lib/Transforms/InstCombine/InstCombineCasts.cpp

   1 //===- InstCombineCasts.cpp -----------------------------------------------===//
   2 //
   3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
   4 //
   5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
   6 // License. See LICENSE.TXT for details.
   7 //
   8 //===----------------------------------------------------------------------===//
   9 //
  10 // This file implements the visit functions for cast operations.
  11 //
  12 //===----------------------------------------------------------------------===//
  13
  14 #include "InstCombine.h"
  15 #include "llvm/Target/TargetData.h"
  16 #include "llvm/Support/PatternMatch.h"
  17 using namespace llvm;
  18 using namespace PatternMatch;
  19
  20 /// DecomposeSimpleLinearExpr - Analyze 'Val', seeing if it is a simple linear
  21 /// expression.  If so, decompose it, returning some value X, such that Val is
  22 /// X*Scale+Offset.
  23 ///
  24 static Value *DecomposeSimpleLinearExpr(Value *Val, unsigned &Scale,
  25                                         uint64_t &Offset) {
  26   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Val)) {
  27     Offset = CI->getZExtValue();
  28     Scale  = 0;
  29     return ConstantInt::get(Val->getType(), 0);
  30   }
  31
  32   if (BinaryOperator *I = dyn_cast<BinaryOperator>(Val)) {
  33     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
  34       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
  35         // This is a value scaled by '1 << the shift amt'.
  36         Scale = UINT64_C(1) << RHS->getZExtValue();
  37         Offset = 0;
  38         return I->getOperand(0);
  39       }
  40
  41       if (I->getOpcode() == Instruction::Mul) {
  42         // This value is scaled by 'RHS'.
  43         Scale = RHS->getZExtValue();
  44         Offset = 0;
  45         return I->getOperand(0);
  46       }
  47
  48       if (I->getOpcode() == Instruction::Add) {
  49         // We have X+C.  Check to see if we really have (X*C2)+C1,
  50         // where C1 is divisible by C2.
  51         unsigned SubScale;
  52         Value *SubVal =
  53           DecomposeSimpleLinearExpr(I->getOperand(0), SubScale, Offset);
  54         Offset += RHS->getZExtValue();
  55         Scale = SubScale;
  56         return SubVal;
  57       }
  58     }
  59   }
  60
  61   // Otherwise, we can't look past this.
  62   Scale = 1;
  63   Offset = 0;
  64   return Val;
  65 }
  66
  67 /// PromoteCastOfAllocation - If we find a cast of an allocation instruction,
  68 /// try to eliminate the cast by moving the type information into the alloc.
  69 Instruction *InstCombiner::PromoteCastOfAllocation(BitCastInst &CI,
  70                                                    AllocaInst &AI) {
  71   // This requires TargetData to get the alloca alignment and size information.
  72   if (!TD) return 0;
  73
  74   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(CI.getType());
  75
  76   BuilderTy AllocaBuilder(*Builder);
  77   AllocaBuilder.SetInsertPoint(AI.getParent(), &AI);
  78
  79   // Get the type really allocated and the type casted to.
  80   const Type *AllocElTy = AI.getAllocatedType();
  81   const Type *CastElTy = PTy->getElementType();
  82   if (!AllocElTy->isSized() || !CastElTy->isSized()) return 0;
  83
  84   unsigned AllocElTyAlign = TD->getABITypeAlignment(AllocElTy);
  85   unsigned CastElTyAlign = TD->getABITypeAlignment(CastElTy);
  86   if (CastElTyAlign < AllocElTyAlign) return 0;
  87
  88   // If the allocation has multiple uses, only promote it if we are strictly
  89   // increasing the alignment of the resultant allocation.  If we keep it the
  90   // same, we open the door to infinite loops of various kinds.  (A reference
  91   // from a dbg.declare doesn't count as a use for this purpose.)
  92   if (!AI.hasOneUse() && !hasOneUsePlusDeclare(&AI) &&
  93       CastElTyAlign == AllocElTyAlign) return 0;
  94
  95   uint64_t AllocElTySize = TD->getTypeAllocSize(AllocElTy);
  96   uint64_t CastElTySize = TD->getTypeAllocSize(CastElTy);
  97   if (CastElTySize == 0 || AllocElTySize == 0) return 0;
  98
  99   // See if we can satisfy the modulus by pulling a scale out of the array
 100   // size argument.
 101   unsigned ArraySizeScale;
 102   uint64_t ArrayOffset;
 103   Value *NumElements = // See if the array size is a decomposable linear expr.
 104     DecomposeSimpleLinearExpr(AI.getOperand(0), ArraySizeScale, ArrayOffset);
 105
 106   // If we can now satisfy the modulus, by using a non-1 scale, we really can
 107   // do the xform.
 108   if ((AllocElTySize*ArraySizeScale) % CastElTySize != 0 ||
 109       (AllocElTySize*ArrayOffset   ) % CastElTySize != 0) return 0;
 110
 111   unsigned Scale = (AllocElTySize*ArraySizeScale)/CastElTySize;
 112   Value *Amt = 0;
 113   if (Scale == 1) {
 114     Amt = NumElements;
 115   } else {
 116     Amt = ConstantInt::get(AI.getArraySize()->getType(), Scale);
 117     // Insert before the alloca, not before the cast.
 118     Amt = AllocaBuilder.CreateMul(Amt, NumElements, "tmp");
 119   }
 120
 121   if (uint64_t Offset = (AllocElTySize*ArrayOffset)/CastElTySize) {
 122     Value *Off = ConstantInt::get(AI.getArraySize()->getType(),
 123                                   Offset, true);
 124     Amt = AllocaBuilder.CreateAdd(Amt, Off, "tmp");
 125   }
 126
 127   AllocaInst *New = AllocaBuilder.CreateAlloca(CastElTy, Amt);
 128   New->setAlignment(AI.getAlignment());
 129   New->takeName(&AI);
 130
 131   // If the allocation has one real use plus a dbg.declare, just remove the
 132   // declare.
 133   if (DbgDeclareInst *DI = hasOneUsePlusDeclare(&AI)) {
 134     EraseInstFromFunction(*(Instruction*)DI);
 135   }
 136   // If the allocation has multiple real uses, insert a cast and change all
 137   // things that used it to use the new cast.  This will also hack on CI, but it
 138   // will die soon.
 139   else if (!AI.hasOneUse()) {
 140     // New is the allocation instruction, pointer typed. AI is the original
 141     // allocation instruction, also pointer typed. Thus, cast to use is BitCast.
 142     Value *NewCast = AllocaBuilder.CreateBitCast(New, AI.getType(), "tmpcast");
 143     AI.replaceAllUsesWith(NewCast);
 144   }
 145   return ReplaceInstUsesWith(CI, New);
 146 }
 147
 148
 149
 150 /// EvaluateInDifferentType - Given an expression that
 151 /// CanEvaluateTruncated or CanEvaluateSExtd returns true for, actually
 152 /// insert the code to evaluate the expression.
 153 Value *InstCombiner::EvaluateInDifferentType(Value *V, const Type *Ty,
 154                                              bool isSigned) {
 155   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V)) {
 156     C = ConstantExpr::getIntegerCast(C, Ty, isSigned /*Sext or ZExt*/);
 157     // If we got a constantexpr back, try to simplify it with TD info.
 158     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(C))
 159       C = ConstantFoldConstantExpression(CE, TD);
 160     return C;
 161   }
 162
 163   // Otherwise, it must be an instruction.
 164   Instruction *I = cast<Instruction>(V);
 165   Instruction *Res = 0;
 166   unsigned Opc = I->getOpcode();
 167   switch (Opc) {
 168   case Instruction::Add:
 169   case Instruction::Sub:
 170   case Instruction::Mul:
 171   case Instruction::And:
 172   case Instruction::Or:
 173   case Instruction::Xor:
 174   case Instruction::AShr:
 175   case Instruction::LShr:
 176   case Instruction::Shl:
 177   case Instruction::UDiv:
 178   case Instruction::URem: {
 179     Value *LHS = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, isSigned);
 180     Value *RHS = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, isSigned);
 181     Res = BinaryOperator::Create((Instruction::BinaryOps)Opc, LHS, RHS);
 182     break;
 183   }
 184   case Instruction::Trunc:
 185   case Instruction::ZExt:
 186   case Instruction::SExt:
 187     // If the source type of the cast is the type we're trying for then we can
 188     // just return the source.  There's no need to insert it because it is not
 189     // new.
 190     if (I->getOperand(0)->getType() == Ty)
 191       return I->getOperand(0);
 192
 193     // Otherwise, must be the same type of cast, so just reinsert a new one.
 194     // This also handles the case of zext(trunc(x)) -> zext(x).
 195     Res = CastInst::CreateIntegerCast(I->getOperand(0), Ty,
 196                                       Opc == Instruction::SExt);
 197     break;
 198   case Instruction::Select: {
 199     Value *True = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, isSigned);
 200     Value *False = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(2), Ty, isSigned);
 201     Res = SelectInst::Create(I->getOperand(0), True, False);
 202     break;
 203   }
 204   case Instruction::PHI: {
 205     PHINode *OPN = cast<PHINode>(I);
 206     PHINode *NPN = PHINode::Create(Ty);
 207     for (unsigned i = 0, e = OPN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
 208       Value *V =EvaluateInDifferentType(OPN->getIncomingValue(i), Ty, isSigned);
 209       NPN->addIncoming(V, OPN->getIncomingBlock(i));
 210     }
 211     Res = NPN;
 212     break;
 213   }
 214   default:
 215     // TODO: Can handle more cases here.
 216     llvm_unreachable("Unreachable!");
 217     break;
 218   }
 219
 220   Res->takeName(I);
 221   return InsertNewInstBefore(Res, *I);
 222 }
 223
 224
 225 /// This function is a wrapper around CastInst::isEliminableCastPair. It
 226 /// simply extracts arguments and returns what that function returns.
 227 static Instruction::CastOps
 228 isEliminableCastPair(
 229   const CastInst *CI, ///< The first cast instruction
 230   unsigned opcode,       ///< The opcode of the second cast instruction
 231   const Type *DstTy,     ///< The target type for the second cast instruction
 232   TargetData *TD         ///< The target data for pointer size
 233 ) {
 234
 235   const Type *SrcTy = CI->getOperand(0)->getType();   // A from above
 236   const Type *MidTy = CI->getType();                  // B from above
 237
 238   // Get the opcodes of the two Cast instructions
 239   Instruction::CastOps firstOp = Instruction::CastOps(CI->getOpcode());
 240   Instruction::CastOps secondOp = Instruction::CastOps(opcode);
 241
 242   unsigned Res = CastInst::isEliminableCastPair(firstOp, secondOp, SrcTy, MidTy,
 243                                                 DstTy,
 244                                   TD ? TD->getIntPtrType(CI->getContext()) : 0);
 245
 246   // We don't want to form an inttoptr or ptrtoint that converts to an integer
 247   // type that differs from the pointer size.
 248   if ((Res == Instruction::IntToPtr &&
 249           (!TD || SrcTy != TD->getIntPtrType(CI->getContext()))) ||
 250       (Res == Instruction::PtrToInt &&
 251           (!TD || DstTy != TD->getIntPtrType(CI->getContext()))))
 252     Res = 0;
 253
 254   return Instruction::CastOps(Res);
 255 }
 256
 257 /// ShouldOptimizeCast - Return true if the cast from "V to Ty" actually
 258 /// results in any code being generated and is interesting to optimize out. If
 259 /// the cast can be eliminated by some other simple transformation, we prefer
 260 /// to do the simplification first.
 261 bool InstCombiner::ShouldOptimizeCast(Instruction::CastOps opc, const Value *V,
 262                                       const Type *Ty) {
 263   // Noop casts and casts of constants should be eliminated trivially.
 264   if (V->getType() == Ty || isa<Constant>(V)) return false;
 265
 266   // If this is another cast that can be eliminated, we prefer to have it
 267   // eliminated.
 268   if (const CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(V))
 269     if (isEliminableCastPair(CI, opc, Ty, TD))
 270       return false;
 271
 272   // If this is a vector sext from a compare, then we don't want to break the
 273   // idiom where each element of the extended vector is either zero or all ones.
 274   if (opc == Instruction::SExt && isa<CmpInst>(V) && Ty->isVectorTy())
 275     return false;
 276
 277   return true;
 278 }
 279
 280
 281 /// @brief Implement the transforms common to all CastInst visitors.
 282 Instruction *InstCombiner::commonCastTransforms(CastInst &CI) {
 283   Value *Src = CI.getOperand(0);
 284
 285   // Many cases of "cast of a cast" are eliminable. If it's eliminable we just
 286   // eliminate it now.
 287   if (CastInst *CSrc = dyn_cast<CastInst>(Src)) {   // A->B->C cast
 288     if (Instruction::CastOps opc =
 289         isEliminableCastPair(CSrc, CI.getOpcode(), CI.getType(), TD)) {
 290       // The first cast (CSrc) is eliminable so we need to fix up or replace
 291       // the second cast (CI). CSrc will then have a good chance of being dead.
 292       return CastInst::Create(opc, CSrc->getOperand(0), CI.getType());
 293     }
 294   }
 295
 296   // If we are casting a select then fold the cast into the select
 297   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Src))
 298     if (Instruction *NV = FoldOpIntoSelect(CI, SI))
 299       return NV;
 300
 301   // If we are casting a PHI then fold the cast into the PHI
 302   if (isa<PHINode>(Src)) {
 303     // We don't do this if this would create a PHI node with an illegal type if
 304     // it is currently legal.
 305     if (!Src->getType()->isIntegerTy() ||
 306         !CI.getType()->isIntegerTy() ||
 307         ShouldChangeType(CI.getType(), Src->getType()))
 308       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(CI))
 309         return NV;
 310   }
 311
 312   return 0;
 313 }
 314
 315 /// CanEvaluateTruncated - Return true if we can evaluate the specified
 316 /// expression tree as type Ty instead of its larger type, and arrive with the
 317 /// same value.  This is used by code that tries to eliminate truncates.
 318 ///
 319 /// Ty will always be a type smaller than V.  We should return true if trunc(V)
 320 /// can be computed by computing V in the smaller type.  If V is an instruction,
 321 /// then trunc(inst(x,y)) can be computed as inst(trunc(x),trunc(y)), which only
 322 /// makes sense if x and y can be efficiently truncated.
 323 ///
 324 /// This function works on both vectors and scalars.
 325 ///
 326 static bool CanEvaluateTruncated(Value *V, const Type *Ty) {
 327   // We can always evaluate constants in another type.
 328   if (isa<Constant>(V))
 329     return true;
 330
 331   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
 332   if (!I) return false;
 333
 334   const Type *OrigTy = V->getType();
 335
 336   // If this is an extension from the dest type, we can eliminate it, even if it
 337   // has multiple uses.
 338   if ((isa<ZExtInst>(I) || isa<SExtInst>(I)) &&
 339       I->getOperand(0)->getType() == Ty)
 340     return true;
 341
 342   // We can't extend or shrink something that has multiple uses: doing so would
 343   // require duplicating the instruction in general, which isn't profitable.
 344   if (!I->hasOneUse()) return false;
 345
 346   unsigned Opc = I->getOpcode();
 347   switch (Opc) {
 348   case Instruction::Add:
 349   case Instruction::Sub:
 350   case Instruction::Mul:
 351   case Instruction::And:
 352   case Instruction::Or:
 353   case Instruction::Xor:
 354     // These operators can all arbitrarily be extended or truncated.
 355     return CanEvaluateTruncated(I->getOperand(0), Ty) &&
 356            CanEvaluateTruncated(I->getOperand(1), Ty);
 357
 358   case Instruction::UDiv:
 359   case Instruction::URem: {
 360     // UDiv and URem can be truncated if all the truncated bits are zero.
 361     uint32_t OrigBitWidth = OrigTy->getScalarSizeInBits();
 362     uint32_t BitWidth = Ty->getScalarSizeInBits();
 363     if (BitWidth < OrigBitWidth) {
 364       APInt Mask = APInt::getHighBitsSet(OrigBitWidth, OrigBitWidth-BitWidth);
 365       if (MaskedValueIsZero(I->getOperand(0), Mask) &&
 366           MaskedValueIsZero(I->getOperand(1), Mask)) {
 367         return CanEvaluateTruncated(I->getOperand(0), Ty) &&
 368                CanEvaluateTruncated(I->getOperand(1), Ty);
 369       }
 370     }
 371     break;
 372   }
 373   case Instruction::Shl:
 374     // If we are truncating the result of this SHL, and if it's a shift of a
 375     // constant amount, we can always perform a SHL in a smaller type.
 376     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
 377       uint32_t BitWidth = Ty->getScalarSizeInBits();
 378       if (CI->getLimitedValue(BitWidth) < BitWidth)
 379         return CanEvaluateTruncated(I->getOperand(0), Ty);
 380     }
 381     break;
 382   case Instruction::LShr:
 383     // If this is a truncate of a logical shr, we can truncate it to a smaller
 384     // lshr iff we know that the bits we would otherwise be shifting in are
 385     // already zeros.
 386     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
 387       uint32_t OrigBitWidth = OrigTy->getScalarSizeInBits();
 388       uint32_t BitWidth = Ty->getScalarSizeInBits();
 389       if (MaskedValueIsZero(I->getOperand(0),
 390             APInt::getHighBitsSet(OrigBitWidth, OrigBitWidth-BitWidth)) &&
 391           CI->getLimitedValue(BitWidth) < BitWidth) {
 392         return CanEvaluateTruncated(I->getOperand(0), Ty);
 393       }
 394     }
 395     break;
 396   case Instruction::Trunc:
 397     // trunc(trunc(x)) -> trunc(x)
 398     return true;
 399   case Instruction::ZExt:
 400   case Instruction::SExt:
 401     // trunc(ext(x)) -> ext(x) if the source type is smaller than the new dest
 402     // trunc(ext(x)) -> trunc(x) if the source type is larger than the new dest
 403     return true;
 404   case Instruction::Select: {
 405     SelectInst *SI = cast<SelectInst>(I);
 406     return CanEvaluateTruncated(SI->getTrueValue(), Ty) &&
 407            CanEvaluateTruncated(SI->getFalseValue(), Ty);
 408   }
 409   case Instruction::PHI: {
 410     // We can change a phi if we can change all operands.  Note that we never
 411     // get into trouble with cyclic PHIs here because we only consider
 412     // instructions with a single use.
 413     PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
 414     for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
 415       if (!CanEvaluateTruncated(PN->getIncomingValue(i), Ty))
 416         return false;
 417     return true;
 418   }
 419   default:
 420     // TODO: Can handle more cases here.
 421     break;
 422   }
 423
 424   return false;
 425 }
 426
 427 Instruction *InstCombiner::visitTrunc(TruncInst &CI) {
 428   if (Instruction *Result = commonCastTransforms(CI))
 429     return Result;
 430
 431   // See if we can simplify any instructions used by the input whose sole
 432   // purpose is to compute bits we don't care about.
 433   if (SimplifyDemandedInstructionBits(CI))
 434     return &CI;
 435
 436   Value *Src = CI.getOperand(0);
 437   const Type *DestTy = CI.getType(), *SrcTy = Src->getType();
 438
 439   // Attempt to truncate the entire input expression tree to the destination
 440   // type.   Only do this if the dest type is a simple type, don't convert the
 441   // expression tree to something weird like i93 unless the source is also
 442   // strange.
 443   if ((DestTy->isVectorTy() || ShouldChangeType(SrcTy, DestTy)) &&
 444       CanEvaluateTruncated(Src, DestTy)) {
 445
 446     // If this cast is a truncate, evaluting in a different type always
 447     // eliminates the cast, so it is always a win.
 448     DEBUG(dbgs() << "ICE: EvaluateInDifferentType converting expression type"
 449           " to avoid cast: " << CI << '\n');
 450     Value *Res = EvaluateInDifferentType(Src, DestTy, false);
 451     assert(Res->getType() == DestTy);
 452     return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
 453   }
 454
 455   // Canonicalize trunc x to i1 -> (icmp ne (and x, 1), 0), likewise for vector.
 456   if (DestTy->getScalarSizeInBits() == 1) {
 457     Constant *One = ConstantInt::get(Src->getType(), 1);
 458     Src = Builder->CreateAnd(Src, One, "tmp");
 459     Value *Zero = Constant::getNullValue(Src->getType());
 460     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Src, Zero);
 461   }
 462
 463   // Transform trunc(lshr (zext A), Cst) to eliminate one type conversion.
 464   Value *A = 0; ConstantInt *Cst = 0;
 465   if (match(Src, m_LShr(m_ZExt(m_Value(A)), m_ConstantInt(Cst))) &&
 466       Src->hasOneUse()) {
 467     // We have three types to worry about here, the type of A, the source of
 468     // the truncate (MidSize), and the destination of the truncate. We know that
 469     // ASize < MidSize   and MidSize > ResultSize, but don't know the relation
 470     // between ASize and ResultSize.
 471     unsigned ASize = A->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
 472
 473     // If the shift amount is larger than the size of A, then the result is
 474     // known to be zero because all the input bits got shifted out.
 475     if (Cst->getZExtValue() >= ASize)
 476       return ReplaceInstUsesWith(CI, Constant::getNullValue(CI.getType()));
 477
 478     // Since we're doing an lshr and a zero extend, and know that the shift
 479     // amount is smaller than ASize, it is always safe to do the shift in A's
 480     // type, then zero extend or truncate to the result.
 481     Value *Shift = Builder->CreateLShr(A, Cst->getZExtValue());
 482     Shift->takeName(Src);
 483     return CastInst::CreateIntegerCast(Shift, CI.getType(), false);
 484   }
 485
 486   return 0;
 487 }
 488
 489 /// transformZExtICmp - Transform (zext icmp) to bitwise / integer operations
 490 /// in order to eliminate the icmp.
 491 Instruction *InstCombiner::transformZExtICmp(ICmpInst *ICI, Instruction &CI,
 492                                              bool DoXform) {
 493   // If we are just checking for a icmp eq of a single bit and zext'ing it
 494   // to an integer, then shift the bit to the appropriate place and then
 495   // cast to integer to avoid the comparison.
 496   if (ConstantInt *Op1C = dyn_cast<ConstantInt>(ICI->getOperand(1))) {
 497     const APInt &Op1CV = Op1C->getValue();
 498
 499     // zext (x <s  0) to i32 --> x>>u31      true if signbit set.
 500     // zext (x >s -1) to i32 --> (x>>u31)^1  true if signbit clear.
 501     if ((ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && Op1CV == 0) ||
 502         (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT &&Op1CV.isAllOnesValue())) {
 503       if (!DoXform) return ICI;
 504
 505       Value *In = ICI->getOperand(0);
 506       Value *Sh = ConstantInt::get(In->getType(),
 507                                    In->getType()->getScalarSizeInBits()-1);
 508       In = Builder->CreateLShr(In, Sh, In->getName()+".lobit");
 509       if (In->getType() != CI.getType())
 510         In = Builder->CreateIntCast(In, CI.getType(), false/*ZExt*/, "tmp");
 511
 512       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT) {
 513         Constant *One = ConstantInt::get(In->getType(), 1);
 514         In = Builder->CreateXor(In, One, In->getName()+".not");
 515       }
 516
 517       return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
 518     }
 519
 520
 521
 522     // zext (X == 0) to i32 --> X^1      iff X has only the low bit set.
 523     // zext (X == 0) to i32 --> (X>>1)^1 iff X has only the 2nd bit set.
 524     // zext (X == 1) to i32 --> X        iff X has only the low bit set.
 525     // zext (X == 2) to i32 --> X>>1     iff X has only the 2nd bit set.
 526     // zext (X != 0) to i32 --> X        iff X has only the low bit set.
 527     // zext (X != 0) to i32 --> X>>1     iff X has only the 2nd bit set.
 528     // zext (X != 1) to i32 --> X^1      iff X has only the low bit set.
 529     // zext (X != 2) to i32 --> (X>>1)^1 iff X has only the 2nd bit set.
 530     if ((Op1CV == 0 || Op1CV.isPowerOf2()) &&
 531         // This only works for EQ and NE
 532         ICI->isEquality()) {
 533       // If Op1C some other power of two, convert:
 534       uint32_t BitWidth = Op1C->getType()->getBitWidth();
 535       APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
 536       APInt TypeMask(APInt::getAllOnesValue(BitWidth));
 537       ComputeMaskedBits(ICI->getOperand(0), TypeMask, KnownZero, KnownOne);
 538
 539       APInt KnownZeroMask(~KnownZero);
 540       if (KnownZeroMask.isPowerOf2()) { // Exactly 1 possible 1?
 541         if (!DoXform) return ICI;
 542
 543         bool isNE = ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
 544         if (Op1CV != 0 && (Op1CV != KnownZeroMask)) {
 545           // (X&4) == 2 --> false
 546           // (X&4) != 2 --> true
 547           Constant *Res = ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(CI.getContext()),
 548                                            isNE);
 549           Res = ConstantExpr::getZExt(Res, CI.getType());
 550           return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
 551         }
 552
 553         uint32_t ShiftAmt = KnownZeroMask.logBase2();
 554         Value *In = ICI->getOperand(0);
 555         if (ShiftAmt) {
 556           // Perform a logical shr by shiftamt.
 557           // Insert the shift to put the result in the low bit.
 558           In = Builder->CreateLShr(In, ConstantInt::get(In->getType(),ShiftAmt),
 559                                    In->getName()+".lobit");
 560         }
 561
 562         if ((Op1CV != 0) == isNE) { // Toggle the low bit.
 563           Constant *One = ConstantInt::get(In->getType(), 1);
 564           In = Builder->CreateXor(In, One, "tmp");
 565         }
 566
 567         if (CI.getType() == In->getType())
 568           return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
 569         return CastInst::CreateIntegerCast(In, CI.getType(), false/*ZExt*/);
 570       }
 571     }
 572   }
 573
 574   // icmp ne A, B is equal to xor A, B when A and B only really have one bit.
 575   // It is also profitable to transform icmp eq into not(xor(A, B)) because that
 576   // may lead to additional simplifications.
 577   if (ICI->isEquality() && CI.getType() == ICI->getOperand(0)->getType()) {
 578     if (const IntegerType *ITy = dyn_cast<IntegerType>(CI.getType())) {
 579       uint32_t BitWidth = ITy->getBitWidth();
 580       Value *LHS = ICI->getOperand(0);
 581       Value *RHS = ICI->getOperand(1);
 582
 583       APInt KnownZeroLHS(BitWidth, 0), KnownOneLHS(BitWidth, 0);
 584       APInt KnownZeroRHS(BitWidth, 0), KnownOneRHS(BitWidth, 0);
 585       APInt TypeMask(APInt::getAllOnesValue(BitWidth));
 586       ComputeMaskedBits(LHS, TypeMask, KnownZeroLHS, KnownOneLHS);
 587       ComputeMaskedBits(RHS, TypeMask, KnownZeroRHS, KnownOneRHS);
 588
 589       if (KnownZeroLHS == KnownZeroRHS && KnownOneLHS == KnownOneRHS) {
 590         APInt KnownBits = KnownZeroLHS | KnownOneLHS;
 591         APInt UnknownBit = ~KnownBits;
 592         if (UnknownBit.countPopulation() == 1) {
 593           if (!DoXform) return ICI;
 594
 595           Value *Result = Builder->CreateXor(LHS, RHS);
 596
 597           // Mask off any bits that are set and won't be shifted away.
 598           if (KnownOneLHS.uge(UnknownBit))
 599             Result = Builder->CreateAnd(Result,
 600                                         ConstantInt::get(ITy, UnknownBit));
 601
 602           // Shift the bit we're testing down to the lsb.
 603           Result = Builder->CreateLShr(
 604                Result, ConstantInt::get(ITy, UnknownBit.countTrailingZeros()));
 605
 606           if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
 607             Result = Builder->CreateXor(Result, ConstantInt::get(ITy, 1));
 608           Result->takeName(ICI);
 609           return ReplaceInstUsesWith(CI, Result);
 610         }
 611       }
 612     }
 613   }
 614
 615   return 0;
 616 }
 617
 618 /// CanEvaluateZExtd - Determine if the specified value can be computed in the
 619 /// specified wider type and produce the same low bits.  If not, return false.
 620 ///
 621 /// If this function returns true, it can also return a non-zero number of bits
 622 /// (in BitsToClear) which indicates that the value it computes is correct for
 623 /// the zero extend, but that the additional BitsToClear bits need to be zero'd
 624 /// out.  For example, to promote something like:
 625 ///
 626 ///   %B = trunc i64 %A to i32
 627 ///   %C = lshr i32 %B, 8
 628 ///   %E = zext i32 %C to i64
 629 ///
 630 /// CanEvaluateZExtd for the 'lshr' will return true, and BitsToClear will be
 631 /// set to 8 to indicate that the promoted value needs to have bits 24-31
 632 /// cleared in addition to bits 32-63.  Since an 'and' will be generated to
 633 /// clear the top bits anyway, doing this has no extra cost.
 634 ///
 635 /// This function works on both vectors and scalars.
 636 static bool CanEvaluateZExtd(Value *V, const Type *Ty, unsigned &BitsToClear) {
 637   BitsToClear = 0;
 638   if (isa<Constant>(V))
 639     return true;
 640
 641   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
 642   if (!I) return false;
 643
 644   // If the input is a truncate from the destination type, we can trivially
 645   // eliminate it, even if it has multiple uses.
 646   // FIXME: This is currently disabled until codegen can handle this without
 647   // pessimizing code, PR5997.
 648   if (0 && isa<TruncInst>(I) && I->getOperand(0)->getType() == Ty)
 649     return true;
 650
 651   // We can't extend or shrink something that has multiple uses: doing so would
 652   // require duplicating the instruction in general, which isn't profitable.
 653   if (!I->hasOneUse()) return false;
 654
 655   unsigned Opc = I->getOpcode(), Tmp;
 656   switch (Opc) {
 657   case Instruction::ZExt:  // zext(zext(x)) -> zext(x).
 658   case Instruction::SExt:  // zext(sext(x)) -> sext(x).
 659   case Instruction::Trunc: // zext(trunc(x)) -> trunc(x) or zext(x)
 660     return true;
 661   case Instruction::And:
 662   case Instruction::Or:
 663   case Instruction::Xor:
 664   case Instruction::Add:
 665   case Instruction::Sub:
 666   case Instruction::Mul:
 667   case Instruction::Shl:
 668     if (!CanEvaluateZExtd(I->getOperand(0), Ty, BitsToClear) ||
 669         !CanEvaluateZExtd(I->getOperand(1), Ty, Tmp))
 670       return false;
 671     // These can all be promoted if neither operand has 'bits to clear'.
 672     if (BitsToClear == 0 && Tmp == 0)
 673       return true;
 674
 675     // If the operation is an AND/OR/XOR and the bits to clear are zero in the
 676     // other side, BitsToClear is ok.
 677     if (Tmp == 0 &&
 678         (Opc == Instruction::And || Opc == Instruction::Or ||
 679          Opc == Instruction::Xor)) {
 680       // We use MaskedValueIsZero here for generality, but the case we care
 681       // about the most is constant RHS.
 682       unsigned VSize = V->getType()->getScalarSizeInBits();
 683       if (MaskedValueIsZero(I->getOperand(1),
 684                             APInt::getHighBitsSet(VSize, BitsToClear)))
 685         return true;
 686     }
 687
 688     // Otherwise, we don't know how to analyze this BitsToClear case yet.
 689     return false;
 690
 691   case Instruction::LShr:
 692     // We can promote lshr(x, cst) if we can promote x.  This requires the
 693     // ultimate 'and' to clear out the high zero bits we're clearing out though.
 694     if (ConstantInt *Amt = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
 695       if (!CanEvaluateZExtd(I->getOperand(0), Ty, BitsToClear))
 696         return false;
 697       BitsToClear += Amt->getZExtValue();
 698       if (BitsToClear > V->getType()->getScalarSizeInBits())
 699         BitsToClear = V->getType()->getScalarSizeInBits();
 700       return true;
 701     }
 702     // Cannot promote variable LSHR.
 703     return false;
 704   case Instruction::Select:
 705     if (!CanEvaluateZExtd(I->getOperand(1), Ty, Tmp) ||
 706         !CanEvaluateZExtd(I->getOperand(2), Ty, BitsToClear) ||
 707         // TODO: If important, we could handle the case when the BitsToClear are
 708         // known zero in the disagreeing side.
 709         Tmp != BitsToClear)
 710       return false;
 711     return true;
 712
 713   case Instruction::PHI: {
 714     // We can change a phi if we can change all operands.  Note that we never
 715     // get into trouble with cyclic PHIs here because we only consider
 716     // instructions with a single use.
 717     PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
 718     if (!CanEvaluateZExtd(PN->getIncomingValue(0), Ty, BitsToClear))
 719       return false;
 720     for (unsigned i = 1, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
 721       if (!CanEvaluateZExtd(PN->getIncomingValue(i), Ty, Tmp) ||
 722           // TODO: If important, we could handle the case when the BitsToClear
 723           // are known zero in the disagreeing input.
 724           Tmp != BitsToClear)
 725         return false;
 726     return true;
 727   }
 728   default:
 729     // TODO: Can handle more cases here.
 730     return false;
 731   }
 732 }
 733
 734 Instruction *InstCombiner::visitZExt(ZExtInst &CI) {
 735   // If this zero extend is only used by a truncate, let the truncate by
 736   // eliminated before we try to optimize this zext.
 737   if (CI.hasOneUse() && isa<TruncInst>(CI.use_back()))
 738     return 0;
 739
 740   // If one of the common conversion will work, do it.
 741   if (Instruction *Result = commonCastTransforms(CI))
 742     return Result;
 743
 744   // See if we can simplify any instructions used by the input whose sole
 745   // purpose is to compute bits we don't care about.
 746   if (SimplifyDemandedInstructionBits(CI))
 747     return &CI;
 748
 749   Value *Src = CI.getOperand(0);
 750   const Type *SrcTy = Src->getType(), *DestTy = CI.getType();
 751
 752   // Attempt to extend the entire input expression tree to the destination
 753   // type.   Only do this if the dest type is a simple type, don't convert the
 754   // expression tree to something weird like i93 unless the source is also
 755   // strange.
 756   unsigned BitsToClear;
 757   if ((DestTy->isVectorTy() || ShouldChangeType(SrcTy, DestTy)) &&
 758       CanEvaluateZExtd(Src, DestTy, BitsToClear)) {
 759     assert(BitsToClear < SrcTy->getScalarSizeInBits() &&
 760            "Unreasonable BitsToClear");
 761
 762     // Okay, we can transform this!  Insert the new expression now.
 763     DEBUG(dbgs() << "ICE: EvaluateInDifferentType converting expression type"
 764           " to avoid zero extend: " << CI);
 765     Value *Res = EvaluateInDifferentType(Src, DestTy, false);
 766     assert(Res->getType() == DestTy);
 767
 768     uint32_t SrcBitsKept = SrcTy->getScalarSizeInBits()-BitsToClear;
 769     uint32_t DestBitSize = DestTy->getScalarSizeInBits();
 770
 771     // If the high bits are already filled with zeros, just replace this
 772     // cast with the result.
 773     if (MaskedValueIsZero(Res, APInt::getHighBitsSet(DestBitSize,
 774                                                      DestBitSize-SrcBitsKept)))
 775       return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
 776
 777     // We need to emit an AND to clear the high bits.
 778     Constant *C = ConstantInt::get(Res->getType(),
 779                                APInt::getLowBitsSet(DestBitSize, SrcBitsKept));
 780     return BinaryOperator::CreateAnd(Res, C);
 781   }
 782
 783   // If this is a TRUNC followed by a ZEXT then we are dealing with integral
 784   // types and if the sizes are just right we can convert this into a logical
 785   // 'and' which will be much cheaper than the pair of casts.
 786   if (TruncInst *CSrc = dyn_cast<TruncInst>(Src)) {   // A->B->C cast
 787     // TODO: Subsume this into EvaluateInDifferentType.
 788
 789     // Get the sizes of the types involved.  We know that the intermediate type
 790     // will be smaller than A or C, but don't know the relation between A and C.
 791     Value *A = CSrc->getOperand(0);
 792     unsigned SrcSize = A->getType()->getScalarSizeInBits();
 793     unsigned MidSize = CSrc->getType()->getScalarSizeInBits();
 794     unsigned DstSize = CI.getType()->getScalarSizeInBits();
 795     // If we're actually extending zero bits, then if
 796     // SrcSize <  DstSize: zext(a & mask)
 797     // SrcSize == DstSize: a & mask
 798     // SrcSize  > DstSize: trunc(a) & mask
 799     if (SrcSize < DstSize) {
 800       APInt AndValue(APInt::getLowBitsSet(SrcSize, MidSize));
 801       Constant *AndConst = ConstantInt::get(A->getType(), AndValue);
 802       Value *And = Builder->CreateAnd(A, AndConst, CSrc->getName()+".mask");
 803       return new ZExtInst(And, CI.getType());
 804     }
 805
 806     if (SrcSize == DstSize) {
 807       APInt AndValue(APInt::getLowBitsSet(SrcSize, MidSize));
 808       return BinaryOperator::CreateAnd(A, ConstantInt::get(A->getType(),
 809                                                            AndValue));
 810     }
 811     if (SrcSize > DstSize) {
 812       Value *Trunc = Builder->CreateTrunc(A, CI.getType(), "tmp");
 813       APInt AndValue(APInt::getLowBitsSet(DstSize, MidSize));
 814       return BinaryOperator::CreateAnd(Trunc,
 815                                        ConstantInt::get(Trunc->getType(),
 816                                                         AndValue));
 817     }
 818   }
 819
 820   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Src))
 821     return transformZExtICmp(ICI, CI);
 822
 823   BinaryOperator *SrcI = dyn_cast<BinaryOperator>(Src);
 824   if (SrcI && SrcI->getOpcode() == Instruction::Or) {
 825     // zext (or icmp, icmp) --> or (zext icmp), (zext icmp) if at least one
 826     // of the (zext icmp) will be transformed.
 827     ICmpInst *LHS = dyn_cast<ICmpInst>(SrcI->getOperand(0));
 828     ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(SrcI->getOperand(1));
 829     if (LHS && RHS && LHS->hasOneUse() && RHS->hasOneUse() &&
 830         (transformZExtICmp(LHS, CI, false) ||
 831          transformZExtICmp(RHS, CI, false))) {
 832       Value *LCast = Builder->CreateZExt(LHS, CI.getType(), LHS->getName());
 833       Value *RCast = Builder->CreateZExt(RHS, CI.getType(), RHS->getName());
 834       return BinaryOperator::Create(Instruction::Or, LCast, RCast);
 835     }
 836   }
 837
 838   // zext(trunc(t) & C) -> (t & zext(C)).
 839   if (SrcI && SrcI->getOpcode() == Instruction::And && SrcI->hasOneUse())
 840     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(SrcI->getOperand(1)))
 841       if (TruncInst *TI = dyn_cast<TruncInst>(SrcI->getOperand(0))) {
 842         Value *TI0 = TI->getOperand(0);
 843         if (TI0->getType() == CI.getType())
 844           return
 845             BinaryOperator::CreateAnd(TI0,
 846                                 ConstantExpr::getZExt(C, CI.getType()));
 847       }
 848
 849   // zext((trunc(t) & C) ^ C) -> ((t & zext(C)) ^ zext(C)).
 850   if (SrcI && SrcI->getOpcode() == Instruction::Xor && SrcI->hasOneUse())
 851     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(SrcI->getOperand(1)))
 852       if (BinaryOperator *And = dyn_cast<BinaryOperator>(SrcI->getOperand(0)))
 853         if (And->getOpcode() == Instruction::And && And->hasOneUse() &&
 854             And->getOperand(1) == C)
 855           if (TruncInst *TI = dyn_cast<TruncInst>(And->getOperand(0))) {
 856             Value *TI0 = TI->getOperand(0);
 857             if (TI0->getType() == CI.getType()) {
 858               Constant *ZC = ConstantExpr::getZExt(C, CI.getType());
 859               Value *NewAnd = Builder->CreateAnd(TI0, ZC, "tmp");
 860               return BinaryOperator::CreateXor(NewAnd, ZC);
 861             }
 862           }
 863
 864   // zext (xor i1 X, true) to i32  --> xor (zext i1 X to i32), 1
 865   Value *X;
 866   if (SrcI && SrcI->hasOneUse() && SrcI->getType()->isIntegerTy(1) &&
 867       match(SrcI, m_Not(m_Value(X))) &&
 868       (!X->hasOneUse() || !isa<CmpInst>(X))) {
 869     Value *New = Builder->CreateZExt(X, CI.getType());
 870     return BinaryOperator::CreateXor(New, ConstantInt::get(CI.getType(), 1));
 871   }
 872
 873   return 0;
 874 }
 875
 876 /// CanEvaluateSExtd - Return true if we can take the specified value
 877 /// and return it as type Ty without inserting any new casts and without
 878 /// changing the value of the common low bits.  This is used by code that tries
 879 /// to promote integer operations to a wider types will allow us to eliminate
 880 /// the extension.
 881 ///
 882 /// This function works on both vectors and scalars.
 883 ///
 884 static bool CanEvaluateSExtd(Value *V, const Type *Ty) {
 885   assert(V->getType()->getScalarSizeInBits() < Ty->getScalarSizeInBits() &&
 886          "Can't sign extend type to a smaller type");
 887   // If this is a constant, it can be trivially promoted.
 888   if (isa<Constant>(V))
 889     return true;
 890
 891   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
 892   if (!I) return false;
 893
 894   // If this is a truncate from the dest type, we can trivially eliminate it,
 895   // even if it has multiple uses.
 896   // FIXME: This is currently disabled until codegen can handle this without
 897   // pessimizing code, PR5997.
 898   if (0 && isa<TruncInst>(I) && I->getOperand(0)->getType() == Ty)
 899     return true;
 900
 901   // We can't extend or shrink something that has multiple uses: doing so would
 902   // require duplicating the instruction in general, which isn't profitable.
 903   if (!I->hasOneUse()) return false;
 904
 905   switch (I->getOpcode()) {
 906   case Instruction::SExt:  // sext(sext(x)) -> sext(x)
 907   case Instruction::ZExt:  // sext(zext(x)) -> zext(x)
 908   case Instruction::Trunc: // sext(trunc(x)) -> trunc(x) or sext(x)
 909     return true;
 910   case Instruction::And:
 911   case Instruction::Or:
 912   case Instruction::Xor:
 913   case Instruction::Add:
 914   case Instruction::Sub:
 915   case Instruction::Mul:
 916     // These operators can all arbitrarily be extended if their inputs can.
 917     return CanEvaluateSExtd(I->getOperand(0), Ty) &&
 918            CanEvaluateSExtd(I->getOperand(1), Ty);
 919
 920   //case Instruction::Shl:   TODO
 921   //case Instruction::LShr:  TODO
 922
 923   case Instruction::Select:
 924     return CanEvaluateSExtd(I->getOperand(1), Ty) &&
 925            CanEvaluateSExtd(I->getOperand(2), Ty);
 926
 927   case Instruction::PHI: {
 928     // We can change a phi if we can change all operands.  Note that we never
 929     // get into trouble with cyclic PHIs here because we only consider
 930     // instructions with a single use.
 931     PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
 932     for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
 933       if (!CanEvaluateSExtd(PN->getIncomingValue(i), Ty)) return false;
 934     return true;
 935   }
 936   default:
 937     // TODO: Can handle more cases here.
 938     break;
 939   }
 940
 941   return false;
 942 }
 943
 944 Instruction *InstCombiner::visitSExt(SExtInst &CI) {
 945   // If this sign extend is only used by a truncate, let the truncate by
 946   // eliminated before we try to optimize this zext.
 947   if (CI.hasOneUse() && isa<TruncInst>(CI.use_back()))
 948     return 0;
 949
 950   if (Instruction *I = commonCastTransforms(CI))
 951     return I;
 952
 953   // See if we can simplify any instructions used by the input whose sole
 954   // purpose is to compute bits we don't care about.
 955   if (SimplifyDemandedInstructionBits(CI))
 956     return &CI;
 957
 958   Value *Src = CI.getOperand(0);
 959   const Type *SrcTy = Src->getType(), *DestTy = CI.getType();
 960
 961   // Attempt to extend the entire input expression tree to the destination
 962   // type.   Only do this if the dest type is a simple type, don't convert the
 963   // expression tree to something weird like i93 unless the source is also
 964   // strange.
 965   if ((DestTy->isVectorTy() || ShouldChangeType(SrcTy, DestTy)) &&
 966       CanEvaluateSExtd(Src, DestTy)) {
 967     // Okay, we can transform this!  Insert the new expression now.
 968     DEBUG(dbgs() << "ICE: EvaluateInDifferentType converting expression type"
 969           " to avoid sign extend: " << CI);
 970     Value *Res = EvaluateInDifferentType(Src, DestTy, true);
 971     assert(Res->getType() == DestTy);
 972
 973     uint32_t SrcBitSize = SrcTy->getScalarSizeInBits();
 974     uint32_t DestBitSize = DestTy->getScalarSizeInBits();
 975
 976     // If the high bits are already filled with sign bit, just replace this
 977     // cast with the result.
 978     if (ComputeNumSignBits(Res) > DestBitSize - SrcBitSize)
 979       return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
 980
 981     // We need to emit a shl + ashr to do the sign extend.
 982     Value *ShAmt = ConstantInt::get(DestTy, DestBitSize-SrcBitSize);
 983     return BinaryOperator::CreateAShr(Builder->CreateShl(Res, ShAmt, "sext"),
 984                                       ShAmt);
 985   }
 986
 987   // If this input is a trunc from our destination, then turn sext(trunc(x))
 988   // into shifts.
 989   if (TruncInst *TI = dyn_cast<TruncInst>(Src))
 990     if (TI->hasOneUse() && TI->getOperand(0)->getType() == DestTy) {
 991       uint32_t SrcBitSize = SrcTy->getScalarSizeInBits();
 992       uint32_t DestBitSize = DestTy->getScalarSizeInBits();
 993
 994       // We need to emit a shl + ashr to do the sign extend.
 995       Value *ShAmt = ConstantInt::get(DestTy, DestBitSize-SrcBitSize);
 996       Value *Res = Builder->CreateShl(TI->getOperand(0), ShAmt, "sext");
 997       return BinaryOperator::CreateAShr(Res, ShAmt);
 998     }
 999
1000
1001   // (x <s 0) ? -1 : 0 -> ashr x, 31   -> all ones if signed
1002   // (x >s -1) ? -1 : 0 -> ashr x, 31  -> all ones if not signed
1003   {
1004   ICmpInst::Predicate Pred; Value *CmpLHS; ConstantInt *CmpRHS;
1005   if (match(Src, m_ICmp(Pred, m_Value(CmpLHS), m_ConstantInt(CmpRHS)))) {
1006     // sext (x <s  0) to i32 --> x>>s31       true if signbit set.
1007     // sext (x >s -1) to i32 --> (x>>s31)^-1  true if signbit clear.
1008     if ((Pred == ICmpInst::ICMP_SLT && CmpRHS->isZero()) ||
1009         (Pred == ICmpInst::ICMP_SGT && CmpRHS->isAllOnesValue())) {
1010       Value *Sh = ConstantInt::get(CmpLHS->getType(),
1011                                    CmpLHS->getType()->getScalarSizeInBits()-1);
1012       Value *In = Builder->CreateAShr(CmpLHS, Sh, CmpLHS->getName()+".lobit");
1013       if (In->getType() != CI.getType())
1014         In = Builder->CreateIntCast(In, CI.getType(), true/*SExt*/, "tmp");
1015
1016       if (Pred == ICmpInst::ICMP_SGT)
1017         In = Builder->CreateNot(In, In->getName()+".not");
1018       return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
1019     }
1020   }
1021   }
1022
1023   // vector (x <s 0) ? -1 : 0 -> ashr x, 31   -> all ones if signed.
1024   if (const VectorType *VTy = dyn_cast<VectorType>(DestTy)) {
1025     ICmpInst::Predicate Pred; Value *CmpLHS;
1026     if (match(Src, m_ICmp(Pred, m_Value(CmpLHS), m_Zero()))) {
1027       if (Pred == ICmpInst::ICMP_SLT && CmpLHS->getType() == DestTy) {
1028         const Type *EltTy = VTy->getElementType();
1029
1030         // splat the shift constant to a cosntant vector
1031         Constant *Sh = ConstantInt::get(EltTy, EltTy->getScalarSizeInBits()-1);
1032         std::vector<Constant *> Elts(VTy->getNumElements(), Sh);
1033         Constant *VSh = ConstantVector::get(Elts);
1034
1035         Value *In = Builder->CreateAShr(CmpLHS, VSh,CmpLHS->getName()+".lobit");
1036         return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
1037       }
1038     }
1039   }
1040
1041   // If the input is a shl/ashr pair of a same constant, then this is a sign
1042   // extension from a smaller value.  If we could trust arbitrary bitwidth
1043   // integers, we could turn this into a truncate to the smaller bit and then
1044   // use a sext for the whole extension.  Since we don't, look deeper and check
1045   // for a truncate.  If the source and dest are the same type, eliminate the
1046   // trunc and extend and just do shifts.  For example, turn:
1047   //   %a = trunc i32 %i to i8
1048   //   %b = shl i8 %a, 6
1049   //   %c = ashr i8 %b, 6
1050   //   %d = sext i8 %c to i32
1051   // into:
1052   //   %a = shl i32 %i, 30
1053   //   %d = ashr i32 %a, 30
1054   Value *A = 0;
1055   // TODO: Eventually this could be subsumed by EvaluateInDifferentType.
1056   ConstantInt *BA = 0, *CA = 0;
1057   if (match(Src, m_AShr(m_Shl(m_Trunc(m_Value(A)), m_ConstantInt(BA)),
1058                         m_ConstantInt(CA))) &&
1059       BA == CA && A->getType() == CI.getType()) {
1060     unsigned MidSize = Src->getType()->getScalarSizeInBits();
1061     unsigned SrcDstSize = CI.getType()->getScalarSizeInBits();
1062     unsigned ShAmt = CA->getZExtValue()+SrcDstSize-MidSize;
1063     Constant *ShAmtV = ConstantInt::get(CI.getType(), ShAmt);
1064     A = Builder->CreateShl(A, ShAmtV, CI.getName());
1065     return BinaryOperator::CreateAShr(A, ShAmtV);
1066   }
1067
1068   return 0;
1069 }
1070
1071
1072 /// FitsInFPType - Return a Constant* for the specified FP constant if it fits
1073 /// in the specified FP type without changing its value.
1074 static Constant *FitsInFPType(ConstantFP *CFP, const fltSemantics &Sem) {
1075   bool losesInfo;
1076   APFloat F = CFP->getValueAPF();
1077   (void)F.convert(Sem, APFloat::rmNearestTiesToEven, &losesInfo);
1078   if (!losesInfo)
1079     return ConstantFP::get(CFP->getContext(), F);
1080   return 0;
1081 }
1082
1083 /// LookThroughFPExtensions - If this is an fp extension instruction, look
1084 /// through it until we get the source value.
1085 static Value *LookThroughFPExtensions(Value *V) {
1086   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
1087     if (I->getOpcode() == Instruction::FPExt)
1088       return LookThroughFPExtensions(I->getOperand(0));
1089
1090   // If this value is a constant, return the constant in the smallest FP type
1091   // that can accurately represent it.  This allows us to turn
1092   // (float)((double)X+2.0) into x+2.0f.
1093   if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(V)) {
1094     if (CFP->getType() == Type::getPPC_FP128Ty(V->getContext()))
1095       return V;  // No constant folding of this.
1096     // See if the value can be truncated to float and then reextended.
1097     if (Value *V = FitsInFPType(CFP, APFloat::IEEEsingle))
1098       return V;
1099     if (CFP->getType()->isDoubleTy())
1100       return V;  // Won't shrink.
1101     if (Value *V = FitsInFPType(CFP, APFloat::IEEEdouble))
1102       return V;
1103     // Don't try to shrink to various long double types.
1104   }
1105
1106   return V;
1107 }
1108
1109 Instruction *InstCombiner::visitFPTrunc(FPTruncInst &CI) {
1110   if (Instruction *I = commonCastTransforms(CI))
1111     return I;
1112
1113   // If we have fptrunc(fadd (fpextend x), (fpextend y)), where x and y are
1114   // smaller than the destination type, we can eliminate the truncate by doing
1115   // the add as the smaller type.  This applies to fadd/fsub/fmul/fdiv as well
1116   // as many builtins (sqrt, etc).
1117   BinaryOperator *OpI = dyn_cast<BinaryOperator>(CI.getOperand(0));
1118   if (OpI && OpI->hasOneUse()) {
1119     switch (OpI->getOpcode()) {
1120     default: break;
1121     case Instruction::FAdd:
1122     case Instruction::FSub:
1123     case Instruction::FMul:
1124     case Instruction::FDiv:
1125     case Instruction::FRem:
1126       const Type *SrcTy = OpI->getType();
1127       Value *LHSTrunc = LookThroughFPExtensions(OpI->getOperand(0));
1128       Value *RHSTrunc = LookThroughFPExtensions(OpI->getOperand(1));
1129       if (LHSTrunc->getType() != SrcTy &&
1130           RHSTrunc->getType() != SrcTy) {
1131         unsigned DstSize = CI.getType()->getScalarSizeInBits();
1132         // If the source types were both smaller than the destination type of
1133         // the cast, do this xform.
1134         if (LHSTrunc->getType()->getScalarSizeInBits() <= DstSize &&
1135             RHSTrunc->getType()->getScalarSizeInBits() <= DstSize) {
1136           LHSTrunc = Builder->CreateFPExt(LHSTrunc, CI.getType());
1137           RHSTrunc = Builder->CreateFPExt(RHSTrunc, CI.getType());
1138           return BinaryOperator::Create(OpI->getOpcode(), LHSTrunc, RHSTrunc);
1139         }
1140       }
1141       break;
1142     }
1143   }
1144
1145   // Fold (fptrunc (sqrt (fpext x))) -> (sqrtf x)
1146   // NOTE: This should be disabled by -fno-builtin-sqrt if we ever support it.
1147   CallInst *Call = dyn_cast<CallInst>(CI.getOperand(0));
1148   if (Call && Call->getCalledFunction() &&
1149       Call->getCalledFunction()->getName() == "sqrt" &&
1150       Call->getNumArgOperands() == 1) {
1151     CastInst *Arg = dyn_cast<CastInst>(Call->getArgOperand(0));
1152     if (Arg && Arg->getOpcode() == Instruction::FPExt &&
1153         CI.getType()->isFloatTy() &&
1154         Call->getType()->isDoubleTy() &&
1155         Arg->getType()->isDoubleTy() &&
1156         Arg->getOperand(0)->getType()->isFloatTy()) {
1157       Function *Callee = Call->getCalledFunction();
1158       Module *M = CI.getParent()->getParent()->getParent();
1159       Constant *SqrtfFunc = M->getOrInsertFunction("sqrtf",
1160                                                    Callee->getAttributes(),
1161                                                    Builder->getFloatTy(),
1162                                                    Builder->getFloatTy(),
1163                                                    NULL);
1164       CallInst *ret = CallInst::Create(SqrtfFunc, Arg->getOperand(0),
1165                                        "sqrtfcall");
1166       ret->setAttributes(Callee->getAttributes());
1167
1168
1169       // Remove the old Call.  With -fmath-errno, it won't get marked readnone.
1170       Call->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(Call->getType()));
1171       EraseInstFromFunction(*Call);
1172       return ret;
1173     }
1174   }
1175
1176   return 0;
1177 }
1178
1179 Instruction *InstCombiner::visitFPExt(CastInst &CI) {
1180   return commonCastTransforms(CI);
1181 }
1182
1183 Instruction *InstCombiner::visitFPToUI(FPToUIInst &FI) {
1184   Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(FI.getOperand(0));
1185   if (OpI == 0)
1186     return commonCastTransforms(FI);
1187
1188   // fptoui(uitofp(X)) --> X
1189   // fptoui(sitofp(X)) --> X
1190   // This is safe if the intermediate type has enough bits in its mantissa to
1191   // accurately represent all values of X.  For example, do not do this with
1192   // i64->float->i64.  This is also safe for sitofp case, because any negative
1193   // 'X' value would cause an undefined result for the fptoui.
1194   if ((isa<UIToFPInst>(OpI) || isa<SIToFPInst>(OpI)) &&
1195       OpI->getOperand(0)->getType() == FI.getType() &&
1196       (int)FI.getType()->getScalarSizeInBits() < /*extra bit for sign */
1197                     OpI->getType()->getFPMantissaWidth())
1198     return ReplaceInstUsesWith(FI, OpI->getOperand(0));
1199
1200   return commonCastTransforms(FI);
1201 }
1202
1203 Instruction *InstCombiner::visitFPToSI(FPToSIInst &FI) {
1204   Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(FI.getOperand(0));
1205   if (OpI == 0)
1206     return commonCastTransforms(FI);
1207
1208   // fptosi(sitofp(X)) --> X
1209   // fptosi(uitofp(X)) --> X
1210   // This is safe if the intermediate type has enough bits in its mantissa to
1211   // accurately represent all values of X.  For example, do not do this with
1212   // i64->float->i64.  This is also safe for sitofp case, because any negative
1213   // 'X' value would cause an undefined result for the fptoui.
1214   if ((isa<UIToFPInst>(OpI) || isa<SIToFPInst>(OpI)) &&
1215       OpI->getOperand(0)->getType() == FI.getType() &&
1216       (int)FI.getType()->getScalarSizeInBits() <=
1217                     OpI->getType()->getFPMantissaWidth())
1218     return ReplaceInstUsesWith(FI, OpI->getOperand(0));
1219
1220   return commonCastTransforms(FI);
1221 }
1222
1223 Instruction *InstCombiner::visitUIToFP(CastInst &CI) {
1224   return commonCastTransforms(CI);
1225 }
1226
1227 Instruction *InstCombiner::visitSIToFP(CastInst &CI) {
1228   return commonCastTransforms(CI);
1229 }
1230
1231 Instruction *InstCombiner::visitIntToPtr(IntToPtrInst &CI) {
1232   // If the source integer type is not the intptr_t type for this target, do a
1233   // trunc or zext to the intptr_t type, then inttoptr of it.  This allows the
1234   // cast to be exposed to other transforms.
1235   if (TD) {
1236     if (CI.getOperand(0)->getType()->getScalarSizeInBits() >
1237         TD->getPointerSizeInBits()) {
1238       Value *P = Builder->CreateTrunc(CI.getOperand(0),
1239                                       TD->getIntPtrType(CI.getContext()), "tmp");
1240       return new IntToPtrInst(P, CI.getType());
1241     }
1242     if (CI.getOperand(0)->getType()->getScalarSizeInBits() <
1243         TD->getPointerSizeInBits()) {
1244       Value *P = Builder->CreateZExt(CI.getOperand(0),
1245                                      TD->getIntPtrType(CI.getContext()), "tmp");
1246       return new IntToPtrInst(P, CI.getType());
1247     }
1248   }
1249
1250   if (Instruction *I = commonCastTransforms(CI))
1251     return I;
1252
1253   return 0;
1254 }
1255
1256 /// @brief Implement the transforms for cast of pointer (bitcast/ptrtoint)
1257 Instruction *InstCombiner::commonPointerCastTransforms(CastInst &CI) {
1258   Value *Src = CI.getOperand(0);
1259
1260   if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Src)) {
1261     // If casting the result of a getelementptr instruction with no offset, turn
1262     // this into a cast of the original pointer!
1263     if (GEP->hasAllZeroIndices()) {
1264       // Changing the cast operand is usually not a good idea but it is safe
1265       // here because the pointer operand is being replaced with another
1266       // pointer operand so the opcode doesn't need to change.
1267       Worklist.Add(GEP);
1268       CI.setOperand(0, GEP->getOperand(0));
1269       return &CI;
1270     }
1271
1272     // If the GEP has a single use, and the base pointer is a bitcast, and the
1273     // GEP computes a constant offset, see if we can convert these three
1274     // instructions into fewer.  This typically happens with unions and other
1275     // non-type-safe code.
1276     if (TD && GEP->hasOneUse() && isa<BitCastInst>(GEP->getOperand(0)) &&
1277         GEP->hasAllConstantIndices()) {
1278       // We are guaranteed to get a constant from EmitGEPOffset.
1279       ConstantInt *OffsetV = cast<ConstantInt>(EmitGEPOffset(GEP));
1280       int64_t Offset = OffsetV->getSExtValue();
1281
1282       // Get the base pointer input of the bitcast, and the type it points to.
1283       Value *OrigBase = cast<BitCastInst>(GEP->getOperand(0))->getOperand(0);
1284       const Type *GEPIdxTy =
1285       cast<PointerType>(OrigBase->getType())->getElementType();
1286       SmallVector<Value*, 8> NewIndices;
1287       if (FindElementAtOffset(GEPIdxTy, Offset, NewIndices)) {
1288         // If we were able to index down into an element, create the GEP
1289         // and bitcast the result.  This eliminates one bitcast, potentially
1290         // two.
1291         Value *NGEP = cast<GEPOperator>(GEP)->isInBounds() ?
1292         Builder->CreateInBoundsGEP(OrigBase,
1293                                    NewIndices.begin(), NewIndices.end()) :
1294         Builder->CreateGEP(OrigBase, NewIndices.begin(), NewIndices.end());
1295         NGEP->takeName(GEP);
1296
1297         if (isa<BitCastInst>(CI))
1298           return new BitCastInst(NGEP, CI.getType());
1299         assert(isa<PtrToIntInst>(CI));
1300         return new PtrToIntInst(NGEP, CI.getType());
1301       }
1302     }
1303   }
1304
1305   return commonCastTransforms(CI);
1306 }
1307
1308 Instruction *InstCombiner::visitPtrToInt(PtrToIntInst &CI) {
1309   // If the destination integer type is not the intptr_t type for this target,
1310   // do a ptrtoint to intptr_t then do a trunc or zext.  This allows the cast
1311   // to be exposed to other transforms.
1312   if (TD) {
1313     if (CI.getType()->getScalarSizeInBits() < TD->getPointerSizeInBits()) {
1314       Value *P = Builder->CreatePtrToInt(CI.getOperand(0),
1315                                          TD->getIntPtrType(CI.getContext()),
1316                                          "tmp");
1317       return new TruncInst(P, CI.getType());
1318     }
1319     if (CI.getType()->getScalarSizeInBits() > TD->getPointerSizeInBits()) {
1320       Value *P = Builder->CreatePtrToInt(CI.getOperand(0),
1321                                          TD->getIntPtrType(CI.getContext()),
1322                                          "tmp");
1323       return new ZExtInst(P, CI.getType());
1324     }
1325   }
1326
1327   return commonPointerCastTransforms(CI);
1328 }
1329
1330 /// OptimizeVectorResize - This input value (which is known to have vector type)
1331 /// is being zero extended or truncated to the specified vector type.  Try to
1332 /// replace it with a shuffle (and vector/vector bitcast) if possible.
1333 ///
1334 /// The source and destination vector types may have different element types.
1335 static Instruction *OptimizeVectorResize(Value *InVal, const VectorType *DestTy,
1336                                          InstCombiner &IC) {
1337   // We can only do this optimization if the output is a multiple of the input
1338   // element size, or the input is a multiple of the output element size.
1339   // Convert the input type to have the same element type as the output.
1340   const VectorType *SrcTy = cast<VectorType>(InVal->getType());
1341
1342   if (SrcTy->getElementType() != DestTy->getElementType()) {
1343     // The input types don't need to be identical, but for now they must be the
1344     // same size.  There is no specific reason we couldn't handle things like
1345     // <4 x i16> -> <4 x i32> by bitcasting to <2 x i32> but haven't gotten
1346     // there yet.
1347     if (SrcTy->getElementType()->getPrimitiveSizeInBits() !=
1348         DestTy->getElementType()->getPrimitiveSizeInBits())
1349       return 0;
1350
1351     SrcTy = VectorType::get(DestTy->getElementType(), SrcTy->getNumElements());
1352     InVal = IC.Builder->CreateBitCast(InVal, SrcTy);
1353   }
1354
1355   // Now that the element types match, get the shuffle mask and RHS of the
1356   // shuffle to use, which depends on whether we're increasing or decreasing the
1357   // size of the input.
1358   SmallVector<Constant*, 16> ShuffleMask;
1359   Value *V2;
1360   const IntegerType *Int32Ty = Type::getInt32Ty(SrcTy->getContext());
1361
1362   if (SrcTy->getNumElements() > DestTy->getNumElements()) {
1363     // If we're shrinking the number of elements, just shuffle in the low
1364     // elements from the input and use undef as the second shuffle input.
1365     V2 = UndefValue::get(SrcTy);
1366     for (unsigned i = 0, e = DestTy->getNumElements(); i != e; ++i)
1367       ShuffleMask.push_back(ConstantInt::get(Int32Ty, i));
1368
1369   } else {
1370     // If we're increasing the number of elements, shuffle in all of the
1371     // elements from InVal and fill the rest of the result elements with zeros
1372     // from a constant zero.
1373     V2 = Constant::getNullValue(SrcTy);
1374     unsigned SrcElts = SrcTy->getNumElements();
1375     for (unsigned i = 0, e = SrcElts; i != e; ++i)
1376       ShuffleMask.push_back(ConstantInt::get(Int32Ty, i));
1377
1378     // The excess elements reference the first element of the zero input.
1379     ShuffleMask.append(DestTy->getNumElements()-SrcElts,
1380                        ConstantInt::get(Int32Ty, SrcElts));
1381   }
1382
1383   Constant *Mask = ConstantVector::get(ShuffleMask.data(), ShuffleMask.size());
1384   return new ShuffleVectorInst(InVal, V2, Mask);
1385 }
1386
1387 static bool isMultipleOfTypeSize(unsigned Value, const Type *Ty) {
1388   return Value % Ty->getPrimitiveSizeInBits() == 0;
1389 }
1390
1391 static unsigned getTypeSizeIndex(unsigned Value, const Type *Ty) {
1392   return Value / Ty->getPrimitiveSizeInBits();
1393 }
1394
1395 /// CollectInsertionElements - V is a value which is inserted into a vector of
1396 /// VecEltTy.  Look through the value to see if we can decompose it into
1397 /// insertions into the vector.  See the example in the comment for
1398 /// OptimizeIntegerToVectorInsertions for the pattern this handles.
1399 /// The type of V is always a non-zero multiple of VecEltTy's size.
1400 ///
1401 /// This returns false if the pattern can't be matched or true if it can,
1402 /// filling in Elements with the elements found here.
1403 static bool CollectInsertionElements(Value *V, unsigned ElementIndex,
1404                                      SmallVectorImpl<Value*> &Elements,
1405                                      const Type *VecEltTy) {
1406   // Undef values never contribute useful bits to the result.
1407   if (isa<UndefValue>(V)) return true;
1408
1409   // If we got down to a value of the right type, we win, try inserting into the
1410   // right element.
1411   if (V->getType() == VecEltTy) {
1412     // Inserting null doesn't actually insert any elements.
1413     if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
1414       if (C->isNullValue())
1415         return true;
1416
1417     // Fail if multiple elements are inserted into this slot.
1418     if (ElementIndex >= Elements.size() || Elements[ElementIndex] != 0)
1419       return false;
1420
1421     Elements[ElementIndex] = V;
1422     return true;
1423   }
1424
1425   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V)) {
1426     // Figure out the # elements this provides, and bitcast it or slice it up
1427     // as required.
1428     unsigned NumElts = getTypeSizeIndex(C->getType()->getPrimitiveSizeInBits(),
1429                                         VecEltTy);
1430     // If the constant is the size of a vector element, we just need to bitcast
1431     // it to the right type so it gets properly inserted.
1432     if (NumElts == 1)
1433       return CollectInsertionElements(ConstantExpr::getBitCast(C, VecEltTy),
1434                                       ElementIndex, Elements, VecEltTy);
1435
1436     // Okay, this is a constant that covers multiple elements.  Slice it up into
1437     // pieces and insert each element-sized piece into the vector.
1438     if (!isa<IntegerType>(C->getType()))
1439       C = ConstantExpr::getBitCast(C, IntegerType::get(V->getContext(),
1440                                        C->getType()->getPrimitiveSizeInBits()));
1441     unsigned ElementSize = VecEltTy->getPrimitiveSizeInBits();
1442     const Type *ElementIntTy = IntegerType::get(C->getContext(), ElementSize);
1443
1444     for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i) {
1445       Constant *Piece = ConstantExpr::getLShr(C, ConstantInt::get(C->getType(),
1446                                                                i*ElementSize));
1447       Piece = ConstantExpr::getTrunc(Piece, ElementIntTy);
1448       if (!CollectInsertionElements(Piece, ElementIndex+i, Elements, VecEltTy))
1449         return false;
1450     }
1451     return true;
1452   }
1453
1454   if (!V->hasOneUse()) return false;
1455
1456   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
1457   if (I == 0) return false;
1458   switch (I->getOpcode()) {
1459   default: return false; // Unhandled case.
1460   case Instruction::BitCast:
1461     return CollectInsertionElements(I->getOperand(0), ElementIndex,
1462                                     Elements, VecEltTy);
1463   case Instruction::ZExt:
1464     if (!isMultipleOfTypeSize(
1465                           I->getOperand(0)->getType()->getPrimitiveSizeInBits(),
1466                               VecEltTy))
1467       return false;
1468     return CollectInsertionElements(I->getOperand(0), ElementIndex,
1469                                     Elements, VecEltTy);
1470   case Instruction::Or:
1471     return CollectInsertionElements(I->getOperand(0), ElementIndex,
1472                                     Elements, VecEltTy) &&
1473            CollectInsertionElements(I->getOperand(1), ElementIndex,
1474                                     Elements, VecEltTy);
1475   case Instruction::Shl: {
1476     // Must be shifting by a constant that is a multiple of the element size.
1477     ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1));
1478     if (CI == 0) return false;
1479     if (!isMultipleOfTypeSize(CI->getZExtValue(), VecEltTy)) return false;
1480     unsigned IndexShift = getTypeSizeIndex(CI->getZExtValue(), VecEltTy);
1481
1482     return CollectInsertionElements(I->getOperand(0), ElementIndex+IndexShift,
1483                                     Elements, VecEltTy);
1484   }
1485
1486   }
1487 }
1488
1489
1490 /// OptimizeIntegerToVectorInsertions - If the input is an 'or' instruction, we
1491 /// may be doing shifts and ors to assemble the elements of the vector manually.
1492 /// Try to rip the code out and replace it with insertelements.  This is to
1493 /// optimize code like this:
1494 ///
1495 ///    %tmp37 = bitcast float %inc to i32
1496 ///    %tmp38 = zext i32 %tmp37 to i64
1497 ///    %tmp31 = bitcast float %inc5 to i32
1498 ///    %tmp32 = zext i32 %tmp31 to i64
1499 ///    %tmp33 = shl i64 %tmp32, 32
1500 ///    %ins35 = or i64 %tmp33, %tmp38
1501 ///    %tmp43 = bitcast i64 %ins35 to <2 x float>
1502 ///
1503 /// Into two insertelements that do "buildvector{%inc, %inc5}".
1504 static Value *OptimizeIntegerToVectorInsertions(BitCastInst &CI,
1505                                                 InstCombiner &IC) {
1506   const VectorType *DestVecTy = cast<VectorType>(CI.getType());
1507   Value *IntInput = CI.getOperand(0);
1508
1509   SmallVector<Value*, 8> Elements(DestVecTy->getNumElements());
1510   if (!CollectInsertionElements(IntInput, 0, Elements,
1511                                 DestVecTy->getElementType()))
1512     return 0;
1513
1514   // If we succeeded, we know that all of the element are specified by Elements
1515   // or are zero if Elements has a null entry.  Recast this as a set of
1516   // insertions.
1517   Value *Result = Constant::getNullValue(CI.getType());
1518   for (unsigned i = 0, e = Elements.size(); i != e; ++i) {
1519     if (Elements[i] == 0) continue;  // Unset element.
1520
1521     Result = IC.Builder->CreateInsertElement(Result, Elements[i],
1522                                              IC.Builder->getInt32(i));
1523   }
1524
1525   return Result;
1526 }
1527
1528
1529 /// OptimizeIntToFloatBitCast - See if we can optimize an integer->float/double
1530 /// bitcast.  The various long double bitcasts can't get in here.
1531 static Instruction *OptimizeIntToFloatBitCast(BitCastInst &CI,InstCombiner &IC){
1532   Value *Src = CI.getOperand(0);
1533   const Type *DestTy = CI.getType();
1534
1535   // If this is a bitcast from int to float, check to see if the int is an
1536   // extraction from a vector.
1537   Value *VecInput = 0;
1538   // bitcast(trunc(bitcast(somevector)))
1539   if (match(Src, m_Trunc(m_BitCast(m_Value(VecInput)))) &&
1540       isa<VectorType>(VecInput->getType())) {
1541     const VectorType *VecTy = cast<VectorType>(VecInput->getType());
1542     unsigned DestWidth = DestTy->getPrimitiveSizeInBits();
1543
1544     if (VecTy->getPrimitiveSizeInBits() % DestWidth == 0) {
1545       // If the element type of the vector doesn't match the result type,
1546       // bitcast it to be a vector type we can extract from.
1547       if (VecTy->getElementType() != DestTy) {
1548         VecTy = VectorType::get(DestTy,
1549                                 VecTy->getPrimitiveSizeInBits() / DestWidth);
1550         VecInput = IC.Builder->CreateBitCast(VecInput, VecTy);
1551       }
1552
1553       return ExtractElementInst::Create(VecInput, IC.Builder->getInt32(0));
1554     }
1555   }
1556
1557   // bitcast(trunc(lshr(bitcast(somevector), cst))
1558   ConstantInt *ShAmt = 0;
1559   if (match(Src, m_Trunc(m_LShr(m_BitCast(m_Value(VecInput)),
1560                                 m_ConstantInt(ShAmt)))) &&
1561       isa<VectorType>(VecInput->getType())) {
1562     const VectorType *VecTy = cast<VectorType>(VecInput->getType());
1563     unsigned DestWidth = DestTy->getPrimitiveSizeInBits();
1564     if (VecTy->getPrimitiveSizeInBits() % DestWidth == 0 &&
1565         ShAmt->getZExtValue() % DestWidth == 0) {
1566       // If the element type of the vector doesn't match the result type,
1567       // bitcast it to be a vector type we can extract from.
1568       if (VecTy->getElementType() != DestTy) {
1569         VecTy = VectorType::get(DestTy,
1570                                 VecTy->getPrimitiveSizeInBits() / DestWidth);
1571         VecInput = IC.Builder->CreateBitCast(VecInput, VecTy);
1572       }
1573
1574       unsigned Elt = ShAmt->getZExtValue() / DestWidth;
1575       return ExtractElementInst::Create(VecInput, IC.Builder->getInt32(Elt));
1576     }
1577   }
1578   return 0;
1579 }
1580
1581 Instruction *InstCombiner::visitBitCast(BitCastInst &CI) {
1582   // If the operands are integer typed then apply the integer transforms,
1583   // otherwise just apply the common ones.
1584   Value *Src = CI.getOperand(0);
1585   const Type *SrcTy = Src->getType();
1586   const Type *DestTy = CI.getType();
1587
1588   // Get rid of casts from one type to the same type. These are useless and can
1589   // be replaced by the operand.
1590   if (DestTy == Src->getType())
1591     return ReplaceInstUsesWith(CI, Src);
1592
1593   if (const PointerType *DstPTy = dyn_cast<PointerType>(DestTy)) {
1594     const PointerType *SrcPTy = cast<PointerType>(SrcTy);
1595     const Type *DstElTy = DstPTy->getElementType();
1596     const Type *SrcElTy = SrcPTy->getElementType();
1597
1598     // If the address spaces don't match, don't eliminate the bitcast, which is
1599     // required for changing types.
1600     if (SrcPTy->getAddressSpace() != DstPTy->getAddressSpace())
1601       return 0;
1602
1603     // If we are casting a alloca to a pointer to a type of the same
1604     // size, rewrite the allocation instruction to allocate the "right" type.
1605     // There is no need to modify malloc calls because it is their bitcast that
1606     // needs to be cleaned up.
1607     if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(Src))
1608       if (Instruction *V = PromoteCastOfAllocation(CI, *AI))
1609         return V;
1610
1611     // If the source and destination are pointers, and this cast is equivalent
1612     // to a getelementptr X, 0, 0, 0...  turn it into the appropriate gep.
1613     // This can enhance SROA and other transforms that want type-safe pointers.
1614     Constant *ZeroUInt =
1615       Constant::getNullValue(Type::getInt32Ty(CI.getContext()));
1616     unsigned NumZeros = 0;
1617     while (SrcElTy != DstElTy &&
1618            isa<CompositeType>(SrcElTy) && !SrcElTy->isPointerTy() &&
1619            SrcElTy->getNumContainedTypes() /* not "{}" */) {
1620       SrcElTy = cast<CompositeType>(SrcElTy)->getTypeAtIndex(ZeroUInt);
1621       ++NumZeros;
1622     }
1623
1624     // If we found a path from the src to dest, create the getelementptr now.
1625     if (SrcElTy == DstElTy) {
1626       SmallVector<Value*, 8> Idxs(NumZeros+1, ZeroUInt);
1627       return GetElementPtrInst::CreateInBounds(Src, Idxs.begin(), Idxs.end(),"",
1628                                                ((Instruction*)NULL));
1629     }
1630   }
1631
1632   // Try to optimize int -> float bitcasts.
1633   if ((DestTy->isFloatTy() || DestTy->isDoubleTy()) && isa<IntegerType>(SrcTy))
1634     if (Instruction *I = OptimizeIntToFloatBitCast(CI, *this))
1635       return I;
1636
1637   if (const VectorType *DestVTy = dyn_cast<VectorType>(DestTy)) {
1638     if (DestVTy->getNumElements() == 1 && !SrcTy->isVectorTy()) {
1639       Value *Elem = Builder->CreateBitCast(Src, DestVTy->getElementType());
1640       return InsertElementInst::Create(UndefValue::get(DestTy), Elem,
1641                      Constant::getNullValue(Type::getInt32Ty(CI.getContext())));
1642       // FIXME: Canonicalize bitcast(insertelement) -> insertelement(bitcast)
1643     }
1644
1645     if (isa<IntegerType>(SrcTy)) {
1646       // If this is a cast from an integer to vector, check to see if the input
1647       // is a trunc or zext of a bitcast from vector.  If so, we can replace all
1648       // the casts with a shuffle and (potentially) a bitcast.
1649       if (isa<TruncInst>(Src) || isa<ZExtInst>(Src)) {
1650         CastInst *SrcCast = cast<CastInst>(Src);
1651         if (BitCastInst *BCIn = dyn_cast<BitCastInst>(SrcCast->getOperand(0)))
1652           if (isa<VectorType>(BCIn->getOperand(0)->getType()))
1653             if (Instruction *I = OptimizeVectorResize(BCIn->getOperand(0),
1654                                                cast<VectorType>(DestTy), *this))
1655               return I;
1656       }
1657
1658       // If the input is an 'or' instruction, we may be doing shifts and ors to
1659       // assemble the elements of the vector manually.  Try to rip the code out
1660       // and replace it with insertelements.
1661       if (Value *V = OptimizeIntegerToVectorInsertions(CI, *this))
1662         return ReplaceInstUsesWith(CI, V);
1663     }
1664   }
1665
1666   if (const VectorType *SrcVTy = dyn_cast<VectorType>(SrcTy)) {
1667     if (SrcVTy->getNumElements() == 1 && !DestTy->isVectorTy()) {
1668       Value *Elem =
1669         Builder->CreateExtractElement(Src,
1670                    Constant::getNullValue(Type::getInt32Ty(CI.getContext())));
1671       return CastInst::Create(Instruction::BitCast, Elem, DestTy);
1672     }
1673   }
1674
1675   if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(Src)) {
1676     // Okay, we have (bitcast (shuffle ..)).  Check to see if this is
1677     // a bitcast to a vector with the same # elts.
1678     if (SVI->hasOneUse() && DestTy->isVectorTy() &&
1679         cast<VectorType>(DestTy)->getNumElements() ==
1680               SVI->getType()->getNumElements() &&
1681         SVI->getType()->getNumElements() ==
1682           cast<VectorType>(SVI->getOperand(0)->getType())->getNumElements()) {
1683       BitCastInst *Tmp;
1684       // If either of the operands is a cast from CI.getType(), then
1685       // evaluating the shuffle in the casted destination's type will allow
1686       // us to eliminate at least one cast.
1687       if (((Tmp = dyn_cast<BitCastInst>(SVI->getOperand(0))) &&
1688            Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy) ||
1689           ((Tmp = dyn_cast<BitCastInst>(SVI->getOperand(1))) &&
1690            Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy)) {
1691         Value *LHS = Builder->CreateBitCast(SVI->getOperand(0), DestTy);
1692         Value *RHS = Builder->CreateBitCast(SVI->getOperand(1), DestTy);
1693         // Return a new shuffle vector.  Use the same element ID's, as we
1694         // know the vector types match #elts.
1695         return new ShuffleVectorInst(LHS, RHS, SVI->getOperand(2));
1696       }
1697     }
1698   }
1699
1700   if (SrcTy->isPointerTy())
1701     return commonPointerCastTransforms(CI);
1702   return commonCastTransforms(CI);
1703 }