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::Select: {
 400     SelectInst *SI = cast<SelectInst>(I);
 401     return CanEvaluateTruncated(SI->getTrueValue(), Ty) &&
 402            CanEvaluateTruncated(SI->getFalseValue(), Ty);
 403   }
 404   case Instruction::PHI: {
 405     // We can change a phi if we can change all operands.  Note that we never
 406     // get into trouble with cyclic PHIs here because we only consider
 407     // instructions with a single use.
 408     PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
 409     for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
 410       if (!CanEvaluateTruncated(PN->getIncomingValue(i), Ty))
 411         return false;
 412     return true;
 413   }
 414   default:
 415     // TODO: Can handle more cases here.
 416     break;
 417   }
 418
 419   return false;
 420 }
 421
 422 Instruction *InstCombiner::visitTrunc(TruncInst &CI) {
 423   if (Instruction *Result = commonCastTransforms(CI))
 424     return Result;
 425
 426   // See if we can simplify any instructions used by the input whose sole
 427   // purpose is to compute bits we don't care about.
 428   if (SimplifyDemandedInstructionBits(CI))
 429     return &CI;
 430
 431   Value *Src = CI.getOperand(0);
 432   const Type *DestTy = CI.getType(), *SrcTy = Src->getType();
 433
 434   // Attempt to truncate the entire input expression tree to the destination
 435   // type.   Only do this if the dest type is a simple type, don't convert the
 436   // expression tree to something weird like i93 unless the source is also
 437   // strange.
 438   if ((DestTy->isVectorTy() || ShouldChangeType(SrcTy, DestTy)) &&
 439       CanEvaluateTruncated(Src, DestTy)) {
 440
 441     // If this cast is a truncate, evaluting in a different type always
 442     // eliminates the cast, so it is always a win.
 443     DEBUG(dbgs() << "ICE: EvaluateInDifferentType converting expression type"
 444           " to avoid cast: " << CI << '\n');
 445     Value *Res = EvaluateInDifferentType(Src, DestTy, false);
 446     assert(Res->getType() == DestTy);
 447     return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
 448   }
 449
 450   // Canonicalize trunc x to i1 -> (icmp ne (and x, 1), 0), likewise for vector.
 451   if (DestTy->getScalarSizeInBits() == 1) {
 452     Constant *One = ConstantInt::get(Src->getType(), 1);
 453     Src = Builder->CreateAnd(Src, One, "tmp");
 454     Value *Zero = Constant::getNullValue(Src->getType());
 455     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Src, Zero);
 456   }
 457
 458   return 0;
 459 }
 460
 461 /// transformZExtICmp - Transform (zext icmp) to bitwise / integer operations
 462 /// in order to eliminate the icmp.
 463 Instruction *InstCombiner::transformZExtICmp(ICmpInst *ICI, Instruction &CI,
 464                                              bool DoXform) {
 465   // If we are just checking for a icmp eq of a single bit and zext'ing it
 466   // to an integer, then shift the bit to the appropriate place and then
 467   // cast to integer to avoid the comparison.
 468   if (ConstantInt *Op1C = dyn_cast<ConstantInt>(ICI->getOperand(1))) {
 469     const APInt &Op1CV = Op1C->getValue();
 470
 471     // zext (x <s  0) to i32 --> x>>u31      true if signbit set.
 472     // zext (x >s -1) to i32 --> (x>>u31)^1  true if signbit clear.
 473     if ((ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && Op1CV == 0) ||
 474         (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT &&Op1CV.isAllOnesValue())) {
 475       if (!DoXform) return ICI;
 476
 477       Value *In = ICI->getOperand(0);
 478       Value *Sh = ConstantInt::get(In->getType(),
 479                                    In->getType()->getScalarSizeInBits()-1);
 480       In = Builder->CreateLShr(In, Sh, In->getName()+".lobit");
 481       if (In->getType() != CI.getType())
 482         In = Builder->CreateIntCast(In, CI.getType(), false/*ZExt*/, "tmp");
 483
 484       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT) {
 485         Constant *One = ConstantInt::get(In->getType(), 1);
 486         In = Builder->CreateXor(In, One, In->getName()+".not");
 487       }
 488
 489       return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
 490     }
 491
 492
 493
 494     // zext (X == 0) to i32 --> X^1      iff X has only the low bit set.
 495     // zext (X == 0) to i32 --> (X>>1)^1 iff X has only the 2nd bit set.
 496     // zext (X == 1) to i32 --> X        iff X has only the low bit set.
 497     // zext (X == 2) to i32 --> X>>1     iff X has only the 2nd bit set.
 498     // zext (X != 0) to i32 --> X        iff X has only the low bit set.
 499     // zext (X != 0) to i32 --> X>>1     iff X has only the 2nd bit set.
 500     // zext (X != 1) to i32 --> X^1      iff X has only the low bit set.
 501     // zext (X != 2) to i32 --> (X>>1)^1 iff X has only the 2nd bit set.
 502     if ((Op1CV == 0 || Op1CV.isPowerOf2()) &&
 503         // This only works for EQ and NE
 504         ICI->isEquality()) {
 505       // If Op1C some other power of two, convert:
 506       uint32_t BitWidth = Op1C->getType()->getBitWidth();
 507       APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
 508       APInt TypeMask(APInt::getAllOnesValue(BitWidth));
 509       ComputeMaskedBits(ICI->getOperand(0), TypeMask, KnownZero, KnownOne);
 510
 511       APInt KnownZeroMask(~KnownZero);
 512       if (KnownZeroMask.isPowerOf2()) { // Exactly 1 possible 1?
 513         if (!DoXform) return ICI;
 514
 515         bool isNE = ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
 516         if (Op1CV != 0 && (Op1CV != KnownZeroMask)) {
 517           // (X&4) == 2 --> false
 518           // (X&4) != 2 --> true
 519           Constant *Res = ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(CI.getContext()),
 520                                            isNE);
 521           Res = ConstantExpr::getZExt(Res, CI.getType());
 522           return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
 523         }
 524
 525         uint32_t ShiftAmt = KnownZeroMask.logBase2();
 526         Value *In = ICI->getOperand(0);
 527         if (ShiftAmt) {
 528           // Perform a logical shr by shiftamt.
 529           // Insert the shift to put the result in the low bit.
 530           In = Builder->CreateLShr(In, ConstantInt::get(In->getType(),ShiftAmt),
 531                                    In->getName()+".lobit");
 532         }
 533
 534         if ((Op1CV != 0) == isNE) { // Toggle the low bit.
 535           Constant *One = ConstantInt::get(In->getType(), 1);
 536           In = Builder->CreateXor(In, One, "tmp");
 537         }
 538
 539         if (CI.getType() == In->getType())
 540           return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
 541         else
 542           return CastInst::CreateIntegerCast(In, CI.getType(), false/*ZExt*/);
 543       }
 544     }
 545   }
 546
 547   // icmp ne A, B is equal to xor A, B when A and B only really have one bit.
 548   // It is also profitable to transform icmp eq into not(xor(A, B)) because that
 549   // may lead to additional simplifications.
 550   if (ICI->isEquality() && CI.getType() == ICI->getOperand(0)->getType()) {
 551     if (const IntegerType *ITy = dyn_cast<IntegerType>(CI.getType())) {
 552       uint32_t BitWidth = ITy->getBitWidth();
 553       Value *LHS = ICI->getOperand(0);
 554       Value *RHS = ICI->getOperand(1);
 555
 556       APInt KnownZeroLHS(BitWidth, 0), KnownOneLHS(BitWidth, 0);
 557       APInt KnownZeroRHS(BitWidth, 0), KnownOneRHS(BitWidth, 0);
 558       APInt TypeMask(APInt::getAllOnesValue(BitWidth));
 559       ComputeMaskedBits(LHS, TypeMask, KnownZeroLHS, KnownOneLHS);
 560       ComputeMaskedBits(RHS, TypeMask, KnownZeroRHS, KnownOneRHS);
 561
 562       if (KnownZeroLHS == KnownZeroRHS && KnownOneLHS == KnownOneRHS) {
 563         APInt KnownBits = KnownZeroLHS | KnownOneLHS;
 564         APInt UnknownBit = ~KnownBits;
 565         if (UnknownBit.countPopulation() == 1) {
 566           if (!DoXform) return ICI;
 567
 568           Value *Result = Builder->CreateXor(LHS, RHS);
 569
 570           // Mask off any bits that are set and won't be shifted away.
 571           if (KnownOneLHS.uge(UnknownBit))
 572             Result = Builder->CreateAnd(Result,
 573                                         ConstantInt::get(ITy, UnknownBit));
 574
 575           // Shift the bit we're testing down to the lsb.
 576           Result = Builder->CreateLShr(
 577                Result, ConstantInt::get(ITy, UnknownBit.countTrailingZeros()));
 578
 579           if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
 580             Result = Builder->CreateXor(Result, ConstantInt::get(ITy, 1));
 581           Result->takeName(ICI);
 582           return ReplaceInstUsesWith(CI, Result);
 583         }
 584       }
 585     }
 586   }
 587
 588   return 0;
 589 }
 590
 591 /// CanEvaluateZExtd - Determine if the specified value can be computed in the
 592 /// specified wider type and produce the same low bits.  If not, return false.
 593 ///
 594 /// If this function returns true, it can also return a non-zero number of bits
 595 /// (in BitsToClear) which indicates that the value it computes is correct for
 596 /// the zero extend, but that the additional BitsToClear bits need to be zero'd
 597 /// out.  For example, to promote something like:
 598 ///
 599 ///   %B = trunc i64 %A to i32
 600 ///   %C = lshr i32 %B, 8
 601 ///   %E = zext i32 %C to i64
 602 ///
 603 /// CanEvaluateZExtd for the 'lshr' will return true, and BitsToClear will be
 604 /// set to 8 to indicate that the promoted value needs to have bits 24-31
 605 /// cleared in addition to bits 32-63.  Since an 'and' will be generated to
 606 /// clear the top bits anyway, doing this has no extra cost.
 607 ///
 608 /// This function works on both vectors and scalars.
 609 static bool CanEvaluateZExtd(Value *V, const Type *Ty, unsigned &BitsToClear) {
 610   BitsToClear = 0;
 611   if (isa<Constant>(V))
 612     return true;
 613
 614   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
 615   if (!I) return false;
 616
 617   // If the input is a truncate from the destination type, we can trivially
 618   // eliminate it, even if it has multiple uses.
 619   // FIXME: This is currently disabled until codegen can handle this without
 620   // pessimizing code, PR5997.
 621   if (0 && isa<TruncInst>(I) && I->getOperand(0)->getType() == Ty)
 622     return true;
 623
 624   // We can't extend or shrink something that has multiple uses: doing so would
 625   // require duplicating the instruction in general, which isn't profitable.
 626   if (!I->hasOneUse()) return false;
 627
 628   unsigned Opc = I->getOpcode(), Tmp;
 629   switch (Opc) {
 630   case Instruction::ZExt:  // zext(zext(x)) -> zext(x).
 631   case Instruction::SExt:  // zext(sext(x)) -> sext(x).
 632   case Instruction::Trunc: // zext(trunc(x)) -> trunc(x) or zext(x)
 633     return true;
 634   case Instruction::And:
 635   case Instruction::Or:
 636   case Instruction::Xor:
 637   case Instruction::Add:
 638   case Instruction::Sub:
 639   case Instruction::Mul:
 640   case Instruction::Shl:
 641     if (!CanEvaluateZExtd(I->getOperand(0), Ty, BitsToClear) ||
 642         !CanEvaluateZExtd(I->getOperand(1), Ty, Tmp))
 643       return false;
 644     // These can all be promoted if neither operand has 'bits to clear'.
 645     if (BitsToClear == 0 && Tmp == 0)
 646       return true;
 647
 648     // If the operation is an AND/OR/XOR and the bits to clear are zero in the
 649     // other side, BitsToClear is ok.
 650     if (Tmp == 0 &&
 651         (Opc == Instruction::And || Opc == Instruction::Or ||
 652          Opc == Instruction::Xor)) {
 653       // We use MaskedValueIsZero here for generality, but the case we care
 654       // about the most is constant RHS.
 655       unsigned VSize = V->getType()->getScalarSizeInBits();
 656       if (MaskedValueIsZero(I->getOperand(1),
 657                             APInt::getHighBitsSet(VSize, BitsToClear)))
 658         return true;
 659     }
 660
 661     // Otherwise, we don't know how to analyze this BitsToClear case yet.
 662     return false;
 663
 664   case Instruction::LShr:
 665     // We can promote lshr(x, cst) if we can promote x.  This requires the
 666     // ultimate 'and' to clear out the high zero bits we're clearing out though.
 667     if (ConstantInt *Amt = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
 668       if (!CanEvaluateZExtd(I->getOperand(0), Ty, BitsToClear))
 669         return false;
 670       BitsToClear += Amt->getZExtValue();
 671       if (BitsToClear > V->getType()->getScalarSizeInBits())
 672         BitsToClear = V->getType()->getScalarSizeInBits();
 673       return true;
 674     }
 675     // Cannot promote variable LSHR.
 676     return false;
 677   case Instruction::Select:
 678     if (!CanEvaluateZExtd(I->getOperand(1), Ty, Tmp) ||
 679         !CanEvaluateZExtd(I->getOperand(2), Ty, BitsToClear) ||
 680         // TODO: If important, we could handle the case when the BitsToClear are
 681         // known zero in the disagreeing side.
 682         Tmp != BitsToClear)
 683       return false;
 684     return true;
 685
 686   case Instruction::PHI: {
 687     // We can change a phi if we can change all operands.  Note that we never
 688     // get into trouble with cyclic PHIs here because we only consider
 689     // instructions with a single use.
 690     PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
 691     if (!CanEvaluateZExtd(PN->getIncomingValue(0), Ty, BitsToClear))
 692       return false;
 693     for (unsigned i = 1, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
 694       if (!CanEvaluateZExtd(PN->getIncomingValue(i), Ty, Tmp) ||
 695           // TODO: If important, we could handle the case when the BitsToClear
 696           // are known zero in the disagreeing input.
 697           Tmp != BitsToClear)
 698         return false;
 699     return true;
 700   }
 701   default:
 702     // TODO: Can handle more cases here.
 703     return false;
 704   }
 705 }
 706
 707 Instruction *InstCombiner::visitZExt(ZExtInst &CI) {
 708   // If this zero extend is only used by a truncate, let the truncate by
 709   // eliminated before we try to optimize this zext.
 710   if (CI.hasOneUse() && isa<TruncInst>(CI.use_back()))
 711     return 0;
 712
 713   // If one of the common conversion will work, do it.
 714   if (Instruction *Result = commonCastTransforms(CI))
 715     return Result;
 716
 717   // See if we can simplify any instructions used by the input whose sole
 718   // purpose is to compute bits we don't care about.
 719   if (SimplifyDemandedInstructionBits(CI))
 720     return &CI;
 721
 722   Value *Src = CI.getOperand(0);
 723   const Type *SrcTy = Src->getType(), *DestTy = CI.getType();
 724
 725   // Attempt to extend the entire input expression tree to the destination
 726   // type.   Only do this if the dest type is a simple type, don't convert the
 727   // expression tree to something weird like i93 unless the source is also
 728   // strange.
 729   unsigned BitsToClear;
 730   if ((DestTy->isVectorTy() || ShouldChangeType(SrcTy, DestTy)) &&
 731       CanEvaluateZExtd(Src, DestTy, BitsToClear)) {
 732     assert(BitsToClear < SrcTy->getScalarSizeInBits() &&
 733            "Unreasonable BitsToClear");
 734
 735     // Okay, we can transform this!  Insert the new expression now.
 736     DEBUG(dbgs() << "ICE: EvaluateInDifferentType converting expression type"
 737           " to avoid zero extend: " << CI);
 738     Value *Res = EvaluateInDifferentType(Src, DestTy, false);
 739     assert(Res->getType() == DestTy);
 740
 741     uint32_t SrcBitsKept = SrcTy->getScalarSizeInBits()-BitsToClear;
 742     uint32_t DestBitSize = DestTy->getScalarSizeInBits();
 743
 744     // If the high bits are already filled with zeros, just replace this
 745     // cast with the result.
 746     if (MaskedValueIsZero(Res, APInt::getHighBitsSet(DestBitSize,
 747                                                      DestBitSize-SrcBitsKept)))
 748       return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
 749
 750     // We need to emit an AND to clear the high bits.
 751     Constant *C = ConstantInt::get(Res->getType(),
 752                                APInt::getLowBitsSet(DestBitSize, SrcBitsKept));
 753     return BinaryOperator::CreateAnd(Res, C);
 754   }
 755
 756   // If this is a TRUNC followed by a ZEXT then we are dealing with integral
 757   // types and if the sizes are just right we can convert this into a logical
 758   // 'and' which will be much cheaper than the pair of casts.
 759   if (TruncInst *CSrc = dyn_cast<TruncInst>(Src)) {   // A->B->C cast
 760     // TODO: Subsume this into EvaluateInDifferentType.
 761
 762     // Get the sizes of the types involved.  We know that the intermediate type
 763     // will be smaller than A or C, but don't know the relation between A and C.
 764     Value *A = CSrc->getOperand(0);
 765     unsigned SrcSize = A->getType()->getScalarSizeInBits();
 766     unsigned MidSize = CSrc->getType()->getScalarSizeInBits();
 767     unsigned DstSize = CI.getType()->getScalarSizeInBits();
 768     // If we're actually extending zero bits, then if
 769     // SrcSize <  DstSize: zext(a & mask)
 770     // SrcSize == DstSize: a & mask
 771     // SrcSize  > DstSize: trunc(a) & mask
 772     if (SrcSize < DstSize) {
 773       APInt AndValue(APInt::getLowBitsSet(SrcSize, MidSize));
 774       Constant *AndConst = ConstantInt::get(A->getType(), AndValue);
 775       Value *And = Builder->CreateAnd(A, AndConst, CSrc->getName()+".mask");
 776       return new ZExtInst(And, CI.getType());
 777     }
 778
 779     if (SrcSize == DstSize) {
 780       APInt AndValue(APInt::getLowBitsSet(SrcSize, MidSize));
 781       return BinaryOperator::CreateAnd(A, ConstantInt::get(A->getType(),
 782                                                            AndValue));
 783     }
 784     if (SrcSize > DstSize) {
 785       Value *Trunc = Builder->CreateTrunc(A, CI.getType(), "tmp");
 786       APInt AndValue(APInt::getLowBitsSet(DstSize, MidSize));
 787       return BinaryOperator::CreateAnd(Trunc,
 788                                        ConstantInt::get(Trunc->getType(),
 789                                                         AndValue));
 790     }
 791   }
 792
 793   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Src))
 794     return transformZExtICmp(ICI, CI);
 795
 796   BinaryOperator *SrcI = dyn_cast<BinaryOperator>(Src);
 797   if (SrcI && SrcI->getOpcode() == Instruction::Or) {
 798     // zext (or icmp, icmp) --> or (zext icmp), (zext icmp) if at least one
 799     // of the (zext icmp) will be transformed.
 800     ICmpInst *LHS = dyn_cast<ICmpInst>(SrcI->getOperand(0));
 801     ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(SrcI->getOperand(1));
 802     if (LHS && RHS && LHS->hasOneUse() && RHS->hasOneUse() &&
 803         (transformZExtICmp(LHS, CI, false) ||
 804          transformZExtICmp(RHS, CI, false))) {
 805       Value *LCast = Builder->CreateZExt(LHS, CI.getType(), LHS->getName());
 806       Value *RCast = Builder->CreateZExt(RHS, CI.getType(), RHS->getName());
 807       return BinaryOperator::Create(Instruction::Or, LCast, RCast);
 808     }
 809   }
 810
 811   // zext(trunc(t) & C) -> (t & zext(C)).
 812   if (SrcI && SrcI->getOpcode() == Instruction::And && SrcI->hasOneUse())
 813     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(SrcI->getOperand(1)))
 814       if (TruncInst *TI = dyn_cast<TruncInst>(SrcI->getOperand(0))) {
 815         Value *TI0 = TI->getOperand(0);
 816         if (TI0->getType() == CI.getType())
 817           return
 818             BinaryOperator::CreateAnd(TI0,
 819                                 ConstantExpr::getZExt(C, CI.getType()));
 820       }
 821
 822   // zext((trunc(t) & C) ^ C) -> ((t & zext(C)) ^ zext(C)).
 823   if (SrcI && SrcI->getOpcode() == Instruction::Xor && SrcI->hasOneUse())
 824     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(SrcI->getOperand(1)))
 825       if (BinaryOperator *And = dyn_cast<BinaryOperator>(SrcI->getOperand(0)))
 826         if (And->getOpcode() == Instruction::And && And->hasOneUse() &&
 827             And->getOperand(1) == C)
 828           if (TruncInst *TI = dyn_cast<TruncInst>(And->getOperand(0))) {
 829             Value *TI0 = TI->getOperand(0);
 830             if (TI0->getType() == CI.getType()) {
 831               Constant *ZC = ConstantExpr::getZExt(C, CI.getType());
 832               Value *NewAnd = Builder->CreateAnd(TI0, ZC, "tmp");
 833               return BinaryOperator::CreateXor(NewAnd, ZC);
 834             }
 835           }
 836
 837   // zext (xor i1 X, true) to i32  --> xor (zext i1 X to i32), 1
 838   Value *X;
 839   if (SrcI && SrcI->hasOneUse() && SrcI->getType()->isIntegerTy(1) &&
 840       match(SrcI, m_Not(m_Value(X))) &&
 841       (!X->hasOneUse() || !isa<CmpInst>(X))) {
 842     Value *New = Builder->CreateZExt(X, CI.getType());
 843     return BinaryOperator::CreateXor(New, ConstantInt::get(CI.getType(), 1));
 844   }
 845
 846   return 0;
 847 }
 848
 849 /// CanEvaluateSExtd - Return true if we can take the specified value
 850 /// and return it as type Ty without inserting any new casts and without
 851 /// changing the value of the common low bits.  This is used by code that tries
 852 /// to promote integer operations to a wider types will allow us to eliminate
 853 /// the extension.
 854 ///
 855 /// This function works on both vectors and scalars.
 856 ///
 857 static bool CanEvaluateSExtd(Value *V, const Type *Ty) {
 858   assert(V->getType()->getScalarSizeInBits() < Ty->getScalarSizeInBits() &&
 859          "Can't sign extend type to a smaller type");
 860   // If this is a constant, it can be trivially promoted.
 861   if (isa<Constant>(V))
 862     return true;
 863
 864   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
 865   if (!I) return false;
 866
 867   // If this is a truncate from the dest type, we can trivially eliminate it,
 868   // even if it has multiple uses.
 869   // FIXME: This is currently disabled until codegen can handle this without
 870   // pessimizing code, PR5997.
 871   if (0 && isa<TruncInst>(I) && I->getOperand(0)->getType() == Ty)
 872     return true;
 873
 874   // We can't extend or shrink something that has multiple uses: doing so would
 875   // require duplicating the instruction in general, which isn't profitable.
 876   if (!I->hasOneUse()) return false;
 877
 878   switch (I->getOpcode()) {
 879   case Instruction::SExt:  // sext(sext(x)) -> sext(x)
 880   case Instruction::ZExt:  // sext(zext(x)) -> zext(x)
 881   case Instruction::Trunc: // sext(trunc(x)) -> trunc(x) or sext(x)
 882     return true;
 883   case Instruction::And:
 884   case Instruction::Or:
 885   case Instruction::Xor:
 886   case Instruction::Add:
 887   case Instruction::Sub:
 888   case Instruction::Mul:
 889     // These operators can all arbitrarily be extended if their inputs can.
 890     return CanEvaluateSExtd(I->getOperand(0), Ty) &&
 891            CanEvaluateSExtd(I->getOperand(1), Ty);
 892
 893   //case Instruction::Shl:   TODO
 894   //case Instruction::LShr:  TODO
 895
 896   case Instruction::Select:
 897     return CanEvaluateSExtd(I->getOperand(1), Ty) &&
 898            CanEvaluateSExtd(I->getOperand(2), Ty);
 899
 900   case Instruction::PHI: {
 901     // We can change a phi if we can change all operands.  Note that we never
 902     // get into trouble with cyclic PHIs here because we only consider
 903     // instructions with a single use.
 904     PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
 905     for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
 906       if (!CanEvaluateSExtd(PN->getIncomingValue(i), Ty)) return false;
 907     return true;
 908   }
 909   default:
 910     // TODO: Can handle more cases here.
 911     break;
 912   }
 913
 914   return false;
 915 }
 916
 917 Instruction *InstCombiner::visitSExt(SExtInst &CI) {
 918   // If this sign extend is only used by a truncate, let the truncate by
 919   // eliminated before we try to optimize this zext.
 920   if (CI.hasOneUse() && isa<TruncInst>(CI.use_back()))
 921     return 0;
 922
 923   if (Instruction *I = commonCastTransforms(CI))
 924     return I;
 925
 926   // See if we can simplify any instructions used by the input whose sole
 927   // purpose is to compute bits we don't care about.
 928   if (SimplifyDemandedInstructionBits(CI))
 929     return &CI;
 930
 931   Value *Src = CI.getOperand(0);
 932   const Type *SrcTy = Src->getType(), *DestTy = CI.getType();
 933
 934   // Attempt to extend the entire input expression tree to the destination
 935   // type.   Only do this if the dest type is a simple type, don't convert the
 936   // expression tree to something weird like i93 unless the source is also
 937   // strange.
 938   if ((DestTy->isVectorTy() || ShouldChangeType(SrcTy, DestTy)) &&
 939       CanEvaluateSExtd(Src, DestTy)) {
 940     // Okay, we can transform this!  Insert the new expression now.
 941     DEBUG(dbgs() << "ICE: EvaluateInDifferentType converting expression type"
 942           " to avoid sign extend: " << CI);
 943     Value *Res = EvaluateInDifferentType(Src, DestTy, true);
 944     assert(Res->getType() == DestTy);
 945
 946     uint32_t SrcBitSize = SrcTy->getScalarSizeInBits();
 947     uint32_t DestBitSize = DestTy->getScalarSizeInBits();
 948
 949     // If the high bits are already filled with sign bit, just replace this
 950     // cast with the result.
 951     if (ComputeNumSignBits(Res) > DestBitSize - SrcBitSize)
 952       return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
 953
 954     // We need to emit a shl + ashr to do the sign extend.
 955     Value *ShAmt = ConstantInt::get(DestTy, DestBitSize-SrcBitSize);
 956     return BinaryOperator::CreateAShr(Builder->CreateShl(Res, ShAmt, "sext"),
 957                                       ShAmt);
 958   }
 959
 960   // If this input is a trunc from our destination, then turn sext(trunc(x))
 961   // into shifts.
 962   if (TruncInst *TI = dyn_cast<TruncInst>(Src))
 963     if (TI->hasOneUse() && TI->getOperand(0)->getType() == DestTy) {
 964       uint32_t SrcBitSize = SrcTy->getScalarSizeInBits();
 965       uint32_t DestBitSize = DestTy->getScalarSizeInBits();
 966
 967       // We need to emit a shl + ashr to do the sign extend.
 968       Value *ShAmt = ConstantInt::get(DestTy, DestBitSize-SrcBitSize);
 969       Value *Res = Builder->CreateShl(TI->getOperand(0), ShAmt, "sext");
 970       return BinaryOperator::CreateAShr(Res, ShAmt);
 971     }
 972
 973
 974   // (x <s 0) ? -1 : 0 -> ashr x, 31   -> all ones if signed
 975   // (x >s -1) ? -1 : 0 -> ashr x, 31  -> all ones if not signed
 976   {
 977   ICmpInst::Predicate Pred; Value *CmpLHS; ConstantInt *CmpRHS;
 978   if (match(Src, m_ICmp(Pred, m_Value(CmpLHS), m_ConstantInt(CmpRHS)))) {
 979     // sext (x <s  0) to i32 --> x>>s31       true if signbit set.
 980     // sext (x >s -1) to i32 --> (x>>s31)^-1  true if signbit clear.
 981     if ((Pred == ICmpInst::ICMP_SLT && CmpRHS->isZero()) ||
 982         (Pred == ICmpInst::ICMP_SGT && CmpRHS->isAllOnesValue())) {
 983       Value *Sh = ConstantInt::get(CmpLHS->getType(),
 984                                    CmpLHS->getType()->getScalarSizeInBits()-1);
 985       Value *In = Builder->CreateAShr(CmpLHS, Sh, CmpLHS->getName()+".lobit");
 986       if (In->getType() != CI.getType())
 987         In = Builder->CreateIntCast(In, CI.getType(), true/*SExt*/, "tmp");
 988
 989       if (Pred == ICmpInst::ICMP_SGT)
 990         In = Builder->CreateNot(In, In->getName()+".not");
 991       return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
 992     }
 993   }
 994   }
 995
 996
 997   // If the input is a shl/ashr pair of a same constant, then this is a sign
 998   // extension from a smaller value.  If we could trust arbitrary bitwidth
 999   // integers, we could turn this into a truncate to the smaller bit and then
1000   // use a sext for the whole extension.  Since we don't, look deeper and check
1001   // for a truncate.  If the source and dest are the same type, eliminate the
1002   // trunc and extend and just do shifts.  For example, turn:
1003   //   %a = trunc i32 %i to i8
1004   //   %b = shl i8 %a, 6
1005   //   %c = ashr i8 %b, 6
1006   //   %d = sext i8 %c to i32
1007   // into:
1008   //   %a = shl i32 %i, 30
1009   //   %d = ashr i32 %a, 30
1010   Value *A = 0;
1011   // TODO: Eventually this could be subsumed by EvaluateInDifferentType.
1012   ConstantInt *BA = 0, *CA = 0;
1013   if (match(Src, m_AShr(m_Shl(m_Trunc(m_Value(A)), m_ConstantInt(BA)),
1014                         m_ConstantInt(CA))) &&
1015       BA == CA && A->getType() == CI.getType()) {
1016     unsigned MidSize = Src->getType()->getScalarSizeInBits();
1017     unsigned SrcDstSize = CI.getType()->getScalarSizeInBits();
1018     unsigned ShAmt = CA->getZExtValue()+SrcDstSize-MidSize;
1019     Constant *ShAmtV = ConstantInt::get(CI.getType(), ShAmt);
1020     A = Builder->CreateShl(A, ShAmtV, CI.getName());
1021     return BinaryOperator::CreateAShr(A, ShAmtV);
1022   }
1023
1024   return 0;
1025 }
1026
1027
1028 /// FitsInFPType - Return a Constant* for the specified FP constant if it fits
1029 /// in the specified FP type without changing its value.
1030 static Constant *FitsInFPType(ConstantFP *CFP, const fltSemantics &Sem) {
1031   bool losesInfo;
1032   APFloat F = CFP->getValueAPF();
1033   (void)F.convert(Sem, APFloat::rmNearestTiesToEven, &losesInfo);
1034   if (!losesInfo)
1035     return ConstantFP::get(CFP->getContext(), F);
1036   return 0;
1037 }
1038
1039 /// LookThroughFPExtensions - If this is an fp extension instruction, look
1040 /// through it until we get the source value.
1041 static Value *LookThroughFPExtensions(Value *V) {
1042   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
1043     if (I->getOpcode() == Instruction::FPExt)
1044       return LookThroughFPExtensions(I->getOperand(0));
1045
1046   // If this value is a constant, return the constant in the smallest FP type
1047   // that can accurately represent it.  This allows us to turn
1048   // (float)((double)X+2.0) into x+2.0f.
1049   if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(V)) {
1050     if (CFP->getType() == Type::getPPC_FP128Ty(V->getContext()))
1051       return V;  // No constant folding of this.
1052     // See if the value can be truncated to float and then reextended.
1053     if (Value *V = FitsInFPType(CFP, APFloat::IEEEsingle))
1054       return V;
1055     if (CFP->getType()->isDoubleTy())
1056       return V;  // Won't shrink.
1057     if (Value *V = FitsInFPType(CFP, APFloat::IEEEdouble))
1058       return V;
1059     // Don't try to shrink to various long double types.
1060   }
1061
1062   return V;
1063 }
1064
1065 Instruction *InstCombiner::visitFPTrunc(FPTruncInst &CI) {
1066   if (Instruction *I = commonCastTransforms(CI))
1067     return I;
1068
1069   // If we have fptrunc(fadd (fpextend x), (fpextend y)), where x and y are
1070   // smaller than the destination type, we can eliminate the truncate by doing
1071   // the add as the smaller type.  This applies to fadd/fsub/fmul/fdiv as well
1072   // as many builtins (sqrt, etc).
1073   BinaryOperator *OpI = dyn_cast<BinaryOperator>(CI.getOperand(0));
1074   if (OpI && OpI->hasOneUse()) {
1075     switch (OpI->getOpcode()) {
1076     default: break;
1077     case Instruction::FAdd:
1078     case Instruction::FSub:
1079     case Instruction::FMul:
1080     case Instruction::FDiv:
1081     case Instruction::FRem:
1082       const Type *SrcTy = OpI->getType();
1083       Value *LHSTrunc = LookThroughFPExtensions(OpI->getOperand(0));
1084       Value *RHSTrunc = LookThroughFPExtensions(OpI->getOperand(1));
1085       if (LHSTrunc->getType() != SrcTy &&
1086           RHSTrunc->getType() != SrcTy) {
1087         unsigned DstSize = CI.getType()->getScalarSizeInBits();
1088         // If the source types were both smaller than the destination type of
1089         // the cast, do this xform.
1090         if (LHSTrunc->getType()->getScalarSizeInBits() <= DstSize &&
1091             RHSTrunc->getType()->getScalarSizeInBits() <= DstSize) {
1092           LHSTrunc = Builder->CreateFPExt(LHSTrunc, CI.getType());
1093           RHSTrunc = Builder->CreateFPExt(RHSTrunc, CI.getType());
1094           return BinaryOperator::Create(OpI->getOpcode(), LHSTrunc, RHSTrunc);
1095         }
1096       }
1097       break;
1098     }
1099   }
1100
1101   // Fold (fptrunc (sqrt (fpext x))) -> (sqrtf x)
1102   // NOTE: This should be disabled by -fno-builtin-sqrt if we ever support it.
1103   CallInst *Call = dyn_cast<CallInst>(CI.getOperand(0));
1104   if (Call && Call->getCalledFunction() &&
1105       Call->getCalledFunction()->getName() == "sqrt" &&
1106       Call->getNumArgOperands() == 1) {
1107     CastInst *Arg = dyn_cast<CastInst>(Call->getArgOperand(0));
1108     if (Arg && Arg->getOpcode() == Instruction::FPExt &&
1109         CI.getType()->isFloatTy() &&
1110         Call->getType()->isDoubleTy() &&
1111         Arg->getType()->isDoubleTy() &&
1112         Arg->getOperand(0)->getType()->isFloatTy()) {
1113       Function *Callee = Call->getCalledFunction();
1114       Module *M = CI.getParent()->getParent()->getParent();
1115       Constant* SqrtfFunc = M->getOrInsertFunction("sqrtf",
1116                                                    Callee->getAttributes(),
1117                                                    Builder->getFloatTy(),
1118                                                    Builder->getFloatTy(),
1119                                                    NULL);
1120       CallInst *ret = CallInst::Create(SqrtfFunc, Arg->getOperand(0),
1121                                        "sqrtfcall");
1122       ret->setAttributes(Callee->getAttributes());
1123       return ret;
1124     }
1125   }
1126
1127   return 0;
1128 }
1129
1130 Instruction *InstCombiner::visitFPExt(CastInst &CI) {
1131   return commonCastTransforms(CI);
1132 }
1133
1134 Instruction *InstCombiner::visitFPToUI(FPToUIInst &FI) {
1135   Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(FI.getOperand(0));
1136   if (OpI == 0)
1137     return commonCastTransforms(FI);
1138
1139   // fptoui(uitofp(X)) --> X
1140   // fptoui(sitofp(X)) --> X
1141   // This is safe if the intermediate type has enough bits in its mantissa to
1142   // accurately represent all values of X.  For example, do not do this with
1143   // i64->float->i64.  This is also safe for sitofp case, because any negative
1144   // 'X' value would cause an undefined result for the fptoui.
1145   if ((isa<UIToFPInst>(OpI) || isa<SIToFPInst>(OpI)) &&
1146       OpI->getOperand(0)->getType() == FI.getType() &&
1147       (int)FI.getType()->getScalarSizeInBits() < /*extra bit for sign */
1148                     OpI->getType()->getFPMantissaWidth())
1149     return ReplaceInstUsesWith(FI, OpI->getOperand(0));
1150
1151   return commonCastTransforms(FI);
1152 }
1153
1154 Instruction *InstCombiner::visitFPToSI(FPToSIInst &FI) {
1155   Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(FI.getOperand(0));
1156   if (OpI == 0)
1157     return commonCastTransforms(FI);
1158
1159   // fptosi(sitofp(X)) --> X
1160   // fptosi(uitofp(X)) --> X
1161   // This is safe if the intermediate type has enough bits in its mantissa to
1162   // accurately represent all values of X.  For example, do not do this with
1163   // i64->float->i64.  This is also safe for sitofp case, because any negative
1164   // 'X' value would cause an undefined result for the fptoui.
1165   if ((isa<UIToFPInst>(OpI) || isa<SIToFPInst>(OpI)) &&
1166       OpI->getOperand(0)->getType() == FI.getType() &&
1167       (int)FI.getType()->getScalarSizeInBits() <=
1168                     OpI->getType()->getFPMantissaWidth())
1169     return ReplaceInstUsesWith(FI, OpI->getOperand(0));
1170
1171   return commonCastTransforms(FI);
1172 }
1173
1174 Instruction *InstCombiner::visitUIToFP(CastInst &CI) {
1175   return commonCastTransforms(CI);
1176 }
1177
1178 Instruction *InstCombiner::visitSIToFP(CastInst &CI) {
1179   return commonCastTransforms(CI);
1180 }
1181
1182 Instruction *InstCombiner::visitIntToPtr(IntToPtrInst &CI) {
1183   // If the source integer type is not the intptr_t type for this target, do a
1184   // trunc or zext to the intptr_t type, then inttoptr of it.  This allows the
1185   // cast to be exposed to other transforms.
1186   if (TD) {
1187     if (CI.getOperand(0)->getType()->getScalarSizeInBits() >
1188         TD->getPointerSizeInBits()) {
1189       Value *P = Builder->CreateTrunc(CI.getOperand(0),
1190                                       TD->getIntPtrType(CI.getContext()), "tmp");
1191       return new IntToPtrInst(P, CI.getType());
1192     }
1193     if (CI.getOperand(0)->getType()->getScalarSizeInBits() <
1194         TD->getPointerSizeInBits()) {
1195       Value *P = Builder->CreateZExt(CI.getOperand(0),
1196                                      TD->getIntPtrType(CI.getContext()), "tmp");
1197       return new IntToPtrInst(P, CI.getType());
1198     }
1199   }
1200
1201   if (Instruction *I = commonCastTransforms(CI))
1202     return I;
1203
1204   return 0;
1205 }
1206
1207 /// @brief Implement the transforms for cast of pointer (bitcast/ptrtoint)
1208 Instruction *InstCombiner::commonPointerCastTransforms(CastInst &CI) {
1209   Value *Src = CI.getOperand(0);
1210
1211   if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Src)) {
1212     // If casting the result of a getelementptr instruction with no offset, turn
1213     // this into a cast of the original pointer!
1214     if (GEP->hasAllZeroIndices()) {
1215       // Changing the cast operand is usually not a good idea but it is safe
1216       // here because the pointer operand is being replaced with another
1217       // pointer operand so the opcode doesn't need to change.
1218       Worklist.Add(GEP);
1219       CI.setOperand(0, GEP->getOperand(0));
1220       return &CI;
1221     }
1222
1223     // If the GEP has a single use, and the base pointer is a bitcast, and the
1224     // GEP computes a constant offset, see if we can convert these three
1225     // instructions into fewer.  This typically happens with unions and other
1226     // non-type-safe code.
1227     if (TD && GEP->hasOneUse() && isa<BitCastInst>(GEP->getOperand(0)) &&
1228         GEP->hasAllConstantIndices()) {
1229       // We are guaranteed to get a constant from EmitGEPOffset.
1230       ConstantInt *OffsetV = cast<ConstantInt>(EmitGEPOffset(GEP));
1231       int64_t Offset = OffsetV->getSExtValue();
1232
1233       // Get the base pointer input of the bitcast, and the type it points to.
1234       Value *OrigBase = cast<BitCastInst>(GEP->getOperand(0))->getOperand(0);
1235       const Type *GEPIdxTy =
1236       cast<PointerType>(OrigBase->getType())->getElementType();
1237       SmallVector<Value*, 8> NewIndices;
1238       if (FindElementAtOffset(GEPIdxTy, Offset, NewIndices)) {
1239         // If we were able to index down into an element, create the GEP
1240         // and bitcast the result.  This eliminates one bitcast, potentially
1241         // two.
1242         Value *NGEP = cast<GEPOperator>(GEP)->isInBounds() ?
1243         Builder->CreateInBoundsGEP(OrigBase,
1244                                    NewIndices.begin(), NewIndices.end()) :
1245         Builder->CreateGEP(OrigBase, NewIndices.begin(), NewIndices.end());
1246         NGEP->takeName(GEP);
1247
1248         if (isa<BitCastInst>(CI))
1249           return new BitCastInst(NGEP, CI.getType());
1250         assert(isa<PtrToIntInst>(CI));
1251         return new PtrToIntInst(NGEP, CI.getType());
1252       }
1253     }
1254   }
1255
1256   return commonCastTransforms(CI);
1257 }
1258
1259 Instruction *InstCombiner::visitPtrToInt(PtrToIntInst &CI) {
1260   // If the destination integer type is not the intptr_t type for this target,
1261   // do a ptrtoint to intptr_t then do a trunc or zext.  This allows the cast
1262   // to be exposed to other transforms.
1263   if (TD) {
1264     if (CI.getType()->getScalarSizeInBits() < TD->getPointerSizeInBits()) {
1265       Value *P = Builder->CreatePtrToInt(CI.getOperand(0),
1266                                          TD->getIntPtrType(CI.getContext()),
1267                                          "tmp");
1268       return new TruncInst(P, CI.getType());
1269     }
1270     if (CI.getType()->getScalarSizeInBits() > TD->getPointerSizeInBits()) {
1271       Value *P = Builder->CreatePtrToInt(CI.getOperand(0),
1272                                          TD->getIntPtrType(CI.getContext()),
1273                                          "tmp");
1274       return new ZExtInst(P, CI.getType());
1275     }
1276   }
1277
1278   return commonPointerCastTransforms(CI);
1279 }
1280
1281 /// OptimizeVectorResize - This input value (which is known to have vector type)
1282 /// is being zero extended or truncated to the specified vector type.  Try to
1283 /// replace it with a shuffle (and vector/vector bitcast) if possible.
1284 ///
1285 /// The source and destination vector types may have different element types.
1286 static Instruction *OptimizeVectorResize(Value *InVal, const VectorType *DestTy,
1287                                          InstCombiner &IC) {
1288   // We can only do this optimization if the output is a multiple of the input
1289   // element size, or the input is a multiple of the output element size.
1290   // Convert the input type to have the same element type as the output.
1291   const VectorType *SrcTy = cast<VectorType>(InVal->getType());
1292
1293   if (SrcTy->getElementType() != DestTy->getElementType()) {
1294     // The input types don't need to be identical, but for now they must be the
1295     // same size.  There is no specific reason we couldn't handle things like
1296     // <4 x i16> -> <4 x i32> by bitcasting to <2 x i32> but haven't gotten
1297     // there yet.
1298     if (SrcTy->getElementType()->getPrimitiveSizeInBits() !=
1299         DestTy->getElementType()->getPrimitiveSizeInBits())
1300       return 0;
1301
1302     SrcTy = VectorType::get(DestTy->getElementType(), SrcTy->getNumElements());
1303     InVal = IC.Builder->CreateBitCast(InVal, SrcTy);
1304   }
1305
1306   // Now that the element types match, get the shuffle mask and RHS of the
1307   // shuffle to use, which depends on whether we're increasing or decreasing the
1308   // size of the input.
1309   SmallVector<Constant*, 16> ShuffleMask;
1310   Value *V2;
1311   const IntegerType *Int32Ty = Type::getInt32Ty(SrcTy->getContext());
1312
1313   if (SrcTy->getNumElements() > DestTy->getNumElements()) {
1314     // If we're shrinking the number of elements, just shuffle in the low
1315     // elements from the input and use undef as the second shuffle input.
1316     V2 = UndefValue::get(SrcTy);
1317     for (unsigned i = 0, e = DestTy->getNumElements(); i != e; ++i)
1318       ShuffleMask.push_back(ConstantInt::get(Int32Ty, i));
1319
1320   } else {
1321     // If we're increasing the number of elements, shuffle in all of the
1322     // elements from InVal and fill the rest of the result elements with zeros
1323     // from a constant zero.
1324     V2 = Constant::getNullValue(SrcTy);
1325     unsigned SrcElts = SrcTy->getNumElements();
1326     for (unsigned i = 0, e = SrcElts; i != e; ++i)
1327       ShuffleMask.push_back(ConstantInt::get(Int32Ty, i));
1328
1329     // The excess elements reference the first element of the zero input.
1330     ShuffleMask.append(DestTy->getNumElements()-SrcElts,
1331                        ConstantInt::get(Int32Ty, SrcElts));
1332   }
1333
1334   Constant *Mask = ConstantVector::get(ShuffleMask.data(), ShuffleMask.size());
1335   return new ShuffleVectorInst(InVal, V2, Mask);
1336 }
1337
1338
1339 Instruction *InstCombiner::visitBitCast(BitCastInst &CI) {
1340   // If the operands are integer typed then apply the integer transforms,
1341   // otherwise just apply the common ones.
1342   Value *Src = CI.getOperand(0);
1343   const Type *SrcTy = Src->getType();
1344   const Type *DestTy = CI.getType();
1345
1346   // Get rid of casts from one type to the same type. These are useless and can
1347   // be replaced by the operand.
1348   if (DestTy == Src->getType())
1349     return ReplaceInstUsesWith(CI, Src);
1350
1351   if (const PointerType *DstPTy = dyn_cast<PointerType>(DestTy)) {
1352     const PointerType *SrcPTy = cast<PointerType>(SrcTy);
1353     const Type *DstElTy = DstPTy->getElementType();
1354     const Type *SrcElTy = SrcPTy->getElementType();
1355
1356     // If the address spaces don't match, don't eliminate the bitcast, which is
1357     // required for changing types.
1358     if (SrcPTy->getAddressSpace() != DstPTy->getAddressSpace())
1359       return 0;
1360
1361     // If we are casting a alloca to a pointer to a type of the same
1362     // size, rewrite the allocation instruction to allocate the "right" type.
1363     // There is no need to modify malloc calls because it is their bitcast that
1364     // needs to be cleaned up.
1365     if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(Src))
1366       if (Instruction *V = PromoteCastOfAllocation(CI, *AI))
1367         return V;
1368
1369     // If the source and destination are pointers, and this cast is equivalent
1370     // to a getelementptr X, 0, 0, 0...  turn it into the appropriate gep.
1371     // This can enhance SROA and other transforms that want type-safe pointers.
1372     Constant *ZeroUInt =
1373       Constant::getNullValue(Type::getInt32Ty(CI.getContext()));
1374     unsigned NumZeros = 0;
1375     while (SrcElTy != DstElTy &&
1376            isa<CompositeType>(SrcElTy) && !SrcElTy->isPointerTy() &&
1377            SrcElTy->getNumContainedTypes() /* not "{}" */) {
1378       SrcElTy = cast<CompositeType>(SrcElTy)->getTypeAtIndex(ZeroUInt);
1379       ++NumZeros;
1380     }
1381
1382     // If we found a path from the src to dest, create the getelementptr now.
1383     if (SrcElTy == DstElTy) {
1384       SmallVector<Value*, 8> Idxs(NumZeros+1, ZeroUInt);
1385       return GetElementPtrInst::CreateInBounds(Src, Idxs.begin(), Idxs.end(),"",
1386                                                ((Instruction*)NULL));
1387     }
1388   }
1389
1390   if (const VectorType *DestVTy = dyn_cast<VectorType>(DestTy)) {
1391     if (DestVTy->getNumElements() == 1 && !SrcTy->isVectorTy()) {
1392       Value *Elem = Builder->CreateBitCast(Src, DestVTy->getElementType());
1393       return InsertElementInst::Create(UndefValue::get(DestTy), Elem,
1394                      Constant::getNullValue(Type::getInt32Ty(CI.getContext())));
1395       // FIXME: Canonicalize bitcast(insertelement) -> insertelement(bitcast)
1396     }
1397
1398     // If this is a cast from an integer to vector, check to see if the input
1399     // is a trunc or zext of a bitcast from vector.  If so, we can replace all
1400     // the casts with a shuffle and (potentially) a bitcast.
1401     if (isa<IntegerType>(SrcTy) && (isa<TruncInst>(Src) || isa<ZExtInst>(Src))){
1402       CastInst *SrcCast = cast<CastInst>(Src);
1403       if (BitCastInst *BCIn = dyn_cast<BitCastInst>(SrcCast->getOperand(0)))
1404         if (isa<VectorType>(BCIn->getOperand(0)->getType()))
1405           if (Instruction *I = OptimizeVectorResize(BCIn->getOperand(0),
1406                                                cast<VectorType>(DestTy), *this))
1407             return I;
1408     }
1409   }
1410
1411   if (const VectorType *SrcVTy = dyn_cast<VectorType>(SrcTy)) {
1412     if (SrcVTy->getNumElements() == 1 && !DestTy->isVectorTy()) {
1413       Value *Elem =
1414         Builder->CreateExtractElement(Src,
1415                    Constant::getNullValue(Type::getInt32Ty(CI.getContext())));
1416       return CastInst::Create(Instruction::BitCast, Elem, DestTy);
1417     }
1418   }
1419
1420   if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(Src)) {
1421     // Okay, we have (bitcast (shuffle ..)).  Check to see if this is
1422     // a bitcast to a vector with the same # elts.
1423     if (SVI->hasOneUse() && DestTy->isVectorTy() &&
1424         cast<VectorType>(DestTy)->getNumElements() ==
1425               SVI->getType()->getNumElements() &&
1426         SVI->getType()->getNumElements() ==
1427           cast<VectorType>(SVI->getOperand(0)->getType())->getNumElements()) {
1428       BitCastInst *Tmp;
1429       // If either of the operands is a cast from CI.getType(), then
1430       // evaluating the shuffle in the casted destination's type will allow
1431       // us to eliminate at least one cast.
1432       if (((Tmp = dyn_cast<BitCastInst>(SVI->getOperand(0))) &&
1433            Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy) ||
1434           ((Tmp = dyn_cast<BitCastInst>(SVI->getOperand(1))) &&
1435            Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy)) {
1436         Value *LHS = Builder->CreateBitCast(SVI->getOperand(0), DestTy);
1437         Value *RHS = Builder->CreateBitCast(SVI->getOperand(1), DestTy);
1438         // Return a new shuffle vector.  Use the same element ID's, as we
1439         // know the vector types match #elts.
1440         return new ShuffleVectorInst(LHS, RHS, SVI->getOperand(2));
1441       }
1442     }
1443   }
1444
1445   if (SrcTy->isPointerTy())
1446     return commonPointerCastTransforms(CI);
1447   return commonCastTransforms(CI);
1448 }