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/Analysis/ConstantFolding.h"
  16 #include "llvm/IR/DataLayout.h"
  17 #include "llvm/Support/PatternMatch.h"
  18 #include "llvm/Target/TargetLibraryInfo.h"
  19 using namespace llvm;
  20 using namespace PatternMatch;
  21
  22 /// DecomposeSimpleLinearExpr - Analyze 'Val', seeing if it is a simple linear
  23 /// expression.  If so, decompose it, returning some value X, such that Val is
  24 /// X*Scale+Offset.
  25 ///
  26 static Value *DecomposeSimpleLinearExpr(Value *Val, unsigned &Scale,
  27                                         uint64_t &Offset) {
  28   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Val)) {
  29     Offset = CI->getZExtValue();
  30     Scale  = 0;
  31     return ConstantInt::get(Val->getType(), 0);
  32   }
  33
  34   if (BinaryOperator *I = dyn_cast<BinaryOperator>(Val)) {
  35     // Cannot look past anything that might overflow.
  36     OverflowingBinaryOperator *OBI = dyn_cast<OverflowingBinaryOperator>(Val);
  37     if (OBI && !OBI->hasNoUnsignedWrap() && !OBI->hasNoSignedWrap()) {
  38       Scale = 1;
  39       Offset = 0;
  40       return Val;
  41     }
  42
  43     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
  44       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
  45         // This is a value scaled by '1 << the shift amt'.
  46         Scale = UINT64_C(1) << RHS->getZExtValue();
  47         Offset = 0;
  48         return I->getOperand(0);
  49       }
  50
  51       if (I->getOpcode() == Instruction::Mul) {
  52         // This value is scaled by 'RHS'.
  53         Scale = RHS->getZExtValue();
  54         Offset = 0;
  55         return I->getOperand(0);
  56       }
  57
  58       if (I->getOpcode() == Instruction::Add) {
  59         // We have X+C.  Check to see if we really have (X*C2)+C1,
  60         // where C1 is divisible by C2.
  61         unsigned SubScale;
  62         Value *SubVal =
  63           DecomposeSimpleLinearExpr(I->getOperand(0), SubScale, Offset);
  64         Offset += RHS->getZExtValue();
  65         Scale = SubScale;
  66         return SubVal;
  67       }
  68     }
  69   }
  70
  71   // Otherwise, we can't look past this.
  72   Scale = 1;
  73   Offset = 0;
  74   return Val;
  75 }
  76
  77 /// PromoteCastOfAllocation - If we find a cast of an allocation instruction,
  78 /// try to eliminate the cast by moving the type information into the alloc.
  79 Instruction *InstCombiner::PromoteCastOfAllocation(BitCastInst &CI,
  80                                                    AllocaInst &AI) {
  81   // This requires DataLayout to get the alloca alignment and size information.
  82   if (!TD) return 0;
  83
  84   PointerType *PTy = cast<PointerType>(CI.getType());
  85
  86   BuilderTy AllocaBuilder(*Builder);
  87   AllocaBuilder.SetInsertPoint(AI.getParent(), &AI);
  88
  89   // Get the type really allocated and the type casted to.
  90   Type *AllocElTy = AI.getAllocatedType();
  91   Type *CastElTy = PTy->getElementType();
  92   if (!AllocElTy->isSized() || !CastElTy->isSized()) return 0;
  93
  94   unsigned AllocElTyAlign = TD->getABITypeAlignment(AllocElTy);
  95   unsigned CastElTyAlign = TD->getABITypeAlignment(CastElTy);
  96   if (CastElTyAlign < AllocElTyAlign) return 0;
  97
  98   // If the allocation has multiple uses, only promote it if we are strictly
  99   // increasing the alignment of the resultant allocation.  If we keep it the
 100   // same, we open the door to infinite loops of various kinds.
 101   if (!AI.hasOneUse() && CastElTyAlign == AllocElTyAlign) return 0;
 102
 103   uint64_t AllocElTySize = TD->getTypeAllocSize(AllocElTy);
 104   uint64_t CastElTySize = TD->getTypeAllocSize(CastElTy);
 105   if (CastElTySize == 0 || AllocElTySize == 0) return 0;
 106
 107   // See if we can satisfy the modulus by pulling a scale out of the array
 108   // size argument.
 109   unsigned ArraySizeScale;
 110   uint64_t ArrayOffset;
 111   Value *NumElements = // See if the array size is a decomposable linear expr.
 112     DecomposeSimpleLinearExpr(AI.getOperand(0), ArraySizeScale, ArrayOffset);
 113
 114   // If we can now satisfy the modulus, by using a non-1 scale, we really can
 115   // do the xform.
 116   if ((AllocElTySize*ArraySizeScale) % CastElTySize != 0 ||
 117       (AllocElTySize*ArrayOffset   ) % CastElTySize != 0) return 0;
 118
 119   unsigned Scale = (AllocElTySize*ArraySizeScale)/CastElTySize;
 120   Value *Amt = 0;
 121   if (Scale == 1) {
 122     Amt = NumElements;
 123   } else {
 124     Amt = ConstantInt::get(AI.getArraySize()->getType(), Scale);
 125     // Insert before the alloca, not before the cast.
 126     Amt = AllocaBuilder.CreateMul(Amt, NumElements);
 127   }
 128
 129   if (uint64_t Offset = (AllocElTySize*ArrayOffset)/CastElTySize) {
 130     Value *Off = ConstantInt::get(AI.getArraySize()->getType(),
 131                                   Offset, true);
 132     Amt = AllocaBuilder.CreateAdd(Amt, Off);
 133   }
 134
 135   AllocaInst *New = AllocaBuilder.CreateAlloca(CastElTy, Amt);
 136   New->setAlignment(AI.getAlignment());
 137   New->takeName(&AI);
 138
 139   // If the allocation has multiple real uses, insert a cast and change all
 140   // things that used it to use the new cast.  This will also hack on CI, but it
 141   // will die soon.
 142   if (!AI.hasOneUse()) {
 143     // New is the allocation instruction, pointer typed. AI is the original
 144     // allocation instruction, also pointer typed. Thus, cast to use is BitCast.
 145     Value *NewCast = AllocaBuilder.CreateBitCast(New, AI.getType(), "tmpcast");
 146     ReplaceInstUsesWith(AI, NewCast);
 147   }
 148   return ReplaceInstUsesWith(CI, New);
 149 }
 150
 151 /// EvaluateInDifferentType - Given an expression that
 152 /// CanEvaluateTruncated or CanEvaluateSExtd returns true for, actually
 153 /// insert the code to evaluate the expression.
 154 Value *InstCombiner::EvaluateInDifferentType(Value *V, Type *Ty,
 155                                              bool isSigned) {
 156   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V)) {
 157     C = ConstantExpr::getIntegerCast(C, Ty, isSigned /*Sext or ZExt*/);
 158     // If we got a constantexpr back, try to simplify it with TD info.
 159     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(C))
 160       C = ConstantFoldConstantExpression(CE, TD, TLI);
 161     return C;
 162   }
 163
 164   // Otherwise, it must be an instruction.
 165   Instruction *I = cast<Instruction>(V);
 166   Instruction *Res = 0;
 167   unsigned Opc = I->getOpcode();
 168   switch (Opc) {
 169   case Instruction::Add:
 170   case Instruction::Sub:
 171   case Instruction::Mul:
 172   case Instruction::And:
 173   case Instruction::Or:
 174   case Instruction::Xor:
 175   case Instruction::AShr:
 176   case Instruction::LShr:
 177   case Instruction::Shl:
 178   case Instruction::UDiv:
 179   case Instruction::URem: {
 180     Value *LHS = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, isSigned);
 181     Value *RHS = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, isSigned);
 182     Res = BinaryOperator::Create((Instruction::BinaryOps)Opc, LHS, RHS);
 183     break;
 184   }
 185   case Instruction::Trunc:
 186   case Instruction::ZExt:
 187   case Instruction::SExt:
 188     // If the source type of the cast is the type we're trying for then we can
 189     // just return the source.  There's no need to insert it because it is not
 190     // new.
 191     if (I->getOperand(0)->getType() == Ty)
 192       return I->getOperand(0);
 193
 194     // Otherwise, must be the same type of cast, so just reinsert a new one.
 195     // This also handles the case of zext(trunc(x)) -> zext(x).
 196     Res = CastInst::CreateIntegerCast(I->getOperand(0), Ty,
 197                                       Opc == Instruction::SExt);
 198     break;
 199   case Instruction::Select: {
 200     Value *True = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, isSigned);
 201     Value *False = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(2), Ty, isSigned);
 202     Res = SelectInst::Create(I->getOperand(0), True, False);
 203     break;
 204   }
 205   case Instruction::PHI: {
 206     PHINode *OPN = cast<PHINode>(I);
 207     PHINode *NPN = PHINode::Create(Ty, OPN->getNumIncomingValues());
 208     for (unsigned i = 0, e = OPN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
 209       Value *V =EvaluateInDifferentType(OPN->getIncomingValue(i), Ty, isSigned);
 210       NPN->addIncoming(V, OPN->getIncomingBlock(i));
 211     }
 212     Res = NPN;
 213     break;
 214   }
 215   default:
 216     // TODO: Can handle more cases here.
 217     llvm_unreachable("Unreachable!");
 218   }
 219
 220   Res->takeName(I);
 221   return InsertNewInstWith(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   Type *DstTy,     ///< The target type for the second cast instruction
 232   DataLayout *TD         ///< The target data for pointer size
 233 ) {
 234
 235   Type *SrcTy = CI->getOperand(0)->getType();   // A from above
 236   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   Type *SrcIntPtrTy = TD && SrcTy->isPtrOrPtrVectorTy() ?
 242     TD->getIntPtrType(SrcTy) : 0;
 243   Type *MidIntPtrTy = TD && MidTy->isPtrOrPtrVectorTy() ?
 244     TD->getIntPtrType(MidTy) : 0;
 245   Type *DstIntPtrTy = TD && DstTy->isPtrOrPtrVectorTy() ?
 246     TD->getIntPtrType(DstTy) : 0;
 247   unsigned Res = CastInst::isEliminableCastPair(firstOp, secondOp, SrcTy, MidTy,
 248                                                 DstTy, SrcIntPtrTy, MidIntPtrTy,
 249                                                 DstIntPtrTy);
 250
 251   // We don't want to form an inttoptr or ptrtoint that converts to an integer
 252   // type that differs from the pointer size.
 253   if ((Res == Instruction::IntToPtr && SrcTy != DstIntPtrTy) ||
 254       (Res == Instruction::PtrToInt && DstTy != SrcIntPtrTy))
 255     Res = 0;
 256
 257   return Instruction::CastOps(Res);
 258 }
 259
 260 /// ShouldOptimizeCast - Return true if the cast from "V to Ty" actually
 261 /// results in any code being generated and is interesting to optimize out. If
 262 /// the cast can be eliminated by some other simple transformation, we prefer
 263 /// to do the simplification first.
 264 bool InstCombiner::ShouldOptimizeCast(Instruction::CastOps opc, const Value *V,
 265                                       Type *Ty) {
 266   // Noop casts and casts of constants should be eliminated trivially.
 267   if (V->getType() == Ty || isa<Constant>(V)) return false;
 268
 269   // If this is another cast that can be eliminated, we prefer to have it
 270   // eliminated.
 271   if (const CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(V))
 272     if (isEliminableCastPair(CI, opc, Ty, TD))
 273       return false;
 274
 275   // If this is a vector sext from a compare, then we don't want to break the
 276   // idiom where each element of the extended vector is either zero or all ones.
 277   if (opc == Instruction::SExt && isa<CmpInst>(V) && Ty->isVectorTy())
 278     return false;
 279
 280   return true;
 281 }
 282
 283
 284 /// @brief Implement the transforms common to all CastInst visitors.
 285 Instruction *InstCombiner::commonCastTransforms(CastInst &CI) {
 286   Value *Src = CI.getOperand(0);
 287
 288   // Many cases of "cast of a cast" are eliminable. If it's eliminable we just
 289   // eliminate it now.
 290   if (CastInst *CSrc = dyn_cast<CastInst>(Src)) {   // A->B->C cast
 291     if (Instruction::CastOps opc =
 292         isEliminableCastPair(CSrc, CI.getOpcode(), CI.getType(), TD)) {
 293       // The first cast (CSrc) is eliminable so we need to fix up or replace
 294       // the second cast (CI). CSrc will then have a good chance of being dead.
 295       return CastInst::Create(opc, CSrc->getOperand(0), CI.getType());
 296     }
 297   }
 298
 299   // If we are casting a select then fold the cast into the select
 300   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Src))
 301     if (Instruction *NV = FoldOpIntoSelect(CI, SI))
 302       return NV;
 303
 304   // If we are casting a PHI then fold the cast into the PHI
 305   if (isa<PHINode>(Src)) {
 306     // We don't do this if this would create a PHI node with an illegal type if
 307     // it is currently legal.
 308     if (!Src->getType()->isIntegerTy() ||
 309         !CI.getType()->isIntegerTy() ||
 310         ShouldChangeType(CI.getType(), Src->getType()))
 311       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(CI))
 312         return NV;
 313   }
 314
 315   return 0;
 316 }
 317
 318 /// CanEvaluateTruncated - Return true if we can evaluate the specified
 319 /// expression tree as type Ty instead of its larger type, and arrive with the
 320 /// same value.  This is used by code that tries to eliminate truncates.
 321 ///
 322 /// Ty will always be a type smaller than V.  We should return true if trunc(V)
 323 /// can be computed by computing V in the smaller type.  If V is an instruction,
 324 /// then trunc(inst(x,y)) can be computed as inst(trunc(x),trunc(y)), which only
 325 /// makes sense if x and y can be efficiently truncated.
 326 ///
 327 /// This function works on both vectors and scalars.
 328 ///
 329 static bool CanEvaluateTruncated(Value *V, Type *Ty) {
 330   // We can always evaluate constants in another type.
 331   if (isa<Constant>(V))
 332     return true;
 333
 334   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
 335   if (!I) return false;
 336
 337   Type *OrigTy = V->getType();
 338
 339   // If this is an extension from the dest type, we can eliminate it, even if it
 340   // has multiple uses.
 341   if ((isa<ZExtInst>(I) || isa<SExtInst>(I)) &&
 342       I->getOperand(0)->getType() == Ty)
 343     return true;
 344
 345   // We can't extend or shrink something that has multiple uses: doing so would
 346   // require duplicating the instruction in general, which isn't profitable.
 347   if (!I->hasOneUse()) return false;
 348
 349   unsigned Opc = I->getOpcode();
 350   switch (Opc) {
 351   case Instruction::Add:
 352   case Instruction::Sub:
 353   case Instruction::Mul:
 354   case Instruction::And:
 355   case Instruction::Or:
 356   case Instruction::Xor:
 357     // These operators can all arbitrarily be extended or truncated.
 358     return CanEvaluateTruncated(I->getOperand(0), Ty) &&
 359            CanEvaluateTruncated(I->getOperand(1), Ty);
 360
 361   case Instruction::UDiv:
 362   case Instruction::URem: {
 363     // UDiv and URem can be truncated if all the truncated bits are zero.
 364     uint32_t OrigBitWidth = OrigTy->getScalarSizeInBits();
 365     uint32_t BitWidth = Ty->getScalarSizeInBits();
 366     if (BitWidth < OrigBitWidth) {
 367       APInt Mask = APInt::getHighBitsSet(OrigBitWidth, OrigBitWidth-BitWidth);
 368       if (MaskedValueIsZero(I->getOperand(0), Mask) &&
 369           MaskedValueIsZero(I->getOperand(1), Mask)) {
 370         return CanEvaluateTruncated(I->getOperand(0), Ty) &&
 371                CanEvaluateTruncated(I->getOperand(1), Ty);
 372       }
 373     }
 374     break;
 375   }
 376   case Instruction::Shl:
 377     // If we are truncating the result of this SHL, and if it's a shift of a
 378     // constant amount, we can always perform a SHL in a smaller type.
 379     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
 380       uint32_t BitWidth = Ty->getScalarSizeInBits();
 381       if (CI->getLimitedValue(BitWidth) < BitWidth)
 382         return CanEvaluateTruncated(I->getOperand(0), Ty);
 383     }
 384     break;
 385   case Instruction::LShr:
 386     // If this is a truncate of a logical shr, we can truncate it to a smaller
 387     // lshr iff we know that the bits we would otherwise be shifting in are
 388     // already zeros.
 389     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
 390       uint32_t OrigBitWidth = OrigTy->getScalarSizeInBits();
 391       uint32_t BitWidth = Ty->getScalarSizeInBits();
 392       if (MaskedValueIsZero(I->getOperand(0),
 393             APInt::getHighBitsSet(OrigBitWidth, OrigBitWidth-BitWidth)) &&
 394           CI->getLimitedValue(BitWidth) < BitWidth) {
 395         return CanEvaluateTruncated(I->getOperand(0), Ty);
 396       }
 397     }
 398     break;
 399   case Instruction::Trunc:
 400     // trunc(trunc(x)) -> trunc(x)
 401     return true;
 402   case Instruction::ZExt:
 403   case Instruction::SExt:
 404     // trunc(ext(x)) -> ext(x) if the source type is smaller than the new dest
 405     // trunc(ext(x)) -> trunc(x) if the source type is larger than the new dest
 406     return true;
 407   case Instruction::Select: {
 408     SelectInst *SI = cast<SelectInst>(I);
 409     return CanEvaluateTruncated(SI->getTrueValue(), Ty) &&
 410            CanEvaluateTruncated(SI->getFalseValue(), Ty);
 411   }
 412   case Instruction::PHI: {
 413     // We can change a phi if we can change all operands.  Note that we never
 414     // get into trouble with cyclic PHIs here because we only consider
 415     // instructions with a single use.
 416     PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
 417     for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
 418       if (!CanEvaluateTruncated(PN->getIncomingValue(i), Ty))
 419         return false;
 420     return true;
 421   }
 422   default:
 423     // TODO: Can handle more cases here.
 424     break;
 425   }
 426
 427   return false;
 428 }
 429
 430 Instruction *InstCombiner::visitTrunc(TruncInst &CI) {
 431   if (Instruction *Result = commonCastTransforms(CI))
 432     return Result;
 433
 434   // See if we can simplify any instructions used by the input whose sole
 435   // purpose is to compute bits we don't care about.
 436   if (SimplifyDemandedInstructionBits(CI))
 437     return &CI;
 438
 439   Value *Src = CI.getOperand(0);
 440   Type *DestTy = CI.getType(), *SrcTy = Src->getType();
 441
 442   // Attempt to truncate the entire input expression tree to the destination
 443   // type.   Only do this if the dest type is a simple type, don't convert the
 444   // expression tree to something weird like i93 unless the source is also
 445   // strange.
 446   if ((DestTy->isVectorTy() || ShouldChangeType(SrcTy, DestTy)) &&
 447       CanEvaluateTruncated(Src, DestTy)) {
 448
 449     // If this cast is a truncate, evaluting in a different type always
 450     // eliminates the cast, so it is always a win.
 451     DEBUG(dbgs() << "ICE: EvaluateInDifferentType converting expression type"
 452           " to avoid cast: " << CI << '\n');
 453     Value *Res = EvaluateInDifferentType(Src, DestTy, false);
 454     assert(Res->getType() == DestTy);
 455     return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
 456   }
 457
 458   // Canonicalize trunc x to i1 -> (icmp ne (and x, 1), 0), likewise for vector.
 459   if (DestTy->getScalarSizeInBits() == 1) {
 460     Constant *One = ConstantInt::get(Src->getType(), 1);
 461     Src = Builder->CreateAnd(Src, One);
 462     Value *Zero = Constant::getNullValue(Src->getType());
 463     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Src, Zero);
 464   }
 465
 466   // Transform trunc(lshr (zext A), Cst) to eliminate one type conversion.
 467   Value *A = 0; ConstantInt *Cst = 0;
 468   if (Src->hasOneUse() &&
 469       match(Src, m_LShr(m_ZExt(m_Value(A)), m_ConstantInt(Cst)))) {
 470     // We have three types to worry about here, the type of A, the source of
 471     // the truncate (MidSize), and the destination of the truncate. We know that
 472     // ASize < MidSize   and MidSize > ResultSize, but don't know the relation
 473     // between ASize and ResultSize.
 474     unsigned ASize = A->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
 475
 476     // If the shift amount is larger than the size of A, then the result is
 477     // known to be zero because all the input bits got shifted out.
 478     if (Cst->getZExtValue() >= ASize)
 479       return ReplaceInstUsesWith(CI, Constant::getNullValue(CI.getType()));
 480
 481     // Since we're doing an lshr and a zero extend, and know that the shift
 482     // amount is smaller than ASize, it is always safe to do the shift in A's
 483     // type, then zero extend or truncate to the result.
 484     Value *Shift = Builder->CreateLShr(A, Cst->getZExtValue());
 485     Shift->takeName(Src);
 486     return CastInst::CreateIntegerCast(Shift, CI.getType(), false);
 487   }
 488
 489   // Transform "trunc (and X, cst)" -> "and (trunc X), cst" so long as the dest
 490   // type isn't non-native.
 491   if (Src->hasOneUse() && isa<IntegerType>(Src->getType()) &&
 492       ShouldChangeType(Src->getType(), CI.getType()) &&
 493       match(Src, m_And(m_Value(A), m_ConstantInt(Cst)))) {
 494     Value *NewTrunc = Builder->CreateTrunc(A, CI.getType(), A->getName()+".tr");
 495     return BinaryOperator::CreateAnd(NewTrunc,
 496                                      ConstantExpr::getTrunc(Cst, CI.getType()));
 497   }
 498
 499   return 0;
 500 }
 501
 502 /// transformZExtICmp - Transform (zext icmp) to bitwise / integer operations
 503 /// in order to eliminate the icmp.
 504 Instruction *InstCombiner::transformZExtICmp(ICmpInst *ICI, Instruction &CI,
 505                                              bool DoXform) {
 506   // If we are just checking for a icmp eq of a single bit and zext'ing it
 507   // to an integer, then shift the bit to the appropriate place and then
 508   // cast to integer to avoid the comparison.
 509   if (ConstantInt *Op1C = dyn_cast<ConstantInt>(ICI->getOperand(1))) {
 510     const APInt &Op1CV = Op1C->getValue();
 511
 512     // zext (x <s  0) to i32 --> x>>u31      true if signbit set.
 513     // zext (x >s -1) to i32 --> (x>>u31)^1  true if signbit clear.
 514     if ((ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && Op1CV == 0) ||
 515         (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT &&Op1CV.isAllOnesValue())) {
 516       if (!DoXform) return ICI;
 517
 518       Value *In = ICI->getOperand(0);
 519       Value *Sh = ConstantInt::get(In->getType(),
 520                                    In->getType()->getScalarSizeInBits()-1);
 521       In = Builder->CreateLShr(In, Sh, In->getName()+".lobit");
 522       if (In->getType() != CI.getType())
 523         In = Builder->CreateIntCast(In, CI.getType(), false/*ZExt*/);
 524
 525       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT) {
 526         Constant *One = ConstantInt::get(In->getType(), 1);
 527         In = Builder->CreateXor(In, One, In->getName()+".not");
 528       }
 529
 530       return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
 531     }
 532
 533     // zext (X == 0) to i32 --> X^1      iff X has only the low bit set.
 534     // zext (X == 0) to i32 --> (X>>1)^1 iff X has only the 2nd bit set.
 535     // zext (X == 1) to i32 --> X        iff X has only the low bit set.
 536     // zext (X == 2) to i32 --> X>>1     iff X has only the 2nd bit set.
 537     // zext (X != 0) to i32 --> X        iff X has only the low bit set.
 538     // zext (X != 0) to i32 --> X>>1     iff X has only the 2nd bit set.
 539     // zext (X != 1) to i32 --> X^1      iff X has only the low bit set.
 540     // zext (X != 2) to i32 --> (X>>1)^1 iff X has only the 2nd bit set.
 541     if ((Op1CV == 0 || Op1CV.isPowerOf2()) &&
 542         // This only works for EQ and NE
 543         ICI->isEquality()) {
 544       // If Op1C some other power of two, convert:
 545       uint32_t BitWidth = Op1C->getType()->getBitWidth();
 546       APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
 547       ComputeMaskedBits(ICI->getOperand(0), 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);
 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 (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       ComputeMaskedBits(LHS, KnownZeroLHS, KnownOneLHS);
 596       ComputeMaskedBits(RHS, KnownZeroRHS, KnownOneRHS);
 597
 598       if (KnownZeroLHS == KnownZeroRHS && KnownOneLHS == KnownOneRHS) {
 599         APInt KnownBits = KnownZeroLHS | KnownOneLHS;
 600         APInt UnknownBit = ~KnownBits;
 601         if (UnknownBit.countPopulation() == 1) {
 602           if (!DoXform) return ICI;
 603
 604           Value *Result = Builder->CreateXor(LHS, RHS);
 605
 606           // Mask off any bits that are set and won't be shifted away.
 607           if (KnownOneLHS.uge(UnknownBit))
 608             Result = Builder->CreateAnd(Result,
 609                                         ConstantInt::get(ITy, UnknownBit));
 610
 611           // Shift the bit we're testing down to the lsb.
 612           Result = Builder->CreateLShr(
 613                Result, ConstantInt::get(ITy, UnknownBit.countTrailingZeros()));
 614
 615           if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
 616             Result = Builder->CreateXor(Result, ConstantInt::get(ITy, 1));
 617           Result->takeName(ICI);
 618           return ReplaceInstUsesWith(CI, Result);
 619         }
 620       }
 621     }
 622   }
 623
 624   return 0;
 625 }
 626
 627 /// CanEvaluateZExtd - Determine if the specified value can be computed in the
 628 /// specified wider type and produce the same low bits.  If not, return false.
 629 ///
 630 /// If this function returns true, it can also return a non-zero number of bits
 631 /// (in BitsToClear) which indicates that the value it computes is correct for
 632 /// the zero extend, but that the additional BitsToClear bits need to be zero'd
 633 /// out.  For example, to promote something like:
 634 ///
 635 ///   %B = trunc i64 %A to i32
 636 ///   %C = lshr i32 %B, 8
 637 ///   %E = zext i32 %C to i64
 638 ///
 639 /// CanEvaluateZExtd for the 'lshr' will return true, and BitsToClear will be
 640 /// set to 8 to indicate that the promoted value needs to have bits 24-31
 641 /// cleared in addition to bits 32-63.  Since an 'and' will be generated to
 642 /// clear the top bits anyway, doing this has no extra cost.
 643 ///
 644 /// This function works on both vectors and scalars.
 645 static bool CanEvaluateZExtd(Value *V, Type *Ty, unsigned &BitsToClear) {
 646   BitsToClear = 0;
 647   if (isa<Constant>(V))
 648     return true;
 649
 650   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
 651   if (!I) return false;
 652
 653   // If the input is a truncate from the destination type, we can trivially
 654   // eliminate it.
 655   if (isa<TruncInst>(I) && I->getOperand(0)->getType() == Ty)
 656     return true;
 657
 658   // We can't extend or shrink something that has multiple uses: doing so would
 659   // require duplicating the instruction in general, which isn't profitable.
 660   if (!I->hasOneUse()) return false;
 661
 662   unsigned Opc = I->getOpcode(), Tmp;
 663   switch (Opc) {
 664   case Instruction::ZExt:  // zext(zext(x)) -> zext(x).
 665   case Instruction::SExt:  // zext(sext(x)) -> sext(x).
 666   case Instruction::Trunc: // zext(trunc(x)) -> trunc(x) or zext(x)
 667     return true;
 668   case Instruction::And:
 669   case Instruction::Or:
 670   case Instruction::Xor:
 671   case Instruction::Add:
 672   case Instruction::Sub:
 673   case Instruction::Mul:
 674   case Instruction::Shl:
 675     if (!CanEvaluateZExtd(I->getOperand(0), Ty, BitsToClear) ||
 676         !CanEvaluateZExtd(I->getOperand(1), Ty, Tmp))
 677       return false;
 678     // These can all be promoted if neither operand has 'bits to clear'.
 679     if (BitsToClear == 0 && Tmp == 0)
 680       return true;
 681
 682     // If the operation is an AND/OR/XOR and the bits to clear are zero in the
 683     // other side, BitsToClear is ok.
 684     if (Tmp == 0 &&
 685         (Opc == Instruction::And || Opc == Instruction::Or ||
 686          Opc == Instruction::Xor)) {
 687       // We use MaskedValueIsZero here for generality, but the case we care
 688       // about the most is constant RHS.
 689       unsigned VSize = V->getType()->getScalarSizeInBits();
 690       if (MaskedValueIsZero(I->getOperand(1),
 691                             APInt::getHighBitsSet(VSize, BitsToClear)))
 692         return true;
 693     }
 694
 695     // Otherwise, we don't know how to analyze this BitsToClear case yet.
 696     return false;
 697
 698   case Instruction::LShr:
 699     // We can promote lshr(x, cst) if we can promote x.  This requires the
 700     // ultimate 'and' to clear out the high zero bits we're clearing out though.
 701     if (ConstantInt *Amt = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
 702       if (!CanEvaluateZExtd(I->getOperand(0), Ty, BitsToClear))
 703         return false;
 704       BitsToClear += Amt->getZExtValue();
 705       if (BitsToClear > V->getType()->getScalarSizeInBits())
 706         BitsToClear = V->getType()->getScalarSizeInBits();
 707       return true;
 708     }
 709     // Cannot promote variable LSHR.
 710     return false;
 711   case Instruction::Select:
 712     if (!CanEvaluateZExtd(I->getOperand(1), Ty, Tmp) ||
 713         !CanEvaluateZExtd(I->getOperand(2), Ty, BitsToClear) ||
 714         // TODO: If important, we could handle the case when the BitsToClear are
 715         // known zero in the disagreeing side.
 716         Tmp != BitsToClear)
 717       return false;
 718     return true;
 719
 720   case Instruction::PHI: {
 721     // We can change a phi if we can change all operands.  Note that we never
 722     // get into trouble with cyclic PHIs here because we only consider
 723     // instructions with a single use.
 724     PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
 725     if (!CanEvaluateZExtd(PN->getIncomingValue(0), Ty, BitsToClear))
 726       return false;
 727     for (unsigned i = 1, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
 728       if (!CanEvaluateZExtd(PN->getIncomingValue(i), Ty, Tmp) ||
 729           // TODO: If important, we could handle the case when the BitsToClear
 730           // are known zero in the disagreeing input.
 731           Tmp != BitsToClear)
 732         return false;
 733     return true;
 734   }
 735   default:
 736     // TODO: Can handle more cases here.
 737     return false;
 738   }
 739 }
 740
 741 Instruction *InstCombiner::visitZExt(ZExtInst &CI) {
 742   // If this zero extend is only used by a truncate, let the truncate by
 743   // eliminated before we try to optimize this zext.
 744   if (CI.hasOneUse() && isa<TruncInst>(CI.use_back()))
 745     return 0;
 746
 747   // If one of the common conversion will work, do it.
 748   if (Instruction *Result = commonCastTransforms(CI))
 749     return Result;
 750
 751   // See if we can simplify any instructions used by the input whose sole
 752   // purpose is to compute bits we don't care about.
 753   if (SimplifyDemandedInstructionBits(CI))
 754     return &CI;
 755
 756   Value *Src = CI.getOperand(0);
 757   Type *SrcTy = Src->getType(), *DestTy = CI.getType();
 758
 759   // Attempt to extend the entire input expression tree to the destination
 760   // type.   Only do this if the dest type is a simple type, don't convert the
 761   // expression tree to something weird like i93 unless the source is also
 762   // strange.
 763   unsigned BitsToClear;
 764   if ((DestTy->isVectorTy() || ShouldChangeType(SrcTy, DestTy)) &&
 765       CanEvaluateZExtd(Src, DestTy, BitsToClear)) {
 766     assert(BitsToClear < SrcTy->getScalarSizeInBits() &&
 767            "Unreasonable BitsToClear");
 768
 769     // Okay, we can transform this!  Insert the new expression now.
 770     DEBUG(dbgs() << "ICE: EvaluateInDifferentType converting expression type"
 771           " to avoid zero extend: " << CI);
 772     Value *Res = EvaluateInDifferentType(Src, DestTy, false);
 773     assert(Res->getType() == DestTy);
 774
 775     uint32_t SrcBitsKept = SrcTy->getScalarSizeInBits()-BitsToClear;
 776     uint32_t DestBitSize = DestTy->getScalarSizeInBits();
 777
 778     // If the high bits are already filled with zeros, just replace this
 779     // cast with the result.
 780     if (MaskedValueIsZero(Res, APInt::getHighBitsSet(DestBitSize,
 781                                                      DestBitSize-SrcBitsKept)))
 782       return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
 783
 784     // We need to emit an AND to clear the high bits.
 785     Constant *C = ConstantInt::get(Res->getType(),
 786                                APInt::getLowBitsSet(DestBitSize, SrcBitsKept));
 787     return BinaryOperator::CreateAnd(Res, C);
 788   }
 789
 790   // If this is a TRUNC followed by a ZEXT then we are dealing with integral
 791   // types and if the sizes are just right we can convert this into a logical
 792   // 'and' which will be much cheaper than the pair of casts.
 793   if (TruncInst *CSrc = dyn_cast<TruncInst>(Src)) {   // A->B->C cast
 794     // TODO: Subsume this into EvaluateInDifferentType.
 795
 796     // Get the sizes of the types involved.  We know that the intermediate type
 797     // will be smaller than A or C, but don't know the relation between A and C.
 798     Value *A = CSrc->getOperand(0);
 799     unsigned SrcSize = A->getType()->getScalarSizeInBits();
 800     unsigned MidSize = CSrc->getType()->getScalarSizeInBits();
 801     unsigned DstSize = CI.getType()->getScalarSizeInBits();
 802     // If we're actually extending zero bits, then if
 803     // SrcSize <  DstSize: zext(a & mask)
 804     // SrcSize == DstSize: a & mask
 805     // SrcSize  > DstSize: trunc(a) & mask
 806     if (SrcSize < DstSize) {
 807       APInt AndValue(APInt::getLowBitsSet(SrcSize, MidSize));
 808       Constant *AndConst = ConstantInt::get(A->getType(), AndValue);
 809       Value *And = Builder->CreateAnd(A, AndConst, CSrc->getName()+".mask");
 810       return new ZExtInst(And, CI.getType());
 811     }
 812
 813     if (SrcSize == DstSize) {
 814       APInt AndValue(APInt::getLowBitsSet(SrcSize, MidSize));
 815       return BinaryOperator::CreateAnd(A, ConstantInt::get(A->getType(),
 816                                                            AndValue));
 817     }
 818     if (SrcSize > DstSize) {
 819       Value *Trunc = Builder->CreateTrunc(A, CI.getType());
 820       APInt AndValue(APInt::getLowBitsSet(DstSize, MidSize));
 821       return BinaryOperator::CreateAnd(Trunc,
 822                                        ConstantInt::get(Trunc->getType(),
 823                                                         AndValue));
 824     }
 825   }
 826
 827   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Src))
 828     return transformZExtICmp(ICI, CI);
 829
 830   BinaryOperator *SrcI = dyn_cast<BinaryOperator>(Src);
 831   if (SrcI && SrcI->getOpcode() == Instruction::Or) {
 832     // zext (or icmp, icmp) --> or (zext icmp), (zext icmp) if at least one
 833     // of the (zext icmp) will be transformed.
 834     ICmpInst *LHS = dyn_cast<ICmpInst>(SrcI->getOperand(0));
 835     ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(SrcI->getOperand(1));
 836     if (LHS && RHS && LHS->hasOneUse() && RHS->hasOneUse() &&
 837         (transformZExtICmp(LHS, CI, false) ||
 838          transformZExtICmp(RHS, CI, false))) {
 839       Value *LCast = Builder->CreateZExt(LHS, CI.getType(), LHS->getName());
 840       Value *RCast = Builder->CreateZExt(RHS, CI.getType(), RHS->getName());
 841       return BinaryOperator::Create(Instruction::Or, LCast, RCast);
 842     }
 843   }
 844
 845   // zext(trunc(t) & C) -> (t & zext(C)).
 846   if (SrcI && SrcI->getOpcode() == Instruction::And && SrcI->hasOneUse())
 847     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(SrcI->getOperand(1)))
 848       if (TruncInst *TI = dyn_cast<TruncInst>(SrcI->getOperand(0))) {
 849         Value *TI0 = TI->getOperand(0);
 850         if (TI0->getType() == CI.getType())
 851           return
 852             BinaryOperator::CreateAnd(TI0,
 853                                 ConstantExpr::getZExt(C, CI.getType()));
 854       }
 855
 856   // zext((trunc(t) & C) ^ C) -> ((t & zext(C)) ^ zext(C)).
 857   if (SrcI && SrcI->getOpcode() == Instruction::Xor && SrcI->hasOneUse())
 858     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(SrcI->getOperand(1)))
 859       if (BinaryOperator *And = dyn_cast<BinaryOperator>(SrcI->getOperand(0)))
 860         if (And->getOpcode() == Instruction::And && And->hasOneUse() &&
 861             And->getOperand(1) == C)
 862           if (TruncInst *TI = dyn_cast<TruncInst>(And->getOperand(0))) {
 863             Value *TI0 = TI->getOperand(0);
 864             if (TI0->getType() == CI.getType()) {
 865               Constant *ZC = ConstantExpr::getZExt(C, CI.getType());
 866               Value *NewAnd = Builder->CreateAnd(TI0, ZC);
 867               return BinaryOperator::CreateXor(NewAnd, ZC);
 868             }
 869           }
 870
 871   // zext (xor i1 X, true) to i32  --> xor (zext i1 X to i32), 1
 872   Value *X;
 873   if (SrcI && SrcI->hasOneUse() && SrcI->getType()->isIntegerTy(1) &&
 874       match(SrcI, m_Not(m_Value(X))) &&
 875       (!X->hasOneUse() || !isa<CmpInst>(X))) {
 876     Value *New = Builder->CreateZExt(X, CI.getType());
 877     return BinaryOperator::CreateXor(New, ConstantInt::get(CI.getType(), 1));
 878   }
 879
 880   return 0;
 881 }
 882
 883 /// transformSExtICmp - Transform (sext icmp) to bitwise / integer operations
 884 /// in order to eliminate the icmp.
 885 Instruction *InstCombiner::transformSExtICmp(ICmpInst *ICI, Instruction &CI) {
 886   Value *Op0 = ICI->getOperand(0), *Op1 = ICI->getOperand(1);
 887   ICmpInst::Predicate Pred = ICI->getPredicate();
 888
 889   if (ConstantInt *Op1C = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
 890     // (x <s  0) ? -1 : 0 -> ashr x, 31        -> all ones if negative
 891     // (x >s -1) ? -1 : 0 -> not (ashr x, 31)  -> all ones if positive
 892     if ((Pred == ICmpInst::ICMP_SLT && Op1C->isZero()) ||
 893         (Pred == ICmpInst::ICMP_SGT && Op1C->isAllOnesValue())) {
 894
 895       Value *Sh = ConstantInt::get(Op0->getType(),
 896                                    Op0->getType()->getScalarSizeInBits()-1);
 897       Value *In = Builder->CreateAShr(Op0, Sh, Op0->getName()+".lobit");
 898       if (In->getType() != CI.getType())
 899         In = Builder->CreateIntCast(In, CI.getType(), true/*SExt*/);
 900
 901       if (Pred == ICmpInst::ICMP_SGT)
 902         In = Builder->CreateNot(In, In->getName()+".not");
 903       return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
 904     }
 905
 906     // If we know that only one bit of the LHS of the icmp can be set and we
 907     // have an equality comparison with zero or a power of 2, we can transform
 908     // the icmp and sext into bitwise/integer operations.
 909     if (ICI->hasOneUse() &&
 910         ICI->isEquality() && (Op1C->isZero() || Op1C->getValue().isPowerOf2())){
 911       unsigned BitWidth = Op1C->getType()->getBitWidth();
 912       APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
 913       ComputeMaskedBits(Op0, KnownZero, KnownOne);
 914
 915       APInt KnownZeroMask(~KnownZero);
 916       if (KnownZeroMask.isPowerOf2()) {
 917         Value *In = ICI->getOperand(0);
 918
 919         // If the icmp tests for a known zero bit we can constant fold it.
 920         if (!Op1C->isZero() && Op1C->getValue() != KnownZeroMask) {
 921           Value *V = Pred == ICmpInst::ICMP_NE ?
 922                        ConstantInt::getAllOnesValue(CI.getType()) :
 923                        ConstantInt::getNullValue(CI.getType());
 924           return ReplaceInstUsesWith(CI, V);
 925         }
 926
 927         if (!Op1C->isZero() == (Pred == ICmpInst::ICMP_NE)) {
 928           // sext ((x & 2^n) == 0)   -> (x >> n) - 1
 929           // sext ((x & 2^n) != 2^n) -> (x >> n) - 1
 930           unsigned ShiftAmt = KnownZeroMask.countTrailingZeros();
 931           // Perform a right shift to place the desired bit in the LSB.
 932           if (ShiftAmt)
 933             In = Builder->CreateLShr(In,
 934                                      ConstantInt::get(In->getType(), ShiftAmt));
 935
 936           // At this point "In" is either 1 or 0. Subtract 1 to turn
 937           // {1, 0} -> {0, -1}.
 938           In = Builder->CreateAdd(In,
 939                                   ConstantInt::getAllOnesValue(In->getType()),
 940                                   "sext");
 941         } else {
 942           // sext ((x & 2^n) != 0)   -> (x << bitwidth-n) a>> bitwidth-1
 943           // sext ((x & 2^n) == 2^n) -> (x << bitwidth-n) a>> bitwidth-1
 944           unsigned ShiftAmt = KnownZeroMask.countLeadingZeros();
 945           // Perform a left shift to place the desired bit in the MSB.
 946           if (ShiftAmt)
 947             In = Builder->CreateShl(In,
 948                                     ConstantInt::get(In->getType(), ShiftAmt));
 949
 950           // Distribute the bit over the whole bit width.
 951           In = Builder->CreateAShr(In, ConstantInt::get(In->getType(),
 952                                                         BitWidth - 1), "sext");
 953         }
 954
 955         if (CI.getType() == In->getType())
 956           return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
 957         return CastInst::CreateIntegerCast(In, CI.getType(), true/*SExt*/);
 958       }
 959     }
 960   }
 961
 962   // vector (x <s 0) ? -1 : 0 -> ashr x, 31   -> all ones if signed.
 963   if (VectorType *VTy = dyn_cast<VectorType>(CI.getType())) {
 964     if (Pred == ICmpInst::ICMP_SLT && match(Op1, m_Zero()) &&
 965         Op0->getType() == CI.getType()) {
 966       Type *EltTy = VTy->getElementType();
 967
 968       // splat the shift constant to a constant vector.
 969       Constant *VSh = ConstantInt::get(VTy, EltTy->getScalarSizeInBits()-1);
 970       Value *In = Builder->CreateAShr(Op0, VSh, Op0->getName()+".lobit");
 971       return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
 972     }
 973   }
 974
 975   return 0;
 976 }
 977
 978 /// CanEvaluateSExtd - Return true if we can take the specified value
 979 /// and return it as type Ty without inserting any new casts and without
 980 /// changing the value of the common low bits.  This is used by code that tries
 981 /// to promote integer operations to a wider types will allow us to eliminate
 982 /// the extension.
 983 ///
 984 /// This function works on both vectors and scalars.
 985 ///
 986 static bool CanEvaluateSExtd(Value *V, Type *Ty) {
 987   assert(V->getType()->getScalarSizeInBits() < Ty->getScalarSizeInBits() &&
 988          "Can't sign extend type to a smaller type");
 989   // If this is a constant, it can be trivially promoted.
 990   if (isa<Constant>(V))
 991     return true;
 992
 993   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
 994   if (!I) return false;
 995
 996   // If this is a truncate from the dest type, we can trivially eliminate it.
 997   if (isa<TruncInst>(I) && I->getOperand(0)->getType() == Ty)
 998     return true;
 999
1000   // We can't extend or shrink something that has multiple uses: doing so would
1001   // require duplicating the instruction in general, which isn't profitable.
1002   if (!I->hasOneUse()) return false;
1003
1004   switch (I->getOpcode()) {
1005   case Instruction::SExt:  // sext(sext(x)) -> sext(x)
1006   case Instruction::ZExt:  // sext(zext(x)) -> zext(x)
1007   case Instruction::Trunc: // sext(trunc(x)) -> trunc(x) or sext(x)
1008     return true;
1009   case Instruction::And:
1010   case Instruction::Or:
1011   case Instruction::Xor:
1012   case Instruction::Add:
1013   case Instruction::Sub:
1014   case Instruction::Mul:
1015     // These operators can all arbitrarily be extended if their inputs can.
1016     return CanEvaluateSExtd(I->getOperand(0), Ty) &&
1017            CanEvaluateSExtd(I->getOperand(1), Ty);
1018
1019   //case Instruction::Shl:   TODO
1020   //case Instruction::LShr:  TODO
1021
1022   case Instruction::Select:
1023     return CanEvaluateSExtd(I->getOperand(1), Ty) &&
1024            CanEvaluateSExtd(I->getOperand(2), Ty);
1025
1026   case Instruction::PHI: {
1027     // We can change a phi if we can change all operands.  Note that we never
1028     // get into trouble with cyclic PHIs here because we only consider
1029     // instructions with a single use.
1030     PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
1031     for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
1032       if (!CanEvaluateSExtd(PN->getIncomingValue(i), Ty)) return false;
1033     return true;
1034   }
1035   default:
1036     // TODO: Can handle more cases here.
1037     break;
1038   }
1039
1040   return false;
1041 }
1042
1043 Instruction *InstCombiner::visitSExt(SExtInst &CI) {
1044   // If this sign extend is only used by a truncate, let the truncate by
1045   // eliminated before we try to optimize this zext.
1046   if (CI.hasOneUse() && isa<TruncInst>(CI.use_back()))
1047     return 0;
1048
1049   if (Instruction *I = commonCastTransforms(CI))
1050     return I;
1051
1052   // See if we can simplify any instructions used by the input whose sole
1053   // purpose is to compute bits we don't care about.
1054   if (SimplifyDemandedInstructionBits(CI))
1055     return &CI;
1056
1057   Value *Src = CI.getOperand(0);
1058   Type *SrcTy = Src->getType(), *DestTy = CI.getType();
1059
1060   // Attempt to extend the entire input expression tree to the destination
1061   // type.   Only do this if the dest type is a simple type, don't convert the
1062   // expression tree to something weird like i93 unless the source is also
1063   // strange.
1064   if ((DestTy->isVectorTy() || ShouldChangeType(SrcTy, DestTy)) &&
1065       CanEvaluateSExtd(Src, DestTy)) {
1066     // Okay, we can transform this!  Insert the new expression now.
1067     DEBUG(dbgs() << "ICE: EvaluateInDifferentType converting expression type"
1068           " to avoid sign extend: " << CI);
1069     Value *Res = EvaluateInDifferentType(Src, DestTy, true);
1070     assert(Res->getType() == DestTy);
1071
1072     uint32_t SrcBitSize = SrcTy->getScalarSizeInBits();
1073     uint32_t DestBitSize = DestTy->getScalarSizeInBits();
1074
1075     // If the high bits are already filled with sign bit, just replace this
1076     // cast with the result.
1077     if (ComputeNumSignBits(Res) > DestBitSize - SrcBitSize)
1078       return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
1079
1080     // We need to emit a shl + ashr to do the sign extend.
1081     Value *ShAmt = ConstantInt::get(DestTy, DestBitSize-SrcBitSize);
1082     return BinaryOperator::CreateAShr(Builder->CreateShl(Res, ShAmt, "sext"),
1083                                       ShAmt);
1084   }
1085
1086   // If this input is a trunc from our destination, then turn sext(trunc(x))
1087   // into shifts.
1088   if (TruncInst *TI = dyn_cast<TruncInst>(Src))
1089     if (TI->hasOneUse() && TI->getOperand(0)->getType() == DestTy) {
1090       uint32_t SrcBitSize = SrcTy->getScalarSizeInBits();
1091       uint32_t DestBitSize = DestTy->getScalarSizeInBits();
1092
1093       // We need to emit a shl + ashr to do the sign extend.
1094       Value *ShAmt = ConstantInt::get(DestTy, DestBitSize-SrcBitSize);
1095       Value *Res = Builder->CreateShl(TI->getOperand(0), ShAmt, "sext");
1096       return BinaryOperator::CreateAShr(Res, ShAmt);
1097     }
1098
1099   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Src))
1100     return transformSExtICmp(ICI, CI);
1101
1102   // If the input is a shl/ashr pair of a same constant, then this is a sign
1103   // extension from a smaller value.  If we could trust arbitrary bitwidth
1104   // integers, we could turn this into a truncate to the smaller bit and then
1105   // use a sext for the whole extension.  Since we don't, look deeper and check
1106   // for a truncate.  If the source and dest are the same type, eliminate the
1107   // trunc and extend and just do shifts.  For example, turn:
1108   //   %a = trunc i32 %i to i8
1109   //   %b = shl i8 %a, 6
1110   //   %c = ashr i8 %b, 6
1111   //   %d = sext i8 %c to i32
1112   // into:
1113   //   %a = shl i32 %i, 30
1114   //   %d = ashr i32 %a, 30
1115   Value *A = 0;
1116   // TODO: Eventually this could be subsumed by EvaluateInDifferentType.
1117   ConstantInt *BA = 0, *CA = 0;
1118   if (match(Src, m_AShr(m_Shl(m_Trunc(m_Value(A)), m_ConstantInt(BA)),
1119                         m_ConstantInt(CA))) &&
1120       BA == CA && A->getType() == CI.getType()) {
1121     unsigned MidSize = Src->getType()->getScalarSizeInBits();
1122     unsigned SrcDstSize = CI.getType()->getScalarSizeInBits();
1123     unsigned ShAmt = CA->getZExtValue()+SrcDstSize-MidSize;
1124     Constant *ShAmtV = ConstantInt::get(CI.getType(), ShAmt);
1125     A = Builder->CreateShl(A, ShAmtV, CI.getName());
1126     return BinaryOperator::CreateAShr(A, ShAmtV);
1127   }
1128
1129   return 0;
1130 }
1131
1132
1133 /// FitsInFPType - Return a Constant* for the specified FP constant if it fits
1134 /// in the specified FP type without changing its value.
1135 static Constant *FitsInFPType(ConstantFP *CFP, const fltSemantics &Sem) {
1136   bool losesInfo;
1137   APFloat F = CFP->getValueAPF();
1138   (void)F.convert(Sem, APFloat::rmNearestTiesToEven, &losesInfo);
1139   if (!losesInfo)
1140     return ConstantFP::get(CFP->getContext(), F);
1141   return 0;
1142 }
1143
1144 /// LookThroughFPExtensions - If this is an fp extension instruction, look
1145 /// through it until we get the source value.
1146 static Value *LookThroughFPExtensions(Value *V) {
1147   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
1148     if (I->getOpcode() == Instruction::FPExt)
1149       return LookThroughFPExtensions(I->getOperand(0));
1150
1151   // If this value is a constant, return the constant in the smallest FP type
1152   // that can accurately represent it.  This allows us to turn
1153   // (float)((double)X+2.0) into x+2.0f.
1154   if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(V)) {
1155     if (CFP->getType() == Type::getPPC_FP128Ty(V->getContext()))
1156       return V;  // No constant folding of this.
1157     // See if the value can be truncated to half and then reextended.
1158     if (Value *V = FitsInFPType(CFP, APFloat::IEEEhalf))
1159       return V;
1160     // See if the value can be truncated to float and then reextended.
1161     if (Value *V = FitsInFPType(CFP, APFloat::IEEEsingle))
1162       return V;
1163     if (CFP->getType()->isDoubleTy())
1164       return V;  // Won't shrink.
1165     if (Value *V = FitsInFPType(CFP, APFloat::IEEEdouble))
1166       return V;
1167     // Don't try to shrink to various long double types.
1168   }
1169
1170   return V;
1171 }
1172
1173 Instruction *InstCombiner::visitFPTrunc(FPTruncInst &CI) {
1174   if (Instruction *I = commonCastTransforms(CI))
1175     return I;
1176
1177   // If we have fptrunc(fadd (fpextend x), (fpextend y)), where x and y are
1178   // smaller than the destination type, we can eliminate the truncate by doing
1179   // the add as the smaller type.  This applies to fadd/fsub/fmul/fdiv as well
1180   // as many builtins (sqrt, etc).
1181   BinaryOperator *OpI = dyn_cast<BinaryOperator>(CI.getOperand(0));
1182   if (OpI && OpI->hasOneUse()) {
1183     switch (OpI->getOpcode()) {
1184     default: break;
1185     case Instruction::FAdd:
1186     case Instruction::FSub:
1187     case Instruction::FMul:
1188     case Instruction::FDiv:
1189     case Instruction::FRem:
1190       Type *SrcTy = OpI->getType();
1191       Value *LHSTrunc = LookThroughFPExtensions(OpI->getOperand(0));
1192       Value *RHSTrunc = LookThroughFPExtensions(OpI->getOperand(1));
1193       if (LHSTrunc->getType() != SrcTy &&
1194           RHSTrunc->getType() != SrcTy) {
1195         unsigned DstSize = CI.getType()->getScalarSizeInBits();
1196         // If the source types were both smaller than the destination type of
1197         // the cast, do this xform.
1198         if (LHSTrunc->getType()->getScalarSizeInBits() <= DstSize &&
1199             RHSTrunc->getType()->getScalarSizeInBits() <= DstSize) {
1200           LHSTrunc = Builder->CreateFPExt(LHSTrunc, CI.getType());
1201           RHSTrunc = Builder->CreateFPExt(RHSTrunc, CI.getType());
1202           return BinaryOperator::Create(OpI->getOpcode(), LHSTrunc, RHSTrunc);
1203         }
1204       }
1205       break;
1206     }
1207   }
1208
1209   // Fold (fptrunc (sqrt (fpext x))) -> (sqrtf x)
1210   CallInst *Call = dyn_cast<CallInst>(CI.getOperand(0));
1211   if (Call && Call->getCalledFunction() && TLI->has(LibFunc::sqrtf) &&
1212       Call->getCalledFunction()->getName() == TLI->getName(LibFunc::sqrt) &&
1213       Call->getNumArgOperands() == 1 &&
1214       Call->hasOneUse()) {
1215     CastInst *Arg = dyn_cast<CastInst>(Call->getArgOperand(0));
1216     if (Arg && Arg->getOpcode() == Instruction::FPExt &&
1217         CI.getType()->isFloatTy() &&
1218         Call->getType()->isDoubleTy() &&
1219         Arg->getType()->isDoubleTy() &&
1220         Arg->getOperand(0)->getType()->isFloatTy()) {
1221       Function *Callee = Call->getCalledFunction();
1222       Module *M = CI.getParent()->getParent()->getParent();
1223       Constant *SqrtfFunc = M->getOrInsertFunction("sqrtf",
1224                                                    Callee->getAttributes(),
1225                                                    Builder->getFloatTy(),
1226                                                    Builder->getFloatTy(),
1227                                                    NULL);
1228       CallInst *ret = CallInst::Create(SqrtfFunc, Arg->getOperand(0),
1229                                        "sqrtfcall");
1230       ret->setAttributes(Callee->getAttributes());
1231
1232
1233       // Remove the old Call.  With -fmath-errno, it won't get marked readnone.
1234       ReplaceInstUsesWith(*Call, UndefValue::get(Call->getType()));
1235       EraseInstFromFunction(*Call);
1236       return ret;
1237     }
1238   }
1239
1240   return 0;
1241 }
1242
1243 Instruction *InstCombiner::visitFPExt(CastInst &CI) {
1244   return commonCastTransforms(CI);
1245 }
1246
1247 Instruction *InstCombiner::visitFPToUI(FPToUIInst &FI) {
1248   Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(FI.getOperand(0));
1249   if (OpI == 0)
1250     return commonCastTransforms(FI);
1251
1252   // fptoui(uitofp(X)) --> X
1253   // fptoui(sitofp(X)) --> X
1254   // This is safe if the intermediate type has enough bits in its mantissa to
1255   // accurately represent all values of X.  For example, do not do this with
1256   // i64->float->i64.  This is also safe for sitofp case, because any negative
1257   // 'X' value would cause an undefined result for the fptoui.
1258   if ((isa<UIToFPInst>(OpI) || isa<SIToFPInst>(OpI)) &&
1259       OpI->getOperand(0)->getType() == FI.getType() &&
1260       (int)FI.getType()->getScalarSizeInBits() < /*extra bit for sign */
1261                     OpI->getType()->getFPMantissaWidth())
1262     return ReplaceInstUsesWith(FI, OpI->getOperand(0));
1263
1264   return commonCastTransforms(FI);
1265 }
1266
1267 Instruction *InstCombiner::visitFPToSI(FPToSIInst &FI) {
1268   Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(FI.getOperand(0));
1269   if (OpI == 0)
1270     return commonCastTransforms(FI);
1271
1272   // fptosi(sitofp(X)) --> X
1273   // fptosi(uitofp(X)) --> X
1274   // This is safe if the intermediate type has enough bits in its mantissa to
1275   // accurately represent all values of X.  For example, do not do this with
1276   // i64->float->i64.  This is also safe for sitofp case, because any negative
1277   // 'X' value would cause an undefined result for the fptoui.
1278   if ((isa<UIToFPInst>(OpI) || isa<SIToFPInst>(OpI)) &&
1279       OpI->getOperand(0)->getType() == FI.getType() &&
1280       (int)FI.getType()->getScalarSizeInBits() <=
1281                     OpI->getType()->getFPMantissaWidth())
1282     return ReplaceInstUsesWith(FI, OpI->getOperand(0));
1283
1284   return commonCastTransforms(FI);
1285 }
1286
1287 Instruction *InstCombiner::visitUIToFP(CastInst &CI) {
1288   return commonCastTransforms(CI);
1289 }
1290
1291 Instruction *InstCombiner::visitSIToFP(CastInst &CI) {
1292   return commonCastTransforms(CI);
1293 }
1294
1295 Instruction *InstCombiner::visitIntToPtr(IntToPtrInst &CI) {
1296   // If the source integer type is not the intptr_t type for this target, do a
1297   // trunc or zext to the intptr_t type, then inttoptr of it.  This allows the
1298   // cast to be exposed to other transforms.
1299   if (TD) {
1300     if (CI.getOperand(0)->getType()->getScalarSizeInBits() >
1301         TD->getPointerSizeInBits()) {
1302       Value *P = Builder->CreateTrunc(CI.getOperand(0),
1303                                       TD->getIntPtrType(CI.getContext()));
1304       return new IntToPtrInst(P, CI.getType());
1305     }
1306     if (CI.getOperand(0)->getType()->getScalarSizeInBits() <
1307         TD->getPointerSizeInBits()) {
1308       Value *P = Builder->CreateZExt(CI.getOperand(0),
1309                                      TD->getIntPtrType(CI.getContext()));
1310       return new IntToPtrInst(P, CI.getType());
1311     }
1312   }
1313
1314   if (Instruction *I = commonCastTransforms(CI))
1315     return I;
1316
1317   return 0;
1318 }
1319
1320 /// @brief Implement the transforms for cast of pointer (bitcast/ptrtoint)
1321 Instruction *InstCombiner::commonPointerCastTransforms(CastInst &CI) {
1322   Value *Src = CI.getOperand(0);
1323
1324   if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Src)) {
1325     // If casting the result of a getelementptr instruction with no offset, turn
1326     // this into a cast of the original pointer!
1327     if (GEP->hasAllZeroIndices()) {
1328       // Changing the cast operand is usually not a good idea but it is safe
1329       // here because the pointer operand is being replaced with another
1330       // pointer operand so the opcode doesn't need to change.
1331       Worklist.Add(GEP);
1332       CI.setOperand(0, GEP->getOperand(0));
1333       return &CI;
1334     }
1335
1336     // If the GEP has a single use, and the base pointer is a bitcast, and the
1337     // GEP computes a constant offset, see if we can convert these three
1338     // instructions into fewer.  This typically happens with unions and other
1339     // non-type-safe code.
1340     APInt Offset(TD ? TD->getPointerSizeInBits() : 1, 0);
1341     if (TD && GEP->hasOneUse() && isa<BitCastInst>(GEP->getOperand(0)) &&
1342         GEP->accumulateConstantOffset(*TD, Offset)) {
1343       // Get the base pointer input of the bitcast, and the type it points to.
1344       Value *OrigBase = cast<BitCastInst>(GEP->getOperand(0))->getOperand(0);
1345       Type *GEPIdxTy =
1346       cast<PointerType>(OrigBase->getType())->getElementType();
1347       SmallVector<Value*, 8> NewIndices;
1348       if (FindElementAtOffset(GEPIdxTy, Offset.getSExtValue(), NewIndices)) {
1349         // If we were able to index down into an element, create the GEP
1350         // and bitcast the result.  This eliminates one bitcast, potentially
1351         // two.
1352         Value *NGEP = cast<GEPOperator>(GEP)->isInBounds() ?
1353         Builder->CreateInBoundsGEP(OrigBase, NewIndices) :
1354         Builder->CreateGEP(OrigBase, NewIndices);
1355         NGEP->takeName(GEP);
1356
1357         if (isa<BitCastInst>(CI))
1358           return new BitCastInst(NGEP, CI.getType());
1359         assert(isa<PtrToIntInst>(CI));
1360         return new PtrToIntInst(NGEP, CI.getType());
1361       }
1362     }
1363   }
1364
1365   return commonCastTransforms(CI);
1366 }
1367
1368 Instruction *InstCombiner::visitPtrToInt(PtrToIntInst &CI) {
1369   // If the destination integer type is not the intptr_t type for this target,
1370   // do a ptrtoint to intptr_t then do a trunc or zext.  This allows the cast
1371   // to be exposed to other transforms.
1372   if (TD) {
1373     if (CI.getType()->getScalarSizeInBits() < TD->getPointerSizeInBits()) {
1374       Value *P = Builder->CreatePtrToInt(CI.getOperand(0),
1375                                          TD->getIntPtrType(CI.getContext()));
1376       return new TruncInst(P, CI.getType());
1377     }
1378     if (CI.getType()->getScalarSizeInBits() > TD->getPointerSizeInBits()) {
1379       Value *P = Builder->CreatePtrToInt(CI.getOperand(0),
1380                                          TD->getIntPtrType(CI.getContext()));
1381       return new ZExtInst(P, CI.getType());
1382     }
1383   }
1384
1385   return commonPointerCastTransforms(CI);
1386 }
1387
1388 /// OptimizeVectorResize - This input value (which is known to have vector type)
1389 /// is being zero extended or truncated to the specified vector type.  Try to
1390 /// replace it with a shuffle (and vector/vector bitcast) if possible.
1391 ///
1392 /// The source and destination vector types may have different element types.
1393 static Instruction *OptimizeVectorResize(Value *InVal, VectorType *DestTy,
1394                                          InstCombiner &IC) {
1395   // We can only do this optimization if the output is a multiple of the input
1396   // element size, or the input is a multiple of the output element size.
1397   // Convert the input type to have the same element type as the output.
1398   VectorType *SrcTy = cast<VectorType>(InVal->getType());
1399
1400   if (SrcTy->getElementType() != DestTy->getElementType()) {
1401     // The input types don't need to be identical, but for now they must be the
1402     // same size.  There is no specific reason we couldn't handle things like
1403     // <4 x i16> -> <4 x i32> by bitcasting to <2 x i32> but haven't gotten
1404     // there yet.
1405     if (SrcTy->getElementType()->getPrimitiveSizeInBits() !=
1406         DestTy->getElementType()->getPrimitiveSizeInBits())
1407       return 0;
1408
1409     SrcTy = VectorType::get(DestTy->getElementType(), SrcTy->getNumElements());
1410     InVal = IC.Builder->CreateBitCast(InVal, SrcTy);
1411   }
1412
1413   // Now that the element types match, get the shuffle mask and RHS of the
1414   // shuffle to use, which depends on whether we're increasing or decreasing the
1415   // size of the input.
1416   SmallVector<uint32_t, 16> ShuffleMask;
1417   Value *V2;
1418
1419   if (SrcTy->getNumElements() > DestTy->getNumElements()) {
1420     // If we're shrinking the number of elements, just shuffle in the low
1421     // elements from the input and use undef as the second shuffle input.
1422     V2 = UndefValue::get(SrcTy);
1423     for (unsigned i = 0, e = DestTy->getNumElements(); i != e; ++i)
1424       ShuffleMask.push_back(i);
1425
1426   } else {
1427     // If we're increasing the number of elements, shuffle in all of the
1428     // elements from InVal and fill the rest of the result elements with zeros
1429     // from a constant zero.
1430     V2 = Constant::getNullValue(SrcTy);
1431     unsigned SrcElts = SrcTy->getNumElements();
1432     for (unsigned i = 0, e = SrcElts; i != e; ++i)
1433       ShuffleMask.push_back(i);
1434
1435     // The excess elements reference the first element of the zero input.
1436     for (unsigned i = 0, e = DestTy->getNumElements()-SrcElts; i != e; ++i)
1437       ShuffleMask.push_back(SrcElts);
1438   }
1439
1440   return new ShuffleVectorInst(InVal, V2,
1441                                ConstantDataVector::get(V2->getContext(),
1442                                                        ShuffleMask));
1443 }
1444
1445 static bool isMultipleOfTypeSize(unsigned Value, Type *Ty) {
1446   return Value % Ty->getPrimitiveSizeInBits() == 0;
1447 }
1448
1449 static unsigned getTypeSizeIndex(unsigned Value, Type *Ty) {
1450   return Value / Ty->getPrimitiveSizeInBits();
1451 }
1452
1453 /// CollectInsertionElements - V is a value which is inserted into a vector of
1454 /// VecEltTy.  Look through the value to see if we can decompose it into
1455 /// insertions into the vector.  See the example in the comment for
1456 /// OptimizeIntegerToVectorInsertions for the pattern this handles.
1457 /// The type of V is always a non-zero multiple of VecEltTy's size.
1458 ///
1459 /// This returns false if the pattern can't be matched or true if it can,
1460 /// filling in Elements with the elements found here.
1461 static bool CollectInsertionElements(Value *V, unsigned ElementIndex,
1462                                      SmallVectorImpl<Value*> &Elements,
1463                                      Type *VecEltTy) {
1464   // Undef values never contribute useful bits to the result.
1465   if (isa<UndefValue>(V)) return true;
1466
1467   // If we got down to a value of the right type, we win, try inserting into the
1468   // right element.
1469   if (V->getType() == VecEltTy) {
1470     // Inserting null doesn't actually insert any elements.
1471     if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
1472       if (C->isNullValue())
1473         return true;
1474
1475     // Fail if multiple elements are inserted into this slot.
1476     if (ElementIndex >= Elements.size() || Elements[ElementIndex] != 0)
1477       return false;
1478
1479     Elements[ElementIndex] = V;
1480     return true;
1481   }
1482
1483   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V)) {
1484     // Figure out the # elements this provides, and bitcast it or slice it up
1485     // as required.
1486     unsigned NumElts = getTypeSizeIndex(C->getType()->getPrimitiveSizeInBits(),
1487                                         VecEltTy);
1488     // If the constant is the size of a vector element, we just need to bitcast
1489     // it to the right type so it gets properly inserted.
1490     if (NumElts == 1)
1491       return CollectInsertionElements(ConstantExpr::getBitCast(C, VecEltTy),
1492                                       ElementIndex, Elements, VecEltTy);
1493
1494     // Okay, this is a constant that covers multiple elements.  Slice it up into
1495     // pieces and insert each element-sized piece into the vector.
1496     if (!isa<IntegerType>(C->getType()))
1497       C = ConstantExpr::getBitCast(C, IntegerType::get(V->getContext(),
1498                                        C->getType()->getPrimitiveSizeInBits()));
1499     unsigned ElementSize = VecEltTy->getPrimitiveSizeInBits();
1500     Type *ElementIntTy = IntegerType::get(C->getContext(), ElementSize);
1501
1502     for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i) {
1503       Constant *Piece = ConstantExpr::getLShr(C, ConstantInt::get(C->getType(),
1504                                                                i*ElementSize));
1505       Piece = ConstantExpr::getTrunc(Piece, ElementIntTy);
1506       if (!CollectInsertionElements(Piece, ElementIndex+i, Elements, VecEltTy))
1507         return false;
1508     }
1509     return true;
1510   }
1511
1512   if (!V->hasOneUse()) return false;
1513
1514   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
1515   if (I == 0) return false;
1516   switch (I->getOpcode()) {
1517   default: return false; // Unhandled case.
1518   case Instruction::BitCast:
1519     return CollectInsertionElements(I->getOperand(0), ElementIndex,
1520                                     Elements, VecEltTy);
1521   case Instruction::ZExt:
1522     if (!isMultipleOfTypeSize(
1523                           I->getOperand(0)->getType()->getPrimitiveSizeInBits(),
1524                               VecEltTy))
1525       return false;
1526     return CollectInsertionElements(I->getOperand(0), ElementIndex,
1527                                     Elements, VecEltTy);
1528   case Instruction::Or:
1529     return CollectInsertionElements(I->getOperand(0), ElementIndex,
1530                                     Elements, VecEltTy) &&
1531            CollectInsertionElements(I->getOperand(1), ElementIndex,
1532                                     Elements, VecEltTy);
1533   case Instruction::Shl: {
1534     // Must be shifting by a constant that is a multiple of the element size.
1535     ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1));
1536     if (CI == 0) return false;
1537     if (!isMultipleOfTypeSize(CI->getZExtValue(), VecEltTy)) return false;
1538     unsigned IndexShift = getTypeSizeIndex(CI->getZExtValue(), VecEltTy);
1539
1540     return CollectInsertionElements(I->getOperand(0), ElementIndex+IndexShift,
1541                                     Elements, VecEltTy);
1542   }
1543
1544   }
1545 }
1546
1547
1548 /// OptimizeIntegerToVectorInsertions - If the input is an 'or' instruction, we
1549 /// may be doing shifts and ors to assemble the elements of the vector manually.
1550 /// Try to rip the code out and replace it with insertelements.  This is to
1551 /// optimize code like this:
1552 ///
1553 ///    %tmp37 = bitcast float %inc to i32
1554 ///    %tmp38 = zext i32 %tmp37 to i64
1555 ///    %tmp31 = bitcast float %inc5 to i32
1556 ///    %tmp32 = zext i32 %tmp31 to i64
1557 ///    %tmp33 = shl i64 %tmp32, 32
1558 ///    %ins35 = or i64 %tmp33, %tmp38
1559 ///    %tmp43 = bitcast i64 %ins35 to <2 x float>
1560 ///
1561 /// Into two insertelements that do "buildvector{%inc, %inc5}".
1562 static Value *OptimizeIntegerToVectorInsertions(BitCastInst &CI,
1563                                                 InstCombiner &IC) {
1564   VectorType *DestVecTy = cast<VectorType>(CI.getType());
1565   Value *IntInput = CI.getOperand(0);
1566
1567   SmallVector<Value*, 8> Elements(DestVecTy->getNumElements());
1568   if (!CollectInsertionElements(IntInput, 0, Elements,
1569                                 DestVecTy->getElementType()))
1570     return 0;
1571
1572   // If we succeeded, we know that all of the element are specified by Elements
1573   // or are zero if Elements has a null entry.  Recast this as a set of
1574   // insertions.
1575   Value *Result = Constant::getNullValue(CI.getType());
1576   for (unsigned i = 0, e = Elements.size(); i != e; ++i) {
1577     if (Elements[i] == 0) continue;  // Unset element.
1578
1579     Result = IC.Builder->CreateInsertElement(Result, Elements[i],
1580                                              IC.Builder->getInt32(i));
1581   }
1582
1583   return Result;
1584 }
1585
1586
1587 /// OptimizeIntToFloatBitCast - See if we can optimize an integer->float/double
1588 /// bitcast.  The various long double bitcasts can't get in here.
1589 static Instruction *OptimizeIntToFloatBitCast(BitCastInst &CI,InstCombiner &IC){
1590   Value *Src = CI.getOperand(0);
1591   Type *DestTy = CI.getType();
1592
1593   // If this is a bitcast from int to float, check to see if the int is an
1594   // extraction from a vector.
1595   Value *VecInput = 0;
1596   // bitcast(trunc(bitcast(somevector)))
1597   if (match(Src, m_Trunc(m_BitCast(m_Value(VecInput)))) &&
1598       isa<VectorType>(VecInput->getType())) {
1599     VectorType *VecTy = cast<VectorType>(VecInput->getType());
1600     unsigned DestWidth = DestTy->getPrimitiveSizeInBits();
1601
1602     if (VecTy->getPrimitiveSizeInBits() % DestWidth == 0) {
1603       // If the element type of the vector doesn't match the result type,
1604       // bitcast it to be a vector type we can extract from.
1605       if (VecTy->getElementType() != DestTy) {
1606         VecTy = VectorType::get(DestTy,
1607                                 VecTy->getPrimitiveSizeInBits() / DestWidth);
1608         VecInput = IC.Builder->CreateBitCast(VecInput, VecTy);
1609       }
1610
1611       return ExtractElementInst::Create(VecInput, IC.Builder->getInt32(0));
1612     }
1613   }
1614
1615   // bitcast(trunc(lshr(bitcast(somevector), cst))
1616   ConstantInt *ShAmt = 0;
1617   if (match(Src, m_Trunc(m_LShr(m_BitCast(m_Value(VecInput)),
1618                                 m_ConstantInt(ShAmt)))) &&
1619       isa<VectorType>(VecInput->getType())) {
1620     VectorType *VecTy = cast<VectorType>(VecInput->getType());
1621     unsigned DestWidth = DestTy->getPrimitiveSizeInBits();
1622     if (VecTy->getPrimitiveSizeInBits() % DestWidth == 0 &&
1623         ShAmt->getZExtValue() % DestWidth == 0) {
1624       // If the element type of the vector doesn't match the result type,
1625       // bitcast it to be a vector type we can extract from.
1626       if (VecTy->getElementType() != DestTy) {
1627         VecTy = VectorType::get(DestTy,
1628                                 VecTy->getPrimitiveSizeInBits() / DestWidth);
1629         VecInput = IC.Builder->CreateBitCast(VecInput, VecTy);
1630       }
1631
1632       unsigned Elt = ShAmt->getZExtValue() / DestWidth;
1633       return ExtractElementInst::Create(VecInput, IC.Builder->getInt32(Elt));
1634     }
1635   }
1636   return 0;
1637 }
1638
1639 Instruction *InstCombiner::visitBitCast(BitCastInst &CI) {
1640   // If the operands are integer typed then apply the integer transforms,
1641   // otherwise just apply the common ones.
1642   Value *Src = CI.getOperand(0);
1643   Type *SrcTy = Src->getType();
1644   Type *DestTy = CI.getType();
1645
1646   // Get rid of casts from one type to the same type. These are useless and can
1647   // be replaced by the operand.
1648   if (DestTy == Src->getType())
1649     return ReplaceInstUsesWith(CI, Src);
1650
1651   if (PointerType *DstPTy = dyn_cast<PointerType>(DestTy)) {
1652     PointerType *SrcPTy = cast<PointerType>(SrcTy);
1653     Type *DstElTy = DstPTy->getElementType();
1654     Type *SrcElTy = SrcPTy->getElementType();
1655
1656     // If the address spaces don't match, don't eliminate the bitcast, which is
1657     // required for changing types.
1658     if (SrcPTy->getAddressSpace() != DstPTy->getAddressSpace())
1659       return 0;
1660
1661     // If we are casting a alloca to a pointer to a type of the same
1662     // size, rewrite the allocation instruction to allocate the "right" type.
1663     // There is no need to modify malloc calls because it is their bitcast that
1664     // needs to be cleaned up.
1665     if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(Src))
1666       if (Instruction *V = PromoteCastOfAllocation(CI, *AI))
1667         return V;
1668
1669     // If the source and destination are pointers, and this cast is equivalent
1670     // to a getelementptr X, 0, 0, 0...  turn it into the appropriate gep.
1671     // This can enhance SROA and other transforms that want type-safe pointers.
1672     Constant *ZeroUInt =
1673       Constant::getNullValue(Type::getInt32Ty(CI.getContext()));
1674     unsigned NumZeros = 0;
1675     while (SrcElTy != DstElTy &&
1676            isa<CompositeType>(SrcElTy) && !SrcElTy->isPointerTy() &&
1677            SrcElTy->getNumContainedTypes() /* not "{}" */) {
1678       SrcElTy = cast<CompositeType>(SrcElTy)->getTypeAtIndex(ZeroUInt);
1679       ++NumZeros;
1680     }
1681
1682     // If we found a path from the src to dest, create the getelementptr now.
1683     if (SrcElTy == DstElTy) {
1684       SmallVector<Value*, 8> Idxs(NumZeros+1, ZeroUInt);
1685       return GetElementPtrInst::CreateInBounds(Src, Idxs);
1686     }
1687   }
1688
1689   // Try to optimize int -> float bitcasts.
1690   if ((DestTy->isFloatTy() || DestTy->isDoubleTy()) && isa<IntegerType>(SrcTy))
1691     if (Instruction *I = OptimizeIntToFloatBitCast(CI, *this))
1692       return I;
1693
1694   if (VectorType *DestVTy = dyn_cast<VectorType>(DestTy)) {
1695     if (DestVTy->getNumElements() == 1 && !SrcTy->isVectorTy()) {
1696       Value *Elem = Builder->CreateBitCast(Src, DestVTy->getElementType());
1697       return InsertElementInst::Create(UndefValue::get(DestTy), Elem,
1698                      Constant::getNullValue(Type::getInt32Ty(CI.getContext())));
1699       // FIXME: Canonicalize bitcast(insertelement) -> insertelement(bitcast)
1700     }
1701
1702     if (isa<IntegerType>(SrcTy)) {
1703       // If this is a cast from an integer to vector, check to see if the input
1704       // is a trunc or zext of a bitcast from vector.  If so, we can replace all
1705       // the casts with a shuffle and (potentially) a bitcast.
1706       if (isa<TruncInst>(Src) || isa<ZExtInst>(Src)) {
1707         CastInst *SrcCast = cast<CastInst>(Src);
1708         if (BitCastInst *BCIn = dyn_cast<BitCastInst>(SrcCast->getOperand(0)))
1709           if (isa<VectorType>(BCIn->getOperand(0)->getType()))
1710             if (Instruction *I = OptimizeVectorResize(BCIn->getOperand(0),
1711                                                cast<VectorType>(DestTy), *this))
1712               return I;
1713       }
1714
1715       // If the input is an 'or' instruction, we may be doing shifts and ors to
1716       // assemble the elements of the vector manually.  Try to rip the code out
1717       // and replace it with insertelements.
1718       if (Value *V = OptimizeIntegerToVectorInsertions(CI, *this))
1719         return ReplaceInstUsesWith(CI, V);
1720     }
1721   }
1722
1723   if (VectorType *SrcVTy = dyn_cast<VectorType>(SrcTy)) {
1724     if (SrcVTy->getNumElements() == 1 && !DestTy->isVectorTy()) {
1725       Value *Elem =
1726         Builder->CreateExtractElement(Src,
1727                    Constant::getNullValue(Type::getInt32Ty(CI.getContext())));
1728       return CastInst::Create(Instruction::BitCast, Elem, DestTy);
1729     }
1730   }
1731
1732   if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(Src)) {
1733     // Okay, we have (bitcast (shuffle ..)).  Check to see if this is
1734     // a bitcast to a vector with the same # elts.
1735     if (SVI->hasOneUse() && DestTy->isVectorTy() &&
1736         cast<VectorType>(DestTy)->getNumElements() ==
1737               SVI->getType()->getNumElements() &&
1738         SVI->getType()->getNumElements() ==
1739           cast<VectorType>(SVI->getOperand(0)->getType())->getNumElements()) {
1740       BitCastInst *Tmp;
1741       // If either of the operands is a cast from CI.getType(), then
1742       // evaluating the shuffle in the casted destination's type will allow
1743       // us to eliminate at least one cast.
1744       if (((Tmp = dyn_cast<BitCastInst>(SVI->getOperand(0))) &&
1745            Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy) ||
1746           ((Tmp = dyn_cast<BitCastInst>(SVI->getOperand(1))) &&
1747            Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy)) {
1748         Value *LHS = Builder->CreateBitCast(SVI->getOperand(0), DestTy);
1749         Value *RHS = Builder->CreateBitCast(SVI->getOperand(1), DestTy);
1750         // Return a new shuffle vector.  Use the same element ID's, as we
1751         // know the vector types match #elts.
1752         return new ShuffleVectorInst(LHS, RHS, SVI->getOperand(2));
1753       }
1754     }
1755   }
1756
1757   if (SrcTy->isPointerTy())
1758     return commonPointerCastTransforms(CI);
1759   return commonCastTransforms(CI);
1760 }