lib/Transforms/InstCombine/InstCombineShifts.cpp

   1 //===- InstCombineShifts.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 visitShl, visitLShr, and visitAShr functions.
  11 //
  12 //===----------------------------------------------------------------------===//
  13
  14 #include "InstCombine.h"
  15 #include "llvm/IntrinsicInst.h"
  16 #include "llvm/Analysis/InstructionSimplify.h"
  17 #include "llvm/Support/PatternMatch.h"
  18 using namespace llvm;
  19 using namespace PatternMatch;
  20
  21 Instruction *InstCombiner::commonShiftTransforms(BinaryOperator &I) {
  22   assert(I.getOperand(1)->getType() == I.getOperand(0)->getType());
  23   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
  24
  25   // See if we can fold away this shift.
  26   if (SimplifyDemandedInstructionBits(I))
  27     return &I;
  28
  29   // Try to fold constant and into select arguments.
  30   if (isa<Constant>(Op0))
  31     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
  32       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI))
  33         return R;
  34
  35   if (ConstantInt *CUI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1))
  36     if (Instruction *Res = FoldShiftByConstant(Op0, CUI, I))
  37       return Res;
  38
  39   // X shift (A srem B) -> X shift (A and B-1) iff B is a power of 2.
  40   // Because shifts by negative values are undefined.
  41   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1))
  42     if (BO->hasOneUse() && BO->getOpcode() == Instruction::SRem)
  43       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1)))
  44         if (CI->getValue().isPowerOf2()) {
  45           Constant *C = ConstantInt::get(BO->getType(), CI->getValue()-1);
  46           Value *Rem = Builder->CreateAnd(BO->getOperand(0), C, BO->getName());
  47           I.setOperand(1, Rem);
  48           return &I;
  49         }
  50
  51   return 0;
  52 }
  53
  54 /// CanEvaluateShifted - See if we can compute the specified value, but shifted
  55 /// logically to the left or right by some number of bits.  This should return
  56 /// true if the expression can be computed for the same cost as the current
  57 /// expression tree.  This is used to eliminate extraneous shifting from things
  58 /// like:
  59 ///      %C = shl i128 %A, 64
  60 ///      %D = shl i128 %B, 96
  61 ///      %E = or i128 %C, %D
  62 ///      %F = lshr i128 %E, 64
  63 /// where the client will ask if E can be computed shifted right by 64-bits.  If
  64 /// this succeeds, the GetShiftedValue function will be called to produce the
  65 /// value.
  66 static bool CanEvaluateShifted(Value *V, unsigned NumBits, bool isLeftShift,
  67                                InstCombiner &IC) {
  68   // We can always evaluate constants shifted.
  69   if (isa<Constant>(V))
  70     return true;
  71
  72   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
  73   if (!I) return false;
  74
  75   // If this is the opposite shift, we can directly reuse the input of the shift
  76   // if the needed bits are already zero in the input.  This allows us to reuse
  77   // the value which means that we don't care if the shift has multiple uses.
  78   //  TODO:  Handle opposite shift by exact value.
  79   ConstantInt *CI = 0;
  80   if ((isLeftShift && match(I, m_LShr(m_Value(), m_ConstantInt(CI)))) ||
  81       (!isLeftShift && match(I, m_Shl(m_Value(), m_ConstantInt(CI))))) {
  82     if (CI->getZExtValue() == NumBits) {
  83       // TODO: Check that the input bits are already zero with MaskedValueIsZero
  84 #if 0
  85       // If this is a truncate of a logical shr, we can truncate it to a smaller
  86       // lshr iff we know that the bits we would otherwise be shifting in are
  87       // already zeros.
  88       uint32_t OrigBitWidth = OrigTy->getScalarSizeInBits();
  89       uint32_t BitWidth = Ty->getScalarSizeInBits();
  90       if (MaskedValueIsZero(I->getOperand(0),
  91             APInt::getHighBitsSet(OrigBitWidth, OrigBitWidth-BitWidth)) &&
  92           CI->getLimitedValue(BitWidth) < BitWidth) {
  93         return CanEvaluateTruncated(I->getOperand(0), Ty);
  94       }
  95 #endif
  96
  97     }
  98   }
  99
 100   // We can't mutate something that has multiple uses: doing so would
 101   // require duplicating the instruction in general, which isn't profitable.
 102   if (!I->hasOneUse()) return false;
 103
 104   switch (I->getOpcode()) {
 105   default: return false;
 106   case Instruction::And:
 107   case Instruction::Or:
 108   case Instruction::Xor:
 109     // Bitwise operators can all arbitrarily be arbitrarily evaluated shifted.
 110     return CanEvaluateShifted(I->getOperand(0), NumBits, isLeftShift, IC) &&
 111            CanEvaluateShifted(I->getOperand(1), NumBits, isLeftShift, IC);
 112
 113   case Instruction::Shl: {
 114     // We can often fold the shift into shifts-by-a-constant.
 115     CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1));
 116     if (CI == 0) return false;
 117
 118     // We can always fold shl(c1)+shl(c2) -> shl(c1+c2).
 119     if (isLeftShift) return true;
 120
 121     // We can always turn shl(c)+shr(c) -> and(c2).
 122     if (CI->getValue() == NumBits) return true;
 123
 124     unsigned TypeWidth = I->getType()->getScalarSizeInBits();
 125
 126     // We can turn shl(c1)+shr(c2) -> shl(c3)+and(c4), but it isn't
 127     // profitable unless we know the and'd out bits are already zero.
 128     if (CI->getZExtValue() > NumBits) {
 129       unsigned LowBits = TypeWidth - CI->getZExtValue();
 130       if (MaskedValueIsZero(I->getOperand(0),
 131                        APInt::getLowBitsSet(TypeWidth, NumBits) << LowBits))
 132         return true;
 133     }
 134
 135     return false;
 136   }
 137   case Instruction::LShr: {
 138     // We can often fold the shift into shifts-by-a-constant.
 139     CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1));
 140     if (CI == 0) return false;
 141
 142     // We can always fold lshr(c1)+lshr(c2) -> lshr(c1+c2).
 143     if (!isLeftShift) return true;
 144
 145     // We can always turn lshr(c)+shl(c) -> and(c2).
 146     if (CI->getValue() == NumBits) return true;
 147
 148     unsigned TypeWidth = I->getType()->getScalarSizeInBits();
 149
 150     // We can always turn lshr(c1)+shl(c2) -> lshr(c3)+and(c4), but it isn't
 151     // profitable unless we know the and'd out bits are already zero.
 152     if (CI->getZExtValue() > NumBits) {
 153       unsigned LowBits = CI->getZExtValue() - NumBits;
 154       if (MaskedValueIsZero(I->getOperand(0),
 155                           APInt::getLowBitsSet(TypeWidth, NumBits) << LowBits))
 156         return true;
 157     }
 158
 159     return false;
 160   }
 161   case Instruction::Select: {
 162     SelectInst *SI = cast<SelectInst>(I);
 163     return CanEvaluateShifted(SI->getTrueValue(), NumBits, isLeftShift, IC) &&
 164            CanEvaluateShifted(SI->getFalseValue(), NumBits, isLeftShift, IC);
 165   }
 166   case Instruction::PHI: {
 167     // We can change a phi if we can change all operands.  Note that we never
 168     // get into trouble with cyclic PHIs here because we only consider
 169     // instructions with a single use.
 170     PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
 171     for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
 172       if (!CanEvaluateShifted(PN->getIncomingValue(i), NumBits, isLeftShift,IC))
 173         return false;
 174     return true;
 175   }
 176   }
 177 }
 178
 179 /// GetShiftedValue - When CanEvaluateShifted returned true for an expression,
 180 /// this value inserts the new computation that produces the shifted value.
 181 static Value *GetShiftedValue(Value *V, unsigned NumBits, bool isLeftShift,
 182                               InstCombiner &IC) {
 183   // We can always evaluate constants shifted.
 184   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V)) {
 185     if (isLeftShift)
 186       V = IC.Builder->CreateShl(C, NumBits);
 187     else
 188       V = IC.Builder->CreateLShr(C, NumBits);
 189     // If we got a constantexpr back, try to simplify it with TD info.
 190     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
 191       V = ConstantFoldConstantExpression(CE, IC.getTargetData());
 192     return V;
 193   }
 194
 195   Instruction *I = cast<Instruction>(V);
 196   IC.Worklist.Add(I);
 197
 198   switch (I->getOpcode()) {
 199   default: assert(0 && "Inconsistency with CanEvaluateShifted");
 200   case Instruction::And:
 201   case Instruction::Or:
 202   case Instruction::Xor:
 203     // Bitwise operators can all arbitrarily be arbitrarily evaluated shifted.
 204     I->setOperand(0, GetShiftedValue(I->getOperand(0), NumBits,isLeftShift,IC));
 205     I->setOperand(1, GetShiftedValue(I->getOperand(1), NumBits,isLeftShift,IC));
 206     return I;
 207
 208   case Instruction::Shl: {
 209     unsigned TypeWidth = I->getType()->getScalarSizeInBits();
 210
 211     // We only accept shifts-by-a-constant in CanEvaluateShifted.
 212     ConstantInt *CI = cast<ConstantInt>(I->getOperand(1));
 213
 214     // We can always fold shl(c1)+shl(c2) -> shl(c1+c2).
 215     if (isLeftShift) {
 216       // If this is oversized composite shift, then unsigned shifts get 0.
 217       unsigned NewShAmt = NumBits+CI->getZExtValue();
 218       if (NewShAmt >= TypeWidth)
 219         return Constant::getNullValue(I->getType());
 220
 221       I->setOperand(1, ConstantInt::get(I->getType(), NewShAmt));
 222       return I;
 223     }
 224
 225     // We turn shl(c)+lshr(c) -> and(c2) if the input doesn't already have
 226     // zeros.
 227     if (CI->getValue() == NumBits) {
 228       APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeWidth, TypeWidth - NumBits));
 229       V = IC.Builder->CreateAnd(I->getOperand(0),
 230                                 ConstantInt::get(I->getContext(), Mask));
 231       if (Instruction *VI = dyn_cast<Instruction>(V)) {
 232         VI->moveBefore(I);
 233         VI->takeName(I);
 234       }
 235       return V;
 236     }
 237
 238     // We turn shl(c1)+shr(c2) -> shl(c3)+and(c4), but only when we know that
 239     // the and won't be needed.
 240     assert(CI->getZExtValue() > NumBits);
 241     I->setOperand(1, ConstantInt::get(I->getType(),
 242                                       CI->getZExtValue() - NumBits));
 243     return I;
 244   }
 245   case Instruction::LShr: {
 246     unsigned TypeWidth = I->getType()->getScalarSizeInBits();
 247     // We only accept shifts-by-a-constant in CanEvaluateShifted.
 248     ConstantInt *CI = cast<ConstantInt>(I->getOperand(1));
 249
 250     // We can always fold lshr(c1)+lshr(c2) -> lshr(c1+c2).
 251     if (!isLeftShift) {
 252       // If this is oversized composite shift, then unsigned shifts get 0.
 253       unsigned NewShAmt = NumBits+CI->getZExtValue();
 254       if (NewShAmt >= TypeWidth)
 255         return Constant::getNullValue(I->getType());
 256
 257       I->setOperand(1, ConstantInt::get(I->getType(), NewShAmt));
 258       return I;
 259     }
 260
 261     // We turn lshr(c)+shl(c) -> and(c2) if the input doesn't already have
 262     // zeros.
 263     if (CI->getValue() == NumBits) {
 264       APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeWidth, TypeWidth - NumBits));
 265       V = IC.Builder->CreateAnd(I->getOperand(0),
 266                                 ConstantInt::get(I->getContext(), Mask));
 267       if (Instruction *VI = dyn_cast<Instruction>(V)) {
 268         VI->moveBefore(I);
 269         VI->takeName(I);
 270       }
 271       return V;
 272     }
 273
 274     // We turn lshr(c1)+shl(c2) -> lshr(c3)+and(c4), but only when we know that
 275     // the and won't be needed.
 276     assert(CI->getZExtValue() > NumBits);
 277     I->setOperand(1, ConstantInt::get(I->getType(),
 278                                       CI->getZExtValue() - NumBits));
 279     return I;
 280   }
 281
 282   case Instruction::Select:
 283     I->setOperand(1, GetShiftedValue(I->getOperand(1), NumBits,isLeftShift,IC));
 284     I->setOperand(2, GetShiftedValue(I->getOperand(2), NumBits,isLeftShift,IC));
 285     return I;
 286   case Instruction::PHI: {
 287     // We can change a phi if we can change all operands.  Note that we never
 288     // get into trouble with cyclic PHIs here because we only consider
 289     // instructions with a single use.
 290     PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
 291     for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
 292       PN->setIncomingValue(i, GetShiftedValue(PN->getIncomingValue(i),
 293                                               NumBits, isLeftShift, IC));
 294     return PN;
 295   }
 296   }
 297 }
 298
 299
 300
 301 Instruction *InstCombiner::FoldShiftByConstant(Value *Op0, ConstantInt *Op1,
 302                                                BinaryOperator &I) {
 303   bool isLeftShift = I.getOpcode() == Instruction::Shl;
 304
 305
 306   // See if we can propagate this shift into the input, this covers the trivial
 307   // cast of lshr(shl(x,c1),c2) as well as other more complex cases.
 308   if (I.getOpcode() != Instruction::AShr &&
 309       CanEvaluateShifted(Op0, Op1->getZExtValue(), isLeftShift, *this)) {
 310     DEBUG(dbgs() << "ICE: GetShiftedValue propagating shift through expression"
 311               " to eliminate shift:\n  IN: " << *Op0 << "\n  SH: " << I <<"\n");
 312
 313     return ReplaceInstUsesWith(I,
 314                  GetShiftedValue(Op0, Op1->getZExtValue(), isLeftShift, *this));
 315   }
 316
 317
 318   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole
 319   // purpose is to compute bits we don't care about.
 320   uint32_t TypeBits = Op0->getType()->getScalarSizeInBits();
 321
 322   // shl i32 X, 32 = 0 and srl i8 Y, 9 = 0, ... just don't eliminate
 323   // a signed shift.
 324   //
 325   if (Op1->uge(TypeBits)) {
 326     if (I.getOpcode() != Instruction::AShr)
 327       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
 328     // ashr i32 X, 32 --> ashr i32 X, 31
 329     I.setOperand(1, ConstantInt::get(I.getType(), TypeBits-1));
 330     return &I;
 331   }
 332
 333   // ((X*C1) << C2) == (X * (C1 << C2))
 334   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
 335     if (BO->getOpcode() == Instruction::Mul && isLeftShift)
 336       if (Constant *BOOp = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1)))
 337         return BinaryOperator::CreateMul(BO->getOperand(0),
 338                                         ConstantExpr::getShl(BOOp, Op1));
 339
 340   // Try to fold constant and into select arguments.
 341   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
 342     if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI))
 343       return R;
 344   if (isa<PHINode>(Op0))
 345     if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
 346       return NV;
 347
 348   // Fold shift2(trunc(shift1(x,c1)), c2) -> trunc(shift2(shift1(x,c1),c2))
 349   if (TruncInst *TI = dyn_cast<TruncInst>(Op0)) {
 350     Instruction *TrOp = dyn_cast<Instruction>(TI->getOperand(0));
 351     // If 'shift2' is an ashr, we would have to get the sign bit into a funny
 352     // place.  Don't try to do this transformation in this case.  Also, we
 353     // require that the input operand is a shift-by-constant so that we have
 354     // confidence that the shifts will get folded together.  We could do this
 355     // xform in more cases, but it is unlikely to be profitable.
 356     if (TrOp && I.isLogicalShift() && TrOp->isShift() &&
 357         isa<ConstantInt>(TrOp->getOperand(1))) {
 358       // Okay, we'll do this xform.  Make the shift of shift.
 359       Constant *ShAmt = ConstantExpr::getZExt(Op1, TrOp->getType());
 360       // (shift2 (shift1 & 0x00FF), c2)
 361       Value *NSh = Builder->CreateBinOp(I.getOpcode(), TrOp, ShAmt,I.getName());
 362
 363       // For logical shifts, the truncation has the effect of making the high
 364       // part of the register be zeros.  Emulate this by inserting an AND to
 365       // clear the top bits as needed.  This 'and' will usually be zapped by
 366       // other xforms later if dead.
 367       unsigned SrcSize = TrOp->getType()->getScalarSizeInBits();
 368       unsigned DstSize = TI->getType()->getScalarSizeInBits();
 369       APInt MaskV(APInt::getLowBitsSet(SrcSize, DstSize));
 370
 371       // The mask we constructed says what the trunc would do if occurring
 372       // between the shifts.  We want to know the effect *after* the second
 373       // shift.  We know that it is a logical shift by a constant, so adjust the
 374       // mask as appropriate.
 375       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl)
 376         MaskV <<= Op1->getZExtValue();
 377       else {
 378         assert(I.getOpcode() == Instruction::LShr && "Unknown logical shift");
 379         MaskV = MaskV.lshr(Op1->getZExtValue());
 380       }
 381
 382       // shift1 & 0x00FF
 383       Value *And = Builder->CreateAnd(NSh,
 384                                       ConstantInt::get(I.getContext(), MaskV),
 385                                       TI->getName());
 386
 387       // Return the value truncated to the interesting size.
 388       return new TruncInst(And, I.getType());
 389     }
 390   }
 391
 392   if (Op0->hasOneUse()) {
 393     if (BinaryOperator *Op0BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
 394       // Turn ((X >> C) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
 395       Value *V1, *V2;
 396       ConstantInt *CC;
 397       switch (Op0BO->getOpcode()) {
 398       default: break;
 399       case Instruction::Add:
 400       case Instruction::And:
 401       case Instruction::Or:
 402       case Instruction::Xor: {
 403         // These operators commute.
 404         // Turn (Y + (X >> C)) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
 405         if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(1)->hasOneUse() &&
 406             match(Op0BO->getOperand(1), m_Shr(m_Value(V1),
 407                   m_Specific(Op1)))) {
 408           Value *YS =         // (Y << C)
 409             Builder->CreateShl(Op0BO->getOperand(0), Op1, Op0BO->getName());
 410           // (X + (Y << C))
 411           Value *X = Builder->CreateBinOp(Op0BO->getOpcode(), YS, V1,
 412                                           Op0BO->getOperand(1)->getName());
 413           uint32_t Op1Val = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
 414           return BinaryOperator::CreateAnd(X, ConstantInt::get(I.getContext(),
 415                      APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits-Op1Val)));
 416         }
 417
 418         // Turn (Y + ((X >> C) & CC)) << C  ->  ((X & (CC << C)) + (Y << C))
 419         Value *Op0BOOp1 = Op0BO->getOperand(1);
 420         if (isLeftShift && Op0BOOp1->hasOneUse() &&
 421             match(Op0BOOp1,
 422                   m_And(m_Shr(m_Value(V1), m_Specific(Op1)),
 423                         m_ConstantInt(CC))) &&
 424             cast<BinaryOperator>(Op0BOOp1)->getOperand(0)->hasOneUse()) {
 425           Value *YS =   // (Y << C)
 426             Builder->CreateShl(Op0BO->getOperand(0), Op1,
 427                                          Op0BO->getName());
 428           // X & (CC << C)
 429           Value *XM = Builder->CreateAnd(V1, ConstantExpr::getShl(CC, Op1),
 430                                          V1->getName()+".mask");
 431           return BinaryOperator::Create(Op0BO->getOpcode(), YS, XM);
 432         }
 433       }
 434
 435       // FALL THROUGH.
 436       case Instruction::Sub: {
 437         // Turn ((X >> C) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
 438         if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(0)->hasOneUse() &&
 439             match(Op0BO->getOperand(0), m_Shr(m_Value(V1),
 440                   m_Specific(Op1)))) {
 441           Value *YS =  // (Y << C)
 442             Builder->CreateShl(Op0BO->getOperand(1), Op1, Op0BO->getName());
 443           // (X + (Y << C))
 444           Value *X = Builder->CreateBinOp(Op0BO->getOpcode(), V1, YS,
 445                                           Op0BO->getOperand(0)->getName());
 446           uint32_t Op1Val = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
 447           return BinaryOperator::CreateAnd(X, ConstantInt::get(I.getContext(),
 448                      APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits-Op1Val)));
 449         }
 450
 451         // Turn (((X >> C)&CC) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (CC << C)
 452         if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(0)->hasOneUse() &&
 453             match(Op0BO->getOperand(0),
 454                   m_And(m_Shr(m_Value(V1), m_Value(V2)),
 455                         m_ConstantInt(CC))) && V2 == Op1 &&
 456             cast<BinaryOperator>(Op0BO->getOperand(0))
 457                 ->getOperand(0)->hasOneUse()) {
 458           Value *YS = // (Y << C)
 459             Builder->CreateShl(Op0BO->getOperand(1), Op1, Op0BO->getName());
 460           // X & (CC << C)
 461           Value *XM = Builder->CreateAnd(V1, ConstantExpr::getShl(CC, Op1),
 462                                          V1->getName()+".mask");
 463
 464           return BinaryOperator::Create(Op0BO->getOpcode(), XM, YS);
 465         }
 466
 467         break;
 468       }
 469       }
 470
 471
 472       // If the operand is an bitwise operator with a constant RHS, and the
 473       // shift is the only use, we can pull it out of the shift.
 474       if (ConstantInt *Op0C = dyn_cast<ConstantInt>(Op0BO->getOperand(1))) {
 475         bool isValid = true;     // Valid only for And, Or, Xor
 476         bool highBitSet = false; // Transform if high bit of constant set?
 477
 478         switch (Op0BO->getOpcode()) {
 479         default: isValid = false; break;   // Do not perform transform!
 480         case Instruction::Add:
 481           isValid = isLeftShift;
 482           break;
 483         case Instruction::Or:
 484         case Instruction::Xor:
 485           highBitSet = false;
 486           break;
 487         case Instruction::And:
 488           highBitSet = true;
 489           break;
 490         }
 491
 492         // If this is a signed shift right, and the high bit is modified
 493         // by the logical operation, do not perform the transformation.
 494         // The highBitSet boolean indicates the value of the high bit of
 495         // the constant which would cause it to be modified for this
 496         // operation.
 497         //
 498         if (isValid && I.getOpcode() == Instruction::AShr)
 499           isValid = Op0C->getValue()[TypeBits-1] == highBitSet;
 500
 501         if (isValid) {
 502           Constant *NewRHS = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), Op0C, Op1);
 503
 504           Value *NewShift =
 505             Builder->CreateBinOp(I.getOpcode(), Op0BO->getOperand(0), Op1);
 506           NewShift->takeName(Op0BO);
 507
 508           return BinaryOperator::Create(Op0BO->getOpcode(), NewShift,
 509                                         NewRHS);
 510         }
 511       }
 512     }
 513   }
 514
 515   // Find out if this is a shift of a shift by a constant.
 516   BinaryOperator *ShiftOp = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0);
 517   if (ShiftOp && !ShiftOp->isShift())
 518     ShiftOp = 0;
 519
 520   if (ShiftOp && isa<ConstantInt>(ShiftOp->getOperand(1))) {
 521     ConstantInt *ShiftAmt1C = cast<ConstantInt>(ShiftOp->getOperand(1));
 522     uint32_t ShiftAmt1 = ShiftAmt1C->getLimitedValue(TypeBits);
 523     uint32_t ShiftAmt2 = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
 524     assert(ShiftAmt2 != 0 && "Should have been simplified earlier");
 525     if (ShiftAmt1 == 0) return 0;  // Will be simplified in the future.
 526     Value *X = ShiftOp->getOperand(0);
 527
 528     uint32_t AmtSum = ShiftAmt1+ShiftAmt2;   // Fold into one big shift.
 529
 530     const IntegerType *Ty = cast<IntegerType>(I.getType());
 531
 532     // Check for (X << c1) << c2  and  (X >> c1) >> c2
 533     if (I.getOpcode() == ShiftOp->getOpcode()) {
 534       // If this is oversized composite shift, then unsigned shifts get 0, ashr
 535       // saturates.
 536       if (AmtSum >= TypeBits) {
 537         if (I.getOpcode() != Instruction::AShr)
 538           return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
 539         AmtSum = TypeBits-1;  // Saturate to 31 for i32 ashr.
 540       }
 541
 542       return BinaryOperator::Create(I.getOpcode(), X,
 543                                     ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
 544     }
 545
 546     if (ShiftAmt1 == ShiftAmt2) {
 547       // If we have ((X >>? C) << C), turn this into X & (-1 << C).
 548       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl &&
 549           ShiftOp->getOpcode() != Instruction::Shl) {
 550         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt1));
 551         return BinaryOperator::CreateAnd(X,
 552                                          ConstantInt::get(I.getContext(),Mask));
 553       }
 554       // If we have ((X << C) >>u C), turn this into X & (-1 >>u C).
 555       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr &&
 556           ShiftOp->getOpcode() == Instruction::Shl) {
 557         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt1));
 558         return BinaryOperator::CreateAnd(X,
 559                                         ConstantInt::get(I.getContext(), Mask));
 560       }
 561     } else if (ShiftAmt1 < ShiftAmt2) {
 562       uint32_t ShiftDiff = ShiftAmt2-ShiftAmt1;
 563
 564       // (X >>? C1) << C2 --> X << (C2-C1) & (-1 << C2)
 565       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl &&
 566           ShiftOp->getOpcode() != Instruction::Shl) {
 567         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr ||
 568                ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr);
 569         Value *Shift = Builder->CreateShl(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
 570
 571         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
 572         return BinaryOperator::CreateAnd(Shift,
 573                                          ConstantInt::get(I.getContext(),Mask));
 574       }
 575
 576       // (X << C1) >>u C2  --> X >>u (C2-C1) & (-1 >> C2)
 577       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr &&
 578           ShiftOp->getOpcode() == Instruction::Shl) {
 579         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::Shl);
 580         Value *Shift = Builder->CreateLShr(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
 581
 582         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
 583         return BinaryOperator::CreateAnd(Shift,
 584                                          ConstantInt::get(I.getContext(),Mask));
 585       }
 586
 587       // We can't handle (X << C1) >>s C2, it shifts arbitrary bits in.
 588     } else {
 589       assert(ShiftAmt2 < ShiftAmt1);
 590       uint32_t ShiftDiff = ShiftAmt1-ShiftAmt2;
 591
 592       // (X >>? C1) << C2 --> X >>? (C1-C2) & (-1 << C2)
 593       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl &&
 594           ShiftOp->getOpcode() != Instruction::Shl) {
 595         Value *Shift = Builder->CreateBinOp(ShiftOp->getOpcode(), X,
 596                                             ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
 597
 598         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
 599         return BinaryOperator::CreateAnd(Shift,
 600                                          ConstantInt::get(I.getContext(),Mask));
 601       }
 602
 603       // (X << C1) >>u C2  --> X << (C1-C2) & (-1 >> C2)
 604       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr &&
 605           ShiftOp->getOpcode() == Instruction::Shl) {
 606         Value *Shift = Builder->CreateShl(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
 607
 608         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
 609         return BinaryOperator::CreateAnd(Shift,
 610                                          ConstantInt::get(I.getContext(),Mask));
 611       }
 612
 613       // We can't handle (X << C1) >>a C2, it shifts arbitrary bits in.
 614     }
 615   }
 616   return 0;
 617 }
 618
 619 Instruction *InstCombiner::visitShl(BinaryOperator &I) {
 620   if (Value *V = SimplifyShlInst(I.getOperand(0), I.getOperand(1), TD))
 621     return ReplaceInstUsesWith(I, V);
 622   return commonShiftTransforms(I);
 623 }
 624
 625 Instruction *InstCombiner::visitLShr(BinaryOperator &I) {
 626   if (Value *V = SimplifyLShrInst(I.getOperand(0), I.getOperand(1), TD))
 627     return ReplaceInstUsesWith(I, V);
 628
 629   if (Instruction *R = commonShiftTransforms(I))
 630     return R;
 631
 632   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
 633
 634   if (ConstantInt *Op1C = dyn_cast<ConstantInt>(Op1))
 635     if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(Op0)) {
 636       unsigned BitWidth = Op0->getType()->getScalarSizeInBits();
 637       // ctlz.i32(x)>>5  --> zext(x == 0)
 638       // cttz.i32(x)>>5  --> zext(x == 0)
 639       // ctpop.i32(x)>>5 --> zext(x == -1)
 640       if ((II->getIntrinsicID() == Intrinsic::ctlz ||
 641            II->getIntrinsicID() == Intrinsic::cttz ||
 642            II->getIntrinsicID() == Intrinsic::ctpop) &&
 643           isPowerOf2_32(BitWidth) && Log2_32(BitWidth) == Op1C->getZExtValue()){
 644         bool isCtPop = II->getIntrinsicID() == Intrinsic::ctpop;
 645         Constant *RHS = ConstantInt::getSigned(Op0->getType(), isCtPop ? -1:0);
 646         Value *Cmp = Builder->CreateICmpEQ(II->getArgOperand(0), RHS);
 647         return new ZExtInst(Cmp, II->getType());
 648       }
 649     }
 650
 651   return 0;
 652 }
 653
 654 Instruction *InstCombiner::visitAShr(BinaryOperator &I) {
 655   if (Value *V = SimplifyAShrInst(I.getOperand(0), I.getOperand(1), TD))
 656     return ReplaceInstUsesWith(I, V);
 657
 658   if (Instruction *R = commonShiftTransforms(I))
 659     return R;
 660
 661   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
 662
 663   if (ConstantInt *Op1C = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
 664     // If the input is a SHL by the same constant (ashr (shl X, C), C), then we
 665     // have a sign-extend idiom.
 666     Value *X;
 667     if (match(Op0, m_Shl(m_Value(X), m_Specific(Op1)))) {
 668       // If the input value is known to already be sign extended enough, delete
 669       // the extension.
 670       if (ComputeNumSignBits(X) > Op1C->getZExtValue())
 671         return ReplaceInstUsesWith(I, X);
 672
 673       // If the input is an extension from the shifted amount value, e.g.
 674       //   %x = zext i8 %A to i32
 675       //   %y = shl i32 %x, 24
 676       //   %z = ashr %y, 24
 677       // then turn this into "z = sext i8 A to i32".
 678       if (ZExtInst *ZI = dyn_cast<ZExtInst>(X)) {
 679         uint32_t SrcBits = ZI->getOperand(0)->getType()->getScalarSizeInBits();
 680         uint32_t DestBits = ZI->getType()->getScalarSizeInBits();
 681         if (Op1C->getZExtValue() == DestBits-SrcBits)
 682           return new SExtInst(ZI->getOperand(0), ZI->getType());
 683       }
 684     }
 685   }
 686
 687   // See if we can turn a signed shr into an unsigned shr.
 688   if (MaskedValueIsZero(Op0,
 689                         APInt::getSignBit(I.getType()->getScalarSizeInBits())))
 690     return BinaryOperator::CreateLShr(Op0, Op1);
 691
 692   // Arithmetic shifting an all-sign-bit value is a no-op.
 693   unsigned NumSignBits = ComputeNumSignBits(Op0);
 694   if (NumSignBits == Op0->getType()->getScalarSizeInBits())
 695     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
 696
 697   return 0;
 698 }
 699