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     // Cannot look past anything that might overflow.
  34     OverflowingBinaryOperator *OBI = dyn_cast<OverflowingBinaryOperator>(Val);
  35     if (OBI && !OBI->hasNoUnsignedWrap()) {
  36       Scale = 1;
  37       Offset = 0;
  38       return Val;
  39     }
  40
  41     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
  42       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
  43         // This is a value scaled by '1 << the shift amt'.
  44         Scale = UINT64_C(1) << RHS->getZExtValue();
  45         Offset = 0;
  46         return I->getOperand(0);
  47       }
  48
  49       if (I->getOpcode() == Instruction::Mul) {
  50         // This value is scaled by 'RHS'.
  51         Scale = RHS->getZExtValue();
  52         Offset = 0;
  53         return I->getOperand(0);
  54       }
  55
  56       if (I->getOpcode() == Instruction::Add) {
  57         // We have X+C.  Check to see if we really have (X*C2)+C1,
  58         // where C1 is divisible by C2.
  59         unsigned SubScale;
  60         Value *SubVal =
  61           DecomposeSimpleLinearExpr(I->getOperand(0), SubScale, Offset);
  62         Offset += RHS->getZExtValue();
  63         Scale = SubScale;
  64         return SubVal;
  65       }
  66     }
  67   }
  68
  69   // Otherwise, we can't look past this.
  70   Scale = 1;
  71   Offset = 0;
  72   return Val;
  73 }
  74
  75 /// PromoteCastOfAllocation - If we find a cast of an allocation instruction,
  76 /// try to eliminate the cast by moving the type information into the alloc.
  77 Instruction *InstCombiner::PromoteCastOfAllocation(BitCastInst &CI,
  78                                                    AllocaInst &AI) {
  79   // This requires TargetData to get the alloca alignment and size information.
  80   if (!TD) return 0;
  81
  82   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(CI.getType());
  83
  84   BuilderTy AllocaBuilder(*Builder);
  85   AllocaBuilder.SetInsertPoint(AI.getParent(), &AI);
  86
  87   // Get the type really allocated and the type casted to.
  88   const Type *AllocElTy = AI.getAllocatedType();
  89   const Type *CastElTy = PTy->getElementType();
  90   if (!AllocElTy->isSized() || !CastElTy->isSized()) return 0;
  91
  92   unsigned AllocElTyAlign = TD->getABITypeAlignment(AllocElTy);
  93   unsigned CastElTyAlign = TD->getABITypeAlignment(CastElTy);
  94   if (CastElTyAlign < AllocElTyAlign) return 0;
  95
  96   // If the allocation has multiple uses, only promote it if we are strictly
  97   // increasing the alignment of the resultant allocation.  If we keep it the
  98   // same, we open the door to infinite loops of various kinds.
  99   if (!AI.hasOneUse() && CastElTyAlign == AllocElTyAlign) return 0;
 100
 101   uint64_t AllocElTySize = TD->getTypeAllocSize(AllocElTy);
 102   uint64_t CastElTySize = TD->getTypeAllocSize(CastElTy);
 103   if (CastElTySize == 0 || AllocElTySize == 0) return 0;
 104
 105   // See if we can satisfy the modulus by pulling a scale out of the array
 106   // size argument.
 107   unsigned ArraySizeScale;
 108   uint64_t ArrayOffset;
 109   Value *NumElements = // See if the array size is a decomposable linear expr.
 110     DecomposeSimpleLinearExpr(AI.getOperand(0), ArraySizeScale, ArrayOffset);
 111
 112   // If we can now satisfy the modulus, by using a non-1 scale, we really can
 113   // do the xform.
 114   if ((AllocElTySize*ArraySizeScale) % CastElTySize != 0 ||
 115       (AllocElTySize*ArrayOffset   ) % CastElTySize != 0) return 0;
 116
 117   unsigned Scale = (AllocElTySize*ArraySizeScale)/CastElTySize;
 118   Value *Amt = 0;
 119   if (Scale == 1) {
 120     Amt = NumElements;
 121   } else {
 122     Amt = ConstantInt::get(AI.getArraySize()->getType(), Scale);
 123     // Insert before the alloca, not before the cast.
 124     Amt = AllocaBuilder.CreateMul(Amt, NumElements, "tmp");
 125   }
 126
 127   if (uint64_t Offset = (AllocElTySize*ArrayOffset)/CastElTySize) {
 128     Value *Off = ConstantInt::get(AI.getArraySize()->getType(),
 129                                   Offset, true);
 130     Amt = AllocaBuilder.CreateAdd(Amt, Off, "tmp");
 131   }
 132
 133   AllocaInst *New = AllocaBuilder.CreateAlloca(CastElTy, Amt);
 134   New->setAlignment(AI.getAlignment());
 135   New->takeName(&AI);
 136
 137   // If the allocation has multiple real uses, insert a cast and change all
 138   // things that used it to use the new cast.  This will also hack on CI, but it
 139   // will die soon.
 140   if (!AI.hasOneUse()) {
 141     // New is the allocation instruction, pointer typed. AI is the original
 142     // allocation instruction, also pointer typed. Thus, cast to use is BitCast.
 143     Value *NewCast = AllocaBuilder.CreateBitCast(New, AI.getType(), "tmpcast");
 144     ReplaceInstUsesWith(AI, NewCast);
 145   }
 146   return ReplaceInstUsesWith(CI, New);
 147 }
 148
 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, const 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);
 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     break;
 219   }
 220
 221   Res->takeName(I);
 222   return InsertNewInstWith(Res, *I);
 223 }
 224
 225
 226 /// This function is a wrapper around CastInst::isEliminableCastPair. It
 227 /// simply extracts arguments and returns what that function returns.
 228 static Instruction::CastOps
 229 isEliminableCastPair(
 230   const CastInst *CI, ///< The first cast instruction
 231   unsigned opcode,       ///< The opcode of the second cast instruction
 232   const Type *DstTy,     ///< The target type for the second cast instruction
 233   TargetData *TD         ///< The target data for pointer size
 234 ) {
 235
 236   const Type *SrcTy = CI->getOperand(0)->getType();   // A from above
 237   const Type *MidTy = CI->getType();                  // B from above
 238
 239   // Get the opcodes of the two Cast instructions
 240   Instruction::CastOps firstOp = Instruction::CastOps(CI->getOpcode());
 241   Instruction::CastOps secondOp = Instruction::CastOps(opcode);
 242
 243   unsigned Res = CastInst::isEliminableCastPair(firstOp, secondOp, SrcTy, MidTy,
 244                                                 DstTy,
 245                                   TD ? TD->getIntPtrType(CI->getContext()) : 0);
 246
 247   // We don't want to form an inttoptr or ptrtoint that converts to an integer
 248   // type that differs from the pointer size.
 249   if ((Res == Instruction::IntToPtr &&
 250           (!TD || SrcTy != TD->getIntPtrType(CI->getContext()))) ||
 251       (Res == Instruction::PtrToInt &&
 252           (!TD || DstTy != TD->getIntPtrType(CI->getContext()))))
 253     Res = 0;
 254
 255   return Instruction::CastOps(Res);
 256 }
 257
 258 /// ShouldOptimizeCast - Return true if the cast from "V to Ty" actually
 259 /// results in any code being generated and is interesting to optimize out. If
 260 /// the cast can be eliminated by some other simple transformation, we prefer
 261 /// to do the simplification first.
 262 bool InstCombiner::ShouldOptimizeCast(Instruction::CastOps opc, const Value *V,
 263                                       const Type *Ty) {
 264   // Noop casts and casts of constants should be eliminated trivially.
 265   if (V->getType() == Ty || isa<Constant>(V)) return false;
 266
 267   // If this is another cast that can be eliminated, we prefer to have it
 268   // eliminated.
 269   if (const CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(V))
 270     if (isEliminableCastPair(CI, opc, Ty, TD))
 271       return false;
 272
 273   // If this is a vector sext from a compare, then we don't want to break the
 274   // idiom where each element of the extended vector is either zero or all ones.
 275   if (opc == Instruction::SExt && isa<CmpInst>(V) && Ty->isVectorTy())
 276     return false;
 277
 278   return true;
 279 }
 280
 281
 282 /// @brief Implement the transforms common to all CastInst visitors.
 283 Instruction *InstCombiner::commonCastTransforms(CastInst &CI) {
 284   Value *Src = CI.getOperand(0);
 285
 286   // Many cases of "cast of a cast" are eliminable. If it's eliminable we just
 287   // eliminate it now.
 288   if (CastInst *CSrc = dyn_cast<CastInst>(Src)) {   // A->B->C cast
 289     if (Instruction::CastOps opc =
 290         isEliminableCastPair(CSrc, CI.getOpcode(), CI.getType(), TD)) {
 291       // The first cast (CSrc) is eliminable so we need to fix up or replace
 292       // the second cast (CI). CSrc will then have a good chance of being dead.
 293       return CastInst::Create(opc, CSrc->getOperand(0), CI.getType());
 294     }
 295   }
 296
 297   // If we are casting a select then fold the cast into the select
 298   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Src))
 299     if (Instruction *NV = FoldOpIntoSelect(CI, SI))
 300       return NV;
 301
 302   // If we are casting a PHI then fold the cast into the PHI
 303   if (isa<PHINode>(Src)) {
 304     // We don't do this if this would create a PHI node with an illegal type if
 305     // it is currently legal.
 306     if (!Src->getType()->isIntegerTy() ||
 307         !CI.getType()->isIntegerTy() ||
 308         ShouldChangeType(CI.getType(), Src->getType()))
 309       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(CI))
 310         return NV;
 311   }
 312
 313   return 0;
 314 }
 315
 316 /// CanEvaluateTruncated - Return true if we can evaluate the specified
 317 /// expression tree as type Ty instead of its larger type, and arrive with the
 318 /// same value.  This is used by code that tries to eliminate truncates.
 319 ///
 320 /// Ty will always be a type smaller than V.  We should return true if trunc(V)
 321 /// can be computed by computing V in the smaller type.  If V is an instruction,
 322 /// then trunc(inst(x,y)) can be computed as inst(trunc(x),trunc(y)), which only
 323 /// makes sense if x and y can be efficiently truncated.
 324 ///
 325 /// This function works on both vectors and scalars.
 326 ///
 327 static bool CanEvaluateTruncated(Value *V, const Type *Ty) {
 328   // We can always evaluate constants in another type.
 329   if (isa<Constant>(V))
 330     return true;
 331
 332   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
 333   if (!I) return false;
 334
 335   const Type *OrigTy = V->getType();
 336
 337   // If this is an extension from the dest type, we can eliminate it, even if it
 338   // has multiple uses.
 339   if ((isa<ZExtInst>(I) || isa<SExtInst>(I)) &&
 340       I->getOperand(0)->getType() == Ty)
 341     return true;
 342
 343   // We can't extend or shrink something that has multiple uses: doing so would
 344   // require duplicating the instruction in general, which isn't profitable.
 345   if (!I->hasOneUse()) return false;
 346
 347   unsigned Opc = I->getOpcode();
 348   switch (Opc) {
 349   case Instruction::Add:
 350   case Instruction::Sub:
 351   case Instruction::Mul:
 352   case Instruction::And:
 353   case Instruction::Or:
 354   case Instruction::Xor:
 355     // These operators can all arbitrarily be extended or truncated.
 356     return CanEvaluateTruncated(I->getOperand(0), Ty) &&
 357            CanEvaluateTruncated(I->getOperand(1), Ty);
 358
 359   case Instruction::UDiv:
 360   case Instruction::URem: {
 361     // UDiv and URem can be truncated if all the truncated bits are zero.
 362     uint32_t OrigBitWidth = OrigTy->getScalarSizeInBits();
 363     uint32_t BitWidth = Ty->getScalarSizeInBits();
 364     if (BitWidth < OrigBitWidth) {
 365       APInt Mask = APInt::getHighBitsSet(OrigBitWidth, OrigBitWidth-BitWidth);
 366       if (MaskedValueIsZero(I->getOperand(0), Mask) &&
 367           MaskedValueIsZero(I->getOperand(1), Mask)) {
 368         return CanEvaluateTruncated(I->getOperand(0), Ty) &&
 369                CanEvaluateTruncated(I->getOperand(1), Ty);
 370       }
 371     }
 372     break;
 373   }
 374   case Instruction::Shl:
 375     // If we are truncating the result of this SHL, and if it's a shift of a
 376     // constant amount, we can always perform a SHL in a smaller type.
 377     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
 378       uint32_t BitWidth = Ty->getScalarSizeInBits();
 379       if (CI->getLimitedValue(BitWidth) < BitWidth)
 380         return CanEvaluateTruncated(I->getOperand(0), Ty);
 381     }
 382     break;
 383   case Instruction::LShr:
 384     // If this is a truncate of a logical shr, we can truncate it to a smaller
 385     // lshr iff we know that the bits we would otherwise be shifting in are
 386     // already zeros.
 387     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
 388       uint32_t OrigBitWidth = OrigTy->getScalarSizeInBits();
 389       uint32_t BitWidth = Ty->getScalarSizeInBits();
 390       if (MaskedValueIsZero(I->getOperand(0),
 391             APInt::getHighBitsSet(OrigBitWidth, OrigBitWidth-BitWidth)) &&
 392           CI->getLimitedValue(BitWidth) < BitWidth) {
 393         return CanEvaluateTruncated(I->getOperand(0), Ty);
 394       }
 395     }
 396     break;
 397   case Instruction::Trunc:
 398     // trunc(trunc(x)) -> trunc(x)
 399     return true;
 400   case Instruction::ZExt:
 401   case Instruction::SExt:
 402     // trunc(ext(x)) -> ext(x) if the source type is smaller than the new dest
 403     // trunc(ext(x)) -> trunc(x) if the source type is larger than the new dest
 404     return true;
 405   case Instruction::Select: {
 406     SelectInst *SI = cast<SelectInst>(I);
 407     return CanEvaluateTruncated(SI->getTrueValue(), Ty) &&
 408            CanEvaluateTruncated(SI->getFalseValue(), Ty);
 409   }
 410   case Instruction::PHI: {
 411     // We can change a phi if we can change all operands.  Note that we never
 412     // get into trouble with cyclic PHIs here because we only consider
 413     // instructions with a single use.
 414     PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
 415     for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
 416       if (!CanEvaluateTruncated(PN->getIncomingValue(i), Ty))
 417         return false;
 418     return true;
 419   }
 420   default:
 421     // TODO: Can handle more cases here.
 422     break;
 423   }
 424
 425   return false;
 426 }
 427
 428 Instruction *InstCombiner::visitTrunc(TruncInst &CI) {
 429   if (Instruction *Result = commonCastTransforms(CI))
 430     return Result;
 431
 432   // See if we can simplify any instructions used by the input whose sole
 433   // purpose is to compute bits we don't care about.
 434   if (SimplifyDemandedInstructionBits(CI))
 435     return &CI;
 436
 437   Value *Src = CI.getOperand(0);
 438   const Type *DestTy = CI.getType(), *SrcTy = Src->getType();
 439
 440   // Attempt to truncate the entire input expression tree to the destination
 441   // type.   Only do this if the dest type is a simple type, don't convert the
 442   // expression tree to something weird like i93 unless the source is also
 443   // strange.
 444   if ((DestTy->isVectorTy() || ShouldChangeType(SrcTy, DestTy)) &&
 445       CanEvaluateTruncated(Src, DestTy)) {
 446
 447     // If this cast is a truncate, evaluting in a different type always
 448     // eliminates the cast, so it is always a win.
 449     DEBUG(dbgs() << "ICE: EvaluateInDifferentType converting expression type"
 450           " to avoid cast: " << CI << '\n');
 451     Value *Res = EvaluateInDifferentType(Src, DestTy, false);
 452     assert(Res->getType() == DestTy);
 453     return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
 454   }
 455
 456   // Canonicalize trunc x to i1 -> (icmp ne (and x, 1), 0), likewise for vector.
 457   if (DestTy->getScalarSizeInBits() == 1) {
 458     Constant *One = ConstantInt::get(Src->getType(), 1);
 459     Src = Builder->CreateAnd(Src, One, "tmp");
 460     Value *Zero = Constant::getNullValue(Src->getType());
 461     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Src, Zero);
 462   }
 463
 464   // Transform trunc(lshr (zext A), Cst) to eliminate one type conversion.
 465   Value *A = 0; ConstantInt *Cst = 0;
 466   if (Src->hasOneUse() &&
 467       match(Src, m_LShr(m_ZExt(m_Value(A)), m_ConstantInt(Cst)))) {
 468     // We have three types to worry about here, the type of A, the source of
 469     // the truncate (MidSize), and the destination of the truncate. We know that
 470     // ASize < MidSize   and MidSize > ResultSize, but don't know the relation
 471     // between ASize and ResultSize.
 472     unsigned ASize = A->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
 473
 474     // If the shift amount is larger than the size of A, then the result is
 475     // known to be zero because all the input bits got shifted out.
 476     if (Cst->getZExtValue() >= ASize)
 477       return ReplaceInstUsesWith(CI, Constant::getNullValue(CI.getType()));
 478
 479     // Since we're doing an lshr and a zero extend, and know that the shift
 480     // amount is smaller than ASize, it is always safe to do the shift in A's
 481     // type, then zero extend or truncate to the result.
 482     Value *Shift = Builder->CreateLShr(A, Cst->getZExtValue());
 483     Shift->takeName(Src);
 484     return CastInst::CreateIntegerCast(Shift, CI.getType(), false);
 485   }
 486
 487   // Transform "trunc (and X, cst)" -> "and (trunc X), cst" so long as the dest
 488   // type isn't non-native.
 489   if (Src->hasOneUse() && isa<IntegerType>(Src->getType()) &&
 490       ShouldChangeType(Src->getType(), CI.getType()) &&
 491       match(Src, m_And(m_Value(A), m_ConstantInt(Cst)))) {
 492     Value *NewTrunc = Builder->CreateTrunc(A, CI.getType(), A->getName()+".tr");
 493     return BinaryOperator::CreateAnd(NewTrunc,
 494                                      ConstantExpr::getTrunc(Cst, CI.getType()));
 495   }
 496
 497   return 0;
 498 }
 499
 500 /// transformZExtICmp - Transform (zext icmp) to bitwise / integer operations
 501 /// in order to eliminate the icmp.
 502 Instruction *InstCombiner::transformZExtICmp(ICmpInst *ICI, Instruction &CI,
 503                                              bool DoXform) {
 504   // If we are just checking for a icmp eq of a single bit and zext'ing it
 505   // to an integer, then shift the bit to the appropriate place and then
 506   // cast to integer to avoid the comparison.
 507   if (ConstantInt *Op1C = dyn_cast<ConstantInt>(ICI->getOperand(1))) {
 508     const APInt &Op1CV = Op1C->getValue();
 509
 510     // zext (x <s  0) to i32 --> x>>u31      true if signbit set.
 511     // zext (x >s -1) to i32 --> (x>>u31)^1  true if signbit clear.
 512     if ((ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && Op1CV == 0) ||
 513         (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT &&Op1CV.isAllOnesValue())) {
 514       if (!DoXform) return ICI;
 515
 516       Value *In = ICI->getOperand(0);
 517       Value *Sh = ConstantInt::get(In->getType(),
 518                                    In->getType()->getScalarSizeInBits()-1);
 519       In = Builder->CreateLShr(In, Sh, In->getName()+".lobit");
 520       if (In->getType() != CI.getType())
 521         In = Builder->CreateIntCast(In, CI.getType(), false/*ZExt*/, "tmp");
 522
 523       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT) {
 524         Constant *One = ConstantInt::get(In->getType(), 1);
 525         In = Builder->CreateXor(In, One, In->getName()+".not");
 526       }
 527
 528       return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
 529     }
 530
 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       APInt TypeMask(APInt::getAllOnesValue(BitWidth));
 548       ComputeMaskedBits(ICI->getOperand(0), TypeMask, KnownZero, KnownOne);
 549
 550       APInt KnownZeroMask(~KnownZero);
 551       if (KnownZeroMask.isPowerOf2()) { // Exactly 1 possible 1?
 552         if (!DoXform) return ICI;
 553
 554         bool isNE = ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
 555         if (Op1CV != 0 && (Op1CV != KnownZeroMask)) {
 556           // (X&4) == 2 --> false
 557           // (X&4) != 2 --> true
 558           Constant *Res = ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(CI.getContext()),
 559                                            isNE);
 560           Res = ConstantExpr::getZExt(Res, CI.getType());
 561           return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
 562         }
 563
 564         uint32_t ShiftAmt = KnownZeroMask.logBase2();
 565         Value *In = ICI->getOperand(0);
 566         if (ShiftAmt) {
 567           // Perform a logical shr by shiftamt.
 568           // Insert the shift to put the result in the low bit.
 569           In = Builder->CreateLShr(In, ConstantInt::get(In->getType(),ShiftAmt),
 570                                    In->getName()+".lobit");
 571         }
 572
 573         if ((Op1CV != 0) == isNE) { // Toggle the low bit.
 574           Constant *One = ConstantInt::get(In->getType(), 1);
 575           In = Builder->CreateXor(In, One, "tmp");
 576         }
 577
 578         if (CI.getType() == In->getType())
 579           return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
 580         return CastInst::CreateIntegerCast(In, CI.getType(), false/*ZExt*/);
 581       }
 582     }
 583   }
 584
 585   // icmp ne A, B is equal to xor A, B when A and B only really have one bit.
 586   // It is also profitable to transform icmp eq into not(xor(A, B)) because that
 587   // may lead to additional simplifications.
 588   if (ICI->isEquality() && CI.getType() == ICI->getOperand(0)->getType()) {
 589     if (const IntegerType *ITy = dyn_cast<IntegerType>(CI.getType())) {
 590       uint32_t BitWidth = ITy->getBitWidth();
 591       Value *LHS = ICI->getOperand(0);
 592       Value *RHS = ICI->getOperand(1);
 593
 594       APInt KnownZeroLHS(BitWidth, 0), KnownOneLHS(BitWidth, 0);
 595       APInt KnownZeroRHS(BitWidth, 0), KnownOneRHS(BitWidth, 0);
 596       APInt TypeMask(APInt::getAllOnesValue(BitWidth));
 597       ComputeMaskedBits(LHS, TypeMask, KnownZeroLHS, KnownOneLHS);
 598       ComputeMaskedBits(RHS, TypeMask, KnownZeroRHS, KnownOneRHS);
 599
 600       if (KnownZeroLHS == KnownZeroRHS && KnownOneLHS == KnownOneRHS) {
 601         APInt KnownBits = KnownZeroLHS | KnownOneLHS;
 602         APInt UnknownBit = ~KnownBits;
 603         if (UnknownBit.countPopulation() == 1) {
 604           if (!DoXform) return ICI;
 605
 606           Value *Result = Builder->CreateXor(LHS, RHS);
 607
 608           // Mask off any bits that are set and won't be shifted away.
 609           if (KnownOneLHS.uge(UnknownBit))
 610             Result = Builder->CreateAnd(Result,
 611                                         ConstantInt::get(ITy, UnknownBit));
 612
 613           // Shift the bit we're testing down to the lsb.
 614           Result = Builder->CreateLShr(
 615                Result, ConstantInt::get(ITy, UnknownBit.countTrailingZeros()));
 616
 617           if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
 618             Result = Builder->CreateXor(Result, ConstantInt::get(ITy, 1));
 619           Result->takeName(ICI);
 620           return ReplaceInstUsesWith(CI, Result);
 621         }
 622       }
 623     }
 624   }
 625
 626   return 0;
 627 }
 628
 629 /// CanEvaluateZExtd - Determine if the specified value can be computed in the
 630 /// specified wider type and produce the same low bits.  If not, return false.
 631 ///
 632 /// If this function returns true, it can also return a non-zero number of bits
 633 /// (in BitsToClear) which indicates that the value it computes is correct for
 634 /// the zero extend, but that the additional BitsToClear bits need to be zero'd
 635 /// out.  For example, to promote something like:
 636 ///
 637 ///   %B = trunc i64 %A to i32
 638 ///   %C = lshr i32 %B, 8
 639 ///   %E = zext i32 %C to i64
 640 ///
 641 /// CanEvaluateZExtd for the 'lshr' will return true, and BitsToClear will be
 642 /// set to 8 to indicate that the promoted value needs to have bits 24-31
 643 /// cleared in addition to bits 32-63.  Since an 'and' will be generated to
 644 /// clear the top bits anyway, doing this has no extra cost.
 645 ///
 646 /// This function works on both vectors and scalars.
 647 static bool CanEvaluateZExtd(Value *V, const Type *Ty, unsigned &BitsToClear) {
 648   BitsToClear = 0;
 649   if (isa<Constant>(V))
 650     return true;
 651
 652   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
 653   if (!I) return false;
 654
 655   // If the input is a truncate from the destination type, we can trivially
 656   // eliminate it, even if it has multiple uses.
 657   // FIXME: This is currently disabled until codegen can handle this without
 658   // pessimizing code, PR5997.
 659   if (0 && isa<TruncInst>(I) && I->getOperand(0)->getType() == Ty)
 660     return true;
 661
 662   // We can't extend or shrink something that has multiple uses: doing so would
 663   // require duplicating the instruction in general, which isn't profitable.
 664   if (!I->hasOneUse()) return false;
 665
 666   unsigned Opc = I->getOpcode(), Tmp;
 667   switch (Opc) {
 668   case Instruction::ZExt:  // zext(zext(x)) -> zext(x).
 669   case Instruction::SExt:  // zext(sext(x)) -> sext(x).
 670   case Instruction::Trunc: // zext(trunc(x)) -> trunc(x) or zext(x)
 671     return true;
 672   case Instruction::And:
 673   case Instruction::Or:
 674   case Instruction::Xor:
 675   case Instruction::Add:
 676   case Instruction::Sub:
 677   case Instruction::Mul:
 678   case Instruction::Shl:
 679     if (!CanEvaluateZExtd(I->getOperand(0), Ty, BitsToClear) ||
 680         !CanEvaluateZExtd(I->getOperand(1), Ty, Tmp))
 681       return false;
 682     // These can all be promoted if neither operand has 'bits to clear'.
 683     if (BitsToClear == 0 && Tmp == 0)
 684       return true;
 685
 686     // If the operation is an AND/OR/XOR and the bits to clear are zero in the
 687     // other side, BitsToClear is ok.
 688     if (Tmp == 0 &&
 689         (Opc == Instruction::And || Opc == Instruction::Or ||
 690          Opc == Instruction::Xor)) {
 691       // We use MaskedValueIsZero here for generality, but the case we care
 692       // about the most is constant RHS.
 693       unsigned VSize = V->getType()->getScalarSizeInBits();
 694       if (MaskedValueIsZero(I->getOperand(1),
 695                             APInt::getHighBitsSet(VSize, BitsToClear)))
 696         return true;
 697     }
 698
 699     // Otherwise, we don't know how to analyze this BitsToClear case yet.
 700     return false;
 701
 702   case Instruction::LShr:
 703     // We can promote lshr(x, cst) if we can promote x.  This requires the
 704     // ultimate 'and' to clear out the high zero bits we're clearing out though.
 705     if (ConstantInt *Amt = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
 706       if (!CanEvaluateZExtd(I->getOperand(0), Ty, BitsToClear))
 707         return false;
 708       BitsToClear += Amt->getZExtValue();
 709       if (BitsToClear > V->getType()->getScalarSizeInBits())
 710         BitsToClear = V->getType()->getScalarSizeInBits();
 711       return true;
 712     }
 713     // Cannot promote variable LSHR.
 714     return false;
 715   case Instruction::Select:
 716     if (!CanEvaluateZExtd(I->getOperand(1), Ty, Tmp) ||
 717         !CanEvaluateZExtd(I->getOperand(2), Ty, BitsToClear) ||
 718         // TODO: If important, we could handle the case when the BitsToClear are
 719         // known zero in the disagreeing side.
 720         Tmp != BitsToClear)
 721       return false;
 722     return true;
 723
 724   case Instruction::PHI: {
 725     // We can change a phi if we can change all operands.  Note that we never
 726     // get into trouble with cyclic PHIs here because we only consider
 727     // instructions with a single use.
 728     PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
 729     if (!CanEvaluateZExtd(PN->getIncomingValue(0), Ty, BitsToClear))
 730       return false;
 731     for (unsigned i = 1, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
 732       if (!CanEvaluateZExtd(PN->getIncomingValue(i), Ty, Tmp) ||
 733           // TODO: If important, we could handle the case when the BitsToClear
 734           // are known zero in the disagreeing input.
 735           Tmp != BitsToClear)
 736         return false;
 737     return true;
 738   }
 739   default:
 740     // TODO: Can handle more cases here.
 741     return false;
 742   }
 743 }
 744
 745 Instruction *InstCombiner::visitZExt(ZExtInst &CI) {
 746   // If this zero extend is only used by a truncate, let the truncate by
 747   // eliminated before we try to optimize this zext.
 748   if (CI.hasOneUse() && isa<TruncInst>(CI.use_back()))
 749     return 0;
 750
 751   // If one of the common conversion will work, do it.
 752   if (Instruction *Result = commonCastTransforms(CI))
 753     return Result;
 754
 755   // See if we can simplify any instructions used by the input whose sole
 756   // purpose is to compute bits we don't care about.
 757   if (SimplifyDemandedInstructionBits(CI))
 758     return &CI;
 759
 760   Value *Src = CI.getOperand(0);
 761   const Type *SrcTy = Src->getType(), *DestTy = CI.getType();
 762
 763   // Attempt to extend the entire input expression tree to the destination
 764   // type.   Only do this if the dest type is a simple type, don't convert the
 765   // expression tree to something weird like i93 unless the source is also
 766   // strange.
 767   unsigned BitsToClear;
 768   if ((DestTy->isVectorTy() || ShouldChangeType(SrcTy, DestTy)) &&
 769       CanEvaluateZExtd(Src, DestTy, BitsToClear)) {
 770     assert(BitsToClear < SrcTy->getScalarSizeInBits() &&
 771            "Unreasonable BitsToClear");
 772
 773     // Okay, we can transform this!  Insert the new expression now.
 774     DEBUG(dbgs() << "ICE: EvaluateInDifferentType converting expression type"
 775           " to avoid zero extend: " << CI);
 776     Value *Res = EvaluateInDifferentType(Src, DestTy, false);
 777     assert(Res->getType() == DestTy);
 778
 779     uint32_t SrcBitsKept = SrcTy->getScalarSizeInBits()-BitsToClear;
 780     uint32_t DestBitSize = DestTy->getScalarSizeInBits();
 781
 782     // If the high bits are already filled with zeros, just replace this
 783     // cast with the result.
 784     if (MaskedValueIsZero(Res, APInt::getHighBitsSet(DestBitSize,
 785                                                      DestBitSize-SrcBitsKept)))
 786       return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
 787
 788     // We need to emit an AND to clear the high bits.
 789     Constant *C = ConstantInt::get(Res->getType(),
 790                                APInt::getLowBitsSet(DestBitSize, SrcBitsKept));
 791     return BinaryOperator::CreateAnd(Res, C);
 792   }
 793
 794   // If this is a TRUNC followed by a ZEXT then we are dealing with integral
 795   // types and if the sizes are just right we can convert this into a logical
 796   // 'and' which will be much cheaper than the pair of casts.
 797   if (TruncInst *CSrc = dyn_cast<TruncInst>(Src)) {   // A->B->C cast
 798     // TODO: Subsume this into EvaluateInDifferentType.
 799
 800     // Get the sizes of the types involved.  We know that the intermediate type
 801     // will be smaller than A or C, but don't know the relation between A and C.
 802     Value *A = CSrc->getOperand(0);
 803     unsigned SrcSize = A->getType()->getScalarSizeInBits();
 804     unsigned MidSize = CSrc->getType()->getScalarSizeInBits();
 805     unsigned DstSize = CI.getType()->getScalarSizeInBits();
 806     // If we're actually extending zero bits, then if
 807     // SrcSize <  DstSize: zext(a & mask)
 808     // SrcSize == DstSize: a & mask
 809     // SrcSize  > DstSize: trunc(a) & mask
 810     if (SrcSize < DstSize) {
 811       APInt AndValue(APInt::getLowBitsSet(SrcSize, MidSize));
 812       Constant *AndConst = ConstantInt::get(A->getType(), AndValue);
 813       Value *And = Builder->CreateAnd(A, AndConst, CSrc->getName()+".mask");
 814       return new ZExtInst(And, CI.getType());
 815     }
 816
 817     if (SrcSize == DstSize) {
 818       APInt AndValue(APInt::getLowBitsSet(SrcSize, MidSize));
 819       return BinaryOperator::CreateAnd(A, ConstantInt::get(A->getType(),
 820                                                            AndValue));
 821     }
 822     if (SrcSize > DstSize) {
 823       Value *Trunc = Builder->CreateTrunc(A, CI.getType(), "tmp");
 824       APInt AndValue(APInt::getLowBitsSet(DstSize, MidSize));
 825       return BinaryOperator::CreateAnd(Trunc,
 826                                        ConstantInt::get(Trunc->getType(),
 827                                                         AndValue));
 828     }
 829   }
 830
 831   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Src))
 832     return transformZExtICmp(ICI, CI);
 833
 834   BinaryOperator *SrcI = dyn_cast<BinaryOperator>(Src);
 835   if (SrcI && SrcI->getOpcode() == Instruction::Or) {
 836     // zext (or icmp, icmp) --> or (zext icmp), (zext icmp) if at least one
 837     // of the (zext icmp) will be transformed.
 838     ICmpInst *LHS = dyn_cast<ICmpInst>(SrcI->getOperand(0));
 839     ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(SrcI->getOperand(1));
 840     if (LHS && RHS && LHS->hasOneUse() && RHS->hasOneUse() &&
 841         (transformZExtICmp(LHS, CI, false) ||
 842          transformZExtICmp(RHS, CI, false))) {
 843       Value *LCast = Builder->CreateZExt(LHS, CI.getType(), LHS->getName());
 844       Value *RCast = Builder->CreateZExt(RHS, CI.getType(), RHS->getName());
 845       return BinaryOperator::Create(Instruction::Or, LCast, RCast);
 846     }
 847   }
 848
 849   // zext(trunc(t) & C) -> (t & zext(C)).
 850   if (SrcI && SrcI->getOpcode() == Instruction::And && SrcI->hasOneUse())
 851     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(SrcI->getOperand(1)))
 852       if (TruncInst *TI = dyn_cast<TruncInst>(SrcI->getOperand(0))) {
 853         Value *TI0 = TI->getOperand(0);
 854         if (TI0->getType() == CI.getType())
 855           return
 856             BinaryOperator::CreateAnd(TI0,
 857                                 ConstantExpr::getZExt(C, CI.getType()));
 858       }
 859
 860   // zext((trunc(t) & C) ^ C) -> ((t & zext(C)) ^ zext(C)).
 861   if (SrcI && SrcI->getOpcode() == Instruction::Xor && SrcI->hasOneUse())
 862     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(SrcI->getOperand(1)))
 863       if (BinaryOperator *And = dyn_cast<BinaryOperator>(SrcI->getOperand(0)))
 864         if (And->getOpcode() == Instruction::And && And->hasOneUse() &&
 865             And->getOperand(1) == C)
 866           if (TruncInst *TI = dyn_cast<TruncInst>(And->getOperand(0))) {
 867             Value *TI0 = TI->getOperand(0);
 868             if (TI0->getType() == CI.getType()) {
 869               Constant *ZC = ConstantExpr::getZExt(C, CI.getType());
 870               Value *NewAnd = Builder->CreateAnd(TI0, ZC, "tmp");
 871               return BinaryOperator::CreateXor(NewAnd, ZC);
 872             }
 873           }
 874
 875   // zext (xor i1 X, true) to i32  --> xor (zext i1 X to i32), 1
 876   Value *X;
 877   if (SrcI && SrcI->hasOneUse() && SrcI->getType()->isIntegerTy(1) &&
 878       match(SrcI, m_Not(m_Value(X))) &&
 879       (!X->hasOneUse() || !isa<CmpInst>(X))) {
 880     Value *New = Builder->CreateZExt(X, CI.getType());
 881     return BinaryOperator::CreateXor(New, ConstantInt::get(CI.getType(), 1));
 882   }
 883
 884   return 0;
 885 }
 886
 887 /// transformSExtICmp - Transform (sext icmp) to bitwise / integer operations
 888 /// in order to eliminate the icmp.
 889 Instruction *InstCombiner::transformSExtICmp(ICmpInst *ICI, Instruction &CI) {
 890   Value *Op0 = ICI->getOperand(0), *Op1 = ICI->getOperand(1);
 891   ICmpInst::Predicate Pred = ICI->getPredicate();
 892
 893   if (ConstantInt *Op1C = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
 894     // (x <s  0) ? -1 : 0 -> ashr x, 31        -> all ones if negative
 895     // (x >s -1) ? -1 : 0 -> not (ashr x, 31)  -> all ones if positive
 896     if ((Pred == ICmpInst::ICMP_SLT && Op1C->isZero()) ||
 897         (Pred == ICmpInst::ICMP_SGT && Op1C->isAllOnesValue())) {
 898
 899       Value *Sh = ConstantInt::get(Op0->getType(),
 900                                    Op0->getType()->getScalarSizeInBits()-1);
 901       Value *In = Builder->CreateAShr(Op0, Sh, Op0->getName()+".lobit");
 902       if (In->getType() != CI.getType())
 903         In = Builder->CreateIntCast(In, CI.getType(), true/*SExt*/, "tmp");
 904
 905       if (Pred == ICmpInst::ICMP_SGT)
 906         In = Builder->CreateNot(In, In->getName()+".not");
 907       return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
 908     }
 909
 910     // If we know that only one bit of the LHS of the icmp can be set and we
 911     // have an equality comparison with zero or a power of 2, we can transform
 912     // the icmp and sext into bitwise/integer operations.
 913     if (ICI->hasOneUse() &&
 914         ICI->isEquality() && (Op1C->isZero() || Op1C->getValue().isPowerOf2())){
 915       unsigned BitWidth = Op1C->getType()->getBitWidth();
 916       APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
 917       APInt TypeMask(APInt::getAllOnesValue(BitWidth));
 918       ComputeMaskedBits(Op0, TypeMask, KnownZero, KnownOne);
 919
 920       APInt KnownZeroMask(~KnownZero);
 921       if (KnownZeroMask.isPowerOf2()) {
 922         Value *In = ICI->getOperand(0);
 923
 924         // If the icmp tests for a known zero bit we can constant fold it.
 925         if (!Op1C->isZero() && Op1C->getValue() != KnownZeroMask) {
 926           Value *V = Pred == ICmpInst::ICMP_NE ?
 927                        ConstantInt::getAllOnesValue(CI.getType()) :
 928                        ConstantInt::getNullValue(CI.getType());
 929           return ReplaceInstUsesWith(CI, V);
 930         }
 931
 932         if (!Op1C->isZero() == (Pred == ICmpInst::ICMP_NE)) {
 933           // sext ((x & 2^n) == 0)   -> (x >> n) - 1
 934           // sext ((x & 2^n) != 2^n) -> (x >> n) - 1
 935           unsigned ShiftAmt = KnownZeroMask.countTrailingZeros();
 936           // Perform a right shift to place the desired bit in the LSB.
 937           if (ShiftAmt)
 938             In = Builder->CreateLShr(In,
 939                                      ConstantInt::get(In->getType(), ShiftAmt));
 940
 941           // At this point "In" is either 1 or 0. Subtract 1 to turn
 942           // {1, 0} -> {0, -1}.
 943           In = Builder->CreateAdd(In,
 944                                   ConstantInt::getAllOnesValue(In->getType()),
 945                                   "sext");
 946         } else {
 947           // sext ((x & 2^n) != 0)   -> (x << bitwidth-n) a>> bitwidth-1
 948           // sext ((x & 2^n) == 2^n) -> (x << bitwidth-n) a>> bitwidth-1
 949           unsigned ShiftAmt = KnownZeroMask.countLeadingZeros();
 950           // Perform a left shift to place the desired bit in the MSB.
 951           if (ShiftAmt)
 952             In = Builder->CreateShl(In,
 953                                     ConstantInt::get(In->getType(), ShiftAmt));
 954
 955           // Distribute the bit over the whole bit width.
 956           In = Builder->CreateAShr(In, ConstantInt::get(In->getType(),
 957                                                         BitWidth - 1), "sext");
 958         }
 959
 960         if (CI.getType() == In->getType())
 961           return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
 962         return CastInst::CreateIntegerCast(In, CI.getType(), true/*SExt*/);
 963       }
 964     }
 965   }
 966
 967   // vector (x <s 0) ? -1 : 0 -> ashr x, 31   -> all ones if signed.
 968   if (const VectorType *VTy = dyn_cast<VectorType>(CI.getType())) {
 969     if (Pred == ICmpInst::ICMP_SLT && match(Op1, m_Zero()) &&
 970         Op0->getType() == CI.getType()) {
 971       const Type *EltTy = VTy->getElementType();
 972
 973       // splat the shift constant to a constant vector.
 974       Constant *VSh = ConstantInt::get(VTy, EltTy->getScalarSizeInBits()-1);
 975       Value *In = Builder->CreateAShr(Op0, VSh, Op0->getName()+".lobit");
 976       return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
 977     }
 978   }
 979
 980   return 0;
 981 }
 982
 983 /// CanEvaluateSExtd - Return true if we can take the specified value
 984 /// and return it as type Ty without inserting any new casts and without
 985 /// changing the value of the common low bits.  This is used by code that tries
 986 /// to promote integer operations to a wider types will allow us to eliminate
 987 /// the extension.
 988 ///
 989 /// This function works on both vectors and scalars.
 990 ///
 991 static bool CanEvaluateSExtd(Value *V, const Type *Ty) {
 992   assert(V->getType()->getScalarSizeInBits() < Ty->getScalarSizeInBits() &&
 993          "Can't sign extend type to a smaller type");
 994   // If this is a constant, it can be trivially promoted.
 995   if (isa<Constant>(V))
 996     return true;
 997
 998   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
 999   if (!I) return false;
1000
1001   // If this is a truncate from the dest type, we can trivially eliminate it,
1002   // even if it has multiple uses.
1003   // FIXME: This is currently disabled until codegen can handle this without
1004   // pessimizing code, PR5997.
1005   if (0 && isa<TruncInst>(I) && I->getOperand(0)->getType() == Ty)
1006     return true;
1007
1008   // We can't extend or shrink something that has multiple uses: doing so would
1009   // require duplicating the instruction in general, which isn't profitable.
1010   if (!I->hasOneUse()) return false;
1011
1012   switch (I->getOpcode()) {
1013   case Instruction::SExt:  // sext(sext(x)) -> sext(x)
1014   case Instruction::ZExt:  // sext(zext(x)) -> zext(x)
1015   case Instruction::Trunc: // sext(trunc(x)) -> trunc(x) or sext(x)
1016     return true;
1017   case Instruction::And:
1018   case Instruction::Or:
1019   case Instruction::Xor:
1020   case Instruction::Add:
1021   case Instruction::Sub:
1022   case Instruction::Mul:
1023     // These operators can all arbitrarily be extended if their inputs can.
1024     return CanEvaluateSExtd(I->getOperand(0), Ty) &&
1025            CanEvaluateSExtd(I->getOperand(1), Ty);
1026
1027   //case Instruction::Shl:   TODO
1028   //case Instruction::LShr:  TODO
1029
1030   case Instruction::Select:
1031     return CanEvaluateSExtd(I->getOperand(1), Ty) &&
1032            CanEvaluateSExtd(I->getOperand(2), Ty);
1033
1034   case Instruction::PHI: {
1035     // We can change a phi if we can change all operands.  Note that we never
1036     // get into trouble with cyclic PHIs here because we only consider
1037     // instructions with a single use.
1038     PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
1039     for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
1040       if (!CanEvaluateSExtd(PN->getIncomingValue(i), Ty)) return false;
1041     return true;
1042   }
1043   default:
1044     // TODO: Can handle more cases here.
1045     break;
1046   }
1047
1048   return false;
1049 }
1050
1051 Instruction *InstCombiner::visitSExt(SExtInst &CI) {
1052   // If this sign extend is only used by a truncate, let the truncate by
1053   // eliminated before we try to optimize this zext.
1054   if (CI.hasOneUse() && isa<TruncInst>(CI.use_back()))
1055     return 0;
1056
1057   if (Instruction *I = commonCastTransforms(CI))
1058     return I;
1059
1060   // See if we can simplify any instructions used by the input whose sole
1061   // purpose is to compute bits we don't care about.
1062   if (SimplifyDemandedInstructionBits(CI))
1063     return &CI;
1064
1065   Value *Src = CI.getOperand(0);
1066   const Type *SrcTy = Src->getType(), *DestTy = CI.getType();
1067
1068   // Attempt to extend the entire input expression tree to the destination
1069   // type.   Only do this if the dest type is a simple type, don't convert the
1070   // expression tree to something weird like i93 unless the source is also
1071   // strange.
1072   if ((DestTy->isVectorTy() || ShouldChangeType(SrcTy, DestTy)) &&
1073       CanEvaluateSExtd(Src, DestTy)) {
1074     // Okay, we can transform this!  Insert the new expression now.
1075     DEBUG(dbgs() << "ICE: EvaluateInDifferentType converting expression type"
1076           " to avoid sign extend: " << CI);
1077     Value *Res = EvaluateInDifferentType(Src, DestTy, true);
1078     assert(Res->getType() == DestTy);
1079
1080     uint32_t SrcBitSize = SrcTy->getScalarSizeInBits();
1081     uint32_t DestBitSize = DestTy->getScalarSizeInBits();
1082
1083     // If the high bits are already filled with sign bit, just replace this
1084     // cast with the result.
1085     if (ComputeNumSignBits(Res) > DestBitSize - SrcBitSize)
1086       return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
1087
1088     // We need to emit a shl + ashr to do the sign extend.
1089     Value *ShAmt = ConstantInt::get(DestTy, DestBitSize-SrcBitSize);
1090     return BinaryOperator::CreateAShr(Builder->CreateShl(Res, ShAmt, "sext"),
1091                                       ShAmt);
1092   }
1093
1094   // If this input is a trunc from our destination, then turn sext(trunc(x))
1095   // into shifts.
1096   if (TruncInst *TI = dyn_cast<TruncInst>(Src))
1097     if (TI->hasOneUse() && TI->getOperand(0)->getType() == DestTy) {
1098       uint32_t SrcBitSize = SrcTy->getScalarSizeInBits();
1099       uint32_t DestBitSize = DestTy->getScalarSizeInBits();
1100
1101       // We need to emit a shl + ashr to do the sign extend.
1102       Value *ShAmt = ConstantInt::get(DestTy, DestBitSize-SrcBitSize);
1103       Value *Res = Builder->CreateShl(TI->getOperand(0), ShAmt, "sext");
1104       return BinaryOperator::CreateAShr(Res, ShAmt);
1105     }
1106
1107   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Src))
1108     return transformSExtICmp(ICI, CI);
1109
1110   // If the input is a shl/ashr pair of a same constant, then this is a sign
1111   // extension from a smaller value.  If we could trust arbitrary bitwidth
1112   // integers, we could turn this into a truncate to the smaller bit and then
1113   // use a sext for the whole extension.  Since we don't, look deeper and check
1114   // for a truncate.  If the source and dest are the same type, eliminate the
1115   // trunc and extend and just do shifts.  For example, turn:
1116   //   %a = trunc i32 %i to i8
1117   //   %b = shl i8 %a, 6
1118   //   %c = ashr i8 %b, 6
1119   //   %d = sext i8 %c to i32
1120   // into:
1121   //   %a = shl i32 %i, 30
1122   //   %d = ashr i32 %a, 30
1123   Value *A = 0;
1124   // TODO: Eventually this could be subsumed by EvaluateInDifferentType.
1125   ConstantInt *BA = 0, *CA = 0;
1126   if (match(Src, m_AShr(m_Shl(m_Trunc(m_Value(A)), m_ConstantInt(BA)),
1127                         m_ConstantInt(CA))) &&
1128       BA == CA && A->getType() == CI.getType()) {
1129     unsigned MidSize = Src->getType()->getScalarSizeInBits();
1130     unsigned SrcDstSize = CI.getType()->getScalarSizeInBits();
1131     unsigned ShAmt = CA->getZExtValue()+SrcDstSize-MidSize;
1132     Constant *ShAmtV = ConstantInt::get(CI.getType(), ShAmt);
1133     A = Builder->CreateShl(A, ShAmtV, CI.getName());
1134     return BinaryOperator::CreateAShr(A, ShAmtV);
1135   }
1136
1137   return 0;
1138 }
1139
1140
1141 /// FitsInFPType - Return a Constant* for the specified FP constant if it fits
1142 /// in the specified FP type without changing its value.
1143 static Constant *FitsInFPType(ConstantFP *CFP, const fltSemantics &Sem) {
1144   bool losesInfo;
1145   APFloat F = CFP->getValueAPF();
1146   (void)F.convert(Sem, APFloat::rmNearestTiesToEven, &losesInfo);
1147   if (!losesInfo)
1148     return ConstantFP::get(CFP->getContext(), F);
1149   return 0;
1150 }
1151
1152 /// LookThroughFPExtensions - If this is an fp extension instruction, look
1153 /// through it until we get the source value.
1154 static Value *LookThroughFPExtensions(Value *V) {
1155   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
1156     if (I->getOpcode() == Instruction::FPExt)
1157       return LookThroughFPExtensions(I->getOperand(0));
1158
1159   // If this value is a constant, return the constant in the smallest FP type
1160   // that can accurately represent it.  This allows us to turn
1161   // (float)((double)X+2.0) into x+2.0f.
1162   if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(V)) {
1163     if (CFP->getType() == Type::getPPC_FP128Ty(V->getContext()))
1164       return V;  // No constant folding of this.
1165     // See if the value can be truncated to float and then reextended.
1166     if (Value *V = FitsInFPType(CFP, APFloat::IEEEsingle))
1167       return V;
1168     if (CFP->getType()->isDoubleTy())
1169       return V;  // Won't shrink.
1170     if (Value *V = FitsInFPType(CFP, APFloat::IEEEdouble))
1171       return V;
1172     // Don't try to shrink to various long double types.
1173   }
1174
1175   return V;
1176 }
1177
1178 Instruction *InstCombiner::visitFPTrunc(FPTruncInst &CI) {
1179   if (Instruction *I = commonCastTransforms(CI))
1180     return I;
1181
1182   // If we have fptrunc(fadd (fpextend x), (fpextend y)), where x and y are
1183   // smaller than the destination type, we can eliminate the truncate by doing
1184   // the add as the smaller type.  This applies to fadd/fsub/fmul/fdiv as well
1185   // as many builtins (sqrt, etc).
1186   BinaryOperator *OpI = dyn_cast<BinaryOperator>(CI.getOperand(0));
1187   if (OpI && OpI->hasOneUse()) {
1188     switch (OpI->getOpcode()) {
1189     default: break;
1190     case Instruction::FAdd:
1191     case Instruction::FSub:
1192     case Instruction::FMul:
1193     case Instruction::FDiv:
1194     case Instruction::FRem:
1195       const Type *SrcTy = OpI->getType();
1196       Value *LHSTrunc = LookThroughFPExtensions(OpI->getOperand(0));
1197       Value *RHSTrunc = LookThroughFPExtensions(OpI->getOperand(1));
1198       if (LHSTrunc->getType() != SrcTy &&
1199           RHSTrunc->getType() != SrcTy) {
1200         unsigned DstSize = CI.getType()->getScalarSizeInBits();
1201         // If the source types were both smaller than the destination type of
1202         // the cast, do this xform.
1203         if (LHSTrunc->getType()->getScalarSizeInBits() <= DstSize &&
1204             RHSTrunc->getType()->getScalarSizeInBits() <= DstSize) {
1205           LHSTrunc = Builder->CreateFPExt(LHSTrunc, CI.getType());
1206           RHSTrunc = Builder->CreateFPExt(RHSTrunc, CI.getType());
1207           return BinaryOperator::Create(OpI->getOpcode(), LHSTrunc, RHSTrunc);
1208         }
1209       }
1210       break;
1211     }
1212   }
1213
1214   // Fold (fptrunc (sqrt (fpext x))) -> (sqrtf x)
1215   // NOTE: This should be disabled by -fno-builtin-sqrt if we ever support it.
1216   CallInst *Call = dyn_cast<CallInst>(CI.getOperand(0));
1217   if (Call && Call->getCalledFunction() &&
1218       Call->getCalledFunction()->getName() == "sqrt" &&
1219       Call->getNumArgOperands() == 1) {
1220     CastInst *Arg = dyn_cast<CastInst>(Call->getArgOperand(0));
1221     if (Arg && Arg->getOpcode() == Instruction::FPExt &&
1222         CI.getType()->isFloatTy() &&
1223         Call->getType()->isDoubleTy() &&
1224         Arg->getType()->isDoubleTy() &&
1225         Arg->getOperand(0)->getType()->isFloatTy()) {
1226       Function *Callee = Call->getCalledFunction();
1227       Module *M = CI.getParent()->getParent()->getParent();
1228       Constant *SqrtfFunc = M->getOrInsertFunction("sqrtf",
1229                                                    Callee->getAttributes(),
1230                                                    Builder->getFloatTy(),
1231                                                    Builder->getFloatTy(),
1232                                                    NULL);
1233       CallInst *ret = CallInst::Create(SqrtfFunc, Arg->getOperand(0),
1234                                        "sqrtfcall");
1235       ret->setAttributes(Callee->getAttributes());
1236
1237
1238       // Remove the old Call.  With -fmath-errno, it won't get marked readnone.
1239       ReplaceInstUsesWith(*Call, UndefValue::get(Call->getType()));
1240       EraseInstFromFunction(*Call);
1241       return ret;
1242     }
1243   }
1244
1245   return 0;
1246 }
1247
1248 Instruction *InstCombiner::visitFPExt(CastInst &CI) {
1249   return commonCastTransforms(CI);
1250 }
1251
1252 Instruction *InstCombiner::visitFPToUI(FPToUIInst &FI) {
1253   Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(FI.getOperand(0));
1254   if (OpI == 0)
1255     return commonCastTransforms(FI);
1256
1257   // fptoui(uitofp(X)) --> X
1258   // fptoui(sitofp(X)) --> X
1259   // This is safe if the intermediate type has enough bits in its mantissa to
1260   // accurately represent all values of X.  For example, do not do this with
1261   // i64->float->i64.  This is also safe for sitofp case, because any negative
1262   // 'X' value would cause an undefined result for the fptoui.
1263   if ((isa<UIToFPInst>(OpI) || isa<SIToFPInst>(OpI)) &&
1264       OpI->getOperand(0)->getType() == FI.getType() &&
1265       (int)FI.getType()->getScalarSizeInBits() < /*extra bit for sign */
1266                     OpI->getType()->getFPMantissaWidth())
1267     return ReplaceInstUsesWith(FI, OpI->getOperand(0));
1268
1269   return commonCastTransforms(FI);
1270 }
1271
1272 Instruction *InstCombiner::visitFPToSI(FPToSIInst &FI) {
1273   Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(FI.getOperand(0));
1274   if (OpI == 0)
1275     return commonCastTransforms(FI);
1276
1277   // fptosi(sitofp(X)) --> X
1278   // fptosi(uitofp(X)) --> X
1279   // This is safe if the intermediate type has enough bits in its mantissa to
1280   // accurately represent all values of X.  For example, do not do this with
1281   // i64->float->i64.  This is also safe for sitofp case, because any negative
1282   // 'X' value would cause an undefined result for the fptoui.
1283   if ((isa<UIToFPInst>(OpI) || isa<SIToFPInst>(OpI)) &&
1284       OpI->getOperand(0)->getType() == FI.getType() &&
1285       (int)FI.getType()->getScalarSizeInBits() <=
1286                     OpI->getType()->getFPMantissaWidth())
1287     return ReplaceInstUsesWith(FI, OpI->getOperand(0));
1288
1289   return commonCastTransforms(FI);
1290 }
1291
1292 Instruction *InstCombiner::visitUIToFP(CastInst &CI) {
1293   return commonCastTransforms(CI);
1294 }
1295
1296 Instruction *InstCombiner::visitSIToFP(CastInst &CI) {
1297   return commonCastTransforms(CI);
1298 }
1299
1300 Instruction *InstCombiner::visitIntToPtr(IntToPtrInst &CI) {
1301   // If the source integer type is not the intptr_t type for this target, do a
1302   // trunc or zext to the intptr_t type, then inttoptr of it.  This allows the
1303   // cast to be exposed to other transforms.
1304   if (TD) {
1305     if (CI.getOperand(0)->getType()->getScalarSizeInBits() >
1306         TD->getPointerSizeInBits()) {
1307       Value *P = Builder->CreateTrunc(CI.getOperand(0),
1308                                       TD->getIntPtrType(CI.getContext()), "tmp");
1309       return new IntToPtrInst(P, CI.getType());
1310     }
1311     if (CI.getOperand(0)->getType()->getScalarSizeInBits() <
1312         TD->getPointerSizeInBits()) {
1313       Value *P = Builder->CreateZExt(CI.getOperand(0),
1314                                      TD->getIntPtrType(CI.getContext()), "tmp");
1315       return new IntToPtrInst(P, CI.getType());
1316     }
1317   }
1318
1319   if (Instruction *I = commonCastTransforms(CI))
1320     return I;
1321
1322   return 0;
1323 }
1324
1325 /// @brief Implement the transforms for cast of pointer (bitcast/ptrtoint)
1326 Instruction *InstCombiner::commonPointerCastTransforms(CastInst &CI) {
1327   Value *Src = CI.getOperand(0);
1328
1329   if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Src)) {
1330     // If casting the result of a getelementptr instruction with no offset, turn
1331     // this into a cast of the original pointer!
1332     if (GEP->hasAllZeroIndices()) {
1333       // Changing the cast operand is usually not a good idea but it is safe
1334       // here because the pointer operand is being replaced with another
1335       // pointer operand so the opcode doesn't need to change.
1336       Worklist.Add(GEP);
1337       CI.setOperand(0, GEP->getOperand(0));
1338       return &CI;
1339     }
1340
1341     // If the GEP has a single use, and the base pointer is a bitcast, and the
1342     // GEP computes a constant offset, see if we can convert these three
1343     // instructions into fewer.  This typically happens with unions and other
1344     // non-type-safe code.
1345     if (TD && GEP->hasOneUse() && isa<BitCastInst>(GEP->getOperand(0)) &&
1346         GEP->hasAllConstantIndices()) {
1347       // We are guaranteed to get a constant from EmitGEPOffset.
1348       ConstantInt *OffsetV = cast<ConstantInt>(EmitGEPOffset(GEP));
1349       int64_t Offset = OffsetV->getSExtValue();
1350
1351       // Get the base pointer input of the bitcast, and the type it points to.
1352       Value *OrigBase = cast<BitCastInst>(GEP->getOperand(0))->getOperand(0);
1353       const Type *GEPIdxTy =
1354       cast<PointerType>(OrigBase->getType())->getElementType();
1355       SmallVector<Value*, 8> NewIndices;
1356       if (FindElementAtOffset(GEPIdxTy, Offset, NewIndices)) {
1357         // If we were able to index down into an element, create the GEP
1358         // and bitcast the result.  This eliminates one bitcast, potentially
1359         // two.
1360         Value *NGEP = cast<GEPOperator>(GEP)->isInBounds() ?
1361         Builder->CreateInBoundsGEP(OrigBase,
1362                                    NewIndices.begin(), NewIndices.end()) :
1363         Builder->CreateGEP(OrigBase, NewIndices.begin(), NewIndices.end());
1364         NGEP->takeName(GEP);
1365
1366         if (isa<BitCastInst>(CI))
1367           return new BitCastInst(NGEP, CI.getType());
1368         assert(isa<PtrToIntInst>(CI));
1369         return new PtrToIntInst(NGEP, CI.getType());
1370       }
1371     }
1372   }
1373
1374   return commonCastTransforms(CI);
1375 }
1376
1377 Instruction *InstCombiner::visitPtrToInt(PtrToIntInst &CI) {
1378   // If the destination integer type is not the intptr_t type for this target,
1379   // do a ptrtoint to intptr_t then do a trunc or zext.  This allows the cast
1380   // to be exposed to other transforms.
1381   if (TD) {
1382     if (CI.getType()->getScalarSizeInBits() < TD->getPointerSizeInBits()) {
1383       Value *P = Builder->CreatePtrToInt(CI.getOperand(0),
1384                                          TD->getIntPtrType(CI.getContext()),
1385                                          "tmp");
1386       return new TruncInst(P, CI.getType());
1387     }
1388     if (CI.getType()->getScalarSizeInBits() > TD->getPointerSizeInBits()) {
1389       Value *P = Builder->CreatePtrToInt(CI.getOperand(0),
1390                                          TD->getIntPtrType(CI.getContext()),
1391                                          "tmp");
1392       return new ZExtInst(P, CI.getType());
1393     }
1394   }
1395
1396   return commonPointerCastTransforms(CI);
1397 }
1398
1399 /// OptimizeVectorResize - This input value (which is known to have vector type)
1400 /// is being zero extended or truncated to the specified vector type.  Try to
1401 /// replace it with a shuffle (and vector/vector bitcast) if possible.
1402 ///
1403 /// The source and destination vector types may have different element types.
1404 static Instruction *OptimizeVectorResize(Value *InVal, const VectorType *DestTy,
1405                                          InstCombiner &IC) {
1406   // We can only do this optimization if the output is a multiple of the input
1407   // element size, or the input is a multiple of the output element size.
1408   // Convert the input type to have the same element type as the output.
1409   const VectorType *SrcTy = cast<VectorType>(InVal->getType());
1410
1411   if (SrcTy->getElementType() != DestTy->getElementType()) {
1412     // The input types don't need to be identical, but for now they must be the
1413     // same size.  There is no specific reason we couldn't handle things like
1414     // <4 x i16> -> <4 x i32> by bitcasting to <2 x i32> but haven't gotten
1415     // there yet.
1416     if (SrcTy->getElementType()->getPrimitiveSizeInBits() !=
1417         DestTy->getElementType()->getPrimitiveSizeInBits())
1418       return 0;
1419
1420     SrcTy = VectorType::get(DestTy->getElementType(), SrcTy->getNumElements());
1421     InVal = IC.Builder->CreateBitCast(InVal, SrcTy);
1422   }
1423
1424   // Now that the element types match, get the shuffle mask and RHS of the
1425   // shuffle to use, which depends on whether we're increasing or decreasing the
1426   // size of the input.
1427   SmallVector<Constant*, 16> ShuffleMask;
1428   Value *V2;
1429   const IntegerType *Int32Ty = Type::getInt32Ty(SrcTy->getContext());
1430
1431   if (SrcTy->getNumElements() > DestTy->getNumElements()) {
1432     // If we're shrinking the number of elements, just shuffle in the low
1433     // elements from the input and use undef as the second shuffle input.
1434     V2 = UndefValue::get(SrcTy);
1435     for (unsigned i = 0, e = DestTy->getNumElements(); i != e; ++i)
1436       ShuffleMask.push_back(ConstantInt::get(Int32Ty, i));
1437
1438   } else {
1439     // If we're increasing the number of elements, shuffle in all of the
1440     // elements from InVal and fill the rest of the result elements with zeros
1441     // from a constant zero.
1442     V2 = Constant::getNullValue(SrcTy);
1443     unsigned SrcElts = SrcTy->getNumElements();
1444     for (unsigned i = 0, e = SrcElts; i != e; ++i)
1445       ShuffleMask.push_back(ConstantInt::get(Int32Ty, i));
1446
1447     // The excess elements reference the first element of the zero input.
1448     ShuffleMask.append(DestTy->getNumElements()-SrcElts,
1449                        ConstantInt::get(Int32Ty, SrcElts));
1450   }
1451
1452   return new ShuffleVectorInst(InVal, V2, ConstantVector::get(ShuffleMask));
1453 }
1454
1455 static bool isMultipleOfTypeSize(unsigned Value, const Type *Ty) {
1456   return Value % Ty->getPrimitiveSizeInBits() == 0;
1457 }
1458
1459 static unsigned getTypeSizeIndex(unsigned Value, const Type *Ty) {
1460   return Value / Ty->getPrimitiveSizeInBits();
1461 }
1462
1463 /// CollectInsertionElements - V is a value which is inserted into a vector of
1464 /// VecEltTy.  Look through the value to see if we can decompose it into
1465 /// insertions into the vector.  See the example in the comment for
1466 /// OptimizeIntegerToVectorInsertions for the pattern this handles.
1467 /// The type of V is always a non-zero multiple of VecEltTy's size.
1468 ///
1469 /// This returns false if the pattern can't be matched or true if it can,
1470 /// filling in Elements with the elements found here.
1471 static bool CollectInsertionElements(Value *V, unsigned ElementIndex,
1472                                      SmallVectorImpl<Value*> &Elements,
1473                                      const Type *VecEltTy) {
1474   // Undef values never contribute useful bits to the result.
1475   if (isa<UndefValue>(V)) return true;
1476
1477   // If we got down to a value of the right type, we win, try inserting into the
1478   // right element.
1479   if (V->getType() == VecEltTy) {
1480     // Inserting null doesn't actually insert any elements.
1481     if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
1482       if (C->isNullValue())
1483         return true;
1484
1485     // Fail if multiple elements are inserted into this slot.
1486     if (ElementIndex >= Elements.size() || Elements[ElementIndex] != 0)
1487       return false;
1488
1489     Elements[ElementIndex] = V;
1490     return true;
1491   }
1492
1493   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V)) {
1494     // Figure out the # elements this provides, and bitcast it or slice it up
1495     // as required.
1496     unsigned NumElts = getTypeSizeIndex(C->getType()->getPrimitiveSizeInBits(),
1497                                         VecEltTy);
1498     // If the constant is the size of a vector element, we just need to bitcast
1499     // it to the right type so it gets properly inserted.
1500     if (NumElts == 1)
1501       return CollectInsertionElements(ConstantExpr::getBitCast(C, VecEltTy),
1502                                       ElementIndex, Elements, VecEltTy);
1503
1504     // Okay, this is a constant that covers multiple elements.  Slice it up into
1505     // pieces and insert each element-sized piece into the vector.
1506     if (!isa<IntegerType>(C->getType()))
1507       C = ConstantExpr::getBitCast(C, IntegerType::get(V->getContext(),
1508                                        C->getType()->getPrimitiveSizeInBits()));
1509     unsigned ElementSize = VecEltTy->getPrimitiveSizeInBits();
1510     const Type *ElementIntTy = IntegerType::get(C->getContext(), ElementSize);
1511
1512     for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i) {
1513       Constant *Piece = ConstantExpr::getLShr(C, ConstantInt::get(C->getType(),
1514                                                                i*ElementSize));
1515       Piece = ConstantExpr::getTrunc(Piece, ElementIntTy);
1516       if (!CollectInsertionElements(Piece, ElementIndex+i, Elements, VecEltTy))
1517         return false;
1518     }
1519     return true;
1520   }
1521
1522   if (!V->hasOneUse()) return false;
1523
1524   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
1525   if (I == 0) return false;
1526   switch (I->getOpcode()) {
1527   default: return false; // Unhandled case.
1528   case Instruction::BitCast:
1529     return CollectInsertionElements(I->getOperand(0), ElementIndex,
1530                                     Elements, VecEltTy);
1531   case Instruction::ZExt:
1532     if (!isMultipleOfTypeSize(
1533                           I->getOperand(0)->getType()->getPrimitiveSizeInBits(),
1534                               VecEltTy))
1535       return false;
1536     return CollectInsertionElements(I->getOperand(0), ElementIndex,
1537                                     Elements, VecEltTy);
1538   case Instruction::Or:
1539     return CollectInsertionElements(I->getOperand(0), ElementIndex,
1540                                     Elements, VecEltTy) &&
1541            CollectInsertionElements(I->getOperand(1), ElementIndex,
1542                                     Elements, VecEltTy);
1543   case Instruction::Shl: {
1544     // Must be shifting by a constant that is a multiple of the element size.
1545     ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1));
1546     if (CI == 0) return false;
1547     if (!isMultipleOfTypeSize(CI->getZExtValue(), VecEltTy)) return false;
1548     unsigned IndexShift = getTypeSizeIndex(CI->getZExtValue(), VecEltTy);
1549
1550     return CollectInsertionElements(I->getOperand(0), ElementIndex+IndexShift,
1551                                     Elements, VecEltTy);
1552   }
1553
1554   }
1555 }
1556
1557
1558 /// OptimizeIntegerToVectorInsertions - If the input is an 'or' instruction, we
1559 /// may be doing shifts and ors to assemble the elements of the vector manually.
1560 /// Try to rip the code out and replace it with insertelements.  This is to
1561 /// optimize code like this:
1562 ///
1563 ///    %tmp37 = bitcast float %inc to i32
1564 ///    %tmp38 = zext i32 %tmp37 to i64
1565 ///    %tmp31 = bitcast float %inc5 to i32
1566 ///    %tmp32 = zext i32 %tmp31 to i64
1567 ///    %tmp33 = shl i64 %tmp32, 32
1568 ///    %ins35 = or i64 %tmp33, %tmp38
1569 ///    %tmp43 = bitcast i64 %ins35 to <2 x float>
1570 ///
1571 /// Into two insertelements that do "buildvector{%inc, %inc5}".
1572 static Value *OptimizeIntegerToVectorInsertions(BitCastInst &CI,
1573                                                 InstCombiner &IC) {
1574   const VectorType *DestVecTy = cast<VectorType>(CI.getType());
1575   Value *IntInput = CI.getOperand(0);
1576
1577   SmallVector<Value*, 8> Elements(DestVecTy->getNumElements());
1578   if (!CollectInsertionElements(IntInput, 0, Elements,
1579                                 DestVecTy->getElementType()))
1580     return 0;
1581
1582   // If we succeeded, we know that all of the element are specified by Elements
1583   // or are zero if Elements has a null entry.  Recast this as a set of
1584   // insertions.
1585   Value *Result = Constant::getNullValue(CI.getType());
1586   for (unsigned i = 0, e = Elements.size(); i != e; ++i) {
1587     if (Elements[i] == 0) continue;  // Unset element.
1588
1589     Result = IC.Builder->CreateInsertElement(Result, Elements[i],
1590                                              IC.Builder->getInt32(i));
1591   }
1592
1593   return Result;
1594 }
1595
1596
1597 /// OptimizeIntToFloatBitCast - See if we can optimize an integer->float/double
1598 /// bitcast.  The various long double bitcasts can't get in here.
1599 static Instruction *OptimizeIntToFloatBitCast(BitCastInst &CI,InstCombiner &IC){
1600   Value *Src = CI.getOperand(0);
1601   const Type *DestTy = CI.getType();
1602
1603   // If this is a bitcast from int to float, check to see if the int is an
1604   // extraction from a vector.
1605   Value *VecInput = 0;
1606   // bitcast(trunc(bitcast(somevector)))
1607   if (match(Src, m_Trunc(m_BitCast(m_Value(VecInput)))) &&
1608       isa<VectorType>(VecInput->getType())) {
1609     const VectorType *VecTy = cast<VectorType>(VecInput->getType());
1610     unsigned DestWidth = DestTy->getPrimitiveSizeInBits();
1611
1612     if (VecTy->getPrimitiveSizeInBits() % DestWidth == 0) {
1613       // If the element type of the vector doesn't match the result type,
1614       // bitcast it to be a vector type we can extract from.
1615       if (VecTy->getElementType() != DestTy) {
1616         VecTy = VectorType::get(DestTy,
1617                                 VecTy->getPrimitiveSizeInBits() / DestWidth);
1618         VecInput = IC.Builder->CreateBitCast(VecInput, VecTy);
1619       }
1620
1621       return ExtractElementInst::Create(VecInput, IC.Builder->getInt32(0));
1622     }
1623   }
1624
1625   // bitcast(trunc(lshr(bitcast(somevector), cst))
1626   ConstantInt *ShAmt = 0;
1627   if (match(Src, m_Trunc(m_LShr(m_BitCast(m_Value(VecInput)),
1628                                 m_ConstantInt(ShAmt)))) &&
1629       isa<VectorType>(VecInput->getType())) {
1630     const VectorType *VecTy = cast<VectorType>(VecInput->getType());
1631     unsigned DestWidth = DestTy->getPrimitiveSizeInBits();
1632     if (VecTy->getPrimitiveSizeInBits() % DestWidth == 0 &&
1633         ShAmt->getZExtValue() % DestWidth == 0) {
1634       // If the element type of the vector doesn't match the result type,
1635       // bitcast it to be a vector type we can extract from.
1636       if (VecTy->getElementType() != DestTy) {
1637         VecTy = VectorType::get(DestTy,
1638                                 VecTy->getPrimitiveSizeInBits() / DestWidth);
1639         VecInput = IC.Builder->CreateBitCast(VecInput, VecTy);
1640       }
1641
1642       unsigned Elt = ShAmt->getZExtValue() / DestWidth;
1643       return ExtractElementInst::Create(VecInput, IC.Builder->getInt32(Elt));
1644     }
1645   }
1646   return 0;
1647 }
1648
1649 Instruction *InstCombiner::visitBitCast(BitCastInst &CI) {
1650   // If the operands are integer typed then apply the integer transforms,
1651   // otherwise just apply the common ones.
1652   Value *Src = CI.getOperand(0);
1653   const Type *SrcTy = Src->getType();
1654   const Type *DestTy = CI.getType();
1655
1656   // Get rid of casts from one type to the same type. These are useless and can
1657   // be replaced by the operand.
1658   if (DestTy == Src->getType())
1659     return ReplaceInstUsesWith(CI, Src);
1660
1661   if (const PointerType *DstPTy = dyn_cast<PointerType>(DestTy)) {
1662     const PointerType *SrcPTy = cast<PointerType>(SrcTy);
1663     const Type *DstElTy = DstPTy->getElementType();
1664     const Type *SrcElTy = SrcPTy->getElementType();
1665
1666     // If the address spaces don't match, don't eliminate the bitcast, which is
1667     // required for changing types.
1668     if (SrcPTy->getAddressSpace() != DstPTy->getAddressSpace())
1669       return 0;
1670
1671     // If we are casting a alloca to a pointer to a type of the same
1672     // size, rewrite the allocation instruction to allocate the "right" type.
1673     // There is no need to modify malloc calls because it is their bitcast that
1674     // needs to be cleaned up.
1675     if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(Src))
1676       if (Instruction *V = PromoteCastOfAllocation(CI, *AI))
1677         return V;
1678
1679     // If the source and destination are pointers, and this cast is equivalent
1680     // to a getelementptr X, 0, 0, 0...  turn it into the appropriate gep.
1681     // This can enhance SROA and other transforms that want type-safe pointers.
1682     Constant *ZeroUInt =
1683       Constant::getNullValue(Type::getInt32Ty(CI.getContext()));
1684     unsigned NumZeros = 0;
1685     while (SrcElTy != DstElTy &&
1686            isa<CompositeType>(SrcElTy) && !SrcElTy->isPointerTy() &&
1687            SrcElTy->getNumContainedTypes() /* not "{}" */) {
1688       SrcElTy = cast<CompositeType>(SrcElTy)->getTypeAtIndex(ZeroUInt);
1689       ++NumZeros;
1690     }
1691
1692     // If we found a path from the src to dest, create the getelementptr now.
1693     if (SrcElTy == DstElTy) {
1694       SmallVector<Value*, 8> Idxs(NumZeros+1, ZeroUInt);
1695       return GetElementPtrInst::CreateInBounds(Src, Idxs.begin(), Idxs.end());
1696     }
1697   }
1698
1699   // Try to optimize int -> float bitcasts.
1700   if ((DestTy->isFloatTy() || DestTy->isDoubleTy()) && isa<IntegerType>(SrcTy))
1701     if (Instruction *I = OptimizeIntToFloatBitCast(CI, *this))
1702       return I;
1703
1704   if (const VectorType *DestVTy = dyn_cast<VectorType>(DestTy)) {
1705     if (DestVTy->getNumElements() == 1 && !SrcTy->isVectorTy()) {
1706       Value *Elem = Builder->CreateBitCast(Src, DestVTy->getElementType());
1707       return InsertElementInst::Create(UndefValue::get(DestTy), Elem,
1708                      Constant::getNullValue(Type::getInt32Ty(CI.getContext())));
1709       // FIXME: Canonicalize bitcast(insertelement) -> insertelement(bitcast)
1710     }
1711
1712     if (isa<IntegerType>(SrcTy)) {
1713       // If this is a cast from an integer to vector, check to see if the input
1714       // is a trunc or zext of a bitcast from vector.  If so, we can replace all
1715       // the casts with a shuffle and (potentially) a bitcast.
1716       if (isa<TruncInst>(Src) || isa<ZExtInst>(Src)) {
1717         CastInst *SrcCast = cast<CastInst>(Src);
1718         if (BitCastInst *BCIn = dyn_cast<BitCastInst>(SrcCast->getOperand(0)))
1719           if (isa<VectorType>(BCIn->getOperand(0)->getType()))
1720             if (Instruction *I = OptimizeVectorResize(BCIn->getOperand(0),
1721                                                cast<VectorType>(DestTy), *this))
1722               return I;
1723       }
1724
1725       // If the input is an 'or' instruction, we may be doing shifts and ors to
1726       // assemble the elements of the vector manually.  Try to rip the code out
1727       // and replace it with insertelements.
1728       if (Value *V = OptimizeIntegerToVectorInsertions(CI, *this))
1729         return ReplaceInstUsesWith(CI, V);
1730     }
1731   }
1732
1733   if (const VectorType *SrcVTy = dyn_cast<VectorType>(SrcTy)) {
1734     if (SrcVTy->getNumElements() == 1 && !DestTy->isVectorTy()) {
1735       Value *Elem =
1736         Builder->CreateExtractElement(Src,
1737                    Constant::getNullValue(Type::getInt32Ty(CI.getContext())));
1738       return CastInst::Create(Instruction::BitCast, Elem, DestTy);
1739     }
1740   }
1741
1742   if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(Src)) {
1743     // Okay, we have (bitcast (shuffle ..)).  Check to see if this is
1744     // a bitcast to a vector with the same # elts.
1745     if (SVI->hasOneUse() && DestTy->isVectorTy() &&
1746         cast<VectorType>(DestTy)->getNumElements() ==
1747               SVI->getType()->getNumElements() &&
1748         SVI->getType()->getNumElements() ==
1749           cast<VectorType>(SVI->getOperand(0)->getType())->getNumElements()) {
1750       BitCastInst *Tmp;
1751       // If either of the operands is a cast from CI.getType(), then
1752       // evaluating the shuffle in the casted destination's type will allow
1753       // us to eliminate at least one cast.
1754       if (((Tmp = dyn_cast<BitCastInst>(SVI->getOperand(0))) &&
1755            Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy) ||
1756           ((Tmp = dyn_cast<BitCastInst>(SVI->getOperand(1))) &&
1757            Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy)) {
1758         Value *LHS = Builder->CreateBitCast(SVI->getOperand(0), DestTy);
1759         Value *RHS = Builder->CreateBitCast(SVI->getOperand(1), DestTy);
1760         // Return a new shuffle vector.  Use the same element ID's, as we
1761         // know the vector types match #elts.
1762         return new ShuffleVectorInst(LHS, RHS, SVI->getOperand(2));
1763       }
1764     }
1765   }
1766
1767   if (SrcTy->isPointerTy())
1768     return commonPointerCastTransforms(CI);
1769   return commonCastTransforms(CI);
1770 }