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