lib/Transforms/InstCombine/InstCombineCasts.cpp

   1 //===- InstCombineCasts.cpp -----------------------------------------------===//
   2 //
   3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
   4 //
   5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
   6 // License. See LICENSE.TXT for details.
   7 //
   8 //===----------------------------------------------------------------------===//
   9 //
  10 // This file implements the visit functions for cast operations.
  11 //
  12 //===----------------------------------------------------------------------===//
  13
  14 #include "InstCombine.h"
  15 #include "llvm/Target/TargetData.h"
  16 #include "llvm/Support/PatternMatch.h"
  17 using namespace llvm;
  18 using namespace PatternMatch;
  19
  20 /// DecomposeSimpleLinearExpr - Analyze 'Val', seeing if it is a simple linear
  21 /// expression.  If so, decompose it, returning some value X, such that Val is
  22 /// X*Scale+Offset.
  23 ///
  24 static Value *DecomposeSimpleLinearExpr(Value *Val, unsigned &Scale,
  25                                         uint64_t &Offset) {
  26   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Val)) {
  27     Offset = CI->getZExtValue();
  28     Scale  = 0;
  29     return ConstantInt::get(Val->getType(), 0);
  30   }
  31
  32   if (BinaryOperator *I = dyn_cast<BinaryOperator>(Val)) {
  33     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
  34       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
  35         // This is a value scaled by '1 << the shift amt'.
  36         Scale = UINT64_C(1) << RHS->getZExtValue();
  37         Offset = 0;
  38         return I->getOperand(0);
  39       }
  40
  41       if (I->getOpcode() == Instruction::Mul) {
  42         // This value is scaled by 'RHS'.
  43         Scale = RHS->getZExtValue();
  44         Offset = 0;
  45         return I->getOperand(0);
  46       }
  47
  48       if (I->getOpcode() == Instruction::Add) {
  49         // We have X+C.  Check to see if we really have (X*C2)+C1,
  50         // where C1 is divisible by C2.
  51         unsigned SubScale;
  52         Value *SubVal =
  53           DecomposeSimpleLinearExpr(I->getOperand(0), SubScale, Offset);
  54         Offset += RHS->getZExtValue();
  55         Scale = SubScale;
  56         return SubVal;
  57       }
  58     }
  59   }
  60
  61   // Otherwise, we can't look past this.
  62   Scale = 1;
  63   Offset = 0;
  64   return Val;
  65 }
  66
  67 /// PromoteCastOfAllocation - If we find a cast of an allocation instruction,
  68 /// try to eliminate the cast by moving the type information into the alloc.
  69 Instruction *InstCombiner::PromoteCastOfAllocation(BitCastInst &CI,
  70                                                    AllocaInst &AI) {
  71   // This requires TargetData to get the alloca alignment and size information.
  72   if (!TD) return 0;
  73
  74   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(CI.getType());
  75
  76   BuilderTy AllocaBuilder(*Builder);
  77   AllocaBuilder.SetInsertPoint(AI.getParent(), &AI);
  78
  79   // Get the type really allocated and the type casted to.
  80   const Type *AllocElTy = AI.getAllocatedType();
  81   const Type *CastElTy = PTy->getElementType();
  82   if (!AllocElTy->isSized() || !CastElTy->isSized()) return 0;
  83
  84   unsigned AllocElTyAlign = TD->getABITypeAlignment(AllocElTy);
  85   unsigned CastElTyAlign = TD->getABITypeAlignment(CastElTy);
  86   if (CastElTyAlign < AllocElTyAlign) return 0;
  87
  88   // If the allocation has multiple uses, only promote it if we are strictly
  89   // increasing the alignment of the resultant allocation.  If we keep it the
  90   // same, we open the door to infinite loops of various kinds.
  91   if (!AI.hasOneUse() && CastElTyAlign == AllocElTyAlign) return 0;
  92
  93   uint64_t AllocElTySize = TD->getTypeAllocSize(AllocElTy);
  94   uint64_t CastElTySize = TD->getTypeAllocSize(CastElTy);
  95   if (CastElTySize == 0 || AllocElTySize == 0) return 0;
  96
  97   // See if we can satisfy the modulus by pulling a scale out of the array
  98   // size argument.
  99   unsigned ArraySizeScale;
 100   uint64_t ArrayOffset;
 101   Value *NumElements = // See if the array size is a decomposable linear expr.
 102     DecomposeSimpleLinearExpr(AI.getOperand(0), ArraySizeScale, ArrayOffset);
 103
 104   // If we can now satisfy the modulus, by using a non-1 scale, we really can
 105   // do the xform.
 106   if ((AllocElTySize*ArraySizeScale) % CastElTySize != 0 ||
 107       (AllocElTySize*ArrayOffset   ) % CastElTySize != 0) return 0;
 108
 109   unsigned Scale = (AllocElTySize*ArraySizeScale)/CastElTySize;
 110   Value *Amt = 0;
 111   if (Scale == 1) {
 112     Amt = NumElements;
 113   } else {
 114     Amt = ConstantInt::get(AI.getArraySize()->getType(), Scale);
 115     // Insert before the alloca, not before the cast.
 116     Amt = AllocaBuilder.CreateMul(Amt, NumElements, "tmp");
 117   }
 118
 119   if (uint64_t Offset = (AllocElTySize*ArrayOffset)/CastElTySize) {
 120     Value *Off = ConstantInt::get(AI.getArraySize()->getType(),
 121                                   Offset, true);
 122     Amt = AllocaBuilder.CreateAdd(Amt, Off, "tmp");
 123   }
 124
 125   AllocaInst *New = AllocaBuilder.CreateAlloca(CastElTy, Amt);
 126   New->setAlignment(AI.getAlignment());
 127   New->takeName(&AI);
 128
 129   // If the allocation has multiple real uses, insert a cast and change all
 130   // things that used it to use the new cast.  This will also hack on CI, but it
 131   // will die soon.
 132   if (!AI.hasOneUse()) {
 133     // New is the allocation instruction, pointer typed. AI is the original
 134     // allocation instruction, also pointer typed. Thus, cast to use is BitCast.
 135     Value *NewCast = AllocaBuilder.CreateBitCast(New, AI.getType(), "tmpcast");
 136     AI.replaceAllUsesWith(NewCast);
 137   }
 138   return ReplaceInstUsesWith(CI, New);
 139 }
 140
 141
 142
 143 /// EvaluateInDifferentType - Given an expression that
 144 /// CanEvaluateTruncated or CanEvaluateSExtd returns true for, actually
 145 /// insert the code to evaluate the expression.
 146 Value *InstCombiner::EvaluateInDifferentType(Value *V, const Type *Ty,
 147                                              bool isSigned) {
 148   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V)) {
 149     C = ConstantExpr::getIntegerCast(C, Ty, isSigned /*Sext or ZExt*/);
 150     // If we got a constantexpr back, try to simplify it with TD info.
 151     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(C))
 152       C = ConstantFoldConstantExpression(CE, TD);
 153     return C;
 154   }
 155
 156   // Otherwise, it must be an instruction.
 157   Instruction *I = cast<Instruction>(V);
 158   Instruction *Res = 0;
 159   unsigned Opc = I->getOpcode();
 160   switch (Opc) {
 161   case Instruction::Add:
 162   case Instruction::Sub:
 163   case Instruction::Mul:
 164   case Instruction::And:
 165   case Instruction::Or:
 166   case Instruction::Xor:
 167   case Instruction::AShr:
 168   case Instruction::LShr:
 169   case Instruction::Shl:
 170   case Instruction::UDiv:
 171   case Instruction::URem: {
 172     Value *LHS = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, isSigned);
 173     Value *RHS = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, isSigned);
 174     Res = BinaryOperator::Create((Instruction::BinaryOps)Opc, LHS, RHS);
 175     break;
 176   }
 177   case Instruction::Trunc:
 178   case Instruction::ZExt:
 179   case Instruction::SExt:
 180     // If the source type of the cast is the type we're trying for then we can
 181     // just return the source.  There's no need to insert it because it is not
 182     // new.
 183     if (I->getOperand(0)->getType() == Ty)
 184       return I->getOperand(0);
 185
 186     // Otherwise, must be the same type of cast, so just reinsert a new one.
 187     // This also handles the case of zext(trunc(x)) -> zext(x).
 188     Res = CastInst::CreateIntegerCast(I->getOperand(0), Ty,
 189                                       Opc == Instruction::SExt);
 190     break;
 191   case Instruction::Select: {
 192     Value *True = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, isSigned);
 193     Value *False = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(2), Ty, isSigned);
 194     Res = SelectInst::Create(I->getOperand(0), True, False);
 195     break;
 196   }
 197   case Instruction::PHI: {
 198     PHINode *OPN = cast<PHINode>(I);
 199     PHINode *NPN = PHINode::Create(Ty, OPN->getNumIncomingValues());
 200     for (unsigned i = 0, e = OPN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
 201       Value *V =EvaluateInDifferentType(OPN->getIncomingValue(i), Ty, isSigned);
 202       NPN->addIncoming(V, OPN->getIncomingBlock(i));
 203     }
 204     Res = NPN;
 205     break;
 206   }
 207   default:
 208     // TODO: Can handle more cases here.
 209     llvm_unreachable("Unreachable!");
 210     break;
 211   }
 212
 213   Res->takeName(I);
 214   return InsertNewInstBefore(Res, *I);
 215 }
 216
 217
 218 /// This function is a wrapper around CastInst::isEliminableCastPair. It
 219 /// simply extracts arguments and returns what that function returns.
 220 static Instruction::CastOps
 221 isEliminableCastPair(
 222   const CastInst *CI, ///< The first cast instruction
 223   unsigned opcode,       ///< The opcode of the second cast instruction
 224   const Type *DstTy,     ///< The target type for the second cast instruction
 225   TargetData *TD         ///< The target data for pointer size
 226 ) {
 227
 228   const Type *SrcTy = CI->getOperand(0)->getType();   // A from above
 229   const Type *MidTy = CI->getType();                  // B from above
 230
 231   // Get the opcodes of the two Cast instructions
 232   Instruction::CastOps firstOp = Instruction::CastOps(CI->getOpcode());
 233   Instruction::CastOps secondOp = Instruction::CastOps(opcode);
 234
 235   unsigned Res = CastInst::isEliminableCastPair(firstOp, secondOp, SrcTy, MidTy,
 236                                                 DstTy,
 237                                   TD ? TD->getIntPtrType(CI->getContext()) : 0);
 238
 239   // We don't want to form an inttoptr or ptrtoint that converts to an integer
 240   // type that differs from the pointer size.
 241   if ((Res == Instruction::IntToPtr &&
 242           (!TD || SrcTy != TD->getIntPtrType(CI->getContext()))) ||
 243       (Res == Instruction::PtrToInt &&
 244           (!TD || DstTy != TD->getIntPtrType(CI->getContext()))))
 245     Res = 0;
 246
 247   return Instruction::CastOps(Res);
 248 }
 249
 250 /// ShouldOptimizeCast - Return true if the cast from "V to Ty" actually
 251 /// results in any code being generated and is interesting to optimize out. If
 252 /// the cast can be eliminated by some other simple transformation, we prefer
 253 /// to do the simplification first.
 254 bool InstCombiner::ShouldOptimizeCast(Instruction::CastOps opc, const Value *V,
 255                                       const Type *Ty) {
 256   // Noop casts and casts of constants should be eliminated trivially.
 257   if (V->getType() == Ty || isa<Constant>(V)) return false;
 258
 259   // If this is another cast that can be eliminated, we prefer to have it
 260   // eliminated.
 261   if (const CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(V))
 262     if (isEliminableCastPair(CI, opc, Ty, TD))
 263       return false;
 264
 265   // If this is a vector sext from a compare, then we don't want to break the
 266   // idiom where each element of the extended vector is either zero or all ones.
 267   if (opc == Instruction::SExt && isa<CmpInst>(V) && Ty->isVectorTy())
 268     return false;
 269
 270   return true;
 271 }
 272
 273
 274 /// @brief Implement the transforms common to all CastInst visitors.
 275 Instruction *InstCombiner::commonCastTransforms(CastInst &CI) {
 276   Value *Src = CI.getOperand(0);
 277
 278   // Many cases of "cast of a cast" are eliminable. If it's eliminable we just
 279   // eliminate it now.
 280   if (CastInst *CSrc = dyn_cast<CastInst>(Src)) {   // A->B->C cast
 281     if (Instruction::CastOps opc =
 282         isEliminableCastPair(CSrc, CI.getOpcode(), CI.getType(), TD)) {
 283       // The first cast (CSrc) is eliminable so we need to fix up or replace
 284       // the second cast (CI). CSrc will then have a good chance of being dead.
 285       return CastInst::Create(opc, CSrc->getOperand(0), CI.getType());
 286     }
 287   }
 288
 289   // If we are casting a select then fold the cast into the select
 290   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Src))
 291     if (Instruction *NV = FoldOpIntoSelect(CI, SI))
 292       return NV;
 293
 294   // If we are casting a PHI then fold the cast into the PHI
 295   if (isa<PHINode>(Src)) {
 296     // We don't do this if this would create a PHI node with an illegal type if
 297     // it is currently legal.
 298     if (!Src->getType()->isIntegerTy() ||
 299         !CI.getType()->isIntegerTy() ||
 300         ShouldChangeType(CI.getType(), Src->getType()))
 301       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(CI))
 302         return NV;
 303   }
 304
 305   return 0;
 306 }
 307
 308 /// CanEvaluateTruncated - Return true if we can evaluate the specified
 309 /// expression tree as type Ty instead of its larger type, and arrive with the
 310 /// same value.  This is used by code that tries to eliminate truncates.
 311 ///
 312 /// Ty will always be a type smaller than V.  We should return true if trunc(V)
 313 /// can be computed by computing V in the smaller type.  If V is an instruction,
 314 /// then trunc(inst(x,y)) can be computed as inst(trunc(x),trunc(y)), which only
 315 /// makes sense if x and y can be efficiently truncated.
 316 ///
 317 /// This function works on both vectors and scalars.
 318 ///
 319 static bool CanEvaluateTruncated(Value *V, const Type *Ty) {
 320   // We can always evaluate constants in another type.
 321   if (isa<Constant>(V))
 322     return true;
 323
 324   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
 325   if (!I) return false;
 326
 327   const Type *OrigTy = V->getType();
 328
 329   // If this is an extension from the dest type, we can eliminate it, even if it
 330   // has multiple uses.
 331   if ((isa<ZExtInst>(I) || isa<SExtInst>(I)) &&
 332       I->getOperand(0)->getType() == Ty)
 333     return true;
 334
 335   // We can't extend or shrink something that has multiple uses: doing so would
 336   // require duplicating the instruction in general, which isn't profitable.
 337   if (!I->hasOneUse()) return false;
 338
 339   unsigned Opc = I->getOpcode();
 340   switch (Opc) {
 341   case Instruction::Add:
 342   case Instruction::Sub:
 343   case Instruction::Mul:
 344   case Instruction::And:
 345   case Instruction::Or:
 346   case Instruction::Xor:
 347     // These operators can all arbitrarily be extended or truncated.
 348     return CanEvaluateTruncated(I->getOperand(0), Ty) &&
 349            CanEvaluateTruncated(I->getOperand(1), Ty);
 350
 351   case Instruction::UDiv:
 352   case Instruction::URem: {
 353     // UDiv and URem can be truncated if all the truncated bits are zero.
 354     uint32_t OrigBitWidth = OrigTy->getScalarSizeInBits();
 355     uint32_t BitWidth = Ty->getScalarSizeInBits();
 356     if (BitWidth < OrigBitWidth) {
 357       APInt Mask = APInt::getHighBitsSet(OrigBitWidth, OrigBitWidth-BitWidth);
 358       if (MaskedValueIsZero(I->getOperand(0), Mask) &&
 359           MaskedValueIsZero(I->getOperand(1), Mask)) {
 360         return CanEvaluateTruncated(I->getOperand(0), Ty) &&
 361                CanEvaluateTruncated(I->getOperand(1), Ty);
 362       }
 363     }
 364     break;
 365   }
 366   case Instruction::Shl:
 367     // If we are truncating the result of this SHL, and if it's a shift of a
 368     // constant amount, we can always perform a SHL in a smaller type.
 369     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
 370       uint32_t BitWidth = Ty->getScalarSizeInBits();
 371       if (CI->getLimitedValue(BitWidth) < BitWidth)
 372         return CanEvaluateTruncated(I->getOperand(0), Ty);
 373     }
 374     break;
 375   case Instruction::LShr:
 376     // If this is a truncate of a logical shr, we can truncate it to a smaller
 377     // lshr iff we know that the bits we would otherwise be shifting in are
 378     // already zeros.
 379     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
 380       uint32_t OrigBitWidth = OrigTy->getScalarSizeInBits();
 381       uint32_t BitWidth = Ty->getScalarSizeInBits();
 382       if (MaskedValueIsZero(I->getOperand(0),
 383             APInt::getHighBitsSet(OrigBitWidth, OrigBitWidth-BitWidth)) &&
 384           CI->getLimitedValue(BitWidth) < BitWidth) {
 385         return CanEvaluateTruncated(I->getOperand(0), Ty);
 386       }
 387     }
 388     break;
 389   case Instruction::Trunc:
 390     // trunc(trunc(x)) -> trunc(x)
 391     return true;
 392   case Instruction::ZExt:
 393   case Instruction::SExt:
 394     // trunc(ext(x)) -> ext(x) if the source type is smaller than the new dest
 395     // trunc(ext(x)) -> trunc(x) if the source type is larger than the new dest
 396     return true;
 397   case Instruction::Select: {
 398     SelectInst *SI = cast<SelectInst>(I);
 399     return CanEvaluateTruncated(SI->getTrueValue(), Ty) &&
 400            CanEvaluateTruncated(SI->getFalseValue(), Ty);
 401   }
 402   case Instruction::PHI: {
 403     // We can change a phi if we can change all operands.  Note that we never
 404     // get into trouble with cyclic PHIs here because we only consider
 405     // instructions with a single use.
 406     PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
 407     for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
 408       if (!CanEvaluateTruncated(PN->getIncomingValue(i), Ty))
 409         return false;
 410     return true;
 411   }
 412   default:
 413     // TODO: Can handle more cases here.
 414     break;
 415   }
 416
 417   return false;
 418 }
 419
 420 Instruction *InstCombiner::visitTrunc(TruncInst &CI) {
 421   if (Instruction *Result = commonCastTransforms(CI))
 422     return Result;
 423
 424   // See if we can simplify any instructions used by the input whose sole
 425   // purpose is to compute bits we don't care about.
 426   if (SimplifyDemandedInstructionBits(CI))
 427     return &CI;
 428
 429   Value *Src = CI.getOperand(0);
 430   const Type *DestTy = CI.getType(), *SrcTy = Src->getType();
 431
 432   // Attempt to truncate the entire input expression tree to the destination
 433   // type.   Only do this if the dest type is a simple type, don't convert the
 434   // expression tree to something weird like i93 unless the source is also
 435   // strange.
 436   if ((DestTy->isVectorTy() || ShouldChangeType(SrcTy, DestTy)) &&
 437       CanEvaluateTruncated(Src, DestTy)) {
 438
 439     // If this cast is a truncate, evaluting in a different type always
 440     // eliminates the cast, so it is always a win.
 441     DEBUG(dbgs() << "ICE: EvaluateInDifferentType converting expression type"
 442           " to avoid cast: " << CI << '\n');
 443     Value *Res = EvaluateInDifferentType(Src, DestTy, false);
 444     assert(Res->getType() == DestTy);
 445     return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
 446   }
 447
 448   // Canonicalize trunc x to i1 -> (icmp ne (and x, 1), 0), likewise for vector.
 449   if (DestTy->getScalarSizeInBits() == 1) {
 450     Constant *One = ConstantInt::get(Src->getType(), 1);
 451     Src = Builder->CreateAnd(Src, One, "tmp");
 452     Value *Zero = Constant::getNullValue(Src->getType());
 453     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Src, Zero);
 454   }
 455
 456   // Transform trunc(lshr (zext A), Cst) to eliminate one type conversion.
 457   Value *A = 0; ConstantInt *Cst = 0;
 458   if (Src->hasOneUse() &&
 459       match(Src, m_LShr(m_ZExt(m_Value(A)), m_ConstantInt(Cst)))) {
 460     // We have three types to worry about here, the type of A, the source of
 461     // the truncate (MidSize), and the destination of the truncate. We know that
 462     // ASize < MidSize   and MidSize > ResultSize, but don't know the relation
 463     // between ASize and ResultSize.
 464     unsigned ASize = A->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
 465
 466     // If the shift amount is larger than the size of A, then the result is
 467     // known to be zero because all the input bits got shifted out.
 468     if (Cst->getZExtValue() >= ASize)
 469       return ReplaceInstUsesWith(CI, Constant::getNullValue(CI.getType()));
 470
 471     // Since we're doing an lshr and a zero extend, and know that the shift
 472     // amount is smaller than ASize, it is always safe to do the shift in A's
 473     // type, then zero extend or truncate to the result.
 474     Value *Shift = Builder->CreateLShr(A, Cst->getZExtValue());
 475     Shift->takeName(Src);
 476     return CastInst::CreateIntegerCast(Shift, CI.getType(), false);
 477   }
 478
 479   // Transform "trunc (and X, cst)" -> "and (trunc X), cst" so long as the dest
 480   // type isn't non-native.
 481   if (Src->hasOneUse() && isa<IntegerType>(Src->getType()) &&
 482       ShouldChangeType(Src->getType(), CI.getType()) &&
 483       match(Src, m_And(m_Value(A), m_ConstantInt(Cst)))) {
 484     Value *NewTrunc = Builder->CreateTrunc(A, CI.getType(), A->getName()+".tr");
 485     return BinaryOperator::CreateAnd(NewTrunc,
 486                                      ConstantExpr::getTrunc(Cst, CI.getType()));
 487   }
 488
 489   return 0;
 490 }
 491
 492 /// transformZExtICmp - Transform (zext icmp) to bitwise / integer operations
 493 /// in order to eliminate the icmp.
 494 Instruction *InstCombiner::transformZExtICmp(ICmpInst *ICI, Instruction &CI,
 495                                              bool DoXform) {
 496   // If we are just checking for a icmp eq of a single bit and zext'ing it
 497   // to an integer, then shift the bit to the appropriate place and then
 498   // cast to integer to avoid the comparison.
 499   if (ConstantInt *Op1C = dyn_cast<ConstantInt>(ICI->getOperand(1))) {
 500     const APInt &Op1CV = Op1C->getValue();
 501
 502     // zext (x <s  0) to i32 --> x>>u31      true if signbit set.
 503     // zext (x >s -1) to i32 --> (x>>u31)^1  true if signbit clear.
 504     if ((ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && Op1CV == 0) ||
 505         (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT &&Op1CV.isAllOnesValue())) {
 506       if (!DoXform) return ICI;
 507
 508       Value *In = ICI->getOperand(0);
 509       Value *Sh = ConstantInt::get(In->getType(),
 510                                    In->getType()->getScalarSizeInBits()-1);
 511       In = Builder->CreateLShr(In, Sh, In->getName()+".lobit");
 512       if (In->getType() != CI.getType())
 513         In = Builder->CreateIntCast(In, CI.getType(), false/*ZExt*/, "tmp");
 514
 515       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT) {
 516         Constant *One = ConstantInt::get(In->getType(), 1);
 517         In = Builder->CreateXor(In, One, In->getName()+".not");
 518       }
 519
 520       return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
 521     }
 522
 523
 524
 525     // zext (X == 0) to i32 --> X^1      iff X has only the low bit set.
 526     // zext (X == 0) to i32 --> (X>>1)^1 iff X has only the 2nd bit set.
 527     // zext (X == 1) to i32 --> X        iff X has only the low bit set.
 528     // zext (X == 2) to i32 --> X>>1     iff X has only the 2nd bit set.
 529     // zext (X != 0) to i32 --> X        iff X has only the low bit set.
 530     // zext (X != 0) to i32 --> X>>1     iff X has only the 2nd bit set.
 531     // zext (X != 1) to i32 --> X^1      iff X has only the low bit set.
 532     // zext (X != 2) to i32 --> (X>>1)^1 iff X has only the 2nd bit set.
 533     if ((Op1CV == 0 || Op1CV.isPowerOf2()) &&
 534         // This only works for EQ and NE
 535         ICI->isEquality()) {
 536       // If Op1C some other power of two, convert:
 537       uint32_t BitWidth = Op1C->getType()->getBitWidth();
 538       APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
 539       APInt TypeMask(APInt::getAllOnesValue(BitWidth));
 540       ComputeMaskedBits(ICI->getOperand(0), TypeMask, KnownZero, KnownOne);
 541
 542       APInt KnownZeroMask(~KnownZero);
 543       if (KnownZeroMask.isPowerOf2()) { // Exactly 1 possible 1?
 544         if (!DoXform) return ICI;
 545
 546         bool isNE = ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
 547         if (Op1CV != 0 && (Op1CV != KnownZeroMask)) {
 548           // (X&4) == 2 --> false
 549           // (X&4) != 2 --> true
 550           Constant *Res = ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(CI.getContext()),
 551                                            isNE);
 552           Res = ConstantExpr::getZExt(Res, CI.getType());
 553           return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
 554         }
 555
 556         uint32_t ShiftAmt = KnownZeroMask.logBase2();
 557         Value *In = ICI->getOperand(0);
 558         if (ShiftAmt) {
 559           // Perform a logical shr by shiftamt.
 560           // Insert the shift to put the result in the low bit.
 561           In = Builder->CreateLShr(In, ConstantInt::get(In->getType(),ShiftAmt),
 562                                    In->getName()+".lobit");
 563         }
 564
 565         if ((Op1CV != 0) == isNE) { // Toggle the low bit.
 566           Constant *One = ConstantInt::get(In->getType(), 1);
 567           In = Builder->CreateXor(In, One, "tmp");
 568         }
 569
 570         if (CI.getType() == In->getType())
 571           return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
 572         return CastInst::CreateIntegerCast(In, CI.getType(), false/*ZExt*/);
 573       }
 574     }
 575   }
 576
 577   // icmp ne A, B is equal to xor A, B when A and B only really have one bit.
 578   // It is also profitable to transform icmp eq into not(xor(A, B)) because that
 579   // may lead to additional simplifications.
 580   if (ICI->isEquality() && CI.getType() == ICI->getOperand(0)->getType()) {
 581     if (const IntegerType *ITy = dyn_cast<IntegerType>(CI.getType())) {
 582       uint32_t BitWidth = ITy->getBitWidth();
 583       Value *LHS = ICI->getOperand(0);
 584       Value *RHS = ICI->getOperand(1);
 585
 586       APInt KnownZeroLHS(BitWidth, 0), KnownOneLHS(BitWidth, 0);
 587       APInt KnownZeroRHS(BitWidth, 0), KnownOneRHS(BitWidth, 0);
 588       APInt TypeMask(APInt::getAllOnesValue(BitWidth));
 589       ComputeMaskedBits(LHS, TypeMask, KnownZeroLHS, KnownOneLHS);
 590       ComputeMaskedBits(RHS, TypeMask, KnownZeroRHS, KnownOneRHS);
 591
 592       if (KnownZeroLHS == KnownZeroRHS && KnownOneLHS == KnownOneRHS) {
 593         APInt KnownBits = KnownZeroLHS | KnownOneLHS;
 594         APInt UnknownBit = ~KnownBits;
 595         if (UnknownBit.countPopulation() == 1) {
 596           if (!DoXform) return ICI;
 597
 598           Value *Result = Builder->CreateXor(LHS, RHS);
 599
 600           // Mask off any bits that are set and won't be shifted away.
 601           if (KnownOneLHS.uge(UnknownBit))
 602             Result = Builder->CreateAnd(Result,
 603                                         ConstantInt::get(ITy, UnknownBit));
 604
 605           // Shift the bit we're testing down to the lsb.
 606           Result = Builder->CreateLShr(
 607                Result, ConstantInt::get(ITy, UnknownBit.countTrailingZeros()));
 608
 609           if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
 610             Result = Builder->CreateXor(Result, ConstantInt::get(ITy, 1));
 611           Result->takeName(ICI);
 612           return ReplaceInstUsesWith(CI, Result);
 613         }
 614       }
 615     }
 616   }
 617
 618   return 0;
 619 }
 620
 621 /// CanEvaluateZExtd - Determine if the specified value can be computed in the
 622 /// specified wider type and produce the same low bits.  If not, return false.
 623 ///
 624 /// If this function returns true, it can also return a non-zero number of bits
 625 /// (in BitsToClear) which indicates that the value it computes is correct for
 626 /// the zero extend, but that the additional BitsToClear bits need to be zero'd
 627 /// out.  For example, to promote something like:
 628 ///
 629 ///   %B = trunc i64 %A to i32
 630 ///   %C = lshr i32 %B, 8
 631 ///   %E = zext i32 %C to i64
 632 ///
 633 /// CanEvaluateZExtd for the 'lshr' will return true, and BitsToClear will be
 634 /// set to 8 to indicate that the promoted value needs to have bits 24-31
 635 /// cleared in addition to bits 32-63.  Since an 'and' will be generated to
 636 /// clear the top bits anyway, doing this has no extra cost.
 637 ///
 638 /// This function works on both vectors and scalars.
 639 static bool CanEvaluateZExtd(Value *V, const Type *Ty, unsigned &BitsToClear) {
 640   BitsToClear = 0;
 641   if (isa<Constant>(V))
 642     return true;
 643
 644   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
 645   if (!I) return false;
 646
 647   // If the input is a truncate from the destination type, we can trivially
 648   // eliminate it, even if it has multiple uses.
 649   // FIXME: This is currently disabled until codegen can handle this without
 650   // pessimizing code, PR5997.
 651   if (0 && isa<TruncInst>(I) && I->getOperand(0)->getType() == Ty)
 652     return true;
 653
 654   // We can't extend or shrink something that has multiple uses: doing so would
 655   // require duplicating the instruction in general, which isn't profitable.
 656   if (!I->hasOneUse()) return false;
 657
 658   unsigned Opc = I->getOpcode(), Tmp;
 659   switch (Opc) {
 660   case Instruction::ZExt:  // zext(zext(x)) -> zext(x).
 661   case Instruction::SExt:  // zext(sext(x)) -> sext(x).
 662   case Instruction::Trunc: // zext(trunc(x)) -> trunc(x) or zext(x)
 663     return true;
 664   case Instruction::And:
 665   case Instruction::Or:
 666   case Instruction::Xor:
 667   case Instruction::Add:
 668   case Instruction::Sub:
 669   case Instruction::Mul:
 670   case Instruction::Shl:
 671     if (!CanEvaluateZExtd(I->getOperand(0), Ty, BitsToClear) ||
 672         !CanEvaluateZExtd(I->getOperand(1), Ty, Tmp))
 673       return false;
 674     // These can all be promoted if neither operand has 'bits to clear'.
 675     if (BitsToClear == 0 && Tmp == 0)
 676       return true;
 677
 678     // If the operation is an AND/OR/XOR and the bits to clear are zero in the
 679     // other side, BitsToClear is ok.
 680     if (Tmp == 0 &&
 681         (Opc == Instruction::And || Opc == Instruction::Or ||
 682          Opc == Instruction::Xor)) {
 683       // We use MaskedValueIsZero here for generality, but the case we care
 684       // about the most is constant RHS.
 685       unsigned VSize = V->getType()->getScalarSizeInBits();
 686       if (MaskedValueIsZero(I->getOperand(1),
 687                             APInt::getHighBitsSet(VSize, BitsToClear)))
 688         return true;
 689     }
 690
 691     // Otherwise, we don't know how to analyze this BitsToClear case yet.
 692     return false;
 693
 694   case Instruction::LShr:
 695     // We can promote lshr(x, cst) if we can promote x.  This requires the
 696     // ultimate 'and' to clear out the high zero bits we're clearing out though.
 697     if (ConstantInt *Amt = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
 698       if (!CanEvaluateZExtd(I->getOperand(0), Ty, BitsToClear))
 699         return false;
 700       BitsToClear += Amt->getZExtValue();
 701       if (BitsToClear > V->getType()->getScalarSizeInBits())
 702         BitsToClear = V->getType()->getScalarSizeInBits();
 703       return true;
 704     }
 705     // Cannot promote variable LSHR.
 706     return false;
 707   case Instruction::Select:
 708     if (!CanEvaluateZExtd(I->getOperand(1), Ty, Tmp) ||
 709         !CanEvaluateZExtd(I->getOperand(2), Ty, BitsToClear) ||
 710         // TODO: If important, we could handle the case when the BitsToClear are
 711         // known zero in the disagreeing side.
 712         Tmp != BitsToClear)
 713       return false;
 714     return true;
 715
 716   case Instruction::PHI: {
 717     // We can change a phi if we can change all operands.  Note that we never
 718     // get into trouble with cyclic PHIs here because we only consider
 719     // instructions with a single use.
 720     PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
 721     if (!CanEvaluateZExtd(PN->getIncomingValue(0), Ty, BitsToClear))
 722       return false;
 723     for (unsigned i = 1, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
 724       if (!CanEvaluateZExtd(PN->getIncomingValue(i), Ty, Tmp) ||
 725           // TODO: If important, we could handle the case when the BitsToClear
 726           // are known zero in the disagreeing input.
 727           Tmp != BitsToClear)
 728         return false;
 729     return true;
 730   }
 731   default:
 732     // TODO: Can handle more cases here.
 733     return false;
 734   }
 735 }
 736
 737 Instruction *InstCombiner::visitZExt(ZExtInst &CI) {
 738   // If this zero extend is only used by a truncate, let the truncate by
 739   // eliminated before we try to optimize this zext.
 740   if (CI.hasOneUse() && isa<TruncInst>(CI.use_back()))
 741     return 0;
 742
 743   // If one of the common conversion will work, do it.
 744   if (Instruction *Result = commonCastTransforms(CI))
 745     return Result;
 746
 747   // See if we can simplify any instructions used by the input whose sole
 748   // purpose is to compute bits we don't care about.
 749   if (SimplifyDemandedInstructionBits(CI))
 750     return &CI;
 751
 752   Value *Src = CI.getOperand(0);
 753   const Type *SrcTy = Src->getType(), *DestTy = CI.getType();
 754
 755   // Attempt to extend the entire input expression tree to the destination
 756   // type.   Only do this if the dest type is a simple type, don't convert the
 757   // expression tree to something weird like i93 unless the source is also
 758   // strange.
 759   unsigned BitsToClear;
 760   if ((DestTy->isVectorTy() || ShouldChangeType(SrcTy, DestTy)) &&
 761       CanEvaluateZExtd(Src, DestTy, BitsToClear)) {
 762     assert(BitsToClear < SrcTy->getScalarSizeInBits() &&
 763            "Unreasonable BitsToClear");
 764
 765     // Okay, we can transform this!  Insert the new expression now.
 766     DEBUG(dbgs() << "ICE: EvaluateInDifferentType converting expression type"
 767           " to avoid zero extend: " << CI);
 768     Value *Res = EvaluateInDifferentType(Src, DestTy, false);
 769     assert(Res->getType() == DestTy);
 770
 771     uint32_t SrcBitsKept = SrcTy->getScalarSizeInBits()-BitsToClear;
 772     uint32_t DestBitSize = DestTy->getScalarSizeInBits();
 773
 774     // If the high bits are already filled with zeros, just replace this
 775     // cast with the result.
 776     if (MaskedValueIsZero(Res, APInt::getHighBitsSet(DestBitSize,
 777                                                      DestBitSize-SrcBitsKept)))
 778       return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
 779
 780     // We need to emit an AND to clear the high bits.
 781     Constant *C = ConstantInt::get(Res->getType(),
 782                                APInt::getLowBitsSet(DestBitSize, SrcBitsKept));
 783     return BinaryOperator::CreateAnd(Res, C);
 784   }
 785
 786   // If this is a TRUNC followed by a ZEXT then we are dealing with integral
 787   // types and if the sizes are just right we can convert this into a logical
 788   // 'and' which will be much cheaper than the pair of casts.
 789   if (TruncInst *CSrc = dyn_cast<TruncInst>(Src)) {   // A->B->C cast
 790     // TODO: Subsume this into EvaluateInDifferentType.
 791
 792     // Get the sizes of the types involved.  We know that the intermediate type
 793     // will be smaller than A or C, but don't know the relation between A and C.
 794     Value *A = CSrc->getOperand(0);
 795     unsigned SrcSize = A->getType()->getScalarSizeInBits();
 796     unsigned MidSize = CSrc->getType()->getScalarSizeInBits();
 797     unsigned DstSize = CI.getType()->getScalarSizeInBits();
 798     // If we're actually extending zero bits, then if
 799     // SrcSize <  DstSize: zext(a & mask)
 800     // SrcSize == DstSize: a & mask
 801     // SrcSize  > DstSize: trunc(a) & mask
 802     if (SrcSize < DstSize) {
 803       APInt AndValue(APInt::getLowBitsSet(SrcSize, MidSize));
 804       Constant *AndConst = ConstantInt::get(A->getType(), AndValue);
 805       Value *And = Builder->CreateAnd(A, AndConst, CSrc->getName()+".mask");
 806       return new ZExtInst(And, CI.getType());
 807     }
 808
 809     if (SrcSize == DstSize) {
 810       APInt AndValue(APInt::getLowBitsSet(SrcSize, MidSize));
 811       return BinaryOperator::CreateAnd(A, ConstantInt::get(A->getType(),
 812                                                            AndValue));
 813     }
 814     if (SrcSize > DstSize) {
 815       Value *Trunc = Builder->CreateTrunc(A, CI.getType(), "tmp");
 816       APInt AndValue(APInt::getLowBitsSet(DstSize, MidSize));
 817       return BinaryOperator::CreateAnd(Trunc,
 818                                        ConstantInt::get(Trunc->getType(),
 819                                                         AndValue));
 820     }
 821   }
 822
 823   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Src))
 824     return transformZExtICmp(ICI, CI);
 825
 826   BinaryOperator *SrcI = dyn_cast<BinaryOperator>(Src);
 827   if (SrcI && SrcI->getOpcode() == Instruction::Or) {
 828     // zext (or icmp, icmp) --> or (zext icmp), (zext icmp) if at least one
 829     // of the (zext icmp) will be transformed.
 830     ICmpInst *LHS = dyn_cast<ICmpInst>(SrcI->getOperand(0));
 831     ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(SrcI->getOperand(1));
 832     if (LHS && RHS && LHS->hasOneUse() && RHS->hasOneUse() &&
 833         (transformZExtICmp(LHS, CI, false) ||
 834          transformZExtICmp(RHS, CI, false))) {
 835       Value *LCast = Builder->CreateZExt(LHS, CI.getType(), LHS->getName());
 836       Value *RCast = Builder->CreateZExt(RHS, CI.getType(), RHS->getName());
 837       return BinaryOperator::Create(Instruction::Or, LCast, RCast);
 838     }
 839   }
 840
 841   // zext(trunc(t) & C) -> (t & zext(C)).
 842   if (SrcI && SrcI->getOpcode() == Instruction::And && SrcI->hasOneUse())
 843     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(SrcI->getOperand(1)))
 844       if (TruncInst *TI = dyn_cast<TruncInst>(SrcI->getOperand(0))) {
 845         Value *TI0 = TI->getOperand(0);
 846         if (TI0->getType() == CI.getType())
 847           return
 848             BinaryOperator::CreateAnd(TI0,
 849                                 ConstantExpr::getZExt(C, CI.getType()));
 850       }
 851
 852   // zext((trunc(t) & C) ^ C) -> ((t & zext(C)) ^ zext(C)).
 853   if (SrcI && SrcI->getOpcode() == Instruction::Xor && SrcI->hasOneUse())
 854     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(SrcI->getOperand(1)))
 855       if (BinaryOperator *And = dyn_cast<BinaryOperator>(SrcI->getOperand(0)))
 856         if (And->getOpcode() == Instruction::And && And->hasOneUse() &&
 857             And->getOperand(1) == C)
 858           if (TruncInst *TI = dyn_cast<TruncInst>(And->getOperand(0))) {
 859             Value *TI0 = TI->getOperand(0);
 860             if (TI0->getType() == CI.getType()) {
 861               Constant *ZC = ConstantExpr::getZExt(C, CI.getType());
 862               Value *NewAnd = Builder->CreateAnd(TI0, ZC, "tmp");
 863               return BinaryOperator::CreateXor(NewAnd, ZC);
 864             }
 865           }
 866
 867   // zext (xor i1 X, true) to i32  --> xor (zext i1 X to i32), 1
 868   Value *X;
 869   if (SrcI && SrcI->hasOneUse() && SrcI->getType()->isIntegerTy(1) &&
 870       match(SrcI, m_Not(m_Value(X))) &&
 871       (!X->hasOneUse() || !isa<CmpInst>(X))) {
 872     Value *New = Builder->CreateZExt(X, CI.getType());
 873     return BinaryOperator::CreateXor(New, ConstantInt::get(CI.getType(), 1));
 874   }
 875
 876   return 0;
 877 }
 878
 879 /// transformSExtICmp - Transform (sext icmp) to bitwise / integer operations
 880 /// in order to eliminate the icmp.
 881 Instruction *InstCombiner::transformSExtICmp(ICmpInst *ICI, Instruction &CI) {
 882   Value *Op0 = ICI->getOperand(0), *Op1 = ICI->getOperand(1);
 883   ICmpInst::Predicate Pred = ICI->getPredicate();
 884
 885   if (ConstantInt *Op1C = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
 886     // (x <s 0) ? -1 : 0 -> ashr x, 31   -> all ones if signed
 887     // (x >s -1) ? -1 : 0 -> ashr x, 31  -> all ones if not signed
 888     if ((Pred == ICmpInst::ICMP_SLT && Op1C->isZero()) ||
 889         (Pred == ICmpInst::ICMP_SGT && Op1C->isAllOnesValue())) {
 890
 891       Value *Sh = ConstantInt::get(Op0->getType(),
 892                                    Op0->getType()->getScalarSizeInBits()-1);
 893       Value *In = Builder->CreateAShr(Op0, Sh, Op0->getName()+".lobit");
 894       if (In->getType() != CI.getType())
 895         In = Builder->CreateIntCast(In, CI.getType(), true/*SExt*/, "tmp");
 896
 897       if (Pred == ICmpInst::ICMP_SGT)
 898         In = Builder->CreateNot(In, In->getName()+".not");
 899       return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
 900     }
 901
 902     // If we know that only one bit of the LHS of the icmp can be set and we
 903     // have an equality comparison with zero or a power of 2, we can transform
 904     // the icmp and sext into bitwise/integer operations.
 905     if (ICI->hasOneUse() &&
 906         ICI->isEquality() && (Op1C->isZero() || Op1C->getValue().isPowerOf2())){
 907       unsigned BitWidth = Op1C->getType()->getBitWidth();
 908       APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
 909       APInt TypeMask(APInt::getAllOnesValue(BitWidth));
 910       ComputeMaskedBits(Op0, TypeMask, KnownZero, KnownOne);
 911
 912       APInt KnownZeroMask(~KnownZero);
 913       if (KnownZeroMask.isPowerOf2()) {
 914         Value *In = ICI->getOperand(0);
 915
 916         assert((Op1C->isZero() || Op1C->getValue() == KnownZeroMask) &&
 917                "Constant icmp not folded?");
 918
 919         if (!Op1C->isZero() == (Pred == ICmpInst::ICMP_NE)) {
 920           // sext ((x & 2^n) == 0)   -> (x >> n) - 1
 921           // sext ((x & 2^n) != 2^n) -> (x >> n) - 1
 922           unsigned ShiftAmt = KnownZeroMask.countTrailingZeros();
 923           // Perform a right shift to place the desired bit in the LSB.
 924           if (ShiftAmt)
 925             In = Builder->CreateLShr(In,
 926                                      ConstantInt::get(In->getType(), ShiftAmt));
 927
 928           // At this point "In" is either 1 or 0. Subtract 1 to turn
 929           // {1, 0} -> {0, -1}.
 930           In = Builder->CreateAdd(In,
 931                                   ConstantInt::getAllOnesValue(In->getType()),
 932                                   "sext");
 933         } else {
 934           // sext ((x & 2^n) != 0)   -> (x << bitwidth-n) a>> bitwidth-1
 935           // sext ((x & 2^n) == 2^n) -> (x << bitwidth-n) a>> bitwidth-1
 936           unsigned ShiftAmt = KnownZeroMask.countLeadingZeros();
 937           // Perform a left shift to place the desired bit in the MSB.
 938           if (ShiftAmt)
 939             In = Builder->CreateShl(In,
 940                                     ConstantInt::get(In->getType(), ShiftAmt));
 941
 942           // Distribute the bit over the whole bit width.
 943           In = Builder->CreateAShr(In, ConstantInt::get(In->getType(),
 944                                                         BitWidth - 1), "sext");
 945         }
 946
 947         if (CI.getType() == In->getType())
 948           return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
 949         return CastInst::CreateIntegerCast(In, CI.getType(), true/*SExt*/);
 950       }
 951     }
 952   }
 953
 954   // vector (x <s 0) ? -1 : 0 -> ashr x, 31   -> all ones if signed.
 955   if (const VectorType *VTy = dyn_cast<VectorType>(CI.getType())) {
 956     if (Pred == ICmpInst::ICMP_SLT && match(Op1, m_Zero()) &&
 957         Op0->getType() == CI.getType()) {
 958       const Type *EltTy = VTy->getElementType();
 959
 960       // splat the shift constant to a constant vector.
 961       Constant *VSh = ConstantInt::get(VTy, EltTy->getScalarSizeInBits()-1);
 962       Value *In = Builder->CreateAShr(Op0, VSh, Op0->getName()+".lobit");
 963       return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
 964     }
 965   }
 966
 967   return 0;
 968 }
 969
 970 /// CanEvaluateSExtd - Return true if we can take the specified value
 971 /// and return it as type Ty without inserting any new casts and without
 972 /// changing the value of the common low bits.  This is used by code that tries
 973 /// to promote integer operations to a wider types will allow us to eliminate
 974 /// the extension.
 975 ///
 976 /// This function works on both vectors and scalars.
 977 ///
 978 static bool CanEvaluateSExtd(Value *V, const Type *Ty) {
 979   assert(V->getType()->getScalarSizeInBits() < Ty->getScalarSizeInBits() &&
 980          "Can't sign extend type to a smaller type");
 981   // If this is a constant, it can be trivially promoted.
 982   if (isa<Constant>(V))
 983     return true;
 984
 985   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
 986   if (!I) return false;
 987
 988   // If this is a truncate from the dest type, we can trivially eliminate it,
 989   // even if it has multiple uses.
 990   // FIXME: This is currently disabled until codegen can handle this without
 991   // pessimizing code, PR5997.
 992   if (0 && isa<TruncInst>(I) && I->getOperand(0)->getType() == Ty)
 993     return true;
 994
 995   // We can't extend or shrink something that has multiple uses: doing so would
 996   // require duplicating the instruction in general, which isn't profitable.
 997   if (!I->hasOneUse()) return false;
 998
 999   switch (I->getOpcode()) {
1000   case Instruction::SExt:  // sext(sext(x)) -> sext(x)
1001   case Instruction::ZExt:  // sext(zext(x)) -> zext(x)
1002   case Instruction::Trunc: // sext(trunc(x)) -> trunc(x) or sext(x)
1003     return true;
1004   case Instruction::And:
1005   case Instruction::Or:
1006   case Instruction::Xor:
1007   case Instruction::Add:
1008   case Instruction::Sub:
1009   case Instruction::Mul:
1010     // These operators can all arbitrarily be extended if their inputs can.
1011     return CanEvaluateSExtd(I->getOperand(0), Ty) &&
1012            CanEvaluateSExtd(I->getOperand(1), Ty);
1013
1014   //case Instruction::Shl:   TODO
1015   //case Instruction::LShr:  TODO
1016
1017   case Instruction::Select:
1018     return CanEvaluateSExtd(I->getOperand(1), Ty) &&
1019            CanEvaluateSExtd(I->getOperand(2), Ty);
1020
1021   case Instruction::PHI: {
1022     // We can change a phi if we can change all operands.  Note that we never
1023     // get into trouble with cyclic PHIs here because we only consider
1024     // instructions with a single use.
1025     PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
1026     for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
1027       if (!CanEvaluateSExtd(PN->getIncomingValue(i), Ty)) return false;
1028     return true;
1029   }
1030   default:
1031     // TODO: Can handle more cases here.
1032     break;
1033   }
1034
1035   return false;
1036 }
1037
1038 Instruction *InstCombiner::visitSExt(SExtInst &CI) {
1039   // If this sign extend is only used by a truncate, let the truncate by
1040   // eliminated before we try to optimize this zext.
1041   if (CI.hasOneUse() && isa<TruncInst>(CI.use_back()))
1042     return 0;
1043
1044   if (Instruction *I = commonCastTransforms(CI))
1045     return I;
1046
1047   // See if we can simplify any instructions used by the input whose sole
1048   // purpose is to compute bits we don't care about.
1049   if (SimplifyDemandedInstructionBits(CI))
1050     return &CI;
1051
1052   Value *Src = CI.getOperand(0);
1053   const Type *SrcTy = Src->getType(), *DestTy = CI.getType();
1054
1055   // Attempt to extend the entire input expression tree to the destination
1056   // type.   Only do this if the dest type is a simple type, don't convert the
1057   // expression tree to something weird like i93 unless the source is also
1058   // strange.
1059   if ((DestTy->isVectorTy() || ShouldChangeType(SrcTy, DestTy)) &&
1060       CanEvaluateSExtd(Src, DestTy)) {
1061     // Okay, we can transform this!  Insert the new expression now.
1062     DEBUG(dbgs() << "ICE: EvaluateInDifferentType converting expression type"
1063           " to avoid sign extend: " << CI);
1064     Value *Res = EvaluateInDifferentType(Src, DestTy, true);
1065     assert(Res->getType() == DestTy);
1066
1067     uint32_t SrcBitSize = SrcTy->getScalarSizeInBits();
1068     uint32_t DestBitSize = DestTy->getScalarSizeInBits();
1069
1070     // If the high bits are already filled with sign bit, just replace this
1071     // cast with the result.
1072     if (ComputeNumSignBits(Res) > DestBitSize - SrcBitSize)
1073       return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
1074
1075     // We need to emit a shl + ashr to do the sign extend.
1076     Value *ShAmt = ConstantInt::get(DestTy, DestBitSize-SrcBitSize);
1077     return BinaryOperator::CreateAShr(Builder->CreateShl(Res, ShAmt, "sext"),
1078                                       ShAmt);
1079   }
1080
1081   // If this input is a trunc from our destination, then turn sext(trunc(x))
1082   // into shifts.
1083   if (TruncInst *TI = dyn_cast<TruncInst>(Src))
1084     if (TI->hasOneUse() && TI->getOperand(0)->getType() == DestTy) {
1085       uint32_t SrcBitSize = SrcTy->getScalarSizeInBits();
1086       uint32_t DestBitSize = DestTy->getScalarSizeInBits();
1087
1088       // We need to emit a shl + ashr to do the sign extend.
1089       Value *ShAmt = ConstantInt::get(DestTy, DestBitSize-SrcBitSize);
1090       Value *Res = Builder->CreateShl(TI->getOperand(0), ShAmt, "sext");
1091       return BinaryOperator::CreateAShr(Res, ShAmt);
1092     }
1093
1094   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Src))
1095     return transformSExtICmp(ICI, CI);
1096
1097   // If the input is a shl/ashr pair of a same constant, then this is a sign
1098   // extension from a smaller value.  If we could trust arbitrary bitwidth
1099   // integers, we could turn this into a truncate to the smaller bit and then
1100   // use a sext for the whole extension.  Since we don't, look deeper and check
1101   // for a truncate.  If the source and dest are the same type, eliminate the
1102   // trunc and extend and just do shifts.  For example, turn:
1103   //   %a = trunc i32 %i to i8
1104   //   %b = shl i8 %a, 6
1105   //   %c = ashr i8 %b, 6
1106   //   %d = sext i8 %c to i32
1107   // into:
1108   //   %a = shl i32 %i, 30
1109   //   %d = ashr i32 %a, 30
1110   Value *A = 0;
1111   // TODO: Eventually this could be subsumed by EvaluateInDifferentType.
1112   ConstantInt *BA = 0, *CA = 0;
1113   if (match(Src, m_AShr(m_Shl(m_Trunc(m_Value(A)), m_ConstantInt(BA)),
1114                         m_ConstantInt(CA))) &&
1115       BA == CA && A->getType() == CI.getType()) {
1116     unsigned MidSize = Src->getType()->getScalarSizeInBits();
1117     unsigned SrcDstSize = CI.getType()->getScalarSizeInBits();
1118     unsigned ShAmt = CA->getZExtValue()+SrcDstSize-MidSize;
1119     Constant *ShAmtV = ConstantInt::get(CI.getType(), ShAmt);
1120     A = Builder->CreateShl(A, ShAmtV, CI.getName());
1121     return BinaryOperator::CreateAShr(A, ShAmtV);
1122   }
1123
1124   return 0;
1125 }
1126
1127
1128 /// FitsInFPType - Return a Constant* for the specified FP constant if it fits
1129 /// in the specified FP type without changing its value.
1130 static Constant *FitsInFPType(ConstantFP *CFP, const fltSemantics &Sem) {
1131   bool losesInfo;
1132   APFloat F = CFP->getValueAPF();
1133   (void)F.convert(Sem, APFloat::rmNearestTiesToEven, &losesInfo);
1134   if (!losesInfo)
1135     return ConstantFP::get(CFP->getContext(), F);
1136   return 0;
1137 }
1138
1139 /// LookThroughFPExtensions - If this is an fp extension instruction, look
1140 /// through it until we get the source value.
1141 static Value *LookThroughFPExtensions(Value *V) {
1142   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
1143     if (I->getOpcode() == Instruction::FPExt)
1144       return LookThroughFPExtensions(I->getOperand(0));
1145
1146   // If this value is a constant, return the constant in the smallest FP type
1147   // that can accurately represent it.  This allows us to turn
1148   // (float)((double)X+2.0) into x+2.0f.
1149   if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(V)) {
1150     if (CFP->getType() == Type::getPPC_FP128Ty(V->getContext()))
1151       return V;  // No constant folding of this.
1152     // See if the value can be truncated to float and then reextended.
1153     if (Value *V = FitsInFPType(CFP, APFloat::IEEEsingle))
1154       return V;
1155     if (CFP->getType()->isDoubleTy())
1156       return V;  // Won't shrink.
1157     if (Value *V = FitsInFPType(CFP, APFloat::IEEEdouble))
1158       return V;
1159     // Don't try to shrink to various long double types.
1160   }
1161
1162   return V;
1163 }
1164
1165 Instruction *InstCombiner::visitFPTrunc(FPTruncInst &CI) {
1166   if (Instruction *I = commonCastTransforms(CI))
1167     return I;
1168
1169   // If we have fptrunc(fadd (fpextend x), (fpextend y)), where x and y are
1170   // smaller than the destination type, we can eliminate the truncate by doing
1171   // the add as the smaller type.  This applies to fadd/fsub/fmul/fdiv as well
1172   // as many builtins (sqrt, etc).
1173   BinaryOperator *OpI = dyn_cast<BinaryOperator>(CI.getOperand(0));
1174   if (OpI && OpI->hasOneUse()) {
1175     switch (OpI->getOpcode()) {
1176     default: break;
1177     case Instruction::FAdd:
1178     case Instruction::FSub:
1179     case Instruction::FMul:
1180     case Instruction::FDiv:
1181     case Instruction::FRem:
1182       const Type *SrcTy = OpI->getType();
1183       Value *LHSTrunc = LookThroughFPExtensions(OpI->getOperand(0));
1184       Value *RHSTrunc = LookThroughFPExtensions(OpI->getOperand(1));
1185       if (LHSTrunc->getType() != SrcTy &&
1186           RHSTrunc->getType() != SrcTy) {
1187         unsigned DstSize = CI.getType()->getScalarSizeInBits();
1188         // If the source types were both smaller than the destination type of
1189         // the cast, do this xform.
1190         if (LHSTrunc->getType()->getScalarSizeInBits() <= DstSize &&
1191             RHSTrunc->getType()->getScalarSizeInBits() <= DstSize) {
1192           LHSTrunc = Builder->CreateFPExt(LHSTrunc, CI.getType());
1193           RHSTrunc = Builder->CreateFPExt(RHSTrunc, CI.getType());
1194           return BinaryOperator::Create(OpI->getOpcode(), LHSTrunc, RHSTrunc);
1195         }
1196       }
1197       break;
1198     }
1199   }
1200
1201   // Fold (fptrunc (sqrt (fpext x))) -> (sqrtf x)
1202   // NOTE: This should be disabled by -fno-builtin-sqrt if we ever support it.
1203   CallInst *Call = dyn_cast<CallInst>(CI.getOperand(0));
1204   if (Call && Call->getCalledFunction() &&
1205       Call->getCalledFunction()->getName() == "sqrt" &&
1206       Call->getNumArgOperands() == 1) {
1207     CastInst *Arg = dyn_cast<CastInst>(Call->getArgOperand(0));
1208     if (Arg && Arg->getOpcode() == Instruction::FPExt &&
1209         CI.getType()->isFloatTy() &&
1210         Call->getType()->isDoubleTy() &&
1211         Arg->getType()->isDoubleTy() &&
1212         Arg->getOperand(0)->getType()->isFloatTy()) {
1213       Function *Callee = Call->getCalledFunction();
1214       Module *M = CI.getParent()->getParent()->getParent();
1215       Constant *SqrtfFunc = M->getOrInsertFunction("sqrtf",
1216                                                    Callee->getAttributes(),
1217                                                    Builder->getFloatTy(),
1218                                                    Builder->getFloatTy(),
1219                                                    NULL);
1220       CallInst *ret = CallInst::Create(SqrtfFunc, Arg->getOperand(0),
1221                                        "sqrtfcall");
1222       ret->setAttributes(Callee->getAttributes());
1223
1224
1225       // Remove the old Call.  With -fmath-errno, it won't get marked readnone.
1226       Call->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(Call->getType()));
1227       EraseInstFromFunction(*Call);
1228       return ret;
1229     }
1230   }
1231
1232   return 0;
1233 }
1234
1235 Instruction *InstCombiner::visitFPExt(CastInst &CI) {
1236   return commonCastTransforms(CI);
1237 }
1238
1239 Instruction *InstCombiner::visitFPToUI(FPToUIInst &FI) {
1240   Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(FI.getOperand(0));
1241   if (OpI == 0)
1242     return commonCastTransforms(FI);
1243
1244   // fptoui(uitofp(X)) --> X
1245   // fptoui(sitofp(X)) --> X
1246   // This is safe if the intermediate type has enough bits in its mantissa to
1247   // accurately represent all values of X.  For example, do not do this with
1248   // i64->float->i64.  This is also safe for sitofp case, because any negative
1249   // 'X' value would cause an undefined result for the fptoui.
1250   if ((isa<UIToFPInst>(OpI) || isa<SIToFPInst>(OpI)) &&
1251       OpI->getOperand(0)->getType() == FI.getType() &&
1252       (int)FI.getType()->getScalarSizeInBits() < /*extra bit for sign */
1253                     OpI->getType()->getFPMantissaWidth())
1254     return ReplaceInstUsesWith(FI, OpI->getOperand(0));
1255
1256   return commonCastTransforms(FI);
1257 }
1258
1259 Instruction *InstCombiner::visitFPToSI(FPToSIInst &FI) {
1260   Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(FI.getOperand(0));
1261   if (OpI == 0)
1262     return commonCastTransforms(FI);
1263
1264   // fptosi(sitofp(X)) --> X
1265   // fptosi(uitofp(X)) --> X
1266   // This is safe if the intermediate type has enough bits in its mantissa to
1267   // accurately represent all values of X.  For example, do not do this with
1268   // i64->float->i64.  This is also safe for sitofp case, because any negative
1269   // 'X' value would cause an undefined result for the fptoui.
1270   if ((isa<UIToFPInst>(OpI) || isa<SIToFPInst>(OpI)) &&
1271       OpI->getOperand(0)->getType() == FI.getType() &&
1272       (int)FI.getType()->getScalarSizeInBits() <=
1273                     OpI->getType()->getFPMantissaWidth())
1274     return ReplaceInstUsesWith(FI, OpI->getOperand(0));
1275
1276   return commonCastTransforms(FI);
1277 }
1278
1279 Instruction *InstCombiner::visitUIToFP(CastInst &CI) {
1280   return commonCastTransforms(CI);
1281 }
1282
1283 Instruction *InstCombiner::visitSIToFP(CastInst &CI) {
1284   return commonCastTransforms(CI);
1285 }
1286
1287 Instruction *InstCombiner::visitIntToPtr(IntToPtrInst &CI) {
1288   // If the source integer type is not the intptr_t type for this target, do a
1289   // trunc or zext to the intptr_t type, then inttoptr of it.  This allows the
1290   // cast to be exposed to other transforms.
1291   if (TD) {
1292     if (CI.getOperand(0)->getType()->getScalarSizeInBits() >
1293         TD->getPointerSizeInBits()) {
1294       Value *P = Builder->CreateTrunc(CI.getOperand(0),
1295                                       TD->getIntPtrType(CI.getContext()), "tmp");
1296       return new IntToPtrInst(P, CI.getType());
1297     }
1298     if (CI.getOperand(0)->getType()->getScalarSizeInBits() <
1299         TD->getPointerSizeInBits()) {
1300       Value *P = Builder->CreateZExt(CI.getOperand(0),
1301                                      TD->getIntPtrType(CI.getContext()), "tmp");
1302       return new IntToPtrInst(P, CI.getType());
1303     }
1304   }
1305
1306   if (Instruction *I = commonCastTransforms(CI))
1307     return I;
1308
1309   return 0;
1310 }
1311
1312 /// @brief Implement the transforms for cast of pointer (bitcast/ptrtoint)
1313 Instruction *InstCombiner::commonPointerCastTransforms(CastInst &CI) {
1314   Value *Src = CI.getOperand(0);
1315
1316   if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Src)) {
1317     // If casting the result of a getelementptr instruction with no offset, turn
1318     // this into a cast of the original pointer!
1319     if (GEP->hasAllZeroIndices()) {
1320       // Changing the cast operand is usually not a good idea but it is safe
1321       // here because the pointer operand is being replaced with another
1322       // pointer operand so the opcode doesn't need to change.
1323       Worklist.Add(GEP);
1324       CI.setOperand(0, GEP->getOperand(0));
1325       return &CI;
1326     }
1327
1328     // If the GEP has a single use, and the base pointer is a bitcast, and the
1329     // GEP computes a constant offset, see if we can convert these three
1330     // instructions into fewer.  This typically happens with unions and other
1331     // non-type-safe code.
1332     if (TD && GEP->hasOneUse() && isa<BitCastInst>(GEP->getOperand(0)) &&
1333         GEP->hasAllConstantIndices()) {
1334       // We are guaranteed to get a constant from EmitGEPOffset.
1335       ConstantInt *OffsetV = cast<ConstantInt>(EmitGEPOffset(GEP));
1336       int64_t Offset = OffsetV->getSExtValue();
1337
1338       // Get the base pointer input of the bitcast, and the type it points to.
1339       Value *OrigBase = cast<BitCastInst>(GEP->getOperand(0))->getOperand(0);
1340       const Type *GEPIdxTy =
1341       cast<PointerType>(OrigBase->getType())->getElementType();
1342       SmallVector<Value*, 8> NewIndices;
1343       if (FindElementAtOffset(GEPIdxTy, Offset, NewIndices)) {
1344         // If we were able to index down into an element, create the GEP
1345         // and bitcast the result.  This eliminates one bitcast, potentially
1346         // two.
1347         Value *NGEP = cast<GEPOperator>(GEP)->isInBounds() ?
1348         Builder->CreateInBoundsGEP(OrigBase,
1349                                    NewIndices.begin(), NewIndices.end()) :
1350         Builder->CreateGEP(OrigBase, NewIndices.begin(), NewIndices.end());
1351         NGEP->takeName(GEP);
1352
1353         if (isa<BitCastInst>(CI))
1354           return new BitCastInst(NGEP, CI.getType());
1355         assert(isa<PtrToIntInst>(CI));
1356         return new PtrToIntInst(NGEP, CI.getType());
1357       }
1358     }
1359   }
1360
1361   return commonCastTransforms(CI);
1362 }
1363
1364 Instruction *InstCombiner::visitPtrToInt(PtrToIntInst &CI) {
1365   // If the destination integer type is not the intptr_t type for this target,
1366   // do a ptrtoint to intptr_t then do a trunc or zext.  This allows the cast
1367   // to be exposed to other transforms.
1368   if (TD) {
1369     if (CI.getType()->getScalarSizeInBits() < TD->getPointerSizeInBits()) {
1370       Value *P = Builder->CreatePtrToInt(CI.getOperand(0),
1371                                          TD->getIntPtrType(CI.getContext()),
1372                                          "tmp");
1373       return new TruncInst(P, CI.getType());
1374     }
1375     if (CI.getType()->getScalarSizeInBits() > TD->getPointerSizeInBits()) {
1376       Value *P = Builder->CreatePtrToInt(CI.getOperand(0),
1377                                          TD->getIntPtrType(CI.getContext()),
1378                                          "tmp");
1379       return new ZExtInst(P, CI.getType());
1380     }
1381   }
1382
1383   return commonPointerCastTransforms(CI);
1384 }
1385
1386 /// OptimizeVectorResize - This input value (which is known to have vector type)
1387 /// is being zero extended or truncated to the specified vector type.  Try to
1388 /// replace it with a shuffle (and vector/vector bitcast) if possible.
1389 ///
1390 /// The source and destination vector types may have different element types.
1391 static Instruction *OptimizeVectorResize(Value *InVal, const VectorType *DestTy,
1392                                          InstCombiner &IC) {
1393   // We can only do this optimization if the output is a multiple of the input
1394   // element size, or the input is a multiple of the output element size.
1395   // Convert the input type to have the same element type as the output.
1396   const VectorType *SrcTy = cast<VectorType>(InVal->getType());
1397
1398   if (SrcTy->getElementType() != DestTy->getElementType()) {
1399     // The input types don't need to be identical, but for now they must be the
1400     // same size.  There is no specific reason we couldn't handle things like
1401     // <4 x i16> -> <4 x i32> by bitcasting to <2 x i32> but haven't gotten
1402     // there yet.
1403     if (SrcTy->getElementType()->getPrimitiveSizeInBits() !=
1404         DestTy->getElementType()->getPrimitiveSizeInBits())
1405       return 0;
1406
1407     SrcTy = VectorType::get(DestTy->getElementType(), SrcTy->getNumElements());
1408     InVal = IC.Builder->CreateBitCast(InVal, SrcTy);
1409   }
1410
1411   // Now that the element types match, get the shuffle mask and RHS of the
1412   // shuffle to use, which depends on whether we're increasing or decreasing the
1413   // size of the input.
1414   SmallVector<Constant*, 16> ShuffleMask;
1415   Value *V2;
1416   const IntegerType *Int32Ty = Type::getInt32Ty(SrcTy->getContext());
1417
1418   if (SrcTy->getNumElements() > DestTy->getNumElements()) {
1419     // If we're shrinking the number of elements, just shuffle in the low
1420     // elements from the input and use undef as the second shuffle input.
1421     V2 = UndefValue::get(SrcTy);
1422     for (unsigned i = 0, e = DestTy->getNumElements(); i != e; ++i)
1423       ShuffleMask.push_back(ConstantInt::get(Int32Ty, i));
1424
1425   } else {
1426     // If we're increasing the number of elements, shuffle in all of the
1427     // elements from InVal and fill the rest of the result elements with zeros
1428     // from a constant zero.
1429     V2 = Constant::getNullValue(SrcTy);
1430     unsigned SrcElts = SrcTy->getNumElements();
1431     for (unsigned i = 0, e = SrcElts; i != e; ++i)
1432       ShuffleMask.push_back(ConstantInt::get(Int32Ty, i));
1433
1434     // The excess elements reference the first element of the zero input.
1435     ShuffleMask.append(DestTy->getNumElements()-SrcElts,
1436                        ConstantInt::get(Int32Ty, SrcElts));
1437   }
1438
1439   return new ShuffleVectorInst(InVal, V2, ConstantVector::get(ShuffleMask));
1440 }
1441
1442 static bool isMultipleOfTypeSize(unsigned Value, const Type *Ty) {
1443   return Value % Ty->getPrimitiveSizeInBits() == 0;
1444 }
1445
1446 static unsigned getTypeSizeIndex(unsigned Value, const Type *Ty) {
1447   return Value / Ty->getPrimitiveSizeInBits();
1448 }
1449
1450 /// CollectInsertionElements - V is a value which is inserted into a vector of
1451 /// VecEltTy.  Look through the value to see if we can decompose it into
1452 /// insertions into the vector.  See the example in the comment for
1453 /// OptimizeIntegerToVectorInsertions for the pattern this handles.
1454 /// The type of V is always a non-zero multiple of VecEltTy's size.
1455 ///
1456 /// This returns false if the pattern can't be matched or true if it can,
1457 /// filling in Elements with the elements found here.
1458 static bool CollectInsertionElements(Value *V, unsigned ElementIndex,
1459                                      SmallVectorImpl<Value*> &Elements,
1460                                      const Type *VecEltTy) {
1461   // Undef values never contribute useful bits to the result.
1462   if (isa<UndefValue>(V)) return true;
1463
1464   // If we got down to a value of the right type, we win, try inserting into the
1465   // right element.
1466   if (V->getType() == VecEltTy) {
1467     // Inserting null doesn't actually insert any elements.
1468     if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
1469       if (C->isNullValue())
1470         return true;
1471
1472     // Fail if multiple elements are inserted into this slot.
1473     if (ElementIndex >= Elements.size() || Elements[ElementIndex] != 0)
1474       return false;
1475
1476     Elements[ElementIndex] = V;
1477     return true;
1478   }
1479
1480   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V)) {
1481     // Figure out the # elements this provides, and bitcast it or slice it up
1482     // as required.
1483     unsigned NumElts = getTypeSizeIndex(C->getType()->getPrimitiveSizeInBits(),
1484                                         VecEltTy);
1485     // If the constant is the size of a vector element, we just need to bitcast
1486     // it to the right type so it gets properly inserted.
1487     if (NumElts == 1)
1488       return CollectInsertionElements(ConstantExpr::getBitCast(C, VecEltTy),
1489                                       ElementIndex, Elements, VecEltTy);
1490
1491     // Okay, this is a constant that covers multiple elements.  Slice it up into
1492     // pieces and insert each element-sized piece into the vector.
1493     if (!isa<IntegerType>(C->getType()))
1494       C = ConstantExpr::getBitCast(C, IntegerType::get(V->getContext(),
1495                                        C->getType()->getPrimitiveSizeInBits()));
1496     unsigned ElementSize = VecEltTy->getPrimitiveSizeInBits();
1497     const Type *ElementIntTy = IntegerType::get(C->getContext(), ElementSize);
1498
1499     for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i) {
1500       Constant *Piece = ConstantExpr::getLShr(C, ConstantInt::get(C->getType(),
1501                                                                i*ElementSize));
1502       Piece = ConstantExpr::getTrunc(Piece, ElementIntTy);
1503       if (!CollectInsertionElements(Piece, ElementIndex+i, Elements, VecEltTy))
1504         return false;
1505     }
1506     return true;
1507   }
1508
1509   if (!V->hasOneUse()) return false;
1510
1511   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
1512   if (I == 0) return false;
1513   switch (I->getOpcode()) {
1514   default: return false; // Unhandled case.
1515   case Instruction::BitCast:
1516     return CollectInsertionElements(I->getOperand(0), ElementIndex,
1517                                     Elements, VecEltTy);
1518   case Instruction::ZExt:
1519     if (!isMultipleOfTypeSize(
1520                           I->getOperand(0)->getType()->getPrimitiveSizeInBits(),
1521                               VecEltTy))
1522       return false;
1523     return CollectInsertionElements(I->getOperand(0), ElementIndex,
1524                                     Elements, VecEltTy);
1525   case Instruction::Or:
1526     return CollectInsertionElements(I->getOperand(0), ElementIndex,
1527                                     Elements, VecEltTy) &&
1528            CollectInsertionElements(I->getOperand(1), ElementIndex,
1529                                     Elements, VecEltTy);
1530   case Instruction::Shl: {
1531     // Must be shifting by a constant that is a multiple of the element size.
1532     ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1));
1533     if (CI == 0) return false;
1534     if (!isMultipleOfTypeSize(CI->getZExtValue(), VecEltTy)) return false;
1535     unsigned IndexShift = getTypeSizeIndex(CI->getZExtValue(), VecEltTy);
1536
1537     return CollectInsertionElements(I->getOperand(0), ElementIndex+IndexShift,
1538                                     Elements, VecEltTy);
1539   }
1540
1541   }
1542 }
1543
1544
1545 /// OptimizeIntegerToVectorInsertions - If the input is an 'or' instruction, we
1546 /// may be doing shifts and ors to assemble the elements of the vector manually.
1547 /// Try to rip the code out and replace it with insertelements.  This is to
1548 /// optimize code like this:
1549 ///
1550 ///    %tmp37 = bitcast float %inc to i32
1551 ///    %tmp38 = zext i32 %tmp37 to i64
1552 ///    %tmp31 = bitcast float %inc5 to i32
1553 ///    %tmp32 = zext i32 %tmp31 to i64
1554 ///    %tmp33 = shl i64 %tmp32, 32
1555 ///    %ins35 = or i64 %tmp33, %tmp38
1556 ///    %tmp43 = bitcast i64 %ins35 to <2 x float>
1557 ///
1558 /// Into two insertelements that do "buildvector{%inc, %inc5}".
1559 static Value *OptimizeIntegerToVectorInsertions(BitCastInst &CI,
1560                                                 InstCombiner &IC) {
1561   const VectorType *DestVecTy = cast<VectorType>(CI.getType());
1562   Value *IntInput = CI.getOperand(0);
1563
1564   SmallVector<Value*, 8> Elements(DestVecTy->getNumElements());
1565   if (!CollectInsertionElements(IntInput, 0, Elements,
1566                                 DestVecTy->getElementType()))
1567     return 0;
1568
1569   // If we succeeded, we know that all of the element are specified by Elements
1570   // or are zero if Elements has a null entry.  Recast this as a set of
1571   // insertions.
1572   Value *Result = Constant::getNullValue(CI.getType());
1573   for (unsigned i = 0, e = Elements.size(); i != e; ++i) {
1574     if (Elements[i] == 0) continue;  // Unset element.
1575
1576     Result = IC.Builder->CreateInsertElement(Result, Elements[i],
1577                                              IC.Builder->getInt32(i));
1578   }
1579
1580   return Result;
1581 }
1582
1583
1584 /// OptimizeIntToFloatBitCast - See if we can optimize an integer->float/double
1585 /// bitcast.  The various long double bitcasts can't get in here.
1586 static Instruction *OptimizeIntToFloatBitCast(BitCastInst &CI,InstCombiner &IC){
1587   Value *Src = CI.getOperand(0);
1588   const Type *DestTy = CI.getType();
1589
1590   // If this is a bitcast from int to float, check to see if the int is an
1591   // extraction from a vector.
1592   Value *VecInput = 0;
1593   // bitcast(trunc(bitcast(somevector)))
1594   if (match(Src, m_Trunc(m_BitCast(m_Value(VecInput)))) &&
1595       isa<VectorType>(VecInput->getType())) {
1596     const VectorType *VecTy = cast<VectorType>(VecInput->getType());
1597     unsigned DestWidth = DestTy->getPrimitiveSizeInBits();
1598
1599     if (VecTy->getPrimitiveSizeInBits() % DestWidth == 0) {
1600       // If the element type of the vector doesn't match the result type,
1601       // bitcast it to be a vector type we can extract from.
1602       if (VecTy->getElementType() != DestTy) {
1603         VecTy = VectorType::get(DestTy,
1604                                 VecTy->getPrimitiveSizeInBits() / DestWidth);
1605         VecInput = IC.Builder->CreateBitCast(VecInput, VecTy);
1606       }
1607
1608       return ExtractElementInst::Create(VecInput, IC.Builder->getInt32(0));
1609     }
1610   }
1611
1612   // bitcast(trunc(lshr(bitcast(somevector), cst))
1613   ConstantInt *ShAmt = 0;
1614   if (match(Src, m_Trunc(m_LShr(m_BitCast(m_Value(VecInput)),
1615                                 m_ConstantInt(ShAmt)))) &&
1616       isa<VectorType>(VecInput->getType())) {
1617     const VectorType *VecTy = cast<VectorType>(VecInput->getType());
1618     unsigned DestWidth = DestTy->getPrimitiveSizeInBits();
1619     if (VecTy->getPrimitiveSizeInBits() % DestWidth == 0 &&
1620         ShAmt->getZExtValue() % DestWidth == 0) {
1621       // If the element type of the vector doesn't match the result type,
1622       // bitcast it to be a vector type we can extract from.
1623       if (VecTy->getElementType() != DestTy) {
1624         VecTy = VectorType::get(DestTy,
1625                                 VecTy->getPrimitiveSizeInBits() / DestWidth);
1626         VecInput = IC.Builder->CreateBitCast(VecInput, VecTy);
1627       }
1628
1629       unsigned Elt = ShAmt->getZExtValue() / DestWidth;
1630       return ExtractElementInst::Create(VecInput, IC.Builder->getInt32(Elt));
1631     }
1632   }
1633   return 0;
1634 }
1635
1636 Instruction *InstCombiner::visitBitCast(BitCastInst &CI) {
1637   // If the operands are integer typed then apply the integer transforms,
1638   // otherwise just apply the common ones.
1639   Value *Src = CI.getOperand(0);
1640   const Type *SrcTy = Src->getType();
1641   const Type *DestTy = CI.getType();
1642
1643   // Get rid of casts from one type to the same type. These are useless and can
1644   // be replaced by the operand.
1645   if (DestTy == Src->getType())
1646     return ReplaceInstUsesWith(CI, Src);
1647
1648   if (const PointerType *DstPTy = dyn_cast<PointerType>(DestTy)) {
1649     const PointerType *SrcPTy = cast<PointerType>(SrcTy);
1650     const Type *DstElTy = DstPTy->getElementType();
1651     const Type *SrcElTy = SrcPTy->getElementType();
1652
1653     // If the address spaces don't match, don't eliminate the bitcast, which is
1654     // required for changing types.
1655     if (SrcPTy->getAddressSpace() != DstPTy->getAddressSpace())
1656       return 0;
1657
1658     // If we are casting a alloca to a pointer to a type of the same
1659     // size, rewrite the allocation instruction to allocate the "right" type.
1660     // There is no need to modify malloc calls because it is their bitcast that
1661     // needs to be cleaned up.
1662     if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(Src))
1663       if (Instruction *V = PromoteCastOfAllocation(CI, *AI))
1664         return V;
1665
1666     // If the source and destination are pointers, and this cast is equivalent
1667     // to a getelementptr X, 0, 0, 0...  turn it into the appropriate gep.
1668     // This can enhance SROA and other transforms that want type-safe pointers.
1669     Constant *ZeroUInt =
1670       Constant::getNullValue(Type::getInt32Ty(CI.getContext()));
1671     unsigned NumZeros = 0;
1672     while (SrcElTy != DstElTy &&
1673            isa<CompositeType>(SrcElTy) && !SrcElTy->isPointerTy() &&
1674            SrcElTy->getNumContainedTypes() /* not "{}" */) {
1675       SrcElTy = cast<CompositeType>(SrcElTy)->getTypeAtIndex(ZeroUInt);
1676       ++NumZeros;
1677     }
1678
1679     // If we found a path from the src to dest, create the getelementptr now.
1680     if (SrcElTy == DstElTy) {
1681       SmallVector<Value*, 8> Idxs(NumZeros+1, ZeroUInt);
1682       return GetElementPtrInst::CreateInBounds(Src, Idxs.begin(), Idxs.end(),"",
1683                                                ((Instruction*)NULL));
1684     }
1685   }
1686
1687   // Try to optimize int -> float bitcasts.
1688   if ((DestTy->isFloatTy() || DestTy->isDoubleTy()) && isa<IntegerType>(SrcTy))
1689     if (Instruction *I = OptimizeIntToFloatBitCast(CI, *this))
1690       return I;
1691
1692   if (const VectorType *DestVTy = dyn_cast<VectorType>(DestTy)) {
1693     if (DestVTy->getNumElements() == 1 && !SrcTy->isVectorTy()) {
1694       Value *Elem = Builder->CreateBitCast(Src, DestVTy->getElementType());
1695       return InsertElementInst::Create(UndefValue::get(DestTy), Elem,
1696                      Constant::getNullValue(Type::getInt32Ty(CI.getContext())));
1697       // FIXME: Canonicalize bitcast(insertelement) -> insertelement(bitcast)
1698     }
1699
1700     if (isa<IntegerType>(SrcTy)) {
1701       // If this is a cast from an integer to vector, check to see if the input
1702       // is a trunc or zext of a bitcast from vector.  If so, we can replace all
1703       // the casts with a shuffle and (potentially) a bitcast.
1704       if (isa<TruncInst>(Src) || isa<ZExtInst>(Src)) {
1705         CastInst *SrcCast = cast<CastInst>(Src);
1706         if (BitCastInst *BCIn = dyn_cast<BitCastInst>(SrcCast->getOperand(0)))
1707           if (isa<VectorType>(BCIn->getOperand(0)->getType()))
1708             if (Instruction *I = OptimizeVectorResize(BCIn->getOperand(0),
1709                                                cast<VectorType>(DestTy), *this))
1710               return I;
1711       }
1712
1713       // If the input is an 'or' instruction, we may be doing shifts and ors to
1714       // assemble the elements of the vector manually.  Try to rip the code out
1715       // and replace it with insertelements.
1716       if (Value *V = OptimizeIntegerToVectorInsertions(CI, *this))
1717         return ReplaceInstUsesWith(CI, V);
1718     }
1719   }
1720
1721   if (const VectorType *SrcVTy = dyn_cast<VectorType>(SrcTy)) {
1722     if (SrcVTy->getNumElements() == 1 && !DestTy->isVectorTy()) {
1723       Value *Elem =
1724         Builder->CreateExtractElement(Src,
1725                    Constant::getNullValue(Type::getInt32Ty(CI.getContext())));
1726       return CastInst::Create(Instruction::BitCast, Elem, DestTy);
1727     }
1728   }
1729
1730   if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(Src)) {
1731     // Okay, we have (bitcast (shuffle ..)).  Check to see if this is
1732     // a bitcast to a vector with the same # elts.
1733     if (SVI->hasOneUse() && DestTy->isVectorTy() &&
1734         cast<VectorType>(DestTy)->getNumElements() ==
1735               SVI->getType()->getNumElements() &&
1736         SVI->getType()->getNumElements() ==
1737           cast<VectorType>(SVI->getOperand(0)->getType())->getNumElements()) {
1738       BitCastInst *Tmp;
1739       // If either of the operands is a cast from CI.getType(), then
1740       // evaluating the shuffle in the casted destination's type will allow
1741       // us to eliminate at least one cast.
1742       if (((Tmp = dyn_cast<BitCastInst>(SVI->getOperand(0))) &&
1743            Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy) ||
1744           ((Tmp = dyn_cast<BitCastInst>(SVI->getOperand(1))) &&
1745            Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy)) {
1746         Value *LHS = Builder->CreateBitCast(SVI->getOperand(0), DestTy);
1747         Value *RHS = Builder->CreateBitCast(SVI->getOperand(1), DestTy);
1748         // Return a new shuffle vector.  Use the same element ID's, as we
1749         // know the vector types match #elts.
1750         return new ShuffleVectorInst(LHS, RHS, SVI->getOperand(2));
1751       }
1752     }
1753   }
1754
1755   if (SrcTy->isPointerTy())
1756     return commonPointerCastTransforms(CI);
1757   return commonCastTransforms(CI);
1758 }