lib/Transforms/InstCombine/InstCombineSimplifyDemanded.cpp

   1 //===- InstCombineSimplifyDemanded.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 contains logic for simplifying instructions based on information
  11 // about how they are used.
  12 //
  13 //===----------------------------------------------------------------------===//
  14
  15 #include "InstCombineInternal.h"
  16 #include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
  17 #include "llvm/IR/IntrinsicInst.h"
  18 #include "llvm/IR/PatternMatch.h"
  19
  20 using namespace llvm;
  21 using namespace llvm::PatternMatch;
  22
  23 #define DEBUG_TYPE "instcombine"
  24
  25 /// ShrinkDemandedConstant - Check to see if the specified operand of the
  26 /// specified instruction is a constant integer.  If so, check to see if there
  27 /// are any bits set in the constant that are not demanded.  If so, shrink the
  28 /// constant and return true.
  29 static bool ShrinkDemandedConstant(Instruction *I, unsigned OpNo,
  30                                    APInt Demanded) {
  31   assert(I && "No instruction?");
  32   assert(OpNo < I->getNumOperands() && "Operand index too large");
  33
  34   // If the operand is not a constant integer, nothing to do.
  35   ConstantInt *OpC = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(OpNo));
  36   if (!OpC) return false;
  37
  38   // If there are no bits set that aren't demanded, nothing to do.
  39   Demanded = Demanded.zextOrTrunc(OpC->getValue().getBitWidth());
  40   if ((~Demanded & OpC->getValue()) == 0)
  41     return false;
  42
  43   // This instruction is producing bits that are not demanded. Shrink the RHS.
  44   Demanded &= OpC->getValue();
  45   I->setOperand(OpNo, ConstantInt::get(OpC->getType(), Demanded));
  46
  47   return true;
  48 }
  49
  50
  51
  52 /// SimplifyDemandedInstructionBits - Inst is an integer instruction that
  53 /// SimplifyDemandedBits knows about.  See if the instruction has any
  54 /// properties that allow us to simplify its operands.
  55 bool InstCombiner::SimplifyDemandedInstructionBits(Instruction &Inst) {
  56   unsigned BitWidth = Inst.getType()->getScalarSizeInBits();
  57   APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
  58   APInt DemandedMask(APInt::getAllOnesValue(BitWidth));
  59
  60   Value *V = SimplifyDemandedUseBits(&Inst, DemandedMask, KnownZero, KnownOne,
  61                                      0, &Inst);
  62   if (!V) return false;
  63   if (V == &Inst) return true;
  64   ReplaceInstUsesWith(Inst, V);
  65   return true;
  66 }
  67
  68 /// SimplifyDemandedBits - This form of SimplifyDemandedBits simplifies the
  69 /// specified instruction operand if possible, updating it in place.  It returns
  70 /// true if it made any change and false otherwise.
  71 bool InstCombiner::SimplifyDemandedBits(Use &U, APInt DemandedMask,
  72                                         APInt &KnownZero, APInt &KnownOne,
  73                                         unsigned Depth) {
  74   auto *UserI = dyn_cast<Instruction>(U.getUser());
  75   Value *NewVal = SimplifyDemandedUseBits(U.get(), DemandedMask, KnownZero,
  76                                           KnownOne, Depth, UserI);
  77   if (!NewVal) return false;
  78   U = NewVal;
  79   return true;
  80 }
  81
  82
  83 /// SimplifyDemandedUseBits - This function attempts to replace V with a simpler
  84 /// value based on the demanded bits.  When this function is called, it is known
  85 /// that only the bits set in DemandedMask of the result of V are ever used
  86 /// downstream. Consequently, depending on the mask and V, it may be possible
  87 /// to replace V with a constant or one of its operands. In such cases, this
  88 /// function does the replacement and returns true. In all other cases, it
  89 /// returns false after analyzing the expression and setting KnownOne and known
  90 /// to be one in the expression.  KnownZero contains all the bits that are known
  91 /// to be zero in the expression. These are provided to potentially allow the
  92 /// caller (which might recursively be SimplifyDemandedBits itself) to simplify
  93 /// the expression. KnownOne and KnownZero always follow the invariant that
  94 /// KnownOne & KnownZero == 0. That is, a bit can't be both 1 and 0. Note that
  95 /// the bits in KnownOne and KnownZero may only be accurate for those bits set
  96 /// in DemandedMask. Note also that the bitwidth of V, DemandedMask, KnownZero
  97 /// and KnownOne must all be the same.
  98 ///
  99 /// This returns null if it did not change anything and it permits no
 100 /// simplification.  This returns V itself if it did some simplification of V's
 101 /// operands based on the information about what bits are demanded. This returns
 102 /// some other non-null value if it found out that V is equal to another value
 103 /// in the context where the specified bits are demanded, but not for all users.
 104 Value *InstCombiner::SimplifyDemandedUseBits(Value *V, APInt DemandedMask,
 105                                              APInt &KnownZero, APInt &KnownOne,
 106                                              unsigned Depth,
 107                                              Instruction *CxtI) {
 108   assert(V != nullptr && "Null pointer of Value???");
 109   assert(Depth <= 6 && "Limit Search Depth");
 110   uint32_t BitWidth = DemandedMask.getBitWidth();
 111   Type *VTy = V->getType();
 112   assert(
 113       (!VTy->isIntOrIntVectorTy() || VTy->getScalarSizeInBits() == BitWidth) &&
 114       KnownZero.getBitWidth() == BitWidth &&
 115       KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
 116       "Value *V, DemandedMask, KnownZero and KnownOne "
 117       "must have same BitWidth");
 118   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V)) {
 119     // We know all of the bits for a constant!
 120     KnownOne = CI->getValue() & DemandedMask;
 121     KnownZero = ~KnownOne & DemandedMask;
 122     return nullptr;
 123   }
 124   if (isa<ConstantPointerNull>(V)) {
 125     // We know all of the bits for a constant!
 126     KnownOne.clearAllBits();
 127     KnownZero = DemandedMask;
 128     return nullptr;
 129   }
 130
 131   KnownZero.clearAllBits();
 132   KnownOne.clearAllBits();
 133   if (DemandedMask == 0) {   // Not demanding any bits from V.
 134     if (isa<UndefValue>(V))
 135       return nullptr;
 136     return UndefValue::get(VTy);
 137   }
 138
 139   if (Depth == 6)        // Limit search depth.
 140     return nullptr;
 141
 142   APInt LHSKnownZero(BitWidth, 0), LHSKnownOne(BitWidth, 0);
 143   APInt RHSKnownZero(BitWidth, 0), RHSKnownOne(BitWidth, 0);
 144
 145   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
 146   if (!I) {
 147     computeKnownBits(V, KnownZero, KnownOne, Depth, CxtI);
 148     return nullptr;        // Only analyze instructions.
 149   }
 150
 151   // If there are multiple uses of this value and we aren't at the root, then
 152   // we can't do any simplifications of the operands, because DemandedMask
 153   // only reflects the bits demanded by *one* of the users.
 154   if (Depth != 0 && !I->hasOneUse()) {
 155     // Despite the fact that we can't simplify this instruction in all User's
 156     // context, we can at least compute the knownzero/knownone bits, and we can
 157     // do simplifications that apply to *just* the one user if we know that
 158     // this instruction has a simpler value in that context.
 159     if (I->getOpcode() == Instruction::And) {
 160       // If either the LHS or the RHS are Zero, the result is zero.
 161       computeKnownBits(I->getOperand(1), RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth + 1,
 162                        CxtI);
 163       computeKnownBits(I->getOperand(0), LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth + 1,
 164                        CxtI);
 165
 166       // If all of the demanded bits are known 1 on one side, return the other.
 167       // These bits cannot contribute to the result of the 'and' in this
 168       // context.
 169       if ((DemandedMask & ~LHSKnownZero & RHSKnownOne) ==
 170           (DemandedMask & ~LHSKnownZero))
 171         return I->getOperand(0);
 172       if ((DemandedMask & ~RHSKnownZero & LHSKnownOne) ==
 173           (DemandedMask & ~RHSKnownZero))
 174         return I->getOperand(1);
 175
 176       // If all of the demanded bits in the inputs are known zeros, return zero.
 177       if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|LHSKnownZero)) == DemandedMask)
 178         return Constant::getNullValue(VTy);
 179
 180     } else if (I->getOpcode() == Instruction::Or) {
 181       // We can simplify (X|Y) -> X or Y in the user's context if we know that
 182       // only bits from X or Y are demanded.
 183
 184       // If either the LHS or the RHS are One, the result is One.
 185       computeKnownBits(I->getOperand(1), RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth + 1,
 186                        CxtI);
 187       computeKnownBits(I->getOperand(0), LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth + 1,
 188                        CxtI);
 189
 190       // If all of the demanded bits are known zero on one side, return the
 191       // other.  These bits cannot contribute to the result of the 'or' in this
 192       // context.
 193       if ((DemandedMask & ~LHSKnownOne & RHSKnownZero) ==
 194           (DemandedMask & ~LHSKnownOne))
 195         return I->getOperand(0);
 196       if ((DemandedMask & ~RHSKnownOne & LHSKnownZero) ==
 197           (DemandedMask & ~RHSKnownOne))
 198         return I->getOperand(1);
 199
 200       // If all of the potentially set bits on one side are known to be set on
 201       // the other side, just use the 'other' side.
 202       if ((DemandedMask & (~RHSKnownZero) & LHSKnownOne) ==
 203           (DemandedMask & (~RHSKnownZero)))
 204         return I->getOperand(0);
 205       if ((DemandedMask & (~LHSKnownZero) & RHSKnownOne) ==
 206           (DemandedMask & (~LHSKnownZero)))
 207         return I->getOperand(1);
 208     } else if (I->getOpcode() == Instruction::Xor) {
 209       // We can simplify (X^Y) -> X or Y in the user's context if we know that
 210       // only bits from X or Y are demanded.
 211
 212       computeKnownBits(I->getOperand(1), RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth + 1,
 213                        CxtI);
 214       computeKnownBits(I->getOperand(0), LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth + 1,
 215                        CxtI);
 216
 217       // If all of the demanded bits are known zero on one side, return the
 218       // other.
 219       if ((DemandedMask & RHSKnownZero) == DemandedMask)
 220         return I->getOperand(0);
 221       if ((DemandedMask & LHSKnownZero) == DemandedMask)
 222         return I->getOperand(1);
 223     }
 224
 225     // Compute the KnownZero/KnownOne bits to simplify things downstream.
 226     computeKnownBits(I, KnownZero, KnownOne, Depth, CxtI);
 227     return nullptr;
 228   }
 229
 230   // If this is the root being simplified, allow it to have multiple uses,
 231   // just set the DemandedMask to all bits so that we can try to simplify the
 232   // operands.  This allows visitTruncInst (for example) to simplify the
 233   // operand of a trunc without duplicating all the logic below.
 234   if (Depth == 0 && !V->hasOneUse())
 235     DemandedMask = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
 236
 237   switch (I->getOpcode()) {
 238   default:
 239     computeKnownBits(I, KnownZero, KnownOne, Depth, CxtI);
 240     break;
 241   case Instruction::And:
 242     // If either the LHS or the RHS are Zero, the result is zero.
 243     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(1), DemandedMask, RHSKnownZero,
 244                              RHSKnownOne, Depth + 1) ||
 245         SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedMask & ~RHSKnownZero,
 246                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth + 1))
 247       return I;
 248     assert(!(RHSKnownZero & RHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?");
 249     assert(!(LHSKnownZero & LHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?");
 250
 251     // If the client is only demanding bits that we know, return the known
 252     // constant.
 253     if ((DemandedMask & ((RHSKnownZero | LHSKnownZero)|
 254                          (RHSKnownOne & LHSKnownOne))) == DemandedMask)
 255       return Constant::getIntegerValue(VTy, RHSKnownOne & LHSKnownOne);
 256
 257     // If all of the demanded bits are known 1 on one side, return the other.
 258     // These bits cannot contribute to the result of the 'and'.
 259     if ((DemandedMask & ~LHSKnownZero & RHSKnownOne) ==
 260         (DemandedMask & ~LHSKnownZero))
 261       return I->getOperand(0);
 262     if ((DemandedMask & ~RHSKnownZero & LHSKnownOne) ==
 263         (DemandedMask & ~RHSKnownZero))
 264       return I->getOperand(1);
 265
 266     // If all of the demanded bits in the inputs are known zeros, return zero.
 267     if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|LHSKnownZero)) == DemandedMask)
 268       return Constant::getNullValue(VTy);
 269
 270     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
 271     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask & ~LHSKnownZero))
 272       return I;
 273
 274     // Output known-1 bits are only known if set in both the LHS & RHS.
 275     KnownOne = RHSKnownOne & LHSKnownOne;
 276     // Output known-0 are known to be clear if zero in either the LHS | RHS.
 277     KnownZero = RHSKnownZero | LHSKnownZero;
 278     break;
 279   case Instruction::Or:
 280     // If either the LHS or the RHS are One, the result is One.
 281     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(1), DemandedMask, RHSKnownZero,
 282                              RHSKnownOne, Depth + 1) ||
 283         SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedMask & ~RHSKnownOne,
 284                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth + 1))
 285       return I;
 286     assert(!(RHSKnownZero & RHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?");
 287     assert(!(LHSKnownZero & LHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?");
 288
 289     // If the client is only demanding bits that we know, return the known
 290     // constant.
 291     if ((DemandedMask & ((RHSKnownZero & LHSKnownZero)|
 292                          (RHSKnownOne | LHSKnownOne))) == DemandedMask)
 293       return Constant::getIntegerValue(VTy, RHSKnownOne | LHSKnownOne);
 294
 295     // If all of the demanded bits are known zero on one side, return the other.
 296     // These bits cannot contribute to the result of the 'or'.
 297     if ((DemandedMask & ~LHSKnownOne & RHSKnownZero) ==
 298         (DemandedMask & ~LHSKnownOne))
 299       return I->getOperand(0);
 300     if ((DemandedMask & ~RHSKnownOne & LHSKnownZero) ==
 301         (DemandedMask & ~RHSKnownOne))
 302       return I->getOperand(1);
 303
 304     // If all of the potentially set bits on one side are known to be set on
 305     // the other side, just use the 'other' side.
 306     if ((DemandedMask & (~RHSKnownZero) & LHSKnownOne) ==
 307         (DemandedMask & (~RHSKnownZero)))
 308       return I->getOperand(0);
 309     if ((DemandedMask & (~LHSKnownZero) & RHSKnownOne) ==
 310         (DemandedMask & (~LHSKnownZero)))
 311       return I->getOperand(1);
 312
 313     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
 314     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
 315       return I;
 316
 317     // Output known-0 bits are only known if clear in both the LHS & RHS.
 318     KnownZero = RHSKnownZero & LHSKnownZero;
 319     // Output known-1 are known to be set if set in either the LHS | RHS.
 320     KnownOne = RHSKnownOne | LHSKnownOne;
 321     break;
 322   case Instruction::Xor: {
 323     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(1), DemandedMask, RHSKnownZero,
 324                              RHSKnownOne, Depth + 1) ||
 325         SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedMask, LHSKnownZero,
 326                              LHSKnownOne, Depth + 1))
 327       return I;
 328     assert(!(RHSKnownZero & RHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?");
 329     assert(!(LHSKnownZero & LHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?");
 330
 331     // Output known-0 bits are known if clear or set in both the LHS & RHS.
 332     APInt IKnownZero = (RHSKnownZero & LHSKnownZero) |
 333                        (RHSKnownOne & LHSKnownOne);
 334     // Output known-1 are known to be set if set in only one of the LHS, RHS.
 335     APInt IKnownOne =  (RHSKnownZero & LHSKnownOne) |
 336                        (RHSKnownOne & LHSKnownZero);
 337
 338     // If the client is only demanding bits that we know, return the known
 339     // constant.
 340     if ((DemandedMask & (IKnownZero|IKnownOne)) == DemandedMask)
 341       return Constant::getIntegerValue(VTy, IKnownOne);
 342
 343     // If all of the demanded bits are known zero on one side, return the other.
 344     // These bits cannot contribute to the result of the 'xor'.
 345     if ((DemandedMask & RHSKnownZero) == DemandedMask)
 346       return I->getOperand(0);
 347     if ((DemandedMask & LHSKnownZero) == DemandedMask)
 348       return I->getOperand(1);
 349
 350     // If all of the demanded bits are known to be zero on one side or the
 351     // other, turn this into an *inclusive* or.
 352     //    e.g. (A & C1)^(B & C2) -> (A & C1)|(B & C2) iff C1&C2 == 0
 353     if ((DemandedMask & ~RHSKnownZero & ~LHSKnownZero) == 0) {
 354       Instruction *Or =
 355         BinaryOperator::CreateOr(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
 356                                  I->getName());
 357       return InsertNewInstWith(Or, *I);
 358     }
 359
 360     // If all of the demanded bits on one side are known, and all of the set
 361     // bits on that side are also known to be set on the other side, turn this
 362     // into an AND, as we know the bits will be cleared.
 363     //    e.g. (X | C1) ^ C2 --> (X | C1) & ~C2 iff (C1&C2) == C2
 364     if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|RHSKnownOne)) == DemandedMask) {
 365       // all known
 366       if ((RHSKnownOne & LHSKnownOne) == RHSKnownOne) {
 367         Constant *AndC = Constant::getIntegerValue(VTy,
 368                                                    ~RHSKnownOne & DemandedMask);
 369         Instruction *And = BinaryOperator::CreateAnd(I->getOperand(0), AndC);
 370         return InsertNewInstWith(And, *I);
 371       }
 372     }
 373
 374     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
 375     // FIXME: for XOR, we prefer to force bits to 1 if they will make a -1.
 376     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
 377       return I;
 378
 379     // If our LHS is an 'and' and if it has one use, and if any of the bits we
 380     // are flipping are known to be set, then the xor is just resetting those
 381     // bits to zero.  We can just knock out bits from the 'and' and the 'xor',
 382     // simplifying both of them.
 383     if (Instruction *LHSInst = dyn_cast<Instruction>(I->getOperand(0)))
 384       if (LHSInst->getOpcode() == Instruction::And && LHSInst->hasOneUse() &&
 385           isa<ConstantInt>(I->getOperand(1)) &&
 386           isa<ConstantInt>(LHSInst->getOperand(1)) &&
 387           (LHSKnownOne & RHSKnownOne & DemandedMask) != 0) {
 388         ConstantInt *AndRHS = cast<ConstantInt>(LHSInst->getOperand(1));
 389         ConstantInt *XorRHS = cast<ConstantInt>(I->getOperand(1));
 390         APInt NewMask = ~(LHSKnownOne & RHSKnownOne & DemandedMask);
 391
 392         Constant *AndC =
 393           ConstantInt::get(I->getType(), NewMask & AndRHS->getValue());
 394         Instruction *NewAnd = BinaryOperator::CreateAnd(I->getOperand(0), AndC);
 395         InsertNewInstWith(NewAnd, *I);
 396
 397         Constant *XorC =
 398           ConstantInt::get(I->getType(), NewMask & XorRHS->getValue());
 399         Instruction *NewXor = BinaryOperator::CreateXor(NewAnd, XorC);
 400         return InsertNewInstWith(NewXor, *I);
 401       }
 402
 403     // Output known-0 bits are known if clear or set in both the LHS & RHS.
 404     KnownZero= (RHSKnownZero & LHSKnownZero) | (RHSKnownOne & LHSKnownOne);
 405     // Output known-1 are known to be set if set in only one of the LHS, RHS.
 406     KnownOne = (RHSKnownZero & LHSKnownOne) | (RHSKnownOne & LHSKnownZero);
 407     break;
 408   }
 409   case Instruction::Select:
 410     // If this is a select as part of a min/max pattern, don't simplify any
 411     // further in case we break the structure.
 412     Value *LHS, *RHS;
 413     if (matchSelectPattern(I, LHS, RHS).Flavor != SPF_UNKNOWN)
 414       return nullptr;
 415
 416     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(2), DemandedMask, RHSKnownZero,
 417                              RHSKnownOne, Depth + 1) ||
 418         SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(1), DemandedMask, LHSKnownZero,
 419                              LHSKnownOne, Depth + 1))
 420       return I;
 421     assert(!(RHSKnownZero & RHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?");
 422     assert(!(LHSKnownZero & LHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?");
 423
 424     // If the operands are constants, see if we can simplify them.
 425     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask) ||
 426         ShrinkDemandedConstant(I, 2, DemandedMask))
 427       return I;
 428
 429     // Only known if known in both the LHS and RHS.
 430     KnownOne = RHSKnownOne & LHSKnownOne;
 431     KnownZero = RHSKnownZero & LHSKnownZero;
 432     break;
 433   case Instruction::Trunc: {
 434     unsigned truncBf = I->getOperand(0)->getType()->getScalarSizeInBits();
 435     DemandedMask = DemandedMask.zext(truncBf);
 436     KnownZero = KnownZero.zext(truncBf);
 437     KnownOne = KnownOne.zext(truncBf);
 438     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedMask, KnownZero,
 439                              KnownOne, Depth + 1))
 440       return I;
 441     DemandedMask = DemandedMask.trunc(BitWidth);
 442     KnownZero = KnownZero.trunc(BitWidth);
 443     KnownOne = KnownOne.trunc(BitWidth);
 444     assert(!(KnownZero & KnownOne) && "Bits known to be one AND zero?");
 445     break;
 446   }
 447   case Instruction::BitCast:
 448     if (!I->getOperand(0)->getType()->isIntOrIntVectorTy())
 449       return nullptr;  // vector->int or fp->int?
 450
 451     if (VectorType *DstVTy = dyn_cast<VectorType>(I->getType())) {
 452       if (VectorType *SrcVTy =
 453             dyn_cast<VectorType>(I->getOperand(0)->getType())) {
 454         if (DstVTy->getNumElements() != SrcVTy->getNumElements())
 455           // Don't touch a bitcast between vectors of different element counts.
 456           return nullptr;
 457       } else
 458         // Don't touch a scalar-to-vector bitcast.
 459         return nullptr;
 460     } else if (I->getOperand(0)->getType()->isVectorTy())
 461       // Don't touch a vector-to-scalar bitcast.
 462       return nullptr;
 463
 464     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedMask, KnownZero,
 465                              KnownOne, Depth + 1))
 466       return I;
 467     assert(!(KnownZero & KnownOne) && "Bits known to be one AND zero?");
 468     break;
 469   case Instruction::ZExt: {
 470     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
 471     unsigned SrcBitWidth =I->getOperand(0)->getType()->getScalarSizeInBits();
 472
 473     DemandedMask = DemandedMask.trunc(SrcBitWidth);
 474     KnownZero = KnownZero.trunc(SrcBitWidth);
 475     KnownOne = KnownOne.trunc(SrcBitWidth);
 476     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedMask, KnownZero,
 477                              KnownOne, Depth + 1))
 478       return I;
 479     DemandedMask = DemandedMask.zext(BitWidth);
 480     KnownZero = KnownZero.zext(BitWidth);
 481     KnownOne = KnownOne.zext(BitWidth);
 482     assert(!(KnownZero & KnownOne) && "Bits known to be one AND zero?");
 483     // The top bits are known to be zero.
 484     KnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth);
 485     break;
 486   }
 487   case Instruction::SExt: {
 488     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
 489     unsigned SrcBitWidth =I->getOperand(0)->getType()->getScalarSizeInBits();
 490
 491     APInt InputDemandedBits = DemandedMask &
 492                               APInt::getLowBitsSet(BitWidth, SrcBitWidth);
 493
 494     APInt NewBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth));
 495     // If any of the sign extended bits are demanded, we know that the sign
 496     // bit is demanded.
 497     if ((NewBits & DemandedMask) != 0)
 498       InputDemandedBits.setBit(SrcBitWidth-1);
 499
 500     InputDemandedBits = InputDemandedBits.trunc(SrcBitWidth);
 501     KnownZero = KnownZero.trunc(SrcBitWidth);
 502     KnownOne = KnownOne.trunc(SrcBitWidth);
 503     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), InputDemandedBits, KnownZero,
 504                              KnownOne, Depth + 1))
 505       return I;
 506     InputDemandedBits = InputDemandedBits.zext(BitWidth);
 507     KnownZero = KnownZero.zext(BitWidth);
 508     KnownOne = KnownOne.zext(BitWidth);
 509     assert(!(KnownZero & KnownOne) && "Bits known to be one AND zero?");
 510
 511     // If the sign bit of the input is known set or clear, then we know the
 512     // top bits of the result.
 513
 514     // If the input sign bit is known zero, or if the NewBits are not demanded
 515     // convert this into a zero extension.
 516     if (KnownZero[SrcBitWidth-1] || (NewBits & ~DemandedMask) == NewBits) {
 517       // Convert to ZExt cast
 518       CastInst *NewCast = new ZExtInst(I->getOperand(0), VTy, I->getName());
 519       return InsertNewInstWith(NewCast, *I);
 520     } else if (KnownOne[SrcBitWidth-1]) {    // Input sign bit known set
 521       KnownOne |= NewBits;
 522     }
 523     break;
 524   }
 525   case Instruction::Add:
 526   case Instruction::Sub: {
 527     /// If the high-bits of an ADD/SUB are not demanded, then we do not care
 528     /// about the high bits of the operands.
 529     unsigned NLZ = DemandedMask.countLeadingZeros();
 530     if (NLZ > 0) {
 531       // Right fill the mask of bits for this ADD/SUB to demand the most
 532       // significant bit and all those below it.
 533       APInt DemandedFromOps(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth-NLZ));
 534       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedFromOps,
 535                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth + 1) ||
 536           ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedFromOps) ||
 537           SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(1), DemandedFromOps,
 538                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth + 1)) {
 539         // Disable the nsw and nuw flags here: We can no longer guarantee that
 540         // we won't wrap after simplification. Removing the nsw/nuw flags is
 541         // legal here because the top bit is not demanded.
 542         BinaryOperator &BinOP = *cast<BinaryOperator>(I);
 543         BinOP.setHasNoSignedWrap(false);
 544         BinOP.setHasNoUnsignedWrap(false);
 545         return I;
 546       }
 547     }
 548
 549     // Otherwise just hand the add/sub off to computeKnownBits to fill in
 550     // the known zeros and ones.
 551     computeKnownBits(V, KnownZero, KnownOne, Depth, CxtI);
 552     break;
 553   }
 554   case Instruction::Shl:
 555     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
 556       {
 557         Value *VarX; ConstantInt *C1;
 558         if (match(I->getOperand(0), m_Shr(m_Value(VarX), m_ConstantInt(C1)))) {
 559           Instruction *Shr = cast<Instruction>(I->getOperand(0));
 560           Value *R = SimplifyShrShlDemandedBits(Shr, I, DemandedMask,
 561                                                 KnownZero, KnownOne);
 562           if (R)
 563             return R;
 564         }
 565       }
 566
 567       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth-1);
 568       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.lshr(ShiftAmt));
 569
 570       // If the shift is NUW/NSW, then it does demand the high bits.
 571       ShlOperator *IOp = cast<ShlOperator>(I);
 572       if (IOp->hasNoSignedWrap())
 573         DemandedMaskIn |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt+1);
 574       else if (IOp->hasNoUnsignedWrap())
 575         DemandedMaskIn |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt);
 576
 577       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedMaskIn, KnownZero,
 578                                KnownOne, Depth + 1))
 579         return I;
 580       assert(!(KnownZero & KnownOne) && "Bits known to be one AND zero?");
 581       KnownZero <<= ShiftAmt;
 582       KnownOne  <<= ShiftAmt;
 583       // low bits known zero.
 584       if (ShiftAmt)
 585         KnownZero |= APInt::getLowBitsSet(BitWidth, ShiftAmt);
 586     }
 587     break;
 588   case Instruction::LShr:
 589     // For a logical shift right
 590     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
 591       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth-1);
 592
 593       // Unsigned shift right.
 594       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.shl(ShiftAmt));
 595
 596       // If the shift is exact, then it does demand the low bits (and knows that
 597       // they are zero).
 598       if (cast<LShrOperator>(I)->isExact())
 599         DemandedMaskIn |= APInt::getLowBitsSet(BitWidth, ShiftAmt);
 600
 601       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedMaskIn, KnownZero,
 602                                KnownOne, Depth + 1))
 603         return I;
 604       assert(!(KnownZero & KnownOne) && "Bits known to be one AND zero?");
 605       KnownZero = APIntOps::lshr(KnownZero, ShiftAmt);
 606       KnownOne  = APIntOps::lshr(KnownOne, ShiftAmt);
 607       if (ShiftAmt) {
 608         // Compute the new bits that are at the top now.
 609         APInt HighBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt));
 610         KnownZero |= HighBits;  // high bits known zero.
 611       }
 612     }
 613     break;
 614   case Instruction::AShr:
 615     // If this is an arithmetic shift right and only the low-bit is set, we can
 616     // always convert this into a logical shr, even if the shift amount is
 617     // variable.  The low bit of the shift cannot be an input sign bit unless
 618     // the shift amount is >= the size of the datatype, which is undefined.
 619     if (DemandedMask == 1) {
 620       // Perform the logical shift right.
 621       Instruction *NewVal = BinaryOperator::CreateLShr(
 622                         I->getOperand(0), I->getOperand(1), I->getName());
 623       return InsertNewInstWith(NewVal, *I);
 624     }
 625
 626     // If the sign bit is the only bit demanded by this ashr, then there is no
 627     // need to do it, the shift doesn't change the high bit.
 628     if (DemandedMask.isSignBit())
 629       return I->getOperand(0);
 630
 631     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
 632       uint32_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth-1);
 633
 634       // Signed shift right.
 635       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.shl(ShiftAmt));
 636       // If any of the "high bits" are demanded, we should set the sign bit as
 637       // demanded.
 638       if (DemandedMask.countLeadingZeros() <= ShiftAmt)
 639         DemandedMaskIn.setBit(BitWidth-1);
 640
 641       // If the shift is exact, then it does demand the low bits (and knows that
 642       // they are zero).
 643       if (cast<AShrOperator>(I)->isExact())
 644         DemandedMaskIn |= APInt::getLowBitsSet(BitWidth, ShiftAmt);
 645
 646       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedMaskIn, KnownZero,
 647                                KnownOne, Depth + 1))
 648         return I;
 649       assert(!(KnownZero & KnownOne) && "Bits known to be one AND zero?");
 650       // Compute the new bits that are at the top now.
 651       APInt HighBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt));
 652       KnownZero = APIntOps::lshr(KnownZero, ShiftAmt);
 653       KnownOne  = APIntOps::lshr(KnownOne, ShiftAmt);
 654
 655       // Handle the sign bits.
 656       APInt SignBit(APInt::getSignBit(BitWidth));
 657       // Adjust to where it is now in the mask.
 658       SignBit = APIntOps::lshr(SignBit, ShiftAmt);
 659
 660       // If the input sign bit is known to be zero, or if none of the top bits
 661       // are demanded, turn this into an unsigned shift right.
 662       if (BitWidth <= ShiftAmt || KnownZero[BitWidth-ShiftAmt-1] ||
 663           (HighBits & ~DemandedMask) == HighBits) {
 664         // Perform the logical shift right.
 665         BinaryOperator *NewVal = BinaryOperator::CreateLShr(I->getOperand(0),
 666                                                             SA, I->getName());
 667         NewVal->setIsExact(cast<BinaryOperator>(I)->isExact());
 668         return InsertNewInstWith(NewVal, *I);
 669       } else if ((KnownOne & SignBit) != 0) { // New bits are known one.
 670         KnownOne |= HighBits;
 671       }
 672     }
 673     break;
 674   case Instruction::SRem:
 675     if (ConstantInt *Rem = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
 676       // X % -1 demands all the bits because we don't want to introduce
 677       // INT_MIN % -1 (== undef) by accident.
 678       if (Rem->isAllOnesValue())
 679         break;
 680       APInt RA = Rem->getValue().abs();
 681       if (RA.isPowerOf2()) {
 682         if (DemandedMask.ult(RA))    // srem won't affect demanded bits
 683           return I->getOperand(0);
 684
 685         APInt LowBits = RA - 1;
 686         APInt Mask2 = LowBits | APInt::getSignBit(BitWidth);
 687         if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), Mask2, LHSKnownZero,
 688                                  LHSKnownOne, Depth + 1))
 689           return I;
 690
 691         // The low bits of LHS are unchanged by the srem.
 692         KnownZero = LHSKnownZero & LowBits;
 693         KnownOne = LHSKnownOne & LowBits;
 694
 695         // If LHS is non-negative or has all low bits zero, then the upper bits
 696         // are all zero.
 697         if (LHSKnownZero[BitWidth-1] || ((LHSKnownZero & LowBits) == LowBits))
 698           KnownZero |= ~LowBits;
 699
 700         // If LHS is negative and not all low bits are zero, then the upper bits
 701         // are all one.
 702         if (LHSKnownOne[BitWidth-1] && ((LHSKnownOne & LowBits) != 0))
 703           KnownOne |= ~LowBits;
 704
 705         assert(!(KnownZero & KnownOne) && "Bits known to be one AND zero?");
 706       }
 707     }
 708
 709     // The sign bit is the LHS's sign bit, except when the result of the
 710     // remainder is zero.
 711     if (DemandedMask.isNegative() && KnownZero.isNonNegative()) {
 712       APInt LHSKnownZero(BitWidth, 0), LHSKnownOne(BitWidth, 0);
 713       computeKnownBits(I->getOperand(0), LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth + 1,
 714                        CxtI);
 715       // If it's known zero, our sign bit is also zero.
 716       if (LHSKnownZero.isNegative())
 717         KnownZero.setBit(KnownZero.getBitWidth() - 1);
 718     }
 719     break;
 720   case Instruction::URem: {
 721     APInt KnownZero2(BitWidth, 0), KnownOne2(BitWidth, 0);
 722     APInt AllOnes = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
 723     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), AllOnes, KnownZero2,
 724                              KnownOne2, Depth + 1) ||
 725         SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(1), AllOnes, KnownZero2,
 726                              KnownOne2, Depth + 1))
 727       return I;
 728
 729     unsigned Leaders = KnownZero2.countLeadingOnes();
 730     Leaders = std::max(Leaders,
 731                        KnownZero2.countLeadingOnes());
 732     KnownZero = APInt::getHighBitsSet(BitWidth, Leaders) & DemandedMask;
 733     break;
 734   }
 735   case Instruction::Call:
 736     if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I)) {
 737       switch (II->getIntrinsicID()) {
 738       default: break;
 739       case Intrinsic::bswap: {
 740         // If the only bits demanded come from one byte of the bswap result,
 741         // just shift the input byte into position to eliminate the bswap.
 742         unsigned NLZ = DemandedMask.countLeadingZeros();
 743         unsigned NTZ = DemandedMask.countTrailingZeros();
 744
 745         // Round NTZ down to the next byte.  If we have 11 trailing zeros, then
 746         // we need all the bits down to bit 8.  Likewise, round NLZ.  If we
 747         // have 14 leading zeros, round to 8.
 748         NLZ &= ~7;
 749         NTZ &= ~7;
 750         // If we need exactly one byte, we can do this transformation.
 751         if (BitWidth-NLZ-NTZ == 8) {
 752           unsigned ResultBit = NTZ;
 753           unsigned InputBit = BitWidth-NTZ-8;
 754
 755           // Replace this with either a left or right shift to get the byte into
 756           // the right place.
 757           Instruction *NewVal;
 758           if (InputBit > ResultBit)
 759             NewVal = BinaryOperator::CreateLShr(II->getArgOperand(0),
 760                     ConstantInt::get(I->getType(), InputBit-ResultBit));
 761           else
 762             NewVal = BinaryOperator::CreateShl(II->getArgOperand(0),
 763                     ConstantInt::get(I->getType(), ResultBit-InputBit));
 764           NewVal->takeName(I);
 765           return InsertNewInstWith(NewVal, *I);
 766         }
 767
 768         // TODO: Could compute known zero/one bits based on the input.
 769         break;
 770       }
 771       case Intrinsic::x86_sse42_crc32_64_64:
 772         KnownZero = APInt::getHighBitsSet(64, 32);
 773         return nullptr;
 774       }
 775     }
 776     computeKnownBits(V, KnownZero, KnownOne, Depth, CxtI);
 777     break;
 778   }
 779
 780   // If the client is only demanding bits that we know, return the known
 781   // constant.
 782   if ((DemandedMask & (KnownZero|KnownOne)) == DemandedMask)
 783     return Constant::getIntegerValue(VTy, KnownOne);
 784   return nullptr;
 785 }
 786
 787 /// Helper routine of SimplifyDemandedUseBits. It tries to simplify
 788 /// "E1 = (X lsr C1) << C2", where the C1 and C2 are constant, into
 789 /// "E2 = X << (C2 - C1)" or "E2 = X >> (C1 - C2)", depending on the sign
 790 /// of "C2-C1".
 791 ///
 792 /// Suppose E1 and E2 are generally different in bits S={bm, bm+1,
 793 /// ..., bn}, without considering the specific value X is holding.
 794 /// This transformation is legal iff one of following conditions is hold:
 795 ///  1) All the bit in S are 0, in this case E1 == E2.
 796 ///  2) We don't care those bits in S, per the input DemandedMask.
 797 ///  3) Combination of 1) and 2). Some bits in S are 0, and we don't care the
 798 ///     rest bits.
 799 ///
 800 /// Currently we only test condition 2).
 801 ///
 802 /// As with SimplifyDemandedUseBits, it returns NULL if the simplification was
 803 /// not successful.
 804 Value *InstCombiner::SimplifyShrShlDemandedBits(Instruction *Shr,
 805   Instruction *Shl, APInt DemandedMask, APInt &KnownZero, APInt &KnownOne) {
 806
 807   const APInt &ShlOp1 = cast<ConstantInt>(Shl->getOperand(1))->getValue();
 808   const APInt &ShrOp1 = cast<ConstantInt>(Shr->getOperand(1))->getValue();
 809   if (!ShlOp1 || !ShrOp1)
 810       return nullptr; // Noop.
 811
 812   Value *VarX = Shr->getOperand(0);
 813   Type *Ty = VarX->getType();
 814   unsigned BitWidth = Ty->getIntegerBitWidth();
 815   if (ShlOp1.uge(BitWidth) || ShrOp1.uge(BitWidth))
 816     return nullptr; // Undef.
 817
 818   unsigned ShlAmt = ShlOp1.getZExtValue();
 819   unsigned ShrAmt = ShrOp1.getZExtValue();
 820
 821   KnownOne.clearAllBits();
 822   KnownZero = APInt::getBitsSet(KnownZero.getBitWidth(), 0, ShlAmt-1);
 823   KnownZero &= DemandedMask;
 824
 825   APInt BitMask1(APInt::getAllOnesValue(BitWidth));
 826   APInt BitMask2(APInt::getAllOnesValue(BitWidth));
 827
 828   bool isLshr = (Shr->getOpcode() == Instruction::LShr);
 829   BitMask1 = isLshr ? (BitMask1.lshr(ShrAmt) << ShlAmt) :
 830                       (BitMask1.ashr(ShrAmt) << ShlAmt);
 831
 832   if (ShrAmt <= ShlAmt) {
 833     BitMask2 <<= (ShlAmt - ShrAmt);
 834   } else {
 835     BitMask2 = isLshr ? BitMask2.lshr(ShrAmt - ShlAmt):
 836                         BitMask2.ashr(ShrAmt - ShlAmt);
 837   }
 838
 839   // Check if condition-2 (see the comment to this function) is satified.
 840   if ((BitMask1 & DemandedMask) == (BitMask2 & DemandedMask)) {
 841     if (ShrAmt == ShlAmt)
 842       return VarX;
 843
 844     if (!Shr->hasOneUse())
 845       return nullptr;
 846
 847     BinaryOperator *New;
 848     if (ShrAmt < ShlAmt) {
 849       Constant *Amt = ConstantInt::get(VarX->getType(), ShlAmt - ShrAmt);
 850       New = BinaryOperator::CreateShl(VarX, Amt);
 851       BinaryOperator *Orig = cast<BinaryOperator>(Shl);
 852       New->setHasNoSignedWrap(Orig->hasNoSignedWrap());
 853       New->setHasNoUnsignedWrap(Orig->hasNoUnsignedWrap());
 854     } else {
 855       Constant *Amt = ConstantInt::get(VarX->getType(), ShrAmt - ShlAmt);
 856       New = isLshr ? BinaryOperator::CreateLShr(VarX, Amt) :
 857                      BinaryOperator::CreateAShr(VarX, Amt);
 858       if (cast<BinaryOperator>(Shr)->isExact())
 859         New->setIsExact(true);
 860     }
 861
 862     return InsertNewInstWith(New, *Shl);
 863   }
 864
 865   return nullptr;
 866 }
 867
 868 /// SimplifyDemandedVectorElts - The specified value produces a vector with
 869 /// any number of elements. DemandedElts contains the set of elements that are
 870 /// actually used by the caller.  This method analyzes which elements of the
 871 /// operand are undef and returns that information in UndefElts.
 872 ///
 873 /// If the information about demanded elements can be used to simplify the
 874 /// operation, the operation is simplified, then the resultant value is
 875 /// returned.  This returns null if no change was made.
 876 Value *InstCombiner::SimplifyDemandedVectorElts(Value *V, APInt DemandedElts,
 877                                                 APInt &UndefElts,
 878                                                 unsigned Depth) {
 879   unsigned VWidth = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
 880   APInt EltMask(APInt::getAllOnesValue(VWidth));
 881   assert((DemandedElts & ~EltMask) == 0 && "Invalid DemandedElts!");
 882
 883   if (isa<UndefValue>(V)) {
 884     // If the entire vector is undefined, just return this info.
 885     UndefElts = EltMask;
 886     return nullptr;
 887   }
 888
 889   if (DemandedElts == 0) { // If nothing is demanded, provide undef.
 890     UndefElts = EltMask;
 891     return UndefValue::get(V->getType());
 892   }
 893
 894   UndefElts = 0;
 895
 896   // Handle ConstantAggregateZero, ConstantVector, ConstantDataSequential.
 897   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V)) {
 898     // Check if this is identity. If so, return 0 since we are not simplifying
 899     // anything.
 900     if (DemandedElts.isAllOnesValue())
 901       return nullptr;
 902
 903     Type *EltTy = cast<VectorType>(V->getType())->getElementType();
 904     Constant *Undef = UndefValue::get(EltTy);
 905
 906     SmallVector<Constant*, 16> Elts;
 907     for (unsigned i = 0; i != VWidth; ++i) {
 908       if (!DemandedElts[i]) {   // If not demanded, set to undef.
 909         Elts.push_back(Undef);
 910         UndefElts.setBit(i);
 911         continue;
 912       }
 913
 914       Constant *Elt = C->getAggregateElement(i);
 915       if (!Elt) return nullptr;
 916
 917       if (isa<UndefValue>(Elt)) {   // Already undef.
 918         Elts.push_back(Undef);
 919         UndefElts.setBit(i);
 920       } else {                               // Otherwise, defined.
 921         Elts.push_back(Elt);
 922       }
 923     }
 924
 925     // If we changed the constant, return it.
 926     Constant *NewCV = ConstantVector::get(Elts);
 927     return NewCV != C ? NewCV : nullptr;
 928   }
 929
 930   // Limit search depth.
 931   if (Depth == 10)
 932     return nullptr;
 933
 934   // If multiple users are using the root value, proceed with
 935   // simplification conservatively assuming that all elements
 936   // are needed.
 937   if (!V->hasOneUse()) {
 938     // Quit if we find multiple users of a non-root value though.
 939     // They'll be handled when it's their turn to be visited by
 940     // the main instcombine process.
 941     if (Depth != 0)
 942       // TODO: Just compute the UndefElts information recursively.
 943       return nullptr;
 944
 945     // Conservatively assume that all elements are needed.
 946     DemandedElts = EltMask;
 947   }
 948
 949   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
 950   if (!I) return nullptr;        // Only analyze instructions.
 951
 952   bool MadeChange = false;
 953   APInt UndefElts2(VWidth, 0);
 954   Value *TmpV;
 955   switch (I->getOpcode()) {
 956   default: break;
 957
 958   case Instruction::InsertElement: {
 959     // If this is a variable index, we don't know which element it overwrites.
 960     // demand exactly the same input as we produce.
 961     ConstantInt *Idx = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(2));
 962     if (!Idx) {
 963       // Note that we can't propagate undef elt info, because we don't know
 964       // which elt is getting updated.
 965       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), DemandedElts,
 966                                         UndefElts2, Depth + 1);
 967       if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
 968       break;
 969     }
 970
 971     // If this is inserting an element that isn't demanded, remove this
 972     // insertelement.
 973     unsigned IdxNo = Idx->getZExtValue();
 974     if (IdxNo >= VWidth || !DemandedElts[IdxNo]) {
 975       Worklist.Add(I);
 976       return I->getOperand(0);
 977     }
 978
 979     // Otherwise, the element inserted overwrites whatever was there, so the
 980     // input demanded set is simpler than the output set.
 981     APInt DemandedElts2 = DemandedElts;
 982     DemandedElts2.clearBit(IdxNo);
 983     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), DemandedElts2,
 984                                       UndefElts, Depth + 1);
 985     if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
 986
 987     // The inserted element is defined.
 988     UndefElts.clearBit(IdxNo);
 989     break;
 990   }
 991   case Instruction::ShuffleVector: {
 992     ShuffleVectorInst *Shuffle = cast<ShuffleVectorInst>(I);
 993     uint64_t LHSVWidth =
 994       cast<VectorType>(Shuffle->getOperand(0)->getType())->getNumElements();
 995     APInt LeftDemanded(LHSVWidth, 0), RightDemanded(LHSVWidth, 0);
 996     for (unsigned i = 0; i < VWidth; i++) {
 997       if (DemandedElts[i]) {
 998         unsigned MaskVal = Shuffle->getMaskValue(i);
 999         if (MaskVal != -1u) {
1000           assert(MaskVal < LHSVWidth * 2 &&
1001                  "shufflevector mask index out of range!");
1002           if (MaskVal < LHSVWidth)
1003             LeftDemanded.setBit(MaskVal);
1004           else
1005             RightDemanded.setBit(MaskVal - LHSVWidth);
1006         }
1007       }
1008     }
1009
1010     APInt UndefElts4(LHSVWidth, 0);
1011     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), LeftDemanded,
1012                                       UndefElts4, Depth + 1);
1013     if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1014
1015     APInt UndefElts3(LHSVWidth, 0);
1016     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(1), RightDemanded,
1017                                       UndefElts3, Depth + 1);
1018     if (TmpV) { I->setOperand(1, TmpV); MadeChange = true; }
1019
1020     bool NewUndefElts = false;
1021     for (unsigned i = 0; i < VWidth; i++) {
1022       unsigned MaskVal = Shuffle->getMaskValue(i);
1023       if (MaskVal == -1u) {
1024         UndefElts.setBit(i);
1025       } else if (!DemandedElts[i]) {
1026         NewUndefElts = true;
1027         UndefElts.setBit(i);
1028       } else if (MaskVal < LHSVWidth) {
1029         if (UndefElts4[MaskVal]) {
1030           NewUndefElts = true;
1031           UndefElts.setBit(i);
1032         }
1033       } else {
1034         if (UndefElts3[MaskVal - LHSVWidth]) {
1035           NewUndefElts = true;
1036           UndefElts.setBit(i);
1037         }
1038       }
1039     }
1040
1041     if (NewUndefElts) {
1042       // Add additional discovered undefs.
1043       SmallVector<Constant*, 16> Elts;
1044       for (unsigned i = 0; i < VWidth; ++i) {
1045         if (UndefElts[i])
1046           Elts.push_back(UndefValue::get(Type::getInt32Ty(I->getContext())));
1047         else
1048           Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(I->getContext()),
1049                                           Shuffle->getMaskValue(i)));
1050       }
1051       I->setOperand(2, ConstantVector::get(Elts));
1052       MadeChange = true;
1053     }
1054     break;
1055   }
1056   case Instruction::Select: {
1057     APInt LeftDemanded(DemandedElts), RightDemanded(DemandedElts);
1058     if (ConstantVector* CV = dyn_cast<ConstantVector>(I->getOperand(0))) {
1059       for (unsigned i = 0; i < VWidth; i++) {
1060         if (CV->getAggregateElement(i)->isNullValue())
1061           LeftDemanded.clearBit(i);
1062         else
1063           RightDemanded.clearBit(i);
1064       }
1065     }
1066
1067     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(1), LeftDemanded, UndefElts,
1068                                       Depth + 1);
1069     if (TmpV) { I->setOperand(1, TmpV); MadeChange = true; }
1070
1071     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(2), RightDemanded,
1072                                       UndefElts2, Depth + 1);
1073     if (TmpV) { I->setOperand(2, TmpV); MadeChange = true; }
1074
1075     // Output elements are undefined if both are undefined.
1076     UndefElts &= UndefElts2;
1077     break;
1078   }
1079   case Instruction::BitCast: {
1080     // Vector->vector casts only.
1081     VectorType *VTy = dyn_cast<VectorType>(I->getOperand(0)->getType());
1082     if (!VTy) break;
1083     unsigned InVWidth = VTy->getNumElements();
1084     APInt InputDemandedElts(InVWidth, 0);
1085     unsigned Ratio;
1086
1087     if (VWidth == InVWidth) {
1088       // If we are converting from <4 x i32> -> <4 x f32>, we demand the same
1089       // elements as are demanded of us.
1090       Ratio = 1;
1091       InputDemandedElts = DemandedElts;
1092     } else if (VWidth > InVWidth) {
1093       // Untested so far.
1094       break;
1095
1096       // If there are more elements in the result than there are in the source,
1097       // then an input element is live if any of the corresponding output
1098       // elements are live.
1099       Ratio = VWidth/InVWidth;
1100       for (unsigned OutIdx = 0; OutIdx != VWidth; ++OutIdx) {
1101         if (DemandedElts[OutIdx])
1102           InputDemandedElts.setBit(OutIdx/Ratio);
1103       }
1104     } else {
1105       // Untested so far.
1106       break;
1107
1108       // If there are more elements in the source than there are in the result,
1109       // then an input element is live if the corresponding output element is
1110       // live.
1111       Ratio = InVWidth/VWidth;
1112       for (unsigned InIdx = 0; InIdx != InVWidth; ++InIdx)
1113         if (DemandedElts[InIdx/Ratio])
1114           InputDemandedElts.setBit(InIdx);
1115     }
1116
1117     // div/rem demand all inputs, because they don't want divide by zero.
1118     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), InputDemandedElts,
1119                                       UndefElts2, Depth + 1);
1120     if (TmpV) {
1121       I->setOperand(0, TmpV);
1122       MadeChange = true;
1123     }
1124
1125     UndefElts = UndefElts2;
1126     if (VWidth > InVWidth) {
1127       llvm_unreachable("Unimp");
1128       // If there are more elements in the result than there are in the source,
1129       // then an output element is undef if the corresponding input element is
1130       // undef.
1131       for (unsigned OutIdx = 0; OutIdx != VWidth; ++OutIdx)
1132         if (UndefElts2[OutIdx/Ratio])
1133           UndefElts.setBit(OutIdx);
1134     } else if (VWidth < InVWidth) {
1135       llvm_unreachable("Unimp");
1136       // If there are more elements in the source than there are in the result,
1137       // then a result element is undef if all of the corresponding input
1138       // elements are undef.
1139       UndefElts = ~0ULL >> (64-VWidth);  // Start out all undef.
1140       for (unsigned InIdx = 0; InIdx != InVWidth; ++InIdx)
1141         if (!UndefElts2[InIdx])            // Not undef?
1142           UndefElts.clearBit(InIdx/Ratio);    // Clear undef bit.
1143     }
1144     break;
1145   }
1146   case Instruction::And:
1147   case Instruction::Or:
1148   case Instruction::Xor:
1149   case Instruction::Add:
1150   case Instruction::Sub:
1151   case Instruction::Mul:
1152     // div/rem demand all inputs, because they don't want divide by zero.
1153     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), DemandedElts, UndefElts,
1154                                       Depth + 1);
1155     if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1156     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(1), DemandedElts,
1157                                       UndefElts2, Depth + 1);
1158     if (TmpV) { I->setOperand(1, TmpV); MadeChange = true; }
1159
1160     // Output elements are undefined if both are undefined.  Consider things
1161     // like undef&0.  The result is known zero, not undef.
1162     UndefElts &= UndefElts2;
1163     break;
1164   case Instruction::FPTrunc:
1165   case Instruction::FPExt:
1166     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), DemandedElts, UndefElts,
1167                                       Depth + 1);
1168     if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1169     break;
1170
1171   case Instruction::Call: {
1172     IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I);
1173     if (!II) break;
1174     switch (II->getIntrinsicID()) {
1175     default: break;
1176
1177     // Binary vector operations that work column-wise.  A dest element is a
1178     // function of the corresponding input elements from the two inputs.
1179     case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1180     case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1181     case Intrinsic::x86_sse_min_ss:
1182     case Intrinsic::x86_sse_max_ss:
1183     case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1184     case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1185     case Intrinsic::x86_sse2_min_sd:
1186     case Intrinsic::x86_sse2_max_sd:
1187       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(II->getArgOperand(0), DemandedElts,
1188                                         UndefElts, Depth + 1);
1189       if (TmpV) { II->setArgOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1190       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(II->getArgOperand(1), DemandedElts,
1191                                         UndefElts2, Depth + 1);
1192       if (TmpV) { II->setArgOperand(1, TmpV); MadeChange = true; }
1193
1194       // If only the low elt is demanded and this is a scalarizable intrinsic,
1195       // scalarize it now.
1196       if (DemandedElts == 1) {
1197         switch (II->getIntrinsicID()) {
1198         default: break;
1199         case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1200         case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1201         case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1202         case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1203           // TODO: Lower MIN/MAX/ABS/etc
1204           Value *LHS = II->getArgOperand(0);
1205           Value *RHS = II->getArgOperand(1);
1206           // Extract the element as scalars.
1207           LHS = InsertNewInstWith(ExtractElementInst::Create(LHS,
1208             ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(I->getContext()), 0U)), *II);
1209           RHS = InsertNewInstWith(ExtractElementInst::Create(RHS,
1210             ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(I->getContext()), 0U)), *II);
1211
1212           switch (II->getIntrinsicID()) {
1213           default: llvm_unreachable("Case stmts out of sync!");
1214           case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1215           case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1216             TmpV = InsertNewInstWith(BinaryOperator::CreateFSub(LHS, RHS,
1217                                                         II->getName()), *II);
1218             break;
1219           case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1220           case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1221             TmpV = InsertNewInstWith(BinaryOperator::CreateFMul(LHS, RHS,
1222                                                          II->getName()), *II);
1223             break;
1224           }
1225
1226           Instruction *New =
1227             InsertElementInst::Create(
1228               UndefValue::get(II->getType()), TmpV,
1229               ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(I->getContext()), 0U, false),
1230                                       II->getName());
1231           InsertNewInstWith(New, *II);
1232           return New;
1233         }
1234       }
1235
1236       // Output elements are undefined if both are undefined.  Consider things
1237       // like undef&0.  The result is known zero, not undef.
1238       UndefElts &= UndefElts2;
1239       break;
1240     }
1241     break;
1242   }
1243   }
1244   return MadeChange ? I : nullptr;
1245 }