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, &Inst);
  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                                           dyn_cast<Instruction>(U.getUser()));
  90   if (!NewVal) return false;
  91   U = NewVal;
  92   return true;
  93 }
  94
  95
  96 /// SimplifyDemandedUseBits - This function attempts to replace V with a simpler
  97 /// value based on the demanded bits.  When this function is called, it is known
  98 /// that only the bits set in DemandedMask of the result of V are ever used
  99 /// downstream. Consequently, depending on the mask and V, it may be possible
 100 /// to replace V with a constant or one of its operands. In such cases, this
 101 /// function does the replacement and returns true. In all other cases, it
 102 /// returns false after analyzing the expression and setting KnownOne and known
 103 /// to be one in the expression.  KnownZero contains all the bits that are known
 104 /// to be zero in the expression. These are provided to potentially allow the
 105 /// caller (which might recursively be SimplifyDemandedBits itself) to simplify
 106 /// the expression. KnownOne and KnownZero always follow the invariant that
 107 /// KnownOne & KnownZero == 0. That is, a bit can't be both 1 and 0. Note that
 108 /// the bits in KnownOne and KnownZero may only be accurate for those bits set
 109 /// in DemandedMask. Note also that the bitwidth of V, DemandedMask, KnownZero
 110 /// and KnownOne must all be the same.
 111 ///
 112 /// This returns null if it did not change anything and it permits no
 113 /// simplification.  This returns V itself if it did some simplification of V's
 114 /// operands based on the information about what bits are demanded. This returns
 115 /// some other non-null value if it found out that V is equal to another value
 116 /// in the context where the specified bits are demanded, but not for all users.
 117 Value *InstCombiner::SimplifyDemandedUseBits(Value *V, APInt DemandedMask,
 118                                              APInt &KnownZero, APInt &KnownOne,
 119                                              unsigned Depth,
 120                                              Instruction *CxtI) {
 121   assert(V != nullptr && "Null pointer of Value???");
 122   assert(Depth <= 6 && "Limit Search Depth");
 123   uint32_t BitWidth = DemandedMask.getBitWidth();
 124   Type *VTy = V->getType();
 125   assert((DL || !VTy->isPointerTy()) &&
 126          "SimplifyDemandedBits needs to know bit widths!");
 127   assert((!DL || DL->getTypeSizeInBits(VTy->getScalarType()) == BitWidth) &&
 128          (!VTy->isIntOrIntVectorTy() ||
 129           VTy->getScalarSizeInBits() == BitWidth) &&
 130          KnownZero.getBitWidth() == BitWidth &&
 131          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
 132          "Value *V, DemandedMask, KnownZero and KnownOne "
 133          "must have same BitWidth");
 134   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V)) {
 135     // We know all of the bits for a constant!
 136     KnownOne = CI->getValue() & DemandedMask;
 137     KnownZero = ~KnownOne & DemandedMask;
 138     return nullptr;
 139   }
 140   if (isa<ConstantPointerNull>(V)) {
 141     // We know all of the bits for a constant!
 142     KnownOne.clearAllBits();
 143     KnownZero = DemandedMask;
 144     return nullptr;
 145   }
 146
 147   KnownZero.clearAllBits();
 148   KnownOne.clearAllBits();
 149   if (DemandedMask == 0) {   // Not demanding any bits from V.
 150     if (isa<UndefValue>(V))
 151       return nullptr;
 152     return UndefValue::get(VTy);
 153   }
 154
 155   if (Depth == 6)        // Limit search depth.
 156     return nullptr;
 157
 158   APInt LHSKnownZero(BitWidth, 0), LHSKnownOne(BitWidth, 0);
 159   APInt RHSKnownZero(BitWidth, 0), RHSKnownOne(BitWidth, 0);
 160
 161   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
 162   if (!I) {
 163     computeKnownBits(V, KnownZero, KnownOne, Depth, CxtI);
 164     return nullptr;        // Only analyze instructions.
 165   }
 166
 167   // If there are multiple uses of this value and we aren't at the root, then
 168   // we can't do any simplifications of the operands, because DemandedMask
 169   // only reflects the bits demanded by *one* of the users.
 170   if (Depth != 0 && !I->hasOneUse()) {
 171     // Despite the fact that we can't simplify this instruction in all User's
 172     // context, we can at least compute the knownzero/knownone bits, and we can
 173     // do simplifications that apply to *just* the one user if we know that
 174     // this instruction has a simpler value in that context.
 175     if (I->getOpcode() == Instruction::And) {
 176       // If either the LHS or the RHS are Zero, the result is zero.
 177       computeKnownBits(I->getOperand(1), RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1,
 178                        CxtI);
 179       computeKnownBits(I->getOperand(0), LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1,
 180                        CxtI);
 181
 182       // If all of the demanded bits are known 1 on one side, return the other.
 183       // These bits cannot contribute to the result of the 'and' in this
 184       // context.
 185       if ((DemandedMask & ~LHSKnownZero & RHSKnownOne) ==
 186           (DemandedMask & ~LHSKnownZero))
 187         return I->getOperand(0);
 188       if ((DemandedMask & ~RHSKnownZero & LHSKnownOne) ==
 189           (DemandedMask & ~RHSKnownZero))
 190         return I->getOperand(1);
 191
 192       // If all of the demanded bits in the inputs are known zeros, return zero.
 193       if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|LHSKnownZero)) == DemandedMask)
 194         return Constant::getNullValue(VTy);
 195
 196     } else if (I->getOpcode() == Instruction::Or) {
 197       // We can simplify (X|Y) -> X or Y in the user's context if we know that
 198       // only bits from X or Y are demanded.
 199
 200       // If either the LHS or the RHS are One, the result is One.
 201       computeKnownBits(I->getOperand(1), RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1,
 202                        CxtI);
 203       computeKnownBits(I->getOperand(0), LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1,
 204                        CxtI);
 205
 206       // If all of the demanded bits are known zero on one side, return the
 207       // other.  These bits cannot contribute to the result of the 'or' in this
 208       // context.
 209       if ((DemandedMask & ~LHSKnownOne & RHSKnownZero) ==
 210           (DemandedMask & ~LHSKnownOne))
 211         return I->getOperand(0);
 212       if ((DemandedMask & ~RHSKnownOne & LHSKnownZero) ==
 213           (DemandedMask & ~RHSKnownOne))
 214         return I->getOperand(1);
 215
 216       // If all of the potentially set bits on one side are known to be set on
 217       // the other side, just use the 'other' side.
 218       if ((DemandedMask & (~RHSKnownZero) & LHSKnownOne) ==
 219           (DemandedMask & (~RHSKnownZero)))
 220         return I->getOperand(0);
 221       if ((DemandedMask & (~LHSKnownZero) & RHSKnownOne) ==
 222           (DemandedMask & (~LHSKnownZero)))
 223         return I->getOperand(1);
 224     } else if (I->getOpcode() == Instruction::Xor) {
 225       // We can simplify (X^Y) -> X or Y in the user's context if we know that
 226       // only bits from X or Y are demanded.
 227
 228       computeKnownBits(I->getOperand(1), RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1,
 229                        CxtI);
 230       computeKnownBits(I->getOperand(0), LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1,
 231                        CxtI);
 232
 233       // If all of the demanded bits are known zero on one side, return the
 234       // other.
 235       if ((DemandedMask & RHSKnownZero) == DemandedMask)
 236         return I->getOperand(0);
 237       if ((DemandedMask & LHSKnownZero) == DemandedMask)
 238         return I->getOperand(1);
 239     }
 240
 241     // Compute the KnownZero/KnownOne bits to simplify things downstream.
 242     computeKnownBits(I, KnownZero, KnownOne, Depth, CxtI);
 243     return nullptr;
 244   }
 245
 246   // If this is the root being simplified, allow it to have multiple uses,
 247   // just set the DemandedMask to all bits so that we can try to simplify the
 248   // operands.  This allows visitTruncInst (for example) to simplify the
 249   // operand of a trunc without duplicating all the logic below.
 250   if (Depth == 0 && !V->hasOneUse())
 251     DemandedMask = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
 252
 253   switch (I->getOpcode()) {
 254   default:
 255     computeKnownBits(I, KnownZero, KnownOne, Depth, CxtI);
 256     break;
 257   case Instruction::And:
 258     // If either the LHS or the RHS are Zero, the result is zero.
 259     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(1), DemandedMask,
 260                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1) ||
 261         SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedMask & ~RHSKnownZero,
 262                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
 263       return I;
 264     assert(!(RHSKnownZero & RHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?");
 265     assert(!(LHSKnownZero & LHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?");
 266
 267     // If all of the demanded bits are known 1 on one side, return the other.
 268     // These bits cannot contribute to the result of the 'and'.
 269     if ((DemandedMask & ~LHSKnownZero & RHSKnownOne) ==
 270         (DemandedMask & ~LHSKnownZero))
 271       return I->getOperand(0);
 272     if ((DemandedMask & ~RHSKnownZero & LHSKnownOne) ==
 273         (DemandedMask & ~RHSKnownZero))
 274       return I->getOperand(1);
 275
 276     // If all of the demanded bits in the inputs are known zeros, return zero.
 277     if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|LHSKnownZero)) == DemandedMask)
 278       return Constant::getNullValue(VTy);
 279
 280     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
 281     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask & ~LHSKnownZero))
 282       return I;
 283
 284     // Output known-1 bits are only known if set in both the LHS & RHS.
 285     KnownOne = RHSKnownOne & LHSKnownOne;
 286     // Output known-0 are known to be clear if zero in either the LHS | RHS.
 287     KnownZero = RHSKnownZero | LHSKnownZero;
 288     break;
 289   case Instruction::Or:
 290     // If either the LHS or the RHS are One, the result is One.
 291     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(1), DemandedMask,
 292                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1) ||
 293         SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedMask & ~RHSKnownOne,
 294                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
 295       return I;
 296     assert(!(RHSKnownZero & RHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?");
 297     assert(!(LHSKnownZero & LHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?");
 298
 299     // If all of the demanded bits are known zero on one side, return the other.
 300     // These bits cannot contribute to the result of the 'or'.
 301     if ((DemandedMask & ~LHSKnownOne & RHSKnownZero) ==
 302         (DemandedMask & ~LHSKnownOne))
 303       return I->getOperand(0);
 304     if ((DemandedMask & ~RHSKnownOne & LHSKnownZero) ==
 305         (DemandedMask & ~RHSKnownOne))
 306       return I->getOperand(1);
 307
 308     // If all of the potentially set bits on one side are known to be set on
 309     // the other side, just use the 'other' side.
 310     if ((DemandedMask & (~RHSKnownZero) & LHSKnownOne) ==
 311         (DemandedMask & (~RHSKnownZero)))
 312       return I->getOperand(0);
 313     if ((DemandedMask & (~LHSKnownZero) & RHSKnownOne) ==
 314         (DemandedMask & (~LHSKnownZero)))
 315       return I->getOperand(1);
 316
 317     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
 318     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
 319       return I;
 320
 321     // Output known-0 bits are only known if clear in both the LHS & RHS.
 322     KnownZero = RHSKnownZero & LHSKnownZero;
 323     // Output known-1 are known to be set if set in either the LHS | RHS.
 324     KnownOne = RHSKnownOne | LHSKnownOne;
 325     break;
 326   case Instruction::Xor: {
 327     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(1), DemandedMask,
 328                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1) ||
 329         SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedMask,
 330                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
 331       return I;
 332     assert(!(RHSKnownZero & RHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?");
 333     assert(!(LHSKnownZero & LHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?");
 334
 335     // If all of the demanded bits are known zero on one side, return the other.
 336     // These bits cannot contribute to the result of the 'xor'.
 337     if ((DemandedMask & RHSKnownZero) == DemandedMask)
 338       return I->getOperand(0);
 339     if ((DemandedMask & LHSKnownZero) == DemandedMask)
 340       return I->getOperand(1);
 341
 342     // If all of the demanded bits are known to be zero on one side or the
 343     // other, turn this into an *inclusive* or.
 344     //    e.g. (A & C1)^(B & C2) -> (A & C1)|(B & C2) iff C1&C2 == 0
 345     if ((DemandedMask & ~RHSKnownZero & ~LHSKnownZero) == 0) {
 346       Instruction *Or =
 347         BinaryOperator::CreateOr(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
 348                                  I->getName());
 349       return InsertNewInstWith(Or, *I);
 350     }
 351
 352     // If all of the demanded bits on one side are known, and all of the set
 353     // bits on that side are also known to be set on the other side, turn this
 354     // into an AND, as we know the bits will be cleared.
 355     //    e.g. (X | C1) ^ C2 --> (X | C1) & ~C2 iff (C1&C2) == C2
 356     if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|RHSKnownOne)) == DemandedMask) {
 357       // all known
 358       if ((RHSKnownOne & LHSKnownOne) == RHSKnownOne) {
 359         Constant *AndC = Constant::getIntegerValue(VTy,
 360                                                    ~RHSKnownOne & DemandedMask);
 361         Instruction *And = BinaryOperator::CreateAnd(I->getOperand(0), AndC);
 362         return InsertNewInstWith(And, *I);
 363       }
 364     }
 365
 366     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
 367     // FIXME: for XOR, we prefer to force bits to 1 if they will make a -1.
 368     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
 369       return I;
 370
 371     // If our LHS is an 'and' and if it has one use, and if any of the bits we
 372     // are flipping are known to be set, then the xor is just resetting those
 373     // bits to zero.  We can just knock out bits from the 'and' and the 'xor',
 374     // simplifying both of them.
 375     if (Instruction *LHSInst = dyn_cast<Instruction>(I->getOperand(0)))
 376       if (LHSInst->getOpcode() == Instruction::And && LHSInst->hasOneUse() &&
 377           isa<ConstantInt>(I->getOperand(1)) &&
 378           isa<ConstantInt>(LHSInst->getOperand(1)) &&
 379           (LHSKnownOne & RHSKnownOne & DemandedMask) != 0) {
 380         ConstantInt *AndRHS = cast<ConstantInt>(LHSInst->getOperand(1));
 381         ConstantInt *XorRHS = cast<ConstantInt>(I->getOperand(1));
 382         APInt NewMask = ~(LHSKnownOne & RHSKnownOne & DemandedMask);
 383
 384         Constant *AndC =
 385           ConstantInt::get(I->getType(), NewMask & AndRHS->getValue());
 386         Instruction *NewAnd = BinaryOperator::CreateAnd(I->getOperand(0), AndC);
 387         InsertNewInstWith(NewAnd, *I);
 388
 389         Constant *XorC =
 390           ConstantInt::get(I->getType(), NewMask & XorRHS->getValue());
 391         Instruction *NewXor = BinaryOperator::CreateXor(NewAnd, XorC);
 392         return InsertNewInstWith(NewXor, *I);
 393       }
 394
 395     // Output known-0 bits are known if clear or set in both the LHS & RHS.
 396     KnownZero= (RHSKnownZero & LHSKnownZero) | (RHSKnownOne & LHSKnownOne);
 397     // Output known-1 are known to be set if set in only one of the LHS, RHS.
 398     KnownOne = (RHSKnownZero & LHSKnownOne) | (RHSKnownOne & LHSKnownZero);
 399     break;
 400   }
 401   case Instruction::Select:
 402     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(2), DemandedMask,
 403                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1) ||
 404         SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(1), DemandedMask,
 405                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
 406       return I;
 407     assert(!(RHSKnownZero & RHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?");
 408     assert(!(LHSKnownZero & LHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?");
 409
 410     // If the operands are constants, see if we can simplify them.
 411     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask) ||
 412         ShrinkDemandedConstant(I, 2, DemandedMask))
 413       return I;
 414
 415     // Only known if known in both the LHS and RHS.
 416     KnownOne = RHSKnownOne & LHSKnownOne;
 417     KnownZero = RHSKnownZero & LHSKnownZero;
 418     break;
 419   case Instruction::Trunc: {
 420     unsigned truncBf = I->getOperand(0)->getType()->getScalarSizeInBits();
 421     DemandedMask = DemandedMask.zext(truncBf);
 422     KnownZero = KnownZero.zext(truncBf);
 423     KnownOne = KnownOne.zext(truncBf);
 424     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedMask,
 425                              KnownZero, KnownOne, Depth+1))
 426       return I;
 427     DemandedMask = DemandedMask.trunc(BitWidth);
 428     KnownZero = KnownZero.trunc(BitWidth);
 429     KnownOne = KnownOne.trunc(BitWidth);
 430     assert(!(KnownZero & KnownOne) && "Bits known to be one AND zero?");
 431     break;
 432   }
 433   case Instruction::BitCast:
 434     if (!I->getOperand(0)->getType()->isIntOrIntVectorTy())
 435       return nullptr;  // vector->int or fp->int?
 436
 437     if (VectorType *DstVTy = dyn_cast<VectorType>(I->getType())) {
 438       if (VectorType *SrcVTy =
 439             dyn_cast<VectorType>(I->getOperand(0)->getType())) {
 440         if (DstVTy->getNumElements() != SrcVTy->getNumElements())
 441           // Don't touch a bitcast between vectors of different element counts.
 442           return nullptr;
 443       } else
 444         // Don't touch a scalar-to-vector bitcast.
 445         return nullptr;
 446     } else if (I->getOperand(0)->getType()->isVectorTy())
 447       // Don't touch a vector-to-scalar bitcast.
 448       return nullptr;
 449
 450     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedMask,
 451                              KnownZero, KnownOne, Depth+1))
 452       return I;
 453     assert(!(KnownZero & KnownOne) && "Bits known to be one AND zero?");
 454     break;
 455   case Instruction::ZExt: {
 456     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
 457     unsigned SrcBitWidth =I->getOperand(0)->getType()->getScalarSizeInBits();
 458
 459     DemandedMask = DemandedMask.trunc(SrcBitWidth);
 460     KnownZero = KnownZero.trunc(SrcBitWidth);
 461     KnownOne = KnownOne.trunc(SrcBitWidth);
 462     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedMask,
 463                              KnownZero, KnownOne, Depth+1))
 464       return I;
 465     DemandedMask = DemandedMask.zext(BitWidth);
 466     KnownZero = KnownZero.zext(BitWidth);
 467     KnownOne = KnownOne.zext(BitWidth);
 468     assert(!(KnownZero & KnownOne) && "Bits known to be one AND zero?");
 469     // The top bits are known to be zero.
 470     KnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth);
 471     break;
 472   }
 473   case Instruction::SExt: {
 474     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
 475     unsigned SrcBitWidth =I->getOperand(0)->getType()->getScalarSizeInBits();
 476
 477     APInt InputDemandedBits = DemandedMask &
 478                               APInt::getLowBitsSet(BitWidth, SrcBitWidth);
 479
 480     APInt NewBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth));
 481     // If any of the sign extended bits are demanded, we know that the sign
 482     // bit is demanded.
 483     if ((NewBits & DemandedMask) != 0)
 484       InputDemandedBits.setBit(SrcBitWidth-1);
 485
 486     InputDemandedBits = InputDemandedBits.trunc(SrcBitWidth);
 487     KnownZero = KnownZero.trunc(SrcBitWidth);
 488     KnownOne = KnownOne.trunc(SrcBitWidth);
 489     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), InputDemandedBits,
 490                              KnownZero, KnownOne, Depth+1))
 491       return I;
 492     InputDemandedBits = InputDemandedBits.zext(BitWidth);
 493     KnownZero = KnownZero.zext(BitWidth);
 494     KnownOne = KnownOne.zext(BitWidth);
 495     assert(!(KnownZero & KnownOne) && "Bits known to be one AND zero?");
 496
 497     // If the sign bit of the input is known set or clear, then we know the
 498     // top bits of the result.
 499
 500     // If the input sign bit is known zero, or if the NewBits are not demanded
 501     // convert this into a zero extension.
 502     if (KnownZero[SrcBitWidth-1] || (NewBits & ~DemandedMask) == NewBits) {
 503       // Convert to ZExt cast
 504       CastInst *NewCast = new ZExtInst(I->getOperand(0), VTy, I->getName());
 505       return InsertNewInstWith(NewCast, *I);
 506     } else if (KnownOne[SrcBitWidth-1]) {    // Input sign bit known set
 507       KnownOne |= NewBits;
 508     }
 509     break;
 510   }
 511   case Instruction::Add: {
 512     // Figure out what the input bits are.  If the top bits of the and result
 513     // are not demanded, then the add doesn't demand them from its input
 514     // either.
 515     unsigned NLZ = DemandedMask.countLeadingZeros();
 516
 517     // If there is a constant on the RHS, there are a variety of xformations
 518     // we can do.
 519     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
 520       // If null, this should be simplified elsewhere.  Some of the xforms here
 521       // won't work if the RHS is zero.
 522       if (RHS->isZero())
 523         break;
 524
 525       // If the top bit of the output is demanded, demand everything from the
 526       // input.  Otherwise, we demand all the input bits except NLZ top bits.
 527       APInt InDemandedBits(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - NLZ));
 528
 529       // Find information about known zero/one bits in the input.
 530       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), InDemandedBits,
 531                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
 532         return I;
 533
 534       // If the RHS of the add has bits set that can't affect the input, reduce
 535       // the constant.
 536       if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, InDemandedBits))
 537         return I;
 538
 539       // Avoid excess work.
 540       if (LHSKnownZero == 0 && LHSKnownOne == 0)
 541         break;
 542
 543       // Turn it into OR if input bits are zero.
 544       if ((LHSKnownZero & RHS->getValue()) == RHS->getValue()) {
 545         Instruction *Or =
 546           BinaryOperator::CreateOr(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
 547                                    I->getName());
 548         return InsertNewInstWith(Or, *I);
 549       }
 550
 551       // We can say something about the output known-zero and known-one bits,
 552       // depending on potential carries from the input constant and the
 553       // unknowns.  For example if the LHS is known to have at most the 0x0F0F0
 554       // bits set and the RHS constant is 0x01001, then we know we have a known
 555       // one mask of 0x00001 and a known zero mask of 0xE0F0E.
 556
 557       // To compute this, we first compute the potential carry bits.  These are
 558       // the bits which may be modified.  I'm not aware of a better way to do
 559       // this scan.
 560       const APInt &RHSVal = RHS->getValue();
 561       APInt CarryBits((~LHSKnownZero + RHSVal) ^ (~LHSKnownZero ^ RHSVal));
 562
 563       // Now that we know which bits have carries, compute the known-1/0 sets.
 564
 565       // Bits are known one if they are known zero in one operand and one in the
 566       // other, and there is no input carry.
 567       KnownOne = ((LHSKnownZero & RHSVal) |
 568                   (LHSKnownOne & ~RHSVal)) & ~CarryBits;
 569
 570       // Bits are known zero if they are known zero in both operands and there
 571       // is no input carry.
 572       KnownZero = LHSKnownZero & ~RHSVal & ~CarryBits;
 573     } else {
 574       // If the high-bits of this ADD are not demanded, then it does not demand
 575       // the high bits of its LHS or RHS.
 576       if (DemandedMask[BitWidth-1] == 0) {
 577         // Right fill the mask of bits for this ADD to demand the most
 578         // significant bit and all those below it.
 579         APInt DemandedFromOps(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth-NLZ));
 580         if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedFromOps,
 581                                  LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1) ||
 582             SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(1), DemandedFromOps,
 583                                  LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
 584           return I;
 585       }
 586     }
 587     break;
 588   }
 589   case Instruction::Sub:
 590     // If the high-bits of this SUB are not demanded, then it does not demand
 591     // the high bits of its LHS or RHS.
 592     if (DemandedMask[BitWidth-1] == 0) {
 593       // Right fill the mask of bits for this SUB to demand the most
 594       // significant bit and all those below it.
 595       uint32_t NLZ = DemandedMask.countLeadingZeros();
 596       APInt DemandedFromOps(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth-NLZ));
 597       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedFromOps,
 598                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1) ||
 599           SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(1), DemandedFromOps,
 600                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
 601         return I;
 602     }
 603
 604     // Otherwise just hand the sub off to computeKnownBits to fill in
 605     // the known zeros and ones.
 606     computeKnownBits(V, KnownZero, KnownOne, Depth, CxtI);
 607
 608     // Turn this into a xor if LHS is 2^n-1 and the remaining bits are known
 609     // zero.
 610     if (ConstantInt *C0 = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(0))) {
 611       APInt I0 = C0->getValue();
 612       if ((I0 + 1).isPowerOf2() && (I0 | KnownZero).isAllOnesValue()) {
 613         Instruction *Xor = BinaryOperator::CreateXor(I->getOperand(1), C0);
 614         return InsertNewInstWith(Xor, *I);
 615       }
 616     }
 617     break;
 618   case Instruction::Shl:
 619     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
 620       {
 621         Value *VarX; ConstantInt *C1;
 622         if (match(I->getOperand(0), m_Shr(m_Value(VarX), m_ConstantInt(C1)))) {
 623           Instruction *Shr = cast<Instruction>(I->getOperand(0));
 624           Value *R = SimplifyShrShlDemandedBits(Shr, I, DemandedMask,
 625                                                 KnownZero, KnownOne);
 626           if (R)
 627             return R;
 628         }
 629       }
 630
 631       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth-1);
 632       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.lshr(ShiftAmt));
 633
 634       // If the shift is NUW/NSW, then it does demand the high bits.
 635       ShlOperator *IOp = cast<ShlOperator>(I);
 636       if (IOp->hasNoSignedWrap())
 637         DemandedMaskIn |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt+1);
 638       else if (IOp->hasNoUnsignedWrap())
 639         DemandedMaskIn |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt);
 640
 641       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedMaskIn,
 642                                KnownZero, KnownOne, Depth+1))
 643         return I;
 644       assert(!(KnownZero & KnownOne) && "Bits known to be one AND zero?");
 645       KnownZero <<= ShiftAmt;
 646       KnownOne  <<= ShiftAmt;
 647       // low bits known zero.
 648       if (ShiftAmt)
 649         KnownZero |= APInt::getLowBitsSet(BitWidth, ShiftAmt);
 650     }
 651     break;
 652   case Instruction::LShr:
 653     // For a logical shift right
 654     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
 655       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth-1);
 656
 657       // Unsigned shift right.
 658       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.shl(ShiftAmt));
 659
 660       // If the shift is exact, then it does demand the low bits (and knows that
 661       // they are zero).
 662       if (cast<LShrOperator>(I)->isExact())
 663         DemandedMaskIn |= APInt::getLowBitsSet(BitWidth, ShiftAmt);
 664
 665       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedMaskIn,
 666                                KnownZero, KnownOne, Depth+1))
 667         return I;
 668       assert(!(KnownZero & KnownOne) && "Bits known to be one AND zero?");
 669       KnownZero = APIntOps::lshr(KnownZero, ShiftAmt);
 670       KnownOne  = APIntOps::lshr(KnownOne, ShiftAmt);
 671       if (ShiftAmt) {
 672         // Compute the new bits that are at the top now.
 673         APInt HighBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt));
 674         KnownZero |= HighBits;  // high bits known zero.
 675       }
 676     }
 677     break;
 678   case Instruction::AShr:
 679     // If this is an arithmetic shift right and only the low-bit is set, we can
 680     // always convert this into a logical shr, even if the shift amount is
 681     // variable.  The low bit of the shift cannot be an input sign bit unless
 682     // the shift amount is >= the size of the datatype, which is undefined.
 683     if (DemandedMask == 1) {
 684       // Perform the logical shift right.
 685       Instruction *NewVal = BinaryOperator::CreateLShr(
 686                         I->getOperand(0), I->getOperand(1), I->getName());
 687       return InsertNewInstWith(NewVal, *I);
 688     }
 689
 690     // If the sign bit is the only bit demanded by this ashr, then there is no
 691     // need to do it, the shift doesn't change the high bit.
 692     if (DemandedMask.isSignBit())
 693       return I->getOperand(0);
 694
 695     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
 696       uint32_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth-1);
 697
 698       // Signed shift right.
 699       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.shl(ShiftAmt));
 700       // If any of the "high bits" are demanded, we should set the sign bit as
 701       // demanded.
 702       if (DemandedMask.countLeadingZeros() <= ShiftAmt)
 703         DemandedMaskIn.setBit(BitWidth-1);
 704
 705       // If the shift is exact, then it does demand the low bits (and knows that
 706       // they are zero).
 707       if (cast<AShrOperator>(I)->isExact())
 708         DemandedMaskIn |= APInt::getLowBitsSet(BitWidth, ShiftAmt);
 709
 710       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedMaskIn,
 711                                KnownZero, KnownOne, Depth+1))
 712         return I;
 713       assert(!(KnownZero & KnownOne) && "Bits known to be one AND zero?");
 714       // Compute the new bits that are at the top now.
 715       APInt HighBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt));
 716       KnownZero = APIntOps::lshr(KnownZero, ShiftAmt);
 717       KnownOne  = APIntOps::lshr(KnownOne, ShiftAmt);
 718
 719       // Handle the sign bits.
 720       APInt SignBit(APInt::getSignBit(BitWidth));
 721       // Adjust to where it is now in the mask.
 722       SignBit = APIntOps::lshr(SignBit, ShiftAmt);
 723
 724       // If the input sign bit is known to be zero, or if none of the top bits
 725       // are demanded, turn this into an unsigned shift right.
 726       if (BitWidth <= ShiftAmt || KnownZero[BitWidth-ShiftAmt-1] ||
 727           (HighBits & ~DemandedMask) == HighBits) {
 728         // Perform the logical shift right.
 729         BinaryOperator *NewVal = BinaryOperator::CreateLShr(I->getOperand(0),
 730                                                             SA, I->getName());
 731         NewVal->setIsExact(cast<BinaryOperator>(I)->isExact());
 732         return InsertNewInstWith(NewVal, *I);
 733       } else if ((KnownOne & SignBit) != 0) { // New bits are known one.
 734         KnownOne |= HighBits;
 735       }
 736     }
 737     break;
 738   case Instruction::SRem:
 739     if (ConstantInt *Rem = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
 740       // X % -1 demands all the bits because we don't want to introduce
 741       // INT_MIN % -1 (== undef) by accident.
 742       if (Rem->isAllOnesValue())
 743         break;
 744       APInt RA = Rem->getValue().abs();
 745       if (RA.isPowerOf2()) {
 746         if (DemandedMask.ult(RA))    // srem won't affect demanded bits
 747           return I->getOperand(0);
 748
 749         APInt LowBits = RA - 1;
 750         APInt Mask2 = LowBits | APInt::getSignBit(BitWidth);
 751         if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), Mask2,
 752                                  LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
 753           return I;
 754
 755         // The low bits of LHS are unchanged by the srem.
 756         KnownZero = LHSKnownZero & LowBits;
 757         KnownOne = LHSKnownOne & LowBits;
 758
 759         // If LHS is non-negative or has all low bits zero, then the upper bits
 760         // are all zero.
 761         if (LHSKnownZero[BitWidth-1] || ((LHSKnownZero & LowBits) == LowBits))
 762           KnownZero |= ~LowBits;
 763
 764         // If LHS is negative and not all low bits are zero, then the upper bits
 765         // are all one.
 766         if (LHSKnownOne[BitWidth-1] && ((LHSKnownOne & LowBits) != 0))
 767           KnownOne |= ~LowBits;
 768
 769         assert(!(KnownZero & KnownOne) && "Bits known to be one AND zero?");
 770       }
 771     }
 772
 773     // The sign bit is the LHS's sign bit, except when the result of the
 774     // remainder is zero.
 775     if (DemandedMask.isNegative() && KnownZero.isNonNegative()) {
 776       APInt LHSKnownZero(BitWidth, 0), LHSKnownOne(BitWidth, 0);
 777       computeKnownBits(I->getOperand(0), LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1,
 778                        CxtI);
 779       // If it's known zero, our sign bit is also zero.
 780       if (LHSKnownZero.isNegative())
 781         KnownZero.setBit(KnownZero.getBitWidth() - 1);
 782     }
 783     break;
 784   case Instruction::URem: {
 785     APInt KnownZero2(BitWidth, 0), KnownOne2(BitWidth, 0);
 786     APInt AllOnes = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
 787     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), AllOnes,
 788                              KnownZero2, KnownOne2, Depth+1) ||
 789         SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(1), AllOnes,
 790                              KnownZero2, KnownOne2, Depth+1))
 791       return I;
 792
 793     unsigned Leaders = KnownZero2.countLeadingOnes();
 794     Leaders = std::max(Leaders,
 795                        KnownZero2.countLeadingOnes());
 796     KnownZero = APInt::getHighBitsSet(BitWidth, Leaders) & DemandedMask;
 797     break;
 798   }
 799   case Instruction::Call:
 800     if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I)) {
 801       switch (II->getIntrinsicID()) {
 802       default: break;
 803       case Intrinsic::bswap: {
 804         // If the only bits demanded come from one byte of the bswap result,
 805         // just shift the input byte into position to eliminate the bswap.
 806         unsigned NLZ = DemandedMask.countLeadingZeros();
 807         unsigned NTZ = DemandedMask.countTrailingZeros();
 808
 809         // Round NTZ down to the next byte.  If we have 11 trailing zeros, then
 810         // we need all the bits down to bit 8.  Likewise, round NLZ.  If we
 811         // have 14 leading zeros, round to 8.
 812         NLZ &= ~7;
 813         NTZ &= ~7;
 814         // If we need exactly one byte, we can do this transformation.
 815         if (BitWidth-NLZ-NTZ == 8) {
 816           unsigned ResultBit = NTZ;
 817           unsigned InputBit = BitWidth-NTZ-8;
 818
 819           // Replace this with either a left or right shift to get the byte into
 820           // the right place.
 821           Instruction *NewVal;
 822           if (InputBit > ResultBit)
 823             NewVal = BinaryOperator::CreateLShr(II->getArgOperand(0),
 824                     ConstantInt::get(I->getType(), InputBit-ResultBit));
 825           else
 826             NewVal = BinaryOperator::CreateShl(II->getArgOperand(0),
 827                     ConstantInt::get(I->getType(), ResultBit-InputBit));
 828           NewVal->takeName(I);
 829           return InsertNewInstWith(NewVal, *I);
 830         }
 831
 832         // TODO: Could compute known zero/one bits based on the input.
 833         break;
 834       }
 835       case Intrinsic::x86_sse42_crc32_64_64:
 836         KnownZero = APInt::getHighBitsSet(64, 32);
 837         return nullptr;
 838       }
 839     }
 840     computeKnownBits(V, KnownZero, KnownOne, Depth, CxtI);
 841     break;
 842   }
 843
 844   // If the client is only demanding bits that we know, return the known
 845   // constant.
 846   if ((DemandedMask & (KnownZero|KnownOne)) == DemandedMask)
 847     return Constant::getIntegerValue(VTy, KnownOne);
 848   return nullptr;
 849 }
 850
 851 /// Helper routine of SimplifyDemandedUseBits. It tries to simplify
 852 /// "E1 = (X lsr C1) << C2", where the C1 and C2 are constant, into
 853 /// "E2 = X << (C2 - C1)" or "E2 = X >> (C1 - C2)", depending on the sign
 854 /// of "C2-C1".
 855 ///
 856 /// Suppose E1 and E2 are generally different in bits S={bm, bm+1,
 857 /// ..., bn}, without considering the specific value X is holding.
 858 /// This transformation is legal iff one of following conditions is hold:
 859 ///  1) All the bit in S are 0, in this case E1 == E2.
 860 ///  2) We don't care those bits in S, per the input DemandedMask.
 861 ///  3) Combination of 1) and 2). Some bits in S are 0, and we don't care the
 862 ///     rest bits.
 863 ///
 864 /// Currently we only test condition 2).
 865 ///
 866 /// As with SimplifyDemandedUseBits, it returns NULL if the simplification was
 867 /// not successful.
 868 Value *InstCombiner::SimplifyShrShlDemandedBits(Instruction *Shr,
 869   Instruction *Shl, APInt DemandedMask, APInt &KnownZero, APInt &KnownOne) {
 870
 871   const APInt &ShlOp1 = cast<ConstantInt>(Shl->getOperand(1))->getValue();
 872   const APInt &ShrOp1 = cast<ConstantInt>(Shr->getOperand(1))->getValue();
 873   if (!ShlOp1 || !ShrOp1)
 874       return nullptr; // Noop.
 875
 876   Value *VarX = Shr->getOperand(0);
 877   Type *Ty = VarX->getType();
 878   unsigned BitWidth = Ty->getIntegerBitWidth();
 879   if (ShlOp1.uge(BitWidth) || ShrOp1.uge(BitWidth))
 880     return nullptr; // Undef.
 881
 882   unsigned ShlAmt = ShlOp1.getZExtValue();
 883   unsigned ShrAmt = ShrOp1.getZExtValue();
 884
 885   KnownOne.clearAllBits();
 886   KnownZero = APInt::getBitsSet(KnownZero.getBitWidth(), 0, ShlAmt-1);
 887   KnownZero &= DemandedMask;
 888
 889   APInt BitMask1(APInt::getAllOnesValue(BitWidth));
 890   APInt BitMask2(APInt::getAllOnesValue(BitWidth));
 891
 892   bool isLshr = (Shr->getOpcode() == Instruction::LShr);
 893   BitMask1 = isLshr ? (BitMask1.lshr(ShrAmt) << ShlAmt) :
 894                       (BitMask1.ashr(ShrAmt) << ShlAmt);
 895
 896   if (ShrAmt <= ShlAmt) {
 897     BitMask2 <<= (ShlAmt - ShrAmt);
 898   } else {
 899     BitMask2 = isLshr ? BitMask2.lshr(ShrAmt - ShlAmt):
 900                         BitMask2.ashr(ShrAmt - ShlAmt);
 901   }
 902
 903   // Check if condition-2 (see the comment to this function) is satified.
 904   if ((BitMask1 & DemandedMask) == (BitMask2 & DemandedMask)) {
 905     if (ShrAmt == ShlAmt)
 906       return VarX;
 907
 908     if (!Shr->hasOneUse())
 909       return nullptr;
 910
 911     BinaryOperator *New;
 912     if (ShrAmt < ShlAmt) {
 913       Constant *Amt = ConstantInt::get(VarX->getType(), ShlAmt - ShrAmt);
 914       New = BinaryOperator::CreateShl(VarX, Amt);
 915       BinaryOperator *Orig = cast<BinaryOperator>(Shl);
 916       New->setHasNoSignedWrap(Orig->hasNoSignedWrap());
 917       New->setHasNoUnsignedWrap(Orig->hasNoUnsignedWrap());
 918     } else {
 919       Constant *Amt = ConstantInt::get(VarX->getType(), ShrAmt - ShlAmt);
 920       New = isLshr ? BinaryOperator::CreateLShr(VarX, Amt) :
 921                      BinaryOperator::CreateAShr(VarX, Amt);
 922       if (cast<BinaryOperator>(Shr)->isExact())
 923         New->setIsExact(true);
 924     }
 925
 926     return InsertNewInstWith(New, *Shl);
 927   }
 928
 929   return nullptr;
 930 }
 931
 932 /// SimplifyDemandedVectorElts - The specified value produces a vector with
 933 /// any number of elements. DemandedElts contains the set of elements that are
 934 /// actually used by the caller.  This method analyzes which elements of the
 935 /// operand are undef and returns that information in UndefElts.
 936 ///
 937 /// If the information about demanded elements can be used to simplify the
 938 /// operation, the operation is simplified, then the resultant value is
 939 /// returned.  This returns null if no change was made.
 940 Value *InstCombiner::SimplifyDemandedVectorElts(Value *V, APInt DemandedElts,
 941                                                 APInt &UndefElts,
 942                                                 unsigned Depth) {
 943   unsigned VWidth = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
 944   APInt EltMask(APInt::getAllOnesValue(VWidth));
 945   assert((DemandedElts & ~EltMask) == 0 && "Invalid DemandedElts!");
 946
 947   if (isa<UndefValue>(V)) {
 948     // If the entire vector is undefined, just return this info.
 949     UndefElts = EltMask;
 950     return nullptr;
 951   }
 952
 953   if (DemandedElts == 0) { // If nothing is demanded, provide undef.
 954     UndefElts = EltMask;
 955     return UndefValue::get(V->getType());
 956   }
 957
 958   UndefElts = 0;
 959
 960   // Handle ConstantAggregateZero, ConstantVector, ConstantDataSequential.
 961   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V)) {
 962     // Check if this is identity. If so, return 0 since we are not simplifying
 963     // anything.
 964     if (DemandedElts.isAllOnesValue())
 965       return nullptr;
 966
 967     Type *EltTy = cast<VectorType>(V->getType())->getElementType();
 968     Constant *Undef = UndefValue::get(EltTy);
 969
 970     SmallVector<Constant*, 16> Elts;
 971     for (unsigned i = 0; i != VWidth; ++i) {
 972       if (!DemandedElts[i]) {   // If not demanded, set to undef.
 973         Elts.push_back(Undef);
 974         UndefElts.setBit(i);
 975         continue;
 976       }
 977
 978       Constant *Elt = C->getAggregateElement(i);
 979       if (!Elt) return nullptr;
 980
 981       if (isa<UndefValue>(Elt)) {   // Already undef.
 982         Elts.push_back(Undef);
 983         UndefElts.setBit(i);
 984       } else {                               // Otherwise, defined.
 985         Elts.push_back(Elt);
 986       }
 987     }
 988
 989     // If we changed the constant, return it.
 990     Constant *NewCV = ConstantVector::get(Elts);
 991     return NewCV != C ? NewCV : nullptr;
 992   }
 993
 994   // Limit search depth.
 995   if (Depth == 10)
 996     return nullptr;
 997
 998   // If multiple users are using the root value, proceed with
 999   // simplification conservatively assuming that all elements
1000   // are needed.
1001   if (!V->hasOneUse()) {
1002     // Quit if we find multiple users of a non-root value though.
1003     // They'll be handled when it's their turn to be visited by
1004     // the main instcombine process.
1005     if (Depth != 0)
1006       // TODO: Just compute the UndefElts information recursively.
1007       return nullptr;
1008
1009     // Conservatively assume that all elements are needed.
1010     DemandedElts = EltMask;
1011   }
1012
1013   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
1014   if (!I) return nullptr;        // Only analyze instructions.
1015
1016   bool MadeChange = false;
1017   APInt UndefElts2(VWidth, 0);
1018   Value *TmpV;
1019   switch (I->getOpcode()) {
1020   default: break;
1021
1022   case Instruction::InsertElement: {
1023     // If this is a variable index, we don't know which element it overwrites.
1024     // demand exactly the same input as we produce.
1025     ConstantInt *Idx = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(2));
1026     if (!Idx) {
1027       // Note that we can't propagate undef elt info, because we don't know
1028       // which elt is getting updated.
1029       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), DemandedElts,
1030                                         UndefElts2, Depth+1);
1031       if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1032       break;
1033     }
1034
1035     // If this is inserting an element that isn't demanded, remove this
1036     // insertelement.
1037     unsigned IdxNo = Idx->getZExtValue();
1038     if (IdxNo >= VWidth || !DemandedElts[IdxNo]) {
1039       Worklist.Add(I);
1040       return I->getOperand(0);
1041     }
1042
1043     // Otherwise, the element inserted overwrites whatever was there, so the
1044     // input demanded set is simpler than the output set.
1045     APInt DemandedElts2 = DemandedElts;
1046     DemandedElts2.clearBit(IdxNo);
1047     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), DemandedElts2,
1048                                       UndefElts, Depth+1);
1049     if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1050
1051     // The inserted element is defined.
1052     UndefElts.clearBit(IdxNo);
1053     break;
1054   }
1055   case Instruction::ShuffleVector: {
1056     ShuffleVectorInst *Shuffle = cast<ShuffleVectorInst>(I);
1057     uint64_t LHSVWidth =
1058       cast<VectorType>(Shuffle->getOperand(0)->getType())->getNumElements();
1059     APInt LeftDemanded(LHSVWidth, 0), RightDemanded(LHSVWidth, 0);
1060     for (unsigned i = 0; i < VWidth; i++) {
1061       if (DemandedElts[i]) {
1062         unsigned MaskVal = Shuffle->getMaskValue(i);
1063         if (MaskVal != -1u) {
1064           assert(MaskVal < LHSVWidth * 2 &&
1065                  "shufflevector mask index out of range!");
1066           if (MaskVal < LHSVWidth)
1067             LeftDemanded.setBit(MaskVal);
1068           else
1069             RightDemanded.setBit(MaskVal - LHSVWidth);
1070         }
1071       }
1072     }
1073
1074     APInt UndefElts4(LHSVWidth, 0);
1075     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), LeftDemanded,
1076                                       UndefElts4, Depth+1);
1077     if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1078
1079     APInt UndefElts3(LHSVWidth, 0);
1080     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(1), RightDemanded,
1081                                       UndefElts3, Depth+1);
1082     if (TmpV) { I->setOperand(1, TmpV); MadeChange = true; }
1083
1084     bool NewUndefElts = false;
1085     for (unsigned i = 0; i < VWidth; i++) {
1086       unsigned MaskVal = Shuffle->getMaskValue(i);
1087       if (MaskVal == -1u) {
1088         UndefElts.setBit(i);
1089       } else if (!DemandedElts[i]) {
1090         NewUndefElts = true;
1091         UndefElts.setBit(i);
1092       } else if (MaskVal < LHSVWidth) {
1093         if (UndefElts4[MaskVal]) {
1094           NewUndefElts = true;
1095           UndefElts.setBit(i);
1096         }
1097       } else {
1098         if (UndefElts3[MaskVal - LHSVWidth]) {
1099           NewUndefElts = true;
1100           UndefElts.setBit(i);
1101         }
1102       }
1103     }
1104
1105     if (NewUndefElts) {
1106       // Add additional discovered undefs.
1107       SmallVector<Constant*, 16> Elts;
1108       for (unsigned i = 0; i < VWidth; ++i) {
1109         if (UndefElts[i])
1110           Elts.push_back(UndefValue::get(Type::getInt32Ty(I->getContext())));
1111         else
1112           Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(I->getContext()),
1113                                           Shuffle->getMaskValue(i)));
1114       }
1115       I->setOperand(2, ConstantVector::get(Elts));
1116       MadeChange = true;
1117     }
1118     break;
1119   }
1120   case Instruction::Select: {
1121     APInt LeftDemanded(DemandedElts), RightDemanded(DemandedElts);
1122     if (ConstantVector* CV = dyn_cast<ConstantVector>(I->getOperand(0))) {
1123       for (unsigned i = 0; i < VWidth; i++) {
1124         if (CV->getAggregateElement(i)->isNullValue())
1125           LeftDemanded.clearBit(i);
1126         else
1127           RightDemanded.clearBit(i);
1128       }
1129     }
1130
1131     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(1), LeftDemanded,
1132                                       UndefElts, Depth+1);
1133     if (TmpV) { I->setOperand(1, TmpV); MadeChange = true; }
1134
1135     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(2), RightDemanded,
1136                                       UndefElts2, Depth+1);
1137     if (TmpV) { I->setOperand(2, TmpV); MadeChange = true; }
1138
1139     // Output elements are undefined if both are undefined.
1140     UndefElts &= UndefElts2;
1141     break;
1142   }
1143   case Instruction::BitCast: {
1144     // Vector->vector casts only.
1145     VectorType *VTy = dyn_cast<VectorType>(I->getOperand(0)->getType());
1146     if (!VTy) break;
1147     unsigned InVWidth = VTy->getNumElements();
1148     APInt InputDemandedElts(InVWidth, 0);
1149     unsigned Ratio;
1150
1151     if (VWidth == InVWidth) {
1152       // If we are converting from <4 x i32> -> <4 x f32>, we demand the same
1153       // elements as are demanded of us.
1154       Ratio = 1;
1155       InputDemandedElts = DemandedElts;
1156     } else if (VWidth > InVWidth) {
1157       // Untested so far.
1158       break;
1159
1160       // If there are more elements in the result than there are in the source,
1161       // then an input element is live if any of the corresponding output
1162       // elements are live.
1163       Ratio = VWidth/InVWidth;
1164       for (unsigned OutIdx = 0; OutIdx != VWidth; ++OutIdx) {
1165         if (DemandedElts[OutIdx])
1166           InputDemandedElts.setBit(OutIdx/Ratio);
1167       }
1168     } else {
1169       // Untested so far.
1170       break;
1171
1172       // If there are more elements in the source than there are in the result,
1173       // then an input element is live if the corresponding output element is
1174       // live.
1175       Ratio = InVWidth/VWidth;
1176       for (unsigned InIdx = 0; InIdx != InVWidth; ++InIdx)
1177         if (DemandedElts[InIdx/Ratio])
1178           InputDemandedElts.setBit(InIdx);
1179     }
1180
1181     // div/rem demand all inputs, because they don't want divide by zero.
1182     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), InputDemandedElts,
1183                                       UndefElts2, Depth+1);
1184     if (TmpV) {
1185       I->setOperand(0, TmpV);
1186       MadeChange = true;
1187     }
1188
1189     UndefElts = UndefElts2;
1190     if (VWidth > InVWidth) {
1191       llvm_unreachable("Unimp");
1192       // If there are more elements in the result than there are in the source,
1193       // then an output element is undef if the corresponding input element is
1194       // undef.
1195       for (unsigned OutIdx = 0; OutIdx != VWidth; ++OutIdx)
1196         if (UndefElts2[OutIdx/Ratio])
1197           UndefElts.setBit(OutIdx);
1198     } else if (VWidth < InVWidth) {
1199       llvm_unreachable("Unimp");
1200       // If there are more elements in the source than there are in the result,
1201       // then a result element is undef if all of the corresponding input
1202       // elements are undef.
1203       UndefElts = ~0ULL >> (64-VWidth);  // Start out all undef.
1204       for (unsigned InIdx = 0; InIdx != InVWidth; ++InIdx)
1205         if (!UndefElts2[InIdx])            // Not undef?
1206           UndefElts.clearBit(InIdx/Ratio);    // Clear undef bit.
1207     }
1208     break;
1209   }
1210   case Instruction::And:
1211   case Instruction::Or:
1212   case Instruction::Xor:
1213   case Instruction::Add:
1214   case Instruction::Sub:
1215   case Instruction::Mul:
1216     // div/rem demand all inputs, because they don't want divide by zero.
1217     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), DemandedElts,
1218                                       UndefElts, Depth+1);
1219     if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1220     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(1), DemandedElts,
1221                                       UndefElts2, Depth+1);
1222     if (TmpV) { I->setOperand(1, TmpV); MadeChange = true; }
1223
1224     // Output elements are undefined if both are undefined.  Consider things
1225     // like undef&0.  The result is known zero, not undef.
1226     UndefElts &= UndefElts2;
1227     break;
1228   case Instruction::FPTrunc:
1229   case Instruction::FPExt:
1230     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), DemandedElts,
1231                                       UndefElts, Depth+1);
1232     if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1233     break;
1234
1235   case Instruction::Call: {
1236     IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I);
1237     if (!II) break;
1238     switch (II->getIntrinsicID()) {
1239     default: break;
1240
1241     // Binary vector operations that work column-wise.  A dest element is a
1242     // function of the corresponding input elements from the two inputs.
1243     case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1244     case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1245     case Intrinsic::x86_sse_min_ss:
1246     case Intrinsic::x86_sse_max_ss:
1247     case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1248     case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1249     case Intrinsic::x86_sse2_min_sd:
1250     case Intrinsic::x86_sse2_max_sd:
1251       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(II->getArgOperand(0), DemandedElts,
1252                                         UndefElts, Depth+1);
1253       if (TmpV) { II->setArgOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1254       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(II->getArgOperand(1), DemandedElts,
1255                                         UndefElts2, Depth+1);
1256       if (TmpV) { II->setArgOperand(1, TmpV); MadeChange = true; }
1257
1258       // If only the low elt is demanded and this is a scalarizable intrinsic,
1259       // scalarize it now.
1260       if (DemandedElts == 1) {
1261         switch (II->getIntrinsicID()) {
1262         default: break;
1263         case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1264         case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1265         case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1266         case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1267           // TODO: Lower MIN/MAX/ABS/etc
1268           Value *LHS = II->getArgOperand(0);
1269           Value *RHS = II->getArgOperand(1);
1270           // Extract the element as scalars.
1271           LHS = InsertNewInstWith(ExtractElementInst::Create(LHS,
1272             ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(I->getContext()), 0U)), *II);
1273           RHS = InsertNewInstWith(ExtractElementInst::Create(RHS,
1274             ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(I->getContext()), 0U)), *II);
1275
1276           switch (II->getIntrinsicID()) {
1277           default: llvm_unreachable("Case stmts out of sync!");
1278           case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1279           case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1280             TmpV = InsertNewInstWith(BinaryOperator::CreateFSub(LHS, RHS,
1281                                                         II->getName()), *II);
1282             break;
1283           case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1284           case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1285             TmpV = InsertNewInstWith(BinaryOperator::CreateFMul(LHS, RHS,
1286                                                          II->getName()), *II);
1287             break;
1288           }
1289
1290           Instruction *New =
1291             InsertElementInst::Create(
1292               UndefValue::get(II->getType()), TmpV,
1293               ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(I->getContext()), 0U, false),
1294                                       II->getName());
1295           InsertNewInstWith(New, *II);
1296           return New;
1297         }
1298       }
1299
1300       // Output elements are undefined if both are undefined.  Consider things
1301       // like undef&0.  The result is known zero, not undef.
1302       UndefElts &= UndefElts2;
1303       break;
1304     }
1305     break;
1306   }
1307   }
1308   return MadeChange ? I : nullptr;
1309 }