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.  (A reference
  91   // from a dbg.declare doesn't count as a use for this purpose.)
  92   if (!AI.hasOneUse() && !hasOneUsePlusDeclare(&AI) &&
  93       CastElTyAlign == AllocElTyAlign) return 0;
  94
  95   uint64_t AllocElTySize = TD->getTypeAllocSize(AllocElTy);
  96   uint64_t CastElTySize = TD->getTypeAllocSize(CastElTy);
  97   if (CastElTySize == 0 || AllocElTySize == 0) return 0;
  98
  99   // See if we can satisfy the modulus by pulling a scale out of the array
 100   // size argument.
 101   unsigned ArraySizeScale;
 102   uint64_t ArrayOffset;
 103   Value *NumElements = // See if the array size is a decomposable linear expr.
 104     DecomposeSimpleLinearExpr(AI.getOperand(0), ArraySizeScale, ArrayOffset);
 105
 106   // If we can now satisfy the modulus, by using a non-1 scale, we really can
 107   // do the xform.
 108   if ((AllocElTySize*ArraySizeScale) % CastElTySize != 0 ||
 109       (AllocElTySize*ArrayOffset   ) % CastElTySize != 0) return 0;
 110
 111   unsigned Scale = (AllocElTySize*ArraySizeScale)/CastElTySize;
 112   Value *Amt = 0;
 113   if (Scale == 1) {
 114     Amt = NumElements;
 115   } else {
 116     Amt = ConstantInt::get(AI.getArraySize()->getType(), Scale);
 117     // Insert before the alloca, not before the cast.
 118     Amt = AllocaBuilder.CreateMul(Amt, NumElements, "tmp");
 119   }
 120
 121   if (uint64_t Offset = (AllocElTySize*ArrayOffset)/CastElTySize) {
 122     Value *Off = ConstantInt::get(AI.getArraySize()->getType(),
 123                                   Offset, true);
 124     Amt = AllocaBuilder.CreateAdd(Amt, Off, "tmp");
 125   }
 126
 127   AllocaInst *New = AllocaBuilder.CreateAlloca(CastElTy, Amt);
 128   New->setAlignment(AI.getAlignment());
 129   New->takeName(&AI);
 130
 131   // If the allocation has one real use plus a dbg.declare, just remove the
 132   // declare.
 133   if (DbgDeclareInst *DI = hasOneUsePlusDeclare(&AI)) {
 134     EraseInstFromFunction(*(Instruction*)DI);
 135   }
 136   // If the allocation has multiple real uses, insert a cast and change all
 137   // things that used it to use the new cast.  This will also hack on CI, but it
 138   // will die soon.
 139   else if (!AI.hasOneUse()) {
 140     // New is the allocation instruction, pointer typed. AI is the original
 141     // allocation instruction, also pointer typed. Thus, cast to use is BitCast.
 142     Value *NewCast = AllocaBuilder.CreateBitCast(New, AI.getType(), "tmpcast");
 143     AI.replaceAllUsesWith(NewCast);
 144   }
 145   return ReplaceInstUsesWith(CI, New);
 146 }
 147
 148
 149
 150 /// EvaluateInDifferentType - Given an expression that
 151 /// CanEvaluateTruncated or CanEvaluateSExtd returns true for, actually
 152 /// insert the code to evaluate the expression.
 153 Value *InstCombiner::EvaluateInDifferentType(Value *V, const Type *Ty,
 154                                              bool isSigned) {
 155   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V)) {
 156     C = ConstantExpr::getIntegerCast(C, Ty, isSigned /*Sext or ZExt*/);
 157     // If we got a constantexpr back, try to simplify it with TD info.
 158     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(C))
 159       C = ConstantFoldConstantExpression(CE, TD);
 160     return C;
 161   }
 162
 163   // Otherwise, it must be an instruction.
 164   Instruction *I = cast<Instruction>(V);
 165   Instruction *Res = 0;
 166   unsigned Opc = I->getOpcode();
 167   switch (Opc) {
 168   case Instruction::Add:
 169   case Instruction::Sub:
 170   case Instruction::Mul:
 171   case Instruction::And:
 172   case Instruction::Or:
 173   case Instruction::Xor:
 174   case Instruction::AShr:
 175   case Instruction::LShr:
 176   case Instruction::Shl:
 177   case Instruction::UDiv:
 178   case Instruction::URem: {
 179     Value *LHS = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, isSigned);
 180     Value *RHS = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, isSigned);
 181     Res = BinaryOperator::Create((Instruction::BinaryOps)Opc, LHS, RHS);
 182     break;
 183   }
 184   case Instruction::Trunc:
 185   case Instruction::ZExt:
 186   case Instruction::SExt:
 187     // If the source type of the cast is the type we're trying for then we can
 188     // just return the source.  There's no need to insert it because it is not
 189     // new.
 190     if (I->getOperand(0)->getType() == Ty)
 191       return I->getOperand(0);
 192
 193     // Otherwise, must be the same type of cast, so just reinsert a new one.
 194     // This also handles the case of zext(trunc(x)) -> zext(x).
 195     Res = CastInst::CreateIntegerCast(I->getOperand(0), Ty,
 196                                       Opc == Instruction::SExt);
 197     break;
 198   case Instruction::Select: {
 199     Value *True = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, isSigned);
 200     Value *False = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(2), Ty, isSigned);
 201     Res = SelectInst::Create(I->getOperand(0), True, False);
 202     break;
 203   }
 204   case Instruction::PHI: {
 205     PHINode *OPN = cast<PHINode>(I);
 206     PHINode *NPN = PHINode::Create(Ty);
 207     for (unsigned i = 0, e = OPN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
 208       Value *V =EvaluateInDifferentType(OPN->getIncomingValue(i), Ty, isSigned);
 209       NPN->addIncoming(V, OPN->getIncomingBlock(i));
 210     }
 211     Res = NPN;
 212     break;
 213   }
 214   default:
 215     // TODO: Can handle more cases here.
 216     llvm_unreachable("Unreachable!");
 217     break;
 218   }
 219
 220   Res->takeName(I);
 221   return InsertNewInstBefore(Res, *I);
 222 }
 223
 224
 225 /// This function is a wrapper around CastInst::isEliminableCastPair. It
 226 /// simply extracts arguments and returns what that function returns.
 227 static Instruction::CastOps
 228 isEliminableCastPair(
 229   const CastInst *CI, ///< The first cast instruction
 230   unsigned opcode,       ///< The opcode of the second cast instruction
 231   const Type *DstTy,     ///< The target type for the second cast instruction
 232   TargetData *TD         ///< The target data for pointer size
 233 ) {
 234
 235   const Type *SrcTy = CI->getOperand(0)->getType();   // A from above
 236   const Type *MidTy = CI->getType();                  // B from above
 237
 238   // Get the opcodes of the two Cast instructions
 239   Instruction::CastOps firstOp = Instruction::CastOps(CI->getOpcode());
 240   Instruction::CastOps secondOp = Instruction::CastOps(opcode);
 241
 242   unsigned Res = CastInst::isEliminableCastPair(firstOp, secondOp, SrcTy, MidTy,
 243                                                 DstTy,
 244                                   TD ? TD->getIntPtrType(CI->getContext()) : 0);
 245
 246   // We don't want to form an inttoptr or ptrtoint that converts to an integer
 247   // type that differs from the pointer size.
 248   if ((Res == Instruction::IntToPtr &&
 249           (!TD || SrcTy != TD->getIntPtrType(CI->getContext()))) ||
 250       (Res == Instruction::PtrToInt &&
 251           (!TD || DstTy != TD->getIntPtrType(CI->getContext()))))
 252     Res = 0;
 253
 254   return Instruction::CastOps(Res);
 255 }
 256
 257 /// ShouldOptimizeCast - Return true if the cast from "V to Ty" actually
 258 /// results in any code being generated and is interesting to optimize out. If
 259 /// the cast can be eliminated by some other simple transformation, we prefer
 260 /// to do the simplification first.
 261 bool InstCombiner::ShouldOptimizeCast(Instruction::CastOps opc, const Value *V,
 262                                       const Type *Ty) {
 263   // Noop casts and casts of constants should be eliminated trivially.
 264   if (V->getType() == Ty || isa<Constant>(V)) return false;
 265
 266   // If this is another cast that can be eliminated, we prefer to have it
 267   // eliminated.
 268   if (const CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(V))
 269     if (isEliminableCastPair(CI, opc, Ty, TD))
 270       return false;
 271
 272   // If this is a vector sext from a compare, then we don't want to break the
 273   // idiom where each element of the extended vector is either zero or all ones.
 274   if (opc == Instruction::SExt && isa<CmpInst>(V) && Ty->isVectorTy())
 275     return false;
 276
 277   return true;
 278 }
 279
 280
 281 /// @brief Implement the transforms common to all CastInst visitors.
 282 Instruction *InstCombiner::commonCastTransforms(CastInst &CI) {
 283   Value *Src = CI.getOperand(0);
 284
 285   // Many cases of "cast of a cast" are eliminable. If it's eliminable we just
 286   // eliminate it now.
 287   if (CastInst *CSrc = dyn_cast<CastInst>(Src)) {   // A->B->C cast
 288     if (Instruction::CastOps opc =
 289         isEliminableCastPair(CSrc, CI.getOpcode(), CI.getType(), TD)) {
 290       // The first cast (CSrc) is eliminable so we need to fix up or replace
 291       // the second cast (CI). CSrc will then have a good chance of being dead.
 292       return CastInst::Create(opc, CSrc->getOperand(0), CI.getType());
 293     }
 294   }
 295
 296   // If we are casting a select then fold the cast into the select
 297   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Src))
 298     if (Instruction *NV = FoldOpIntoSelect(CI, SI))
 299       return NV;
 300
 301   // If we are casting a PHI then fold the cast into the PHI
 302   if (isa<PHINode>(Src)) {
 303     // We don't do this if this would create a PHI node with an illegal type if
 304     // it is currently legal.
 305     if (!Src->getType()->isIntegerTy() ||
 306         !CI.getType()->isIntegerTy() ||
 307         ShouldChangeType(CI.getType(), Src->getType()))
 308       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(CI))
 309         return NV;
 310   }
 311
 312   return 0;
 313 }
 314
 315 /// CanEvaluateTruncated - Return true if we can evaluate the specified
 316 /// expression tree as type Ty instead of its larger type, and arrive with the
 317 /// same value.  This is used by code that tries to eliminate truncates.
 318 ///
 319 /// Ty will always be a type smaller than V.  We should return true if trunc(V)
 320 /// can be computed by computing V in the smaller type.  If V is an instruction,
 321 /// then trunc(inst(x,y)) can be computed as inst(trunc(x),trunc(y)), which only
 322 /// makes sense if x and y can be efficiently truncated.
 323 ///
 324 /// This function works on both vectors and scalars.
 325 ///
 326 static bool CanEvaluateTruncated(Value *V, const Type *Ty) {
 327   // We can always evaluate constants in another type.
 328   if (isa<Constant>(V))
 329     return true;
 330
 331   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
 332   if (!I) return false;
 333
 334   const Type *OrigTy = V->getType();
 335
 336   // If this is an extension from the dest type, we can eliminate it, even if it
 337   // has multiple uses.
 338   if ((isa<ZExtInst>(I) || isa<SExtInst>(I)) &&
 339       I->getOperand(0)->getType() == Ty)
 340     return true;
 341
 342   // We can't extend or shrink something that has multiple uses: doing so would
 343   // require duplicating the instruction in general, which isn't profitable.
 344   if (!I->hasOneUse()) return false;
 345
 346   unsigned Opc = I->getOpcode();
 347   switch (Opc) {
 348   case Instruction::Add:
 349   case Instruction::Sub:
 350   case Instruction::Mul:
 351   case Instruction::And:
 352   case Instruction::Or:
 353   case Instruction::Xor:
 354     // These operators can all arbitrarily be extended or truncated.
 355     return CanEvaluateTruncated(I->getOperand(0), Ty) &&
 356            CanEvaluateTruncated(I->getOperand(1), Ty);
 357
 358   case Instruction::UDiv:
 359   case Instruction::URem: {
 360     // UDiv and URem can be truncated if all the truncated bits are zero.
 361     uint32_t OrigBitWidth = OrigTy->getScalarSizeInBits();
 362     uint32_t BitWidth = Ty->getScalarSizeInBits();
 363     if (BitWidth < OrigBitWidth) {
 364       APInt Mask = APInt::getHighBitsSet(OrigBitWidth, OrigBitWidth-BitWidth);
 365       if (MaskedValueIsZero(I->getOperand(0), Mask) &&
 366           MaskedValueIsZero(I->getOperand(1), Mask)) {
 367         return CanEvaluateTruncated(I->getOperand(0), Ty) &&
 368                CanEvaluateTruncated(I->getOperand(1), Ty);
 369       }
 370     }
 371     break;
 372   }
 373   case Instruction::Shl:
 374     // If we are truncating the result of this SHL, and if it's a shift of a
 375     // constant amount, we can always perform a SHL in a smaller type.
 376     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
 377       uint32_t BitWidth = Ty->getScalarSizeInBits();
 378       if (CI->getLimitedValue(BitWidth) < BitWidth)
 379         return CanEvaluateTruncated(I->getOperand(0), Ty);
 380     }
 381     break;
 382   case Instruction::LShr:
 383     // If this is a truncate of a logical shr, we can truncate it to a smaller
 384     // lshr iff we know that the bits we would otherwise be shifting in are
 385     // already zeros.
 386     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
 387       uint32_t OrigBitWidth = OrigTy->getScalarSizeInBits();
 388       uint32_t BitWidth = Ty->getScalarSizeInBits();
 389       if (MaskedValueIsZero(I->getOperand(0),
 390             APInt::getHighBitsSet(OrigBitWidth, OrigBitWidth-BitWidth)) &&
 391           CI->getLimitedValue(BitWidth) < BitWidth) {
 392         return CanEvaluateTruncated(I->getOperand(0), Ty);
 393       }
 394     }
 395     break;
 396   case Instruction::Trunc:
 397     // trunc(trunc(x)) -> trunc(x)
 398     return true;
 399   case Instruction::ZExt:
 400   case Instruction::SExt:
 401     // trunc(ext(x)) -> ext(x) if the source type is smaller than the new dest
 402     // trunc(ext(x)) -> trunc(x) if the source type is larger than the new dest
 403     return true;
 404   case Instruction::Select: {
 405     SelectInst *SI = cast<SelectInst>(I);
 406     return CanEvaluateTruncated(SI->getTrueValue(), Ty) &&
 407            CanEvaluateTruncated(SI->getFalseValue(), Ty);
 408   }
 409   case Instruction::PHI: {
 410     // We can change a phi if we can change all operands.  Note that we never
 411     // get into trouble with cyclic PHIs here because we only consider
 412     // instructions with a single use.
 413     PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
 414     for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
 415       if (!CanEvaluateTruncated(PN->getIncomingValue(i), Ty))
 416         return false;
 417     return true;
 418   }
 419   default:
 420     // TODO: Can handle more cases here.
 421     break;
 422   }
 423
 424   return false;
 425 }
 426
 427 Instruction *InstCombiner::visitTrunc(TruncInst &CI) {
 428   if (Instruction *Result = commonCastTransforms(CI))
 429     return Result;
 430
 431   // See if we can simplify any instructions used by the input whose sole
 432   // purpose is to compute bits we don't care about.
 433   if (SimplifyDemandedInstructionBits(CI))
 434     return &CI;
 435
 436   Value *Src = CI.getOperand(0);
 437   const Type *DestTy = CI.getType(), *SrcTy = Src->getType();
 438
 439   // Attempt to truncate the entire input expression tree to the destination
 440   // type.   Only do this if the dest type is a simple type, don't convert the
 441   // expression tree to something weird like i93 unless the source is also
 442   // strange.
 443   if ((DestTy->isVectorTy() || ShouldChangeType(SrcTy, DestTy)) &&
 444       CanEvaluateTruncated(Src, DestTy)) {
 445
 446     // If this cast is a truncate, evaluting in a different type always
 447     // eliminates the cast, so it is always a win.
 448     DEBUG(dbgs() << "ICE: EvaluateInDifferentType converting expression type"
 449           " to avoid cast: " << CI << '\n');
 450     Value *Res = EvaluateInDifferentType(Src, DestTy, false);
 451     assert(Res->getType() == DestTy);
 452     return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
 453   }
 454
 455   // Canonicalize trunc x to i1 -> (icmp ne (and x, 1), 0), likewise for vector.
 456   if (DestTy->getScalarSizeInBits() == 1) {
 457     Constant *One = ConstantInt::get(Src->getType(), 1);
 458     Src = Builder->CreateAnd(Src, One, "tmp");
 459     Value *Zero = Constant::getNullValue(Src->getType());
 460     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Src, Zero);
 461   }
 462
 463   // Transform trunc(lshr (zext A), Cst) to eliminate one type conversion.
 464   Value *A = 0; ConstantInt *Cst = 0;
 465   if (Src->hasOneUse() &&
 466       match(Src, m_LShr(m_ZExt(m_Value(A)), m_ConstantInt(Cst)))) {
 467     // We have three types to worry about here, the type of A, the source of
 468     // the truncate (MidSize), and the destination of the truncate. We know that
 469     // ASize < MidSize   and MidSize > ResultSize, but don't know the relation
 470     // between ASize and ResultSize.
 471     unsigned ASize = A->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
 472
 473     // If the shift amount is larger than the size of A, then the result is
 474     // known to be zero because all the input bits got shifted out.
 475     if (Cst->getZExtValue() >= ASize)
 476       return ReplaceInstUsesWith(CI, Constant::getNullValue(CI.getType()));
 477
 478     // Since we're doing an lshr and a zero extend, and know that the shift
 479     // amount is smaller than ASize, it is always safe to do the shift in A's
 480     // type, then zero extend or truncate to the result.
 481     Value *Shift = Builder->CreateLShr(A, Cst->getZExtValue());
 482     Shift->takeName(Src);
 483     return CastInst::CreateIntegerCast(Shift, CI.getType(), false);
 484   }
 485
 486   // Transform "trunc (and X, cst)" -> "and (trunc X), cst" so long as the dest
 487   // type isn't non-native.
 488   if (Src->hasOneUse() && isa<IntegerType>(Src->getType()) &&
 489       ShouldChangeType(Src->getType(), CI.getType()) &&
 490       match(Src, m_And(m_Value(A), m_ConstantInt(Cst)))) {
 491     Value *NewTrunc = Builder->CreateTrunc(A, CI.getType(), A->getName()+".tr");
 492     return BinaryOperator::CreateAnd(NewTrunc,
 493                                      ConstantExpr::getTrunc(Cst, CI.getType()));
 494   }
 495
 496   return 0;
 497 }
 498
 499 /// transformZExtICmp - Transform (zext icmp) to bitwise / integer operations
 500 /// in order to eliminate the icmp.
 501 Instruction *InstCombiner::transformZExtICmp(ICmpInst *ICI, Instruction &CI,
 502                                              bool DoXform) {
 503   // If we are just checking for a icmp eq of a single bit and zext'ing it
 504   // to an integer, then shift the bit to the appropriate place and then
 505   // cast to integer to avoid the comparison.
 506   if (ConstantInt *Op1C = dyn_cast<ConstantInt>(ICI->getOperand(1))) {
 507     const APInt &Op1CV = Op1C->getValue();
 508
 509     // zext (x <s  0) to i32 --> x>>u31      true if signbit set.
 510     // zext (x >s -1) to i32 --> (x>>u31)^1  true if signbit clear.
 511     if ((ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && Op1CV == 0) ||
 512         (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT &&Op1CV.isAllOnesValue())) {
 513       if (!DoXform) return ICI;
 514
 515       Value *In = ICI->getOperand(0);
 516       Value *Sh = ConstantInt::get(In->getType(),
 517                                    In->getType()->getScalarSizeInBits()-1);
 518       In = Builder->CreateLShr(In, Sh, In->getName()+".lobit");
 519       if (In->getType() != CI.getType())
 520         In = Builder->CreateIntCast(In, CI.getType(), false/*ZExt*/, "tmp");
 521
 522       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT) {
 523         Constant *One = ConstantInt::get(In->getType(), 1);
 524         In = Builder->CreateXor(In, One, In->getName()+".not");
 525       }
 526
 527       return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
 528     }
 529
 530
 531
 532     // zext (X == 0) to i32 --> X^1      iff X has only the low bit set.
 533     // zext (X == 0) to i32 --> (X>>1)^1 iff X has only the 2nd bit set.
 534     // zext (X == 1) to i32 --> X        iff X has only the low bit set.
 535     // zext (X == 2) to i32 --> X>>1     iff X has only the 2nd bit set.
 536     // zext (X != 0) to i32 --> X        iff X has only the low bit set.
 537     // zext (X != 0) to i32 --> X>>1     iff X has only the 2nd bit set.
 538     // zext (X != 1) to i32 --> X^1      iff X has only the low bit set.
 539     // zext (X != 2) to i32 --> (X>>1)^1 iff X has only the 2nd bit set.
 540     if ((Op1CV == 0 || Op1CV.isPowerOf2()) &&
 541         // This only works for EQ and NE
 542         ICI->isEquality()) {
 543       // If Op1C some other power of two, convert:
 544       uint32_t BitWidth = Op1C->getType()->getBitWidth();
 545       APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
 546       APInt TypeMask(APInt::getAllOnesValue(BitWidth));
 547       ComputeMaskedBits(ICI->getOperand(0), TypeMask, KnownZero, KnownOne);
 548
 549       APInt KnownZeroMask(~KnownZero);
 550       if (KnownZeroMask.isPowerOf2()) { // Exactly 1 possible 1?
 551         if (!DoXform) return ICI;
 552
 553         bool isNE = ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
 554         if (Op1CV != 0 && (Op1CV != KnownZeroMask)) {
 555           // (X&4) == 2 --> false
 556           // (X&4) != 2 --> true
 557           Constant *Res = ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(CI.getContext()),
 558                                            isNE);
 559           Res = ConstantExpr::getZExt(Res, CI.getType());
 560           return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
 561         }
 562
 563         uint32_t ShiftAmt = KnownZeroMask.logBase2();
 564         Value *In = ICI->getOperand(0);
 565         if (ShiftAmt) {
 566           // Perform a logical shr by shiftamt.
 567           // Insert the shift to put the result in the low bit.
 568           In = Builder->CreateLShr(In, ConstantInt::get(In->getType(),ShiftAmt),
 569                                    In->getName()+".lobit");
 570         }
 571
 572         if ((Op1CV != 0) == isNE) { // Toggle the low bit.
 573           Constant *One = ConstantInt::get(In->getType(), 1);
 574           In = Builder->CreateXor(In, One, "tmp");
 575         }
 576
 577         if (CI.getType() == In->getType())
 578           return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
 579         return CastInst::CreateIntegerCast(In, CI.getType(), false/*ZExt*/);
 580       }
 581     }
 582   }
 583
 584   // icmp ne A, B is equal to xor A, B when A and B only really have one bit.
 585   // It is also profitable to transform icmp eq into not(xor(A, B)) because that
 586   // may lead to additional simplifications.
 587   if (ICI->isEquality() && CI.getType() == ICI->getOperand(0)->getType()) {
 588     if (const IntegerType *ITy = dyn_cast<IntegerType>(CI.getType())) {
 589       uint32_t BitWidth = ITy->getBitWidth();
 590       Value *LHS = ICI->getOperand(0);
 591       Value *RHS = ICI->getOperand(1);
 592
 593       APInt KnownZeroLHS(BitWidth, 0), KnownOneLHS(BitWidth, 0);
 594       APInt KnownZeroRHS(BitWidth, 0), KnownOneRHS(BitWidth, 0);
 595       APInt TypeMask(APInt::getAllOnesValue(BitWidth));
 596       ComputeMaskedBits(LHS, TypeMask, KnownZeroLHS, KnownOneLHS);
 597       ComputeMaskedBits(RHS, TypeMask, KnownZeroRHS, KnownOneRHS);
 598
 599       if (KnownZeroLHS == KnownZeroRHS && KnownOneLHS == KnownOneRHS) {
 600         APInt KnownBits = KnownZeroLHS | KnownOneLHS;
 601         APInt UnknownBit = ~KnownBits;
 602         if (UnknownBit.countPopulation() == 1) {
 603           if (!DoXform) return ICI;
 604
 605           Value *Result = Builder->CreateXor(LHS, RHS);
 606
 607           // Mask off any bits that are set and won't be shifted away.
 608           if (KnownOneLHS.uge(UnknownBit))
 609             Result = Builder->CreateAnd(Result,
 610                                         ConstantInt::get(ITy, UnknownBit));
 611
 612           // Shift the bit we're testing down to the lsb.
 613           Result = Builder->CreateLShr(
 614                Result, ConstantInt::get(ITy, UnknownBit.countTrailingZeros()));
 615
 616           if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
 617             Result = Builder->CreateXor(Result, ConstantInt::get(ITy, 1));
 618           Result->takeName(ICI);
 619           return ReplaceInstUsesWith(CI, Result);
 620         }
 621       }
 622     }
 623   }
 624
 625   return 0;
 626 }
 627
 628 /// CanEvaluateZExtd - Determine if the specified value can be computed in the
 629 /// specified wider type and produce the same low bits.  If not, return false.
 630 ///
 631 /// If this function returns true, it can also return a non-zero number of bits
 632 /// (in BitsToClear) which indicates that the value it computes is correct for
 633 /// the zero extend, but that the additional BitsToClear bits need to be zero'd
 634 /// out.  For example, to promote something like:
 635 ///
 636 ///   %B = trunc i64 %A to i32
 637 ///   %C = lshr i32 %B, 8
 638 ///   %E = zext i32 %C to i64
 639 ///
 640 /// CanEvaluateZExtd for the 'lshr' will return true, and BitsToClear will be
 641 /// set to 8 to indicate that the promoted value needs to have bits 24-31
 642 /// cleared in addition to bits 32-63.  Since an 'and' will be generated to
 643 /// clear the top bits anyway, doing this has no extra cost.
 644 ///
 645 /// This function works on both vectors and scalars.
 646 static bool CanEvaluateZExtd(Value *V, const Type *Ty, unsigned &BitsToClear) {
 647   BitsToClear = 0;
 648   if (isa<Constant>(V))
 649     return true;
 650
 651   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
 652   if (!I) return false;
 653
 654   // If the input is a truncate from the destination type, we can trivially
 655   // eliminate it, even if it has multiple uses.
 656   // FIXME: This is currently disabled until codegen can handle this without
 657   // pessimizing code, PR5997.
 658   if (0 && isa<TruncInst>(I) && I->getOperand(0)->getType() == Ty)
 659     return true;
 660
 661   // We can't extend or shrink something that has multiple uses: doing so would
 662   // require duplicating the instruction in general, which isn't profitable.
 663   if (!I->hasOneUse()) return false;
 664
 665   unsigned Opc = I->getOpcode(), Tmp;
 666   switch (Opc) {
 667   case Instruction::ZExt:  // zext(zext(x)) -> zext(x).
 668   case Instruction::SExt:  // zext(sext(x)) -> sext(x).
 669   case Instruction::Trunc: // zext(trunc(x)) -> trunc(x) or zext(x)
 670     return true;
 671   case Instruction::And:
 672   case Instruction::Or:
 673   case Instruction::Xor:
 674   case Instruction::Add:
 675   case Instruction::Sub:
 676   case Instruction::Mul:
 677   case Instruction::Shl:
 678     if (!CanEvaluateZExtd(I->getOperand(0), Ty, BitsToClear) ||
 679         !CanEvaluateZExtd(I->getOperand(1), Ty, Tmp))
 680       return false;
 681     // These can all be promoted if neither operand has 'bits to clear'.
 682     if (BitsToClear == 0 && Tmp == 0)
 683       return true;
 684
 685     // If the operation is an AND/OR/XOR and the bits to clear are zero in the
 686     // other side, BitsToClear is ok.
 687     if (Tmp == 0 &&
 688         (Opc == Instruction::And || Opc == Instruction::Or ||
 689          Opc == Instruction::Xor)) {
 690       // We use MaskedValueIsZero here for generality, but the case we care
 691       // about the most is constant RHS.
 692       unsigned VSize = V->getType()->getScalarSizeInBits();
 693       if (MaskedValueIsZero(I->getOperand(1),
 694                             APInt::getHighBitsSet(VSize, BitsToClear)))
 695         return true;
 696     }
 697
 698     // Otherwise, we don't know how to analyze this BitsToClear case yet.
 699     return false;
 700
 701   case Instruction::LShr:
 702     // We can promote lshr(x, cst) if we can promote x.  This requires the
 703     // ultimate 'and' to clear out the high zero bits we're clearing out though.
 704     if (ConstantInt *Amt = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
 705       if (!CanEvaluateZExtd(I->getOperand(0), Ty, BitsToClear))
 706         return false;
 707       BitsToClear += Amt->getZExtValue();
 708       if (BitsToClear > V->getType()->getScalarSizeInBits())
 709         BitsToClear = V->getType()->getScalarSizeInBits();
 710       return true;
 711     }
 712     // Cannot promote variable LSHR.
 713     return false;
 714   case Instruction::Select:
 715     if (!CanEvaluateZExtd(I->getOperand(1), Ty, Tmp) ||
 716         !CanEvaluateZExtd(I->getOperand(2), Ty, BitsToClear) ||
 717         // TODO: If important, we could handle the case when the BitsToClear are
 718         // known zero in the disagreeing side.
 719         Tmp != BitsToClear)
 720       return false;
 721     return true;
 722
 723   case Instruction::PHI: {
 724     // We can change a phi if we can change all operands.  Note that we never
 725     // get into trouble with cyclic PHIs here because we only consider
 726     // instructions with a single use.
 727     PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
 728     if (!CanEvaluateZExtd(PN->getIncomingValue(0), Ty, BitsToClear))
 729       return false;
 730     for (unsigned i = 1, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
 731       if (!CanEvaluateZExtd(PN->getIncomingValue(i), Ty, Tmp) ||
 732           // TODO: If important, we could handle the case when the BitsToClear
 733           // are known zero in the disagreeing input.
 734           Tmp != BitsToClear)
 735         return false;
 736     return true;
 737   }
 738   default:
 739     // TODO: Can handle more cases here.
 740     return false;
 741   }
 742 }
 743
 744 Instruction *InstCombiner::visitZExt(ZExtInst &CI) {
 745   // If this zero extend is only used by a truncate, let the truncate by
 746   // eliminated before we try to optimize this zext.
 747   if (CI.hasOneUse() && isa<TruncInst>(CI.use_back()))
 748     return 0;
 749
 750   // If one of the common conversion will work, do it.
 751   if (Instruction *Result = commonCastTransforms(CI))
 752     return Result;
 753
 754   // See if we can simplify any instructions used by the input whose sole
 755   // purpose is to compute bits we don't care about.
 756   if (SimplifyDemandedInstructionBits(CI))
 757     return &CI;
 758
 759   Value *Src = CI.getOperand(0);
 760   const Type *SrcTy = Src->getType(), *DestTy = CI.getType();
 761
 762   // Attempt to extend the entire input expression tree to the destination
 763   // type.   Only do this if the dest type is a simple type, don't convert the
 764   // expression tree to something weird like i93 unless the source is also
 765   // strange.
 766   unsigned BitsToClear;
 767   if ((DestTy->isVectorTy() || ShouldChangeType(SrcTy, DestTy)) &&
 768       CanEvaluateZExtd(Src, DestTy, BitsToClear)) {
 769     assert(BitsToClear < SrcTy->getScalarSizeInBits() &&
 770            "Unreasonable BitsToClear");
 771
 772     // Okay, we can transform this!  Insert the new expression now.
 773     DEBUG(dbgs() << "ICE: EvaluateInDifferentType converting expression type"
 774           " to avoid zero extend: " << CI);
 775     Value *Res = EvaluateInDifferentType(Src, DestTy, false);
 776     assert(Res->getType() == DestTy);
 777
 778     uint32_t SrcBitsKept = SrcTy->getScalarSizeInBits()-BitsToClear;
 779     uint32_t DestBitSize = DestTy->getScalarSizeInBits();
 780
 781     // If the high bits are already filled with zeros, just replace this
 782     // cast with the result.
 783     if (MaskedValueIsZero(Res, APInt::getHighBitsSet(DestBitSize,
 784                                                      DestBitSize-SrcBitsKept)))
 785       return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
 786
 787     // We need to emit an AND to clear the high bits.
 788     Constant *C = ConstantInt::get(Res->getType(),
 789                                APInt::getLowBitsSet(DestBitSize, SrcBitsKept));
 790     return BinaryOperator::CreateAnd(Res, C);
 791   }
 792
 793   // If this is a TRUNC followed by a ZEXT then we are dealing with integral
 794   // types and if the sizes are just right we can convert this into a logical
 795   // 'and' which will be much cheaper than the pair of casts.
 796   if (TruncInst *CSrc = dyn_cast<TruncInst>(Src)) {   // A->B->C cast
 797     // TODO: Subsume this into EvaluateInDifferentType.
 798
 799     // Get the sizes of the types involved.  We know that the intermediate type
 800     // will be smaller than A or C, but don't know the relation between A and C.
 801     Value *A = CSrc->getOperand(0);
 802     unsigned SrcSize = A->getType()->getScalarSizeInBits();
 803     unsigned MidSize = CSrc->getType()->getScalarSizeInBits();
 804     unsigned DstSize = CI.getType()->getScalarSizeInBits();
 805     // If we're actually extending zero bits, then if
 806     // SrcSize <  DstSize: zext(a & mask)
 807     // SrcSize == DstSize: a & mask
 808     // SrcSize  > DstSize: trunc(a) & mask
 809     if (SrcSize < DstSize) {
 810       APInt AndValue(APInt::getLowBitsSet(SrcSize, MidSize));
 811       Constant *AndConst = ConstantInt::get(A->getType(), AndValue);
 812       Value *And = Builder->CreateAnd(A, AndConst, CSrc->getName()+".mask");
 813       return new ZExtInst(And, CI.getType());
 814     }
 815
 816     if (SrcSize == DstSize) {
 817       APInt AndValue(APInt::getLowBitsSet(SrcSize, MidSize));
 818       return BinaryOperator::CreateAnd(A, ConstantInt::get(A->getType(),
 819                                                            AndValue));
 820     }
 821     if (SrcSize > DstSize) {
 822       Value *Trunc = Builder->CreateTrunc(A, CI.getType(), "tmp");
 823       APInt AndValue(APInt::getLowBitsSet(DstSize, MidSize));
 824       return BinaryOperator::CreateAnd(Trunc,
 825                                        ConstantInt::get(Trunc->getType(),
 826                                                         AndValue));
 827     }
 828   }
 829
 830   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Src))
 831     return transformZExtICmp(ICI, CI);
 832
 833   BinaryOperator *SrcI = dyn_cast<BinaryOperator>(Src);
 834   if (SrcI && SrcI->getOpcode() == Instruction::Or) {
 835     // zext (or icmp, icmp) --> or (zext icmp), (zext icmp) if at least one
 836     // of the (zext icmp) will be transformed.
 837     ICmpInst *LHS = dyn_cast<ICmpInst>(SrcI->getOperand(0));
 838     ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(SrcI->getOperand(1));
 839     if (LHS && RHS && LHS->hasOneUse() && RHS->hasOneUse() &&
 840         (transformZExtICmp(LHS, CI, false) ||
 841          transformZExtICmp(RHS, CI, false))) {
 842       Value *LCast = Builder->CreateZExt(LHS, CI.getType(), LHS->getName());
 843       Value *RCast = Builder->CreateZExt(RHS, CI.getType(), RHS->getName());
 844       return BinaryOperator::Create(Instruction::Or, LCast, RCast);
 845     }
 846   }
 847
 848   // zext(trunc(t) & C) -> (t & zext(C)).
 849   if (SrcI && SrcI->getOpcode() == Instruction::And && SrcI->hasOneUse())
 850     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(SrcI->getOperand(1)))
 851       if (TruncInst *TI = dyn_cast<TruncInst>(SrcI->getOperand(0))) {
 852         Value *TI0 = TI->getOperand(0);
 853         if (TI0->getType() == CI.getType())
 854           return
 855             BinaryOperator::CreateAnd(TI0,
 856                                 ConstantExpr::getZExt(C, CI.getType()));
 857       }
 858
 859   // zext((trunc(t) & C) ^ C) -> ((t & zext(C)) ^ zext(C)).
 860   if (SrcI && SrcI->getOpcode() == Instruction::Xor && SrcI->hasOneUse())
 861     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(SrcI->getOperand(1)))
 862       if (BinaryOperator *And = dyn_cast<BinaryOperator>(SrcI->getOperand(0)))
 863         if (And->getOpcode() == Instruction::And && And->hasOneUse() &&
 864             And->getOperand(1) == C)
 865           if (TruncInst *TI = dyn_cast<TruncInst>(And->getOperand(0))) {
 866             Value *TI0 = TI->getOperand(0);
 867             if (TI0->getType() == CI.getType()) {
 868               Constant *ZC = ConstantExpr::getZExt(C, CI.getType());
 869               Value *NewAnd = Builder->CreateAnd(TI0, ZC, "tmp");
 870               return BinaryOperator::CreateXor(NewAnd, ZC);
 871             }
 872           }
 873
 874   // zext (xor i1 X, true) to i32  --> xor (zext i1 X to i32), 1
 875   Value *X;
 876   if (SrcI && SrcI->hasOneUse() && SrcI->getType()->isIntegerTy(1) &&
 877       match(SrcI, m_Not(m_Value(X))) &&
 878       (!X->hasOneUse() || !isa<CmpInst>(X))) {
 879     Value *New = Builder->CreateZExt(X, CI.getType());
 880     return BinaryOperator::CreateXor(New, ConstantInt::get(CI.getType(), 1));
 881   }
 882
 883   return 0;
 884 }
 885
 886 /// CanEvaluateSExtd - Return true if we can take the specified value
 887 /// and return it as type Ty without inserting any new casts and without
 888 /// changing the value of the common low bits.  This is used by code that tries
 889 /// to promote integer operations to a wider types will allow us to eliminate
 890 /// the extension.
 891 ///
 892 /// This function works on both vectors and scalars.
 893 ///
 894 static bool CanEvaluateSExtd(Value *V, const Type *Ty) {
 895   assert(V->getType()->getScalarSizeInBits() < Ty->getScalarSizeInBits() &&
 896          "Can't sign extend type to a smaller type");
 897   // If this is a constant, it can be trivially promoted.
 898   if (isa<Constant>(V))
 899     return true;
 900
 901   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
 902   if (!I) return false;
 903
 904   // If this is a truncate from the dest type, we can trivially eliminate it,
 905   // even if it has multiple uses.
 906   // FIXME: This is currently disabled until codegen can handle this without
 907   // pessimizing code, PR5997.
 908   if (0 && isa<TruncInst>(I) && I->getOperand(0)->getType() == Ty)
 909     return true;
 910
 911   // We can't extend or shrink something that has multiple uses: doing so would
 912   // require duplicating the instruction in general, which isn't profitable.
 913   if (!I->hasOneUse()) return false;
 914
 915   switch (I->getOpcode()) {
 916   case Instruction::SExt:  // sext(sext(x)) -> sext(x)
 917   case Instruction::ZExt:  // sext(zext(x)) -> zext(x)
 918   case Instruction::Trunc: // sext(trunc(x)) -> trunc(x) or sext(x)
 919     return true;
 920   case Instruction::And:
 921   case Instruction::Or:
 922   case Instruction::Xor:
 923   case Instruction::Add:
 924   case Instruction::Sub:
 925   case Instruction::Mul:
 926     // These operators can all arbitrarily be extended if their inputs can.
 927     return CanEvaluateSExtd(I->getOperand(0), Ty) &&
 928            CanEvaluateSExtd(I->getOperand(1), Ty);
 929
 930   //case Instruction::Shl:   TODO
 931   //case Instruction::LShr:  TODO
 932
 933   case Instruction::Select:
 934     return CanEvaluateSExtd(I->getOperand(1), Ty) &&
 935            CanEvaluateSExtd(I->getOperand(2), Ty);
 936
 937   case Instruction::PHI: {
 938     // We can change a phi if we can change all operands.  Note that we never
 939     // get into trouble with cyclic PHIs here because we only consider
 940     // instructions with a single use.
 941     PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
 942     for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
 943       if (!CanEvaluateSExtd(PN->getIncomingValue(i), Ty)) return false;
 944     return true;
 945   }
 946   default:
 947     // TODO: Can handle more cases here.
 948     break;
 949   }
 950
 951   return false;
 952 }
 953
 954 Instruction *InstCombiner::visitSExt(SExtInst &CI) {
 955   // If this sign extend is only used by a truncate, let the truncate by
 956   // eliminated before we try to optimize this zext.
 957   if (CI.hasOneUse() && isa<TruncInst>(CI.use_back()))
 958     return 0;
 959
 960   if (Instruction *I = commonCastTransforms(CI))
 961     return I;
 962
 963   // See if we can simplify any instructions used by the input whose sole
 964   // purpose is to compute bits we don't care about.
 965   if (SimplifyDemandedInstructionBits(CI))
 966     return &CI;
 967
 968   Value *Src = CI.getOperand(0);
 969   const Type *SrcTy = Src->getType(), *DestTy = CI.getType();
 970
 971   // Attempt to extend the entire input expression tree to the destination
 972   // type.   Only do this if the dest type is a simple type, don't convert the
 973   // expression tree to something weird like i93 unless the source is also
 974   // strange.
 975   if ((DestTy->isVectorTy() || ShouldChangeType(SrcTy, DestTy)) &&
 976       CanEvaluateSExtd(Src, DestTy)) {
 977     // Okay, we can transform this!  Insert the new expression now.
 978     DEBUG(dbgs() << "ICE: EvaluateInDifferentType converting expression type"
 979           " to avoid sign extend: " << CI);
 980     Value *Res = EvaluateInDifferentType(Src, DestTy, true);
 981     assert(Res->getType() == DestTy);
 982
 983     uint32_t SrcBitSize = SrcTy->getScalarSizeInBits();
 984     uint32_t DestBitSize = DestTy->getScalarSizeInBits();
 985
 986     // If the high bits are already filled with sign bit, just replace this
 987     // cast with the result.
 988     if (ComputeNumSignBits(Res) > DestBitSize - SrcBitSize)
 989       return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
 990
 991     // We need to emit a shl + ashr to do the sign extend.
 992     Value *ShAmt = ConstantInt::get(DestTy, DestBitSize-SrcBitSize);
 993     return BinaryOperator::CreateAShr(Builder->CreateShl(Res, ShAmt, "sext"),
 994                                       ShAmt);
 995   }
 996
 997   // If this input is a trunc from our destination, then turn sext(trunc(x))
 998   // into shifts.
 999   if (TruncInst *TI = dyn_cast<TruncInst>(Src))
1000     if (TI->hasOneUse() && TI->getOperand(0)->getType() == DestTy) {
1001       uint32_t SrcBitSize = SrcTy->getScalarSizeInBits();
1002       uint32_t DestBitSize = DestTy->getScalarSizeInBits();
1003
1004       // We need to emit a shl + ashr to do the sign extend.
1005       Value *ShAmt = ConstantInt::get(DestTy, DestBitSize-SrcBitSize);
1006       Value *Res = Builder->CreateShl(TI->getOperand(0), ShAmt, "sext");
1007       return BinaryOperator::CreateAShr(Res, ShAmt);
1008     }
1009
1010
1011   // (x <s 0) ? -1 : 0 -> ashr x, 31   -> all ones if signed
1012   // (x >s -1) ? -1 : 0 -> ashr x, 31  -> all ones if not signed
1013   {
1014   ICmpInst::Predicate Pred; Value *CmpLHS; ConstantInt *CmpRHS;
1015   if (match(Src, m_ICmp(Pred, m_Value(CmpLHS), m_ConstantInt(CmpRHS)))) {
1016     // sext (x <s  0) to i32 --> x>>s31       true if signbit set.
1017     // sext (x >s -1) to i32 --> (x>>s31)^-1  true if signbit clear.
1018     if ((Pred == ICmpInst::ICMP_SLT && CmpRHS->isZero()) ||
1019         (Pred == ICmpInst::ICMP_SGT && CmpRHS->isAllOnesValue())) {
1020       Value *Sh = ConstantInt::get(CmpLHS->getType(),
1021                                    CmpLHS->getType()->getScalarSizeInBits()-1);
1022       Value *In = Builder->CreateAShr(CmpLHS, Sh, CmpLHS->getName()+".lobit");
1023       if (In->getType() != CI.getType())
1024         In = Builder->CreateIntCast(In, CI.getType(), true/*SExt*/, "tmp");
1025
1026       if (Pred == ICmpInst::ICMP_SGT)
1027         In = Builder->CreateNot(In, In->getName()+".not");
1028       return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
1029     }
1030   }
1031   }
1032
1033   // vector (x <s 0) ? -1 : 0 -> ashr x, 31   -> all ones if signed.
1034   if (const VectorType *VTy = dyn_cast<VectorType>(DestTy)) {
1035     ICmpInst::Predicate Pred; Value *CmpLHS;
1036     if (match(Src, m_ICmp(Pred, m_Value(CmpLHS), m_Zero()))) {
1037       if (Pred == ICmpInst::ICMP_SLT && CmpLHS->getType() == DestTy) {
1038         const Type *EltTy = VTy->getElementType();
1039
1040         // splat the shift constant to a constant vector.
1041         Constant *VSh = ConstantInt::get(VTy, EltTy->getScalarSizeInBits()-1);
1042         Value *In = Builder->CreateAShr(CmpLHS, VSh,CmpLHS->getName()+".lobit");
1043         return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
1044       }
1045     }
1046   }
1047
1048   // If the input is a shl/ashr pair of a same constant, then this is a sign
1049   // extension from a smaller value.  If we could trust arbitrary bitwidth
1050   // integers, we could turn this into a truncate to the smaller bit and then
1051   // use a sext for the whole extension.  Since we don't, look deeper and check
1052   // for a truncate.  If the source and dest are the same type, eliminate the
1053   // trunc and extend and just do shifts.  For example, turn:
1054   //   %a = trunc i32 %i to i8
1055   //   %b = shl i8 %a, 6
1056   //   %c = ashr i8 %b, 6
1057   //   %d = sext i8 %c to i32
1058   // into:
1059   //   %a = shl i32 %i, 30
1060   //   %d = ashr i32 %a, 30
1061   Value *A = 0;
1062   // TODO: Eventually this could be subsumed by EvaluateInDifferentType.
1063   ConstantInt *BA = 0, *CA = 0;
1064   if (match(Src, m_AShr(m_Shl(m_Trunc(m_Value(A)), m_ConstantInt(BA)),
1065                         m_ConstantInt(CA))) &&
1066       BA == CA && A->getType() == CI.getType()) {
1067     unsigned MidSize = Src->getType()->getScalarSizeInBits();
1068     unsigned SrcDstSize = CI.getType()->getScalarSizeInBits();
1069     unsigned ShAmt = CA->getZExtValue()+SrcDstSize-MidSize;
1070     Constant *ShAmtV = ConstantInt::get(CI.getType(), ShAmt);
1071     A = Builder->CreateShl(A, ShAmtV, CI.getName());
1072     return BinaryOperator::CreateAShr(A, ShAmtV);
1073   }
1074
1075   return 0;
1076 }
1077
1078
1079 /// FitsInFPType - Return a Constant* for the specified FP constant if it fits
1080 /// in the specified FP type without changing its value.
1081 static Constant *FitsInFPType(ConstantFP *CFP, const fltSemantics &Sem) {
1082   bool losesInfo;
1083   APFloat F = CFP->getValueAPF();
1084   (void)F.convert(Sem, APFloat::rmNearestTiesToEven, &losesInfo);
1085   if (!losesInfo)
1086     return ConstantFP::get(CFP->getContext(), F);
1087   return 0;
1088 }
1089
1090 /// LookThroughFPExtensions - If this is an fp extension instruction, look
1091 /// through it until we get the source value.
1092 static Value *LookThroughFPExtensions(Value *V) {
1093   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
1094     if (I->getOpcode() == Instruction::FPExt)
1095       return LookThroughFPExtensions(I->getOperand(0));
1096
1097   // If this value is a constant, return the constant in the smallest FP type
1098   // that can accurately represent it.  This allows us to turn
1099   // (float)((double)X+2.0) into x+2.0f.
1100   if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(V)) {
1101     if (CFP->getType() == Type::getPPC_FP128Ty(V->getContext()))
1102       return V;  // No constant folding of this.
1103     // See if the value can be truncated to float and then reextended.
1104     if (Value *V = FitsInFPType(CFP, APFloat::IEEEsingle))
1105       return V;
1106     if (CFP->getType()->isDoubleTy())
1107       return V;  // Won't shrink.
1108     if (Value *V = FitsInFPType(CFP, APFloat::IEEEdouble))
1109       return V;
1110     // Don't try to shrink to various long double types.
1111   }
1112
1113   return V;
1114 }
1115
1116 Instruction *InstCombiner::visitFPTrunc(FPTruncInst &CI) {
1117   if (Instruction *I = commonCastTransforms(CI))
1118     return I;
1119
1120   // If we have fptrunc(fadd (fpextend x), (fpextend y)), where x and y are
1121   // smaller than the destination type, we can eliminate the truncate by doing
1122   // the add as the smaller type.  This applies to fadd/fsub/fmul/fdiv as well
1123   // as many builtins (sqrt, etc).
1124   BinaryOperator *OpI = dyn_cast<BinaryOperator>(CI.getOperand(0));
1125   if (OpI && OpI->hasOneUse()) {
1126     switch (OpI->getOpcode()) {
1127     default: break;
1128     case Instruction::FAdd:
1129     case Instruction::FSub:
1130     case Instruction::FMul:
1131     case Instruction::FDiv:
1132     case Instruction::FRem:
1133       const Type *SrcTy = OpI->getType();
1134       Value *LHSTrunc = LookThroughFPExtensions(OpI->getOperand(0));
1135       Value *RHSTrunc = LookThroughFPExtensions(OpI->getOperand(1));
1136       if (LHSTrunc->getType() != SrcTy &&
1137           RHSTrunc->getType() != SrcTy) {
1138         unsigned DstSize = CI.getType()->getScalarSizeInBits();
1139         // If the source types were both smaller than the destination type of
1140         // the cast, do this xform.
1141         if (LHSTrunc->getType()->getScalarSizeInBits() <= DstSize &&
1142             RHSTrunc->getType()->getScalarSizeInBits() <= DstSize) {
1143           LHSTrunc = Builder->CreateFPExt(LHSTrunc, CI.getType());
1144           RHSTrunc = Builder->CreateFPExt(RHSTrunc, CI.getType());
1145           return BinaryOperator::Create(OpI->getOpcode(), LHSTrunc, RHSTrunc);
1146         }
1147       }
1148       break;
1149     }
1150   }
1151
1152   // Fold (fptrunc (sqrt (fpext x))) -> (sqrtf x)
1153   // NOTE: This should be disabled by -fno-builtin-sqrt if we ever support it.
1154   CallInst *Call = dyn_cast<CallInst>(CI.getOperand(0));
1155   if (Call && Call->getCalledFunction() &&
1156       Call->getCalledFunction()->getName() == "sqrt" &&
1157       Call->getNumArgOperands() == 1) {
1158     CastInst *Arg = dyn_cast<CastInst>(Call->getArgOperand(0));
1159     if (Arg && Arg->getOpcode() == Instruction::FPExt &&
1160         CI.getType()->isFloatTy() &&
1161         Call->getType()->isDoubleTy() &&
1162         Arg->getType()->isDoubleTy() &&
1163         Arg->getOperand(0)->getType()->isFloatTy()) {
1164       Function *Callee = Call->getCalledFunction();
1165       Module *M = CI.getParent()->getParent()->getParent();
1166       Constant *SqrtfFunc = M->getOrInsertFunction("sqrtf",
1167                                                    Callee->getAttributes(),
1168                                                    Builder->getFloatTy(),
1169                                                    Builder->getFloatTy(),
1170                                                    NULL);
1171       CallInst *ret = CallInst::Create(SqrtfFunc, Arg->getOperand(0),
1172                                        "sqrtfcall");
1173       ret->setAttributes(Callee->getAttributes());
1174
1175
1176       // Remove the old Call.  With -fmath-errno, it won't get marked readnone.
1177       Call->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(Call->getType()));
1178       EraseInstFromFunction(*Call);
1179       return ret;
1180     }
1181   }
1182
1183   return 0;
1184 }
1185
1186 Instruction *InstCombiner::visitFPExt(CastInst &CI) {
1187   return commonCastTransforms(CI);
1188 }
1189
1190 Instruction *InstCombiner::visitFPToUI(FPToUIInst &FI) {
1191   Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(FI.getOperand(0));
1192   if (OpI == 0)
1193     return commonCastTransforms(FI);
1194
1195   // fptoui(uitofp(X)) --> X
1196   // fptoui(sitofp(X)) --> X
1197   // This is safe if the intermediate type has enough bits in its mantissa to
1198   // accurately represent all values of X.  For example, do not do this with
1199   // i64->float->i64.  This is also safe for sitofp case, because any negative
1200   // 'X' value would cause an undefined result for the fptoui.
1201   if ((isa<UIToFPInst>(OpI) || isa<SIToFPInst>(OpI)) &&
1202       OpI->getOperand(0)->getType() == FI.getType() &&
1203       (int)FI.getType()->getScalarSizeInBits() < /*extra bit for sign */
1204                     OpI->getType()->getFPMantissaWidth())
1205     return ReplaceInstUsesWith(FI, OpI->getOperand(0));
1206
1207   return commonCastTransforms(FI);
1208 }
1209
1210 Instruction *InstCombiner::visitFPToSI(FPToSIInst &FI) {
1211   Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(FI.getOperand(0));
1212   if (OpI == 0)
1213     return commonCastTransforms(FI);
1214
1215   // fptosi(sitofp(X)) --> X
1216   // fptosi(uitofp(X)) --> X
1217   // This is safe if the intermediate type has enough bits in its mantissa to
1218   // accurately represent all values of X.  For example, do not do this with
1219   // i64->float->i64.  This is also safe for sitofp case, because any negative
1220   // 'X' value would cause an undefined result for the fptoui.
1221   if ((isa<UIToFPInst>(OpI) || isa<SIToFPInst>(OpI)) &&
1222       OpI->getOperand(0)->getType() == FI.getType() &&
1223       (int)FI.getType()->getScalarSizeInBits() <=
1224                     OpI->getType()->getFPMantissaWidth())
1225     return ReplaceInstUsesWith(FI, OpI->getOperand(0));
1226
1227   return commonCastTransforms(FI);
1228 }
1229
1230 Instruction *InstCombiner::visitUIToFP(CastInst &CI) {
1231   return commonCastTransforms(CI);
1232 }
1233
1234 Instruction *InstCombiner::visitSIToFP(CastInst &CI) {
1235   return commonCastTransforms(CI);
1236 }
1237
1238 Instruction *InstCombiner::visitIntToPtr(IntToPtrInst &CI) {
1239   // If the source integer type is not the intptr_t type for this target, do a
1240   // trunc or zext to the intptr_t type, then inttoptr of it.  This allows the
1241   // cast to be exposed to other transforms.
1242   if (TD) {
1243     if (CI.getOperand(0)->getType()->getScalarSizeInBits() >
1244         TD->getPointerSizeInBits()) {
1245       Value *P = Builder->CreateTrunc(CI.getOperand(0),
1246                                       TD->getIntPtrType(CI.getContext()), "tmp");
1247       return new IntToPtrInst(P, CI.getType());
1248     }
1249     if (CI.getOperand(0)->getType()->getScalarSizeInBits() <
1250         TD->getPointerSizeInBits()) {
1251       Value *P = Builder->CreateZExt(CI.getOperand(0),
1252                                      TD->getIntPtrType(CI.getContext()), "tmp");
1253       return new IntToPtrInst(P, CI.getType());
1254     }
1255   }
1256
1257   if (Instruction *I = commonCastTransforms(CI))
1258     return I;
1259
1260   return 0;
1261 }
1262
1263 /// @brief Implement the transforms for cast of pointer (bitcast/ptrtoint)
1264 Instruction *InstCombiner::commonPointerCastTransforms(CastInst &CI) {
1265   Value *Src = CI.getOperand(0);
1266
1267   if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Src)) {
1268     // If casting the result of a getelementptr instruction with no offset, turn
1269     // this into a cast of the original pointer!
1270     if (GEP->hasAllZeroIndices()) {
1271       // Changing the cast operand is usually not a good idea but it is safe
1272       // here because the pointer operand is being replaced with another
1273       // pointer operand so the opcode doesn't need to change.
1274       Worklist.Add(GEP);
1275       CI.setOperand(0, GEP->getOperand(0));
1276       return &CI;
1277     }
1278
1279     // If the GEP has a single use, and the base pointer is a bitcast, and the
1280     // GEP computes a constant offset, see if we can convert these three
1281     // instructions into fewer.  This typically happens with unions and other
1282     // non-type-safe code.
1283     if (TD && GEP->hasOneUse() && isa<BitCastInst>(GEP->getOperand(0)) &&
1284         GEP->hasAllConstantIndices()) {
1285       // We are guaranteed to get a constant from EmitGEPOffset.
1286       ConstantInt *OffsetV = cast<ConstantInt>(EmitGEPOffset(GEP));
1287       int64_t Offset = OffsetV->getSExtValue();
1288
1289       // Get the base pointer input of the bitcast, and the type it points to.
1290       Value *OrigBase = cast<BitCastInst>(GEP->getOperand(0))->getOperand(0);
1291       const Type *GEPIdxTy =
1292       cast<PointerType>(OrigBase->getType())->getElementType();
1293       SmallVector<Value*, 8> NewIndices;
1294       if (FindElementAtOffset(GEPIdxTy, Offset, NewIndices)) {
1295         // If we were able to index down into an element, create the GEP
1296         // and bitcast the result.  This eliminates one bitcast, potentially
1297         // two.
1298         Value *NGEP = cast<GEPOperator>(GEP)->isInBounds() ?
1299         Builder->CreateInBoundsGEP(OrigBase,
1300                                    NewIndices.begin(), NewIndices.end()) :
1301         Builder->CreateGEP(OrigBase, NewIndices.begin(), NewIndices.end());
1302         NGEP->takeName(GEP);
1303
1304         if (isa<BitCastInst>(CI))
1305           return new BitCastInst(NGEP, CI.getType());
1306         assert(isa<PtrToIntInst>(CI));
1307         return new PtrToIntInst(NGEP, CI.getType());
1308       }
1309     }
1310   }
1311
1312   return commonCastTransforms(CI);
1313 }
1314
1315 Instruction *InstCombiner::visitPtrToInt(PtrToIntInst &CI) {
1316   // If the destination integer type is not the intptr_t type for this target,
1317   // do a ptrtoint to intptr_t then do a trunc or zext.  This allows the cast
1318   // to be exposed to other transforms.
1319   if (TD) {
1320     if (CI.getType()->getScalarSizeInBits() < TD->getPointerSizeInBits()) {
1321       Value *P = Builder->CreatePtrToInt(CI.getOperand(0),
1322                                          TD->getIntPtrType(CI.getContext()),
1323                                          "tmp");
1324       return new TruncInst(P, CI.getType());
1325     }
1326     if (CI.getType()->getScalarSizeInBits() > TD->getPointerSizeInBits()) {
1327       Value *P = Builder->CreatePtrToInt(CI.getOperand(0),
1328                                          TD->getIntPtrType(CI.getContext()),
1329                                          "tmp");
1330       return new ZExtInst(P, CI.getType());
1331     }
1332   }
1333
1334   return commonPointerCastTransforms(CI);
1335 }
1336
1337 /// OptimizeVectorResize - This input value (which is known to have vector type)
1338 /// is being zero extended or truncated to the specified vector type.  Try to
1339 /// replace it with a shuffle (and vector/vector bitcast) if possible.
1340 ///
1341 /// The source and destination vector types may have different element types.
1342 static Instruction *OptimizeVectorResize(Value *InVal, const VectorType *DestTy,
1343                                          InstCombiner &IC) {
1344   // We can only do this optimization if the output is a multiple of the input
1345   // element size, or the input is a multiple of the output element size.
1346   // Convert the input type to have the same element type as the output.
1347   const VectorType *SrcTy = cast<VectorType>(InVal->getType());
1348
1349   if (SrcTy->getElementType() != DestTy->getElementType()) {
1350     // The input types don't need to be identical, but for now they must be the
1351     // same size.  There is no specific reason we couldn't handle things like
1352     // <4 x i16> -> <4 x i32> by bitcasting to <2 x i32> but haven't gotten
1353     // there yet.
1354     if (SrcTy->getElementType()->getPrimitiveSizeInBits() !=
1355         DestTy->getElementType()->getPrimitiveSizeInBits())
1356       return 0;
1357
1358     SrcTy = VectorType::get(DestTy->getElementType(), SrcTy->getNumElements());
1359     InVal = IC.Builder->CreateBitCast(InVal, SrcTy);
1360   }
1361
1362   // Now that the element types match, get the shuffle mask and RHS of the
1363   // shuffle to use, which depends on whether we're increasing or decreasing the
1364   // size of the input.
1365   SmallVector<Constant*, 16> ShuffleMask;
1366   Value *V2;
1367   const IntegerType *Int32Ty = Type::getInt32Ty(SrcTy->getContext());
1368
1369   if (SrcTy->getNumElements() > DestTy->getNumElements()) {
1370     // If we're shrinking the number of elements, just shuffle in the low
1371     // elements from the input and use undef as the second shuffle input.
1372     V2 = UndefValue::get(SrcTy);
1373     for (unsigned i = 0, e = DestTy->getNumElements(); i != e; ++i)
1374       ShuffleMask.push_back(ConstantInt::get(Int32Ty, i));
1375
1376   } else {
1377     // If we're increasing the number of elements, shuffle in all of the
1378     // elements from InVal and fill the rest of the result elements with zeros
1379     // from a constant zero.
1380     V2 = Constant::getNullValue(SrcTy);
1381     unsigned SrcElts = SrcTy->getNumElements();
1382     for (unsigned i = 0, e = SrcElts; i != e; ++i)
1383       ShuffleMask.push_back(ConstantInt::get(Int32Ty, i));
1384
1385     // The excess elements reference the first element of the zero input.
1386     ShuffleMask.append(DestTy->getNumElements()-SrcElts,
1387                        ConstantInt::get(Int32Ty, SrcElts));
1388   }
1389
1390   return new ShuffleVectorInst(InVal, V2, ConstantVector::get(ShuffleMask));
1391 }
1392
1393 static bool isMultipleOfTypeSize(unsigned Value, const Type *Ty) {
1394   return Value % Ty->getPrimitiveSizeInBits() == 0;
1395 }
1396
1397 static unsigned getTypeSizeIndex(unsigned Value, const Type *Ty) {
1398   return Value / Ty->getPrimitiveSizeInBits();
1399 }
1400
1401 /// CollectInsertionElements - V is a value which is inserted into a vector of
1402 /// VecEltTy.  Look through the value to see if we can decompose it into
1403 /// insertions into the vector.  See the example in the comment for
1404 /// OptimizeIntegerToVectorInsertions for the pattern this handles.
1405 /// The type of V is always a non-zero multiple of VecEltTy's size.
1406 ///
1407 /// This returns false if the pattern can't be matched or true if it can,
1408 /// filling in Elements with the elements found here.
1409 static bool CollectInsertionElements(Value *V, unsigned ElementIndex,
1410                                      SmallVectorImpl<Value*> &Elements,
1411                                      const Type *VecEltTy) {
1412   // Undef values never contribute useful bits to the result.
1413   if (isa<UndefValue>(V)) return true;
1414
1415   // If we got down to a value of the right type, we win, try inserting into the
1416   // right element.
1417   if (V->getType() == VecEltTy) {
1418     // Inserting null doesn't actually insert any elements.
1419     if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
1420       if (C->isNullValue())
1421         return true;
1422
1423     // Fail if multiple elements are inserted into this slot.
1424     if (ElementIndex >= Elements.size() || Elements[ElementIndex] != 0)
1425       return false;
1426
1427     Elements[ElementIndex] = V;
1428     return true;
1429   }
1430
1431   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V)) {
1432     // Figure out the # elements this provides, and bitcast it or slice it up
1433     // as required.
1434     unsigned NumElts = getTypeSizeIndex(C->getType()->getPrimitiveSizeInBits(),
1435                                         VecEltTy);
1436     // If the constant is the size of a vector element, we just need to bitcast
1437     // it to the right type so it gets properly inserted.
1438     if (NumElts == 1)
1439       return CollectInsertionElements(ConstantExpr::getBitCast(C, VecEltTy),
1440                                       ElementIndex, Elements, VecEltTy);
1441
1442     // Okay, this is a constant that covers multiple elements.  Slice it up into
1443     // pieces and insert each element-sized piece into the vector.
1444     if (!isa<IntegerType>(C->getType()))
1445       C = ConstantExpr::getBitCast(C, IntegerType::get(V->getContext(),
1446                                        C->getType()->getPrimitiveSizeInBits()));
1447     unsigned ElementSize = VecEltTy->getPrimitiveSizeInBits();
1448     const Type *ElementIntTy = IntegerType::get(C->getContext(), ElementSize);
1449
1450     for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i) {
1451       Constant *Piece = ConstantExpr::getLShr(C, ConstantInt::get(C->getType(),
1452                                                                i*ElementSize));
1453       Piece = ConstantExpr::getTrunc(Piece, ElementIntTy);
1454       if (!CollectInsertionElements(Piece, ElementIndex+i, Elements, VecEltTy))
1455         return false;
1456     }
1457     return true;
1458   }
1459
1460   if (!V->hasOneUse()) return false;
1461
1462   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
1463   if (I == 0) return false;
1464   switch (I->getOpcode()) {
1465   default: return false; // Unhandled case.
1466   case Instruction::BitCast:
1467     return CollectInsertionElements(I->getOperand(0), ElementIndex,
1468                                     Elements, VecEltTy);
1469   case Instruction::ZExt:
1470     if (!isMultipleOfTypeSize(
1471                           I->getOperand(0)->getType()->getPrimitiveSizeInBits(),
1472                               VecEltTy))
1473       return false;
1474     return CollectInsertionElements(I->getOperand(0), ElementIndex,
1475                                     Elements, VecEltTy);
1476   case Instruction::Or:
1477     return CollectInsertionElements(I->getOperand(0), ElementIndex,
1478                                     Elements, VecEltTy) &&
1479            CollectInsertionElements(I->getOperand(1), ElementIndex,
1480                                     Elements, VecEltTy);
1481   case Instruction::Shl: {
1482     // Must be shifting by a constant that is a multiple of the element size.
1483     ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1));
1484     if (CI == 0) return false;
1485     if (!isMultipleOfTypeSize(CI->getZExtValue(), VecEltTy)) return false;
1486     unsigned IndexShift = getTypeSizeIndex(CI->getZExtValue(), VecEltTy);
1487
1488     return CollectInsertionElements(I->getOperand(0), ElementIndex+IndexShift,
1489                                     Elements, VecEltTy);
1490   }
1491
1492   }
1493 }
1494
1495
1496 /// OptimizeIntegerToVectorInsertions - If the input is an 'or' instruction, we
1497 /// may be doing shifts and ors to assemble the elements of the vector manually.
1498 /// Try to rip the code out and replace it with insertelements.  This is to
1499 /// optimize code like this:
1500 ///
1501 ///    %tmp37 = bitcast float %inc to i32
1502 ///    %tmp38 = zext i32 %tmp37 to i64
1503 ///    %tmp31 = bitcast float %inc5 to i32
1504 ///    %tmp32 = zext i32 %tmp31 to i64
1505 ///    %tmp33 = shl i64 %tmp32, 32
1506 ///    %ins35 = or i64 %tmp33, %tmp38
1507 ///    %tmp43 = bitcast i64 %ins35 to <2 x float>
1508 ///
1509 /// Into two insertelements that do "buildvector{%inc, %inc5}".
1510 static Value *OptimizeIntegerToVectorInsertions(BitCastInst &CI,
1511                                                 InstCombiner &IC) {
1512   const VectorType *DestVecTy = cast<VectorType>(CI.getType());
1513   Value *IntInput = CI.getOperand(0);
1514
1515   SmallVector<Value*, 8> Elements(DestVecTy->getNumElements());
1516   if (!CollectInsertionElements(IntInput, 0, Elements,
1517                                 DestVecTy->getElementType()))
1518     return 0;
1519
1520   // If we succeeded, we know that all of the element are specified by Elements
1521   // or are zero if Elements has a null entry.  Recast this as a set of
1522   // insertions.
1523   Value *Result = Constant::getNullValue(CI.getType());
1524   for (unsigned i = 0, e = Elements.size(); i != e; ++i) {
1525     if (Elements[i] == 0) continue;  // Unset element.
1526
1527     Result = IC.Builder->CreateInsertElement(Result, Elements[i],
1528                                              IC.Builder->getInt32(i));
1529   }
1530
1531   return Result;
1532 }
1533
1534
1535 /// OptimizeIntToFloatBitCast - See if we can optimize an integer->float/double
1536 /// bitcast.  The various long double bitcasts can't get in here.
1537 static Instruction *OptimizeIntToFloatBitCast(BitCastInst &CI,InstCombiner &IC){
1538   Value *Src = CI.getOperand(0);
1539   const Type *DestTy = CI.getType();
1540
1541   // If this is a bitcast from int to float, check to see if the int is an
1542   // extraction from a vector.
1543   Value *VecInput = 0;
1544   // bitcast(trunc(bitcast(somevector)))
1545   if (match(Src, m_Trunc(m_BitCast(m_Value(VecInput)))) &&
1546       isa<VectorType>(VecInput->getType())) {
1547     const VectorType *VecTy = cast<VectorType>(VecInput->getType());
1548     unsigned DestWidth = DestTy->getPrimitiveSizeInBits();
1549
1550     if (VecTy->getPrimitiveSizeInBits() % DestWidth == 0) {
1551       // If the element type of the vector doesn't match the result type,
1552       // bitcast it to be a vector type we can extract from.
1553       if (VecTy->getElementType() != DestTy) {
1554         VecTy = VectorType::get(DestTy,
1555                                 VecTy->getPrimitiveSizeInBits() / DestWidth);
1556         VecInput = IC.Builder->CreateBitCast(VecInput, VecTy);
1557       }
1558
1559       return ExtractElementInst::Create(VecInput, IC.Builder->getInt32(0));
1560     }
1561   }
1562
1563   // bitcast(trunc(lshr(bitcast(somevector), cst))
1564   ConstantInt *ShAmt = 0;
1565   if (match(Src, m_Trunc(m_LShr(m_BitCast(m_Value(VecInput)),
1566                                 m_ConstantInt(ShAmt)))) &&
1567       isa<VectorType>(VecInput->getType())) {
1568     const VectorType *VecTy = cast<VectorType>(VecInput->getType());
1569     unsigned DestWidth = DestTy->getPrimitiveSizeInBits();
1570     if (VecTy->getPrimitiveSizeInBits() % DestWidth == 0 &&
1571         ShAmt->getZExtValue() % DestWidth == 0) {
1572       // If the element type of the vector doesn't match the result type,
1573       // bitcast it to be a vector type we can extract from.
1574       if (VecTy->getElementType() != DestTy) {
1575         VecTy = VectorType::get(DestTy,
1576                                 VecTy->getPrimitiveSizeInBits() / DestWidth);
1577         VecInput = IC.Builder->CreateBitCast(VecInput, VecTy);
1578       }
1579
1580       unsigned Elt = ShAmt->getZExtValue() / DestWidth;
1581       return ExtractElementInst::Create(VecInput, IC.Builder->getInt32(Elt));
1582     }
1583   }
1584   return 0;
1585 }
1586
1587 Instruction *InstCombiner::visitBitCast(BitCastInst &CI) {
1588   // If the operands are integer typed then apply the integer transforms,
1589   // otherwise just apply the common ones.
1590   Value *Src = CI.getOperand(0);
1591   const Type *SrcTy = Src->getType();
1592   const Type *DestTy = CI.getType();
1593
1594   // Get rid of casts from one type to the same type. These are useless and can
1595   // be replaced by the operand.
1596   if (DestTy == Src->getType())
1597     return ReplaceInstUsesWith(CI, Src);
1598
1599   if (const PointerType *DstPTy = dyn_cast<PointerType>(DestTy)) {
1600     const PointerType *SrcPTy = cast<PointerType>(SrcTy);
1601     const Type *DstElTy = DstPTy->getElementType();
1602     const Type *SrcElTy = SrcPTy->getElementType();
1603
1604     // If the address spaces don't match, don't eliminate the bitcast, which is
1605     // required for changing types.
1606     if (SrcPTy->getAddressSpace() != DstPTy->getAddressSpace())
1607       return 0;
1608
1609     // If we are casting a alloca to a pointer to a type of the same
1610     // size, rewrite the allocation instruction to allocate the "right" type.
1611     // There is no need to modify malloc calls because it is their bitcast that
1612     // needs to be cleaned up.
1613     if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(Src))
1614       if (Instruction *V = PromoteCastOfAllocation(CI, *AI))
1615         return V;
1616
1617     // If the source and destination are pointers, and this cast is equivalent
1618     // to a getelementptr X, 0, 0, 0...  turn it into the appropriate gep.
1619     // This can enhance SROA and other transforms that want type-safe pointers.
1620     Constant *ZeroUInt =
1621       Constant::getNullValue(Type::getInt32Ty(CI.getContext()));
1622     unsigned NumZeros = 0;
1623     while (SrcElTy != DstElTy &&
1624            isa<CompositeType>(SrcElTy) && !SrcElTy->isPointerTy() &&
1625            SrcElTy->getNumContainedTypes() /* not "{}" */) {
1626       SrcElTy = cast<CompositeType>(SrcElTy)->getTypeAtIndex(ZeroUInt);
1627       ++NumZeros;
1628     }
1629
1630     // If we found a path from the src to dest, create the getelementptr now.
1631     if (SrcElTy == DstElTy) {
1632       SmallVector<Value*, 8> Idxs(NumZeros+1, ZeroUInt);
1633       return GetElementPtrInst::CreateInBounds(Src, Idxs.begin(), Idxs.end(),"",
1634                                                ((Instruction*)NULL));
1635     }
1636   }
1637
1638   // Try to optimize int -> float bitcasts.
1639   if ((DestTy->isFloatTy() || DestTy->isDoubleTy()) && isa<IntegerType>(SrcTy))
1640     if (Instruction *I = OptimizeIntToFloatBitCast(CI, *this))
1641       return I;
1642
1643   if (const VectorType *DestVTy = dyn_cast<VectorType>(DestTy)) {
1644     if (DestVTy->getNumElements() == 1 && !SrcTy->isVectorTy()) {
1645       Value *Elem = Builder->CreateBitCast(Src, DestVTy->getElementType());
1646       return InsertElementInst::Create(UndefValue::get(DestTy), Elem,
1647                      Constant::getNullValue(Type::getInt32Ty(CI.getContext())));
1648       // FIXME: Canonicalize bitcast(insertelement) -> insertelement(bitcast)
1649     }
1650
1651     if (isa<IntegerType>(SrcTy)) {
1652       // If this is a cast from an integer to vector, check to see if the input
1653       // is a trunc or zext of a bitcast from vector.  If so, we can replace all
1654       // the casts with a shuffle and (potentially) a bitcast.
1655       if (isa<TruncInst>(Src) || isa<ZExtInst>(Src)) {
1656         CastInst *SrcCast = cast<CastInst>(Src);
1657         if (BitCastInst *BCIn = dyn_cast<BitCastInst>(SrcCast->getOperand(0)))
1658           if (isa<VectorType>(BCIn->getOperand(0)->getType()))
1659             if (Instruction *I = OptimizeVectorResize(BCIn->getOperand(0),
1660                                                cast<VectorType>(DestTy), *this))
1661               return I;
1662       }
1663
1664       // If the input is an 'or' instruction, we may be doing shifts and ors to
1665       // assemble the elements of the vector manually.  Try to rip the code out
1666       // and replace it with insertelements.
1667       if (Value *V = OptimizeIntegerToVectorInsertions(CI, *this))
1668         return ReplaceInstUsesWith(CI, V);
1669     }
1670   }
1671
1672   if (const VectorType *SrcVTy = dyn_cast<VectorType>(SrcTy)) {
1673     if (SrcVTy->getNumElements() == 1 && !DestTy->isVectorTy()) {
1674       Value *Elem =
1675         Builder->CreateExtractElement(Src,
1676                    Constant::getNullValue(Type::getInt32Ty(CI.getContext())));
1677       return CastInst::Create(Instruction::BitCast, Elem, DestTy);
1678     }
1679   }
1680
1681   if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(Src)) {
1682     // Okay, we have (bitcast (shuffle ..)).  Check to see if this is
1683     // a bitcast to a vector with the same # elts.
1684     if (SVI->hasOneUse() && DestTy->isVectorTy() &&
1685         cast<VectorType>(DestTy)->getNumElements() ==
1686               SVI->getType()->getNumElements() &&
1687         SVI->getType()->getNumElements() ==
1688           cast<VectorType>(SVI->getOperand(0)->getType())->getNumElements()) {
1689       BitCastInst *Tmp;
1690       // If either of the operands is a cast from CI.getType(), then
1691       // evaluating the shuffle in the casted destination's type will allow
1692       // us to eliminate at least one cast.
1693       if (((Tmp = dyn_cast<BitCastInst>(SVI->getOperand(0))) &&
1694            Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy) ||
1695           ((Tmp = dyn_cast<BitCastInst>(SVI->getOperand(1))) &&
1696            Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy)) {
1697         Value *LHS = Builder->CreateBitCast(SVI->getOperand(0), DestTy);
1698         Value *RHS = Builder->CreateBitCast(SVI->getOperand(1), DestTy);
1699         // Return a new shuffle vector.  Use the same element ID's, as we
1700         // know the vector types match #elts.
1701         return new ShuffleVectorInst(LHS, RHS, SVI->getOperand(2));
1702       }
1703     }
1704   }
1705
1706   if (SrcTy->isPointerTy())
1707     return commonPointerCastTransforms(CI);
1708   return commonCastTransforms(CI);
1709 }