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
  16 #include "InstCombine.h"
  17 #include "llvm/Target/TargetData.h"
  18 #include "llvm/IntrinsicInst.h"
  19
  20 using namespace llvm;
  21
  22
  23 /// ShrinkDemandedConstant - Check to see if the specified operand of the
  24 /// specified instruction is a constant integer.  If so, check to see if there
  25 /// are any bits set in the constant that are not demanded.  If so, shrink the
  26 /// constant and return true.
  27 static bool ShrinkDemandedConstant(Instruction *I, unsigned OpNo,
  28                                    APInt Demanded) {
  29   assert(I && "No instruction?");
  30   assert(OpNo < I->getNumOperands() && "Operand index too large");
  31
  32   // If the operand is not a constant integer, nothing to do.
  33   ConstantInt *OpC = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(OpNo));
  34   if (!OpC) return false;
  35
  36   // If there are no bits set that aren't demanded, nothing to do.
  37   Demanded = Demanded.zextOrTrunc(OpC->getValue().getBitWidth());
  38   if ((~Demanded & OpC->getValue()) == 0)
  39     return false;
  40
  41   // This instruction is producing bits that are not demanded. Shrink the RHS.
  42   Demanded &= OpC->getValue();
  43   if (I->getOpcode() == Instruction::Add) {
  44     // However, if the instruction is an add then the constant may be negated
  45     // when the opcode is changed to sub. Check if the transformation is really
  46     // shrinking the constant.
  47     if (Demanded.abs().getActiveBits() > OpC->getValue().abs().getActiveBits())
  48       return false;
  49   }
  50   I->setOperand(OpNo, ConstantInt::get(OpC->getType(), Demanded));
  51   return true;
  52 }
  53
  54
  55
  56 /// SimplifyDemandedInstructionBits - Inst is an integer instruction that
  57 /// SimplifyDemandedBits knows about.  See if the instruction has any
  58 /// properties that allow us to simplify its operands.
  59 bool InstCombiner::SimplifyDemandedInstructionBits(Instruction &Inst) {
  60   unsigned BitWidth = Inst.getType()->getScalarSizeInBits();
  61   APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
  62   APInt DemandedMask(APInt::getAllOnesValue(BitWidth));
  63
  64   Value *V = SimplifyDemandedUseBits(&Inst, DemandedMask,
  65                                      KnownZero, KnownOne, 0);
  66   if (V == 0) return false;
  67   if (V == &Inst) return true;
  68   ReplaceInstUsesWith(Inst, V);
  69   return true;
  70 }
  71
  72 /// SimplifyDemandedBits - This form of SimplifyDemandedBits simplifies the
  73 /// specified instruction operand if possible, updating it in place.  It returns
  74 /// true if it made any change and false otherwise.
  75 bool InstCombiner::SimplifyDemandedBits(Use &U, APInt DemandedMask,
  76                                         APInt &KnownZero, APInt &KnownOne,
  77                                         unsigned Depth) {
  78   Value *NewVal = SimplifyDemandedUseBits(U.get(), DemandedMask,
  79                                           KnownZero, KnownOne, Depth);
  80   if (NewVal == 0) return false;
  81   U = NewVal;
  82   return true;
  83 }
  84
  85
  86 /// SimplifyDemandedUseBits - This function attempts to replace V with a simpler
  87 /// value based on the demanded bits.  When this function is called, it is known
  88 /// that only the bits set in DemandedMask of the result of V are ever used
  89 /// downstream. Consequently, depending on the mask and V, it may be possible
  90 /// to replace V with a constant or one of its operands. In such cases, this
  91 /// function does the replacement and returns true. In all other cases, it
  92 /// returns false after analyzing the expression and setting KnownOne and known
  93 /// to be one in the expression.  KnownZero contains all the bits that are known
  94 /// to be zero in the expression. These are provided to potentially allow the
  95 /// caller (which might recursively be SimplifyDemandedBits itself) to simplify
  96 /// the expression. KnownOne and KnownZero always follow the invariant that
  97 /// KnownOne & KnownZero == 0. That is, a bit can't be both 1 and 0. Note that
  98 /// the bits in KnownOne and KnownZero may only be accurate for those bits set
  99 /// in DemandedMask. Note also that the bitwidth of V, DemandedMask, KnownZero
 100 /// and KnownOne must all be the same.
 101 ///
 102 /// This returns null if it did not change anything and it permits no
 103 /// simplification.  This returns V itself if it did some simplification of V's
 104 /// operands based on the information about what bits are demanded. This returns
 105 /// some other non-null value if it found out that V is equal to another value
 106 /// in the context where the specified bits are demanded, but not for all users.
 107 Value *InstCombiner::SimplifyDemandedUseBits(Value *V, APInt DemandedMask,
 108                                              APInt &KnownZero, APInt &KnownOne,
 109                                              unsigned Depth) {
 110   assert(V != 0 && "Null pointer of Value???");
 111   assert(Depth <= 6 && "Limit Search Depth");
 112   uint32_t BitWidth = DemandedMask.getBitWidth();
 113   Type *VTy = V->getType();
 114   assert((TD || !VTy->isPointerTy()) &&
 115          "SimplifyDemandedBits needs to know bit widths!");
 116   assert((!TD || TD->getTypeSizeInBits(VTy->getScalarType()) == BitWidth) &&
 117          (!VTy->isIntOrIntVectorTy() ||
 118           VTy->getScalarSizeInBits() == BitWidth) &&
 119          KnownZero.getBitWidth() == BitWidth &&
 120          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
 121          "Value *V, DemandedMask, KnownZero and KnownOne "
 122          "must have same BitWidth");
 123   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V)) {
 124     // We know all of the bits for a constant!
 125     KnownOne = CI->getValue() & DemandedMask;
 126     KnownZero = ~KnownOne & DemandedMask;
 127     return 0;
 128   }
 129   if (isa<ConstantPointerNull>(V)) {
 130     // We know all of the bits for a constant!
 131     KnownOne.clearAllBits();
 132     KnownZero = DemandedMask;
 133     return 0;
 134   }
 135
 136   KnownZero.clearAllBits();
 137   KnownOne.clearAllBits();
 138   if (DemandedMask == 0) {   // Not demanding any bits from V.
 139     if (isa<UndefValue>(V))
 140       return 0;
 141     return UndefValue::get(VTy);
 142   }
 143
 144   if (Depth == 6)        // Limit search depth.
 145     return 0;
 146
 147   APInt LHSKnownZero(BitWidth, 0), LHSKnownOne(BitWidth, 0);
 148   APInt RHSKnownZero(BitWidth, 0), RHSKnownOne(BitWidth, 0);
 149
 150   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
 151   if (!I) {
 152     ComputeMaskedBits(V, KnownZero, KnownOne, Depth);
 153     return 0;        // Only analyze instructions.
 154   }
 155
 156   // If there are multiple uses of this value and we aren't at the root, then
 157   // we can't do any simplifications of the operands, because DemandedMask
 158   // only reflects the bits demanded by *one* of the users.
 159   if (Depth != 0 && !I->hasOneUse()) {
 160     // Despite the fact that we can't simplify this instruction in all User's
 161     // context, we can at least compute the knownzero/knownone bits, and we can
 162     // do simplifications that apply to *just* the one user if we know that
 163     // this instruction has a simpler value in that context.
 164     if (I->getOpcode() == Instruction::And) {
 165       // If either the LHS or the RHS are Zero, the result is zero.
 166       ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1);
 167       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1);
 168
 169       // If all of the demanded bits are known 1 on one side, return the other.
 170       // These bits cannot contribute to the result of the 'and' in this
 171       // context.
 172       if ((DemandedMask & ~LHSKnownZero & RHSKnownOne) ==
 173           (DemandedMask & ~LHSKnownZero))
 174         return I->getOperand(0);
 175       if ((DemandedMask & ~RHSKnownZero & LHSKnownOne) ==
 176           (DemandedMask & ~RHSKnownZero))
 177         return I->getOperand(1);
 178
 179       // If all of the demanded bits in the inputs are known zeros, return zero.
 180       if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|LHSKnownZero)) == DemandedMask)
 181         return Constant::getNullValue(VTy);
 182
 183     } else if (I->getOpcode() == Instruction::Or) {
 184       // We can simplify (X|Y) -> X or Y in the user's context if we know that
 185       // only bits from X or Y are demanded.
 186
 187       // If either the LHS or the RHS are One, the result is One.
 188       ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1);
 189       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1);
 190
 191       // If all of the demanded bits are known zero on one side, return the
 192       // other.  These bits cannot contribute to the result of the 'or' in this
 193       // context.
 194       if ((DemandedMask & ~LHSKnownOne & RHSKnownZero) ==
 195           (DemandedMask & ~LHSKnownOne))
 196         return I->getOperand(0);
 197       if ((DemandedMask & ~RHSKnownOne & LHSKnownZero) ==
 198           (DemandedMask & ~RHSKnownOne))
 199         return I->getOperand(1);
 200
 201       // If all of the potentially set bits on one side are known to be set on
 202       // the other side, just use the 'other' side.
 203       if ((DemandedMask & (~RHSKnownZero) & LHSKnownOne) ==
 204           (DemandedMask & (~RHSKnownZero)))
 205         return I->getOperand(0);
 206       if ((DemandedMask & (~LHSKnownZero) & RHSKnownOne) ==
 207           (DemandedMask & (~LHSKnownZero)))
 208         return I->getOperand(1);
 209     }
 210
 211     // Compute the KnownZero/KnownOne bits to simplify things downstream.
 212     ComputeMaskedBits(I, KnownZero, KnownOne, Depth);
 213     return 0;
 214   }
 215
 216   // If this is the root being simplified, allow it to have multiple uses,
 217   // just set the DemandedMask to all bits so that we can try to simplify the
 218   // operands.  This allows visitTruncInst (for example) to simplify the
 219   // operand of a trunc without duplicating all the logic below.
 220   if (Depth == 0 && !V->hasOneUse())
 221     DemandedMask = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
 222
 223   switch (I->getOpcode()) {
 224   default:
 225     ComputeMaskedBits(I, KnownZero, KnownOne, Depth);
 226     break;
 227   case Instruction::And:
 228     // If either the LHS or the RHS are Zero, the result is zero.
 229     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(1), DemandedMask,
 230                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1) ||
 231         SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedMask & ~RHSKnownZero,
 232                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
 233       return I;
 234     assert(!(RHSKnownZero & RHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?");
 235     assert(!(LHSKnownZero & LHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?");
 236
 237     // If all of the demanded bits are known 1 on one side, return the other.
 238     // These bits cannot contribute to the result of the 'and'.
 239     if ((DemandedMask & ~LHSKnownZero & RHSKnownOne) ==
 240         (DemandedMask & ~LHSKnownZero))
 241       return I->getOperand(0);
 242     if ((DemandedMask & ~RHSKnownZero & LHSKnownOne) ==
 243         (DemandedMask & ~RHSKnownZero))
 244       return I->getOperand(1);
 245
 246     // If all of the demanded bits in the inputs are known zeros, return zero.
 247     if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|LHSKnownZero)) == DemandedMask)
 248       return Constant::getNullValue(VTy);
 249
 250     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
 251     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask & ~LHSKnownZero))
 252       return I;
 253
 254     // Output known-1 bits are only known if set in both the LHS & RHS.
 255     KnownOne = RHSKnownOne & LHSKnownOne;
 256     // Output known-0 are known to be clear if zero in either the LHS | RHS.
 257     KnownZero = RHSKnownZero | LHSKnownZero;
 258     break;
 259   case Instruction::Or:
 260     // If either the LHS or the RHS are One, the result is One.
 261     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(1), DemandedMask,
 262                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1) ||
 263         SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedMask & ~RHSKnownOne,
 264                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
 265       return I;
 266     assert(!(RHSKnownZero & RHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?");
 267     assert(!(LHSKnownZero & LHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?");
 268
 269     // If all of the demanded bits are known zero on one side, return the other.
 270     // These bits cannot contribute to the result of the 'or'.
 271     if ((DemandedMask & ~LHSKnownOne & RHSKnownZero) ==
 272         (DemandedMask & ~LHSKnownOne))
 273       return I->getOperand(0);
 274     if ((DemandedMask & ~RHSKnownOne & LHSKnownZero) ==
 275         (DemandedMask & ~RHSKnownOne))
 276       return I->getOperand(1);
 277
 278     // If all of the potentially set bits on one side are known to be set on
 279     // the other side, just use the 'other' side.
 280     if ((DemandedMask & (~RHSKnownZero) & LHSKnownOne) ==
 281         (DemandedMask & (~RHSKnownZero)))
 282       return I->getOperand(0);
 283     if ((DemandedMask & (~LHSKnownZero) & RHSKnownOne) ==
 284         (DemandedMask & (~LHSKnownZero)))
 285       return I->getOperand(1);
 286
 287     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
 288     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
 289       return I;
 290
 291     // Output known-0 bits are only known if clear in both the LHS & RHS.
 292     KnownZero = RHSKnownZero & LHSKnownZero;
 293     // Output known-1 are known to be set if set in either the LHS | RHS.
 294     KnownOne = RHSKnownOne | LHSKnownOne;
 295     break;
 296   case Instruction::Xor: {
 297     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(1), DemandedMask,
 298                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1) ||
 299         SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedMask,
 300                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
 301       return I;
 302     assert(!(RHSKnownZero & RHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?");
 303     assert(!(LHSKnownZero & LHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?");
 304
 305     // If all of the demanded bits are known zero on one side, return the other.
 306     // These bits cannot contribute to the result of the 'xor'.
 307     if ((DemandedMask & RHSKnownZero) == DemandedMask)
 308       return I->getOperand(0);
 309     if ((DemandedMask & LHSKnownZero) == DemandedMask)
 310       return I->getOperand(1);
 311
 312     // If all of the demanded bits are known to be zero on one side or the
 313     // other, turn this into an *inclusive* or.
 314     //    e.g. (A & C1)^(B & C2) -> (A & C1)|(B & C2) iff C1&C2 == 0
 315     if ((DemandedMask & ~RHSKnownZero & ~LHSKnownZero) == 0) {
 316       Instruction *Or =
 317         BinaryOperator::CreateOr(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
 318                                  I->getName());
 319       return InsertNewInstWith(Or, *I);
 320     }
 321
 322     // If all of the demanded bits on one side are known, and all of the set
 323     // bits on that side are also known to be set on the other side, turn this
 324     // into an AND, as we know the bits will be cleared.
 325     //    e.g. (X | C1) ^ C2 --> (X | C1) & ~C2 iff (C1&C2) == C2
 326     if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|RHSKnownOne)) == DemandedMask) {
 327       // all known
 328       if ((RHSKnownOne & LHSKnownOne) == RHSKnownOne) {
 329         Constant *AndC = Constant::getIntegerValue(VTy,
 330                                                    ~RHSKnownOne & DemandedMask);
 331         Instruction *And = BinaryOperator::CreateAnd(I->getOperand(0), AndC);
 332         return InsertNewInstWith(And, *I);
 333       }
 334     }
 335
 336     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
 337     // FIXME: for XOR, we prefer to force bits to 1 if they will make a -1.
 338     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
 339       return I;
 340
 341     // If our LHS is an 'and' and if it has one use, and if any of the bits we
 342     // are flipping are known to be set, then the xor is just resetting those
 343     // bits to zero.  We can just knock out bits from the 'and' and the 'xor',
 344     // simplifying both of them.
 345     if (Instruction *LHSInst = dyn_cast<Instruction>(I->getOperand(0)))
 346       if (LHSInst->getOpcode() == Instruction::And && LHSInst->hasOneUse() &&
 347           isa<ConstantInt>(I->getOperand(1)) &&
 348           isa<ConstantInt>(LHSInst->getOperand(1)) &&
 349           (LHSKnownOne & RHSKnownOne & DemandedMask) != 0) {
 350         ConstantInt *AndRHS = cast<ConstantInt>(LHSInst->getOperand(1));
 351         ConstantInt *XorRHS = cast<ConstantInt>(I->getOperand(1));
 352         APInt NewMask = ~(LHSKnownOne & RHSKnownOne & DemandedMask);
 353
 354         Constant *AndC =
 355           ConstantInt::get(I->getType(), NewMask & AndRHS->getValue());
 356         Instruction *NewAnd = BinaryOperator::CreateAnd(I->getOperand(0), AndC);
 357         InsertNewInstWith(NewAnd, *I);
 358
 359         Constant *XorC =
 360           ConstantInt::get(I->getType(), NewMask & XorRHS->getValue());
 361         Instruction *NewXor = BinaryOperator::CreateXor(NewAnd, XorC);
 362         return InsertNewInstWith(NewXor, *I);
 363       }
 364
 365     // Output known-0 bits are known if clear or set in both the LHS & RHS.
 366     KnownZero= (RHSKnownZero & LHSKnownZero) | (RHSKnownOne & LHSKnownOne);
 367     // Output known-1 are known to be set if set in only one of the LHS, RHS.
 368     KnownOne = (RHSKnownZero & LHSKnownOne) | (RHSKnownOne & LHSKnownZero);
 369     break;
 370   }
 371   case Instruction::Select:
 372     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(2), DemandedMask,
 373                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1) ||
 374         SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(1), DemandedMask,
 375                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
 376       return I;
 377     assert(!(RHSKnownZero & RHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?");
 378     assert(!(LHSKnownZero & LHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?");
 379
 380     // If the operands are constants, see if we can simplify them.
 381     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask) ||
 382         ShrinkDemandedConstant(I, 2, DemandedMask))
 383       return I;
 384
 385     // Only known if known in both the LHS and RHS.
 386     KnownOne = RHSKnownOne & LHSKnownOne;
 387     KnownZero = RHSKnownZero & LHSKnownZero;
 388     break;
 389   case Instruction::Trunc: {
 390     unsigned truncBf = I->getOperand(0)->getType()->getScalarSizeInBits();
 391     DemandedMask = DemandedMask.zext(truncBf);
 392     KnownZero = KnownZero.zext(truncBf);
 393     KnownOne = KnownOne.zext(truncBf);
 394     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedMask,
 395                              KnownZero, KnownOne, Depth+1))
 396       return I;
 397     DemandedMask = DemandedMask.trunc(BitWidth);
 398     KnownZero = KnownZero.trunc(BitWidth);
 399     KnownOne = KnownOne.trunc(BitWidth);
 400     assert(!(KnownZero & KnownOne) && "Bits known to be one AND zero?");
 401     break;
 402   }
 403   case Instruction::BitCast:
 404     if (!I->getOperand(0)->getType()->isIntOrIntVectorTy())
 405       return 0;  // vector->int or fp->int?
 406
 407     if (VectorType *DstVTy = dyn_cast<VectorType>(I->getType())) {
 408       if (VectorType *SrcVTy =
 409             dyn_cast<VectorType>(I->getOperand(0)->getType())) {
 410         if (DstVTy->getNumElements() != SrcVTy->getNumElements())
 411           // Don't touch a bitcast between vectors of different element counts.
 412           return 0;
 413       } else
 414         // Don't touch a scalar-to-vector bitcast.
 415         return 0;
 416     } else if (I->getOperand(0)->getType()->isVectorTy())
 417       // Don't touch a vector-to-scalar bitcast.
 418       return 0;
 419
 420     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedMask,
 421                              KnownZero, KnownOne, Depth+1))
 422       return I;
 423     assert(!(KnownZero & KnownOne) && "Bits known to be one AND zero?");
 424     break;
 425   case Instruction::ZExt: {
 426     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
 427     unsigned SrcBitWidth =I->getOperand(0)->getType()->getScalarSizeInBits();
 428
 429     DemandedMask = DemandedMask.trunc(SrcBitWidth);
 430     KnownZero = KnownZero.trunc(SrcBitWidth);
 431     KnownOne = KnownOne.trunc(SrcBitWidth);
 432     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedMask,
 433                              KnownZero, KnownOne, Depth+1))
 434       return I;
 435     DemandedMask = DemandedMask.zext(BitWidth);
 436     KnownZero = KnownZero.zext(BitWidth);
 437     KnownOne = KnownOne.zext(BitWidth);
 438     assert(!(KnownZero & KnownOne) && "Bits known to be one AND zero?");
 439     // The top bits are known to be zero.
 440     KnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth);
 441     break;
 442   }
 443   case Instruction::SExt: {
 444     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
 445     unsigned SrcBitWidth =I->getOperand(0)->getType()->getScalarSizeInBits();
 446
 447     APInt InputDemandedBits = DemandedMask &
 448                               APInt::getLowBitsSet(BitWidth, SrcBitWidth);
 449
 450     APInt NewBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth));
 451     // If any of the sign extended bits are demanded, we know that the sign
 452     // bit is demanded.
 453     if ((NewBits & DemandedMask) != 0)
 454       InputDemandedBits.setBit(SrcBitWidth-1);
 455
 456     InputDemandedBits = InputDemandedBits.trunc(SrcBitWidth);
 457     KnownZero = KnownZero.trunc(SrcBitWidth);
 458     KnownOne = KnownOne.trunc(SrcBitWidth);
 459     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), InputDemandedBits,
 460                              KnownZero, KnownOne, Depth+1))
 461       return I;
 462     InputDemandedBits = InputDemandedBits.zext(BitWidth);
 463     KnownZero = KnownZero.zext(BitWidth);
 464     KnownOne = KnownOne.zext(BitWidth);
 465     assert(!(KnownZero & KnownOne) && "Bits known to be one AND zero?");
 466
 467     // If the sign bit of the input is known set or clear, then we know the
 468     // top bits of the result.
 469
 470     // If the input sign bit is known zero, or if the NewBits are not demanded
 471     // convert this into a zero extension.
 472     if (KnownZero[SrcBitWidth-1] || (NewBits & ~DemandedMask) == NewBits) {
 473       // Convert to ZExt cast
 474       CastInst *NewCast = new ZExtInst(I->getOperand(0), VTy, I->getName());
 475       return InsertNewInstWith(NewCast, *I);
 476     } else if (KnownOne[SrcBitWidth-1]) {    // Input sign bit known set
 477       KnownOne |= NewBits;
 478     }
 479     break;
 480   }
 481   case Instruction::Add: {
 482     // Figure out what the input bits are.  If the top bits of the and result
 483     // are not demanded, then the add doesn't demand them from its input
 484     // either.
 485     unsigned NLZ = DemandedMask.countLeadingZeros();
 486
 487     // If there is a constant on the RHS, there are a variety of xformations
 488     // we can do.
 489     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
 490       // If null, this should be simplified elsewhere.  Some of the xforms here
 491       // won't work if the RHS is zero.
 492       if (RHS->isZero())
 493         break;
 494
 495       // If the top bit of the output is demanded, demand everything from the
 496       // input.  Otherwise, we demand all the input bits except NLZ top bits.
 497       APInt InDemandedBits(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - NLZ));
 498
 499       // Find information about known zero/one bits in the input.
 500       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), InDemandedBits,
 501                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
 502         return I;
 503
 504       // If the RHS of the add has bits set that can't affect the input, reduce
 505       // the constant.
 506       if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, InDemandedBits))
 507         return I;
 508
 509       // Avoid excess work.
 510       if (LHSKnownZero == 0 && LHSKnownOne == 0)
 511         break;
 512
 513       // Turn it into OR if input bits are zero.
 514       if ((LHSKnownZero & RHS->getValue()) == RHS->getValue()) {
 515         Instruction *Or =
 516           BinaryOperator::CreateOr(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
 517                                    I->getName());
 518         return InsertNewInstWith(Or, *I);
 519       }
 520
 521       // We can say something about the output known-zero and known-one bits,
 522       // depending on potential carries from the input constant and the
 523       // unknowns.  For example if the LHS is known to have at most the 0x0F0F0
 524       // bits set and the RHS constant is 0x01001, then we know we have a known
 525       // one mask of 0x00001 and a known zero mask of 0xE0F0E.
 526
 527       // To compute this, we first compute the potential carry bits.  These are
 528       // the bits which may be modified.  I'm not aware of a better way to do
 529       // this scan.
 530       const APInt &RHSVal = RHS->getValue();
 531       APInt CarryBits((~LHSKnownZero + RHSVal) ^ (~LHSKnownZero ^ RHSVal));
 532
 533       // Now that we know which bits have carries, compute the known-1/0 sets.
 534
 535       // Bits are known one if they are known zero in one operand and one in the
 536       // other, and there is no input carry.
 537       KnownOne = ((LHSKnownZero & RHSVal) |
 538                   (LHSKnownOne & ~RHSVal)) & ~CarryBits;
 539
 540       // Bits are known zero if they are known zero in both operands and there
 541       // is no input carry.
 542       KnownZero = LHSKnownZero & ~RHSVal & ~CarryBits;
 543     } else {
 544       // If the high-bits of this ADD are not demanded, then it does not demand
 545       // the high bits of its LHS or RHS.
 546       if (DemandedMask[BitWidth-1] == 0) {
 547         // Right fill the mask of bits for this ADD to demand the most
 548         // significant bit and all those below it.
 549         APInt DemandedFromOps(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth-NLZ));
 550         if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedFromOps,
 551                                  LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1) ||
 552             SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(1), DemandedFromOps,
 553                                  LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
 554           return I;
 555       }
 556     }
 557     break;
 558   }
 559   case Instruction::Sub:
 560     // If the high-bits of this SUB are not demanded, then it does not demand
 561     // the high bits of its LHS or RHS.
 562     if (DemandedMask[BitWidth-1] == 0) {
 563       // Right fill the mask of bits for this SUB to demand the most
 564       // significant bit and all those below it.
 565       uint32_t NLZ = DemandedMask.countLeadingZeros();
 566       APInt DemandedFromOps(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth-NLZ));
 567       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedFromOps,
 568                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1) ||
 569           SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(1), DemandedFromOps,
 570                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
 571         return I;
 572     }
 573
 574     // Otherwise just hand the sub off to ComputeMaskedBits to fill in
 575     // the known zeros and ones.
 576     ComputeMaskedBits(V, KnownZero, KnownOne, Depth);
 577
 578     // Turn this into a xor if LHS is 2^n-1 and the remaining bits are known
 579     // zero.
 580     if (ConstantInt *C0 = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(0))) {
 581       APInt I0 = C0->getValue();
 582       if ((I0 + 1).isPowerOf2() && (I0 | KnownZero).isAllOnesValue()) {
 583         Instruction *Xor = BinaryOperator::CreateXor(I->getOperand(1), C0);
 584         return InsertNewInstWith(Xor, *I);
 585       }
 586     }
 587     break;
 588   case Instruction::Shl:
 589     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
 590       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth-1);
 591       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.lshr(ShiftAmt));
 592
 593       // If the shift is NUW/NSW, then it does demand the high bits.
 594       ShlOperator *IOp = cast<ShlOperator>(I);
 595       if (IOp->hasNoSignedWrap())
 596         DemandedMaskIn |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt+1);
 597       else if (IOp->hasNoUnsignedWrap())
 598         DemandedMaskIn |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt);
 599
 600       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedMaskIn,
 601                                KnownZero, KnownOne, Depth+1))
 602         return I;
 603       assert(!(KnownZero & KnownOne) && "Bits known to be one AND zero?");
 604       KnownZero <<= ShiftAmt;
 605       KnownOne  <<= ShiftAmt;
 606       // low bits known zero.
 607       if (ShiftAmt)
 608         KnownZero |= APInt::getLowBitsSet(BitWidth, ShiftAmt);
 609     }
 610     break;
 611   case Instruction::LShr:
 612     // For a logical shift right
 613     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
 614       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth-1);
 615
 616       // Unsigned shift right.
 617       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.shl(ShiftAmt));
 618
 619       // If the shift is exact, then it does demand the low bits (and knows that
 620       // they are zero).
 621       if (cast<LShrOperator>(I)->isExact())
 622         DemandedMaskIn |= APInt::getLowBitsSet(BitWidth, ShiftAmt);
 623
 624       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedMaskIn,
 625                                KnownZero, KnownOne, Depth+1))
 626         return I;
 627       assert(!(KnownZero & KnownOne) && "Bits known to be one AND zero?");
 628       KnownZero = APIntOps::lshr(KnownZero, ShiftAmt);
 629       KnownOne  = APIntOps::lshr(KnownOne, ShiftAmt);
 630       if (ShiftAmt) {
 631         // Compute the new bits that are at the top now.
 632         APInt HighBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt));
 633         KnownZero |= HighBits;  // high bits known zero.
 634       }
 635     }
 636     break;
 637   case Instruction::AShr:
 638     // If this is an arithmetic shift right and only the low-bit is set, we can
 639     // always convert this into a logical shr, even if the shift amount is
 640     // variable.  The low bit of the shift cannot be an input sign bit unless
 641     // the shift amount is >= the size of the datatype, which is undefined.
 642     if (DemandedMask == 1) {
 643       // Perform the logical shift right.
 644       Instruction *NewVal = BinaryOperator::CreateLShr(
 645                         I->getOperand(0), I->getOperand(1), I->getName());
 646       return InsertNewInstWith(NewVal, *I);
 647     }
 648
 649     // If the sign bit is the only bit demanded by this ashr, then there is no
 650     // need to do it, the shift doesn't change the high bit.
 651     if (DemandedMask.isSignBit())
 652       return I->getOperand(0);
 653
 654     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
 655       uint32_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth-1);
 656
 657       // Signed shift right.
 658       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.shl(ShiftAmt));
 659       // If any of the "high bits" are demanded, we should set the sign bit as
 660       // demanded.
 661       if (DemandedMask.countLeadingZeros() <= ShiftAmt)
 662         DemandedMaskIn.setBit(BitWidth-1);
 663
 664       // If the shift is exact, then it does demand the low bits (and knows that
 665       // they are zero).
 666       if (cast<AShrOperator>(I)->isExact())
 667         DemandedMaskIn |= APInt::getLowBitsSet(BitWidth, ShiftAmt);
 668
 669       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedMaskIn,
 670                                KnownZero, KnownOne, Depth+1))
 671         return I;
 672       assert(!(KnownZero & KnownOne) && "Bits known to be one AND zero?");
 673       // Compute the new bits that are at the top now.
 674       APInt HighBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt));
 675       KnownZero = APIntOps::lshr(KnownZero, ShiftAmt);
 676       KnownOne  = APIntOps::lshr(KnownOne, ShiftAmt);
 677
 678       // Handle the sign bits.
 679       APInt SignBit(APInt::getSignBit(BitWidth));
 680       // Adjust to where it is now in the mask.
 681       SignBit = APIntOps::lshr(SignBit, ShiftAmt);
 682
 683       // If the input sign bit is known to be zero, or if none of the top bits
 684       // are demanded, turn this into an unsigned shift right.
 685       if (BitWidth <= ShiftAmt || KnownZero[BitWidth-ShiftAmt-1] ||
 686           (HighBits & ~DemandedMask) == HighBits) {
 687         // Perform the logical shift right.
 688         BinaryOperator *NewVal = BinaryOperator::CreateLShr(I->getOperand(0),
 689                                                             SA, I->getName());
 690         NewVal->setIsExact(cast<BinaryOperator>(I)->isExact());
 691         return InsertNewInstWith(NewVal, *I);
 692       } else if ((KnownOne & SignBit) != 0) { // New bits are known one.
 693         KnownOne |= HighBits;
 694       }
 695     }
 696     break;
 697   case Instruction::SRem:
 698     if (ConstantInt *Rem = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
 699       // X % -1 demands all the bits because we don't want to introduce
 700       // INT_MIN % -1 (== undef) by accident.
 701       if (Rem->isAllOnesValue())
 702         break;
 703       APInt RA = Rem->getValue().abs();
 704       if (RA.isPowerOf2()) {
 705         if (DemandedMask.ult(RA))    // srem won't affect demanded bits
 706           return I->getOperand(0);
 707
 708         APInt LowBits = RA - 1;
 709         APInt Mask2 = LowBits | APInt::getSignBit(BitWidth);
 710         if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), Mask2,
 711                                  LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
 712           return I;
 713
 714         // The low bits of LHS are unchanged by the srem.
 715         KnownZero = LHSKnownZero & LowBits;
 716         KnownOne = LHSKnownOne & LowBits;
 717
 718         // If LHS is non-negative or has all low bits zero, then the upper bits
 719         // are all zero.
 720         if (LHSKnownZero[BitWidth-1] || ((LHSKnownZero & LowBits) == LowBits))
 721           KnownZero |= ~LowBits;
 722
 723         // If LHS is negative and not all low bits are zero, then the upper bits
 724         // are all one.
 725         if (LHSKnownOne[BitWidth-1] && ((LHSKnownOne & LowBits) != 0))
 726           KnownOne |= ~LowBits;
 727
 728         assert(!(KnownZero & KnownOne) && "Bits known to be one AND zero?");
 729       }
 730     }
 731
 732     // The sign bit is the LHS's sign bit, except when the result of the
 733     // remainder is zero.
 734     if (DemandedMask.isNegative() && KnownZero.isNonNegative()) {
 735       APInt LHSKnownZero(BitWidth, 0), LHSKnownOne(BitWidth, 0);
 736       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1);
 737       // If it's known zero, our sign bit is also zero.
 738       if (LHSKnownZero.isNegative())
 739         KnownZero |= LHSKnownZero;
 740     }
 741     break;
 742   case Instruction::URem: {
 743     APInt KnownZero2(BitWidth, 0), KnownOne2(BitWidth, 0);
 744     APInt AllOnes = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
 745     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), AllOnes,
 746                              KnownZero2, KnownOne2, Depth+1) ||
 747         SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(1), AllOnes,
 748                              KnownZero2, KnownOne2, Depth+1))
 749       return I;
 750
 751     unsigned Leaders = KnownZero2.countLeadingOnes();
 752     Leaders = std::max(Leaders,
 753                        KnownZero2.countLeadingOnes());
 754     KnownZero = APInt::getHighBitsSet(BitWidth, Leaders) & DemandedMask;
 755     break;
 756   }
 757   case Instruction::Call:
 758     if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I)) {
 759       switch (II->getIntrinsicID()) {
 760       default: break;
 761       case Intrinsic::bswap: {
 762         // If the only bits demanded come from one byte of the bswap result,
 763         // just shift the input byte into position to eliminate the bswap.
 764         unsigned NLZ = DemandedMask.countLeadingZeros();
 765         unsigned NTZ = DemandedMask.countTrailingZeros();
 766
 767         // Round NTZ down to the next byte.  If we have 11 trailing zeros, then
 768         // we need all the bits down to bit 8.  Likewise, round NLZ.  If we
 769         // have 14 leading zeros, round to 8.
 770         NLZ &= ~7;
 771         NTZ &= ~7;
 772         // If we need exactly one byte, we can do this transformation.
 773         if (BitWidth-NLZ-NTZ == 8) {
 774           unsigned ResultBit = NTZ;
 775           unsigned InputBit = BitWidth-NTZ-8;
 776
 777           // Replace this with either a left or right shift to get the byte into
 778           // the right place.
 779           Instruction *NewVal;
 780           if (InputBit > ResultBit)
 781             NewVal = BinaryOperator::CreateLShr(II->getArgOperand(0),
 782                     ConstantInt::get(I->getType(), InputBit-ResultBit));
 783           else
 784             NewVal = BinaryOperator::CreateShl(II->getArgOperand(0),
 785                     ConstantInt::get(I->getType(), ResultBit-InputBit));
 786           NewVal->takeName(I);
 787           return InsertNewInstWith(NewVal, *I);
 788         }
 789
 790         // TODO: Could compute known zero/one bits based on the input.
 791         break;
 792       }
 793       case Intrinsic::x86_sse42_crc32_64_8:
 794       case Intrinsic::x86_sse42_crc32_64_64:
 795         KnownZero = APInt::getHighBitsSet(64, 32);
 796         return 0;
 797       }
 798     }
 799     ComputeMaskedBits(V, KnownZero, KnownOne, Depth);
 800     break;
 801   }
 802
 803   // If the client is only demanding bits that we know, return the known
 804   // constant.
 805   if ((DemandedMask & (KnownZero|KnownOne)) == DemandedMask)
 806     return Constant::getIntegerValue(VTy, KnownOne);
 807   return 0;
 808 }
 809
 810
 811 /// SimplifyDemandedVectorElts - The specified value produces a vector with
 812 /// any number of elements. DemandedElts contains the set of elements that are
 813 /// actually used by the caller.  This method analyzes which elements of the
 814 /// operand are undef and returns that information in UndefElts.
 815 ///
 816 /// If the information about demanded elements can be used to simplify the
 817 /// operation, the operation is simplified, then the resultant value is
 818 /// returned.  This returns null if no change was made.
 819 Value *InstCombiner::SimplifyDemandedVectorElts(Value *V, APInt DemandedElts,
 820                                                 APInt &UndefElts,
 821                                                 unsigned Depth) {
 822   unsigned VWidth = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
 823   APInt EltMask(APInt::getAllOnesValue(VWidth));
 824   assert((DemandedElts & ~EltMask) == 0 && "Invalid DemandedElts!");
 825
 826   if (isa<UndefValue>(V)) {
 827     // If the entire vector is undefined, just return this info.
 828     UndefElts = EltMask;
 829     return 0;
 830   }
 831
 832   if (DemandedElts == 0) { // If nothing is demanded, provide undef.
 833     UndefElts = EltMask;
 834     return UndefValue::get(V->getType());
 835   }
 836
 837   UndefElts = 0;
 838
 839   // Handle ConstantAggregateZero, ConstantVector, ConstantDataSequential.
 840   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V)) {
 841     // Check if this is identity. If so, return 0 since we are not simplifying
 842     // anything.
 843     if (DemandedElts.isAllOnesValue())
 844       return 0;
 845
 846     Type *EltTy = cast<VectorType>(V->getType())->getElementType();
 847     Constant *Undef = UndefValue::get(EltTy);
 848
 849     SmallVector<Constant*, 16> Elts;
 850     for (unsigned i = 0; i != VWidth; ++i) {
 851       if (!DemandedElts[i]) {   // If not demanded, set to undef.
 852         Elts.push_back(Undef);
 853         UndefElts.setBit(i);
 854         continue;
 855       }
 856
 857       Constant *Elt = C->getAggregateElement(i);
 858       if (Elt == 0) return 0;
 859
 860       if (isa<UndefValue>(Elt)) {   // Already undef.
 861         Elts.push_back(Undef);
 862         UndefElts.setBit(i);
 863       } else {                               // Otherwise, defined.
 864         Elts.push_back(Elt);
 865       }
 866     }
 867
 868     // If we changed the constant, return it.
 869     Constant *NewCV = ConstantVector::get(Elts);
 870     return NewCV != C ? NewCV : 0;
 871   }
 872
 873   // Limit search depth.
 874   if (Depth == 10)
 875     return 0;
 876
 877   // If multiple users are using the root value, proceed with
 878   // simplification conservatively assuming that all elements
 879   // are needed.
 880   if (!V->hasOneUse()) {
 881     // Quit if we find multiple users of a non-root value though.
 882     // They'll be handled when it's their turn to be visited by
 883     // the main instcombine process.
 884     if (Depth != 0)
 885       // TODO: Just compute the UndefElts information recursively.
 886       return 0;
 887
 888     // Conservatively assume that all elements are needed.
 889     DemandedElts = EltMask;
 890   }
 891
 892   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
 893   if (!I) return 0;        // Only analyze instructions.
 894
 895   bool MadeChange = false;
 896   APInt UndefElts2(VWidth, 0);
 897   Value *TmpV;
 898   switch (I->getOpcode()) {
 899   default: break;
 900
 901   case Instruction::InsertElement: {
 902     // If this is a variable index, we don't know which element it overwrites.
 903     // demand exactly the same input as we produce.
 904     ConstantInt *Idx = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(2));
 905     if (Idx == 0) {
 906       // Note that we can't propagate undef elt info, because we don't know
 907       // which elt is getting updated.
 908       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), DemandedElts,
 909                                         UndefElts2, Depth+1);
 910       if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
 911       break;
 912     }
 913
 914     // If this is inserting an element that isn't demanded, remove this
 915     // insertelement.
 916     unsigned IdxNo = Idx->getZExtValue();
 917     if (IdxNo >= VWidth || !DemandedElts[IdxNo]) {
 918       Worklist.Add(I);
 919       return I->getOperand(0);
 920     }
 921
 922     // Otherwise, the element inserted overwrites whatever was there, so the
 923     // input demanded set is simpler than the output set.
 924     APInt DemandedElts2 = DemandedElts;
 925     DemandedElts2.clearBit(IdxNo);
 926     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), DemandedElts2,
 927                                       UndefElts, Depth+1);
 928     if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
 929
 930     // The inserted element is defined.
 931     UndefElts.clearBit(IdxNo);
 932     break;
 933   }
 934   case Instruction::ShuffleVector: {
 935     ShuffleVectorInst *Shuffle = cast<ShuffleVectorInst>(I);
 936     uint64_t LHSVWidth =
 937       cast<VectorType>(Shuffle->getOperand(0)->getType())->getNumElements();
 938     APInt LeftDemanded(LHSVWidth, 0), RightDemanded(LHSVWidth, 0);
 939     for (unsigned i = 0; i < VWidth; i++) {
 940       if (DemandedElts[i]) {
 941         unsigned MaskVal = Shuffle->getMaskValue(i);
 942         if (MaskVal != -1u) {
 943           assert(MaskVal < LHSVWidth * 2 &&
 944                  "shufflevector mask index out of range!");
 945           if (MaskVal < LHSVWidth)
 946             LeftDemanded.setBit(MaskVal);
 947           else
 948             RightDemanded.setBit(MaskVal - LHSVWidth);
 949         }
 950       }
 951     }
 952
 953     APInt UndefElts4(LHSVWidth, 0);
 954     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), LeftDemanded,
 955                                       UndefElts4, Depth+1);
 956     if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
 957
 958     APInt UndefElts3(LHSVWidth, 0);
 959     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(1), RightDemanded,
 960                                       UndefElts3, Depth+1);
 961     if (TmpV) { I->setOperand(1, TmpV); MadeChange = true; }
 962
 963     bool NewUndefElts = false;
 964     for (unsigned i = 0; i < VWidth; i++) {
 965       unsigned MaskVal = Shuffle->getMaskValue(i);
 966       if (MaskVal == -1u) {
 967         UndefElts.setBit(i);
 968       } else if (!DemandedElts[i]) {
 969         NewUndefElts = true;
 970         UndefElts.setBit(i);
 971       } else if (MaskVal < LHSVWidth) {
 972         if (UndefElts4[MaskVal]) {
 973           NewUndefElts = true;
 974           UndefElts.setBit(i);
 975         }
 976       } else {
 977         if (UndefElts3[MaskVal - LHSVWidth]) {
 978           NewUndefElts = true;
 979           UndefElts.setBit(i);
 980         }
 981       }
 982     }
 983
 984     if (NewUndefElts) {
 985       // Add additional discovered undefs.
 986       SmallVector<Constant*, 16> Elts;
 987       for (unsigned i = 0; i < VWidth; ++i) {
 988         if (UndefElts[i])
 989           Elts.push_back(UndefValue::get(Type::getInt32Ty(I->getContext())));
 990         else
 991           Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(I->getContext()),
 992                                           Shuffle->getMaskValue(i)));
 993       }
 994       I->setOperand(2, ConstantVector::get(Elts));
 995       MadeChange = true;
 996     }
 997     break;
 998   }
 999   case Instruction::BitCast: {
1000     // Vector->vector casts only.
1001     VectorType *VTy = dyn_cast<VectorType>(I->getOperand(0)->getType());
1002     if (!VTy) break;
1003     unsigned InVWidth = VTy->getNumElements();
1004     APInt InputDemandedElts(InVWidth, 0);
1005     unsigned Ratio;
1006
1007     if (VWidth == InVWidth) {
1008       // If we are converting from <4 x i32> -> <4 x f32>, we demand the same
1009       // elements as are demanded of us.
1010       Ratio = 1;
1011       InputDemandedElts = DemandedElts;
1012     } else if (VWidth > InVWidth) {
1013       // Untested so far.
1014       break;
1015
1016       // If there are more elements in the result than there are in the source,
1017       // then an input element is live if any of the corresponding output
1018       // elements are live.
1019       Ratio = VWidth/InVWidth;
1020       for (unsigned OutIdx = 0; OutIdx != VWidth; ++OutIdx) {
1021         if (DemandedElts[OutIdx])
1022           InputDemandedElts.setBit(OutIdx/Ratio);
1023       }
1024     } else {
1025       // Untested so far.
1026       break;
1027
1028       // If there are more elements in the source than there are in the result,
1029       // then an input element is live if the corresponding output element is
1030       // live.
1031       Ratio = InVWidth/VWidth;
1032       for (unsigned InIdx = 0; InIdx != InVWidth; ++InIdx)
1033         if (DemandedElts[InIdx/Ratio])
1034           InputDemandedElts.setBit(InIdx);
1035     }
1036
1037     // div/rem demand all inputs, because they don't want divide by zero.
1038     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), InputDemandedElts,
1039                                       UndefElts2, Depth+1);
1040     if (TmpV) {
1041       I->setOperand(0, TmpV);
1042       MadeChange = true;
1043     }
1044
1045     UndefElts = UndefElts2;
1046     if (VWidth > InVWidth) {
1047       llvm_unreachable("Unimp");
1048       // If there are more elements in the result than there are in the source,
1049       // then an output element is undef if the corresponding input element is
1050       // undef.
1051       for (unsigned OutIdx = 0; OutIdx != VWidth; ++OutIdx)
1052         if (UndefElts2[OutIdx/Ratio])
1053           UndefElts.setBit(OutIdx);
1054     } else if (VWidth < InVWidth) {
1055       llvm_unreachable("Unimp");
1056       // If there are more elements in the source than there are in the result,
1057       // then a result element is undef if all of the corresponding input
1058       // elements are undef.
1059       UndefElts = ~0ULL >> (64-VWidth);  // Start out all undef.
1060       for (unsigned InIdx = 0; InIdx != InVWidth; ++InIdx)
1061         if (!UndefElts2[InIdx])            // Not undef?
1062           UndefElts.clearBit(InIdx/Ratio);    // Clear undef bit.
1063     }
1064     break;
1065   }
1066   case Instruction::And:
1067   case Instruction::Or:
1068   case Instruction::Xor:
1069   case Instruction::Add:
1070   case Instruction::Sub:
1071   case Instruction::Mul:
1072     // div/rem demand all inputs, because they don't want divide by zero.
1073     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), DemandedElts,
1074                                       UndefElts, Depth+1);
1075     if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1076     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(1), DemandedElts,
1077                                       UndefElts2, Depth+1);
1078     if (TmpV) { I->setOperand(1, TmpV); MadeChange = true; }
1079
1080     // Output elements are undefined if both are undefined.  Consider things
1081     // like undef&0.  The result is known zero, not undef.
1082     UndefElts &= UndefElts2;
1083     break;
1084
1085   case Instruction::Call: {
1086     IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I);
1087     if (!II) break;
1088     switch (II->getIntrinsicID()) {
1089     default: break;
1090
1091     // Binary vector operations that work column-wise.  A dest element is a
1092     // function of the corresponding input elements from the two inputs.
1093     case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1094     case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1095     case Intrinsic::x86_sse_min_ss:
1096     case Intrinsic::x86_sse_max_ss:
1097     case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1098     case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1099     case Intrinsic::x86_sse2_min_sd:
1100     case Intrinsic::x86_sse2_max_sd:
1101       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(II->getArgOperand(0), DemandedElts,
1102                                         UndefElts, Depth+1);
1103       if (TmpV) { II->setArgOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1104       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(II->getArgOperand(1), DemandedElts,
1105                                         UndefElts2, Depth+1);
1106       if (TmpV) { II->setArgOperand(1, TmpV); MadeChange = true; }
1107
1108       // If only the low elt is demanded and this is a scalarizable intrinsic,
1109       // scalarize it now.
1110       if (DemandedElts == 1) {
1111         switch (II->getIntrinsicID()) {
1112         default: break;
1113         case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1114         case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1115         case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1116         case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1117           // TODO: Lower MIN/MAX/ABS/etc
1118           Value *LHS = II->getArgOperand(0);
1119           Value *RHS = II->getArgOperand(1);
1120           // Extract the element as scalars.
1121           LHS = InsertNewInstWith(ExtractElementInst::Create(LHS,
1122             ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(I->getContext()), 0U)), *II);
1123           RHS = InsertNewInstWith(ExtractElementInst::Create(RHS,
1124             ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(I->getContext()), 0U)), *II);
1125
1126           switch (II->getIntrinsicID()) {
1127           default: llvm_unreachable("Case stmts out of sync!");
1128           case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1129           case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1130             TmpV = InsertNewInstWith(BinaryOperator::CreateFSub(LHS, RHS,
1131                                                         II->getName()), *II);
1132             break;
1133           case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1134           case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1135             TmpV = InsertNewInstWith(BinaryOperator::CreateFMul(LHS, RHS,
1136                                                          II->getName()), *II);
1137             break;
1138           }
1139
1140           Instruction *New =
1141             InsertElementInst::Create(
1142               UndefValue::get(II->getType()), TmpV,
1143               ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(I->getContext()), 0U, false),
1144                                       II->getName());
1145           InsertNewInstWith(New, *II);
1146           return New;
1147         }
1148       }
1149
1150       // Output elements are undefined if both are undefined.  Consider things
1151       // like undef&0.  The result is known zero, not undef.
1152       UndefElts &= UndefElts2;
1153       break;
1154     }
1155     break;
1156   }
1157   }
1158   return MadeChange ? I : 0;
1159 }