Revert 'Fix a typo 'iff' => 'if''. iff is an abreviation of if and only if. See:...
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / InstCombine / InstCombineShifts.cpp
index 836bda36937c215aef7f0c154369b6d6959ec96d..4bb2403299ce8f4bde1578bd59e06fd4e1a69862 100644 (file)
@@ -13,6 +13,8 @@
 
 #include "InstCombine.h"
 #include "llvm/IntrinsicInst.h"
+#include "llvm/Analysis/ConstantFolding.h"
+#include "llvm/Analysis/InstructionSimplify.h"
 #include "llvm/Support/PatternMatch.h"
 using namespace llvm;
 using namespace PatternMatch;
@@ -21,25 +23,6 @@ Instruction *InstCombiner::commonShiftTransforms(BinaryOperator &I) {
   assert(I.getOperand(1)->getType() == I.getOperand(0)->getType());
   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
 
-  // shl X, 0 == X and shr X, 0 == X
-  // shl 0, X == 0 and shr 0, X == 0
-  if (Op1 == Constant::getNullValue(Op1->getType()) ||
-      Op0 == Constant::getNullValue(Op0->getType()))
-    return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
-  
-  if (isa<UndefValue>(Op0)) {            
-    if (I.getOpcode() == Instruction::AShr) // undef >>s X -> undef
-      return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
-    else                                    // undef << X -> 0, undef >>u X -> 0
-      return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
-  }
-  if (isa<UndefValue>(Op1)) {
-    if (I.getOpcode() == Instruction::AShr)  // X >>s undef -> X
-      return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);          
-    else                                     // X << undef, X >>u undef -> 0
-      return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
-  }
-
   // See if we can fold away this shift.
   if (SimplifyDemandedInstructionBits(I))
     return &I;
@@ -53,13 +36,296 @@ Instruction *InstCombiner::commonShiftTransforms(BinaryOperator &I) {
   if (ConstantInt *CUI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1))
     if (Instruction *Res = FoldShiftByConstant(Op0, CUI, I))
       return Res;
+
+  // X shift (A srem B) -> X shift (A and B-1) iff B is a power of 2.
+  // Because shifts by negative values (which could occur if A were negative)
+  // are undefined.
+  Value *A; const APInt *B;
+  if (Op1->hasOneUse() && match(Op1, m_SRem(m_Value(A), m_Power2(B)))) {
+    // FIXME: Should this get moved into SimplifyDemandedBits by saying we don't
+    // demand the sign bit (and many others) here??
+    Value *Rem = Builder->CreateAnd(A, ConstantInt::get(I.getType(), *B-1),
+                                    Op1->getName());
+    I.setOperand(1, Rem);
+    return &I;
+  }
+  
   return 0;
 }
 
+/// CanEvaluateShifted - See if we can compute the specified value, but shifted
+/// logically to the left or right by some number of bits.  This should return
+/// true if the expression can be computed for the same cost as the current
+/// expression tree.  This is used to eliminate extraneous shifting from things
+/// like:
+///      %C = shl i128 %A, 64
+///      %D = shl i128 %B, 96
+///      %E = or i128 %C, %D
+///      %F = lshr i128 %E, 64
+/// where the client will ask if E can be computed shifted right by 64-bits.  If
+/// this succeeds, the GetShiftedValue function will be called to produce the
+/// value.
+static bool CanEvaluateShifted(Value *V, unsigned NumBits, bool isLeftShift,
+                               InstCombiner &IC) {
+  // We can always evaluate constants shifted.
+  if (isa<Constant>(V))
+    return true;
+  
+  Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
+  if (!I) return false;
+  
+  // If this is the opposite shift, we can directly reuse the input of the shift
+  // if the needed bits are already zero in the input.  This allows us to reuse
+  // the value which means that we don't care if the shift has multiple uses.
+  //  TODO:  Handle opposite shift by exact value.
+  ConstantInt *CI = 0;
+  if ((isLeftShift && match(I, m_LShr(m_Value(), m_ConstantInt(CI)))) ||
+      (!isLeftShift && match(I, m_Shl(m_Value(), m_ConstantInt(CI))))) {
+    if (CI->getZExtValue() == NumBits) {
+      // TODO: Check that the input bits are already zero with MaskedValueIsZero
+#if 0
+      // If this is a truncate of a logical shr, we can truncate it to a smaller
+      // lshr iff we know that the bits we would otherwise be shifting in are
+      // already zeros.
+      uint32_t OrigBitWidth = OrigTy->getScalarSizeInBits();
+      uint32_t BitWidth = Ty->getScalarSizeInBits();
+      if (MaskedValueIsZero(I->getOperand(0),
+            APInt::getHighBitsSet(OrigBitWidth, OrigBitWidth-BitWidth)) &&
+          CI->getLimitedValue(BitWidth) < BitWidth) {
+        return CanEvaluateTruncated(I->getOperand(0), Ty);
+      }
+#endif
+      
+    }
+  }
+  
+  // We can't mutate something that has multiple uses: doing so would
+  // require duplicating the instruction in general, which isn't profitable.
+  if (!I->hasOneUse()) return false;
+  
+  switch (I->getOpcode()) {
+  default: return false;
+  case Instruction::And:
+  case Instruction::Or:
+  case Instruction::Xor:
+    // Bitwise operators can all arbitrarily be arbitrarily evaluated shifted.
+    return CanEvaluateShifted(I->getOperand(0), NumBits, isLeftShift, IC) &&
+           CanEvaluateShifted(I->getOperand(1), NumBits, isLeftShift, IC);
+      
+  case Instruction::Shl: {
+    // We can often fold the shift into shifts-by-a-constant.
+    CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1));
+    if (CI == 0) return false;
+
+    // We can always fold shl(c1)+shl(c2) -> shl(c1+c2).
+    if (isLeftShift) return true;
+    
+    // We can always turn shl(c)+shr(c) -> and(c2).
+    if (CI->getValue() == NumBits) return true;
+      
+    unsigned TypeWidth = I->getType()->getScalarSizeInBits();
+
+    // We can turn shl(c1)+shr(c2) -> shl(c3)+and(c4), but it isn't
+    // profitable unless we know the and'd out bits are already zero.
+    if (CI->getZExtValue() > NumBits) {
+      unsigned LowBits = TypeWidth - CI->getZExtValue();
+      if (MaskedValueIsZero(I->getOperand(0),
+                       APInt::getLowBitsSet(TypeWidth, NumBits) << LowBits))
+        return true;
+    }
+      
+    return false;
+  }
+  case Instruction::LShr: {
+    // We can often fold the shift into shifts-by-a-constant.
+    CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1));
+    if (CI == 0) return false;
+    
+    // We can always fold lshr(c1)+lshr(c2) -> lshr(c1+c2).
+    if (!isLeftShift) return true;
+    
+    // We can always turn lshr(c)+shl(c) -> and(c2).
+    if (CI->getValue() == NumBits) return true;
+      
+    unsigned TypeWidth = I->getType()->getScalarSizeInBits();
+
+    // We can always turn lshr(c1)+shl(c2) -> lshr(c3)+and(c4), but it isn't
+    // profitable unless we know the and'd out bits are already zero.
+    if (CI->getValue().ult(TypeWidth) && CI->getZExtValue() > NumBits) {
+      unsigned LowBits = CI->getZExtValue() - NumBits;
+      if (MaskedValueIsZero(I->getOperand(0),
+                          APInt::getLowBitsSet(TypeWidth, NumBits) << LowBits))
+        return true;
+    }
+      
+    return false;
+  }
+  case Instruction::Select: {
+    SelectInst *SI = cast<SelectInst>(I);
+    return CanEvaluateShifted(SI->getTrueValue(), NumBits, isLeftShift, IC) &&
+           CanEvaluateShifted(SI->getFalseValue(), NumBits, isLeftShift, IC);
+  }
+  case Instruction::PHI: {
+    // We can change a phi if we can change all operands.  Note that we never
+    // get into trouble with cyclic PHIs here because we only consider
+    // instructions with a single use.
+    PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
+    for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
+      if (!CanEvaluateShifted(PN->getIncomingValue(i), NumBits, isLeftShift,IC))
+        return false;
+    return true;
+  }
+  }      
+}
+
+/// GetShiftedValue - When CanEvaluateShifted returned true for an expression,
+/// this value inserts the new computation that produces the shifted value.
+static Value *GetShiftedValue(Value *V, unsigned NumBits, bool isLeftShift,
+                              InstCombiner &IC) {
+  // We can always evaluate constants shifted.
+  if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V)) {
+    if (isLeftShift)
+      V = IC.Builder->CreateShl(C, NumBits);
+    else
+      V = IC.Builder->CreateLShr(C, NumBits);
+    // If we got a constantexpr back, try to simplify it with TD info.
+    if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
+      V = ConstantFoldConstantExpression(CE, IC.getTargetData(),
+                                         IC.getTargetLibraryInfo());
+    return V;
+  }
+  
+  Instruction *I = cast<Instruction>(V);
+  IC.Worklist.Add(I);
+
+  switch (I->getOpcode()) {
+  default: llvm_unreachable("Inconsistency with CanEvaluateShifted");
+  case Instruction::And:
+  case Instruction::Or:
+  case Instruction::Xor:
+    // Bitwise operators can all arbitrarily be arbitrarily evaluated shifted.
+    I->setOperand(0, GetShiftedValue(I->getOperand(0), NumBits,isLeftShift,IC));
+    I->setOperand(1, GetShiftedValue(I->getOperand(1), NumBits,isLeftShift,IC));
+    return I;
+    
+  case Instruction::Shl: {
+    BinaryOperator *BO = cast<BinaryOperator>(I);
+    unsigned TypeWidth = BO->getType()->getScalarSizeInBits();
+
+    // We only accept shifts-by-a-constant in CanEvaluateShifted.
+    ConstantInt *CI = cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1));
+
+    // We can always fold shl(c1)+shl(c2) -> shl(c1+c2).
+    if (isLeftShift) {
+      // If this is oversized composite shift, then unsigned shifts get 0.
+      unsigned NewShAmt = NumBits+CI->getZExtValue();
+      if (NewShAmt >= TypeWidth)
+        return Constant::getNullValue(I->getType());
+
+      BO->setOperand(1, ConstantInt::get(BO->getType(), NewShAmt));
+      BO->setHasNoUnsignedWrap(false);
+      BO->setHasNoSignedWrap(false);
+      return I;
+    }
+    
+    // We turn shl(c)+lshr(c) -> and(c2) if the input doesn't already have
+    // zeros.
+    if (CI->getValue() == NumBits) {
+      APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeWidth, TypeWidth - NumBits));
+      V = IC.Builder->CreateAnd(BO->getOperand(0),
+                                ConstantInt::get(BO->getContext(), Mask));
+      if (Instruction *VI = dyn_cast<Instruction>(V)) {
+        VI->moveBefore(BO);
+        VI->takeName(BO);
+      }
+      return V;
+    }
+    
+    // We turn shl(c1)+shr(c2) -> shl(c3)+and(c4), but only when we know that
+    // the and won't be needed.
+    assert(CI->getZExtValue() > NumBits);
+    BO->setOperand(1, ConstantInt::get(BO->getType(),
+                                       CI->getZExtValue() - NumBits));
+    BO->setHasNoUnsignedWrap(false);
+    BO->setHasNoSignedWrap(false);
+    return BO;
+  }
+  case Instruction::LShr: {
+    BinaryOperator *BO = cast<BinaryOperator>(I);
+    unsigned TypeWidth = BO->getType()->getScalarSizeInBits();
+    // We only accept shifts-by-a-constant in CanEvaluateShifted.
+    ConstantInt *CI = cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1));
+    
+    // We can always fold lshr(c1)+lshr(c2) -> lshr(c1+c2).
+    if (!isLeftShift) {
+      // If this is oversized composite shift, then unsigned shifts get 0.
+      unsigned NewShAmt = NumBits+CI->getZExtValue();
+      if (NewShAmt >= TypeWidth)
+        return Constant::getNullValue(BO->getType());
+      
+      BO->setOperand(1, ConstantInt::get(BO->getType(), NewShAmt));
+      BO->setIsExact(false);
+      return I;
+    }
+    
+    // We turn lshr(c)+shl(c) -> and(c2) if the input doesn't already have
+    // zeros.
+    if (CI->getValue() == NumBits) {
+      APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeWidth, TypeWidth - NumBits));
+      V = IC.Builder->CreateAnd(I->getOperand(0),
+                                ConstantInt::get(BO->getContext(), Mask));
+      if (Instruction *VI = dyn_cast<Instruction>(V)) {
+        VI->moveBefore(I);
+        VI->takeName(I);
+      }
+      return V;
+    }
+    
+    // We turn lshr(c1)+shl(c2) -> lshr(c3)+and(c4), but only when we know that
+    // the and won't be needed.
+    assert(CI->getZExtValue() > NumBits);
+    BO->setOperand(1, ConstantInt::get(BO->getType(),
+                                       CI->getZExtValue() - NumBits));
+    BO->setIsExact(false);
+    return BO;
+  }
+    
+  case Instruction::Select:
+    I->setOperand(1, GetShiftedValue(I->getOperand(1), NumBits,isLeftShift,IC));
+    I->setOperand(2, GetShiftedValue(I->getOperand(2), NumBits,isLeftShift,IC));
+    return I;
+  case Instruction::PHI: {
+    // We can change a phi if we can change all operands.  Note that we never
+    // get into trouble with cyclic PHIs here because we only consider
+    // instructions with a single use.
+    PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
+    for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
+      PN->setIncomingValue(i, GetShiftedValue(PN->getIncomingValue(i),
+                                              NumBits, isLeftShift, IC));
+    return PN;
+  }
+  }      
+}
+
+
+
 Instruction *InstCombiner::FoldShiftByConstant(Value *Op0, ConstantInt *Op1,
                                                BinaryOperator &I) {
   bool isLeftShift = I.getOpcode() == Instruction::Shl;
-
+  
+  
+  // See if we can propagate this shift into the input, this covers the trivial
+  // cast of lshr(shl(x,c1),c2) as well as other more complex cases.
+  if (I.getOpcode() != Instruction::AShr &&
+      CanEvaluateShifted(Op0, Op1->getZExtValue(), isLeftShift, *this)) {
+    DEBUG(dbgs() << "ICE: GetShiftedValue propagating shift through expression"
+              " to eliminate shift:\n  IN: " << *Op0 << "\n  SH: " << I <<"\n");
+    
+    return ReplaceInstUsesWith(I, 
+                 GetShiftedValue(Op0, Op1->getZExtValue(), isLeftShift, *this));
+  }
+  
+  
   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
   // purpose is to compute bits we don't care about.
   uint32_t TypeBits = Op0->getType()->getScalarSizeInBits();
@@ -263,6 +529,19 @@ Instruction *InstCombiner::FoldShiftByConstant(Value *Op0, ConstantInt *Op1,
     ShiftOp = 0;
   
   if (ShiftOp && isa<ConstantInt>(ShiftOp->getOperand(1))) {
+
+    // This is a constant shift of a constant shift. Be careful about hiding
+    // shl instructions behind bit masks. They are used to represent multiplies
+    // by a constant, and it is important that simple arithmetic expressions
+    // are still recognizable by scalar evolution.
+    //
+    // The transforms applied to shl are very similar to the transforms applied
+    // to mul by constant. We can be more aggressive about optimizing right
+    // shifts.
+    //
+    // Combinations of right and left shifts will still be optimized in
+    // DAGCombine where scalar evolution no longer applies.
+
     ConstantInt *ShiftAmt1C = cast<ConstantInt>(ShiftOp->getOperand(1));
     uint32_t ShiftAmt1 = ShiftAmt1C->getLimitedValue(TypeBits);
     uint32_t ShiftAmt2 = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
@@ -270,12 +549,11 @@ Instruction *InstCombiner::FoldShiftByConstant(Value *Op0, ConstantInt *Op1,
     if (ShiftAmt1 == 0) return 0;  // Will be simplified in the future.
     Value *X = ShiftOp->getOperand(0);
     
-    uint32_t AmtSum = ShiftAmt1+ShiftAmt2;   // Fold into one big shift.
-    
-    const IntegerType *Ty = cast<IntegerType>(I.getType());
+    IntegerType *Ty = cast<IntegerType>(I.getType());
     
     // Check for (X << c1) << c2  and  (X >> c1) >> c2
     if (I.getOpcode() == ShiftOp->getOpcode()) {
+      uint32_t AmtSum = ShiftAmt1+ShiftAmt2;   // Fold into one big shift.
       // If this is oversized composite shift, then unsigned shifts get 0, ashr
       // saturates.
       if (AmtSum >= TypeBits) {
@@ -288,111 +566,168 @@ Instruction *InstCombiner::FoldShiftByConstant(Value *Op0, ConstantInt *Op1,
                                     ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
     }
     
-    if (ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr &&
-        I.getOpcode() == Instruction::AShr) {
-      if (AmtSum >= TypeBits)
-        return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
-      
-      // ((X >>u C1) >>s C2) -> (X >>u (C1+C2))  since C1 != 0.
-      return BinaryOperator::CreateLShr(X, ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
-    }
-    
-    if (ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr &&
-        I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
-      // ((X >>s C1) >>u C2) -> ((X >>s (C1+C2)) & mask) since C1 != 0.
-      if (AmtSum >= TypeBits)
-        AmtSum = TypeBits-1;
-      
-      Value *Shift = Builder->CreateAShr(X, ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
-
-      APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
-      return BinaryOperator::CreateAnd(Shift,
-                                       ConstantInt::get(I.getContext(), Mask));
-    }
-    
-    // Okay, if we get here, one shift must be left, and the other shift must be
-    // right.  See if the amounts are equal.
     if (ShiftAmt1 == ShiftAmt2) {
-      // If we have ((X >>? C) << C), turn this into X & (-1 << C).
-      if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
-        APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt1));
-        return BinaryOperator::CreateAnd(X,
-                                         ConstantInt::get(I.getContext(),Mask));
-      }
       // If we have ((X << C) >>u C), turn this into X & (-1 >>u C).
-      if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
+      if (I.getOpcode() == Instruction::LShr &&
+          ShiftOp->getOpcode() == Instruction::Shl) {
         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt1));
         return BinaryOperator::CreateAnd(X,
                                         ConstantInt::get(I.getContext(), Mask));
       }
     } else if (ShiftAmt1 < ShiftAmt2) {
       uint32_t ShiftDiff = ShiftAmt2-ShiftAmt1;
-      
-      // (X >>? C1) << C2 --> X << (C2-C1) & (-1 << C2)
-      if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
+
+      // (X >>?,exact C1) << C2 --> X << (C2-C1)
+      // The inexact version is deferred to DAGCombine so we don't hide shl
+      // behind a bit mask.
+      if (I.getOpcode() == Instruction::Shl &&
+          ShiftOp->getOpcode() != Instruction::Shl &&
+          ShiftOp->isExact()) {
         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr ||
                ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr);
-        Value *Shift = Builder->CreateShl(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
-        
-        APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
-        return BinaryOperator::CreateAnd(Shift,
-                                         ConstantInt::get(I.getContext(),Mask));
+        ConstantInt *ShiftDiffCst = ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff);
+        BinaryOperator *NewShl = BinaryOperator::Create(Instruction::Shl,
+                                                        X, ShiftDiffCst);
+        NewShl->setHasNoUnsignedWrap(I.hasNoUnsignedWrap());
+        NewShl->setHasNoSignedWrap(I.hasNoSignedWrap());
+        return NewShl;
       }
-      
+
       // (X << C1) >>u C2  --> X >>u (C2-C1) & (-1 >> C2)
-      if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
-        assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::Shl);
-        Value *Shift = Builder->CreateLShr(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
+      if (I.getOpcode() == Instruction::LShr &&
+          ShiftOp->getOpcode() == Instruction::Shl) {
+        ConstantInt *ShiftDiffCst = ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff);
+        // (X <<nuw C1) >>u C2 --> X >>u (C2-C1)
+        if (ShiftOp->hasNoUnsignedWrap()) {
+          BinaryOperator *NewLShr = BinaryOperator::Create(Instruction::LShr,
+                                                           X, ShiftDiffCst);
+          NewLShr->setIsExact(I.isExact());
+          return NewLShr;
+        }
+        Value *Shift = Builder->CreateLShr(X, ShiftDiffCst);
         
         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
         return BinaryOperator::CreateAnd(Shift,
                                          ConstantInt::get(I.getContext(),Mask));
       }
-      
-      // We can't handle (X << C1) >>s C2, it shifts arbitrary bits in.
+
+      // We can't handle (X << C1) >>s C2, it shifts arbitrary bits in. However,
+      // we can handle (X <<nsw C1) >>s C2 since it only shifts in sign bits.
+      if (I.getOpcode() == Instruction::AShr &&
+          ShiftOp->getOpcode() == Instruction::Shl) {
+        if (ShiftOp->hasNoSignedWrap()) {
+          // (X <<nsw C1) >>s C2 --> X >>s (C2-C1)
+          ConstantInt *ShiftDiffCst = ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff);
+          BinaryOperator *NewAShr = BinaryOperator::Create(Instruction::AShr,
+                                                           X, ShiftDiffCst);
+          NewAShr->setIsExact(I.isExact());
+          return NewAShr;
+        }
+      }
     } else {
       assert(ShiftAmt2 < ShiftAmt1);
       uint32_t ShiftDiff = ShiftAmt1-ShiftAmt2;
 
-      // (X >>? C1) << C2 --> X >>? (C1-C2) & (-1 << C2)
-      if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
-        assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr ||
-               ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr);
-        Value *Shift = Builder->CreateBinOp(ShiftOp->getOpcode(), X,
-                                            ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
-        
-        APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
-        return BinaryOperator::CreateAnd(Shift,
-                                         ConstantInt::get(I.getContext(),Mask));
+      // (X >>?exact C1) << C2 --> X >>?exact (C1-C2)
+      // The inexact version is deferred to DAGCombine so we don't hide shl
+      // behind a bit mask.
+      if (I.getOpcode() == Instruction::Shl &&
+          ShiftOp->getOpcode() != Instruction::Shl &&
+          ShiftOp->isExact()) {
+        ConstantInt *ShiftDiffCst = ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff);
+        BinaryOperator *NewShr = BinaryOperator::Create(ShiftOp->getOpcode(),
+                                                        X, ShiftDiffCst);
+        NewShr->setIsExact(true);
+        return NewShr;
       }
-      
+
       // (X << C1) >>u C2  --> X << (C1-C2) & (-1 >> C2)
-      if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
-        assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::Shl);
-        Value *Shift = Builder->CreateShl(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
+      if (I.getOpcode() == Instruction::LShr &&
+          ShiftOp->getOpcode() == Instruction::Shl) {
+        ConstantInt *ShiftDiffCst = ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff);
+        if (ShiftOp->hasNoUnsignedWrap()) {
+          // (X <<nuw C1) >>u C2 --> X <<nuw (C1-C2)
+          BinaryOperator *NewShl = BinaryOperator::Create(Instruction::Shl,
+                                                          X, ShiftDiffCst);
+          NewShl->setHasNoUnsignedWrap(true);
+          return NewShl;
+        }
+        Value *Shift = Builder->CreateShl(X, ShiftDiffCst);
         
         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
         return BinaryOperator::CreateAnd(Shift,
                                          ConstantInt::get(I.getContext(),Mask));
       }
       
-      // We can't handle (X << C1) >>a C2, it shifts arbitrary bits in.
+      // We can't handle (X << C1) >>s C2, it shifts arbitrary bits in. However,
+      // we can handle (X <<nsw C1) >>s C2 since it only shifts in sign bits.
+      if (I.getOpcode() == Instruction::AShr &&
+          ShiftOp->getOpcode() == Instruction::Shl) {
+        if (ShiftOp->hasNoSignedWrap()) {
+          // (X <<nsw C1) >>s C2 --> X <<nsw (C1-C2)
+          ConstantInt *ShiftDiffCst = ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff);
+          BinaryOperator *NewShl = BinaryOperator::Create(Instruction::Shl,
+                                                          X, ShiftDiffCst);
+          NewShl->setHasNoSignedWrap(true);
+          return NewShl;
+        }
+      }
     }
   }
   return 0;
 }
 
 Instruction *InstCombiner::visitShl(BinaryOperator &I) {
-  return commonShiftTransforms(I);
+  if (Value *V = SimplifyShlInst(I.getOperand(0), I.getOperand(1),
+                                 I.hasNoSignedWrap(), I.hasNoUnsignedWrap(),
+                                 TD))
+    return ReplaceInstUsesWith(I, V);
+  
+  if (Instruction *V = commonShiftTransforms(I))
+    return V;
+  
+  if (ConstantInt *Op1C = dyn_cast<ConstantInt>(I.getOperand(1))) {
+    unsigned ShAmt = Op1C->getZExtValue();
+    
+    // If the shifted-out value is known-zero, then this is a NUW shift.
+    if (!I.hasNoUnsignedWrap() && 
+        MaskedValueIsZero(I.getOperand(0),
+                          APInt::getHighBitsSet(Op1C->getBitWidth(), ShAmt))) {
+          I.setHasNoUnsignedWrap();
+          return &I;
+        }
+    
+    // If the shifted out value is all signbits, this is a NSW shift.
+    if (!I.hasNoSignedWrap() &&
+        ComputeNumSignBits(I.getOperand(0)) > ShAmt) {
+      I.setHasNoSignedWrap();
+      return &I;
+    }
+  }
+
+  // (C1 << A) << C2 -> (C1 << C2) << A
+  Constant *C1, *C2;
+  Value *A;
+  if (match(I.getOperand(0), m_OneUse(m_Shl(m_Constant(C1), m_Value(A)))) &&
+      match(I.getOperand(1), m_Constant(C2)))
+    return BinaryOperator::CreateShl(ConstantExpr::getShl(C1, C2), A);
+
+  return 0;    
 }
 
 Instruction *InstCombiner::visitLShr(BinaryOperator &I) {
+  if (Value *V = SimplifyLShrInst(I.getOperand(0), I.getOperand(1),
+                                  I.isExact(), TD))
+    return ReplaceInstUsesWith(I, V);
+
   if (Instruction *R = commonShiftTransforms(I))
     return R;
   
   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
   
-  if (ConstantInt *Op1C = dyn_cast<ConstantInt>(Op1))
+  if (ConstantInt *Op1C = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
+    unsigned ShAmt = Op1C->getZExtValue();
+
     if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(Op0)) {
       unsigned BitWidth = Op0->getType()->getScalarSizeInBits();
       // ctlz.i32(x)>>5  --> zext(x == 0)
@@ -401,37 +736,45 @@ Instruction *InstCombiner::visitLShr(BinaryOperator &I) {
       if ((II->getIntrinsicID() == Intrinsic::ctlz ||
            II->getIntrinsicID() == Intrinsic::cttz ||
            II->getIntrinsicID() == Intrinsic::ctpop) &&
-          isPowerOf2_32(BitWidth) && Log2_32(BitWidth) == Op1C->getZExtValue()){
+          isPowerOf2_32(BitWidth) && Log2_32(BitWidth) == ShAmt) {
         bool isCtPop = II->getIntrinsicID() == Intrinsic::ctpop;
         Constant *RHS = ConstantInt::getSigned(Op0->getType(), isCtPop ? -1:0);
-        Value *Cmp = Builder->CreateICmpEQ(II->getOperand(1), RHS);
+        Value *Cmp = Builder->CreateICmpEQ(II->getArgOperand(0), RHS);
         return new ZExtInst(Cmp, II->getType());
       }
     }
   
+    // If the shifted-out value is known-zero, then this is an exact shift.
+    if (!I.isExact() && 
+        MaskedValueIsZero(Op0,APInt::getLowBitsSet(Op1C->getBitWidth(),ShAmt))){
+      I.setIsExact();
+      return &I;
+    }    
+  }
+  
   return 0;
 }
 
 Instruction *InstCombiner::visitAShr(BinaryOperator &I) {
+  if (Value *V = SimplifyAShrInst(I.getOperand(0), I.getOperand(1),
+                                  I.isExact(), TD))
+    return ReplaceInstUsesWith(I, V);
+
   if (Instruction *R = commonShiftTransforms(I))
     return R;
   
   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
-  
-  if (ConstantInt *CSI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0)) {
-    // ashr int -1, X = -1   (for any arithmetic shift rights of ~0)
-    if (CSI->isAllOnesValue())
-      return ReplaceInstUsesWith(I, CSI);
-  }
-  
+
   if (ConstantInt *Op1C = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
+    unsigned ShAmt = Op1C->getZExtValue();
+    
     // If the input is a SHL by the same constant (ashr (shl X, C), C), then we
     // have a sign-extend idiom.
     Value *X;
     if (match(Op0, m_Shl(m_Value(X), m_Specific(Op1)))) {
-      // If the input value is known to already be sign extended enough, delete
-      // the extension.
-      if (ComputeNumSignBits(X) > Op1C->getZExtValue())
+      // If the left shift is just shifting out partial signbits, delete the
+      // extension.
+      if (cast<OverflowingBinaryOperator>(Op0)->hasNoSignedWrap())
         return ReplaceInstUsesWith(I, X);
 
       // If the input is an extension from the shifted amount value, e.g.
@@ -446,6 +789,13 @@ Instruction *InstCombiner::visitAShr(BinaryOperator &I) {
           return new SExtInst(ZI->getOperand(0), ZI->getType());
       }
     }
+
+    // If the shifted-out value is known-zero, then this is an exact shift.
+    if (!I.isExact() && 
+        MaskedValueIsZero(Op0,APInt::getLowBitsSet(Op1C->getBitWidth(),ShAmt))){
+      I.setIsExact();
+      return &I;
+    }
   }            
   
   // See if we can turn a signed shr into an unsigned shr.