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