Value *Res = Builder->CreateShl(TI->getOperand(0), ShAmt, "sext");
1106       return BinaryOperator::CreateAShr(Res, ShAmt);
1107     }
1108
1109   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Src))
1110     return transformSExtICmp(ICI, CI);
1111
1112   // If the input is a shl/ashr pair of a same constant, then this is a sign
1113   // extension from a smaller value.  If we could trust arbitrary bitwidth
1114   // integers, we could turn this into a truncate to the smaller bit and then
1115   // use a sext for the whole extension.  Since we don't, look deeper and check
1116   // for a truncate.  If the source and dest are the same type, eliminate the
1117   // trunc and extend and just do shifts.  For example, turn:
1118   //   %a = trunc i32 %i to i8
1119   //   %b = shl i8 %a, 6
1120   //   %c = ashr i8 %b, 6
1121   //   %d = sext i8 %c to i32
1122   // into:
1123   //   %a = shl i32 %i, 30
1124   //   %d = ashr i32 %a, 30
1125   Value *A = 0;
1126   // TODO: Eventually this could be subsumed by EvaluateInDifferentType.
1127   ConstantInt *BA = 0, *CA = 0;
1128   if (match(Src, m_AShr(m_Shl(m_Trunc(m_Value(A)), m_ConstantInt(BA)),
1129                         m_ConstantInt(CA))) &&
1130       BA == CA && A->getType() == CI.getType()) {
1131     unsigned MidSize = Src->getType()->getScalarSizeInBits();
1132     unsigned SrcDstSize = CI.getType()->getScalarSizeInBits();
1133     unsigned ShAmt = CA->getZExtValue()+SrcDstSize-MidSize;
1134     Constant *ShAmtV = ConstantInt::get(CI.getType(), ShAmt);
1135     A = Builder->CreateShl(A, ShAmtV, CI.getName());
1136     return BinaryOperator::CreateAShr(A, ShAmtV);
1137   }
1138
1139   return 0;
1140 }
1141
1142
1143 /// FitsInFPType - Return a Constant* for the specified FP constant if it fits
1144 /// in the specified FP type without changing its value.
1145 static Constant *FitsInFPType(ConstantFP *CFP, const fltSemantics &Sem) {
1146   bool losesInfo;
1147   APFloat F = CFP->getValueAPF();
1148   (void)F.convert(Sem, APFloat::rmNearestTiesToEven, &losesInfo);
1149   if (!losesInfo)
1150     return ConstantFP::get(CFP->getContext(), F);
1151   return 0;
1152 }
1153
1154 /// LookThroughFPExtensions - If this is an fp extension instruction, look
1155 /// through it until we get the source value.
1156 static Value *LookThroughFPExtensions(Value *V) {
1157   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
1158     if (I->getOpcode() == Instruction::FPExt)
1159       return LookThroughFPExtensions(I->getOperand(0));
1160
1161   // If this value is a constant, return the constant in the smallest FP type
1162   // that can accurately represent it.  This allows us to turn
1163   // (float)((double)X+2.0) into x+2.0f.
1164   if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(V)) {
1165     if (CFP->getType() == Type::getPPC_FP128Ty(V->getContext()))
1166       return V;  // No constant folding of this.
1167     // See if the value can be truncated to float and then reextended.
1168     if (Value *V = FitsInFPType(CFP, APFloat::IEEEsingle))
1169       return V;
1170     if (CFP->getType()->isDoubleTy())
1171       return V;  // Won't shrink.
1172     if (Value *V = FitsInFPType(CFP, APFloat::IEEEdouble))
1173       return V;
1174     // Don't try to shrink to various long double types.
1175   }
1176
1177   return V;
1178 }
1179
1180 Instruction *InstCombiner::visitFPTrunc(FPTruncInst &CI) {
1181   if (Instruction *I = commonCastTransforms(CI))
1182     return I;
1183
1184   // If we have fptrunc(fadd (fpextend x), (fpextend y)), where x and y are
1185   // smaller than the destination type, we can eliminate the truncate by doing
1186   // the add as the smaller type.  This applies to fadd/fsub/fmul/fdiv as well
1187   // as many builtins (sqrt, etc).
1188   BinaryOperator *OpI = dyn_cast<BinaryOperator>(CI.getOperand(0));
1189   if (OpI && OpI->hasOneUse()) {
1190     switch (OpI->getOpcode()) {
1191     default: break;
1192     case Instruction::FAdd:
1193     case Instruction::FSub:
1194     case Instruction::FMul:
1195     case Instruction::FDiv:
1196     case Instruction::FRem:
1197       Type *SrcTy = OpI->getType();
1198       Value *LHSTrunc = LookThroughFPExtensions(OpI->getOperand(0));
1199       Value *RHSTrunc = LookThroughFPExtensions(OpI->getOperand(1));
1200       if (LHSTrunc->getType() != SrcTy &&
1201           RHSTrunc->getType() != SrcTy) {
1202         unsigned DstSize = CI.getType()->getScalarSizeInBits();
1203         // If the source types were both smaller than the destination type of
1204         // the cast, do this xform.
1205         if (LHSTrunc->getType()->getScalarSizeInBits() <= DstSize &&
1206             RHSTrunc->getType()->getScalarSizeInBits() <= DstSize) {
1207           LHSTrunc = Builder->CreateFPExt(LHSTrunc, CI.getType());
1208           RHSTrunc = Builder->CreateFPExt(RHSTrunc, CI.getType());
1209           return BinaryOperator::Create(OpI->getOpcode(), LHSTrunc, RHSTrunc);
1210         }
1211       }
1212       break;
1213     }
1214   }
1215
1216   // Fold (fptrunc (sqrt (fpext x))) -> (sqrtf x)
1217   const TargetLibraryInfo &TLI = getAnalysis<TargetLibraryInfo>();
1218   CallInst *Call = dyn_cast<CallInst>(CI.getOperand(0));
1219   if (Call && Call->getCalledFunction() && TLI.has(LibFunc::sqrtf) &&
1220       Call->getCalledFunction()->getName() == TLI.getName(LibFunc::sqrt) &&
1221       Call->getNumArgOperands() == 1 &&
1222       Call->hasOneUse()) {
1223     CastInst *Arg = dyn_cast<CastInst>(Call->getArgOperand(0));
1224     if (Arg && Arg->getOpcode() == Instruction::FPExt &&
1225         CI.getType()->isFloatTy() &&
1226         Call->getType()->isDoubleTy() &&
1227         Arg->getType()->isDoubleTy() &&
1228         Arg->getOperand(0)->getType()->isFloatTy()) {
1229       Function *Callee = Call->getCalledFunction();
1230       Module *M = CI.getParent()->getParent()->getParent();
1231       Constant *SqrtfFunc = M->getOrInsertFunction("sqrtf",
1232                                                    Callee->getAttributes(),
1233                                                    Builder->getFloatTy(),
1234                                                    Builder->getFloatTy(),
1235                                                    NULL);
1236       CallInst *ret = CallInst::Create(SqrtfFunc, Arg->getOperand(0),
1237                                        "sqrtfcall");
1238       ret->setAttributes(Callee->getAttributes());
1239
1240
1241       // Remove the old Call.  With -fmath-errno, it won't get marked readnone.
1242       ReplaceInstUsesWith(*Call, UndefValue::get(Call->getType()));
1243       EraseInstFromFunction(*Call);
1244       return ret;
1245     }
1246   }
1247
1248   return 0;
1249 }
1250
1251 Instruction *InstCombiner::visitFPExt(CastInst &CI) {
1252   return commonCastTransforms(CI);
1253 }
1254
1255 Instruction *InstCombiner::visitFPToUI(FPToUIInst &FI) {
1256   Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(FI.getOperand(0));
1257   if (OpI == 0)
1258     return commonCastTransforms(FI);
1259
1260   // fptoui(uitofp(X)) --> X
1261   // fptoui(sitofp(X)) --> X
1262   // This is safe if the intermediate type has enough bits in its mantissa to
1263   // accurately represent all values of X.  For example, do not do this with
1264   // i64->float->i64.  This is also safe for sitofp case, because any negative
1265   // 'X' value would cause an undefined result for the fptoui.
1266   if ((isa<UIToFPInst>(OpI) || isa<SIToFPInst>(OpI)) &&
1267       OpI->getOperand(0)->getType() == FI.getType() &&
1268       (int)FI.getType()->getScalarSizeInBits() < /*extra bit for sign */
1269                     OpI->getType()->getFPMantissaWidth())
1270     return ReplaceInstUsesWith(FI, OpI->getOperand(0));
1271
1272   return commonCastTransforms(FI);
1273 }
1274
1275 Instruction *InstCombiner::visitFPToSI(FPToSIInst &FI) {
1276   Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(FI.getOperand(0));
1277   if (OpI == 0)
1278     return commonCastTransforms(FI);
1279
1280   // fptosi(sitofp(X)) --> X
1281   // fptosi(uitofp(X)) --> X
1282   // This is safe if the intermediate type has enough bits in its mantissa to
1283   // accurately represent all values of X.  For example, do not do this with
1284   // i64->float->i64.  This is also safe for sitofp case, because any negative
1285   // 'X' value would cause an undefined result for the fptoui.
1286   if ((isa<UIToFPInst>(OpI) || isa<SIToFPInst>(OpI)) &&
1287       OpI->getOperand(0)->getType() == FI.getType() &&
1288       (int)FI.getType()->getScalarSizeInBits() <=
1289                     OpI->getType()->getFPMantissaWidth())
1290     return ReplaceInstUsesWith(FI, OpI->getOperand(0));
1291
1292   return commonCastTransforms(FI);
1293 }
1294
1295 Instruction *InstCombiner::visitUIToFP(CastInst &CI) {
1296   return commonCastTransforms(CI);
1297 }
1298
1299 Instruction *InstCombiner::visitSIToFP(CastInst &CI) {
1300   return commonCastTransforms(CI);
1301 }
1302
1303 Instruction *InstCombiner::visitIntToPtr(IntToPtrInst &CI) {
1304   // If the source integer type is not the intptr_t type for this target, do a
1305   // trunc or zext to the intptr_t type, then inttoptr of it.  This allows the
1306   // cast to be exposed to other transforms.
1307   if (TD) {
1308     if (CI.getOperand(0)->getType()->getScalarSizeInBits() >
1309         TD->getPointerSizeInBits()) {
1310       Value *P = Builder->CreateTrunc(CI.getOperand(0),
1311                                       TD->getIntPtrType(CI.getContext()));
1312       return new IntToPtrInst(P, CI.getType());
1313     }
1314     if (CI.getOperand(0)->getType()->getScalarSizeInBits() <
1315         TD->getPointerSizeInBits()) {
1316       Value *P = Builder->CreateZExt(CI.getOperand(0),
1317                                      TD->getIntPtrType(CI.getContext()));
1318       return new IntToPtrInst(P, CI.getType());
1319     }
1320   }
1321
1322   if (Instruction *I = commonCastTransforms(CI))
1323     return I;
1324
1325   return 0;
1326 }
1327
1328 /// @brief Implement the transforms for cast of pointer (bitcast/ptrtoint)
1329 Instruction *InstCombiner::commonPointerCastTransforms(CastInst &CI) {
1330   Value *Src = CI.getOperand(0);
1331
1332   if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Src)) {
1333     // If casting the result of a getelementptr instruction with no offset, turn
1334     // this into a cast of the original pointer!
1335     if (GEP->hasAllZeroIndices()) {
1336       // Changing the cast operand is usually not a good idea but it is safe
1337       // here because the pointer operand is being replaced with another
1338       // pointer operand so the opcode doesn't need to change.
1339       Worklist.Add(GEP);
1340       CI.setOperand(0, GEP->getOperand(0));
1341       return &CI;
1342     }
1343
1344     // If the GEP has a single use, and the base pointer is a bitcast, and the
1345     // GEP computes a constant offset, see if we can convert these three
1346     // instructions into fewer.  This typically happens with unions and other
1347     // non-type-safe code.
1348     if (TD && GEP->hasOneUse() && isa<BitCastInst>(GEP->getOperand(0)) &&
1349         GEP->hasAllConstantIndices()) {
1350       // We are guaranteed to get a constant from EmitGEPOffset.
1351       ConstantInt *OffsetV = cast<ConstantInt>(EmitGEPOffset(GEP));
1352       int64_t Offset = OffsetV->getSExtValue();
1353
1354       // Get the base pointer input of the bitcast, and the type it points to.
1355       Value *OrigBase = cast<BitCastInst>(GEP->getOperand(0))->getOperand(0);
1356       Type *GEPIdxTy =
1357       cast<PointerType>(OrigBase->getType())->getElementType();
1358       SmallVector<Value*, 8> NewIndices;
1359       if (FindElementAtOffset(GEPIdxTy, Offset, NewIndices)) {
1360         // If we were able to index down into an element, create the GEP
1361         // and bitcast the result.  This eliminates one bitcast, potentially
1362         // two.
1363         Value *NGEP = cast<GEPOperator>(GEP)->isInBounds() ?
1364         Builder->CreateInBoundsGEP(OrigBase, NewIndices) :
1365         Builder->CreateGEP(OrigBase, NewIndices);
1366         NGEP->takeName(GEP);
1367
1368         if (isa<BitCastInst>(CI))
1369           return new BitCastInst(NGEP, CI.getType());
1370         assert(isa<PtrToIntInst>(CI));
1371         return new PtrToIntInst(NGEP, CI.getType());
1372       }
1373     }
1374   }
1375
1376   return commonCastTransforms(CI);
1377 }
1378
1379 Instruction *InstCombiner::visitPtrToInt(PtrToIntInst &CI) {
1380   // If the destination integer type is not the intptr_t type for this target,
1381   // do a ptrtoint to intptr_t then do a trunc or zext.  This allows the cast
1382   // to be exposed to other transforms.
1383   if (TD) {
1384     if (CI.getType()->getScalarSizeInBits() < TD->getPointerSizeInBits()) {
1385       Value *P = Builder->CreatePtrToInt(CI.getOperand(0),
1386                                          TD->getIntPtrType(CI.getContext()));
1387       return new TruncInst(P, CI.getType());
1388     }
1389     if (CI.getType()->getScalarSizeInBits() > TD->getPointerSizeInBits()) {
1390       Value *P = Builder->CreatePtrToInt(CI.getOperand(0),
1391                                          TD->getIntPtrType(CI.getContext()));
1392       return new ZExtInst(P, CI.getType());
1393     }
1394   }
1395
1396   return commonPointerCastTransforms(CI);
1397 }
1398
1399 /// OptimizeVectorResize - This input value (which is known to have vector type)
1400 /// is being zero extended or truncated to the specified vector type.  Try to
1401 /// replace it with a shuffle (and vector/vector bitcast) if possible.
1402 ///
1403 /// The source and destination vector types may have different element types.
1404 static Instruction *OptimizeVectorResize(Value *InVal, VectorType *DestTy,
1405                                          InstCombiner &IC) {
1406   // We can only do this optimization if the output is a multiple of the input
1407   // element size, or the input is a multiple of the output element size.
1408   // Convert the input type to have the same element type as the output.
1409   VectorType *SrcTy = cast<VectorType>(InVal->getType());
1410
1411   if (SrcTy->getElementType() != DestTy->getElementType()) {
1412     // The input types don't need to be identical, but for now they must be the
1413     // same size.  There is no specific reason we couldn't handle things like
1414     // <4 x i16> -> <4 x i32> by bitcasting to <2 x i32> but haven't gotten
1415     // there yet.
1416     if (SrcTy->getElementType()->getPrimitiveSizeInBits() !=
1417         DestTy->getElementType()->getPrimitiveSizeInBits())
1418       return 0;
1419
1420     SrcTy = VectorType::get(DestTy->getElementType(), SrcTy->getNumElements());
1421     InVal = IC.Builder->CreateBitCast(InVal, SrcTy);
1422   }
1423
1424   // Now that the element types match, get the shuffle mask and RHS of the
1425   // shuffle to use, which depends on whether we're increasing or decreasing the
1426   // size of the input.
1427   SmallVector<Constant*, 16> ShuffleMask;
1428   Value *V2;
1429   IntegerType *Int32Ty = Type::getInt32Ty(SrcTy->getContext());
1430
1431   if (SrcTy->getNumElements() > DestTy->getNumElements()) {
1432     // If we're shrinking the number of elements, just shuffle in the low
1433     // elements from the input and use undef as the second shuffle input.
1434     V2 = UndefValue::get(SrcTy);
1435     for (unsigned i = 0, e = DestTy->getNumElements(); i != e; ++i)
1436       ShuffleMask.push_back(ConstantInt::get(Int32Ty, i));
1437
1438   } else {
1439     // If we're increasing the number of elements, shuffle in all of the
1440     // elements from InVal and fill the rest of the result elements with zeros
1441     // from a constant zero.
1442     V2 = Constant::getNullValue(SrcTy);
1443     unsigned SrcElts = SrcTy->getNumElements();
1444     for (unsigned i = 0, e = SrcElts; i != e; ++i)
1445       ShuffleMask.push_back(ConstantInt::get(Int32Ty, i));
1446
1447     // The excess elements reference the first element of the zero input.
1448     ShuffleMask.append(DestTy->getNumElements()-SrcElts,
1449                        ConstantInt::get(Int32Ty, SrcElts));
1450   }
1451
1452   return new ShuffleVectorInst(InVal, V2, ConstantVector::get(ShuffleMask));
1453 }
1454
1455 static bool isMultipleOfTypeSize(unsigned Value, Type *Ty) {
1456   return Value % Ty->getPrimitiveSizeInBits() == 0;
1457 }
1458
1459 static unsigned getTypeSizeIndex(unsigned Value, Type *Ty) {
1460   return Value / Ty->getPrimitiveSizeInBits();
1461 }
1462
1463 /// CollectInsertionElements - V is a value which is inserted into a vector of
1464 /// VecEltTy.  Look through the value to see if we can decompose it into
1465 /// insertions into the vector.  See the example in the comment for
1466 /// OptimizeIntegerToVectorInsertions for the pattern this handles.
1467 /// The type of V is always a non-zero multiple of VecEltTy's size.
1468 ///
1469 /// This returns false if the pattern can't be matched or true if it can,
1470 /// filling in Elements with the elements found here.
1471 static bool CollectInsertionElements(Value *V, unsigned ElementIndex,
1472                                      SmallVectorImpl<Value*> &Elements,
1473                                      Type *VecEltTy) {
1474   // Undef values never contribute useful bits to the result.
1475   if (isa<UndefValue>(V)) return true;
1476
1477   // If we got down to a value of the right type, we win, try inserting into the
1478   // right element.
1479   if (V->getType() == VecEltTy) {
1480     // Inserting null doesn't actually insert any elements.
1481     if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
1482       if (C->isNullValue())
1483         return true;
1484
1485     // Fail if multiple elements are inserted into this slot.
1486     if (ElementIndex >= Elements.size() || Elements[ElementIndex] != 0)
1487       return false;
1488
1489     Elements[ElementIndex] = V;
1490     return true;
1491   }
1492
1493   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V)) {
1494     // Figure out the # elements this provides, and bitcast it or slice it up
1495     // as required.
1496     unsigned NumElts = getTypeSizeIndex(C->getType()->getPrimitiveSizeInBits(),
1497                                         VecEltTy);
1498     // If the constant is the size of a vector element, we just need to bitcast
1499     // it to the right type so it gets properly inserted.
1500     if (NumElts == 1)
1501       return CollectInsertionElements(ConstantExpr::getBitCast(C, VecEltTy),
1502                                       ElementIndex, Elements, VecEltTy);
1503
1504     // Okay, this is a constant that covers multiple elements.  Slice it up into
1505     // pieces and insert each element-sized piece into the vector.
1506     if (!isa<IntegerType>(C->getType()))
1507       C = ConstantExpr::getBitCast(C, IntegerType::get(V->getContext(),
1508                                        C->getType()->getPrimitiveSizeInBits()));
1509     unsigned ElementSize = VecEltTy->getPrimitiveSizeInBits();
1510     Type *ElementIntTy = IntegerType::get(C->getContext(), ElementSize);
1511
1512     for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i) {
1513       Constant *Piece = ConstantExpr::getLShr(C, ConstantInt::get(C->getType(),
1514                                                                i*ElementSize));
1515       Piece = ConstantExpr::getTrunc(Piece, ElementIntTy);
1516       if (!CollectInsertionElements(Piece, ElementIndex+i, Elements, VecEltTy))
1517         return false;
1518     }
1519     return true;
1520   }
1521
1522   if (!V->hasOneUse()) return false;
1523
1524   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
1525   if (I == 0) return false;
1526   switch (I->getOpcode()) {
1527   default: return false; // Unhandled case.
1528   case Instruction::BitCast:
1529     return CollectInsertionElements(I->getOperand(0), ElementIndex,
1530                                     Elements, VecEltTy);
1531   case Instruction::ZExt:
1532     if (!isMultipleOfTypeSize(
1533                           I->getOperand(0)->getType()->getPrimitiveSizeInBits(),
1534                               VecEltTy))
1535       return false;
1536     return CollectInsertionElements(I->getOperand(0), ElementIndex,
1537                                     Elements, VecEltTy);
1538   case Instruction::Or:
1539     return CollectInsertionElements(I->getOperand(0), ElementIndex,
1540                                     Elements, VecEltTy) &&
1541            CollectInsertionElements(I->getOperand(1), ElementIndex,
1542                                     Elements, VecEltTy);
1543   case Instruction::Shl: {
1544     // Must be shifting by a constant that is a multiple of the element size.
1545     ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1));
1546     if (CI == 0) return false;
1547     if (!isMultipleOfTypeSize(CI->getZExtValue(), VecEltTy)) return false;
1548     unsigned IndexShift = getTypeSizeIndex(CI->getZExtValue(), VecEltTy);
1549
1550     return CollectInsertionElements(I->getOperand(0), ElementIndex+IndexShift,
1551                                     Elements, VecEltTy);
1552   }
1553
1554   }
1555 }
1556
1557
1558 /// OptimizeIntegerToVectorInsertions - If the input is an 'or' instruction, we
1559 /// may be doing shifts and ors to assemble the elements of the vector manually.
1560 /// Try to rip the code out and replace it with insertelements.  This is to
1561 /// optimize code like this:
1562 ///
1563 ///    %tmp37 = bitcast float %inc to i32
1564 ///    %tmp38 = zext i32 %tmp37 to i64
1565 ///    %tmp31 = bitcast float %inc5 to i32
1566 ///    %tmp32 = zext i32 %tmp31 to i64
1567 ///    %tmp33 = shl i64 %tmp32, 32
1568 ///    %ins35 = or i64 %tmp33, %tmp38
1569 ///    %tmp43 = bitcast i64 %ins35 to <2 x float>
1570 ///
1571 /// Into two insertelements that do "buildvector{%inc, %inc5}".
1572 static Value *OptimizeIntegerToVectorInsertions(BitCastInst &CI,
1573                                                 InstCombiner &IC) {
1574   VectorType *DestVecTy = cast<VectorType>(CI.getType());
1575   Value *IntInput = CI.getOperand(0);
1576
1577   SmallVector<Value*, 8> Elements(DestVecTy->getNumElements());
1578   if (!CollectInsertionElements(IntInput, 0, Elements,
1579                                 DestVecTy->getElementType()))
1580     return 0;
1581
1582   // If we succeeded, we know that all of the element are specified by Elements
1583   // or are zero if Elements has a null entry.  Recast this as a set of
1584   // insertions.
1585   Value *Result = Constant::getNullValue(CI.getType());
1586   for (unsigned i = 0, e = Elements.size(); i != e; ++i) {
1587     if (Elements[i] == 0) continue;  // Unset element.
1588
1589     Result = IC.Builder->CreateInsertElement(Result, Elements[i],
1590                                              IC.Builder->getInt32(i));
1591   }
1592
1593   return Result;
1594 }
1595
1596
1597 /// OptimizeIntToFloatBitCast - See if we can optimize an integer->float/double
1598 /// bitcast.  The various long double bitcasts can't get in here.
1599 static Instruction *OptimizeIntToFloatBitCast(BitCastInst &CI,InstCombiner &IC){
1600   Value *Src = CI.getOperand(0);
1601   Type *DestTy = CI.getType();
1602
1603   // If this is a bitcast from int to float, check to see if the int is an
1604   // extraction from a vector.
1605   Value *VecInput = 0;
1606   // bitcast(trunc(bitcast(somevector)))
1607   if (match(Src, m_Trunc(m_BitCast(m_Value(VecInput)))) &&
1608       isa<VectorType>(VecInput->getType())) {
1609     VectorType *VecTy = cast<VectorType>(VecInput->getType());
1610     unsigned DestWidth = DestTy->getPrimitiveSizeInBits();
1611
1612     if (VecTy->getPrimitiveSizeInBits() % DestWidth == 0) {
1613       // If the element type of the vector doesn't match the result type,
1614       // bitcast it to be a vector type we can extract from.
1615       if (VecTy->getElementType() != DestTy) {
1616         VecTy = VectorType::get(DestTy,
1617                                 VecTy->getPrimitiveSizeInBits() / DestWidth);
1618         VecInput = IC.Builder->CreateBitCast(VecInput, VecTy);
1619       }
1620
1621       return ExtractElementInst::Create(VecInput, IC.Builder->getInt32(0));
1622     }
1623   }
1624
1625   // bitcast(trunc(lshr(bitcast(somevector), cst))
1626   ConstantInt *ShAmt = 0;
1627   if (match(Src, m_Trunc(m_LShr(m_BitCast(m_Value(VecInput)),
1628                                 m_ConstantInt(ShAmt)))) &&
1629       isa<VectorType>(VecInput->getType())) {
1630     VectorType *VecTy = cast<VectorType>(VecInput->getType());
1631     unsigned DestWidth = DestTy->getPrimitiveSizeInBits();
1632     if (VecTy->getPrimitiveSizeInBits() % DestWidth == 0 &&
1633         ShAmt->getZExtValue() % DestWidth == 0) {
1634       // If the element type of the vector doesn't match the result type,
1635       // bitcast it to be a vector type we can extract from.
1636       if (VecTy->getElementType() != DestTy) {
1637         VecTy = VectorType::get(DestTy,
1638                                 VecTy->getPrimitiveSizeInBits() / DestWidth);
1639         VecInput = IC.Builder->CreateBitCast(VecInput, VecTy);
1640       }
1641
1642       unsigned Elt = ShAmt->getZExtValue() / DestWidth;
1643       return ExtractElementInst::Create(VecInput, IC.Builder->getInt32(Elt));
1644     }
1645   }
1646   return 0;
1647 }
1648
1649 Instruction *InstCombiner::visitBitCast(BitCastInst &CI) {
1650   // If the operands are integer typed then apply the integer transforms,
1651   // otherwise just apply the common ones.
1652   Value *Src = CI.getOperand(0);
1653   Type *SrcTy = Src->getType();
1654   Type *DestTy = CI.getType();
1655
1656   // Get rid of casts from one type to the same type. These are useless and can
1657   // be replaced by the operand.
1658   if (DestTy == Src->getType())
1659     return ReplaceInstUsesWith(CI, Src);
1660
1661   if (PointerType *DstPTy = dyn_cast<PointerType>(DestTy)) {
1662     PointerType *SrcPTy = cast<PointerType>(SrcTy);
1663     Type *DstElTy = DstPTy->getElementType();
1664     Type *SrcElTy = SrcPTy->getElementType();
1665
1666     // If the address spaces don't match, don't eliminate the bitcast, which is
1667     // required for changing types.
1668     if (SrcPTy->getAddressSpace() != DstPTy->getAddressSpace())
1669       return 0;
1670
1671     // If we are casting a alloca to a pointer to a type of the same
1672     // size, rewrite the allocation instruction to allocate the "right" type.
1673     // There is no need to modify malloc calls because it is their bitcast that
1674     // needs to be cleaned up.
1675     if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(Src))
1676       if (Instruction *V = PromoteCastOfAllocation(CI, *AI))
1677         return V;
1678
1679     // If the source and destination are pointers, and this cast is equivalent
1680     // to a getelementptr X, 0, 0, 0...  turn it into the appropriate gep.
1681     // This can enhance SROA and other transforms that want type-safe pointers.
1682     Constant *ZeroUInt =
1683       Constant::getNullValue(Type::getInt32Ty(CI.getContext()));
1684     unsigned NumZeros = 0;
1685     while (SrcElTy != DstElTy &&
1686            isa<CompositeType>(SrcElTy) && !SrcElTy->isPointerTy() &&
1687            SrcElTy->getNumContainedTypes() /* not "{}" */) {
1688       SrcElTy = cast<CompositeType>(SrcElTy)->getTypeAtIndex(ZeroUInt);
1689       ++NumZeros;
1690     }
1691
1692     // If we found a path from the src to dest, create the getelementptr now.
1693     if (SrcElTy == DstElTy) {
1694       SmallVector<Value*, 8> Idxs(NumZeros+1, ZeroUInt);
1695       return GetElementPtrInst::CreateInBounds(Src, Idxs);
1696     }
1697   }
1698
1699   // Try to optimize int -> float bitcasts.
1700   if ((DestTy->isFloatTy() || DestTy->isDoubleTy()) && isa<IntegerType>(SrcTy))
1701     if (Instruction *I = OptimizeIntToFloatBitCast(CI, *this))
1702       return I;
1703
1704   if (VectorType *DestVTy = dyn_cast<VectorType>(DestTy)) {
1705     if (DestVTy->getNumElements() == 1 && !SrcTy->isVectorTy()) {
1706       Value *Elem = Builder->CreateBitCast(Src, DestVTy->getElementType());
1707       return InsertElementInst::Create(UndefValue::get(DestTy), Elem,
1708                      Constant::getNullValue(Type::getInt32Ty(CI.getContext())));
1709       // FIXME: Canonicalize bitcast(insertelement) -> insertelement(bitcast)
1710     }
1711
1712     if (isa<IntegerType>(SrcTy)) {
1713       // If this is a cast from an integer to vector, check to see if the input
1714       // is a trunc or zext of a bitcast from vector.  If so, we can replace all
1715       // the casts with a shuffle and (potentially) a bitcast.
1716       if (isa<TruncInst>(Src) || isa<ZExtInst>(Src)) {
1717         CastInst *SrcCast = cast<CastInst>(Src);
1718         if (BitCastInst *BCIn = dyn_cast<BitCastInst>(SrcCast->getOperand(0)))
1719           if (isa<VectorType>(BCIn->getOperand(0)->getType()))
1720             if (Instruction *I = OptimizeVectorResize(BCIn->getOperand(0),
1721                                                cast<VectorType>(DestTy), *this))
1722               return I;
1723       }
1724
1725       // If the input is an 'or' instruction, we may be doing shifts and ors to
1726       // assemble the elements of the vector manually.  Try to rip the code out
1727       // and replace it with insertelements.
1728       if (Value *V = OptimizeIntegerToVectorInsertions(CI, *this))
1729         return ReplaceInstUsesWith(CI, V);
1730     }
1731   }
1732
1733   if (VectorType *SrcVTy = dyn_cast<VectorType>(SrcTy)) {
1734     if (SrcVTy->getNumElements() == 1 && !DestTy->isVectorTy()) {
1735       Value *Elem =
1736         Builder->CreateExtractElement(Src,
1737                    Constant::getNullValue(Type::getInt32Ty(CI.getContext())));
1738       return CastInst::Create(Instruction::BitCast, Elem, DestTy);
1739     }
1740   }
1741
1742   if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(Src)) {
1743     // Okay, we have (bitcast (shuffle ..)).  Check to see if this is
1744     // a bitcast to a vector with the same # elts.
1745     if (SVI->hasOneUse() && DestTy->isVectorTy() &&
1746         cast<VectorType>(DestTy)->getNumElements() ==
1747               SVI->getType()->getNumElements() &&
1748         SVI->getType()->getNumElements() ==
1749           cast<VectorType>(SVI->getOperand(0)->getType())->getNumElements()) {
1750       BitCastInst *Tmp;
1751       // If either of the operands is a cast from CI.getType(), then
1752       // evaluating the shuffle in the casted destination's type will allow
1753       // us to eliminate at least one cast.
1754       if (((Tmp = dyn_cast<BitCastInst>(SVI->getOperand(0))) &&
1755            Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy) ||
1756           ((Tmp = dyn_cast<BitCastInst>(SVI->getOperand(1))) &&
1757            Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy)) {
1758         Value *LHS = Builder->CreateBitCast(SVI->getOperand(0), DestTy);
1759         Value *RHS = Builder->CreateBitCast(SVI->getOperand(1), DestTy);
1760         // Return a new shuffle vector.  Use the same element ID's, as we
1761         // know the vector types match #elts.
1762         return new ShuffleVectorInst(LHS, RHS, SVI->getOperand(2));
1763       }
1764     }
1765   }
1766
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1770 }