lib/Transforms/InstCombine/InstCombineVectorOps.cpp

   1 //===- InstCombineVectorOps.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 instcombine for ExtractElement, InsertElement and
  11 // ShuffleVector.
  12 //
  13 //===----------------------------------------------------------------------===//
  14
  15 #include "InstCombine.h"
  16 #include "llvm/Support/PatternMatch.h"
  17 using namespace llvm;
  18 using namespace PatternMatch;
  19
  20 /// CheapToScalarize - Return true if the value is cheaper to scalarize than it
  21 /// is to leave as a vector operation.  isConstant indicates whether we're
  22 /// extracting one known element.  If false we're extracting a variable index.
  23 static bool CheapToScalarize(Value *V, bool isConstant) {
  24   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V)) {
  25     if (isConstant) return true;
  26
  27     // If all elts are the same, we can extract it and use any of the values.
  28     Constant *Op0 = C->getAggregateElement(0U);
  29     for (unsigned i = 1, e = V->getType()->getVectorNumElements(); i != e; ++i)
  30       if (C->getAggregateElement(i) != Op0)
  31         return false;
  32     return true;
  33   }
  34   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
  35   if (!I) return false;
  36
  37   // Insert element gets simplified to the inserted element or is deleted if
  38   // this is constant idx extract element and its a constant idx insertelt.
  39   if (I->getOpcode() == Instruction::InsertElement && isConstant &&
  40       isa<ConstantInt>(I->getOperand(2)))
  41     return true;
  42   if (I->getOpcode() == Instruction::Load && I->hasOneUse())
  43     return true;
  44   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(I))
  45     if (BO->hasOneUse() &&
  46         (CheapToScalarize(BO->getOperand(0), isConstant) ||
  47          CheapToScalarize(BO->getOperand(1), isConstant)))
  48       return true;
  49   if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(I))
  50     if (CI->hasOneUse() &&
  51         (CheapToScalarize(CI->getOperand(0), isConstant) ||
  52          CheapToScalarize(CI->getOperand(1), isConstant)))
  53       return true;
  54
  55   return false;
  56 }
  57
  58 /// FindScalarElement - Given a vector and an element number, see if the scalar
  59 /// value is already around as a register, for example if it were inserted then
  60 /// extracted from the vector.
  61 static Value *FindScalarElement(Value *V, unsigned EltNo) {
  62   assert(V->getType()->isVectorTy() && "Not looking at a vector?");
  63   VectorType *VTy = cast<VectorType>(V->getType());
  64   unsigned Width = VTy->getNumElements();
  65   if (EltNo >= Width)  // Out of range access.
  66     return UndefValue::get(VTy->getElementType());
  67
  68   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
  69     return C->getAggregateElement(EltNo);
  70
  71   if (InsertElementInst *III = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
  72     // If this is an insert to a variable element, we don't know what it is.
  73     if (!isa<ConstantInt>(III->getOperand(2)))
  74       return 0;
  75     unsigned IIElt = cast<ConstantInt>(III->getOperand(2))->getZExtValue();
  76
  77     // If this is an insert to the element we are looking for, return the
  78     // inserted value.
  79     if (EltNo == IIElt)
  80       return III->getOperand(1);
  81
  82     // Otherwise, the insertelement doesn't modify the value, recurse on its
  83     // vector input.
  84     return FindScalarElement(III->getOperand(0), EltNo);
  85   }
  86
  87   if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(V)) {
  88     unsigned LHSWidth = SVI->getOperand(0)->getType()->getVectorNumElements();
  89     int InEl = SVI->getMaskValue(EltNo);
  90     if (InEl < 0)
  91       return UndefValue::get(VTy->getElementType());
  92     if (InEl < (int)LHSWidth)
  93       return FindScalarElement(SVI->getOperand(0), InEl);
  94     return FindScalarElement(SVI->getOperand(1), InEl - LHSWidth);
  95   }
  96
  97   // Extract a value from a vector add operation with a constant zero.
  98   Value *Val = 0; Constant *Con = 0;
  99   if (match(V, m_Add(m_Value(Val), m_Constant(Con)))) {
 100     if (Con->getAggregateElement(EltNo)->isNullValue())
 101       return FindScalarElement(Val, EltNo);
 102   }
 103
 104   // Otherwise, we don't know.
 105   return 0;
 106 }
 107
 108 // If we have a PHI node with a vector type that has only 2 uses: feed
 109 // itself and be an operand of extractelemnt at a constant location,
 110 // try to replace the PHI of the vector type with a PHI of a scalar type
 111 Instruction *InstCombiner::scalarizePHI(ExtractElementInst &EI, PHINode *PN) {
 112   // Verify that the PHI node has exactly 2 uses. Otherwise return NULL.
 113   if (!PN->hasNUses(2))
 114     return NULL;
 115
 116   // If so, it's known at this point that one operand is PHI and the other is
 117   // an extractelement node. Find the PHI user that is not the extractelement
 118   // node.
 119   Value::use_iterator iu = PN->use_begin();
 120   Instruction *PHIUser = dyn_cast<Instruction>(*iu);
 121   if (PHIUser == cast<Instruction>(&EI))
 122     PHIUser = cast<Instruction>(*(++iu));
 123
 124   // Verify that this PHI user has one use, which is the PHI itself,
 125   // and that it is a binary operation which is cheap to scalarize.
 126   // otherwise return NULL.
 127   if (!PHIUser->hasOneUse() || !(PHIUser->use_back() == PN) ||
 128     !(isa<BinaryOperator>(PHIUser)) ||
 129     !CheapToScalarize(PHIUser, true))
 130     return NULL;
 131
 132   // Create a scalar PHI node that will replace the vector PHI node
 133   // just before the current PHI node.
 134   PHINode * scalarPHI = cast<PHINode>(
 135     InsertNewInstWith(PHINode::Create(EI.getType(),
 136     PN->getNumIncomingValues(), ""), *PN));
 137   // Scalarize each PHI operand.
 138   for (unsigned i=0; i < PN->getNumIncomingValues(); i++) {
 139     Value *PHIInVal = PN->getIncomingValue(i);
 140     BasicBlock *inBB = PN->getIncomingBlock(i);
 141     Value *Elt = EI.getIndexOperand();
 142     // If the operand is the PHI induction variable:
 143     if (PHIInVal == PHIUser) {
 144       // Scalarize the binary operation. Its first operand is the
 145       // scalar PHI and the second operand is extracted from the other
 146       // vector operand.
 147       BinaryOperator *B0 = cast<BinaryOperator>(PHIUser);
 148       unsigned opId = (B0->getOperand(0) == PN) ? 1: 0;
 149       Value *Op = InsertNewInstWith(
 150           ExtractElementInst::Create(B0->getOperand(opId), Elt,
 151                                      B0->getOperand(opId)->getName() + ".Elt"),
 152           *B0);
 153       Value *newPHIUser = InsertNewInstWith(
 154         BinaryOperator::Create(B0->getOpcode(), scalarPHI,Op),
 155         *B0);
 156       scalarPHI->addIncoming(newPHIUser, inBB);
 157     } else {
 158       // Scalarize PHI input:
 159       Instruction *newEI =
 160         ExtractElementInst::Create(PHIInVal, Elt, "");
 161       // Insert the new instruction into the predecessor basic block.
 162       Instruction *pos = dyn_cast<Instruction>(PHIInVal);
 163       BasicBlock::iterator InsertPos;
 164       if (pos && !isa<PHINode>(pos)) {
 165         InsertPos = pos;
 166         ++InsertPos;
 167       } else {
 168         InsertPos = inBB->getFirstInsertionPt();
 169       }
 170
 171       InsertNewInstWith(newEI, *InsertPos);
 172
 173       scalarPHI->addIncoming(newEI, inBB);
 174     }
 175   }
 176   return ReplaceInstUsesWith(EI, scalarPHI);
 177 }
 178
 179 Instruction *InstCombiner::visitExtractElementInst(ExtractElementInst &EI) {
 180   // If vector val is constant with all elements the same, replace EI with
 181   // that element.  We handle a known element # below.
 182   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(EI.getOperand(0)))
 183     if (CheapToScalarize(C, false))
 184       return ReplaceInstUsesWith(EI, C->getAggregateElement(0U));
 185
 186   // If extracting a specified index from the vector, see if we can recursively
 187   // find a previously computed scalar that was inserted into the vector.
 188   if (ConstantInt *IdxC = dyn_cast<ConstantInt>(EI.getOperand(1))) {
 189     unsigned IndexVal = IdxC->getZExtValue();
 190     unsigned VectorWidth = EI.getVectorOperandType()->getNumElements();
 191
 192     // If this is extracting an invalid index, turn this into undef, to avoid
 193     // crashing the code below.
 194     if (IndexVal >= VectorWidth)
 195       return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
 196
 197     // This instruction only demands the single element from the input vector.
 198     // If the input vector has a single use, simplify it based on this use
 199     // property.
 200     if (EI.getOperand(0)->hasOneUse() && VectorWidth != 1) {
 201       APInt UndefElts(VectorWidth, 0);
 202       APInt DemandedMask(VectorWidth, 0);
 203       DemandedMask.setBit(IndexVal);
 204       if (Value *V = SimplifyDemandedVectorElts(EI.getOperand(0),
 205                                                 DemandedMask, UndefElts)) {
 206         EI.setOperand(0, V);
 207         return &EI;
 208       }
 209     }
 210
 211     if (Value *Elt = FindScalarElement(EI.getOperand(0), IndexVal))
 212       return ReplaceInstUsesWith(EI, Elt);
 213
 214     // If the this extractelement is directly using a bitcast from a vector of
 215     // the same number of elements, see if we can find the source element from
 216     // it.  In this case, we will end up needing to bitcast the scalars.
 217     if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(EI.getOperand(0))) {
 218       if (VectorType *VT = dyn_cast<VectorType>(BCI->getOperand(0)->getType()))
 219         if (VT->getNumElements() == VectorWidth)
 220           if (Value *Elt = FindScalarElement(BCI->getOperand(0), IndexVal))
 221             return new BitCastInst(Elt, EI.getType());
 222     }
 223
 224     // If there's a vector PHI feeding a scalar use through this extractelement
 225     // instruction, try to scalarize the PHI.
 226     if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(EI.getOperand(0))) {
 227       Instruction *scalarPHI = scalarizePHI(EI, PN);
 228       if (scalarPHI)
 229         return (scalarPHI);
 230     }
 231   }
 232
 233   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(EI.getOperand(0))) {
 234     // Push extractelement into predecessor operation if legal and
 235     // profitable to do so
 236     if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(I)) {
 237       if (I->hasOneUse() &&
 238           CheapToScalarize(BO, isa<ConstantInt>(EI.getOperand(1)))) {
 239         Value *newEI0 =
 240           Builder->CreateExtractElement(BO->getOperand(0), EI.getOperand(1),
 241                                         EI.getName()+".lhs");
 242         Value *newEI1 =
 243           Builder->CreateExtractElement(BO->getOperand(1), EI.getOperand(1),
 244                                         EI.getName()+".rhs");
 245         return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), newEI0, newEI1);
 246       }
 247     } else if (InsertElementInst *IE = dyn_cast<InsertElementInst>(I)) {
 248       // Extracting the inserted element?
 249       if (IE->getOperand(2) == EI.getOperand(1))
 250         return ReplaceInstUsesWith(EI, IE->getOperand(1));
 251       // If the inserted and extracted elements are constants, they must not
 252       // be the same value, extract from the pre-inserted value instead.
 253       if (isa<Constant>(IE->getOperand(2)) && isa<Constant>(EI.getOperand(1))) {
 254         Worklist.AddValue(EI.getOperand(0));
 255         EI.setOperand(0, IE->getOperand(0));
 256         return &EI;
 257       }
 258     } else if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(I)) {
 259       // If this is extracting an element from a shufflevector, figure out where
 260       // it came from and extract from the appropriate input element instead.
 261       if (ConstantInt *Elt = dyn_cast<ConstantInt>(EI.getOperand(1))) {
 262         int SrcIdx = SVI->getMaskValue(Elt->getZExtValue());
 263         Value *Src;
 264         unsigned LHSWidth =
 265           SVI->getOperand(0)->getType()->getVectorNumElements();
 266
 267         if (SrcIdx < 0)
 268           return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
 269         if (SrcIdx < (int)LHSWidth)
 270           Src = SVI->getOperand(0);
 271         else {
 272           SrcIdx -= LHSWidth;
 273           Src = SVI->getOperand(1);
 274         }
 275         Type *Int32Ty = Type::getInt32Ty(EI.getContext());
 276         return ExtractElementInst::Create(Src,
 277                                           ConstantInt::get(Int32Ty,
 278                                                            SrcIdx, false));
 279       }
 280     } else if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(I)) {
 281       // Canonicalize extractelement(cast) -> cast(extractelement)
 282       // bitcasts can change the number of vector elements and they cost nothing
 283       if (CI->hasOneUse() && (CI->getOpcode() != Instruction::BitCast)) {
 284         Value *EE = Builder->CreateExtractElement(CI->getOperand(0),
 285                                                   EI.getIndexOperand());
 286         Worklist.AddValue(EE);
 287         return CastInst::Create(CI->getOpcode(), EE, EI.getType());
 288       }
 289     }
 290   }
 291   return 0;
 292 }
 293
 294 /// CollectSingleShuffleElements - If V is a shuffle of values that ONLY returns
 295 /// elements from either LHS or RHS, return the shuffle mask and true.
 296 /// Otherwise, return false.
 297 static bool CollectSingleShuffleElements(Value *V, Value *LHS, Value *RHS,
 298                                          SmallVectorImpl<Constant*> &Mask) {
 299   assert(V->getType() == LHS->getType() && V->getType() == RHS->getType() &&
 300          "Invalid CollectSingleShuffleElements");
 301   unsigned NumElts = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
 302
 303   if (isa<UndefValue>(V)) {
 304     Mask.assign(NumElts, UndefValue::get(Type::getInt32Ty(V->getContext())));
 305     return true;
 306   }
 307
 308   if (V == LHS) {
 309     for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
 310       Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(V->getContext()), i));
 311     return true;
 312   }
 313
 314   if (V == RHS) {
 315     for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
 316       Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(V->getContext()),
 317                                       i+NumElts));
 318     return true;
 319   }
 320
 321   if (InsertElementInst *IEI = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
 322     // If this is an insert of an extract from some other vector, include it.
 323     Value *VecOp    = IEI->getOperand(0);
 324     Value *ScalarOp = IEI->getOperand(1);
 325     Value *IdxOp    = IEI->getOperand(2);
 326
 327     if (!isa<ConstantInt>(IdxOp))
 328       return false;
 329     unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
 330
 331     if (isa<UndefValue>(ScalarOp)) {  // inserting undef into vector.
 332       // Okay, we can handle this if the vector we are insertinting into is
 333       // transitively ok.
 334       if (CollectSingleShuffleElements(VecOp, LHS, RHS, Mask)) {
 335         // If so, update the mask to reflect the inserted undef.
 336         Mask[InsertedIdx] = UndefValue::get(Type::getInt32Ty(V->getContext()));
 337         return true;
 338       }
 339     } else if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)){
 340       if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) &&
 341           EI->getOperand(0)->getType() == V->getType()) {
 342         unsigned ExtractedIdx =
 343         cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
 344
 345         // This must be extracting from either LHS or RHS.
 346         if (EI->getOperand(0) == LHS || EI->getOperand(0) == RHS) {
 347           // Okay, we can handle this if the vector we are insertinting into is
 348           // transitively ok.
 349           if (CollectSingleShuffleElements(VecOp, LHS, RHS, Mask)) {
 350             // If so, update the mask to reflect the inserted value.
 351             if (EI->getOperand(0) == LHS) {
 352               Mask[InsertedIdx % NumElts] =
 353               ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(V->getContext()),
 354                                ExtractedIdx);
 355             } else {
 356               assert(EI->getOperand(0) == RHS);
 357               Mask[InsertedIdx % NumElts] =
 358               ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(V->getContext()),
 359                                ExtractedIdx+NumElts);
 360             }
 361             return true;
 362           }
 363         }
 364       }
 365     }
 366   }
 367   // TODO: Handle shufflevector here!
 368
 369   return false;
 370 }
 371
 372 /// CollectShuffleElements - We are building a shuffle of V, using RHS as the
 373 /// RHS of the shuffle instruction, if it is not null.  Return a shuffle mask
 374 /// that computes V and the LHS value of the shuffle.
 375 static Value *CollectShuffleElements(Value *V, SmallVectorImpl<Constant*> &Mask,
 376                                      Value *&RHS) {
 377   assert(V->getType()->isVectorTy() &&
 378          (RHS == 0 || V->getType() == RHS->getType()) &&
 379          "Invalid shuffle!");
 380   unsigned NumElts = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
 381
 382   if (isa<UndefValue>(V)) {
 383     Mask.assign(NumElts, UndefValue::get(Type::getInt32Ty(V->getContext())));
 384     return V;
 385   }
 386
 387   if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) {
 388     Mask.assign(NumElts, ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(V->getContext()),0));
 389     return V;
 390   }
 391
 392   if (InsertElementInst *IEI = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
 393     // If this is an insert of an extract from some other vector, include it.
 394     Value *VecOp    = IEI->getOperand(0);
 395     Value *ScalarOp = IEI->getOperand(1);
 396     Value *IdxOp    = IEI->getOperand(2);
 397
 398     if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)) {
 399       if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) && isa<ConstantInt>(IdxOp) &&
 400           EI->getOperand(0)->getType() == V->getType()) {
 401         unsigned ExtractedIdx =
 402           cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
 403         unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
 404
 405         // Either the extracted from or inserted into vector must be RHSVec,
 406         // otherwise we'd end up with a shuffle of three inputs.
 407         if (EI->getOperand(0) == RHS || RHS == 0) {
 408           RHS = EI->getOperand(0);
 409           Value *V = CollectShuffleElements(VecOp, Mask, RHS);
 410           Mask[InsertedIdx % NumElts] =
 411             ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(V->getContext()),
 412                              NumElts+ExtractedIdx);
 413           return V;
 414         }
 415
 416         if (VecOp == RHS) {
 417           Value *V = CollectShuffleElements(EI->getOperand(0), Mask, RHS);
 418           // Update Mask to reflect that `ScalarOp' has been inserted at
 419           // position `InsertedIdx' within the vector returned by IEI.
 420           Mask[InsertedIdx % NumElts] = Mask[ExtractedIdx];
 421
 422           // Everything but the extracted element is replaced with the RHS.
 423           for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i) {
 424             if (i != InsertedIdx)
 425               Mask[i] = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(V->getContext()),
 426                                          NumElts+i);
 427           }
 428           return V;
 429         }
 430
 431         // If this insertelement is a chain that comes from exactly these two
 432         // vectors, return the vector and the effective shuffle.
 433         if (CollectSingleShuffleElements(IEI, EI->getOperand(0), RHS, Mask))
 434           return EI->getOperand(0);
 435       }
 436     }
 437   }
 438   // TODO: Handle shufflevector here!
 439
 440   // Otherwise, can't do anything fancy.  Return an identity vector.
 441   for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
 442     Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(V->getContext()), i));
 443   return V;
 444 }
 445
 446 Instruction *InstCombiner::visitInsertElementInst(InsertElementInst &IE) {
 447   Value *VecOp    = IE.getOperand(0);
 448   Value *ScalarOp = IE.getOperand(1);
 449   Value *IdxOp    = IE.getOperand(2);
 450
 451   // Inserting an undef or into an undefined place, remove this.
 452   if (isa<UndefValue>(ScalarOp) || isa<UndefValue>(IdxOp))
 453     ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);
 454
 455   // If the inserted element was extracted from some other vector, and if the
 456   // indexes are constant, try to turn this into a shufflevector operation.
 457   if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)) {
 458     if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) && isa<ConstantInt>(IdxOp) &&
 459         EI->getOperand(0)->getType() == IE.getType()) {
 460       unsigned NumVectorElts = IE.getType()->getNumElements();
 461       unsigned ExtractedIdx =
 462         cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
 463       unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
 464
 465       if (ExtractedIdx >= NumVectorElts) // Out of range extract.
 466         return ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);
 467
 468       if (InsertedIdx >= NumVectorElts)  // Out of range insert.
 469         return ReplaceInstUsesWith(IE, UndefValue::get(IE.getType()));
 470
 471       // If we are extracting a value from a vector, then inserting it right
 472       // back into the same place, just use the input vector.
 473       if (EI->getOperand(0) == VecOp && ExtractedIdx == InsertedIdx)
 474         return ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);
 475
 476       // If this insertelement isn't used by some other insertelement, turn it
 477       // (and any insertelements it points to), into one big shuffle.
 478       if (!IE.hasOneUse() || !isa<InsertElementInst>(IE.use_back())) {
 479         SmallVector<Constant*, 16> Mask;
 480         Value *RHS = 0;
 481         Value *LHS = CollectShuffleElements(&IE, Mask, RHS);
 482         if (RHS == 0) RHS = UndefValue::get(LHS->getType());
 483         // We now have a shuffle of LHS, RHS, Mask.
 484         return new ShuffleVectorInst(LHS, RHS, ConstantVector::get(Mask));
 485       }
 486     }
 487   }
 488
 489   unsigned VWidth = cast<VectorType>(VecOp->getType())->getNumElements();
 490   APInt UndefElts(VWidth, 0);
 491   APInt AllOnesEltMask(APInt::getAllOnesValue(VWidth));
 492   if (Value *V = SimplifyDemandedVectorElts(&IE, AllOnesEltMask, UndefElts)) {
 493     if (V != &IE)
 494       return ReplaceInstUsesWith(IE, V);
 495     return &IE;
 496   }
 497
 498   return 0;
 499 }
 500
 501
 502 Instruction *InstCombiner::visitShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst &SVI) {
 503   Value *LHS = SVI.getOperand(0);
 504   Value *RHS = SVI.getOperand(1);
 505   SmallVector<int, 16> Mask = SVI.getShuffleMask();
 506
 507   bool MadeChange = false;
 508
 509   // Undefined shuffle mask -> undefined value.
 510   if (isa<UndefValue>(SVI.getOperand(2)))
 511     return ReplaceInstUsesWith(SVI, UndefValue::get(SVI.getType()));
 512
 513   unsigned VWidth = cast<VectorType>(SVI.getType())->getNumElements();
 514
 515   APInt UndefElts(VWidth, 0);
 516   APInt AllOnesEltMask(APInt::getAllOnesValue(VWidth));
 517   if (Value *V = SimplifyDemandedVectorElts(&SVI, AllOnesEltMask, UndefElts)) {
 518     if (V != &SVI)
 519       return ReplaceInstUsesWith(SVI, V);
 520     LHS = SVI.getOperand(0);
 521     RHS = SVI.getOperand(1);
 522     MadeChange = true;
 523   }
 524
 525   unsigned LHSWidth = cast<VectorType>(LHS->getType())->getNumElements();
 526
 527   // Canonicalize shuffle(x    ,x,mask) -> shuffle(x, undef,mask')
 528   // Canonicalize shuffle(undef,x,mask) -> shuffle(x, undef,mask').
 529   if (LHS == RHS || isa<UndefValue>(LHS)) {
 530     if (isa<UndefValue>(LHS) && LHS == RHS) {
 531       // shuffle(undef,undef,mask) -> undef.
 532       Value* result = (VWidth == LHSWidth)
 533                       ? LHS : UndefValue::get(SVI.getType());
 534       return ReplaceInstUsesWith(SVI, result);
 535     }
 536
 537     // Remap any references to RHS to use LHS.
 538     SmallVector<Constant*, 16> Elts;
 539     for (unsigned i = 0, e = LHSWidth; i != VWidth; ++i) {
 540       if (Mask[i] < 0) {
 541         Elts.push_back(UndefValue::get(Type::getInt32Ty(SVI.getContext())));
 542         continue;
 543       }
 544
 545       if ((Mask[i] >= (int)e && isa<UndefValue>(RHS)) ||
 546           (Mask[i] <  (int)e && isa<UndefValue>(LHS))) {
 547         Mask[i] = -1;     // Turn into undef.
 548         Elts.push_back(UndefValue::get(Type::getInt32Ty(SVI.getContext())));
 549       } else {
 550         Mask[i] = Mask[i] % e;  // Force to LHS.
 551         Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(SVI.getContext()),
 552                                         Mask[i]));
 553       }
 554     }
 555     SVI.setOperand(0, SVI.getOperand(1));
 556     SVI.setOperand(1, UndefValue::get(RHS->getType()));
 557     SVI.setOperand(2, ConstantVector::get(Elts));
 558     LHS = SVI.getOperand(0);
 559     RHS = SVI.getOperand(1);
 560     MadeChange = true;
 561   }
 562
 563   if (VWidth == LHSWidth) {
 564     // Analyze the shuffle, are the LHS or RHS and identity shuffles?
 565     bool isLHSID = true, isRHSID = true;
 566
 567     for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
 568       if (Mask[i] < 0) continue;  // Ignore undef values.
 569       // Is this an identity shuffle of the LHS value?
 570       isLHSID &= (Mask[i] == (int)i);
 571
 572       // Is this an identity shuffle of the RHS value?
 573       isRHSID &= (Mask[i]-e == i);
 574     }
 575
 576     // Eliminate identity shuffles.
 577     if (isLHSID) return ReplaceInstUsesWith(SVI, LHS);
 578     if (isRHSID) return ReplaceInstUsesWith(SVI, RHS);
 579   }
 580
 581   // If the LHS is a shufflevector itself, see if we can combine it with this
 582   // one without producing an unusual shuffle.
 583   // Cases that might be simplified:
 584   // 1.
 585   // x1=shuffle(v1,v2,mask1)
 586   //  x=shuffle(x1,undef,mask)
 587   //        ==>
 588   //  x=shuffle(v1,undef,newMask)
 589   // newMask[i] = (mask[i] < x1.size()) ? mask1[mask[i]] : -1
 590   // 2.
 591   // x1=shuffle(v1,undef,mask1)
 592   //  x=shuffle(x1,x2,mask)
 593   // where v1.size() == mask1.size()
 594   //        ==>
 595   //  x=shuffle(v1,x2,newMask)
 596   // newMask[i] = (mask[i] < x1.size()) ? mask1[mask[i]] : mask[i]
 597   // 3.
 598   // x2=shuffle(v2,undef,mask2)
 599   //  x=shuffle(x1,x2,mask)
 600   // where v2.size() == mask2.size()
 601   //        ==>
 602   //  x=shuffle(x1,v2,newMask)
 603   // newMask[i] = (mask[i] < x1.size())
 604   //              ? mask[i] : mask2[mask[i]-x1.size()]+x1.size()
 605   // 4.
 606   // x1=shuffle(v1,undef,mask1)
 607   // x2=shuffle(v2,undef,mask2)
 608   //  x=shuffle(x1,x2,mask)
 609   // where v1.size() == v2.size()
 610   //        ==>
 611   //  x=shuffle(v1,v2,newMask)
 612   // newMask[i] = (mask[i] < x1.size())
 613   //              ? mask1[mask[i]] : mask2[mask[i]-x1.size()]+v1.size()
 614   //
 615   // Here we are really conservative:
 616   // we are absolutely afraid of producing a shuffle mask not in the input
 617   // program, because the code gen may not be smart enough to turn a merged
 618   // shuffle into two specific shuffles: it may produce worse code.  As such,
 619   // we only merge two shuffles if the result is either a splat or one of the
 620   // input shuffle masks.  In this case, merging the shuffles just removes
 621   // one instruction, which we know is safe.  This is good for things like
 622   // turning: (splat(splat)) -> splat, or
 623   // merge(V[0..n], V[n+1..2n]) -> V[0..2n]
 624   ShuffleVectorInst* LHSShuffle = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(LHS);
 625   ShuffleVectorInst* RHSShuffle = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(RHS);
 626   if (LHSShuffle)
 627     if (!isa<UndefValue>(LHSShuffle->getOperand(1)) && !isa<UndefValue>(RHS))
 628       LHSShuffle = NULL;
 629   if (RHSShuffle)
 630     if (!isa<UndefValue>(RHSShuffle->getOperand(1)))
 631       RHSShuffle = NULL;
 632   if (!LHSShuffle && !RHSShuffle)
 633     return MadeChange ? &SVI : 0;
 634
 635   Value* LHSOp0 = NULL;
 636   Value* LHSOp1 = NULL;
 637   Value* RHSOp0 = NULL;
 638   unsigned LHSOp0Width = 0;
 639   unsigned RHSOp0Width = 0;
 640   if (LHSShuffle) {
 641     LHSOp0 = LHSShuffle->getOperand(0);
 642     LHSOp1 = LHSShuffle->getOperand(1);
 643     LHSOp0Width = cast<VectorType>(LHSOp0->getType())->getNumElements();
 644   }
 645   if (RHSShuffle) {
 646     RHSOp0 = RHSShuffle->getOperand(0);
 647     RHSOp0Width = cast<VectorType>(RHSOp0->getType())->getNumElements();
 648   }
 649   Value* newLHS = LHS;
 650   Value* newRHS = RHS;
 651   if (LHSShuffle) {
 652     // case 1
 653     if (isa<UndefValue>(RHS)) {
 654       newLHS = LHSOp0;
 655       newRHS = LHSOp1;
 656     }
 657     // case 2 or 4
 658     else if (LHSOp0Width == LHSWidth) {
 659       newLHS = LHSOp0;
 660     }
 661   }
 662   // case 3 or 4
 663   if (RHSShuffle && RHSOp0Width == LHSWidth) {
 664     newRHS = RHSOp0;
 665   }
 666   // case 4
 667   if (LHSOp0 == RHSOp0) {
 668     newLHS = LHSOp0;
 669     newRHS = NULL;
 670   }
 671
 672   if (newLHS == LHS && newRHS == RHS)
 673     return MadeChange ? &SVI : 0;
 674
 675   SmallVector<int, 16> LHSMask;
 676   SmallVector<int, 16> RHSMask;
 677   if (newLHS != LHS)
 678     LHSMask = LHSShuffle->getShuffleMask();
 679   if (RHSShuffle && newRHS != RHS)
 680     RHSMask = RHSShuffle->getShuffleMask();
 681
 682   unsigned newLHSWidth = (newLHS != LHS) ? LHSOp0Width : LHSWidth;
 683   SmallVector<int, 16> newMask;
 684   bool isSplat = true;
 685   int SplatElt = -1;
 686   // Create a new mask for the new ShuffleVectorInst so that the new
 687   // ShuffleVectorInst is equivalent to the original one.
 688   for (unsigned i = 0; i < VWidth; ++i) {
 689     int eltMask;
 690     if (Mask[i] < 0) {
 691       // This element is an undef value.
 692       eltMask = -1;
 693     } else if (Mask[i] < (int)LHSWidth) {
 694       // This element is from left hand side vector operand.
 695       //
 696       // If LHS is going to be replaced (case 1, 2, or 4), calculate the
 697       // new mask value for the element.
 698       if (newLHS != LHS) {
 699         eltMask = LHSMask[Mask[i]];
 700         // If the value selected is an undef value, explicitly specify it
 701         // with a -1 mask value.
 702         if (eltMask >= (int)LHSOp0Width && isa<UndefValue>(LHSOp1))
 703           eltMask = -1;
 704       } else
 705         eltMask = Mask[i];
 706     } else {
 707       // This element is from right hand side vector operand
 708       //
 709       // If the value selected is an undef value, explicitly specify it
 710       // with a -1 mask value. (case 1)
 711       if (isa<UndefValue>(RHS))
 712         eltMask = -1;
 713       // If RHS is going to be replaced (case 3 or 4), calculate the
 714       // new mask value for the element.
 715       else if (newRHS != RHS) {
 716         eltMask = RHSMask[Mask[i]-LHSWidth];
 717         // If the value selected is an undef value, explicitly specify it
 718         // with a -1 mask value.
 719         if (eltMask >= (int)RHSOp0Width) {
 720           assert(isa<UndefValue>(RHSShuffle->getOperand(1))
 721                  && "should have been check above");
 722           eltMask = -1;
 723         }
 724       } else
 725         eltMask = Mask[i]-LHSWidth;
 726
 727       // If LHS's width is changed, shift the mask value accordingly.
 728       // If newRHS == NULL, i.e. LHSOp0 == RHSOp0, we want to remap any
 729       // references from RHSOp0 to LHSOp0, so we don't need to shift the mask.
 730       // If newRHS == newLHS, we want to remap any references from newRHS to
 731       // newLHS so that we can properly identify splats that may occur due to
 732       // obfuscation accross the two vectors.
 733       if (eltMask >= 0 && newRHS != NULL && newLHS != newRHS)
 734         eltMask += newLHSWidth;
 735     }
 736
 737     // Check if this could still be a splat.
 738     if (eltMask >= 0) {
 739       if (SplatElt >= 0 && SplatElt != eltMask)
 740         isSplat = false;
 741       SplatElt = eltMask;
 742     }
 743
 744     newMask.push_back(eltMask);
 745   }
 746
 747   // If the result mask is equal to one of the original shuffle masks,
 748   // or is a splat, do the replacement.
 749   if (isSplat || newMask == LHSMask || newMask == RHSMask || newMask == Mask) {
 750     SmallVector<Constant*, 16> Elts;
 751     Type *Int32Ty = Type::getInt32Ty(SVI.getContext());
 752     for (unsigned i = 0, e = newMask.size(); i != e; ++i) {
 753       if (newMask[i] < 0) {
 754         Elts.push_back(UndefValue::get(Int32Ty));
 755       } else {
 756         Elts.push_back(ConstantInt::get(Int32Ty, newMask[i]));
 757       }
 758     }
 759     if (newRHS == NULL)
 760       newRHS = UndefValue::get(newLHS->getType());
 761     return new ShuffleVectorInst(newLHS, newRHS, ConstantVector::get(Elts));
 762   }
 763
 764   return MadeChange ? &SVI : 0;
 765 }