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 "InstCombineInternal.h"
  16 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
  17 #include "llvm/Analysis/InstructionSimplify.h"
  18 #include "llvm/Analysis/VectorUtils.h"
  19 #include "llvm/IR/PatternMatch.h"
  20 using namespace llvm;
  21 using namespace PatternMatch;
  22
  23 #define DEBUG_TYPE "instcombine"
  24
  25 /// Return true if the value is cheaper to scalarize than it is to leave as a
  26 /// vector operation. isConstant indicates whether we're extracting one known
  27 /// element. If false we're extracting a variable index.
  28 static bool cheapToScalarize(Value *V, bool isConstant) {
  29   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V)) {
  30     if (isConstant) return true;
  31
  32     // If all elts are the same, we can extract it and use any of the values.
  33     if (Constant *Op0 = C->getAggregateElement(0U)) {
  34       for (unsigned i = 1, e = V->getType()->getVectorNumElements(); i != e;
  35            ++i)
  36         if (C->getAggregateElement(i) != Op0)
  37           return false;
  38       return true;
  39     }
  40   }
  41   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
  42   if (!I) return false;
  43
  44   // Insert element gets simplified to the inserted element or is deleted if
  45   // this is constant idx extract element and its a constant idx insertelt.
  46   if (I->getOpcode() == Instruction::InsertElement && isConstant &&
  47       isa<ConstantInt>(I->getOperand(2)))
  48     return true;
  49   if (I->getOpcode() == Instruction::Load && I->hasOneUse())
  50     return true;
  51   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(I))
  52     if (BO->hasOneUse() &&
  53         (cheapToScalarize(BO->getOperand(0), isConstant) ||
  54          cheapToScalarize(BO->getOperand(1), isConstant)))
  55       return true;
  56   if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(I))
  57     if (CI->hasOneUse() &&
  58         (cheapToScalarize(CI->getOperand(0), isConstant) ||
  59          cheapToScalarize(CI->getOperand(1), isConstant)))
  60       return true;
  61
  62   return false;
  63 }
  64
  65 // If we have a PHI node with a vector type that has only 2 uses: feed
  66 // itself and be an operand of extractelement at a constant location,
  67 // try to replace the PHI of the vector type with a PHI of a scalar type.
  68 Instruction *InstCombiner::scalarizePHI(ExtractElementInst &EI, PHINode *PN) {
  69   // Verify that the PHI node has exactly 2 uses. Otherwise return NULL.
  70   if (!PN->hasNUses(2))
  71     return nullptr;
  72
  73   // If so, it's known at this point that one operand is PHI and the other is
  74   // an extractelement node. Find the PHI user that is not the extractelement
  75   // node.
  76   auto iu = PN->user_begin();
  77   Instruction *PHIUser = dyn_cast<Instruction>(*iu);
  78   if (PHIUser == cast<Instruction>(&EI))
  79     PHIUser = cast<Instruction>(*(++iu));
  80
  81   // Verify that this PHI user has one use, which is the PHI itself,
  82   // and that it is a binary operation which is cheap to scalarize.
  83   // otherwise return NULL.
  84   if (!PHIUser->hasOneUse() || !(PHIUser->user_back() == PN) ||
  85       !(isa<BinaryOperator>(PHIUser)) || !cheapToScalarize(PHIUser, true))
  86     return nullptr;
  87
  88   // Create a scalar PHI node that will replace the vector PHI node
  89   // just before the current PHI node.
  90   PHINode *scalarPHI = cast<PHINode>(InsertNewInstWith(
  91       PHINode::Create(EI.getType(), PN->getNumIncomingValues(), ""), *PN));
  92   // Scalarize each PHI operand.
  93   for (unsigned i = 0; i < PN->getNumIncomingValues(); i++) {
  94     Value *PHIInVal = PN->getIncomingValue(i);
  95     BasicBlock *inBB = PN->getIncomingBlock(i);
  96     Value *Elt = EI.getIndexOperand();
  97     // If the operand is the PHI induction variable:
  98     if (PHIInVal == PHIUser) {
  99       // Scalarize the binary operation. Its first operand is the
 100       // scalar PHI, and the second operand is extracted from the other
 101       // vector operand.
 102       BinaryOperator *B0 = cast<BinaryOperator>(PHIUser);
 103       unsigned opId = (B0->getOperand(0) == PN) ? 1 : 0;
 104       Value *Op = InsertNewInstWith(
 105           ExtractElementInst::Create(B0->getOperand(opId), Elt,
 106                                      B0->getOperand(opId)->getName() + ".Elt"),
 107           *B0);
 108       Value *newPHIUser = InsertNewInstWith(
 109           BinaryOperator::Create(B0->getOpcode(), scalarPHI, Op), *B0);
 110       scalarPHI->addIncoming(newPHIUser, inBB);
 111     } else {
 112       // Scalarize PHI input:
 113       Instruction *newEI = ExtractElementInst::Create(PHIInVal, Elt, "");
 114       // Insert the new instruction into the predecessor basic block.
 115       Instruction *pos = dyn_cast<Instruction>(PHIInVal);
 116       BasicBlock::iterator InsertPos;
 117       if (pos && !isa<PHINode>(pos)) {
 118         InsertPos = ++pos->getIterator();
 119       } else {
 120         InsertPos = inBB->getFirstInsertionPt();
 121       }
 122
 123       InsertNewInstWith(newEI, *InsertPos);
 124
 125       scalarPHI->addIncoming(newEI, inBB);
 126     }
 127   }
 128   return ReplaceInstUsesWith(EI, scalarPHI);
 129 }
 130
 131 Instruction *InstCombiner::visitExtractElementInst(ExtractElementInst &EI) {
 132   if (Value *V = SimplifyExtractElementInst(
 133           EI.getVectorOperand(), EI.getIndexOperand(), DL, TLI, DT, AC))
 134     return ReplaceInstUsesWith(EI, V);
 135
 136   // If vector val is constant with all elements the same, replace EI with
 137   // that element.  We handle a known element # below.
 138   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(EI.getOperand(0)))
 139     if (cheapToScalarize(C, false))
 140       return ReplaceInstUsesWith(EI, C->getAggregateElement(0U));
 141
 142   // If extracting a specified index from the vector, see if we can recursively
 143   // find a previously computed scalar that was inserted into the vector.
 144   if (ConstantInt *IdxC = dyn_cast<ConstantInt>(EI.getOperand(1))) {
 145     unsigned IndexVal = IdxC->getZExtValue();
 146     unsigned VectorWidth = EI.getVectorOperandType()->getNumElements();
 147
 148     // InstSimplify handles cases where the index is invalid.
 149     assert(IndexVal < VectorWidth);
 150
 151     // This instruction only demands the single element from the input vector.
 152     // If the input vector has a single use, simplify it based on this use
 153     // property.
 154     if (EI.getOperand(0)->hasOneUse() && VectorWidth != 1) {
 155       APInt UndefElts(VectorWidth, 0);
 156       APInt DemandedMask(VectorWidth, 0);
 157       DemandedMask.setBit(IndexVal);
 158       if (Value *V = SimplifyDemandedVectorElts(EI.getOperand(0), DemandedMask,
 159                                                 UndefElts)) {
 160         EI.setOperand(0, V);
 161         return &EI;
 162       }
 163     }
 164
 165     // If this extractelement is directly using a bitcast from a vector of
 166     // the same number of elements, see if we can find the source element from
 167     // it.  In this case, we will end up needing to bitcast the scalars.
 168     if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(EI.getOperand(0))) {
 169       if (VectorType *VT = dyn_cast<VectorType>(BCI->getOperand(0)->getType()))
 170         if (VT->getNumElements() == VectorWidth)
 171           if (Value *Elt = findScalarElement(BCI->getOperand(0), IndexVal))
 172             return new BitCastInst(Elt, EI.getType());
 173     }
 174
 175     // If there's a vector PHI feeding a scalar use through this extractelement
 176     // instruction, try to scalarize the PHI.
 177     if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(EI.getOperand(0))) {
 178       Instruction *scalarPHI = scalarizePHI(EI, PN);
 179       if (scalarPHI)
 180         return scalarPHI;
 181     }
 182   }
 183
 184   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(EI.getOperand(0))) {
 185     // Push extractelement into predecessor operation if legal and
 186     // profitable to do so.
 187     if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(I)) {
 188       if (I->hasOneUse() &&
 189           cheapToScalarize(BO, isa<ConstantInt>(EI.getOperand(1)))) {
 190         Value *newEI0 =
 191           Builder->CreateExtractElement(BO->getOperand(0), EI.getOperand(1),
 192                                         EI.getName()+".lhs");
 193         Value *newEI1 =
 194           Builder->CreateExtractElement(BO->getOperand(1), EI.getOperand(1),
 195                                         EI.getName()+".rhs");
 196         return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), newEI0, newEI1);
 197       }
 198     } else if (InsertElementInst *IE = dyn_cast<InsertElementInst>(I)) {
 199       // Extracting the inserted element?
 200       if (IE->getOperand(2) == EI.getOperand(1))
 201         return ReplaceInstUsesWith(EI, IE->getOperand(1));
 202       // If the inserted and extracted elements are constants, they must not
 203       // be the same value, extract from the pre-inserted value instead.
 204       if (isa<Constant>(IE->getOperand(2)) && isa<Constant>(EI.getOperand(1))) {
 205         Worklist.AddValue(EI.getOperand(0));
 206         EI.setOperand(0, IE->getOperand(0));
 207         return &EI;
 208       }
 209     } else if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(I)) {
 210       // If this is extracting an element from a shufflevector, figure out where
 211       // it came from and extract from the appropriate input element instead.
 212       if (ConstantInt *Elt = dyn_cast<ConstantInt>(EI.getOperand(1))) {
 213         int SrcIdx = SVI->getMaskValue(Elt->getZExtValue());
 214         Value *Src;
 215         unsigned LHSWidth =
 216           SVI->getOperand(0)->getType()->getVectorNumElements();
 217
 218         if (SrcIdx < 0)
 219           return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
 220         if (SrcIdx < (int)LHSWidth)
 221           Src = SVI->getOperand(0);
 222         else {
 223           SrcIdx -= LHSWidth;
 224           Src = SVI->getOperand(1);
 225         }
 226         Type *Int32Ty = Type::getInt32Ty(EI.getContext());
 227         return ExtractElementInst::Create(Src,
 228                                           ConstantInt::get(Int32Ty,
 229                                                            SrcIdx, false));
 230       }
 231     } else if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(I)) {
 232       // Canonicalize extractelement(cast) -> cast(extractelement).
 233       // Bitcasts can change the number of vector elements, and they cost
 234       // nothing.
 235       if (CI->hasOneUse() && (CI->getOpcode() != Instruction::BitCast)) {
 236         Value *EE = Builder->CreateExtractElement(CI->getOperand(0),
 237                                                   EI.getIndexOperand());
 238         Worklist.AddValue(EE);
 239         return CastInst::Create(CI->getOpcode(), EE, EI.getType());
 240       }
 241     } else if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(I)) {
 242       if (SI->hasOneUse()) {
 243         // TODO: For a select on vectors, it might be useful to do this if it
 244         // has multiple extractelement uses. For vector select, that seems to
 245         // fight the vectorizer.
 246
 247         // If we are extracting an element from a vector select or a select on
 248         // vectors, create a select on the scalars extracted from the vector
 249         // arguments.
 250         Value *TrueVal = SI->getTrueValue();
 251         Value *FalseVal = SI->getFalseValue();
 252
 253         Value *Cond = SI->getCondition();
 254         if (Cond->getType()->isVectorTy()) {
 255           Cond = Builder->CreateExtractElement(Cond,
 256                                                EI.getIndexOperand(),
 257                                                Cond->getName() + ".elt");
 258         }
 259
 260         Value *V1Elem
 261           = Builder->CreateExtractElement(TrueVal,
 262                                           EI.getIndexOperand(),
 263                                           TrueVal->getName() + ".elt");
 264
 265         Value *V2Elem
 266           = Builder->CreateExtractElement(FalseVal,
 267                                           EI.getIndexOperand(),
 268                                           FalseVal->getName() + ".elt");
 269         return SelectInst::Create(Cond,
 270                                   V1Elem,
 271                                   V2Elem,
 272                                   SI->getName() + ".elt");
 273       }
 274     }
 275   }
 276   return nullptr;
 277 }
 278
 279 /// If V is a shuffle of values that ONLY returns elements from either LHS or
 280 /// RHS, return the shuffle mask and true. Otherwise, return false.
 281 static bool collectSingleShuffleElements(Value *V, Value *LHS, Value *RHS,
 282                                          SmallVectorImpl<Constant*> &Mask) {
 283   assert(LHS->getType() == RHS->getType() &&
 284          "Invalid CollectSingleShuffleElements");
 285   unsigned NumElts = V->getType()->getVectorNumElements();
 286
 287   if (isa<UndefValue>(V)) {
 288     Mask.assign(NumElts, UndefValue::get(Type::getInt32Ty(V->getContext())));
 289     return true;
 290   }
 291
 292   if (V == LHS) {
 293     for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
 294       Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(V->getContext()), i));
 295     return true;
 296   }
 297
 298   if (V == RHS) {
 299     for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
 300       Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(V->getContext()),
 301                                       i+NumElts));
 302     return true;
 303   }
 304
 305   if (InsertElementInst *IEI = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
 306     // If this is an insert of an extract from some other vector, include it.
 307     Value *VecOp    = IEI->getOperand(0);
 308     Value *ScalarOp = IEI->getOperand(1);
 309     Value *IdxOp    = IEI->getOperand(2);
 310
 311     if (!isa<ConstantInt>(IdxOp))
 312       return false;
 313     unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
 314
 315     if (isa<UndefValue>(ScalarOp)) {  // inserting undef into vector.
 316       // We can handle this if the vector we are inserting into is
 317       // transitively ok.
 318       if (collectSingleShuffleElements(VecOp, LHS, RHS, Mask)) {
 319         // If so, update the mask to reflect the inserted undef.
 320         Mask[InsertedIdx] = UndefValue::get(Type::getInt32Ty(V->getContext()));
 321         return true;
 322       }
 323     } else if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)){
 324       if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1))) {
 325         unsigned ExtractedIdx =
 326         cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
 327         unsigned NumLHSElts = LHS->getType()->getVectorNumElements();
 328
 329         // This must be extracting from either LHS or RHS.
 330         if (EI->getOperand(0) == LHS || EI->getOperand(0) == RHS) {
 331           // We can handle this if the vector we are inserting into is
 332           // transitively ok.
 333           if (collectSingleShuffleElements(VecOp, LHS, RHS, Mask)) {
 334             // If so, update the mask to reflect the inserted value.
 335             if (EI->getOperand(0) == LHS) {
 336               Mask[InsertedIdx % NumElts] =
 337               ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(V->getContext()),
 338                                ExtractedIdx);
 339             } else {
 340               assert(EI->getOperand(0) == RHS);
 341               Mask[InsertedIdx % NumElts] =
 342               ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(V->getContext()),
 343                                ExtractedIdx + NumLHSElts);
 344             }
 345             return true;
 346           }
 347         }
 348       }
 349     }
 350   }
 351
 352   return false;
 353 }
 354
 355 /// If we have insertion into a vector that is wider than the vector that we
 356 /// are extracting from, try to widen the source vector to allow a single
 357 /// shufflevector to replace one or more insert/extract pairs.
 358 static void replaceExtractElements(InsertElementInst *InsElt,
 359                                    ExtractElementInst *ExtElt,
 360                                    InstCombiner &IC) {
 361   VectorType *InsVecType = InsElt->getType();
 362   VectorType *ExtVecType = ExtElt->getVectorOperandType();
 363   unsigned NumInsElts = InsVecType->getVectorNumElements();
 364   unsigned NumExtElts = ExtVecType->getVectorNumElements();
 365
 366   // The inserted-to vector must be wider than the extracted-from vector.
 367   if (InsVecType->getElementType() != ExtVecType->getElementType() ||
 368       NumExtElts >= NumInsElts)
 369     return;
 370
 371   // Create a shuffle mask to widen the extended-from vector using undefined
 372   // values. The mask selects all of the values of the original vector followed
 373   // by as many undefined values as needed to create a vector of the same length
 374   // as the inserted-to vector.
 375   SmallVector<Constant *, 16> ExtendMask;
 376   IntegerType *IntType = Type::getInt32Ty(InsElt->getContext());
 377   for (unsigned i = 0; i < NumExtElts; ++i)
 378     ExtendMask.push_back(ConstantInt::get(IntType, i));
 379   for (unsigned i = NumExtElts; i < NumInsElts; ++i)
 380     ExtendMask.push_back(UndefValue::get(IntType));
 381
 382   Value *ExtVecOp = ExtElt->getVectorOperand();
 383   auto *ExtVecOpInst = dyn_cast<Instruction>(ExtVecOp);
 384   BasicBlock *InsertionBlock = (ExtVecOpInst && !isa<PHINode>(ExtVecOpInst))
 385                                    ? ExtVecOpInst->getParent()
 386                                    : ExtElt->getParent();
 387
 388   // TODO: This restriction matches the basic block check below when creating
 389   // new extractelement instructions. If that limitation is removed, this one
 390   // could also be removed. But for now, we just bail out to ensure that we
 391   // will replace the extractelement instruction that is feeding our
 392   // insertelement instruction. This allows the insertelement to then be
 393   // replaced by a shufflevector. If the insertelement is not replaced, we can
 394   // induce infinite looping because there's an optimization for extractelement
 395   // that will delete our widening shuffle. This would trigger another attempt
 396   // here to create that shuffle, and we spin forever.
 397   if (InsertionBlock != InsElt->getParent())
 398     return;
 399
 400   auto *WideVec = new ShuffleVectorInst(ExtVecOp, UndefValue::get(ExtVecType),
 401                                         ConstantVector::get(ExtendMask));
 402
 403   // Insert the new shuffle after the vector operand of the extract is defined
 404   // (as long as it's not a PHI) or at the start of the basic block of the
 405   // extract, so any subsequent extracts in the same basic block can use it.
 406   // TODO: Insert before the earliest ExtractElementInst that is replaced.
 407   if (ExtVecOpInst && !isa<PHINode>(ExtVecOpInst))
 408     WideVec->insertAfter(ExtVecOpInst);
 409   else
 410     IC.InsertNewInstWith(WideVec, *ExtElt->getParent()->getFirstInsertionPt());
 411
 412   // Replace extracts from the original narrow vector with extracts from the new
 413   // wide vector.
 414   for (User *U : ExtVecOp->users()) {
 415     ExtractElementInst *OldExt = dyn_cast<ExtractElementInst>(U);
 416     if (!OldExt || OldExt->getParent() != WideVec->getParent())
 417       continue;
 418     auto *NewExt = ExtractElementInst::Create(WideVec, OldExt->getOperand(1));
 419     NewExt->insertAfter(WideVec);
 420     IC.ReplaceInstUsesWith(*OldExt, NewExt);
 421   }
 422 }
 423
 424 /// We are building a shuffle to create V, which is a sequence of insertelement,
 425 /// extractelement pairs. If PermittedRHS is set, then we must either use it or
 426 /// not rely on the second vector source. Return a std::pair containing the
 427 /// left and right vectors of the proposed shuffle (or 0), and set the Mask
 428 /// parameter as required.
 429 ///
 430 /// Note: we intentionally don't try to fold earlier shuffles since they have
 431 /// often been chosen carefully to be efficiently implementable on the target.
 432 typedef std::pair<Value *, Value *> ShuffleOps;
 433
 434 static ShuffleOps collectShuffleElements(Value *V,
 435                                          SmallVectorImpl<Constant *> &Mask,
 436                                          Value *PermittedRHS,
 437                                          InstCombiner &IC) {
 438   assert(V->getType()->isVectorTy() && "Invalid shuffle!");
 439   unsigned NumElts = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
 440
 441   if (isa<UndefValue>(V)) {
 442     Mask.assign(NumElts, UndefValue::get(Type::getInt32Ty(V->getContext())));
 443     return std::make_pair(
 444         PermittedRHS ? UndefValue::get(PermittedRHS->getType()) : V, nullptr);
 445   }
 446
 447   if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) {
 448     Mask.assign(NumElts, ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(V->getContext()),0));
 449     return std::make_pair(V, nullptr);
 450   }
 451
 452   if (InsertElementInst *IEI = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
 453     // If this is an insert of an extract from some other vector, include it.
 454     Value *VecOp    = IEI->getOperand(0);
 455     Value *ScalarOp = IEI->getOperand(1);
 456     Value *IdxOp    = IEI->getOperand(2);
 457
 458     if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)) {
 459       if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) && isa<ConstantInt>(IdxOp)) {
 460         unsigned ExtractedIdx =
 461           cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
 462         unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
 463
 464         // Either the extracted from or inserted into vector must be RHSVec,
 465         // otherwise we'd end up with a shuffle of three inputs.
 466         if (EI->getOperand(0) == PermittedRHS || PermittedRHS == nullptr) {
 467           Value *RHS = EI->getOperand(0);
 468           ShuffleOps LR = collectShuffleElements(VecOp, Mask, RHS, IC);
 469           assert(LR.second == nullptr || LR.second == RHS);
 470
 471           if (LR.first->getType() != RHS->getType()) {
 472             // Although we are giving up for now, see if we can create extracts
 473             // that match the inserts for another round of combining.
 474             replaceExtractElements(IEI, EI, IC);
 475
 476             // We tried our best, but we can't find anything compatible with RHS
 477             // further up the chain. Return a trivial shuffle.
 478             for (unsigned i = 0; i < NumElts; ++i)
 479               Mask[i] = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(V->getContext()), i);
 480             return std::make_pair(V, nullptr);
 481           }
 482
 483           unsigned NumLHSElts = RHS->getType()->getVectorNumElements();
 484           Mask[InsertedIdx % NumElts] =
 485             ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(V->getContext()),
 486                              NumLHSElts+ExtractedIdx);
 487           return std::make_pair(LR.first, RHS);
 488         }
 489
 490         if (VecOp == PermittedRHS) {
 491           // We've gone as far as we can: anything on the other side of the
 492           // extractelement will already have been converted into a shuffle.
 493           unsigned NumLHSElts =
 494               EI->getOperand(0)->getType()->getVectorNumElements();
 495           for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
 496             Mask.push_back(ConstantInt::get(
 497                 Type::getInt32Ty(V->getContext()),
 498                 i == InsertedIdx ? ExtractedIdx : NumLHSElts + i));
 499           return std::make_pair(EI->getOperand(0), PermittedRHS);
 500         }
 501
 502         // If this insertelement is a chain that comes from exactly these two
 503         // vectors, return the vector and the effective shuffle.
 504         if (EI->getOperand(0)->getType() == PermittedRHS->getType() &&
 505             collectSingleShuffleElements(IEI, EI->getOperand(0), PermittedRHS,
 506                                          Mask))
 507           return std::make_pair(EI->getOperand(0), PermittedRHS);
 508       }
 509     }
 510   }
 511
 512   // Otherwise, we can't do anything fancy. Return an identity vector.
 513   for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
 514     Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(V->getContext()), i));
 515   return std::make_pair(V, nullptr);
 516 }
 517
 518 /// Try to find redundant insertvalue instructions, like the following ones:
 519 ///  %0 = insertvalue { i8, i32 } undef, i8 %x, 0
 520 ///  %1 = insertvalue { i8, i32 } %0,    i8 %y, 0
 521 /// Here the second instruction inserts values at the same indices, as the
 522 /// first one, making the first one redundant.
 523 /// It should be transformed to:
 524 ///  %0 = insertvalue { i8, i32 } undef, i8 %y, 0
 525 Instruction *InstCombiner::visitInsertValueInst(InsertValueInst &I) {
 526   bool IsRedundant = false;
 527   ArrayRef<unsigned int> FirstIndices = I.getIndices();
 528
 529   // If there is a chain of insertvalue instructions (each of them except the
 530   // last one has only one use and it's another insertvalue insn from this
 531   // chain), check if any of the 'children' uses the same indices as the first
 532   // instruction. In this case, the first one is redundant.
 533   Value *V = &I;
 534   unsigned Depth = 0;
 535   while (V->hasOneUse() && Depth < 10) {
 536     User *U = V->user_back();
 537     auto UserInsInst = dyn_cast<InsertValueInst>(U);
 538     if (!UserInsInst || U->getOperand(0) != V)
 539       break;
 540     if (UserInsInst->getIndices() == FirstIndices) {
 541       IsRedundant = true;
 542       break;
 543     }
 544     V = UserInsInst;
 545     Depth++;
 546   }
 547
 548   if (IsRedundant)
 549     return ReplaceInstUsesWith(I, I.getOperand(0));
 550   return nullptr;
 551 }
 552
 553 Instruction *InstCombiner::visitInsertElementInst(InsertElementInst &IE) {
 554   Value *VecOp    = IE.getOperand(0);
 555   Value *ScalarOp = IE.getOperand(1);
 556   Value *IdxOp    = IE.getOperand(2);
 557
 558   // Inserting an undef or into an undefined place, remove this.
 559   if (isa<UndefValue>(ScalarOp) || isa<UndefValue>(IdxOp))
 560     ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);
 561
 562   // If the inserted element was extracted from some other vector, and if the
 563   // indexes are constant, try to turn this into a shufflevector operation.
 564   if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)) {
 565     if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) && isa<ConstantInt>(IdxOp)) {
 566       unsigned NumInsertVectorElts = IE.getType()->getNumElements();
 567       unsigned NumExtractVectorElts =
 568           EI->getOperand(0)->getType()->getVectorNumElements();
 569       unsigned ExtractedIdx =
 570         cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
 571       unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
 572
 573       if (ExtractedIdx >= NumExtractVectorElts) // Out of range extract.
 574         return ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);
 575
 576       if (InsertedIdx >= NumInsertVectorElts)  // Out of range insert.
 577         return ReplaceInstUsesWith(IE, UndefValue::get(IE.getType()));
 578
 579       // If we are extracting a value from a vector, then inserting it right
 580       // back into the same place, just use the input vector.
 581       if (EI->getOperand(0) == VecOp && ExtractedIdx == InsertedIdx)
 582         return ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);
 583
 584       // If this insertelement isn't used by some other insertelement, turn it
 585       // (and any insertelements it points to), into one big shuffle.
 586       if (!IE.hasOneUse() || !isa<InsertElementInst>(IE.user_back())) {
 587         SmallVector<Constant*, 16> Mask;
 588         ShuffleOps LR = collectShuffleElements(&IE, Mask, nullptr, *this);
 589
 590         // The proposed shuffle may be trivial, in which case we shouldn't
 591         // perform the combine.
 592         if (LR.first != &IE && LR.second != &IE) {
 593           // We now have a shuffle of LHS, RHS, Mask.
 594           if (LR.second == nullptr)
 595             LR.second = UndefValue::get(LR.first->getType());
 596           return new ShuffleVectorInst(LR.first, LR.second,
 597                                        ConstantVector::get(Mask));
 598         }
 599       }
 600     }
 601   }
 602
 603   unsigned VWidth = cast<VectorType>(VecOp->getType())->getNumElements();
 604   APInt UndefElts(VWidth, 0);
 605   APInt AllOnesEltMask(APInt::getAllOnesValue(VWidth));
 606   if (Value *V = SimplifyDemandedVectorElts(&IE, AllOnesEltMask, UndefElts)) {
 607     if (V != &IE)
 608       return ReplaceInstUsesWith(IE, V);
 609     return &IE;
 610   }
 611
 612   return nullptr;
 613 }
 614
 615 /// Return true if we can evaluate the specified expression tree if the vector
 616 /// elements were shuffled in a different order.
 617 static bool CanEvaluateShuffled(Value *V, ArrayRef<int> Mask,
 618                                 unsigned Depth = 5) {
 619   // We can always reorder the elements of a constant.
 620   if (isa<Constant>(V))
 621     return true;
 622
 623   // We won't reorder vector arguments. No IPO here.
 624   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
 625   if (!I) return false;
 626
 627   // Two users may expect different orders of the elements. Don't try it.
 628   if (!I->hasOneUse())
 629     return false;
 630
 631   if (Depth == 0) return false;
 632
 633   switch (I->getOpcode()) {
 634     case Instruction::Add:
 635     case Instruction::FAdd:
 636     case Instruction::Sub:
 637     case Instruction::FSub:
 638     case Instruction::Mul:
 639     case Instruction::FMul:
 640     case Instruction::UDiv:
 641     case Instruction::SDiv:
 642     case Instruction::FDiv:
 643     case Instruction::URem:
 644     case Instruction::SRem:
 645     case Instruction::FRem:
 646     case Instruction::Shl:
 647     case Instruction::LShr:
 648     case Instruction::AShr:
 649     case Instruction::And:
 650     case Instruction::Or:
 651     case Instruction::Xor:
 652     case Instruction::ICmp:
 653     case Instruction::FCmp:
 654     case Instruction::Trunc:
 655     case Instruction::ZExt:
 656     case Instruction::SExt:
 657     case Instruction::FPToUI:
 658     case Instruction::FPToSI:
 659     case Instruction::UIToFP:
 660     case Instruction::SIToFP:
 661     case Instruction::FPTrunc:
 662     case Instruction::FPExt:
 663     case Instruction::GetElementPtr: {
 664       for (Value *Operand : I->operands()) {
 665         if (!CanEvaluateShuffled(Operand, Mask, Depth-1))
 666           return false;
 667       }
 668       return true;
 669     }
 670     case Instruction::InsertElement: {
 671       ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(2));
 672       if (!CI) return false;
 673       int ElementNumber = CI->getLimitedValue();
 674
 675       // Verify that 'CI' does not occur twice in Mask. A single 'insertelement'
 676       // can't put an element into multiple indices.
 677       bool SeenOnce = false;
 678       for (int i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
 679         if (Mask[i] == ElementNumber) {
 680           if (SeenOnce)
 681             return false;
 682           SeenOnce = true;
 683         }
 684       }
 685       return CanEvaluateShuffled(I->getOperand(0), Mask, Depth-1);
 686     }
 687   }
 688   return false;
 689 }
 690
 691 /// Rebuild a new instruction just like 'I' but with the new operands given.
 692 /// In the event of type mismatch, the type of the operands is correct.
 693 static Value *buildNew(Instruction *I, ArrayRef<Value*> NewOps) {
 694   // We don't want to use the IRBuilder here because we want the replacement
 695   // instructions to appear next to 'I', not the builder's insertion point.
 696   switch (I->getOpcode()) {
 697     case Instruction::Add:
 698     case Instruction::FAdd:
 699     case Instruction::Sub:
 700     case Instruction::FSub:
 701     case Instruction::Mul:
 702     case Instruction::FMul:
 703     case Instruction::UDiv:
 704     case Instruction::SDiv:
 705     case Instruction::FDiv:
 706     case Instruction::URem:
 707     case Instruction::SRem:
 708     case Instruction::FRem:
 709     case Instruction::Shl:
 710     case Instruction::LShr:
 711     case Instruction::AShr:
 712     case Instruction::And:
 713     case Instruction::Or:
 714     case Instruction::Xor: {
 715       BinaryOperator *BO = cast<BinaryOperator>(I);
 716       assert(NewOps.size() == 2 && "binary operator with #ops != 2");
 717       BinaryOperator *New =
 718           BinaryOperator::Create(cast<BinaryOperator>(I)->getOpcode(),
 719                                  NewOps[0], NewOps[1], "", BO);
 720       if (isa<OverflowingBinaryOperator>(BO)) {
 721         New->setHasNoUnsignedWrap(BO->hasNoUnsignedWrap());
 722         New->setHasNoSignedWrap(BO->hasNoSignedWrap());
 723       }
 724       if (isa<PossiblyExactOperator>(BO)) {
 725         New->setIsExact(BO->isExact());
 726       }
 727       if (isa<FPMathOperator>(BO))
 728         New->copyFastMathFlags(I);
 729       return New;
 730     }
 731     case Instruction::ICmp:
 732       assert(NewOps.size() == 2 && "icmp with #ops != 2");
 733       return new ICmpInst(I, cast<ICmpInst>(I)->getPredicate(),
 734                           NewOps[0], NewOps[1]);
 735     case Instruction::FCmp:
 736       assert(NewOps.size() == 2 && "fcmp with #ops != 2");
 737       return new FCmpInst(I, cast<FCmpInst>(I)->getPredicate(),
 738                           NewOps[0], NewOps[1]);
 739     case Instruction::Trunc:
 740     case Instruction::ZExt:
 741     case Instruction::SExt:
 742     case Instruction::FPToUI:
 743     case Instruction::FPToSI:
 744     case Instruction::UIToFP:
 745     case Instruction::SIToFP:
 746     case Instruction::FPTrunc:
 747     case Instruction::FPExt: {
 748       // It's possible that the mask has a different number of elements from
 749       // the original cast. We recompute the destination type to match the mask.
 750       Type *DestTy =
 751           VectorType::get(I->getType()->getScalarType(),
 752                           NewOps[0]->getType()->getVectorNumElements());
 753       assert(NewOps.size() == 1 && "cast with #ops != 1");
 754       return CastInst::Create(cast<CastInst>(I)->getOpcode(), NewOps[0], DestTy,
 755                               "", I);
 756     }
 757     case Instruction::GetElementPtr: {
 758       Value *Ptr = NewOps[0];
 759       ArrayRef<Value*> Idx = NewOps.slice(1);
 760       GetElementPtrInst *GEP = GetElementPtrInst::Create(
 761           cast<GetElementPtrInst>(I)->getSourceElementType(), Ptr, Idx, "", I);
 762       GEP->setIsInBounds(cast<GetElementPtrInst>(I)->isInBounds());
 763       return GEP;
 764     }
 765   }
 766   llvm_unreachable("failed to rebuild vector instructions");
 767 }
 768
 769 Value *
 770 InstCombiner::EvaluateInDifferentElementOrder(Value *V, ArrayRef<int> Mask) {
 771   // Mask.size() does not need to be equal to the number of vector elements.
 772
 773   assert(V->getType()->isVectorTy() && "can't reorder non-vector elements");
 774   if (isa<UndefValue>(V)) {
 775     return UndefValue::get(VectorType::get(V->getType()->getScalarType(),
 776                                            Mask.size()));
 777   }
 778   if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) {
 779     return ConstantAggregateZero::get(
 780                VectorType::get(V->getType()->getScalarType(),
 781                                Mask.size()));
 782   }
 783   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V)) {
 784     SmallVector<Constant *, 16> MaskValues;
 785     for (int i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
 786       if (Mask[i] == -1)
 787         MaskValues.push_back(UndefValue::get(Builder->getInt32Ty()));
 788       else
 789         MaskValues.push_back(Builder->getInt32(Mask[i]));
 790     }
 791     return ConstantExpr::getShuffleVector(C, UndefValue::get(C->getType()),
 792                                           ConstantVector::get(MaskValues));
 793   }
 794
 795   Instruction *I = cast<Instruction>(V);
 796   switch (I->getOpcode()) {
 797     case Instruction::Add:
 798     case Instruction::FAdd:
 799     case Instruction::Sub:
 800     case Instruction::FSub:
 801     case Instruction::Mul:
 802     case Instruction::FMul:
 803     case Instruction::UDiv:
 804     case Instruction::SDiv:
 805     case Instruction::FDiv:
 806     case Instruction::URem:
 807     case Instruction::SRem:
 808     case Instruction::FRem:
 809     case Instruction::Shl:
 810     case Instruction::LShr:
 811     case Instruction::AShr:
 812     case Instruction::And:
 813     case Instruction::Or:
 814     case Instruction::Xor:
 815     case Instruction::ICmp:
 816     case Instruction::FCmp:
 817     case Instruction::Trunc:
 818     case Instruction::ZExt:
 819     case Instruction::SExt:
 820     case Instruction::FPToUI:
 821     case Instruction::FPToSI:
 822     case Instruction::UIToFP:
 823     case Instruction::SIToFP:
 824     case Instruction::FPTrunc:
 825     case Instruction::FPExt:
 826     case Instruction::Select:
 827     case Instruction::GetElementPtr: {
 828       SmallVector<Value*, 8> NewOps;
 829       bool NeedsRebuild = (Mask.size() != I->getType()->getVectorNumElements());
 830       for (int i = 0, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i) {
 831         Value *V = EvaluateInDifferentElementOrder(I->getOperand(i), Mask);
 832         NewOps.push_back(V);
 833         NeedsRebuild |= (V != I->getOperand(i));
 834       }
 835       if (NeedsRebuild) {
 836         return buildNew(I, NewOps);
 837       }
 838       return I;
 839     }
 840     case Instruction::InsertElement: {
 841       int Element = cast<ConstantInt>(I->getOperand(2))->getLimitedValue();
 842
 843       // The insertelement was inserting at Element. Figure out which element
 844       // that becomes after shuffling. The answer is guaranteed to be unique
 845       // by CanEvaluateShuffled.
 846       bool Found = false;
 847       int Index = 0;
 848       for (int e = Mask.size(); Index != e; ++Index) {
 849         if (Mask[Index] == Element) {
 850           Found = true;
 851           break;
 852         }
 853       }
 854
 855       // If element is not in Mask, no need to handle the operand 1 (element to
 856       // be inserted). Just evaluate values in operand 0 according to Mask.
 857       if (!Found)
 858         return EvaluateInDifferentElementOrder(I->getOperand(0), Mask);
 859
 860       Value *V = EvaluateInDifferentElementOrder(I->getOperand(0), Mask);
 861       return InsertElementInst::Create(V, I->getOperand(1),
 862                                        Builder->getInt32(Index), "", I);
 863     }
 864   }
 865   llvm_unreachable("failed to reorder elements of vector instruction!");
 866 }
 867
 868 static void recognizeIdentityMask(const SmallVectorImpl<int> &Mask,
 869                                   bool &isLHSID, bool &isRHSID) {
 870   isLHSID = isRHSID = true;
 871
 872   for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
 873     if (Mask[i] < 0) continue;  // Ignore undef values.
 874     // Is this an identity shuffle of the LHS value?
 875     isLHSID &= (Mask[i] == (int)i);
 876
 877     // Is this an identity shuffle of the RHS value?
 878     isRHSID &= (Mask[i]-e == i);
 879   }
 880 }
 881
 882 // Returns true if the shuffle is extracting a contiguous range of values from
 883 // LHS, for example:
 884 //                 +--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+
 885 //   Input:        |AA|BB|CC|DD|EE|FF|GG|HH|II|JJ|KK|LL|MM|NN|OO|PP|
 886 //   Shuffles to:  |EE|FF|GG|HH|
 887 //                 +--+--+--+--+
 888 static bool isShuffleExtractingFromLHS(ShuffleVectorInst &SVI,
 889                                        SmallVector<int, 16> &Mask) {
 890   unsigned LHSElems =
 891       cast<VectorType>(SVI.getOperand(0)->getType())->getNumElements();
 892   unsigned MaskElems = Mask.size();
 893   unsigned BegIdx = Mask.front();
 894   unsigned EndIdx = Mask.back();
 895   if (BegIdx > EndIdx || EndIdx >= LHSElems || EndIdx - BegIdx != MaskElems - 1)
 896     return false;
 897   for (unsigned I = 0; I != MaskElems; ++I)
 898     if (static_cast<unsigned>(Mask[I]) != BegIdx + I)
 899       return false;
 900   return true;
 901 }
 902
 903 Instruction *InstCombiner::visitShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst &SVI) {
 904   Value *LHS = SVI.getOperand(0);
 905   Value *RHS = SVI.getOperand(1);
 906   SmallVector<int, 16> Mask = SVI.getShuffleMask();
 907   Type *Int32Ty = Type::getInt32Ty(SVI.getContext());
 908
 909   bool MadeChange = false;
 910
 911   // Undefined shuffle mask -> undefined value.
 912   if (isa<UndefValue>(SVI.getOperand(2)))
 913     return ReplaceInstUsesWith(SVI, UndefValue::get(SVI.getType()));
 914
 915   unsigned VWidth = cast<VectorType>(SVI.getType())->getNumElements();
 916
 917   APInt UndefElts(VWidth, 0);
 918   APInt AllOnesEltMask(APInt::getAllOnesValue(VWidth));
 919   if (Value *V = SimplifyDemandedVectorElts(&SVI, AllOnesEltMask, UndefElts)) {
 920     if (V != &SVI)
 921       return ReplaceInstUsesWith(SVI, V);
 922     LHS = SVI.getOperand(0);
 923     RHS = SVI.getOperand(1);
 924     MadeChange = true;
 925   }
 926
 927   unsigned LHSWidth = cast<VectorType>(LHS->getType())->getNumElements();
 928
 929   // Canonicalize shuffle(x    ,x,mask) -> shuffle(x, undef,mask')
 930   // Canonicalize shuffle(undef,x,mask) -> shuffle(x, undef,mask').
 931   if (LHS == RHS || isa<UndefValue>(LHS)) {
 932     if (isa<UndefValue>(LHS) && LHS == RHS) {
 933       // shuffle(undef,undef,mask) -> undef.
 934       Value *Result = (VWidth == LHSWidth)
 935                       ? LHS : UndefValue::get(SVI.getType());
 936       return ReplaceInstUsesWith(SVI, Result);
 937     }
 938
 939     // Remap any references to RHS to use LHS.
 940     SmallVector<Constant*, 16> Elts;
 941     for (unsigned i = 0, e = LHSWidth; i != VWidth; ++i) {
 942       if (Mask[i] < 0) {
 943         Elts.push_back(UndefValue::get(Int32Ty));
 944         continue;
 945       }
 946
 947       if ((Mask[i] >= (int)e && isa<UndefValue>(RHS)) ||
 948           (Mask[i] <  (int)e && isa<UndefValue>(LHS))) {
 949         Mask[i] = -1;     // Turn into undef.
 950         Elts.push_back(UndefValue::get(Int32Ty));
 951       } else {
 952         Mask[i] = Mask[i] % e;  // Force to LHS.
 953         Elts.push_back(ConstantInt::get(Int32Ty, Mask[i]));
 954       }
 955     }
 956     SVI.setOperand(0, SVI.getOperand(1));
 957     SVI.setOperand(1, UndefValue::get(RHS->getType()));
 958     SVI.setOperand(2, ConstantVector::get(Elts));
 959     LHS = SVI.getOperand(0);
 960     RHS = SVI.getOperand(1);
 961     MadeChange = true;
 962   }
 963
 964   if (VWidth == LHSWidth) {
 965     // Analyze the shuffle, are the LHS or RHS and identity shuffles?
 966     bool isLHSID, isRHSID;
 967     recognizeIdentityMask(Mask, isLHSID, isRHSID);
 968
 969     // Eliminate identity shuffles.
 970     if (isLHSID) return ReplaceInstUsesWith(SVI, LHS);
 971     if (isRHSID) return ReplaceInstUsesWith(SVI, RHS);
 972   }
 973
 974   if (isa<UndefValue>(RHS) && CanEvaluateShuffled(LHS, Mask)) {
 975     Value *V = EvaluateInDifferentElementOrder(LHS, Mask);
 976     return ReplaceInstUsesWith(SVI, V);
 977   }
 978
 979   // SROA generates shuffle+bitcast when the extracted sub-vector is bitcast to
 980   // a non-vector type. We can instead bitcast the original vector followed by
 981   // an extract of the desired element:
 982   //
 983   //   %sroa = shufflevector <16 x i8> %in, <16 x i8> undef,
 984   //                         <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>
 985   //   %1 = bitcast <4 x i8> %sroa to i32
 986   // Becomes:
 987   //   %bc = bitcast <16 x i8> %in to <4 x i32>
 988   //   %ext = extractelement <4 x i32> %bc, i32 0
 989   //
 990   // If the shuffle is extracting a contiguous range of values from the input
 991   // vector then each use which is a bitcast of the extracted size can be
 992   // replaced. This will work if the vector types are compatible, and the begin
 993   // index is aligned to a value in the casted vector type. If the begin index
 994   // isn't aligned then we can shuffle the original vector (keeping the same
 995   // vector type) before extracting.
 996   //
 997   // This code will bail out if the target type is fundamentally incompatible
 998   // with vectors of the source type.
 999   //
1000   // Example of <16 x i8>, target type i32:
1001   // Index range [4,8):         v-----------v Will work.
1002   //                +--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+
1003   //     <16 x i8>: |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |
1004   //     <4 x i32>: |           |           |           |           |
1005   //                +-----------+-----------+-----------+-----------+
1006   // Index range [6,10):              ^-----------^ Needs an extra shuffle.
1007   // Target type i40:           ^--------------^ Won't work, bail.
1008   if (isShuffleExtractingFromLHS(SVI, Mask)) {
1009     Value *V = LHS;
1010     unsigned MaskElems = Mask.size();
1011     unsigned BegIdx = Mask.front();
1012     VectorType *SrcTy = cast<VectorType>(V->getType());
1013     unsigned VecBitWidth = SrcTy->getBitWidth();
1014     unsigned SrcElemBitWidth = DL.getTypeSizeInBits(SrcTy->getElementType());
1015     assert(SrcElemBitWidth && "vector elements must have a bitwidth");
1016     unsigned SrcNumElems = SrcTy->getNumElements();
1017     SmallVector<BitCastInst *, 8> BCs;
1018     DenseMap<Type *, Value *> NewBCs;
1019     for (User *U : SVI.users())
1020       if (BitCastInst *BC = dyn_cast<BitCastInst>(U))
1021         if (!BC->use_empty())
1022           // Only visit bitcasts that weren't previously handled.
1023           BCs.push_back(BC);
1024     for (BitCastInst *BC : BCs) {
1025       Type *TgtTy = BC->getDestTy();
1026       unsigned TgtElemBitWidth = DL.getTypeSizeInBits(TgtTy);
1027       if (!TgtElemBitWidth)
1028         continue;
1029       unsigned TgtNumElems = VecBitWidth / TgtElemBitWidth;
1030       bool VecBitWidthsEqual = VecBitWidth == TgtNumElems * TgtElemBitWidth;
1031       bool BegIsAligned = 0 == ((SrcElemBitWidth * BegIdx) % TgtElemBitWidth);
1032       if (!VecBitWidthsEqual)
1033         continue;
1034       if (!VectorType::isValidElementType(TgtTy))
1035         continue;
1036       VectorType *CastSrcTy = VectorType::get(TgtTy, TgtNumElems);
1037       if (!BegIsAligned) {
1038         // Shuffle the input so [0,NumElements) contains the output, and
1039         // [NumElems,SrcNumElems) is undef.
1040         SmallVector<Constant *, 16> ShuffleMask(SrcNumElems,
1041                                                 UndefValue::get(Int32Ty));
1042         for (unsigned I = 0, E = MaskElems, Idx = BegIdx; I != E; ++Idx, ++I)
1043           ShuffleMask[I] = ConstantInt::get(Int32Ty, Idx);
1044         V = Builder->CreateShuffleVector(V, UndefValue::get(V->getType()),
1045                                          ConstantVector::get(ShuffleMask),
1046                                          SVI.getName() + ".extract");
1047         BegIdx = 0;
1048       }
1049       unsigned SrcElemsPerTgtElem = TgtElemBitWidth / SrcElemBitWidth;
1050       assert(SrcElemsPerTgtElem);
1051       BegIdx /= SrcElemsPerTgtElem;
1052       bool BCAlreadyExists = NewBCs.find(CastSrcTy) != NewBCs.end();
1053       auto *NewBC =
1054           BCAlreadyExists
1055               ? NewBCs[CastSrcTy]
1056               : Builder->CreateBitCast(V, CastSrcTy, SVI.getName() + ".bc");
1057       if (!BCAlreadyExists)
1058         NewBCs[CastSrcTy] = NewBC;
1059       auto *Ext = Builder->CreateExtractElement(
1060           NewBC, ConstantInt::get(Int32Ty, BegIdx), SVI.getName() + ".extract");
1061       // The shufflevector isn't being replaced: the bitcast that used it
1062       // is. InstCombine will visit the newly-created instructions.
1063       ReplaceInstUsesWith(*BC, Ext);
1064       MadeChange = true;
1065     }
1066   }
1067
1068   // If the LHS is a shufflevector itself, see if we can combine it with this
1069   // one without producing an unusual shuffle.
1070   // Cases that might be simplified:
1071   // 1.
1072   // x1=shuffle(v1,v2,mask1)
1073   //  x=shuffle(x1,undef,mask)
1074   //        ==>
1075   //  x=shuffle(v1,undef,newMask)
1076   // newMask[i] = (mask[i] < x1.size()) ? mask1[mask[i]] : -1
1077   // 2.
1078   // x1=shuffle(v1,undef,mask1)
1079   //  x=shuffle(x1,x2,mask)
1080   // where v1.size() == mask1.size()
1081   //        ==>
1082   //  x=shuffle(v1,x2,newMask)
1083   // newMask[i] = (mask[i] < x1.size()) ? mask1[mask[i]] : mask[i]
1084   // 3.
1085   // x2=shuffle(v2,undef,mask2)
1086   //  x=shuffle(x1,x2,mask)
1087   // where v2.size() == mask2.size()
1088   //        ==>
1089   //  x=shuffle(x1,v2,newMask)
1090   // newMask[i] = (mask[i] < x1.size())
1091   //              ? mask[i] : mask2[mask[i]-x1.size()]+x1.size()
1092   // 4.
1093   // x1=shuffle(v1,undef,mask1)
1094   // x2=shuffle(v2,undef,mask2)
1095   //  x=shuffle(x1,x2,mask)
1096   // where v1.size() == v2.size()
1097   //        ==>
1098   //  x=shuffle(v1,v2,newMask)
1099   // newMask[i] = (mask[i] < x1.size())
1100   //              ? mask1[mask[i]] : mask2[mask[i]-x1.size()]+v1.size()
1101   //
1102   // Here we are really conservative:
1103   // we are absolutely afraid of producing a shuffle mask not in the input
1104   // program, because the code gen may not be smart enough to turn a merged
1105   // shuffle into two specific shuffles: it may produce worse code.  As such,
1106   // we only merge two shuffles if the result is either a splat or one of the
1107   // input shuffle masks.  In this case, merging the shuffles just removes
1108   // one instruction, which we know is safe.  This is good for things like
1109   // turning: (splat(splat)) -> splat, or
1110   // merge(V[0..n], V[n+1..2n]) -> V[0..2n]
1111   ShuffleVectorInst* LHSShuffle = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(LHS);
1112   ShuffleVectorInst* RHSShuffle = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(RHS);
1113   if (LHSShuffle)
1114     if (!isa<UndefValue>(LHSShuffle->getOperand(1)) && !isa<UndefValue>(RHS))
1115       LHSShuffle = nullptr;
1116   if (RHSShuffle)
1117     if (!isa<UndefValue>(RHSShuffle->getOperand(1)))
1118       RHSShuffle = nullptr;
1119   if (!LHSShuffle && !RHSShuffle)
1120     return MadeChange ? &SVI : nullptr;
1121
1122   Value* LHSOp0 = nullptr;
1123   Value* LHSOp1 = nullptr;
1124   Value* RHSOp0 = nullptr;
1125   unsigned LHSOp0Width = 0;
1126   unsigned RHSOp0Width = 0;
1127   if (LHSShuffle) {
1128     LHSOp0 = LHSShuffle->getOperand(0);
1129     LHSOp1 = LHSShuffle->getOperand(1);
1130     LHSOp0Width = cast<VectorType>(LHSOp0->getType())->getNumElements();
1131   }
1132   if (RHSShuffle) {
1133     RHSOp0 = RHSShuffle->getOperand(0);
1134     RHSOp0Width = cast<VectorType>(RHSOp0->getType())->getNumElements();
1135   }
1136   Value* newLHS = LHS;
1137   Value* newRHS = RHS;
1138   if (LHSShuffle) {
1139     // case 1
1140     if (isa<UndefValue>(RHS)) {
1141       newLHS = LHSOp0;
1142       newRHS = LHSOp1;
1143     }
1144     // case 2 or 4
1145     else if (LHSOp0Width == LHSWidth) {
1146       newLHS = LHSOp0;
1147     }
1148   }
1149   // case 3 or 4
1150   if (RHSShuffle && RHSOp0Width == LHSWidth) {
1151     newRHS = RHSOp0;
1152   }
1153   // case 4
1154   if (LHSOp0 == RHSOp0) {
1155     newLHS = LHSOp0;
1156     newRHS = nullptr;
1157   }
1158
1159   if (newLHS == LHS && newRHS == RHS)
1160     return MadeChange ? &SVI : nullptr;
1161
1162   SmallVector<int, 16> LHSMask;
1163   SmallVector<int, 16> RHSMask;
1164   if (newLHS != LHS)
1165     LHSMask = LHSShuffle->getShuffleMask();
1166   if (RHSShuffle && newRHS != RHS)
1167     RHSMask = RHSShuffle->getShuffleMask();
1168
1169   unsigned newLHSWidth = (newLHS != LHS) ? LHSOp0Width : LHSWidth;
1170   SmallVector<int, 16> newMask;
1171   bool isSplat = true;
1172   int SplatElt = -1;
1173   // Create a new mask for the new ShuffleVectorInst so that the new
1174   // ShuffleVectorInst is equivalent to the original one.
1175   for (unsigned i = 0; i < VWidth; ++i) {
1176     int eltMask;
1177     if (Mask[i] < 0) {
1178       // This element is an undef value.
1179       eltMask = -1;
1180     } else if (Mask[i] < (int)LHSWidth) {
1181       // This element is from left hand side vector operand.
1182       //
1183       // If LHS is going to be replaced (case 1, 2, or 4), calculate the
1184       // new mask value for the element.
1185       if (newLHS != LHS) {
1186         eltMask = LHSMask[Mask[i]];
1187         // If the value selected is an undef value, explicitly specify it
1188         // with a -1 mask value.
1189         if (eltMask >= (int)LHSOp0Width && isa<UndefValue>(LHSOp1))
1190           eltMask = -1;
1191       } else
1192         eltMask = Mask[i];
1193     } else {
1194       // This element is from right hand side vector operand
1195       //
1196       // If the value selected is an undef value, explicitly specify it
1197       // with a -1 mask value. (case 1)
1198       if (isa<UndefValue>(RHS))
1199         eltMask = -1;
1200       // If RHS is going to be replaced (case 3 or 4), calculate the
1201       // new mask value for the element.
1202       else if (newRHS != RHS) {
1203         eltMask = RHSMask[Mask[i]-LHSWidth];
1204         // If the value selected is an undef value, explicitly specify it
1205         // with a -1 mask value.
1206         if (eltMask >= (int)RHSOp0Width) {
1207           assert(isa<UndefValue>(RHSShuffle->getOperand(1))
1208                  && "should have been check above");
1209           eltMask = -1;
1210         }
1211       } else
1212         eltMask = Mask[i]-LHSWidth;
1213
1214       // If LHS's width is changed, shift the mask value accordingly.
1215       // If newRHS == NULL, i.e. LHSOp0 == RHSOp0, we want to remap any
1216       // references from RHSOp0 to LHSOp0, so we don't need to shift the mask.
1217       // If newRHS == newLHS, we want to remap any references from newRHS to
1218       // newLHS so that we can properly identify splats that may occur due to
1219       // obfuscation across the two vectors.
1220       if (eltMask >= 0 && newRHS != nullptr && newLHS != newRHS)
1221         eltMask += newLHSWidth;
1222     }
1223
1224     // Check if this could still be a splat.
1225     if (eltMask >= 0) {
1226       if (SplatElt >= 0 && SplatElt != eltMask)
1227         isSplat = false;
1228       SplatElt = eltMask;
1229     }
1230
1231     newMask.push_back(eltMask);
1232   }
1233
1234   // If the result mask is equal to one of the original shuffle masks,
1235   // or is a splat, do the replacement.
1236   if (isSplat || newMask == LHSMask || newMask == RHSMask || newMask == Mask) {
1237     SmallVector<Constant*, 16> Elts;
1238     for (unsigned i = 0, e = newMask.size(); i != e; ++i) {
1239       if (newMask[i] < 0) {
1240         Elts.push_back(UndefValue::get(Int32Ty));
1241       } else {
1242         Elts.push_back(ConstantInt::get(Int32Ty, newMask[i]));
1243       }
1244     }
1245     if (!newRHS)
1246       newRHS = UndefValue::get(newLHS->getType());
1247     return new ShuffleVectorInst(newLHS, newRHS, ConstantVector::get(Elts));
1248   }
1249
1250   // If the result mask is an identity, replace uses of this instruction with
1251   // corresponding argument.
1252   bool isLHSID, isRHSID;
1253   recognizeIdentityMask(newMask, isLHSID, isRHSID);
1254   if (isLHSID && VWidth == LHSOp0Width) return ReplaceInstUsesWith(SVI, newLHS);
1255   if (isRHSID && VWidth == RHSOp0Width) return ReplaceInstUsesWith(SVI, newRHS);
1256
1257   return MadeChange ? &SVI : nullptr;
1258 }