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                                         int &Offset) {
  26   assert(Val->getType()->isInteger(32) && "Unexpected allocation size type!");
  27   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Val)) {
  28     Offset = CI->getZExtValue();
  29     Scale  = 0;
  30     return ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Val->getContext()), 0);
  31   }
  32
  33   if (BinaryOperator *I = dyn_cast<BinaryOperator>(Val)) {
  34     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
  35       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
  36         // This is a value scaled by '1 << the shift amt'.
  37         Scale = 1U << RHS->getZExtValue();
  38         Offset = 0;
  39         return I->getOperand(0);
  40       }
  41
  42       if (I->getOpcode() == Instruction::Mul) {
  43         // This value is scaled by 'RHS'.
  44         Scale = RHS->getZExtValue();
  45         Offset = 0;
  46         return I->getOperand(0);
  47       }
  48
  49       if (I->getOpcode() == Instruction::Add) {
  50         // We have X+C.  Check to see if we really have (X*C2)+C1,
  51         // where C1 is divisible by C2.
  52         unsigned SubScale;
  53         Value *SubVal =
  54           DecomposeSimpleLinearExpr(I->getOperand(0), SubScale, Offset);
  55         Offset += RHS->getZExtValue();
  56         Scale = SubScale;
  57         return SubVal;
  58       }
  59     }
  60   }
  61
  62   // Otherwise, we can't look past this.
  63   Scale = 1;
  64   Offset = 0;
  65   return Val;
  66 }
  67
  68 /// PromoteCastOfAllocation - If we find a cast of an allocation instruction,
  69 /// try to eliminate the cast by moving the type information into the alloc.
  70 Instruction *InstCombiner::PromoteCastOfAllocation(BitCastInst &CI,
  71                                                    AllocaInst &AI) {
  72   // This requires TargetData to get the alloca alignment and size information.
  73   if (!TD) return 0;
  74
  75   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(CI.getType());
  76
  77   BuilderTy AllocaBuilder(*Builder);
  78   AllocaBuilder.SetInsertPoint(AI.getParent(), &AI);
  79
  80   // Get the type really allocated and the type casted to.
  81   const Type *AllocElTy = AI.getAllocatedType();
  82   const Type *CastElTy = PTy->getElementType();
  83   if (!AllocElTy->isSized() || !CastElTy->isSized()) return 0;
  84
  85   unsigned AllocElTyAlign = TD->getABITypeAlignment(AllocElTy);
  86   unsigned CastElTyAlign = TD->getABITypeAlignment(CastElTy);
  87   if (CastElTyAlign < AllocElTyAlign) return 0;
  88
  89   // If the allocation has multiple uses, only promote it if we are strictly
  90   // increasing the alignment of the resultant allocation.  If we keep it the
  91   // same, we open the door to infinite loops of various kinds.  (A reference
  92   // from a dbg.declare doesn't count as a use for this purpose.)
  93   if (!AI.hasOneUse() && !hasOneUsePlusDeclare(&AI) &&
  94       CastElTyAlign == AllocElTyAlign) return 0;
  95
  96   uint64_t AllocElTySize = TD->getTypeAllocSize(AllocElTy);
  97   uint64_t CastElTySize = TD->getTypeAllocSize(CastElTy);
  98   if (CastElTySize == 0 || AllocElTySize == 0) return 0;
  99
 100   // See if we can satisfy the modulus by pulling a scale out of the array
 101   // size argument.
 102   unsigned ArraySizeScale;
 103   int ArrayOffset;
 104   Value *NumElements = // See if the array size is a decomposable linear expr.
 105     DecomposeSimpleLinearExpr(AI.getOperand(0), ArraySizeScale, ArrayOffset);
 106
 107   // If we can now satisfy the modulus, by using a non-1 scale, we really can
 108   // do the xform.
 109   if ((AllocElTySize*ArraySizeScale) % CastElTySize != 0 ||
 110       (AllocElTySize*ArrayOffset   ) % CastElTySize != 0) return 0;
 111
 112   unsigned Scale = (AllocElTySize*ArraySizeScale)/CastElTySize;
 113   Value *Amt = 0;
 114   if (Scale == 1) {
 115     Amt = NumElements;
 116   } else {
 117     Amt = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(CI.getContext()), Scale);
 118     // Insert before the alloca, not before the cast.
 119     Amt = AllocaBuilder.CreateMul(Amt, NumElements, "tmp");
 120   }
 121
 122   if (int Offset = (AllocElTySize*ArrayOffset)/CastElTySize) {
 123     Value *Off = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(CI.getContext()),
 124                                   Offset, true);
 125     Amt = AllocaBuilder.CreateAdd(Amt, Off, "tmp");
 126   }
 127
 128   AllocaInst *New = AllocaBuilder.CreateAlloca(CastElTy, Amt);
 129   New->setAlignment(AI.getAlignment());
 130   New->takeName(&AI);
 131
 132   // If the allocation has one real use plus a dbg.declare, just remove the
 133   // declare.
 134   if (DbgDeclareInst *DI = hasOneUsePlusDeclare(&AI)) {
 135     EraseInstFromFunction(*(Instruction*)DI);
 136   }
 137   // If the allocation has multiple real uses, insert a cast and change all
 138   // things that used it to use the new cast.  This will also hack on CI, but it
 139   // will die soon.
 140   else if (!AI.hasOneUse()) {
 141     // New is the allocation instruction, pointer typed. AI is the original
 142     // allocation instruction, also pointer typed. Thus, cast to use is BitCast.
 143     Value *NewCast = AllocaBuilder.CreateBitCast(New, AI.getType(), "tmpcast");
 144     AI.replaceAllUsesWith(NewCast);
 145   }
 146   return ReplaceInstUsesWith(CI, New);
 147 }
 148
 149
 150 /// CanEvaluateInDifferentType - Return true if we can take the specified value
 151 /// and return it as type Ty without inserting any new casts and without
 152 /// changing the computed value.  This is used by code that tries to decide
 153 /// whether promoting or shrinking integer operations to wider or smaller types
 154 /// will allow us to eliminate a truncate or extend.
 155 ///
 156 /// This is a truncation operation if Ty is smaller than V->getType(), or an
 157 /// extension operation if Ty is larger.
 158 ///
 159 /// If CastOpc is a truncation, then Ty will be a type smaller than V.  We
 160 /// should return true if trunc(V) can be computed by computing V in the smaller
 161 /// type.  If V is an instruction, then trunc(inst(x,y)) can be computed as
 162 /// inst(trunc(x),trunc(y)), which only makes sense if x and y can be
 163 /// efficiently truncated.
 164 ///
 165 /// If CastOpc is a sext or zext, we are asking if the low bits of the value can
 166 /// bit computed in a larger type, which is then and'd or sext_in_reg'd to get
 167 /// the final result.
 168 bool InstCombiner::CanEvaluateInDifferentType(Value *V, const Type *Ty,
 169                                               unsigned CastOpc,
 170                                               int &NumCastsRemoved){
 171   // We can always evaluate constants in another type.
 172   if (isa<Constant>(V))
 173     return true;
 174
 175   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
 176   if (!I) return false;
 177
 178   const Type *OrigTy = V->getType();
 179
 180   // If this is an extension or truncate, we can often eliminate it.
 181   if (isa<TruncInst>(I) || isa<ZExtInst>(I) || isa<SExtInst>(I)) {
 182     // If this is a cast from the destination type, we can trivially eliminate
 183     // it, and this will remove a cast overall.
 184     if (I->getOperand(0)->getType() == Ty) {
 185       // If the first operand is itself a cast, and is eliminable, do not count
 186       // this as an eliminable cast.  We would prefer to eliminate those two
 187       // casts first.
 188       if (!isa<CastInst>(I->getOperand(0)) && I->hasOneUse())
 189         ++NumCastsRemoved;
 190       return true;
 191     }
 192   }
 193
 194   // We can't extend or shrink something that has multiple uses: doing so would
 195   // require duplicating the instruction in general, which isn't profitable.
 196   if (!I->hasOneUse()) return false;
 197
 198   unsigned Opc = I->getOpcode();
 199   switch (Opc) {
 200   case Instruction::Add:
 201   case Instruction::Sub:
 202   case Instruction::Mul:
 203   case Instruction::And:
 204   case Instruction::Or:
 205   case Instruction::Xor:
 206     // These operators can all arbitrarily be extended or truncated.
 207     return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
 208                                       NumCastsRemoved) &&
 209            CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, CastOpc,
 210                                       NumCastsRemoved);
 211
 212   case Instruction::UDiv:
 213   case Instruction::URem: {
 214     // UDiv and URem can be truncated if all the truncated bits are zero.
 215     uint32_t OrigBitWidth = OrigTy->getScalarSizeInBits();
 216     uint32_t BitWidth = Ty->getScalarSizeInBits();
 217     if (BitWidth < OrigBitWidth) {
 218       APInt Mask = APInt::getHighBitsSet(OrigBitWidth, OrigBitWidth-BitWidth);
 219       if (MaskedValueIsZero(I->getOperand(0), Mask) &&
 220           MaskedValueIsZero(I->getOperand(1), Mask)) {
 221         return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
 222                                           NumCastsRemoved) &&
 223                CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, CastOpc,
 224                                           NumCastsRemoved);
 225       }
 226     }
 227     break;
 228   }
 229   case Instruction::Shl:
 230     // If we are truncating the result of this SHL, and if it's a shift of a
 231     // constant amount, we can always perform a SHL in a smaller type.
 232     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
 233       uint32_t BitWidth = Ty->getScalarSizeInBits();
 234       if (BitWidth < OrigTy->getScalarSizeInBits() &&
 235           CI->getLimitedValue(BitWidth) < BitWidth)
 236         return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
 237                                           NumCastsRemoved);
 238     }
 239     break;
 240   case Instruction::LShr:
 241     // If this is a truncate of a logical shr, we can truncate it to a smaller
 242     // lshr iff we know that the bits we would otherwise be shifting in are
 243     // already zeros.
 244     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
 245       uint32_t OrigBitWidth = OrigTy->getScalarSizeInBits();
 246       uint32_t BitWidth = Ty->getScalarSizeInBits();
 247       if (BitWidth < OrigBitWidth &&
 248           MaskedValueIsZero(I->getOperand(0),
 249             APInt::getHighBitsSet(OrigBitWidth, OrigBitWidth-BitWidth)) &&
 250           CI->getLimitedValue(BitWidth) < BitWidth) {
 251         return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
 252                                           NumCastsRemoved);
 253       }
 254     }
 255     break;
 256   case Instruction::ZExt:
 257   case Instruction::SExt:
 258   case Instruction::Trunc:
 259     // If this is the same kind of case as our original (e.g. zext+zext), we
 260     // can safely replace it.  Note that replacing it does not reduce the number
 261     // of casts in the input.
 262     if (Opc == CastOpc)
 263       return true;
 264
 265     // sext (zext ty1), ty2 -> zext ty2
 266     if (CastOpc == Instruction::SExt && Opc == Instruction::ZExt)
 267       return true;
 268     break;
 269   case Instruction::Select: {
 270     SelectInst *SI = cast<SelectInst>(I);
 271     return CanEvaluateInDifferentType(SI->getTrueValue(), Ty, CastOpc,
 272                                       NumCastsRemoved) &&
 273            CanEvaluateInDifferentType(SI->getFalseValue(), Ty, CastOpc,
 274                                       NumCastsRemoved);
 275   }
 276   case Instruction::PHI: {
 277     // We can change a phi if we can change all operands.
 278     PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
 279     for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
 280       if (!CanEvaluateInDifferentType(PN->getIncomingValue(i), Ty, CastOpc,
 281                                       NumCastsRemoved))
 282         return false;
 283     return true;
 284   }
 285   default:
 286     // TODO: Can handle more cases here.
 287     break;
 288   }
 289
 290   return false;
 291 }
 292
 293 /// EvaluateInDifferentType - Given an expression that
 294 /// CanEvaluateInDifferentType returns true for, actually insert the code to
 295 /// evaluate the expression.
 296 Value *InstCombiner::EvaluateInDifferentType(Value *V, const Type *Ty,
 297                                              bool isSigned) {
 298   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
 299     return ConstantExpr::getIntegerCast(C, Ty, isSigned /*Sext or ZExt*/);
 300
 301   // Otherwise, it must be an instruction.
 302   Instruction *I = cast<Instruction>(V);
 303   Instruction *Res = 0;
 304   unsigned Opc = I->getOpcode();
 305   switch (Opc) {
 306   case Instruction::Add:
 307   case Instruction::Sub:
 308   case Instruction::Mul:
 309   case Instruction::And:
 310   case Instruction::Or:
 311   case Instruction::Xor:
 312   case Instruction::AShr:
 313   case Instruction::LShr:
 314   case Instruction::Shl:
 315   case Instruction::UDiv:
 316   case Instruction::URem: {
 317     Value *LHS = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, isSigned);
 318     Value *RHS = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, isSigned);
 319     Res = BinaryOperator::Create((Instruction::BinaryOps)Opc, LHS, RHS);
 320     break;
 321   }
 322   case Instruction::Trunc:
 323   case Instruction::ZExt:
 324   case Instruction::SExt:
 325     // If the source type of the cast is the type we're trying for then we can
 326     // just return the source.  There's no need to insert it because it is not
 327     // new.
 328     if (I->getOperand(0)->getType() == Ty)
 329       return I->getOperand(0);
 330
 331     // Otherwise, must be the same type of cast, so just reinsert a new one.
 332     Res = CastInst::Create(cast<CastInst>(I)->getOpcode(), I->getOperand(0),Ty);
 333     break;
 334   case Instruction::Select: {
 335     Value *True = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, isSigned);
 336     Value *False = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(2), Ty, isSigned);
 337     Res = SelectInst::Create(I->getOperand(0), True, False);
 338     break;
 339   }
 340   case Instruction::PHI: {
 341     PHINode *OPN = cast<PHINode>(I);
 342     PHINode *NPN = PHINode::Create(Ty);
 343     for (unsigned i = 0, e = OPN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
 344       Value *V =EvaluateInDifferentType(OPN->getIncomingValue(i), Ty, isSigned);
 345       NPN->addIncoming(V, OPN->getIncomingBlock(i));
 346     }
 347     Res = NPN;
 348     break;
 349   }
 350   default:
 351     // TODO: Can handle more cases here.
 352     llvm_unreachable("Unreachable!");
 353     break;
 354   }
 355
 356   Res->takeName(I);
 357   return InsertNewInstBefore(Res, *I);
 358 }
 359
 360
 361 /// This function is a wrapper around CastInst::isEliminableCastPair. It
 362 /// simply extracts arguments and returns what that function returns.
 363 static Instruction::CastOps
 364 isEliminableCastPair(
 365   const CastInst *CI, ///< The first cast instruction
 366   unsigned opcode,       ///< The opcode of the second cast instruction
 367   const Type *DstTy,     ///< The target type for the second cast instruction
 368   TargetData *TD         ///< The target data for pointer size
 369 ) {
 370
 371   const Type *SrcTy = CI->getOperand(0)->getType();   // A from above
 372   const Type *MidTy = CI->getType();                  // B from above
 373
 374   // Get the opcodes of the two Cast instructions
 375   Instruction::CastOps firstOp = Instruction::CastOps(CI->getOpcode());
 376   Instruction::CastOps secondOp = Instruction::CastOps(opcode);
 377
 378   unsigned Res = CastInst::isEliminableCastPair(firstOp, secondOp, SrcTy, MidTy,
 379                                                 DstTy,
 380                                   TD ? TD->getIntPtrType(CI->getContext()) : 0);
 381
 382   // We don't want to form an inttoptr or ptrtoint that converts to an integer
 383   // type that differs from the pointer size.
 384   if ((Res == Instruction::IntToPtr &&
 385           (!TD || SrcTy != TD->getIntPtrType(CI->getContext()))) ||
 386       (Res == Instruction::PtrToInt &&
 387           (!TD || DstTy != TD->getIntPtrType(CI->getContext()))))
 388     Res = 0;
 389
 390   return Instruction::CastOps(Res);
 391 }
 392
 393 /// ValueRequiresCast - Return true if the cast from "V to Ty" actually results
 394 /// in any code being generated.  It does not require codegen if V is simple
 395 /// enough or if the cast can be folded into other casts.
 396 bool InstCombiner::ValueRequiresCast(Instruction::CastOps opcode,const Value *V,
 397                                      const Type *Ty) {
 398   if (V->getType() == Ty || isa<Constant>(V)) return false;
 399
 400   // If this is another cast that can be eliminated, it isn't codegen either.
 401   if (const CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(V))
 402     if (isEliminableCastPair(CI, opcode, Ty, TD))
 403       return false;
 404   return true;
 405 }
 406
 407
 408 /// @brief Implement the transforms common to all CastInst visitors.
 409 Instruction *InstCombiner::commonCastTransforms(CastInst &CI) {
 410   Value *Src = CI.getOperand(0);
 411
 412   // Many cases of "cast of a cast" are eliminable. If it's eliminable we just
 413   // eliminate it now.
 414   if (CastInst *CSrc = dyn_cast<CastInst>(Src)) {   // A->B->C cast
 415     if (Instruction::CastOps opc =
 416         isEliminableCastPair(CSrc, CI.getOpcode(), CI.getType(), TD)) {
 417       // The first cast (CSrc) is eliminable so we need to fix up or replace
 418       // the second cast (CI). CSrc will then have a good chance of being dead.
 419       return CastInst::Create(opc, CSrc->getOperand(0), CI.getType());
 420     }
 421   }
 422
 423   // If we are casting a select then fold the cast into the select
 424   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Src))
 425     if (Instruction *NV = FoldOpIntoSelect(CI, SI))
 426       return NV;
 427
 428   // If we are casting a PHI then fold the cast into the PHI
 429   if (isa<PHINode>(Src)) {
 430     // We don't do this if this would create a PHI node with an illegal type if
 431     // it is currently legal.
 432     if (!isa<IntegerType>(Src->getType()) ||
 433         !isa<IntegerType>(CI.getType()) ||
 434         ShouldChangeType(CI.getType(), Src->getType()))
 435       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(CI))
 436         return NV;
 437   }
 438
 439   return 0;
 440 }
 441
 442 /// @brief Implement the transforms for cast of pointer (bitcast/ptrtoint)
 443 Instruction *InstCombiner::commonPointerCastTransforms(CastInst &CI) {
 444   Value *Src = CI.getOperand(0);
 445
 446   if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Src)) {
 447     // If casting the result of a getelementptr instruction with no offset, turn
 448     // this into a cast of the original pointer!
 449     if (GEP->hasAllZeroIndices()) {
 450       // Changing the cast operand is usually not a good idea but it is safe
 451       // here because the pointer operand is being replaced with another
 452       // pointer operand so the opcode doesn't need to change.
 453       Worklist.Add(GEP);
 454       CI.setOperand(0, GEP->getOperand(0));
 455       return &CI;
 456     }
 457
 458     // If the GEP has a single use, and the base pointer is a bitcast, and the
 459     // GEP computes a constant offset, see if we can convert these three
 460     // instructions into fewer.  This typically happens with unions and other
 461     // non-type-safe code.
 462     if (TD && GEP->hasOneUse() && isa<BitCastInst>(GEP->getOperand(0))) {
 463       if (GEP->hasAllConstantIndices()) {
 464         // We are guaranteed to get a constant from EmitGEPOffset.
 465         ConstantInt *OffsetV = cast<ConstantInt>(EmitGEPOffset(GEP));
 466         int64_t Offset = OffsetV->getSExtValue();
 467
 468         // Get the base pointer input of the bitcast, and the type it points to.
 469         Value *OrigBase = cast<BitCastInst>(GEP->getOperand(0))->getOperand(0);
 470         const Type *GEPIdxTy =
 471           cast<PointerType>(OrigBase->getType())->getElementType();
 472         SmallVector<Value*, 8> NewIndices;
 473         if (FindElementAtOffset(GEPIdxTy, Offset, NewIndices)) {
 474           // If we were able to index down into an element, create the GEP
 475           // and bitcast the result.  This eliminates one bitcast, potentially
 476           // two.
 477           Value *NGEP = cast<GEPOperator>(GEP)->isInBounds() ?
 478             Builder->CreateInBoundsGEP(OrigBase,
 479                                        NewIndices.begin(), NewIndices.end()) :
 480             Builder->CreateGEP(OrigBase, NewIndices.begin(), NewIndices.end());
 481           NGEP->takeName(GEP);
 482
 483           if (isa<BitCastInst>(CI))
 484             return new BitCastInst(NGEP, CI.getType());
 485           assert(isa<PtrToIntInst>(CI));
 486           return new PtrToIntInst(NGEP, CI.getType());
 487         }
 488       }
 489     }
 490   }
 491
 492   return commonCastTransforms(CI);
 493 }
 494
 495 /// commonIntCastTransforms - This function implements the common transforms
 496 /// for trunc, zext, and sext.
 497 Instruction *InstCombiner::commonIntCastTransforms(CastInst &CI) {
 498   if (Instruction *Result = commonCastTransforms(CI))
 499     return Result;
 500
 501   Value *Src = CI.getOperand(0);
 502   const Type *SrcTy = Src->getType();
 503   const Type *DestTy = CI.getType();
 504   uint32_t SrcBitSize = SrcTy->getScalarSizeInBits();
 505   uint32_t DestBitSize = DestTy->getScalarSizeInBits();
 506
 507   // See if we can simplify any instructions used by the LHS whose sole
 508   // purpose is to compute bits we don't care about.
 509   if (SimplifyDemandedInstructionBits(CI))
 510     return &CI;
 511
 512   // If the source isn't an instruction or has more than one use then we
 513   // can't do anything more.
 514   Instruction *SrcI = dyn_cast<Instruction>(Src);
 515   if (!SrcI || !Src->hasOneUse())
 516     return 0;
 517
 518   // Attempt to propagate the cast into the instruction for int->int casts.
 519   int NumCastsRemoved = 0;
 520   // Only do this if the dest type is a simple type, don't convert the
 521   // expression tree to something weird like i93 unless the source is also
 522   // strange.
 523   if ((isa<VectorType>(DestTy) ||
 524        ShouldChangeType(SrcI->getType(), DestTy)) &&
 525       CanEvaluateInDifferentType(SrcI, DestTy,
 526                                  CI.getOpcode(), NumCastsRemoved)) {
 527     // If this cast is a truncate, evaluting in a different type always
 528     // eliminates the cast, so it is always a win.  If this is a zero-extension,
 529     // we need to do an AND to maintain the clear top-part of the computation,
 530     // so we require that the input have eliminated at least one cast.  If this
 531     // is a sign extension, we insert two new casts (to do the extension) so we
 532     // require that two casts have been eliminated.
 533     bool DoXForm = false;
 534     bool JustReplace = false;
 535     switch (CI.getOpcode()) {
 536     default:
 537       // All the others use floating point so we shouldn't actually
 538       // get here because of the check above.
 539       llvm_unreachable("Unknown cast type");
 540     case Instruction::Trunc:
 541       DoXForm = true;
 542       break;
 543     case Instruction::ZExt: {
 544       DoXForm = NumCastsRemoved >= 1;
 545
 546       if (!DoXForm && 0) {
 547         // If it's unnecessary to issue an AND to clear the high bits, it's
 548         // always profitable to do this xform.
 549         Value *TryRes = EvaluateInDifferentType(SrcI, DestTy, false);
 550         APInt Mask(APInt::getBitsSet(DestBitSize, SrcBitSize, DestBitSize));
 551         if (MaskedValueIsZero(TryRes, Mask))
 552           return ReplaceInstUsesWith(CI, TryRes);
 553
 554         if (Instruction *TryI = dyn_cast<Instruction>(TryRes))
 555           if (TryI->use_empty())
 556             EraseInstFromFunction(*TryI);
 557       }
 558       break;
 559     }
 560     case Instruction::SExt: {
 561       DoXForm = NumCastsRemoved >= 2;
 562       if (!DoXForm && !isa<TruncInst>(SrcI) && 0) {
 563         // If we do not have to emit the truncate + sext pair, then it's always
 564         // profitable to do this xform.
 565         //
 566         // It's not safe to eliminate the trunc + sext pair if one of the
 567         // eliminated cast is a truncate. e.g.
 568         // t2 = trunc i32 t1 to i16
 569         // t3 = sext i16 t2 to i32
 570         // !=
 571         // i32 t1
 572         Value *TryRes = EvaluateInDifferentType(SrcI, DestTy, true);
 573         unsigned NumSignBits = ComputeNumSignBits(TryRes);
 574         if (NumSignBits > (DestBitSize - SrcBitSize))
 575           return ReplaceInstUsesWith(CI, TryRes);
 576
 577         if (Instruction *TryI = dyn_cast<Instruction>(TryRes))
 578           if (TryI->use_empty())
 579             EraseInstFromFunction(*TryI);
 580       }
 581       break;
 582     }
 583     }
 584
 585     if (DoXForm) {
 586       DEBUG(errs() << "ICE: EvaluateInDifferentType converting expression type"
 587             " to avoid cast: " << CI);
 588       Value *Res = EvaluateInDifferentType(SrcI, DestTy,
 589                                            CI.getOpcode() == Instruction::SExt);
 590       if (JustReplace)
 591         // Just replace this cast with the result.
 592         return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
 593
 594       assert(Res->getType() == DestTy);
 595       switch (CI.getOpcode()) {
 596       default: llvm_unreachable("Unknown cast type!");
 597       case Instruction::Trunc:
 598         // Just replace this cast with the result.
 599         return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
 600       case Instruction::ZExt: {
 601         assert(SrcBitSize < DestBitSize && "Not a zext?");
 602
 603         // If the high bits are already zero, just replace this cast with the
 604         // result.
 605         APInt Mask(APInt::getBitsSet(DestBitSize, SrcBitSize, DestBitSize));
 606         if (MaskedValueIsZero(Res, Mask))
 607           return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
 608
 609         // We need to emit an AND to clear the high bits.
 610         Constant *C = ConstantInt::get(CI.getContext(),
 611                                  APInt::getLowBitsSet(DestBitSize, SrcBitSize));
 612         return BinaryOperator::CreateAnd(Res, C);
 613       }
 614       case Instruction::SExt: {
 615         // If the high bits are already filled with sign bit, just replace this
 616         // cast with the result.
 617         unsigned NumSignBits = ComputeNumSignBits(Res);
 618         if (NumSignBits > (DestBitSize - SrcBitSize))
 619           return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
 620
 621         // We need to emit a cast to truncate, then a cast to sext.
 622         return new SExtInst(Builder->CreateTrunc(Res, Src->getType()), DestTy);
 623       }
 624       }
 625     }
 626   }
 627
 628   return 0;
 629 }
 630
 631
 632 Instruction *InstCombiner::visitTrunc(TruncInst &CI) {
 633   if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
 634     return Result;
 635
 636   Value *Src = CI.getOperand(0);
 637   const Type *DestTy = CI.getType();
 638   uint32_t DestBitWidth = DestTy->getScalarSizeInBits();
 639   uint32_t SrcBitWidth = Src->getType()->getScalarSizeInBits();
 640
 641   // Canonicalize trunc x to i1 -> (icmp ne (and x, 1), 0)
 642   if (DestBitWidth == 1) {
 643     Constant *One = ConstantInt::get(Src->getType(), 1);
 644     Src = Builder->CreateAnd(Src, One, "tmp");
 645     Value *Zero = Constant::getNullValue(Src->getType());
 646     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Src, Zero);
 647   }
 648
 649   // Optimize trunc(lshr(x, c)) to pull the shift through the truncate.
 650   ConstantInt *ShAmtV = 0;
 651   Value *ShiftOp = 0;
 652   if (Src->hasOneUse() &&
 653       match(Src, m_LShr(m_Value(ShiftOp), m_ConstantInt(ShAmtV)))) {
 654     uint32_t ShAmt = ShAmtV->getLimitedValue(SrcBitWidth);
 655
 656     // Get a mask for the bits shifting in.
 657     APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(SrcBitWidth, ShAmt).shl(DestBitWidth));
 658     if (MaskedValueIsZero(ShiftOp, Mask)) {
 659       if (ShAmt >= DestBitWidth)        // All zeros.
 660         return ReplaceInstUsesWith(CI, Constant::getNullValue(DestTy));
 661
 662       // Okay, we can shrink this.  Truncate the input, then return a new
 663       // shift.
 664       Value *V1 = Builder->CreateTrunc(ShiftOp, DestTy, ShiftOp->getName());
 665       Value *V2 = ConstantExpr::getTrunc(ShAmtV, DestTy);
 666       return BinaryOperator::CreateLShr(V1, V2);
 667     }
 668   }
 669
 670   // Transform trunc(shl(X, C)) -> shl(trunc(X), C)
 671   if (Src->hasOneUse() &&
 672       match(Src, m_Shl(m_Value(ShiftOp), m_ConstantInt(ShAmtV)))) {
 673     uint32_t ShAmt = ShAmtV->getLimitedValue(SrcBitWidth);
 674     if (ShAmt >= DestBitWidth)        // All zeros.
 675       return ReplaceInstUsesWith(CI, Constant::getNullValue(DestTy));
 676
 677     // Okay, we can shrink this.  Truncate the input, then return a new
 678     // shift.
 679     Value *V1 = Builder->CreateTrunc(ShiftOp, DestTy, ShiftOp->getName());
 680     Value *V2 = ConstantExpr::getTrunc(ShAmtV, DestTy);
 681     return BinaryOperator::CreateShl(V1, V2);
 682   }
 683
 684   // If we are discarding information from a simple binop, rewrite.
 685   if (Src->hasOneUse() && isa<Instruction>(Src)) {
 686     Instruction *SrcI = cast<Instruction>(Src);
 687     switch (SrcI->getOpcode()) {
 688     default: break;
 689     case Instruction::Add:
 690     // TODO: SUB?
 691     case Instruction::Mul:
 692     case Instruction::And:
 693     case Instruction::Or:
 694     case Instruction::Xor:
 695       Value *Op0 = SrcI->getOperand(0);
 696       Value *Op1 = SrcI->getOperand(1);
 697
 698       // Don't insert two casts unless at least one can be eliminated.
 699       if (!ValueRequiresCast(Instruction::Trunc, Op1, DestTy) ||
 700           !ValueRequiresCast(Instruction::Trunc, Op0, DestTy)) {
 701         Op0 = Builder->CreateTrunc(Op0, DestTy, Op0->getName());
 702         Op1 = Builder->CreateTrunc(Op1, DestTy, Op1->getName());
 703         return BinaryOperator::Create(cast<BinaryOperator>(SrcI)->getOpcode(),
 704                                       Op0, Op1);
 705       }
 706     }
 707   }
 708
 709   return 0;
 710 }
 711
 712 /// transformZExtICmp - Transform (zext icmp) to bitwise / integer operations
 713 /// in order to eliminate the icmp.
 714 Instruction *InstCombiner::transformZExtICmp(ICmpInst *ICI, Instruction &CI,
 715                                              bool DoXform) {
 716   // If we are just checking for a icmp eq of a single bit and zext'ing it
 717   // to an integer, then shift the bit to the appropriate place and then
 718   // cast to integer to avoid the comparison.
 719   if (ConstantInt *Op1C = dyn_cast<ConstantInt>(ICI->getOperand(1))) {
 720     const APInt &Op1CV = Op1C->getValue();
 721
 722     // zext (x <s  0) to i32 --> x>>u31      true if signbit set.
 723     // zext (x >s -1) to i32 --> (x>>u31)^1  true if signbit clear.
 724     if ((ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && Op1CV == 0) ||
 725         (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT &&Op1CV.isAllOnesValue())) {
 726       if (!DoXform) return ICI;
 727
 728       Value *In = ICI->getOperand(0);
 729       Value *Sh = ConstantInt::get(In->getType(),
 730                                    In->getType()->getScalarSizeInBits()-1);
 731       In = Builder->CreateLShr(In, Sh, In->getName()+".lobit");
 732       if (In->getType() != CI.getType())
 733         In = Builder->CreateIntCast(In, CI.getType(), false/*ZExt*/, "tmp");
 734
 735       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT) {
 736         Constant *One = ConstantInt::get(In->getType(), 1);
 737         In = Builder->CreateXor(In, One, In->getName()+".not");
 738       }
 739
 740       return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
 741     }
 742
 743
 744
 745     // zext (X == 0) to i32 --> X^1      iff X has only the low bit set.
 746     // zext (X == 0) to i32 --> (X>>1)^1 iff X has only the 2nd bit set.
 747     // zext (X == 1) to i32 --> X        iff X has only the low bit set.
 748     // zext (X == 2) to i32 --> X>>1     iff X has only the 2nd bit set.
 749     // zext (X != 0) to i32 --> X        iff X has only the low bit set.
 750     // zext (X != 0) to i32 --> X>>1     iff X has only the 2nd bit set.
 751     // zext (X != 1) to i32 --> X^1      iff X has only the low bit set.
 752     // zext (X != 2) to i32 --> (X>>1)^1 iff X has only the 2nd bit set.
 753     if ((Op1CV == 0 || Op1CV.isPowerOf2()) &&
 754         // This only works for EQ and NE
 755         ICI->isEquality()) {
 756       // If Op1C some other power of two, convert:
 757       uint32_t BitWidth = Op1C->getType()->getBitWidth();
 758       APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
 759       APInt TypeMask(APInt::getAllOnesValue(BitWidth));
 760       ComputeMaskedBits(ICI->getOperand(0), TypeMask, KnownZero, KnownOne);
 761
 762       APInt KnownZeroMask(~KnownZero);
 763       if (KnownZeroMask.isPowerOf2()) { // Exactly 1 possible 1?
 764         if (!DoXform) return ICI;
 765
 766         bool isNE = ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
 767         if (Op1CV != 0 && (Op1CV != KnownZeroMask)) {
 768           // (X&4) == 2 --> false
 769           // (X&4) != 2 --> true
 770           Constant *Res = ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(CI.getContext()),
 771                                            isNE);
 772           Res = ConstantExpr::getZExt(Res, CI.getType());
 773           return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
 774         }
 775
 776         uint32_t ShiftAmt = KnownZeroMask.logBase2();
 777         Value *In = ICI->getOperand(0);
 778         if (ShiftAmt) {
 779           // Perform a logical shr by shiftamt.
 780           // Insert the shift to put the result in the low bit.
 781           In = Builder->CreateLShr(In, ConstantInt::get(In->getType(),ShiftAmt),
 782                                    In->getName()+".lobit");
 783         }
 784
 785         if ((Op1CV != 0) == isNE) { // Toggle the low bit.
 786           Constant *One = ConstantInt::get(In->getType(), 1);
 787           In = Builder->CreateXor(In, One, "tmp");
 788         }
 789
 790         if (CI.getType() == In->getType())
 791           return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
 792         else
 793           return CastInst::CreateIntegerCast(In, CI.getType(), false/*ZExt*/);
 794       }
 795     }
 796   }
 797
 798   // icmp ne A, B is equal to xor A, B when A and B only really have one bit.
 799   // It is also profitable to transform icmp eq into not(xor(A, B)) because that
 800   // may lead to additional simplifications.
 801   if (ICI->isEquality() && CI.getType() == ICI->getOperand(0)->getType()) {
 802     if (const IntegerType *ITy = dyn_cast<IntegerType>(CI.getType())) {
 803       uint32_t BitWidth = ITy->getBitWidth();
 804       Value *LHS = ICI->getOperand(0);
 805       Value *RHS = ICI->getOperand(1);
 806
 807       APInt KnownZeroLHS(BitWidth, 0), KnownOneLHS(BitWidth, 0);
 808       APInt KnownZeroRHS(BitWidth, 0), KnownOneRHS(BitWidth, 0);
 809       APInt TypeMask(APInt::getAllOnesValue(BitWidth));
 810       ComputeMaskedBits(LHS, TypeMask, KnownZeroLHS, KnownOneLHS);
 811       ComputeMaskedBits(RHS, TypeMask, KnownZeroRHS, KnownOneRHS);
 812
 813       if (KnownZeroLHS == KnownZeroRHS && KnownOneLHS == KnownOneRHS) {
 814         APInt KnownBits = KnownZeroLHS | KnownOneLHS;
 815         APInt UnknownBit = ~KnownBits;
 816         if (UnknownBit.countPopulation() == 1) {
 817           if (!DoXform) return ICI;
 818
 819           Value *Result = Builder->CreateXor(LHS, RHS);
 820
 821           // Mask off any bits that are set and won't be shifted away.
 822           if (KnownOneLHS.uge(UnknownBit))
 823             Result = Builder->CreateAnd(Result,
 824                                         ConstantInt::get(ITy, UnknownBit));
 825
 826           // Shift the bit we're testing down to the lsb.
 827           Result = Builder->CreateLShr(
 828                Result, ConstantInt::get(ITy, UnknownBit.countTrailingZeros()));
 829
 830           if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
 831             Result = Builder->CreateXor(Result, ConstantInt::get(ITy, 1));
 832           Result->takeName(ICI);
 833           return ReplaceInstUsesWith(CI, Result);
 834         }
 835       }
 836     }
 837   }
 838
 839   return 0;
 840 }
 841
 842 Instruction *InstCombiner::visitZExt(ZExtInst &CI) {
 843   // If one of the common conversion will work, do it.
 844   if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
 845     return Result;
 846
 847   Value *Src = CI.getOperand(0);
 848
 849   // If this is a TRUNC followed by a ZEXT then we are dealing with integral
 850   // types and if the sizes are just right we can convert this into a logical
 851   // 'and' which will be much cheaper than the pair of casts.
 852   if (TruncInst *CSrc = dyn_cast<TruncInst>(Src)) {   // A->B->C cast
 853     // Get the sizes of the types involved.  We know that the intermediate type
 854     // will be smaller than A or C, but don't know the relation between A and C.
 855     Value *A = CSrc->getOperand(0);
 856     unsigned SrcSize = A->getType()->getScalarSizeInBits();
 857     unsigned MidSize = CSrc->getType()->getScalarSizeInBits();
 858     unsigned DstSize = CI.getType()->getScalarSizeInBits();
 859     // If we're actually extending zero bits, then if
 860     // SrcSize <  DstSize: zext(a & mask)
 861     // SrcSize == DstSize: a & mask
 862     // SrcSize  > DstSize: trunc(a) & mask
 863     if (SrcSize < DstSize) {
 864       APInt AndValue(APInt::getLowBitsSet(SrcSize, MidSize));
 865       Constant *AndConst = ConstantInt::get(A->getType(), AndValue);
 866       Value *And = Builder->CreateAnd(A, AndConst, CSrc->getName()+".mask");
 867       return new ZExtInst(And, CI.getType());
 868     }
 869
 870     if (SrcSize == DstSize) {
 871       APInt AndValue(APInt::getLowBitsSet(SrcSize, MidSize));
 872       return BinaryOperator::CreateAnd(A, ConstantInt::get(A->getType(),
 873                                                            AndValue));
 874     }
 875     if (SrcSize > DstSize) {
 876       Value *Trunc = Builder->CreateTrunc(A, CI.getType(), "tmp");
 877       APInt AndValue(APInt::getLowBitsSet(DstSize, MidSize));
 878       return BinaryOperator::CreateAnd(Trunc,
 879                                        ConstantInt::get(Trunc->getType(),
 880                                                                AndValue));
 881     }
 882   }
 883
 884   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Src))
 885     return transformZExtICmp(ICI, CI);
 886
 887   BinaryOperator *SrcI = dyn_cast<BinaryOperator>(Src);
 888   if (SrcI && SrcI->getOpcode() == Instruction::Or) {
 889     // zext (or icmp, icmp) --> or (zext icmp), (zext icmp) if at least one
 890     // of the (zext icmp) will be transformed.
 891     ICmpInst *LHS = dyn_cast<ICmpInst>(SrcI->getOperand(0));
 892     ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(SrcI->getOperand(1));
 893     if (LHS && RHS && LHS->hasOneUse() && RHS->hasOneUse() &&
 894         (transformZExtICmp(LHS, CI, false) ||
 895          transformZExtICmp(RHS, CI, false))) {
 896       Value *LCast = Builder->CreateZExt(LHS, CI.getType(), LHS->getName());
 897       Value *RCast = Builder->CreateZExt(RHS, CI.getType(), RHS->getName());
 898       return BinaryOperator::Create(Instruction::Or, LCast, RCast);
 899     }
 900   }
 901
 902   // zext(trunc(t) & C) -> (t & zext(C)).
 903   if (SrcI && SrcI->getOpcode() == Instruction::And && SrcI->hasOneUse())
 904     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(SrcI->getOperand(1)))
 905       if (TruncInst *TI = dyn_cast<TruncInst>(SrcI->getOperand(0))) {
 906         Value *TI0 = TI->getOperand(0);
 907         if (TI0->getType() == CI.getType())
 908           return
 909             BinaryOperator::CreateAnd(TI0,
 910                                 ConstantExpr::getZExt(C, CI.getType()));
 911       }
 912
 913   // zext((trunc(t) & C) ^ C) -> ((t & zext(C)) ^ zext(C)).
 914   if (SrcI && SrcI->getOpcode() == Instruction::Xor && SrcI->hasOneUse())
 915     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(SrcI->getOperand(1)))
 916       if (BinaryOperator *And = dyn_cast<BinaryOperator>(SrcI->getOperand(0)))
 917         if (And->getOpcode() == Instruction::And && And->hasOneUse() &&
 918             And->getOperand(1) == C)
 919           if (TruncInst *TI = dyn_cast<TruncInst>(And->getOperand(0))) {
 920             Value *TI0 = TI->getOperand(0);
 921             if (TI0->getType() == CI.getType()) {
 922               Constant *ZC = ConstantExpr::getZExt(C, CI.getType());
 923               Value *NewAnd = Builder->CreateAnd(TI0, ZC, "tmp");
 924               return BinaryOperator::CreateXor(NewAnd, ZC);
 925             }
 926           }
 927
 928   // zext (xor i1 X, true) to i32  --> xor (zext i1 X to i32), 1
 929   Value *X;
 930   if (SrcI && SrcI->hasOneUse() && SrcI->getType()->isInteger(1) &&
 931       match(SrcI, m_Not(m_Value(X))) &&
 932       (!X->hasOneUse() || !isa<CmpInst>(X))) {
 933     Value *New = Builder->CreateZExt(X, CI.getType());
 934     return BinaryOperator::CreateXor(New, ConstantInt::get(CI.getType(), 1));
 935   }
 936
 937   return 0;
 938 }
 939
 940 Instruction *InstCombiner::visitSExt(SExtInst &CI) {
 941   if (Instruction *I = commonIntCastTransforms(CI))
 942     return I;
 943
 944   Value *Src = CI.getOperand(0);
 945
 946   // Canonicalize sign-extend from i1 to a select.
 947   if (Src->getType()->isInteger(1))
 948     return SelectInst::Create(Src,
 949                               Constant::getAllOnesValue(CI.getType()),
 950                               Constant::getNullValue(CI.getType()));
 951
 952   // See if the value being truncated is already sign extended.  If so, just
 953   // eliminate the trunc/sext pair.
 954   if (Operator::getOpcode(Src) == Instruction::Trunc) {
 955     Value *Op = cast<User>(Src)->getOperand(0);
 956     unsigned OpBits   = Op->getType()->getScalarSizeInBits();
 957     unsigned MidBits  = Src->getType()->getScalarSizeInBits();
 958     unsigned DestBits = CI.getType()->getScalarSizeInBits();
 959     unsigned NumSignBits = ComputeNumSignBits(Op);
 960
 961     if (OpBits == DestBits) {
 962       // Op is i32, Mid is i8, and Dest is i32.  If Op has more than 24 sign
 963       // bits, it is already ready.
 964       if (NumSignBits > DestBits-MidBits)
 965         return ReplaceInstUsesWith(CI, Op);
 966     } else if (OpBits < DestBits) {
 967       // Op is i32, Mid is i8, and Dest is i64.  If Op has more than 24 sign
 968       // bits, just sext from i32.
 969       if (NumSignBits > OpBits-MidBits)
 970         return new SExtInst(Op, CI.getType(), "tmp");
 971     } else {
 972       // Op is i64, Mid is i8, and Dest is i32.  If Op has more than 56 sign
 973       // bits, just truncate to i32.
 974       if (NumSignBits > OpBits-MidBits)
 975         return new TruncInst(Op, CI.getType(), "tmp");
 976     }
 977   }
 978
 979   // If the input is a shl/ashr pair of a same constant, then this is a sign
 980   // extension from a smaller value.  If we could trust arbitrary bitwidth
 981   // integers, we could turn this into a truncate to the smaller bit and then
 982   // use a sext for the whole extension.  Since we don't, look deeper and check
 983   // for a truncate.  If the source and dest are the same type, eliminate the
 984   // trunc and extend and just do shifts.  For example, turn:
 985   //   %a = trunc i32 %i to i8
 986   //   %b = shl i8 %a, 6
 987   //   %c = ashr i8 %b, 6
 988   //   %d = sext i8 %c to i32
 989   // into:
 990   //   %a = shl i32 %i, 30
 991   //   %d = ashr i32 %a, 30
 992   Value *A = 0;
 993   ConstantInt *BA = 0, *CA = 0;
 994   if (match(Src, m_AShr(m_Shl(m_Value(A), m_ConstantInt(BA)),
 995                         m_ConstantInt(CA))) &&
 996       BA == CA && isa<TruncInst>(A)) {
 997     Value *I = cast<TruncInst>(A)->getOperand(0);
 998     if (I->getType() == CI.getType()) {
 999       unsigned MidSize = Src->getType()->getScalarSizeInBits();
1000       unsigned SrcDstSize = CI.getType()->getScalarSizeInBits();
1001       unsigned ShAmt = CA->getZExtValue()+SrcDstSize-MidSize;
1002       Constant *ShAmtV = ConstantInt::get(CI.getType(), ShAmt);
1003       I = Builder->CreateShl(I, ShAmtV, CI.getName());
1004       return BinaryOperator::CreateAShr(I, ShAmtV);
1005     }
1006   }
1007
1008   return 0;
1009 }
1010
1011
1012 /// FitsInFPType - Return a Constant* for the specified FP constant if it fits
1013 /// in the specified FP type without changing its value.
1014 static Constant *FitsInFPType(ConstantFP *CFP, const fltSemantics &Sem) {
1015   bool losesInfo;
1016   APFloat F = CFP->getValueAPF();
1017   (void)F.convert(Sem, APFloat::rmNearestTiesToEven, &losesInfo);
1018   if (!losesInfo)
1019     return ConstantFP::get(CFP->getContext(), F);
1020   return 0;
1021 }
1022
1023 /// LookThroughFPExtensions - If this is an fp extension instruction, look
1024 /// through it until we get the source value.
1025 static Value *LookThroughFPExtensions(Value *V) {
1026   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
1027     if (I->getOpcode() == Instruction::FPExt)
1028       return LookThroughFPExtensions(I->getOperand(0));
1029
1030   // If this value is a constant, return the constant in the smallest FP type
1031   // that can accurately represent it.  This allows us to turn
1032   // (float)((double)X+2.0) into x+2.0f.
1033   if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(V)) {
1034     if (CFP->getType() == Type::getPPC_FP128Ty(V->getContext()))
1035       return V;  // No constant folding of this.
1036     // See if the value can be truncated to float and then reextended.
1037     if (Value *V = FitsInFPType(CFP, APFloat::IEEEsingle))
1038       return V;
1039     if (CFP->getType()->isDoubleTy())
1040       return V;  // Won't shrink.
1041     if (Value *V = FitsInFPType(CFP, APFloat::IEEEdouble))
1042       return V;
1043     // Don't try to shrink to various long double types.
1044   }
1045
1046   return V;
1047 }
1048
1049 Instruction *InstCombiner::visitFPTrunc(FPTruncInst &CI) {
1050   if (Instruction *I = commonCastTransforms(CI))
1051     return I;
1052
1053   // If we have fptrunc(fadd (fpextend x), (fpextend y)), where x and y are
1054   // smaller than the destination type, we can eliminate the truncate by doing
1055   // the add as the smaller type.  This applies to fadd/fsub/fmul/fdiv as well
1056   // as many builtins (sqrt, etc).
1057   BinaryOperator *OpI = dyn_cast<BinaryOperator>(CI.getOperand(0));
1058   if (OpI && OpI->hasOneUse()) {
1059     switch (OpI->getOpcode()) {
1060     default: break;
1061     case Instruction::FAdd:
1062     case Instruction::FSub:
1063     case Instruction::FMul:
1064     case Instruction::FDiv:
1065     case Instruction::FRem:
1066       const Type *SrcTy = OpI->getType();
1067       Value *LHSTrunc = LookThroughFPExtensions(OpI->getOperand(0));
1068       Value *RHSTrunc = LookThroughFPExtensions(OpI->getOperand(1));
1069       if (LHSTrunc->getType() != SrcTy &&
1070           RHSTrunc->getType() != SrcTy) {
1071         unsigned DstSize = CI.getType()->getScalarSizeInBits();
1072         // If the source types were both smaller than the destination type of
1073         // the cast, do this xform.
1074         if (LHSTrunc->getType()->getScalarSizeInBits() <= DstSize &&
1075             RHSTrunc->getType()->getScalarSizeInBits() <= DstSize) {
1076           LHSTrunc = Builder->CreateFPExt(LHSTrunc, CI.getType());
1077           RHSTrunc = Builder->CreateFPExt(RHSTrunc, CI.getType());
1078           return BinaryOperator::Create(OpI->getOpcode(), LHSTrunc, RHSTrunc);
1079         }
1080       }
1081       break;
1082     }
1083   }
1084   return 0;
1085 }
1086
1087 Instruction *InstCombiner::visitFPExt(CastInst &CI) {
1088   return commonCastTransforms(CI);
1089 }
1090
1091 Instruction *InstCombiner::visitFPToUI(FPToUIInst &FI) {
1092   Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(FI.getOperand(0));
1093   if (OpI == 0)
1094     return commonCastTransforms(FI);
1095
1096   // fptoui(uitofp(X)) --> X
1097   // fptoui(sitofp(X)) --> X
1098   // This is safe if the intermediate type has enough bits in its mantissa to
1099   // accurately represent all values of X.  For example, do not do this with
1100   // i64->float->i64.  This is also safe for sitofp case, because any negative
1101   // 'X' value would cause an undefined result for the fptoui.
1102   if ((isa<UIToFPInst>(OpI) || isa<SIToFPInst>(OpI)) &&
1103       OpI->getOperand(0)->getType() == FI.getType() &&
1104       (int)FI.getType()->getScalarSizeInBits() < /*extra bit for sign */
1105                     OpI->getType()->getFPMantissaWidth())
1106     return ReplaceInstUsesWith(FI, OpI->getOperand(0));
1107
1108   return commonCastTransforms(FI);
1109 }
1110
1111 Instruction *InstCombiner::visitFPToSI(FPToSIInst &FI) {
1112   Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(FI.getOperand(0));
1113   if (OpI == 0)
1114     return commonCastTransforms(FI);
1115
1116   // fptosi(sitofp(X)) --> X
1117   // fptosi(uitofp(X)) --> X
1118   // This is safe if the intermediate type has enough bits in its mantissa to
1119   // accurately represent all values of X.  For example, do not do this with
1120   // i64->float->i64.  This is also safe for sitofp case, because any negative
1121   // 'X' value would cause an undefined result for the fptoui.
1122   if ((isa<UIToFPInst>(OpI) || isa<SIToFPInst>(OpI)) &&
1123       OpI->getOperand(0)->getType() == FI.getType() &&
1124       (int)FI.getType()->getScalarSizeInBits() <=
1125                     OpI->getType()->getFPMantissaWidth())
1126     return ReplaceInstUsesWith(FI, OpI->getOperand(0));
1127
1128   return commonCastTransforms(FI);
1129 }
1130
1131 Instruction *InstCombiner::visitUIToFP(CastInst &CI) {
1132   return commonCastTransforms(CI);
1133 }
1134
1135 Instruction *InstCombiner::visitSIToFP(CastInst &CI) {
1136   return commonCastTransforms(CI);
1137 }
1138
1139 Instruction *InstCombiner::visitPtrToInt(PtrToIntInst &CI) {
1140   // If the destination integer type is smaller than the intptr_t type for
1141   // this target, do a ptrtoint to intptr_t then do a trunc.  This allows the
1142   // trunc to be exposed to other transforms.  Don't do this for extending
1143   // ptrtoint's, because we don't know if the target sign or zero extends its
1144   // pointers.
1145   if (TD &&
1146       CI.getType()->getScalarSizeInBits() < TD->getPointerSizeInBits()) {
1147     Value *P = Builder->CreatePtrToInt(CI.getOperand(0),
1148                                        TD->getIntPtrType(CI.getContext()),
1149                                        "tmp");
1150     return new TruncInst(P, CI.getType());
1151   }
1152
1153   return commonPointerCastTransforms(CI);
1154 }
1155
1156
1157 Instruction *InstCombiner::visitIntToPtr(IntToPtrInst &CI) {
1158   // If the source integer type is larger than the intptr_t type for
1159   // this target, do a trunc to the intptr_t type, then inttoptr of it.  This
1160   // allows the trunc to be exposed to other transforms.  Don't do this for
1161   // extending inttoptr's, because we don't know if the target sign or zero
1162   // extends to pointers.
1163   if (TD && CI.getOperand(0)->getType()->getScalarSizeInBits() >
1164       TD->getPointerSizeInBits()) {
1165     Value *P = Builder->CreateTrunc(CI.getOperand(0),
1166                                     TD->getIntPtrType(CI.getContext()), "tmp");
1167     return new IntToPtrInst(P, CI.getType());
1168   }
1169
1170   if (Instruction *I = commonCastTransforms(CI))
1171     return I;
1172
1173   return 0;
1174 }
1175
1176 Instruction *InstCombiner::visitBitCast(BitCastInst &CI) {
1177   // If the operands are integer typed then apply the integer transforms,
1178   // otherwise just apply the common ones.
1179   Value *Src = CI.getOperand(0);
1180   const Type *SrcTy = Src->getType();
1181   const Type *DestTy = CI.getType();
1182
1183   if (isa<PointerType>(SrcTy)) {
1184     if (Instruction *I = commonPointerCastTransforms(CI))
1185       return I;
1186   } else {
1187     if (Instruction *Result = commonCastTransforms(CI))
1188       return Result;
1189   }
1190
1191
1192   // Get rid of casts from one type to the same type. These are useless and can
1193   // be replaced by the operand.
1194   if (DestTy == Src->getType())
1195     return ReplaceInstUsesWith(CI, Src);
1196
1197   if (const PointerType *DstPTy = dyn_cast<PointerType>(DestTy)) {
1198     const PointerType *SrcPTy = cast<PointerType>(SrcTy);
1199     const Type *DstElTy = DstPTy->getElementType();
1200     const Type *SrcElTy = SrcPTy->getElementType();
1201
1202     // If the address spaces don't match, don't eliminate the bitcast, which is
1203     // required for changing types.
1204     if (SrcPTy->getAddressSpace() != DstPTy->getAddressSpace())
1205       return 0;
1206
1207     // If we are casting a alloca to a pointer to a type of the same
1208     // size, rewrite the allocation instruction to allocate the "right" type.
1209     // There is no need to modify malloc calls because it is their bitcast that
1210     // needs to be cleaned up.
1211     if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(Src))
1212       if (Instruction *V = PromoteCastOfAllocation(CI, *AI))
1213         return V;
1214
1215     // If the source and destination are pointers, and this cast is equivalent
1216     // to a getelementptr X, 0, 0, 0...  turn it into the appropriate gep.
1217     // This can enhance SROA and other transforms that want type-safe pointers.
1218     Constant *ZeroUInt =
1219       Constant::getNullValue(Type::getInt32Ty(CI.getContext()));
1220     unsigned NumZeros = 0;
1221     while (SrcElTy != DstElTy &&
1222            isa<CompositeType>(SrcElTy) && !isa<PointerType>(SrcElTy) &&
1223            SrcElTy->getNumContainedTypes() /* not "{}" */) {
1224       SrcElTy = cast<CompositeType>(SrcElTy)->getTypeAtIndex(ZeroUInt);
1225       ++NumZeros;
1226     }
1227
1228     // If we found a path from the src to dest, create the getelementptr now.
1229     if (SrcElTy == DstElTy) {
1230       SmallVector<Value*, 8> Idxs(NumZeros+1, ZeroUInt);
1231       return GetElementPtrInst::CreateInBounds(Src, Idxs.begin(), Idxs.end(),"",
1232                                                ((Instruction*) NULL));
1233     }
1234   }
1235
1236   if (const VectorType *DestVTy = dyn_cast<VectorType>(DestTy)) {
1237     if (DestVTy->getNumElements() == 1) {
1238       if (!isa<VectorType>(SrcTy)) {
1239         Value *Elem = Builder->CreateBitCast(Src, DestVTy->getElementType());
1240         return InsertElementInst::Create(UndefValue::get(DestTy), Elem,
1241                      Constant::getNullValue(Type::getInt32Ty(CI.getContext())));
1242       }
1243       // FIXME: Canonicalize bitcast(insertelement) -> insertelement(bitcast)
1244     }
1245   }
1246
1247   if (const VectorType *SrcVTy = dyn_cast<VectorType>(SrcTy)) {
1248     if (SrcVTy->getNumElements() == 1) {
1249       if (!isa<VectorType>(DestTy)) {
1250         Value *Elem =
1251           Builder->CreateExtractElement(Src,
1252                      Constant::getNullValue(Type::getInt32Ty(CI.getContext())));
1253         return CastInst::Create(Instruction::BitCast, Elem, DestTy);
1254       }
1255     }
1256   }
1257
1258   if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(Src)) {
1259     if (SVI->hasOneUse()) {
1260       // Okay, we have (bitconvert (shuffle ..)).  Check to see if this is
1261       // a bitconvert to a vector with the same # elts.
1262       if (isa<VectorType>(DestTy) &&
1263           cast<VectorType>(DestTy)->getNumElements() ==
1264                 SVI->getType()->getNumElements() &&
1265           SVI->getType()->getNumElements() ==
1266             cast<VectorType>(SVI->getOperand(0)->getType())->getNumElements()) {
1267         CastInst *Tmp;
1268         // If either of the operands is a cast from CI.getType(), then
1269         // evaluating the shuffle in the casted destination's type will allow
1270         // us to eliminate at least one cast.
1271         if (((Tmp = dyn_cast<CastInst>(SVI->getOperand(0))) &&
1272              Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy) ||
1273             ((Tmp = dyn_cast<CastInst>(SVI->getOperand(1))) &&
1274              Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy)) {
1275           Value *LHS = Builder->CreateBitCast(SVI->getOperand(0), DestTy);
1276           Value *RHS = Builder->CreateBitCast(SVI->getOperand(1), DestTy);
1277           // Return a new shuffle vector.  Use the same element ID's, as we
1278           // know the vector types match #elts.
1279           return new ShuffleVectorInst(LHS, RHS, SVI->getOperand(2));
1280         }
1281       }
1282     }
1283   }
1284   return 0;
1285 }