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 "InstCombine.h"
  16 #include "llvm/IR/DataLayout.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   // If either 'nsw' or 'nuw' is set and the constant is negative,
  48   // removing *any* bits from the constant could make overflow occur.
  49   // Remove 'nsw' and 'nuw' from the instruction in this case.
  50   if (auto *OBO = dyn_cast<OverflowingBinaryOperator>(I)) {
  51     assert(OBO->getOpcode() == Instruction::Add);
  52     if (OBO->hasNoSignedWrap() || OBO->hasNoUnsignedWrap()) {
  53       if (OpC->getValue().isNegative()) {
  54         cast<BinaryOperator>(OBO)->setHasNoSignedWrap(false);
  55         cast<BinaryOperator>(OBO)->setHasNoUnsignedWrap(false);
  56       }
  57     }
  58   }
  59
  60   return true;
  61 }
  62
  63
  64
  65 /// SimplifyDemandedInstructionBits - Inst is an integer instruction that
  66 /// SimplifyDemandedBits knows about.  See if the instruction has any
  67 /// properties that allow us to simplify its operands.
  68 bool InstCombiner::SimplifyDemandedInstructionBits(Instruction &Inst) {
  69   unsigned BitWidth = Inst.getType()->getScalarSizeInBits();
  70   APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
  71   APInt DemandedMask(APInt::getAllOnesValue(BitWidth));
  72
  73   Value *V = SimplifyDemandedUseBits(&Inst, DemandedMask,
  74                                      KnownZero, KnownOne, 0);
  75   if (!V) return false;
  76   if (V == &Inst) return true;
  77   ReplaceInstUsesWith(Inst, V);
  78   return true;
  79 }
  80
  81 /// SimplifyDemandedBits - This form of SimplifyDemandedBits simplifies the
  82 /// specified instruction operand if possible, updating it in place.  It returns
  83 /// true if it made any change and false otherwise.
  84 bool InstCombiner::SimplifyDemandedBits(Use &U, APInt DemandedMask,
  85                                         APInt &KnownZero, APInt &KnownOne,
  86                                         unsigned Depth) {
  87   Value *NewVal = SimplifyDemandedUseBits(U.get(), DemandedMask,
  88                                           KnownZero, KnownOne, Depth);
  89   if (!NewVal) return false;
  90   U = NewVal;
  91   return true;
  92 }
  93
  94
  95 /// SimplifyDemandedUseBits - This function attempts to replace V with a simpler
  96 /// value based on the demanded bits.  When this function is called, it is known
  97 /// that only the bits set in DemandedMask of the result of V are ever used
  98 /// downstream. Consequently, depending on the mask and V, it may be possible
  99 /// to replace V with a constant or one of its operands. In such cases, this
 100 /// function does the replacement and returns true. In all other cases, it
 101 /// returns false after analyzing the expression and setting KnownOne and known
 102 /// to be one in the expression.  KnownZero contains all the bits that are known
 103 /// to be zero in the expression. These are provided to potentially allow the
 104 /// caller (which might recursively be SimplifyDemandedBits itself) to simplify
 105 /// the expression. KnownOne and KnownZero always follow the invariant that
 106 /// KnownOne & KnownZero == 0. That is, a bit can't be both 1 and 0. Note that
 107 /// the bits in KnownOne and KnownZero may only be accurate for those bits set
 108 /// in DemandedMask. Note also that the bitwidth of V, DemandedMask, KnownZero
 109 /// and KnownOne must all be the same.
 110 ///
 111 /// This returns null if it did not change anything and it permits no
 112 /// simplification.  This returns V itself if it did some simplification of V's
 113 /// operands based on the information about what bits are demanded. This returns
 114 /// some other non-null value if it found out that V is equal to another value
 115 /// in the context where the specified bits are demanded, but not for all users.
 116 Value *InstCombiner::SimplifyDemandedUseBits(Value *V, APInt DemandedMask,
 117                                              APInt &KnownZero, APInt &KnownOne,
 118                                              unsigned Depth) {
 119   assert(V != nullptr && "Null pointer of Value???");
 120   assert(Depth <= 6 && "Limit Search Depth");
 121   uint32_t BitWidth = DemandedMask.getBitWidth();
 122   Type *VTy = V->getType();
 123   assert((DL || !VTy->isPointerTy()) &&
 124          "SimplifyDemandedBits needs to know bit widths!");
 125   assert((!DL || DL->getTypeSizeInBits(VTy->getScalarType()) == BitWidth) &&
 126          (!VTy->isIntOrIntVectorTy() ||
 127           VTy->getScalarSizeInBits() == BitWidth) &&
 128          KnownZero.getBitWidth() == BitWidth &&
 129          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
 130          "Value *V, DemandedMask, KnownZero and KnownOne "
 131          "must have same BitWidth");
 132   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V)) {
 133     // We know all of the bits for a constant!
 134     KnownOne = CI->getValue() & DemandedMask;
 135     KnownZero = ~KnownOne & DemandedMask;
 136     return nullptr;
 137   }
 138   if (isa<ConstantPointerNull>(V)) {
 139     // We know all of the bits for a constant!
 140     KnownOne.clearAllBits();
 141     KnownZero = DemandedMask;
 142     return nullptr;
 143   }
 144
 145   KnownZero.clearAllBits();
 146   KnownOne.clearAllBits();
 147   if (DemandedMask == 0) {   // Not demanding any bits from V.
 148     if (isa<UndefValue>(V))
 149       return nullptr;
 150     return UndefValue::get(VTy);
 151   }
 152
 153   if (Depth == 6)        // Limit search depth.
 154     return nullptr;
 155
 156   APInt LHSKnownZero(BitWidth, 0), LHSKnownOne(BitWidth, 0);
 157   APInt RHSKnownZero(BitWidth, 0), RHSKnownOne(BitWidth, 0);
 158
 159   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
 160   if (!I) {
 161     computeKnownBits(V, KnownZero, KnownOne, Depth);
 162     return nullptr;        // Only analyze instructions.
 163   }
 164
 165   // If there are multiple uses of this value and we aren't at the root, then
 166   // we can't do any simplifications of the operands, because DemandedMask
 167   // only reflects the bits demanded by *one* of the users.
 168   if (Depth != 0 && !I->hasOneUse()) {
 169     // Despite the fact that we can't simplify this instruction in all User's
 170     // context, we can at least compute the knownzero/knownone bits, and we can
 171     // do simplifications that apply to *just* the one user if we know that
 172     // this instruction has a simpler value in that context.
 173     if (I->getOpcode() == Instruction::And) {
 174       // If either the LHS or the RHS are Zero, the result is zero.
 175       computeKnownBits(I->getOperand(1), RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1);
 176       computeKnownBits(I->getOperand(0), LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1);
 177
 178       // If all of the demanded bits are known 1 on one side, return the other.
 179       // These bits cannot contribute to the result of the 'and' in this
 180       // context.
 181       if ((DemandedMask & ~LHSKnownZero & RHSKnownOne) ==
 182           (DemandedMask & ~LHSKnownZero))
 183         return I->getOperand(0);
 184       if ((DemandedMask & ~RHSKnownZero & LHSKnownOne) ==
 185           (DemandedMask & ~RHSKnownZero))
 186         return I->getOperand(1);
 187
 188       // If all of the demanded bits in the inputs are known zeros, return zero.
 189       if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|LHSKnownZero)) == DemandedMask)
 190         return Constant::getNullValue(VTy);
 191
 192     } else if (I->getOpcode() == Instruction::Or) {
 193       // We can simplify (X|Y) -> X or Y in the user's context if we know that
 194       // only bits from X or Y are demanded.
 195
 196       // If either the LHS or the RHS are One, the result is One.
 197       computeKnownBits(I->getOperand(1), RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1);
 198       computeKnownBits(I->getOperand(0), LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1);
 199
 200       // If all of the demanded bits are known zero on one side, return the
 201       // other.  These bits cannot contribute to the result of the 'or' in this
 202       // context.
 203       if ((DemandedMask & ~LHSKnownOne & RHSKnownZero) ==
 204           (DemandedMask & ~LHSKnownOne))
 205         return I->getOperand(0);
 206       if ((DemandedMask & ~RHSKnownOne & LHSKnownZero) ==
 207           (DemandedMask & ~RHSKnownOne))
 208         return I->getOperand(1);
 209
 210       // If all of the potentially set bits on one side are known to be set on
 211       // the other side, just use the 'other' side.
 212       if ((DemandedMask & (~RHSKnownZero) & LHSKnownOne) ==
 213           (DemandedMask & (~RHSKnownZero)))
 214         return I->getOperand(0);
 215       if ((DemandedMask & (~LHSKnownZero) & RHSKnownOne) ==
 216           (DemandedMask & (~LHSKnownZero)))
 217         return I->getOperand(1);
 218     } else if (I->getOpcode() == Instruction::Xor) {
 219       // We can simplify (X^Y) -> X or Y in the user's context if we know that
 220       // only bits from X or Y are demanded.
 221
 222       computeKnownBits(I->getOperand(1), RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1);
 223       computeKnownBits(I->getOperand(0), LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1);
 224
 225       // If all of the demanded bits are known zero on one side, return the
 226       // other.
 227       if ((DemandedMask & RHSKnownZero) == DemandedMask)
 228         return I->getOperand(0);
 229       if ((DemandedMask & LHSKnownZero) == DemandedMask)
 230         return I->getOperand(1);
 231     }
 232
 233     // Compute the KnownZero/KnownOne bits to simplify things downstream.
 234     computeKnownBits(I, KnownZero, KnownOne, Depth);
 235     return nullptr;
 236   }
 237
 238   // If this is the root being simplified, allow it to have multiple uses,
 239   // just set the DemandedMask to all bits so that we can try to simplify the
 240   // operands.  This allows visitTruncInst (for example) to simplify the
 241   // operand of a trunc without duplicating all the logic below.
 242   if (Depth == 0 && !V->hasOneUse())
 243     DemandedMask = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
 244
 245   switch (I->getOpcode()) {
 246   default:
 247     computeKnownBits(I, KnownZero, KnownOne, Depth);
 248     break;
 249   case Instruction::And:
 250     // If either the LHS or the RHS are Zero, the result is zero.
 251     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(1), DemandedMask,
 252                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1) ||
 253         SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedMask & ~RHSKnownZero,
 254                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
 255       return I;
 256     assert(!(RHSKnownZero & RHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?");
 257     assert(!(LHSKnownZero & LHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?");
 258
 259     // If all of the demanded bits are known 1 on one side, return the other.
 260     // These bits cannot contribute to the result of the 'and'.
 261     if ((DemandedMask & ~LHSKnownZero & RHSKnownOne) ==
 262         (DemandedMask & ~LHSKnownZero))
 263       return I->getOperand(0);
 264     if ((DemandedMask & ~RHSKnownZero & LHSKnownOne) ==
 265         (DemandedMask & ~RHSKnownZero))
 266       return I->getOperand(1);
 267
 268     // If all of the demanded bits in the inputs are known zeros, return zero.
 269     if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|LHSKnownZero)) == DemandedMask)
 270       return Constant::getNullValue(VTy);
 271
 272     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
 273     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask & ~LHSKnownZero))
 274       return I;
 275
 276     // Output known-1 bits are only known if set in both the LHS & RHS.
 277     KnownOne = RHSKnownOne & LHSKnownOne;
 278     // Output known-0 are known to be clear if zero in either the LHS | RHS.
 279     KnownZero = RHSKnownZero | LHSKnownZero;
 280     break;
 281   case Instruction::Or:
 282     // If either the LHS or the RHS are One, the result is One.
 283     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(1), DemandedMask,
 284                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1) ||
 285         SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedMask & ~RHSKnownOne,
 286                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
 287       return I;
 288     assert(!(RHSKnownZero & RHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?");
 289     assert(!(LHSKnownZero & LHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?");
 290
 291     // If all of the demanded bits are known zero on one side, return the other.
 292     // These bits cannot contribute to the result of the 'or'.
 293     if ((DemandedMask & ~LHSKnownOne & RHSKnownZero) ==
 294         (DemandedMask & ~LHSKnownOne))
 295       return I->getOperand(0);
 296     if ((DemandedMask & ~RHSKnownOne & LHSKnownZero) ==
 297         (DemandedMask & ~RHSKnownOne))
 298       return I->getOperand(1);
 299
 300     // If all of the potentially set bits on one side are known to be set on
 301     // the other side, just use the 'other' side.
 302     if ((DemandedMask & (~RHSKnownZero) & LHSKnownOne) ==
 303         (DemandedMask & (~RHSKnownZero)))
 304       return I->getOperand(0);
 305     if ((DemandedMask & (~LHSKnownZero) & RHSKnownOne) ==
 306         (DemandedMask & (~LHSKnownZero)))
 307       return I->getOperand(1);
 308
 309     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
 310     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
 311       return I;
 312
 313     // Output known-0 bits are only known if clear in both the LHS & RHS.
 314     KnownZero = RHSKnownZero & LHSKnownZero;
 315     // Output known-1 are known to be set if set in either the LHS | RHS.
 316     KnownOne = RHSKnownOne | LHSKnownOne;
 317     break;
 318   case Instruction::Xor: {
 319     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(1), DemandedMask,
 320                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1) ||
 321         SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedMask,
 322                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
 323       return I;
 324     assert(!(RHSKnownZero & RHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?");
 325     assert(!(LHSKnownZero & LHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?");
 326
 327     // If all of the demanded bits are known zero on one side, return the other.
 328     // These bits cannot contribute to the result of the 'xor'.
 329     if ((DemandedMask & RHSKnownZero) == DemandedMask)
 330       return I->getOperand(0);
 331     if ((DemandedMask & LHSKnownZero) == DemandedMask)
 332       return I->getOperand(1);
 333
 334     // If all of the demanded bits are known to be zero on one side or the
 335     // other, turn this into an *inclusive* or.
 336     //    e.g. (A & C1)^(B & C2) -> (A & C1)|(B & C2) iff C1&C2 == 0
 337     if ((DemandedMask & ~RHSKnownZero & ~LHSKnownZero) == 0) {
 338       Instruction *Or =
 339         BinaryOperator::CreateOr(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
 340                                  I->getName());
 341       return InsertNewInstWith(Or, *I);
 342     }
 343
 344     // If all of the demanded bits on one side are known, and all of the set
 345     // bits on that side are also known to be set on the other side, turn this
 346     // into an AND, as we know the bits will be cleared.
 347     //    e.g. (X | C1) ^ C2 --> (X | C1) & ~C2 iff (C1&C2) == C2
 348     if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|RHSKnownOne)) == DemandedMask) {
 349       // all known
 350       if ((RHSKnownOne & LHSKnownOne) == RHSKnownOne) {
 351         Constant *AndC = Constant::getIntegerValue(VTy,
 352                                                    ~RHSKnownOne & DemandedMask);
 353         Instruction *And = BinaryOperator::CreateAnd(I->getOperand(0), AndC);
 354         return InsertNewInstWith(And, *I);
 355       }
 356     }
 357
 358     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
 359     // FIXME: for XOR, we prefer to force bits to 1 if they will make a -1.
 360     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
 361       return I;
 362
 363     // If our LHS is an 'and' and if it has one use, and if any of the bits we
 364     // are flipping are known to be set, then the xor is just resetting those
 365     // bits to zero.  We can just knock out bits from the 'and' and the 'xor',
 366     // simplifying both of them.
 367     if (Instruction *LHSInst = dyn_cast<Instruction>(I->getOperand(0)))
 368       if (LHSInst->getOpcode() == Instruction::And && LHSInst->hasOneUse() &&
 369           isa<ConstantInt>(I->getOperand(1)) &&
 370           isa<ConstantInt>(LHSInst->getOperand(1)) &&
 371           (LHSKnownOne & RHSKnownOne & DemandedMask) != 0) {
 372         ConstantInt *AndRHS = cast<ConstantInt>(LHSInst->getOperand(1));
 373         ConstantInt *XorRHS = cast<ConstantInt>(I->getOperand(1));
 374         APInt NewMask = ~(LHSKnownOne & RHSKnownOne & DemandedMask);
 375
 376         Constant *AndC =
 377           ConstantInt::get(I->getType(), NewMask & AndRHS->getValue());
 378         Instruction *NewAnd = BinaryOperator::CreateAnd(I->getOperand(0), AndC);
 379         InsertNewInstWith(NewAnd, *I);
 380
 381         Constant *XorC =
 382           ConstantInt::get(I->getType(), NewMask & XorRHS->getValue());
 383         Instruction *NewXor = BinaryOperator::CreateXor(NewAnd, XorC);
 384         return InsertNewInstWith(NewXor, *I);
 385       }
 386
 387     // Output known-0 bits are known if clear or set in both the LHS & RHS.
 388     KnownZero= (RHSKnownZero & LHSKnownZero) | (RHSKnownOne & LHSKnownOne);
 389     // Output known-1 are known to be set if set in only one of the LHS, RHS.
 390     KnownOne = (RHSKnownZero & LHSKnownOne) | (RHSKnownOne & LHSKnownZero);
 391     break;
 392   }
 393   case Instruction::Select:
 394     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(2), DemandedMask,
 395                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1) ||
 396         SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(1), DemandedMask,
 397                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
 398       return I;
 399     assert(!(RHSKnownZero & RHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?");
 400     assert(!(LHSKnownZero & LHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?");
 401
 402     // If the operands are constants, see if we can simplify them.
 403     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask) ||
 404         ShrinkDemandedConstant(I, 2, DemandedMask))
 405       return I;
 406
 407     // Only known if known in both the LHS and RHS.
 408     KnownOne = RHSKnownOne & LHSKnownOne;
 409     KnownZero = RHSKnownZero & LHSKnownZero;
 410     break;
 411   case Instruction::Trunc: {
 412     unsigned truncBf = I->getOperand(0)->getType()->getScalarSizeInBits();
 413     DemandedMask = DemandedMask.zext(truncBf);
 414     KnownZero = KnownZero.zext(truncBf);
 415     KnownOne = KnownOne.zext(truncBf);
 416     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedMask,
 417                              KnownZero, KnownOne, Depth+1))
 418       return I;
 419     DemandedMask = DemandedMask.trunc(BitWidth);
 420     KnownZero = KnownZero.trunc(BitWidth);
 421     KnownOne = KnownOne.trunc(BitWidth);
 422     assert(!(KnownZero & KnownOne) && "Bits known to be one AND zero?");
 423     break;
 424   }
 425   case Instruction::BitCast:
 426     if (!I->getOperand(0)->getType()->isIntOrIntVectorTy())
 427       return nullptr;  // vector->int or fp->int?
 428
 429     if (VectorType *DstVTy = dyn_cast<VectorType>(I->getType())) {
 430       if (VectorType *SrcVTy =
 431             dyn_cast<VectorType>(I->getOperand(0)->getType())) {
 432         if (DstVTy->getNumElements() != SrcVTy->getNumElements())
 433           // Don't touch a bitcast between vectors of different element counts.
 434           return nullptr;
 435       } else
 436         // Don't touch a scalar-to-vector bitcast.
 437         return nullptr;
 438     } else if (I->getOperand(0)->getType()->isVectorTy())
 439       // Don't touch a vector-to-scalar bitcast.
 440       return nullptr;
 441
 442     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedMask,
 443                              KnownZero, KnownOne, Depth+1))
 444       return I;
 445     assert(!(KnownZero & KnownOne) && "Bits known to be one AND zero?");
 446     break;
 447   case Instruction::ZExt: {
 448     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
 449     unsigned SrcBitWidth =I->getOperand(0)->getType()->getScalarSizeInBits();
 450
 451     DemandedMask = DemandedMask.trunc(SrcBitWidth);
 452     KnownZero = KnownZero.trunc(SrcBitWidth);
 453     KnownOne = KnownOne.trunc(SrcBitWidth);
 454     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedMask,
 455                              KnownZero, KnownOne, Depth+1))
 456       return I;
 457     DemandedMask = DemandedMask.zext(BitWidth);
 458     KnownZero = KnownZero.zext(BitWidth);
 459     KnownOne = KnownOne.zext(BitWidth);
 460     assert(!(KnownZero & KnownOne) && "Bits known to be one AND zero?");
 461     // The top bits are known to be zero.
 462     KnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth);
 463     break;
 464   }
 465   case Instruction::SExt: {
 466     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
 467     unsigned SrcBitWidth =I->getOperand(0)->getType()->getScalarSizeInBits();
 468
 469     APInt InputDemandedBits = DemandedMask &
 470                               APInt::getLowBitsSet(BitWidth, SrcBitWidth);
 471
 472     APInt NewBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth));
 473     // If any of the sign extended bits are demanded, we know that the sign
 474     // bit is demanded.
 475     if ((NewBits & DemandedMask) != 0)
 476       InputDemandedBits.setBit(SrcBitWidth-1);
 477
 478     InputDemandedBits = InputDemandedBits.trunc(SrcBitWidth);
 479     KnownZero = KnownZero.trunc(SrcBitWidth);
 480     KnownOne = KnownOne.trunc(SrcBitWidth);
 481     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), InputDemandedBits,
 482                              KnownZero, KnownOne, Depth+1))
 483       return I;
 484     InputDemandedBits = InputDemandedBits.zext(BitWidth);
 485     KnownZero = KnownZero.zext(BitWidth);
 486     KnownOne = KnownOne.zext(BitWidth);
 487     assert(!(KnownZero & KnownOne) && "Bits known to be one AND zero?");
 488
 489     // If the sign bit of the input is known set or clear, then we know the
 490     // top bits of the result.
 491
 492     // If the input sign bit is known zero, or if the NewBits are not demanded
 493     // convert this into a zero extension.
 494     if (KnownZero[SrcBitWidth-1] || (NewBits & ~DemandedMask) == NewBits) {
 495       // Convert to ZExt cast
 496       CastInst *NewCast = new ZExtInst(I->getOperand(0), VTy, I->getName());
 497       return InsertNewInstWith(NewCast, *I);
 498     } else if (KnownOne[SrcBitWidth-1]) {    // Input sign bit known set
 499       KnownOne |= NewBits;
 500     }
 501     break;
 502   }
 503   case Instruction::Add: {
 504     // Figure out what the input bits are.  If the top bits of the and result
 505     // are not demanded, then the add doesn't demand them from its input
 506     // either.
 507     unsigned NLZ = DemandedMask.countLeadingZeros();
 508
 509     // If there is a constant on the RHS, there are a variety of xformations
 510     // we can do.
 511     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
 512       // If null, this should be simplified elsewhere.  Some of the xforms here
 513       // won't work if the RHS is zero.
 514       if (RHS->isZero())
 515         break;
 516
 517       // If the top bit of the output is demanded, demand everything from the
 518       // input.  Otherwise, we demand all the input bits except NLZ top bits.
 519       APInt InDemandedBits(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - NLZ));
 520
 521       // Find information about known zero/one bits in the input.
 522       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), InDemandedBits,
 523                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
 524         return I;
 525
 526       // If the RHS of the add has bits set that can't affect the input, reduce
 527       // the constant.
 528       if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, InDemandedBits))
 529         return I;
 530
 531       // Avoid excess work.
 532       if (LHSKnownZero == 0 && LHSKnownOne == 0)
 533         break;
 534
 535       // Turn it into OR if input bits are zero.
 536       if ((LHSKnownZero & RHS->getValue()) == RHS->getValue()) {
 537         Instruction *Or =
 538           BinaryOperator::CreateOr(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
 539                                    I->getName());
 540         return InsertNewInstWith(Or, *I);
 541       }
 542
 543       // We can say something about the output known-zero and known-one bits,
 544       // depending on potential carries from the input constant and the
 545       // unknowns.  For example if the LHS is known to have at most the 0x0F0F0
 546       // bits set and the RHS constant is 0x01001, then we know we have a known
 547       // one mask of 0x00001 and a known zero mask of 0xE0F0E.
 548
 549       // To compute this, we first compute the potential carry bits.  These are
 550       // the bits which may be modified.  I'm not aware of a better way to do
 551       // this scan.
 552       const APInt &RHSVal = RHS->getValue();
 553       APInt CarryBits((~LHSKnownZero + RHSVal) ^ (~LHSKnownZero ^ RHSVal));
 554
 555       // Now that we know which bits have carries, compute the known-1/0 sets.
 556
 557       // Bits are known one if they are known zero in one operand and one in the
 558       // other, and there is no input carry.
 559       KnownOne = ((LHSKnownZero & RHSVal) |
 560                   (LHSKnownOne & ~RHSVal)) & ~CarryBits;
 561
 562       // Bits are known zero if they are known zero in both operands and there
 563       // is no input carry.
 564       KnownZero = LHSKnownZero & ~RHSVal & ~CarryBits;
 565     } else {
 566       // If the high-bits of this ADD are not demanded, then it does not demand
 567       // the high bits of its LHS or RHS.
 568       if (DemandedMask[BitWidth-1] == 0) {
 569         // Right fill the mask of bits for this ADD to demand the most
 570         // significant bit and all those below it.
 571         APInt DemandedFromOps(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth-NLZ));
 572         if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedFromOps,
 573                                  LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1) ||
 574             SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(1), DemandedFromOps,
 575                                  LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
 576           return I;
 577       }
 578     }
 579     break;
 580   }
 581   case Instruction::Sub:
 582     // If the high-bits of this SUB are not demanded, then it does not demand
 583     // the high bits of its LHS or RHS.
 584     if (DemandedMask[BitWidth-1] == 0) {
 585       // Right fill the mask of bits for this SUB to demand the most
 586       // significant bit and all those below it.
 587       uint32_t NLZ = DemandedMask.countLeadingZeros();
 588       APInt DemandedFromOps(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth-NLZ));
 589       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedFromOps,
 590                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1) ||
 591           SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(1), DemandedFromOps,
 592                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
 593         return I;
 594     }
 595
 596     // Otherwise just hand the sub off to computeKnownBits to fill in
 597     // the known zeros and ones.
 598     computeKnownBits(V, KnownZero, KnownOne, Depth);
 599
 600     // Turn this into a xor if LHS is 2^n-1 and the remaining bits are known
 601     // zero.
 602     if (ConstantInt *C0 = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(0))) {
 603       APInt I0 = C0->getValue();
 604       if ((I0 + 1).isPowerOf2() && (I0 | KnownZero).isAllOnesValue()) {
 605         Instruction *Xor = BinaryOperator::CreateXor(I->getOperand(1), C0);
 606         return InsertNewInstWith(Xor, *I);
 607       }
 608     }
 609     break;
 610   case Instruction::Shl:
 611     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
 612       {
 613         Value *VarX; ConstantInt *C1;
 614         if (match(I->getOperand(0), m_Shr(m_Value(VarX), m_ConstantInt(C1)))) {
 615           Instruction *Shr = cast<Instruction>(I->getOperand(0));
 616           Value *R = SimplifyShrShlDemandedBits(Shr, I, DemandedMask,
 617                                                 KnownZero, KnownOne);
 618           if (R)
 619             return R;
 620         }
 621       }
 622
 623       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth-1);
 624       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.lshr(ShiftAmt));
 625
 626       // If the shift is NUW/NSW, then it does demand the high bits.
 627       ShlOperator *IOp = cast<ShlOperator>(I);
 628       if (IOp->hasNoSignedWrap())
 629         DemandedMaskIn |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt+1);
 630       else if (IOp->hasNoUnsignedWrap())
 631         DemandedMaskIn |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt);
 632
 633       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedMaskIn,
 634                                KnownZero, KnownOne, Depth+1))
 635         return I;
 636       assert(!(KnownZero & KnownOne) && "Bits known to be one AND zero?");
 637       KnownZero <<= ShiftAmt;
 638       KnownOne  <<= ShiftAmt;
 639       // low bits known zero.
 640       if (ShiftAmt)
 641         KnownZero |= APInt::getLowBitsSet(BitWidth, ShiftAmt);
 642     }
 643     break;
 644   case Instruction::LShr:
 645     // For a logical shift right
 646     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
 647       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth-1);
 648
 649       // Unsigned shift right.
 650       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.shl(ShiftAmt));
 651
 652       // If the shift is exact, then it does demand the low bits (and knows that
 653       // they are zero).
 654       if (cast<LShrOperator>(I)->isExact())
 655         DemandedMaskIn |= APInt::getLowBitsSet(BitWidth, ShiftAmt);
 656
 657       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedMaskIn,
 658                                KnownZero, KnownOne, Depth+1))
 659         return I;
 660       assert(!(KnownZero & KnownOne) && "Bits known to be one AND zero?");
 661       KnownZero = APIntOps::lshr(KnownZero, ShiftAmt);
 662       KnownOne  = APIntOps::lshr(KnownOne, ShiftAmt);
 663       if (ShiftAmt) {
 664         // Compute the new bits that are at the top now.
 665         APInt HighBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt));
 666         KnownZero |= HighBits;  // high bits known zero.
 667       }
 668     }
 669     break;
 670   case Instruction::AShr:
 671     // If this is an arithmetic shift right and only the low-bit is set, we can
 672     // always convert this into a logical shr, even if the shift amount is
 673     // variable.  The low bit of the shift cannot be an input sign bit unless
 674     // the shift amount is >= the size of the datatype, which is undefined.
 675     if (DemandedMask == 1) {
 676       // Perform the logical shift right.
 677       Instruction *NewVal = BinaryOperator::CreateLShr(
 678                         I->getOperand(0), I->getOperand(1), I->getName());
 679       return InsertNewInstWith(NewVal, *I);
 680     }
 681
 682     // If the sign bit is the only bit demanded by this ashr, then there is no
 683     // need to do it, the shift doesn't change the high bit.
 684     if (DemandedMask.isSignBit())
 685       return I->getOperand(0);
 686
 687     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
 688       uint32_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth-1);
 689
 690       // Signed shift right.
 691       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.shl(ShiftAmt));
 692       // If any of the "high bits" are demanded, we should set the sign bit as
 693       // demanded.
 694       if (DemandedMask.countLeadingZeros() <= ShiftAmt)
 695         DemandedMaskIn.setBit(BitWidth-1);
 696
 697       // If the shift is exact, then it does demand the low bits (and knows that
 698       // they are zero).
 699       if (cast<AShrOperator>(I)->isExact())
 700         DemandedMaskIn |= APInt::getLowBitsSet(BitWidth, ShiftAmt);
 701
 702       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedMaskIn,
 703                                KnownZero, KnownOne, Depth+1))
 704         return I;
 705       assert(!(KnownZero & KnownOne) && "Bits known to be one AND zero?");
 706       // Compute the new bits that are at the top now.
 707       APInt HighBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt));
 708       KnownZero = APIntOps::lshr(KnownZero, ShiftAmt);
 709       KnownOne  = APIntOps::lshr(KnownOne, ShiftAmt);
 710
 711       // Handle the sign bits.
 712       APInt SignBit(APInt::getSignBit(BitWidth));
 713       // Adjust to where it is now in the mask.
 714       SignBit = APIntOps::lshr(SignBit, ShiftAmt);
 715
 716       // If the input sign bit is known to be zero, or if none of the top bits
 717       // are demanded, turn this into an unsigned shift right.
 718       if (BitWidth <= ShiftAmt || KnownZero[BitWidth-ShiftAmt-1] ||
 719           (HighBits & ~DemandedMask) == HighBits) {
 720         // Perform the logical shift right.
 721         BinaryOperator *NewVal = BinaryOperator::CreateLShr(I->getOperand(0),
 722                                                             SA, I->getName());
 723         NewVal->setIsExact(cast<BinaryOperator>(I)->isExact());
 724         return InsertNewInstWith(NewVal, *I);
 725       } else if ((KnownOne & SignBit) != 0) { // New bits are known one.
 726         KnownOne |= HighBits;
 727       }
 728     }
 729     break;
 730   case Instruction::SRem:
 731     if (ConstantInt *Rem = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
 732       // X % -1 demands all the bits because we don't want to introduce
 733       // INT_MIN % -1 (== undef) by accident.
 734       if (Rem->isAllOnesValue())
 735         break;
 736       APInt RA = Rem->getValue().abs();
 737       if (RA.isPowerOf2()) {
 738         if (DemandedMask.ult(RA))    // srem won't affect demanded bits
 739           return I->getOperand(0);
 740
 741         APInt LowBits = RA - 1;
 742         APInt Mask2 = LowBits | APInt::getSignBit(BitWidth);
 743         if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), Mask2,
 744                                  LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
 745           return I;
 746
 747         // The low bits of LHS are unchanged by the srem.
 748         KnownZero = LHSKnownZero & LowBits;
 749         KnownOne = LHSKnownOne & LowBits;
 750
 751         // If LHS is non-negative or has all low bits zero, then the upper bits
 752         // are all zero.
 753         if (LHSKnownZero[BitWidth-1] || ((LHSKnownZero & LowBits) == LowBits))
 754           KnownZero |= ~LowBits;
 755
 756         // If LHS is negative and not all low bits are zero, then the upper bits
 757         // are all one.
 758         if (LHSKnownOne[BitWidth-1] && ((LHSKnownOne & LowBits) != 0))
 759           KnownOne |= ~LowBits;
 760
 761         assert(!(KnownZero & KnownOne) && "Bits known to be one AND zero?");
 762       }
 763     }
 764
 765     // The sign bit is the LHS's sign bit, except when the result of the
 766     // remainder is zero.
 767     if (DemandedMask.isNegative() && KnownZero.isNonNegative()) {
 768       APInt LHSKnownZero(BitWidth, 0), LHSKnownOne(BitWidth, 0);
 769       computeKnownBits(I->getOperand(0), LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1);
 770       // If it's known zero, our sign bit is also zero.
 771       if (LHSKnownZero.isNegative())
 772         KnownZero.setBit(KnownZero.getBitWidth() - 1);
 773     }
 774     break;
 775   case Instruction::URem: {
 776     APInt KnownZero2(BitWidth, 0), KnownOne2(BitWidth, 0);
 777     APInt AllOnes = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
 778     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), AllOnes,
 779                              KnownZero2, KnownOne2, Depth+1) ||
 780         SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(1), AllOnes,
 781                              KnownZero2, KnownOne2, Depth+1))
 782       return I;
 783
 784     unsigned Leaders = KnownZero2.countLeadingOnes();
 785     Leaders = std::max(Leaders,
 786                        KnownZero2.countLeadingOnes());
 787     KnownZero = APInt::getHighBitsSet(BitWidth, Leaders) & DemandedMask;
 788     break;
 789   }
 790   case Instruction::Call:
 791     if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I)) {
 792       switch (II->getIntrinsicID()) {
 793       default: break;
 794       case Intrinsic::bswap: {
 795         // If the only bits demanded come from one byte of the bswap result,
 796         // just shift the input byte into position to eliminate the bswap.
 797         unsigned NLZ = DemandedMask.countLeadingZeros();
 798         unsigned NTZ = DemandedMask.countTrailingZeros();
 799
 800         // Round NTZ down to the next byte.  If we have 11 trailing zeros, then
 801         // we need all the bits down to bit 8.  Likewise, round NLZ.  If we
 802         // have 14 leading zeros, round to 8.
 803         NLZ &= ~7;
 804         NTZ &= ~7;
 805         // If we need exactly one byte, we can do this transformation.
 806         if (BitWidth-NLZ-NTZ == 8) {
 807           unsigned ResultBit = NTZ;
 808           unsigned InputBit = BitWidth-NTZ-8;
 809
 810           // Replace this with either a left or right shift to get the byte into
 811           // the right place.
 812           Instruction *NewVal;
 813           if (InputBit > ResultBit)
 814             NewVal = BinaryOperator::CreateLShr(II->getArgOperand(0),
 815                     ConstantInt::get(I->getType(), InputBit-ResultBit));
 816           else
 817             NewVal = BinaryOperator::CreateShl(II->getArgOperand(0),
 818                     ConstantInt::get(I->getType(), ResultBit-InputBit));
 819           NewVal->takeName(I);
 820           return InsertNewInstWith(NewVal, *I);
 821         }
 822
 823         // TODO: Could compute known zero/one bits based on the input.
 824         break;
 825       }
 826       case Intrinsic::x86_sse42_crc32_64_64:
 827         KnownZero = APInt::getHighBitsSet(64, 32);
 828         return nullptr;
 829       }
 830     }
 831     computeKnownBits(V, KnownZero, KnownOne, Depth);
 832     break;
 833   }
 834
 835   // If the client is only demanding bits that we know, return the known
 836   // constant.
 837   if ((DemandedMask & (KnownZero|KnownOne)) == DemandedMask)
 838     return Constant::getIntegerValue(VTy, KnownOne);
 839   return nullptr;
 840 }
 841
 842 /// Helper routine of SimplifyDemandedUseBits. It tries to simplify
 843 /// "E1 = (X lsr C1) << C2", where the C1 and C2 are constant, into
 844 /// "E2 = X << (C2 - C1)" or "E2 = X >> (C1 - C2)", depending on the sign
 845 /// of "C2-C1".
 846 ///
 847 /// Suppose E1 and E2 are generally different in bits S={bm, bm+1,
 848 /// ..., bn}, without considering the specific value X is holding.
 849 /// This transformation is legal iff one of following conditions is hold:
 850 ///  1) All the bit in S are 0, in this case E1 == E2.
 851 ///  2) We don't care those bits in S, per the input DemandedMask.
 852 ///  3) Combination of 1) and 2). Some bits in S are 0, and we don't care the
 853 ///     rest bits.
 854 ///
 855 /// Currently we only test condition 2).
 856 ///
 857 /// As with SimplifyDemandedUseBits, it returns NULL if the simplification was
 858 /// not successful.
 859 Value *InstCombiner::SimplifyShrShlDemandedBits(Instruction *Shr,
 860   Instruction *Shl, APInt DemandedMask, APInt &KnownZero, APInt &KnownOne) {
 861
 862   const APInt &ShlOp1 = cast<ConstantInt>(Shl->getOperand(1))->getValue();
 863   const APInt &ShrOp1 = cast<ConstantInt>(Shr->getOperand(1))->getValue();
 864   if (!ShlOp1 || !ShrOp1)
 865       return nullptr; // Noop.
 866
 867   Value *VarX = Shr->getOperand(0);
 868   Type *Ty = VarX->getType();
 869   unsigned BitWidth = Ty->getIntegerBitWidth();
 870   if (ShlOp1.uge(BitWidth) || ShrOp1.uge(BitWidth))
 871     return nullptr; // Undef.
 872
 873   unsigned ShlAmt = ShlOp1.getZExtValue();
 874   unsigned ShrAmt = ShrOp1.getZExtValue();
 875
 876   KnownOne.clearAllBits();
 877   KnownZero = APInt::getBitsSet(KnownZero.getBitWidth(), 0, ShlAmt-1);
 878   KnownZero &= DemandedMask;
 879
 880   APInt BitMask1(APInt::getAllOnesValue(BitWidth));
 881   APInt BitMask2(APInt::getAllOnesValue(BitWidth));
 882
 883   bool isLshr = (Shr->getOpcode() == Instruction::LShr);
 884   BitMask1 = isLshr ? (BitMask1.lshr(ShrAmt) << ShlAmt) :
 885                       (BitMask1.ashr(ShrAmt) << ShlAmt);
 886
 887   if (ShrAmt <= ShlAmt) {
 888     BitMask2 <<= (ShlAmt - ShrAmt);
 889   } else {
 890     BitMask2 = isLshr ? BitMask2.lshr(ShrAmt - ShlAmt):
 891                         BitMask2.ashr(ShrAmt - ShlAmt);
 892   }
 893
 894   // Check if condition-2 (see the comment to this function) is satified.
 895   if ((BitMask1 & DemandedMask) == (BitMask2 & DemandedMask)) {
 896     if (ShrAmt == ShlAmt)
 897       return VarX;
 898
 899     if (!Shr->hasOneUse())
 900       return nullptr;
 901
 902     BinaryOperator *New;
 903     if (ShrAmt < ShlAmt) {
 904       Constant *Amt = ConstantInt::get(VarX->getType(), ShlAmt - ShrAmt);
 905       New = BinaryOperator::CreateShl(VarX, Amt);
 906       BinaryOperator *Orig = cast<BinaryOperator>(Shl);
 907       New->setHasNoSignedWrap(Orig->hasNoSignedWrap());
 908       New->setHasNoUnsignedWrap(Orig->hasNoUnsignedWrap());
 909     } else {
 910       Constant *Amt = ConstantInt::get(VarX->getType(), ShrAmt - ShlAmt);
 911       New = isLshr ? BinaryOperator::CreateLShr(VarX, Amt) :
 912                      BinaryOperator::CreateAShr(VarX, Amt);
 913       if (cast<BinaryOperator>(Shr)->isExact())
 914         New->setIsExact(true);
 915     }
 916
 917     return InsertNewInstWith(New, *Shl);
 918   }
 919
 920   return nullptr;
 921 }
 922
 923 /// SimplifyDemandedVectorElts - The specified value produces a vector with
 924 /// any number of elements. DemandedElts contains the set of elements that are
 925 /// actually used by the caller.  This method analyzes which elements of the
 926 /// operand are undef and returns that information in UndefElts.
 927 ///
 928 /// If the information about demanded elements can be used to simplify the
 929 /// operation, the operation is simplified, then the resultant value is
 930 /// returned.  This returns null if no change was made.
 931 Value *InstCombiner::SimplifyDemandedVectorElts(Value *V, APInt DemandedElts,
 932                                                 APInt &UndefElts,
 933                                                 unsigned Depth) {
 934   unsigned VWidth = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
 935   APInt EltMask(APInt::getAllOnesValue(VWidth));
 936   assert((DemandedElts & ~EltMask) == 0 && "Invalid DemandedElts!");
 937
 938   if (isa<UndefValue>(V)) {
 939     // If the entire vector is undefined, just return this info.
 940     UndefElts = EltMask;
 941     return nullptr;
 942   }
 943
 944   if (DemandedElts == 0) { // If nothing is demanded, provide undef.
 945     UndefElts = EltMask;
 946     return UndefValue::get(V->getType());
 947   }
 948
 949   UndefElts = 0;
 950
 951   // Handle ConstantAggregateZero, ConstantVector, ConstantDataSequential.
 952   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V)) {
 953     // Check if this is identity. If so, return 0 since we are not simplifying
 954     // anything.
 955     if (DemandedElts.isAllOnesValue())
 956       return nullptr;
 957
 958     Type *EltTy = cast<VectorType>(V->getType())->getElementType();
 959     Constant *Undef = UndefValue::get(EltTy);
 960
 961     SmallVector<Constant*, 16> Elts;
 962     for (unsigned i = 0; i != VWidth; ++i) {
 963       if (!DemandedElts[i]) {   // If not demanded, set to undef.
 964         Elts.push_back(Undef);
 965         UndefElts.setBit(i);
 966         continue;
 967       }
 968
 969       Constant *Elt = C->getAggregateElement(i);
 970       if (!Elt) return nullptr;
 971
 972       if (isa<UndefValue>(Elt)) {   // Already undef.
 973         Elts.push_back(Undef);
 974         UndefElts.setBit(i);
 975       } else {                               // Otherwise, defined.
 976         Elts.push_back(Elt);
 977       }
 978     }
 979
 980     // If we changed the constant, return it.
 981     Constant *NewCV = ConstantVector::get(Elts);
 982     return NewCV != C ? NewCV : nullptr;
 983   }
 984
 985   // Limit search depth.
 986   if (Depth == 10)
 987     return nullptr;
 988
 989   // If multiple users are using the root value, proceed with
 990   // simplification conservatively assuming that all elements
 991   // are needed.
 992   if (!V->hasOneUse()) {
 993     // Quit if we find multiple users of a non-root value though.
 994     // They'll be handled when it's their turn to be visited by
 995     // the main instcombine process.
 996     if (Depth != 0)
 997       // TODO: Just compute the UndefElts information recursively.
 998       return nullptr;
 999
1000     // Conservatively assume that all elements are needed.
1001     DemandedElts = EltMask;
1002   }
1003
1004   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
1005   if (!I) return nullptr;        // Only analyze instructions.
1006
1007   bool MadeChange = false;
1008   APInt UndefElts2(VWidth, 0);
1009   Value *TmpV;
1010   switch (I->getOpcode()) {
1011   default: break;
1012
1013   case Instruction::InsertElement: {
1014     // If this is a variable index, we don't know which element it overwrites.
1015     // demand exactly the same input as we produce.
1016     ConstantInt *Idx = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(2));
1017     if (!Idx) {
1018       // Note that we can't propagate undef elt info, because we don't know
1019       // which elt is getting updated.
1020       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), DemandedElts,
1021                                         UndefElts2, Depth+1);
1022       if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1023       break;
1024     }
1025
1026     // If this is inserting an element that isn't demanded, remove this
1027     // insertelement.
1028     unsigned IdxNo = Idx->getZExtValue();
1029     if (IdxNo >= VWidth || !DemandedElts[IdxNo]) {
1030       Worklist.Add(I);
1031       return I->getOperand(0);
1032     }
1033
1034     // Otherwise, the element inserted overwrites whatever was there, so the
1035     // input demanded set is simpler than the output set.
1036     APInt DemandedElts2 = DemandedElts;
1037     DemandedElts2.clearBit(IdxNo);
1038     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), DemandedElts2,
1039                                       UndefElts, Depth+1);
1040     if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1041
1042     // The inserted element is defined.
1043     UndefElts.clearBit(IdxNo);
1044     break;
1045   }
1046   case Instruction::ShuffleVector: {
1047     ShuffleVectorInst *Shuffle = cast<ShuffleVectorInst>(I);
1048     uint64_t LHSVWidth =
1049       cast<VectorType>(Shuffle->getOperand(0)->getType())->getNumElements();
1050     APInt LeftDemanded(LHSVWidth, 0), RightDemanded(LHSVWidth, 0);
1051     for (unsigned i = 0; i < VWidth; i++) {
1052       if (DemandedElts[i]) {
1053         unsigned MaskVal = Shuffle->getMaskValue(i);
1054         if (MaskVal != -1u) {
1055           assert(MaskVal < LHSVWidth * 2 &&
1056                  "shufflevector mask index out of range!");
1057           if (MaskVal < LHSVWidth)
1058             LeftDemanded.setBit(MaskVal);
1059           else
1060             RightDemanded.setBit(MaskVal - LHSVWidth);
1061         }
1062       }
1063     }
1064
1065     APInt UndefElts4(LHSVWidth, 0);
1066     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), LeftDemanded,
1067                                       UndefElts4, Depth+1);
1068     if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1069
1070     APInt UndefElts3(LHSVWidth, 0);
1071     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(1), RightDemanded,
1072                                       UndefElts3, Depth+1);
1073     if (TmpV) { I->setOperand(1, TmpV); MadeChange = true; }
1074
1075     bool NewUndefElts = false;
1076     for (unsigned i = 0; i < VWidth; i++) {
1077       unsigned MaskVal = Shuffle->getMaskValue(i);
1078       if (MaskVal == -1u) {
1079         UndefElts.setBit(i);
1080       } else if (!DemandedElts[i]) {
1081         NewUndefElts = true;
1082         UndefElts.setBit(i);
1083       } else if (MaskVal < LHSVWidth) {
1084         if (UndefElts4[MaskVal]) {
1085           NewUndefElts = true;
1086           UndefElts.setBit(i);
1087         }
1088       } else {
1089         if (UndefElts3[MaskVal - LHSVWidth]) {
1090           NewUndefElts = true;
1091           UndefElts.setBit(i);
1092         }
1093       }
1094     }
1095
1096     if (NewUndefElts) {
1097       // Add additional discovered undefs.
1098       SmallVector<Constant*, 16> Elts;
1099       for (unsigned i = 0; i < VWidth; ++i) {
1100         if (UndefElts[i])
1101           Elts.push_back(UndefValue::get(Type::getInt32Ty(I->getContext())));
1102         else
1103           Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(I->getContext()),
1104                                           Shuffle->getMaskValue(i)));
1105       }
1106       I->setOperand(2, ConstantVector::get(Elts));
1107       MadeChange = true;
1108     }
1109     break;
1110   }
1111   case Instruction::Select: {
1112     APInt LeftDemanded(DemandedElts), RightDemanded(DemandedElts);
1113     if (ConstantVector* CV = dyn_cast<ConstantVector>(I->getOperand(0))) {
1114       for (unsigned i = 0; i < VWidth; i++) {
1115         if (CV->getAggregateElement(i)->isNullValue())
1116           LeftDemanded.clearBit(i);
1117         else
1118           RightDemanded.clearBit(i);
1119       }
1120     }
1121
1122     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(1), LeftDemanded,
1123                                       UndefElts, Depth+1);
1124     if (TmpV) { I->setOperand(1, TmpV); MadeChange = true; }
1125
1126     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(2), RightDemanded,
1127                                       UndefElts2, Depth+1);
1128     if (TmpV) { I->setOperand(2, TmpV); MadeChange = true; }
1129
1130     // Output elements are undefined if both are undefined.
1131     UndefElts &= UndefElts2;
1132     break;
1133   }
1134   case Instruction::BitCast: {
1135     // Vector->vector casts only.
1136     VectorType *VTy = dyn_cast<VectorType>(I->getOperand(0)->getType());
1137     if (!VTy) break;
1138     unsigned InVWidth = VTy->getNumElements();
1139     APInt InputDemandedElts(InVWidth, 0);
1140     unsigned Ratio;
1141
1142     if (VWidth == InVWidth) {
1143       // If we are converting from <4 x i32> -> <4 x f32>, we demand the same
1144       // elements as are demanded of us.
1145       Ratio = 1;
1146       InputDemandedElts = DemandedElts;
1147     } else if (VWidth > InVWidth) {
1148       // Untested so far.
1149       break;
1150
1151       // If there are more elements in the result than there are in the source,
1152       // then an input element is live if any of the corresponding output
1153       // elements are live.
1154       Ratio = VWidth/InVWidth;
1155       for (unsigned OutIdx = 0; OutIdx != VWidth; ++OutIdx) {
1156         if (DemandedElts[OutIdx])
1157           InputDemandedElts.setBit(OutIdx/Ratio);
1158       }
1159     } else {
1160       // Untested so far.
1161       break;
1162
1163       // If there are more elements in the source than there are in the result,
1164       // then an input element is live if the corresponding output element is
1165       // live.
1166       Ratio = InVWidth/VWidth;
1167       for (unsigned InIdx = 0; InIdx != InVWidth; ++InIdx)
1168         if (DemandedElts[InIdx/Ratio])
1169           InputDemandedElts.setBit(InIdx);
1170     }
1171
1172     // div/rem demand all inputs, because they don't want divide by zero.
1173     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), InputDemandedElts,
1174                                       UndefElts2, Depth+1);
1175     if (TmpV) {
1176       I->setOperand(0, TmpV);
1177       MadeChange = true;
1178     }
1179
1180     UndefElts = UndefElts2;
1181     if (VWidth > InVWidth) {
1182       llvm_unreachable("Unimp");
1183       // If there are more elements in the result than there are in the source,
1184       // then an output element is undef if the corresponding input element is
1185       // undef.
1186       for (unsigned OutIdx = 0; OutIdx != VWidth; ++OutIdx)
1187         if (UndefElts2[OutIdx/Ratio])
1188           UndefElts.setBit(OutIdx);
1189     } else if (VWidth < InVWidth) {
1190       llvm_unreachable("Unimp");
1191       // If there are more elements in the source than there are in the result,
1192       // then a result element is undef if all of the corresponding input
1193       // elements are undef.
1194       UndefElts = ~0ULL >> (64-VWidth);  // Start out all undef.
1195       for (unsigned InIdx = 0; InIdx != InVWidth; ++InIdx)
1196         if (!UndefElts2[InIdx])            // Not undef?
1197           UndefElts.clearBit(InIdx/Ratio);    // Clear undef bit.
1198     }
1199     break;
1200   }
1201   case Instruction::And:
1202   case Instruction::Or:
1203   case Instruction::Xor:
1204   case Instruction::Add:
1205   case Instruction::Sub:
1206   case Instruction::Mul:
1207     // div/rem demand all inputs, because they don't want divide by zero.
1208     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), DemandedElts,
1209                                       UndefElts, Depth+1);
1210     if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1211     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(1), DemandedElts,
1212                                       UndefElts2, Depth+1);
1213     if (TmpV) { I->setOperand(1, TmpV); MadeChange = true; }
1214
1215     // Output elements are undefined if both are undefined.  Consider things
1216     // like undef&0.  The result is known zero, not undef.
1217     UndefElts &= UndefElts2;
1218     break;
1219   case Instruction::FPTrunc:
1220   case Instruction::FPExt:
1221     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), DemandedElts,
1222                                       UndefElts, Depth+1);
1223     if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1224     break;
1225
1226   case Instruction::Call: {
1227     IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I);
1228     if (!II) break;
1229     switch (II->getIntrinsicID()) {
1230     default: break;
1231
1232     // Binary vector operations that work column-wise.  A dest element is a
1233     // function of the corresponding input elements from the two inputs.
1234     case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1235     case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1236     case Intrinsic::x86_sse_min_ss:
1237     case Intrinsic::x86_sse_max_ss:
1238     case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1239     case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1240     case Intrinsic::x86_sse2_min_sd:
1241     case Intrinsic::x86_sse2_max_sd:
1242       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(II->getArgOperand(0), DemandedElts,
1243                                         UndefElts, Depth+1);
1244       if (TmpV) { II->setArgOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1245       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(II->getArgOperand(1), DemandedElts,
1246                                         UndefElts2, Depth+1);
1247       if (TmpV) { II->setArgOperand(1, TmpV); MadeChange = true; }
1248
1249       // If only the low elt is demanded and this is a scalarizable intrinsic,
1250       // scalarize it now.
1251       if (DemandedElts == 1) {
1252         switch (II->getIntrinsicID()) {
1253         default: break;
1254         case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1255         case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1256         case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1257         case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1258           // TODO: Lower MIN/MAX/ABS/etc
1259           Value *LHS = II->getArgOperand(0);
1260           Value *RHS = II->getArgOperand(1);
1261           // Extract the element as scalars.
1262           LHS = InsertNewInstWith(ExtractElementInst::Create(LHS,
1263             ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(I->getContext()), 0U)), *II);
1264           RHS = InsertNewInstWith(ExtractElementInst::Create(RHS,
1265             ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(I->getContext()), 0U)), *II);
1266
1267           switch (II->getIntrinsicID()) {
1268           default: llvm_unreachable("Case stmts out of sync!");
1269           case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1270           case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1271             TmpV = InsertNewInstWith(BinaryOperator::CreateFSub(LHS, RHS,
1272                                                         II->getName()), *II);
1273             break;
1274           case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1275           case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1276             TmpV = InsertNewInstWith(BinaryOperator::CreateFMul(LHS, RHS,
1277                                                          II->getName()), *II);
1278             break;
1279           }
1280
1281           Instruction *New =
1282             InsertElementInst::Create(
1283               UndefValue::get(II->getType()), TmpV,
1284               ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(I->getContext()), 0U, false),
1285                                       II->getName());
1286           InsertNewInstWith(New, *II);
1287           return New;
1288         }
1289       }
1290
1291       // Output elements are undefined if both are undefined.  Consider things
1292       // like undef&0.  The result is known zero, not undef.
1293       UndefElts &= UndefElts2;
1294       break;
1295     }
1296     break;
1297   }
1298   }
1299   return MadeChange ? I : nullptr;
1300 }