There is a trunc(lshr (zext A), Cst) optimization in InstCombineCasts that
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / InstCombine / InstCombineCasts.cpp
index d49c5a10c83dbc09cd40401ce1db93ed72f8fe6c..71ce74959c2d1e640456cc6e9691b11302bba052 100644 (file)
 //
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
-#include "InstCombine.h"
-#include "llvm/Target/TargetData.h"
-#include "llvm/Support/PatternMatch.h"
+#include "InstCombineInternal.h"
+#include "llvm/Analysis/ConstantFolding.h"
+#include "llvm/IR/DataLayout.h"
+#include "llvm/IR/PatternMatch.h"
+#include "llvm/Analysis/TargetLibraryInfo.h"
 using namespace llvm;
 using namespace PatternMatch;
 
+#define DEBUG_TYPE "instcombine"
+
 /// DecomposeSimpleLinearExpr - Analyze 'Val', seeing if it is a simple linear
 /// expression.  If so, decompose it, returning some value X, such that Val is
 /// X*Scale+Offset.
 ///
 static Value *DecomposeSimpleLinearExpr(Value *Val, unsigned &Scale,
-                                        int &Offset) {
-  assert(Val->getType()->isInteger(32) && "Unexpected allocation size type!");
+                                        uint64_t &Offset) {
   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Val)) {
     Offset = CI->getZExtValue();
     Scale  = 0;
-    return ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Val->getContext()), 0);
+    return ConstantInt::get(Val->getType(), 0);
   }
-  
+
   if (BinaryOperator *I = dyn_cast<BinaryOperator>(Val)) {
+    // Cannot look past anything that might overflow.
+    OverflowingBinaryOperator *OBI = dyn_cast<OverflowingBinaryOperator>(Val);
+    if (OBI && !OBI->hasNoUnsignedWrap() && !OBI->hasNoSignedWrap()) {
+      Scale = 1;
+      Offset = 0;
+      return Val;
+    }
+
     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
         // This is a value scaled by '1 << the shift amt'.
-        Scale = 1U << RHS->getZExtValue();
+        Scale = UINT64_C(1) << RHS->getZExtValue();
         Offset = 0;
         return I->getOperand(0);
       }
-      
+
       if (I->getOpcode() == Instruction::Mul) {
         // This value is scaled by 'RHS'.
         Scale = RHS->getZExtValue();
         Offset = 0;
         return I->getOperand(0);
       }
-      
+
       if (I->getOpcode() == Instruction::Add) {
-        // We have X+C.  Check to see if we really have (X*C2)+C1, 
+        // We have X+C.  Check to see if we really have (X*C2)+C1,
         // where C1 is divisible by C2.
         unsigned SubScale;
-        Value *SubVal = 
+        Value *SubVal =
           DecomposeSimpleLinearExpr(I->getOperand(0), SubScale, Offset);
         Offset += RHS->getZExtValue();
         Scale = SubScale;
@@ -69,356 +80,96 @@ static Value *DecomposeSimpleLinearExpr(Value *Val, unsigned &Scale,
 /// try to eliminate the cast by moving the type information into the alloc.
 Instruction *InstCombiner::PromoteCastOfAllocation(BitCastInst &CI,
                                                    AllocaInst &AI) {
-  // This requires TargetData to get the alloca alignment and size information.
-  if (!TD) return 0;
+  PointerType *PTy = cast<PointerType>(CI.getType());
 
-  const PointerType *PTy = cast<PointerType>(CI.getType());
-  
   BuilderTy AllocaBuilder(*Builder);
   AllocaBuilder.SetInsertPoint(AI.getParent(), &AI);
 
   // Get the type really allocated and the type casted to.
-  const Type *AllocElTy = AI.getAllocatedType();
-  const Type *CastElTy = PTy->getElementType();
-  if (!AllocElTy->isSized() || !CastElTy->isSized()) return 0;
+  Type *AllocElTy = AI.getAllocatedType();
+  Type *CastElTy = PTy->getElementType();
+  if (!AllocElTy->isSized() || !CastElTy->isSized()) return nullptr;
 
-  unsigned AllocElTyAlign = TD->getABITypeAlignment(AllocElTy);
-  unsigned CastElTyAlign = TD->getABITypeAlignment(CastElTy);
-  if (CastElTyAlign < AllocElTyAlign) return 0;
+  unsigned AllocElTyAlign = DL.getABITypeAlignment(AllocElTy);
+  unsigned CastElTyAlign = DL.getABITypeAlignment(CastElTy);
+  if (CastElTyAlign < AllocElTyAlign) return nullptr;
 
   // If the allocation has multiple uses, only promote it if we are strictly
   // increasing the alignment of the resultant allocation.  If we keep it the
-  // same, we open the door to infinite loops of various kinds.  (A reference
-  // from a dbg.declare doesn't count as a use for this purpose.)
-  if (!AI.hasOneUse() && !hasOneUsePlusDeclare(&AI) &&
-      CastElTyAlign == AllocElTyAlign) return 0;
+  // same, we open the door to infinite loops of various kinds.
+  if (!AI.hasOneUse() && CastElTyAlign == AllocElTyAlign) return nullptr;
+
+  uint64_t AllocElTySize = DL.getTypeAllocSize(AllocElTy);
+  uint64_t CastElTySize = DL.getTypeAllocSize(CastElTy);
+  if (CastElTySize == 0 || AllocElTySize == 0) return nullptr;
 
-  uint64_t AllocElTySize = TD->getTypeAllocSize(AllocElTy);
-  uint64_t CastElTySize = TD->getTypeAllocSize(CastElTy);
-  if (CastElTySize == 0 || AllocElTySize == 0) return 0;
+  // If the allocation has multiple uses, only promote it if we're not
+  // shrinking the amount of memory being allocated.
+  uint64_t AllocElTyStoreSize = DL.getTypeStoreSize(AllocElTy);
+  uint64_t CastElTyStoreSize = DL.getTypeStoreSize(CastElTy);
+  if (!AI.hasOneUse() && CastElTyStoreSize < AllocElTyStoreSize) return nullptr;
 
   // See if we can satisfy the modulus by pulling a scale out of the array
   // size argument.
   unsigned ArraySizeScale;
-  int ArrayOffset;
+  uint64_t ArrayOffset;
   Value *NumElements = // See if the array size is a decomposable linear expr.
     DecomposeSimpleLinearExpr(AI.getOperand(0), ArraySizeScale, ArrayOffset);
+
   // If we can now satisfy the modulus, by using a non-1 scale, we really can
   // do the xform.
   if ((AllocElTySize*ArraySizeScale) % CastElTySize != 0 ||
-      (AllocElTySize*ArrayOffset   ) % CastElTySize != 0) return 0;
+      (AllocElTySize*ArrayOffset   ) % CastElTySize != 0) return nullptr;
 
   unsigned Scale = (AllocElTySize*ArraySizeScale)/CastElTySize;
-  Value *Amt = 0;
+  Value *Amt = nullptr;
   if (Scale == 1) {
     Amt = NumElements;
   } else {
-    Amt = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(CI.getContext()), Scale);
+    Amt = ConstantInt::get(AI.getArraySize()->getType(), Scale);
     // Insert before the alloca, not before the cast.
-    Amt = AllocaBuilder.CreateMul(Amt, NumElements, "tmp");
+    Amt = AllocaBuilder.CreateMul(Amt, NumElements);
   }
-  
-  if (int Offset = (AllocElTySize*ArrayOffset)/CastElTySize) {
-    Value *Off = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(CI.getContext()),
+
+  if (uint64_t Offset = (AllocElTySize*ArrayOffset)/CastElTySize) {
+    Value *Off = ConstantInt::get(AI.getArraySize()->getType(),
                                   Offset, true);
-    Amt = AllocaBuilder.CreateAdd(Amt, Off, "tmp");
+    Amt = AllocaBuilder.CreateAdd(Amt, Off);
   }
-  
+
   AllocaInst *New = AllocaBuilder.CreateAlloca(CastElTy, Amt);
   New->setAlignment(AI.getAlignment());
   New->takeName(&AI);
-  
-  // If the allocation has one real use plus a dbg.declare, just remove the
-  // declare.
-  if (DbgDeclareInst *DI = hasOneUsePlusDeclare(&AI)) {
-    EraseInstFromFunction(*(Instruction*)DI);
-  }
+  New->setUsedWithInAlloca(AI.isUsedWithInAlloca());
+
   // If the allocation has multiple real uses, insert a cast and change all
   // things that used it to use the new cast.  This will also hack on CI, but it
   // will die soon.
-  else if (!AI.hasOneUse()) {
+  if (!AI.hasOneUse()) {
     // New is the allocation instruction, pointer typed. AI is the original
     // allocation instruction, also pointer typed. Thus, cast to use is BitCast.
     Value *NewCast = AllocaBuilder.CreateBitCast(New, AI.getType(), "tmpcast");
-    AI.replaceAllUsesWith(NewCast);
+    ReplaceInstUsesWith(AI, NewCast);
   }
   return ReplaceInstUsesWith(CI, New);
 }
 
-
-/// CanEvaluateInDifferentType - Return true if we can take the specified value
-/// and return it as type Ty without inserting any new casts and without
-/// changing the computed value.  This is used by code that tries to decide
-/// whether promoting or shrinking integer operations to wider or smaller types
-/// will allow us to eliminate a truncate or extend.
-///
-/// This is a truncation operation if Ty is smaller than V->getType(), or a zero
-/// extension operation if Ty is larger.
-///
-/// If CastOpc is a truncation, then Ty will be a type smaller than V.  We
-/// should return true if trunc(V) can be computed by computing V in the smaller
-/// type.  If V is an instruction, then trunc(inst(x,y)) can be computed as
-/// inst(trunc(x),trunc(y)), which only makes sense if x and y can be
-/// efficiently truncated.
-///
-/// If CastOpc is zext, we are asking if the low bits of the value can be
-/// computed in a larger type, which is then and'd to get the final result.
-static bool CanEvaluateInDifferentType(Value *V, const Type *Ty,
-                                       unsigned CastOpc,
-                                       unsigned &NumCastsRemoved) {
-  assert(CastOpc == Instruction::ZExt || CastOpc == Instruction::Trunc);
-  
-  // We can always evaluate constants in another type.
-  if (isa<Constant>(V))
-    return true;
-  
-  Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
-  if (!I) return false;
-  
-  const Type *OrigTy = V->getType();
-  
-  // If this is an extension or truncate, we can often eliminate it.
-  if (isa<TruncInst>(I) || isa<ZExtInst>(I) || isa<SExtInst>(I)) {
-    // If this is a cast from the destination type, we can trivially eliminate
-    // it, and this will remove a cast overall.
-    if (I->getOperand(0)->getType() == Ty) {
-      // If the first operand is itself a cast, and is eliminable, do not count
-      // this as an eliminable cast.  We would prefer to eliminate those two
-      // casts first.
-      if (!isa<CastInst>(I->getOperand(0)) && I->hasOneUse())
-        ++NumCastsRemoved;
-      return true;
-    }
-  }
-
-  // We can't extend or shrink something that has multiple uses: doing so would
-  // require duplicating the instruction in general, which isn't profitable.
-  if (!I->hasOneUse()) return false;
-
-  unsigned Opc = I->getOpcode();
-  switch (Opc) {
-  case Instruction::Add:
-  case Instruction::Sub:
-  case Instruction::Mul:
-  case Instruction::And:
-  case Instruction::Or:
-  case Instruction::Xor:
-    // These operators can all arbitrarily be extended or truncated.
-    return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
-                                      NumCastsRemoved) &&
-           CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, CastOpc,
-                                      NumCastsRemoved);
-
-  case Instruction::UDiv:
-  case Instruction::URem: {
-    // UDiv and URem can be truncated if all the truncated bits are zero.
-    uint32_t OrigBitWidth = OrigTy->getScalarSizeInBits();
-    uint32_t BitWidth = Ty->getScalarSizeInBits();
-    if (BitWidth < OrigBitWidth) {
-      APInt Mask = APInt::getHighBitsSet(OrigBitWidth, OrigBitWidth-BitWidth);
-      if (MaskedValueIsZero(I->getOperand(0), Mask) &&
-          MaskedValueIsZero(I->getOperand(1), Mask)) {
-        return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
-                                          NumCastsRemoved) &&
-               CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, CastOpc,
-                                          NumCastsRemoved);
-      }
-    }
-    break;
-  }
-  case Instruction::Shl:
-    // If we are truncating the result of this SHL, and if it's a shift of a
-    // constant amount, we can always perform a SHL in a smaller type.
-    if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
-      uint32_t BitWidth = Ty->getScalarSizeInBits();
-      if (BitWidth < OrigTy->getScalarSizeInBits() &&
-          CI->getLimitedValue(BitWidth) < BitWidth)
-        return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
-                                          NumCastsRemoved);
-    }
-    break;
-  case Instruction::LShr:
-    // If this is a truncate of a logical shr, we can truncate it to a smaller
-    // lshr iff we know that the bits we would otherwise be shifting in are
-    // already zeros.
-    if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
-      uint32_t OrigBitWidth = OrigTy->getScalarSizeInBits();
-      uint32_t BitWidth = Ty->getScalarSizeInBits();
-      if (BitWidth < OrigBitWidth &&
-          MaskedValueIsZero(I->getOperand(0),
-            APInt::getHighBitsSet(OrigBitWidth, OrigBitWidth-BitWidth)) &&
-          CI->getLimitedValue(BitWidth) < BitWidth) {
-        return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
-                                          NumCastsRemoved);
-      }
-    }
-    break;
-  case Instruction::ZExt:
-  case Instruction::SExt:
-  case Instruction::Trunc:
-    // If this is the same kind of case as our original (e.g. zext+zext), we
-    // can safely replace it.  Note that replacing it does not reduce the number
-    // of casts in the input.
-    if (Opc == CastOpc)
-      return true;
-
-    // sext (zext ty1), ty2 -> zext ty2
-    if (CastOpc == Instruction::SExt && Opc == Instruction::ZExt)
-      return true;
-    break;
-  case Instruction::Select: {
-    SelectInst *SI = cast<SelectInst>(I);
-    return CanEvaluateInDifferentType(SI->getTrueValue(), Ty, CastOpc,
-                                      NumCastsRemoved) &&
-           CanEvaluateInDifferentType(SI->getFalseValue(), Ty, CastOpc,
-                                      NumCastsRemoved);
-  }
-  case Instruction::PHI: {
-    // We can change a phi if we can change all operands.  Note that we never
-    // get into trouble with cyclic PHIs here because we only consider
-    // instructions with a single use.
-    PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
-    for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
-      if (!CanEvaluateInDifferentType(PN->getIncomingValue(i), Ty, CastOpc,
-                                      NumCastsRemoved))
-        return false;
-    return true;
-  }
-  default:
-    // TODO: Can handle more cases here.
-    break;
-  }
-  
-  return false;
-}
-
-/// CanEvaluateSExtd - Return true if we can take the specified value
-/// and return it as type Ty without inserting any new casts and without
-/// changing the value of the common low bits.  This is used by code that tries
-/// to promote integer operations to a wider types will allow us to eliminate
-/// the extension.
-///
-/// This returns 0 if we can't do this or the number of sign bits that would be
-/// set if we can.  For example, CanEvaluateSExtd(i16 1, i64) would return 63,
-/// because the computation can be extended (to "i64 1") and the resulting
-/// computation has 63 equal sign bits.
-///
-/// This function works on both vectors and scalars.  For vectors, the result is
-/// the number of bits known sign extended in each element.
-///
-static unsigned CanEvaluateSExtd(Value *V, const Type *Ty,
-                                 unsigned &NumCastsRemoved, TargetData *TD) {
-  assert(V->getType()->getScalarSizeInBits() < Ty->getScalarSizeInBits() &&
-         "Can't sign extend type to a smaller type");
-  // If this is a constant, return the number of sign bits the extended version
-  // of it would have.
-  if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
-    return ComputeNumSignBits(ConstantExpr::getSExt(C, Ty), TD);
-  
-  Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
-  if (!I) return 0;
-  
-  // If this is a truncate from the destination type, we can trivially eliminate
-  // it, and this will remove a cast overall.
-  if (isa<TruncInst>(I) && I->getOperand(0)->getType() == Ty) {
-    // If the operand of the truncate is itself a cast, and is eliminable, do
-    // not count this as an eliminable cast.  We would prefer to eliminate those
-    // two casts first.
-    if (!isa<CastInst>(I->getOperand(0)) && I->hasOneUse())
-      ++NumCastsRemoved;
-    return ComputeNumSignBits(I->getOperand(0), TD);
-  }
-  
-  // We can't extend or shrink something that has multiple uses: doing so would
-  // require duplicating the instruction in general, which isn't profitable.
-  if (!I->hasOneUse()) return 0;
-
-  const Type *OrigTy = V->getType();
-
-  unsigned Opc = I->getOpcode();
-  unsigned Tmp1, Tmp2;
-  switch (Opc) {
-  case Instruction::And:
-  case Instruction::Or:
-  case Instruction::Xor:
-    // These operators can all arbitrarily be extended or truncated.
-    Tmp1 = CanEvaluateSExtd(I->getOperand(0), Ty, NumCastsRemoved, TD);
-    if (Tmp1 == 0) return 0;
-    Tmp2 = CanEvaluateSExtd(I->getOperand(1), Ty, NumCastsRemoved, TD);
-    return std::min(Tmp1, Tmp2);
-  case Instruction::Add:
-  case Instruction::Sub:
-    // Add/Sub can have at most one carry/borrow bit.
-    Tmp1 = CanEvaluateSExtd(I->getOperand(0), Ty, NumCastsRemoved, TD);
-    if (Tmp1 == 0) return 0;
-    Tmp2 = CanEvaluateSExtd(I->getOperand(1), Ty, NumCastsRemoved, TD);
-    if (Tmp2 == 0) return 0;
-    return std::min(Tmp1, Tmp2)-1;
-  case Instruction::Mul:
-    // These operators can all arbitrarily be extended or truncated.
-    if (!CanEvaluateSExtd(I->getOperand(0), Ty, NumCastsRemoved, TD))
-      return 0;
-    if (!CanEvaluateSExtd(I->getOperand(1), Ty, NumCastsRemoved, TD))
-      return 0;
-    return 1; // IMPROVE?
-      
-  //case Instruction::Shl:   TODO
-  //case Instruction::LShr:  TODO
-  //case Instruction::Trunc: TODO
-      
-  case Instruction::SExt:
-  case Instruction::ZExt: {
-    // sext(sext(x)) -> sext(x)
-    // sext(zext(x)) -> zext(x)
-    // Note that replacing a cast does not reduce the number of casts in the
-    // input.
-    unsigned InSignBits = ComputeNumSignBits(I, TD);
-    unsigned ExtBits = Ty->getScalarSizeInBits()-OrigTy->getScalarSizeInBits();
-    // We'll end up extending it all the way out.
-    return InSignBits+ExtBits;
-  }
-  case Instruction::Select: {
-    SelectInst *SI = cast<SelectInst>(I);
-    Tmp1 = CanEvaluateSExtd(SI->getTrueValue(), Ty, NumCastsRemoved, TD);
-    if (Tmp1 == 0) return 0;
-    Tmp2 = CanEvaluateSExtd(SI->getFalseValue(), Ty, NumCastsRemoved,TD);
-    return std::min(Tmp1, Tmp2);
-  }
-  case Instruction::PHI: {
-    // We can change a phi if we can change all operands.  Note that we never
-    // get into trouble with cyclic PHIs here because we only consider
-    // instructions with a single use.
-    PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
-    unsigned Result = ~0U;
-    for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
-      Result = std::min(Result,
-                        CanEvaluateSExtd(PN->getIncomingValue(i), Ty,
-                                         NumCastsRemoved, TD));
-      if (Result == 0) return 0;
-    }
-    return Result;
-  }
-  default:
-    // TODO: Can handle more cases here.
-    break;
-  }
-  
-  return 0;
-}
-
-
-/// EvaluateInDifferentType - Given an expression that 
-/// CanEvaluateInDifferentType or CanEvaluateSExtd returns true for, actually
+/// EvaluateInDifferentType - Given an expression that
+/// CanEvaluateTruncated or CanEvaluateSExtd returns true for, actually
 /// insert the code to evaluate the expression.
-Value *InstCombiner::EvaluateInDifferentType(Value *V, const Type *Ty, 
+Value *InstCombiner::EvaluateInDifferentType(Value *V, Type *Ty,
                                              bool isSigned) {
-  if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
-    return ConstantExpr::getIntegerCast(C, Ty, isSigned /*Sext or ZExt*/);
+  if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V)) {
+    C = ConstantExpr::getIntegerCast(C, Ty, isSigned /*Sext or ZExt*/);
+    // If we got a constantexpr back, try to simplify it with DL info.
+    if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(C))
+      C = ConstantFoldConstantExpression(CE, DL, TLI);
+    return C;
+  }
 
   // Otherwise, it must be an instruction.
   Instruction *I = cast<Instruction>(V);
-  Instruction *Res = 0;
+  Instruction *Res = nullptr;
   unsigned Opc = I->getOpcode();
   switch (Opc) {
   case Instruction::Add:
@@ -436,7 +187,7 @@ Value *InstCombiner::EvaluateInDifferentType(Value *V, const Type *Ty,
     Value *RHS = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, isSigned);
     Res = BinaryOperator::Create((Instruction::BinaryOps)Opc, LHS, RHS);
     break;
-  }    
+  }
   case Instruction::Trunc:
   case Instruction::ZExt:
   case Instruction::SExt:
@@ -445,9 +196,11 @@ Value *InstCombiner::EvaluateInDifferentType(Value *V, const Type *Ty,
     // new.
     if (I->getOperand(0)->getType() == Ty)
       return I->getOperand(0);
-    
+
     // Otherwise, must be the same type of cast, so just reinsert a new one.
-    Res = CastInst::Create(cast<CastInst>(I)->getOpcode(), I->getOperand(0),Ty);
+    // This also handles the case of zext(trunc(x)) -> zext(x).
+    Res = CastInst::CreateIntegerCast(I->getOperand(0), Ty,
+                                      Opc == Instruction::SExt);
     break;
   case Instruction::Select: {
     Value *True = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, isSigned);
@@ -457,68 +210,77 @@ Value *InstCombiner::EvaluateInDifferentType(Value *V, const Type *Ty,
   }
   case Instruction::PHI: {
     PHINode *OPN = cast<PHINode>(I);
-    PHINode *NPN = PHINode::Create(Ty);
+    PHINode *NPN = PHINode::Create(Ty, OPN->getNumIncomingValues());
     for (unsigned i = 0, e = OPN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
-      Value *V =EvaluateInDifferentType(OPN->getIncomingValue(i), Ty, isSigned);
+      Value *V =
+          EvaluateInDifferentType(OPN->getIncomingValue(i), Ty, isSigned);
       NPN->addIncoming(V, OPN->getIncomingBlock(i));
     }
     Res = NPN;
     break;
   }
-  default: 
+  default:
     // TODO: Can handle more cases here.
     llvm_unreachable("Unreachable!");
-    break;
   }
-  
+
   Res->takeName(I);
-  return InsertNewInstBefore(Res, *I);
+  return InsertNewInstWith(Res, *I);
 }
 
 
 /// This function is a wrapper around CastInst::isEliminableCastPair. It
 /// simply extracts arguments and returns what that function returns.
-static Instruction::CastOps 
-isEliminableCastPair(
-  const CastInst *CI, ///< The first cast instruction
-  unsigned opcode,       ///< The opcode of the second cast instruction
-  const Type *DstTy,     ///< The target type for the second cast instruction
-  TargetData *TD         ///< The target data for pointer size
-) {
-
-  const Type *SrcTy = CI->getOperand(0)->getType();   // A from above
-  const Type *MidTy = CI->getType();                  // B from above
+static Instruction::CastOps
+isEliminableCastPair(const CastInst *CI, ///< First cast instruction
+                     unsigned opcode,    ///< Opcode for the second cast
+                     Type *DstTy,        ///< Target type for the second cast
+                     const DataLayout &DL) {
+  Type *SrcTy = CI->getOperand(0)->getType();   // A from above
+  Type *MidTy = CI->getType();                  // B from above
 
   // Get the opcodes of the two Cast instructions
   Instruction::CastOps firstOp = Instruction::CastOps(CI->getOpcode());
   Instruction::CastOps secondOp = Instruction::CastOps(opcode);
-
+  Type *SrcIntPtrTy =
+      SrcTy->isPtrOrPtrVectorTy() ? DL.getIntPtrType(SrcTy) : nullptr;
+  Type *MidIntPtrTy =
+      MidTy->isPtrOrPtrVectorTy() ? DL.getIntPtrType(MidTy) : nullptr;
+  Type *DstIntPtrTy =
+      DstTy->isPtrOrPtrVectorTy() ? DL.getIntPtrType(DstTy) : nullptr;
   unsigned Res = CastInst::isEliminableCastPair(firstOp, secondOp, SrcTy, MidTy,
-                                                DstTy,
-                                  TD ? TD->getIntPtrType(CI->getContext()) : 0);
-  
+                                                DstTy, SrcIntPtrTy, MidIntPtrTy,
+                                                DstIntPtrTy);
+
   // We don't want to form an inttoptr or ptrtoint that converts to an integer
   // type that differs from the pointer size.
-  if ((Res == Instruction::IntToPtr &&
-          (!TD || SrcTy != TD->getIntPtrType(CI->getContext()))) ||
-      (Res == Instruction::PtrToInt &&
-          (!TD || DstTy != TD->getIntPtrType(CI->getContext()))))
+  if ((Res == Instruction::IntToPtr && SrcTy != DstIntPtrTy) ||
+      (Res == Instruction::PtrToInt && DstTy != SrcIntPtrTy))
     Res = 0;
-  
+
   return Instruction::CastOps(Res);
 }
 
-/// ValueRequiresCast - Return true if the cast from "V to Ty" actually results
-/// in any code being generated.  It does not require codegen if V is simple
-/// enough or if the cast can be folded into other casts.
-bool InstCombiner::ValueRequiresCast(Instruction::CastOps opcode,const Value *V,
-                                     const Type *Ty) {
+/// ShouldOptimizeCast - Return true if the cast from "V to Ty" actually
+/// results in any code being generated and is interesting to optimize out. If
+/// the cast can be eliminated by some other simple transformation, we prefer
+/// to do the simplification first.
+bool InstCombiner::ShouldOptimizeCast(Instruction::CastOps opc, const Value *V,
+                                      Type *Ty) {
+  // Noop casts and casts of constants should be eliminated trivially.
   if (V->getType() == Ty || isa<Constant>(V)) return false;
-  
-  // If this is another cast that can be eliminated, it isn't codegen either.
+
+  // If this is another cast that can be eliminated, we prefer to have it
+  // eliminated.
   if (const CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(V))
-    if (isEliminableCastPair(CI, opcode, Ty, TD))
+    if (isEliminableCastPair(CI, opc, Ty, DL))
       return false;
+
+  // If this is a vector sext from a compare, then we don't want to break the
+  // idiom where each element of the extended vector is either zero or all ones.
+  if (opc == Instruction::SExt && isa<CmpInst>(V) && Ty->isVectorTy())
+    return false;
+
   return true;
 }
 
@@ -530,8 +292,8 @@ Instruction *InstCombiner::commonCastTransforms(CastInst &CI) {
   // Many cases of "cast of a cast" are eliminable. If it's eliminable we just
   // eliminate it now.
   if (CastInst *CSrc = dyn_cast<CastInst>(Src)) {   // A->B->C cast
-    if (Instruction::CastOps opc = 
-        isEliminableCastPair(CSrc, CI.getOpcode(), CI.getType(), TD)) {
+    if (Instruction::CastOps opc =
+            isEliminableCastPair(CSrc, CI.getOpcode(), CI.getType(), DL)) {
       // The first cast (CSrc) is eliminable so we need to fix up or replace
       // the second cast (CI). CSrc will then have a good chance of being dead.
       return CastInst::Create(opc, CSrc->getOperand(0), CI.getType());
@@ -547,157 +309,227 @@ Instruction *InstCombiner::commonCastTransforms(CastInst &CI) {
   if (isa<PHINode>(Src)) {
     // We don't do this if this would create a PHI node with an illegal type if
     // it is currently legal.
-    if (!isa<IntegerType>(Src->getType()) ||
-        !isa<IntegerType>(CI.getType()) ||
+    if (!Src->getType()->isIntegerTy() || !CI.getType()->isIntegerTy() ||
         ShouldChangeType(CI.getType(), Src->getType()))
       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(CI))
         return NV;
   }
-  
-  return 0;
+
+  return nullptr;
 }
 
-/// commonIntCastTransforms - This function implements the common transforms
-/// for trunc, zext, and sext.
-Instruction *InstCombiner::commonIntCastTransforms(CastInst &CI) {
-  if (Instruction *Result = commonCastTransforms(CI))
-    return Result;
+/// CanEvaluateTruncated - Return true if we can evaluate the specified
+/// expression tree as type Ty instead of its larger type, and arrive with the
+/// same value.  This is used by code that tries to eliminate truncates.
+///
+/// Ty will always be a type smaller than V.  We should return true if trunc(V)
+/// can be computed by computing V in the smaller type.  If V is an instruction,
+/// then trunc(inst(x,y)) can be computed as inst(trunc(x),trunc(y)), which only
+/// makes sense if x and y can be efficiently truncated.
+///
+/// This function works on both vectors and scalars.
+///
+static bool CanEvaluateTruncated(Value *V, Type *Ty, InstCombiner &IC,
+                                 Instruction *CxtI) {
+  // We can always evaluate constants in another type.
+  if (isa<Constant>(V))
+    return true;
 
-  // See if we can simplify any instructions used by the LHS whose sole 
-  // purpose is to compute bits we don't care about.
-  if (SimplifyDemandedInstructionBits(CI))
-    return &CI;
-  
-  // If the source isn't an instruction or has more than one use then we
-  // can't do anything more. 
-  Instruction *Src = dyn_cast<Instruction>(CI.getOperand(0));
-  if (!Src || !Src->hasOneUse())
-    return 0;
-
-  // Check to see if we can eliminate the cast by changing the entire
-  // computation chain to do the computation in the result type.
-  const Type *SrcTy = Src->getType();
-  const Type *DestTy = CI.getType();
-  
-  // Only do this if the dest type is a simple type, don't convert the
-  // expression tree to something weird like i93 unless the source is also
-  // strange.
-  if (!isa<VectorType>(DestTy) && !ShouldChangeType(SrcTy, DestTy))
-    return 0;
-  
-  // Attempt to propagate the cast into the instruction for int->int casts.
-  unsigned NumCastsRemoved = 0;
-  switch (CI.getOpcode()) {
-  default: assert(0 && "not an integer cast");
-  case Instruction::Trunc:
-    if (!CanEvaluateInDifferentType(Src, DestTy,
-                                    Instruction::Trunc, NumCastsRemoved))
-      return 0;
-      
-    // If this cast is a truncate, evaluting in a different type always
-    // eliminates the cast, so it is always a win.
-    break;
-  case Instruction::ZExt:
-    if (!CanEvaluateInDifferentType(Src, DestTy,
-                                    Instruction::ZExt, NumCastsRemoved))
-      return 0;
-      
-    // If this is a zero-extension, we need to do an AND to maintain the clear
-    // top-part of the computation, so we require that the input have eliminated
-    // at least one cast.  
-    if (NumCastsRemoved < 1)
-      return 0;
-    break;
-  case Instruction::SExt: {
-    // Check to see if we can do this transformation, and if so, how many bits
-    // of the promoted expression will be known copies of the sign bit in the
-    // result.
-    unsigned NumBitsSExt = CanEvaluateSExtd(Src, DestTy, NumCastsRemoved, TD);
-    if (NumBitsSExt == 0)
-      return 0;
+  Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
+  if (!I) return false;
 
-    uint32_t SrcBitSize = SrcTy->getScalarSizeInBits();
-    uint32_t DestBitSize = DestTy->getScalarSizeInBits();
+  Type *OrigTy = V->getType();
 
-    // Because this is a sign extension, we can always transform it by inserting
-    // two new shifts (to do the extension).  However, this is only profitable
-    // if we've eliminated two or more casts from the input.  If we know the
-    // result will be sign-extended enough to not require these shifts, we can
-    // always do the transformation.
-    if (NumCastsRemoved < 2 &&
-        NumBitsSExt <= DestBitSize-SrcBitSize)
-      return 0;
-    
-    // Okay, we can transform this!  Insert the new expression now.
-    DEBUG(dbgs() << "ICE: EvaluateInDifferentType converting expression type"
-          " to avoid sign extend: " << CI);
-    Value *Res = EvaluateInDifferentType(Src, DestTy, true);
-    assert(Res->getType() == DestTy);
-    
-    // If the high bits are already filled with sign bit, just replace this
-    // cast with the result.
-    if (NumBitsSExt > DestBitSize - SrcBitSize ||
-        ComputeNumSignBits(Res) > DestBitSize - SrcBitSize)
-      return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
-    
-    // We need to emit a cast to truncate, then a cast to sext.
-    return new SExtInst(Builder->CreateTrunc(Res, Src->getType()), DestTy);
-  }
+  // If this is an extension from the dest type, we can eliminate it, even if it
+  // has multiple uses.
+  if ((isa<ZExtInst>(I) || isa<SExtInst>(I)) &&
+      I->getOperand(0)->getType() == Ty)
+    return true;
+
+  // We can't extend or shrink something that has multiple uses: doing so would
+  // require duplicating the instruction in general, which isn't profitable.
+  if (!I->hasOneUse()) return false;
+
+  unsigned Opc = I->getOpcode();
+  switch (Opc) {
+  case Instruction::Add:
+  case Instruction::Sub:
+  case Instruction::Mul:
+  case Instruction::And:
+  case Instruction::Or:
+  case Instruction::Xor:
+    // These operators can all arbitrarily be extended or truncated.
+    return CanEvaluateTruncated(I->getOperand(0), Ty, IC, CxtI) &&
+           CanEvaluateTruncated(I->getOperand(1), Ty, IC, CxtI);
+
+  case Instruction::UDiv:
+  case Instruction::URem: {
+    // UDiv and URem can be truncated if all the truncated bits are zero.
+    uint32_t OrigBitWidth = OrigTy->getScalarSizeInBits();
+    uint32_t BitWidth = Ty->getScalarSizeInBits();
+    if (BitWidth < OrigBitWidth) {
+      APInt Mask = APInt::getHighBitsSet(OrigBitWidth, OrigBitWidth-BitWidth);
+      if (IC.MaskedValueIsZero(I->getOperand(0), Mask, 0, CxtI) &&
+          IC.MaskedValueIsZero(I->getOperand(1), Mask, 0, CxtI)) {
+        return CanEvaluateTruncated(I->getOperand(0), Ty, IC, CxtI) &&
+               CanEvaluateTruncated(I->getOperand(1), Ty, IC, CxtI);
+      }
+    }
+    break;
   }
-  
-  DEBUG(dbgs() << "ICE: EvaluateInDifferentType converting expression type"
-        " to avoid cast: " << CI);
-  Value *Res = EvaluateInDifferentType(Src, DestTy, false);
-  assert(Res->getType() == DestTy);
-
-  uint32_t SrcBitSize = SrcTy->getScalarSizeInBits();
-  uint32_t DestBitSize = DestTy->getScalarSizeInBits();
-  switch (CI.getOpcode()) {
-  default: assert(0 && "Unknown cast type!");
+  case Instruction::Shl:
+    // If we are truncating the result of this SHL, and if it's a shift of a
+    // constant amount, we can always perform a SHL in a smaller type.
+    if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
+      uint32_t BitWidth = Ty->getScalarSizeInBits();
+      if (CI->getLimitedValue(BitWidth) < BitWidth)
+        return CanEvaluateTruncated(I->getOperand(0), Ty, IC, CxtI);
+    }
+    break;
+  case Instruction::LShr:
+    // If this is a truncate of a logical shr, we can truncate it to a smaller
+    // lshr iff we know that the bits we would otherwise be shifting in are
+    // already zeros.
+    if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
+      uint32_t OrigBitWidth = OrigTy->getScalarSizeInBits();
+      uint32_t BitWidth = Ty->getScalarSizeInBits();
+      if (IC.MaskedValueIsZero(I->getOperand(0),
+            APInt::getHighBitsSet(OrigBitWidth, OrigBitWidth-BitWidth), 0, CxtI) &&
+          CI->getLimitedValue(BitWidth) < BitWidth) {
+        return CanEvaluateTruncated(I->getOperand(0), Ty, IC, CxtI);
+      }
+    }
+    break;
   case Instruction::Trunc:
-    // Just replace this cast with the result.
-    return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
-  case Instruction::ZExt: {
-    // If the high bits are already zero, just replace this cast with the
-    // result.
-    APInt Mask(APInt::getBitsSet(DestBitSize, SrcBitSize, DestBitSize));
-    if (MaskedValueIsZero(Res, Mask))
-      return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
-
-    // We need to emit an AND to clear the high bits.
-    Constant *C = ConstantInt::get(CI.getContext(), 
-                             APInt::getLowBitsSet(DestBitSize, SrcBitSize));
-    return BinaryOperator::CreateAnd(Res, C);
+    // trunc(trunc(x)) -> trunc(x)
+    return true;
+  case Instruction::ZExt:
+  case Instruction::SExt:
+    // trunc(ext(x)) -> ext(x) if the source type is smaller than the new dest
+    // trunc(ext(x)) -> trunc(x) if the source type is larger than the new dest
+    return true;
+  case Instruction::Select: {
+    SelectInst *SI = cast<SelectInst>(I);
+    return CanEvaluateTruncated(SI->getTrueValue(), Ty, IC, CxtI) &&
+           CanEvaluateTruncated(SI->getFalseValue(), Ty, IC, CxtI);
   }
-  case Instruction::SExt: {
-    // If the high bits are already filled with sign bit, just replace this
-    // cast with the result.
-    unsigned NumSignBits = ComputeNumSignBits(Res);
-    if (NumSignBits > (DestBitSize - SrcBitSize))
-      return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
-
-    // We need to emit a cast to truncate, then a cast to sext.
-    return new SExtInst(Builder->CreateTrunc(Res, Src->getType()), DestTy);
+  case Instruction::PHI: {
+    // We can change a phi if we can change all operands.  Note that we never
+    // get into trouble with cyclic PHIs here because we only consider
+    // instructions with a single use.
+    PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
+    for (Value *IncValue : PN->incoming_values())
+      if (!CanEvaluateTruncated(IncValue, Ty, IC, CxtI))
+        return false;
+    return true;
   }
+  default:
+    // TODO: Can handle more cases here.
+    break;
   }
+
+  return false;
 }
 
 Instruction *InstCombiner::visitTrunc(TruncInst &CI) {
-  if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
+  if (Instruction *Result = commonCastTransforms(CI))
     return Result;
+
+  // Test if the trunc is the user of a select which is part of a
+  // minimum or maximum operation. If so, don't do any more simplification.
+  // Even simplifying demanded bits can break the canonical form of a 
+  // min/max.
+  Value *LHS, *RHS;
+  if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(CI.getOperand(0)))
+    if (matchSelectPattern(SI, LHS, RHS).Flavor != SPF_UNKNOWN)
+      return nullptr;
   
+  // See if we can simplify any instructions used by the input whose sole
+  // purpose is to compute bits we don't care about.
+  if (SimplifyDemandedInstructionBits(CI))
+    return &CI;
+
   Value *Src = CI.getOperand(0);
-  const Type *DestTy = CI.getType();
+  Type *DestTy = CI.getType(), *SrcTy = Src->getType();
+
+  // Attempt to truncate the entire input expression tree to the destination
+  // type.   Only do this if the dest type is a simple type, don't convert the
+  // expression tree to something weird like i93 unless the source is also
+  // strange.
+  if ((DestTy->isVectorTy() || ShouldChangeType(SrcTy, DestTy)) &&
+      CanEvaluateTruncated(Src, DestTy, *this, &CI)) {
+
+    // If this cast is a truncate, evaluting in a different type always
+    // eliminates the cast, so it is always a win.
+    DEBUG(dbgs() << "ICE: EvaluateInDifferentType converting expression type"
+          " to avoid cast: " << CI << '\n');
+    Value *Res = EvaluateInDifferentType(Src, DestTy, false);
+    assert(Res->getType() == DestTy);
+    return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
+  }
 
   // Canonicalize trunc x to i1 -> (icmp ne (and x, 1), 0), likewise for vector.
   if (DestTy->getScalarSizeInBits() == 1) {
     Constant *One = ConstantInt::get(Src->getType(), 1);
-    Src = Builder->CreateAnd(Src, One, "tmp");
+    Src = Builder->CreateAnd(Src, One);
     Value *Zero = Constant::getNullValue(Src->getType());
     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Src, Zero);
   }
 
-  return 0;
+  // Transform trunc(lshr (zext A), Cst) to eliminate one type conversion.
+  Value *A = nullptr; ConstantInt *Cst = nullptr;
+  if (Src->hasOneUse() &&
+      match(Src, m_LShr(m_ZExt(m_Value(A)), m_ConstantInt(Cst)))) {
+    // We have three types to worry about here, the type of A, the source of
+    // the truncate (MidSize), and the destination of the truncate. We know that
+    // ASize < MidSize   and MidSize > ResultSize, but don't know the relation
+    // between ASize and ResultSize.
+    unsigned ASize = A->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
+
+    // If the shift amount is larger than the size of A, then the result is
+    // known to be zero because all the input bits got shifted out.
+    if (Cst->getZExtValue() >= ASize)
+      return ReplaceInstUsesWith(CI, Constant::getNullValue(CI.getType()));
+
+    // Since we're doing an lshr and a zero extend, and know that the shift
+    // amount is smaller than ASize, it is always safe to do the shift in A's
+    // type, then zero extend or truncate to the result.
+    Value *Shift = Builder->CreateLShr(A, Cst->getZExtValue());
+    Shift->takeName(Src);
+    return CastInst::CreateIntegerCast(Shift, CI.getType(), false);
+  }
+
+  // Transform trunc(lshr (sext A), Cst) to ashr A, Cst to eliminate type
+  // conversion.
+  // It works because bits coming from sign extension have the same value as
+  // sign bit of the original value; performing ashr instead of lshr
+  // generates bits of the same value as the sign bit.
+  if (Src->hasOneUse() &&
+      match(Src, m_LShr(m_SExt(m_Value(A)), m_ConstantInt(Cst))) &&
+      cast<Instruction>(Src)->getOperand(0)->hasOneUse()) {
+    const unsigned ASize = A->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
+    // This optimization can be only performed when zero bits generated by
+    // the original lshr aren't pulled into the value after truncation, so we
+    // can only shift by values smaller then the size of destination type (in
+    // bits).
+    if (Cst->getValue().ult(ASize)) {
+      Value *Shift = Builder->CreateAShr(A, Cst->getZExtValue());
+      Shift->takeName(Src);
+      return CastInst::CreateIntegerCast(Shift, CI.getType(), false);
+    }
+  }
+
+  // Transform "trunc (and X, cst)" -> "and (trunc X), cst" so long as the dest
+  // type isn't non-native.
+  if (Src->hasOneUse() && isa<IntegerType>(Src->getType()) &&
+      ShouldChangeType(Src->getType(), CI.getType()) &&
+      match(Src, m_And(m_Value(A), m_ConstantInt(Cst)))) {
+    Value *NewTrunc = Builder->CreateTrunc(A, CI.getType(), A->getName()+".tr");
+    return BinaryOperator::CreateAnd(NewTrunc,
+                                     ConstantExpr::getTrunc(Cst, CI.getType()));
+  }
+
+  return nullptr;
 }
 
 /// transformZExtICmp - Transform (zext icmp) to bitwise / integer operations
@@ -709,7 +541,7 @@ Instruction *InstCombiner::transformZExtICmp(ICmpInst *ICI, Instruction &CI,
   // cast to integer to avoid the comparison.
   if (ConstantInt *Op1C = dyn_cast<ConstantInt>(ICI->getOperand(1))) {
     const APInt &Op1CV = Op1C->getValue();
-      
+
     // zext (x <s  0) to i32 --> x>>u31      true if signbit set.
     // zext (x >s -1) to i32 --> (x>>u31)^1  true if signbit clear.
     if ((ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && Op1CV == 0) ||
@@ -721,7 +553,7 @@ Instruction *InstCombiner::transformZExtICmp(ICmpInst *ICI, Instruction &CI,
                                    In->getType()->getScalarSizeInBits()-1);
       In = Builder->CreateLShr(In, Sh, In->getName()+".lobit");
       if (In->getType() != CI.getType())
-        In = Builder->CreateIntCast(In, CI.getType(), false/*ZExt*/, "tmp");
+        In = Builder->CreateIntCast(In, CI.getType(), false/*ZExt*/);
 
       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT) {
         Constant *One = ConstantInt::get(In->getType(), 1);
@@ -730,9 +562,7 @@ Instruction *InstCombiner::transformZExtICmp(ICmpInst *ICI, Instruction &CI,
 
       return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
     }
-      
-      
-      
+
     // zext (X == 0) to i32 --> X^1      iff X has only the low bit set.
     // zext (X == 0) to i32 --> (X>>1)^1 iff X has only the 2nd bit set.
     // zext (X == 1) to i32 --> X        iff X has only the low bit set.
@@ -741,15 +571,14 @@ Instruction *InstCombiner::transformZExtICmp(ICmpInst *ICI, Instruction &CI,
     // zext (X != 0) to i32 --> X>>1     iff X has only the 2nd bit set.
     // zext (X != 1) to i32 --> X^1      iff X has only the low bit set.
     // zext (X != 2) to i32 --> (X>>1)^1 iff X has only the 2nd bit set.
-    if ((Op1CV == 0 || Op1CV.isPowerOf2()) && 
+    if ((Op1CV == 0 || Op1CV.isPowerOf2()) &&
         // This only works for EQ and NE
         ICI->isEquality()) {
       // If Op1C some other power of two, convert:
       uint32_t BitWidth = Op1C->getType()->getBitWidth();
       APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
-      APInt TypeMask(APInt::getAllOnesValue(BitWidth));
-      ComputeMaskedBits(ICI->getOperand(0), TypeMask, KnownZero, KnownOne);
-        
+      computeKnownBits(ICI->getOperand(0), KnownZero, KnownOne, 0, &CI);
+
       APInt KnownZeroMask(~KnownZero);
       if (KnownZeroMask.isPowerOf2()) { // Exactly 1 possible 1?
         if (!DoXform) return ICI;
@@ -763,7 +592,7 @@ Instruction *InstCombiner::transformZExtICmp(ICmpInst *ICI, Instruction &CI,
           Res = ConstantExpr::getZExt(Res, CI.getType());
           return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
         }
-          
+
         uint32_t ShiftAmt = KnownZeroMask.logBase2();
         Value *In = ICI->getOperand(0);
         if (ShiftAmt) {
@@ -772,16 +601,15 @@ Instruction *InstCombiner::transformZExtICmp(ICmpInst *ICI, Instruction &CI,
           In = Builder->CreateLShr(In, ConstantInt::get(In->getType(),ShiftAmt),
                                    In->getName()+".lobit");
         }
-          
+
         if ((Op1CV != 0) == isNE) { // Toggle the low bit.
           Constant *One = ConstantInt::get(In->getType(), 1);
-          In = Builder->CreateXor(In, One, "tmp");
+          In = Builder->CreateXor(In, One);
         }
-          
+
         if (CI.getType() == In->getType())
           return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
-        else
-          return CastInst::CreateIntegerCast(In, CI.getType(), false/*ZExt*/);
+        return CastInst::CreateIntegerCast(In, CI.getType(), false/*ZExt*/);
       }
     }
   }
@@ -790,16 +618,15 @@ Instruction *InstCombiner::transformZExtICmp(ICmpInst *ICI, Instruction &CI,
   // It is also profitable to transform icmp eq into not(xor(A, B)) because that
   // may lead to additional simplifications.
   if (ICI->isEquality() && CI.getType() == ICI->getOperand(0)->getType()) {
-    if (const IntegerType *ITy = dyn_cast<IntegerType>(CI.getType())) {
+    if (IntegerType *ITy = dyn_cast<IntegerType>(CI.getType())) {
       uint32_t BitWidth = ITy->getBitWidth();
       Value *LHS = ICI->getOperand(0);
       Value *RHS = ICI->getOperand(1);
 
       APInt KnownZeroLHS(BitWidth, 0), KnownOneLHS(BitWidth, 0);
       APInt KnownZeroRHS(BitWidth, 0), KnownOneRHS(BitWidth, 0);
-      APInt TypeMask(APInt::getAllOnesValue(BitWidth));
-      ComputeMaskedBits(LHS, TypeMask, KnownZeroLHS, KnownOneLHS);
-      ComputeMaskedBits(RHS, TypeMask, KnownZeroRHS, KnownOneRHS);
+      computeKnownBits(LHS, KnownZeroLHS, KnownOneLHS, 0, &CI);
+      computeKnownBits(RHS, KnownZeroRHS, KnownOneRHS, 0, &CI);
 
       if (KnownZeroLHS == KnownZeroRHS && KnownOneLHS == KnownOneRHS) {
         APInt KnownBits = KnownZeroLHS | KnownOneLHS;
@@ -826,21 +653,193 @@ Instruction *InstCombiner::transformZExtICmp(ICmpInst *ICI, Instruction &CI,
       }
     }
   }
-
-  return 0;
+
+  return nullptr;
+}
+
+/// CanEvaluateZExtd - Determine if the specified value can be computed in the
+/// specified wider type and produce the same low bits.  If not, return false.
+///
+/// If this function returns true, it can also return a non-zero number of bits
+/// (in BitsToClear) which indicates that the value it computes is correct for
+/// the zero extend, but that the additional BitsToClear bits need to be zero'd
+/// out.  For example, to promote something like:
+///
+///   %B = trunc i64 %A to i32
+///   %C = lshr i32 %B, 8
+///   %E = zext i32 %C to i64
+///
+/// CanEvaluateZExtd for the 'lshr' will return true, and BitsToClear will be
+/// set to 8 to indicate that the promoted value needs to have bits 24-31
+/// cleared in addition to bits 32-63.  Since an 'and' will be generated to
+/// clear the top bits anyway, doing this has no extra cost.
+///
+/// This function works on both vectors and scalars.
+static bool CanEvaluateZExtd(Value *V, Type *Ty, unsigned &BitsToClear,
+                             InstCombiner &IC, Instruction *CxtI) {
+  BitsToClear = 0;
+  if (isa<Constant>(V))
+    return true;
+
+  Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
+  if (!I) return false;
+
+  // If the input is a truncate from the destination type, we can trivially
+  // eliminate it.
+  if (isa<TruncInst>(I) && I->getOperand(0)->getType() == Ty)
+    return true;
+
+  // We can't extend or shrink something that has multiple uses: doing so would
+  // require duplicating the instruction in general, which isn't profitable.
+  if (!I->hasOneUse()) return false;
+
+  unsigned Opc = I->getOpcode(), Tmp;
+  switch (Opc) {
+  case Instruction::ZExt:  // zext(zext(x)) -> zext(x).
+  case Instruction::SExt:  // zext(sext(x)) -> sext(x).
+  case Instruction::Trunc: // zext(trunc(x)) -> trunc(x) or zext(x)
+    return true;
+  case Instruction::And:
+  case Instruction::Or:
+  case Instruction::Xor:
+  case Instruction::Add:
+  case Instruction::Sub:
+  case Instruction::Mul:
+    if (!CanEvaluateZExtd(I->getOperand(0), Ty, BitsToClear, IC, CxtI) ||
+        !CanEvaluateZExtd(I->getOperand(1), Ty, Tmp, IC, CxtI))
+      return false;
+    // These can all be promoted if neither operand has 'bits to clear'.
+    if (BitsToClear == 0 && Tmp == 0)
+      return true;
+
+    // If the operation is an AND/OR/XOR and the bits to clear are zero in the
+    // other side, BitsToClear is ok.
+    if (Tmp == 0 &&
+        (Opc == Instruction::And || Opc == Instruction::Or ||
+         Opc == Instruction::Xor)) {
+      // We use MaskedValueIsZero here for generality, but the case we care
+      // about the most is constant RHS.
+      unsigned VSize = V->getType()->getScalarSizeInBits();
+      if (IC.MaskedValueIsZero(I->getOperand(1),
+                               APInt::getHighBitsSet(VSize, BitsToClear),
+                               0, CxtI))
+        return true;
+    }
+
+    // Otherwise, we don't know how to analyze this BitsToClear case yet.
+    return false;
+
+  case Instruction::Shl:
+    // We can promote shl(x, cst) if we can promote x.  Since shl overwrites the
+    // upper bits we can reduce BitsToClear by the shift amount.
+    if (ConstantInt *Amt = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
+      if (!CanEvaluateZExtd(I->getOperand(0), Ty, BitsToClear, IC, CxtI))
+        return false;
+      uint64_t ShiftAmt = Amt->getZExtValue();
+      BitsToClear = ShiftAmt < BitsToClear ? BitsToClear - ShiftAmt : 0;
+      return true;
+    }
+    return false;
+  case Instruction::LShr:
+    // We can promote lshr(x, cst) if we can promote x.  This requires the
+    // ultimate 'and' to clear out the high zero bits we're clearing out though.
+    if (ConstantInt *Amt = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
+      if (!CanEvaluateZExtd(I->getOperand(0), Ty, BitsToClear, IC, CxtI))
+        return false;
+      BitsToClear += Amt->getZExtValue();
+      if (BitsToClear > V->getType()->getScalarSizeInBits())
+        BitsToClear = V->getType()->getScalarSizeInBits();
+      return true;
+    }
+    // Cannot promote variable LSHR.
+    return false;
+  case Instruction::Select:
+    if (!CanEvaluateZExtd(I->getOperand(1), Ty, Tmp, IC, CxtI) ||
+        !CanEvaluateZExtd(I->getOperand(2), Ty, BitsToClear, IC, CxtI) ||
+        // TODO: If important, we could handle the case when the BitsToClear are
+        // known zero in the disagreeing side.
+        Tmp != BitsToClear)
+      return false;
+    return true;
+
+  case Instruction::PHI: {
+    // We can change a phi if we can change all operands.  Note that we never
+    // get into trouble with cyclic PHIs here because we only consider
+    // instructions with a single use.
+    PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
+    if (!CanEvaluateZExtd(PN->getIncomingValue(0), Ty, BitsToClear, IC, CxtI))
+      return false;
+    for (unsigned i = 1, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
+      if (!CanEvaluateZExtd(PN->getIncomingValue(i), Ty, Tmp, IC, CxtI) ||
+          // TODO: If important, we could handle the case when the BitsToClear
+          // are known zero in the disagreeing input.
+          Tmp != BitsToClear)
+        return false;
+    return true;
+  }
+  default:
+    // TODO: Can handle more cases here.
+    return false;
+  }
 }
 
 Instruction *InstCombiner::visitZExt(ZExtInst &CI) {
+  // If this zero extend is only used by a truncate, let the truncate be
+  // eliminated before we try to optimize this zext.
+  if (CI.hasOneUse() && isa<TruncInst>(CI.user_back()))
+    return nullptr;
+
   // If one of the common conversion will work, do it.
-  if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
+  if (Instruction *Result = commonCastTransforms(CI))
     return Result;
 
+  // See if we can simplify any instructions used by the input whose sole
+  // purpose is to compute bits we don't care about.
+  if (SimplifyDemandedInstructionBits(CI))
+    return &CI;
+
   Value *Src = CI.getOperand(0);
+  Type *SrcTy = Src->getType(), *DestTy = CI.getType();
+
+  // Attempt to extend the entire input expression tree to the destination
+  // type.   Only do this if the dest type is a simple type, don't convert the
+  // expression tree to something weird like i93 unless the source is also
+  // strange.
+  unsigned BitsToClear;
+  if ((DestTy->isVectorTy() || ShouldChangeType(SrcTy, DestTy)) &&
+      CanEvaluateZExtd(Src, DestTy, BitsToClear, *this, &CI)) {
+    assert(BitsToClear < SrcTy->getScalarSizeInBits() &&
+           "Unreasonable BitsToClear");
+
+    // Okay, we can transform this!  Insert the new expression now.
+    DEBUG(dbgs() << "ICE: EvaluateInDifferentType converting expression type"
+          " to avoid zero extend: " << CI);
+    Value *Res = EvaluateInDifferentType(Src, DestTy, false);
+    assert(Res->getType() == DestTy);
+
+    uint32_t SrcBitsKept = SrcTy->getScalarSizeInBits()-BitsToClear;
+    uint32_t DestBitSize = DestTy->getScalarSizeInBits();
+
+    // If the high bits are already filled with zeros, just replace this
+    // cast with the result.
+    if (MaskedValueIsZero(Res,
+                          APInt::getHighBitsSet(DestBitSize,
+                                                DestBitSize-SrcBitsKept),
+                             0, &CI))
+      return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
+
+    // We need to emit an AND to clear the high bits.
+    Constant *C = ConstantInt::get(Res->getType(),
+                               APInt::getLowBitsSet(DestBitSize, SrcBitsKept));
+    return BinaryOperator::CreateAnd(Res, C);
+  }
 
   // If this is a TRUNC followed by a ZEXT then we are dealing with integral
   // types and if the sizes are just right we can convert this into a logical
   // 'and' which will be much cheaper than the pair of casts.
   if (TruncInst *CSrc = dyn_cast<TruncInst>(Src)) {   // A->B->C cast
+    // TODO: Subsume this into EvaluateInDifferentType.
+
     // Get the sizes of the types involved.  We know that the intermediate type
     // will be smaller than A or C, but don't know the relation between A and C.
     Value *A = CSrc->getOperand(0);
@@ -857,18 +856,18 @@ Instruction *InstCombiner::visitZExt(ZExtInst &CI) {
       Value *And = Builder->CreateAnd(A, AndConst, CSrc->getName()+".mask");
       return new ZExtInst(And, CI.getType());
     }
-    
+
     if (SrcSize == DstSize) {
       APInt AndValue(APInt::getLowBitsSet(SrcSize, MidSize));
       return BinaryOperator::CreateAnd(A, ConstantInt::get(A->getType(),
                                                            AndValue));
     }
     if (SrcSize > DstSize) {
-      Value *Trunc = Builder->CreateTrunc(A, CI.getType(), "tmp");
+      Value *Trunc = Builder->CreateTrunc(A, CI.getType());
       APInt AndValue(APInt::getLowBitsSet(DstSize, MidSize));
-      return BinaryOperator::CreateAnd(Trunc, 
+      return BinaryOperator::CreateAnd(Trunc,
                                        ConstantInt::get(Trunc->getType(),
-                                                               AndValue));
+                                                        AndValue));
     }
   }
 
@@ -890,83 +889,255 @@ Instruction *InstCombiner::visitZExt(ZExtInst &CI) {
     }
   }
 
-  // zext(trunc(t) & C) -> (t & zext(C)).
-  if (SrcI && SrcI->getOpcode() == Instruction::And && SrcI->hasOneUse())
-    if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(SrcI->getOperand(1)))
-      if (TruncInst *TI = dyn_cast<TruncInst>(SrcI->getOperand(0))) {
-        Value *TI0 = TI->getOperand(0);
-        if (TI0->getType() == CI.getType())
-          return
-            BinaryOperator::CreateAnd(TI0,
-                                ConstantExpr::getZExt(C, CI.getType()));
-      }
-
-  // zext((trunc(t) & C) ^ C) -> ((t & zext(C)) ^ zext(C)).
-  if (SrcI && SrcI->getOpcode() == Instruction::Xor && SrcI->hasOneUse())
-    if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(SrcI->getOperand(1)))
-      if (BinaryOperator *And = dyn_cast<BinaryOperator>(SrcI->getOperand(0)))
-        if (And->getOpcode() == Instruction::And && And->hasOneUse() &&
-            And->getOperand(1) == C)
-          if (TruncInst *TI = dyn_cast<TruncInst>(And->getOperand(0))) {
-            Value *TI0 = TI->getOperand(0);
-            if (TI0->getType() == CI.getType()) {
-              Constant *ZC = ConstantExpr::getZExt(C, CI.getType());
-              Value *NewAnd = Builder->CreateAnd(TI0, ZC, "tmp");
-              return BinaryOperator::CreateXor(NewAnd, ZC);
-            }
-          }
+  // zext(trunc(X) & C) -> (X & zext(C)).
+  Constant *C;
+  Value *X;
+  if (SrcI &&
+      match(SrcI, m_OneUse(m_And(m_Trunc(m_Value(X)), m_Constant(C)))) &&
+      X->getType() == CI.getType())
+    return BinaryOperator::CreateAnd(X, ConstantExpr::getZExt(C, CI.getType()));
+
+  // zext((trunc(X) & C) ^ C) -> ((X & zext(C)) ^ zext(C)).
+  Value *And;
+  if (SrcI && match(SrcI, m_OneUse(m_Xor(m_Value(And), m_Constant(C)))) &&
+      match(And, m_OneUse(m_And(m_Trunc(m_Value(X)), m_Specific(C)))) &&
+      X->getType() == CI.getType()) {
+    Constant *ZC = ConstantExpr::getZExt(C, CI.getType());
+    return BinaryOperator::CreateXor(Builder->CreateAnd(X, ZC), ZC);
+  }
 
   // zext (xor i1 X, true) to i32  --> xor (zext i1 X to i32), 1
-  Value *X;
-  if (SrcI && SrcI->hasOneUse() && SrcI->getType()->isInteger(1) &&
-      match(SrcI, m_Not(m_Value(X))) &&
-      (!X->hasOneUse() || !isa<CmpInst>(X))) {
+  if (SrcI && SrcI->hasOneUse() &&
+      SrcI->getType()->getScalarType()->isIntegerTy(1) &&
+      match(SrcI, m_Not(m_Value(X))) && (!X->hasOneUse() || !isa<CmpInst>(X))) {
     Value *New = Builder->CreateZExt(X, CI.getType());
     return BinaryOperator::CreateXor(New, ConstantInt::get(CI.getType(), 1));
   }
-  
-  return 0;
+
+  return nullptr;
+}
+
+/// transformSExtICmp - Transform (sext icmp) to bitwise / integer operations
+/// in order to eliminate the icmp.
+Instruction *InstCombiner::transformSExtICmp(ICmpInst *ICI, Instruction &CI) {
+  Value *Op0 = ICI->getOperand(0), *Op1 = ICI->getOperand(1);
+  ICmpInst::Predicate Pred = ICI->getPredicate();
+
+  // Don't bother if Op1 isn't of vector or integer type.
+  if (!Op1->getType()->isIntOrIntVectorTy())
+    return nullptr;
+
+  if (Constant *Op1C = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
+    // (x <s  0) ? -1 : 0 -> ashr x, 31        -> all ones if negative
+    // (x >s -1) ? -1 : 0 -> not (ashr x, 31)  -> all ones if positive
+    if ((Pred == ICmpInst::ICMP_SLT && Op1C->isNullValue()) ||
+        (Pred == ICmpInst::ICMP_SGT && Op1C->isAllOnesValue())) {
+
+      Value *Sh = ConstantInt::get(Op0->getType(),
+                                   Op0->getType()->getScalarSizeInBits()-1);
+      Value *In = Builder->CreateAShr(Op0, Sh, Op0->getName()+".lobit");
+      if (In->getType() != CI.getType())
+        In = Builder->CreateIntCast(In, CI.getType(), true/*SExt*/);
+
+      if (Pred == ICmpInst::ICMP_SGT)
+        In = Builder->CreateNot(In, In->getName()+".not");
+      return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
+    }
+  }
+
+  if (ConstantInt *Op1C = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
+    // If we know that only one bit of the LHS of the icmp can be set and we
+    // have an equality comparison with zero or a power of 2, we can transform
+    // the icmp and sext into bitwise/integer operations.
+    if (ICI->hasOneUse() &&
+        ICI->isEquality() && (Op1C->isZero() || Op1C->getValue().isPowerOf2())){
+      unsigned BitWidth = Op1C->getType()->getBitWidth();
+      APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
+      computeKnownBits(Op0, KnownZero, KnownOne, 0, &CI);
+
+      APInt KnownZeroMask(~KnownZero);
+      if (KnownZeroMask.isPowerOf2()) {
+        Value *In = ICI->getOperand(0);
+
+        // If the icmp tests for a known zero bit we can constant fold it.
+        if (!Op1C->isZero() && Op1C->getValue() != KnownZeroMask) {
+          Value *V = Pred == ICmpInst::ICMP_NE ?
+                       ConstantInt::getAllOnesValue(CI.getType()) :
+                       ConstantInt::getNullValue(CI.getType());
+          return ReplaceInstUsesWith(CI, V);
+        }
+
+        if (!Op1C->isZero() == (Pred == ICmpInst::ICMP_NE)) {
+          // sext ((x & 2^n) == 0)   -> (x >> n) - 1
+          // sext ((x & 2^n) != 2^n) -> (x >> n) - 1
+          unsigned ShiftAmt = KnownZeroMask.countTrailingZeros();
+          // Perform a right shift to place the desired bit in the LSB.
+          if (ShiftAmt)
+            In = Builder->CreateLShr(In,
+                                     ConstantInt::get(In->getType(), ShiftAmt));
+
+          // At this point "In" is either 1 or 0. Subtract 1 to turn
+          // {1, 0} -> {0, -1}.
+          In = Builder->CreateAdd(In,
+                                  ConstantInt::getAllOnesValue(In->getType()),
+                                  "sext");
+        } else {
+          // sext ((x & 2^n) != 0)   -> (x << bitwidth-n) a>> bitwidth-1
+          // sext ((x & 2^n) == 2^n) -> (x << bitwidth-n) a>> bitwidth-1
+          unsigned ShiftAmt = KnownZeroMask.countLeadingZeros();
+          // Perform a left shift to place the desired bit in the MSB.
+          if (ShiftAmt)
+            In = Builder->CreateShl(In,
+                                    ConstantInt::get(In->getType(), ShiftAmt));
+
+          // Distribute the bit over the whole bit width.
+          In = Builder->CreateAShr(In, ConstantInt::get(In->getType(),
+                                                        BitWidth - 1), "sext");
+        }
+
+        if (CI.getType() == In->getType())
+          return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
+        return CastInst::CreateIntegerCast(In, CI.getType(), true/*SExt*/);
+      }
+    }
+  }
+
+  return nullptr;
+}
+
+/// CanEvaluateSExtd - Return true if we can take the specified value
+/// and return it as type Ty without inserting any new casts and without
+/// changing the value of the common low bits.  This is used by code that tries
+/// to promote integer operations to a wider types will allow us to eliminate
+/// the extension.
+///
+/// This function works on both vectors and scalars.
+///
+static bool CanEvaluateSExtd(Value *V, Type *Ty) {
+  assert(V->getType()->getScalarSizeInBits() < Ty->getScalarSizeInBits() &&
+         "Can't sign extend type to a smaller type");
+  // If this is a constant, it can be trivially promoted.
+  if (isa<Constant>(V))
+    return true;
+
+  Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
+  if (!I) return false;
+
+  // If this is a truncate from the dest type, we can trivially eliminate it.
+  if (isa<TruncInst>(I) && I->getOperand(0)->getType() == Ty)
+    return true;
+
+  // We can't extend or shrink something that has multiple uses: doing so would
+  // require duplicating the instruction in general, which isn't profitable.
+  if (!I->hasOneUse()) return false;
+
+  switch (I->getOpcode()) {
+  case Instruction::SExt:  // sext(sext(x)) -> sext(x)
+  case Instruction::ZExt:  // sext(zext(x)) -> zext(x)
+  case Instruction::Trunc: // sext(trunc(x)) -> trunc(x) or sext(x)
+    return true;
+  case Instruction::And:
+  case Instruction::Or:
+  case Instruction::Xor:
+  case Instruction::Add:
+  case Instruction::Sub:
+  case Instruction::Mul:
+    // These operators can all arbitrarily be extended if their inputs can.
+    return CanEvaluateSExtd(I->getOperand(0), Ty) &&
+           CanEvaluateSExtd(I->getOperand(1), Ty);
+
+  //case Instruction::Shl:   TODO
+  //case Instruction::LShr:  TODO
+
+  case Instruction::Select:
+    return CanEvaluateSExtd(I->getOperand(1), Ty) &&
+           CanEvaluateSExtd(I->getOperand(2), Ty);
+
+  case Instruction::PHI: {
+    // We can change a phi if we can change all operands.  Note that we never
+    // get into trouble with cyclic PHIs here because we only consider
+    // instructions with a single use.
+    PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
+    for (Value *IncValue : PN->incoming_values())
+      if (!CanEvaluateSExtd(IncValue, Ty)) return false;
+    return true;
+  }
+  default:
+    // TODO: Can handle more cases here.
+    break;
+  }
+
+  return false;
 }
 
 Instruction *InstCombiner::visitSExt(SExtInst &CI) {
-  if (Instruction *I = commonIntCastTransforms(CI))
+  // If this sign extend is only used by a truncate, let the truncate be
+  // eliminated before we try to optimize this sext.
+  if (CI.hasOneUse() && isa<TruncInst>(CI.user_back()))
+    return nullptr;
+
+  if (Instruction *I = commonCastTransforms(CI))
     return I;
-  
+
+  // See if we can simplify any instructions used by the input whose sole
+  // purpose is to compute bits we don't care about.
+  if (SimplifyDemandedInstructionBits(CI))
+    return &CI;
+
   Value *Src = CI.getOperand(0);
-  
-  // Canonicalize sign-extend from i1 to a select.
-  if (Src->getType()->isInteger(1))
-    return SelectInst::Create(Src,
-                              Constant::getAllOnesValue(CI.getType()),
-                              Constant::getNullValue(CI.getType()));
-
-  // See if the value being truncated is already sign extended.  If so, just
-  // eliminate the trunc/sext pair.
-  if (Operator::getOpcode(Src) == Instruction::Trunc) {
-    Value *Op = cast<User>(Src)->getOperand(0);
-    unsigned OpBits   = Op->getType()->getScalarSizeInBits();
-    unsigned MidBits  = Src->getType()->getScalarSizeInBits();
-    unsigned DestBits = CI.getType()->getScalarSizeInBits();
-    unsigned NumSignBits = ComputeNumSignBits(Op);
-
-    if (OpBits == DestBits) {
-      // Op is i32, Mid is i8, and Dest is i32.  If Op has more than 24 sign
-      // bits, it is already ready.
-      if (NumSignBits > DestBits-MidBits)
-        return ReplaceInstUsesWith(CI, Op);
-    } else if (OpBits < DestBits) {
-      // Op is i32, Mid is i8, and Dest is i64.  If Op has more than 24 sign
-      // bits, just sext from i32.
-      if (NumSignBits > OpBits-MidBits)
-        return new SExtInst(Op, CI.getType(), "tmp");
-    } else {
-      // Op is i64, Mid is i8, and Dest is i32.  If Op has more than 56 sign
-      // bits, just truncate to i32.
-      if (NumSignBits > OpBits-MidBits)
-        return new TruncInst(Op, CI.getType(), "tmp");
-    }
+  Type *SrcTy = Src->getType(), *DestTy = CI.getType();
+
+  // If we know that the value being extended is positive, we can use a zext
+  // instead. 
+  bool KnownZero, KnownOne;
+  ComputeSignBit(Src, KnownZero, KnownOne, 0, &CI);
+  if (KnownZero) {
+    Value *ZExt = Builder->CreateZExt(Src, DestTy);
+    return ReplaceInstUsesWith(CI, ZExt);
+  }
+
+  // Attempt to extend the entire input expression tree to the destination
+  // type.   Only do this if the dest type is a simple type, don't convert the
+  // expression tree to something weird like i93 unless the source is also
+  // strange.
+  if ((DestTy->isVectorTy() || ShouldChangeType(SrcTy, DestTy)) &&
+      CanEvaluateSExtd(Src, DestTy)) {
+    // Okay, we can transform this!  Insert the new expression now.
+    DEBUG(dbgs() << "ICE: EvaluateInDifferentType converting expression type"
+          " to avoid sign extend: " << CI);
+    Value *Res = EvaluateInDifferentType(Src, DestTy, true);
+    assert(Res->getType() == DestTy);
+
+    uint32_t SrcBitSize = SrcTy->getScalarSizeInBits();
+    uint32_t DestBitSize = DestTy->getScalarSizeInBits();
+
+    // If the high bits are already filled with sign bit, just replace this
+    // cast with the result.
+    if (ComputeNumSignBits(Res, 0, &CI) > DestBitSize - SrcBitSize)
+      return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
+
+    // We need to emit a shl + ashr to do the sign extend.
+    Value *ShAmt = ConstantInt::get(DestTy, DestBitSize-SrcBitSize);
+    return BinaryOperator::CreateAShr(Builder->CreateShl(Res, ShAmt, "sext"),
+                                      ShAmt);
   }
 
+  // If this input is a trunc from our destination, then turn sext(trunc(x))
+  // into shifts.
+  if (TruncInst *TI = dyn_cast<TruncInst>(Src))
+    if (TI->hasOneUse() && TI->getOperand(0)->getType() == DestTy) {
+      uint32_t SrcBitSize = SrcTy->getScalarSizeInBits();
+      uint32_t DestBitSize = DestTy->getScalarSizeInBits();
+
+      // We need to emit a shl + ashr to do the sign extend.
+      Value *ShAmt = ConstantInt::get(DestTy, DestBitSize-SrcBitSize);
+      Value *Res = Builder->CreateShl(TI->getOperand(0), ShAmt, "sext");
+      return BinaryOperator::CreateAShr(Res, ShAmt);
+    }
+
+  if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Src))
+    return transformSExtICmp(ICI, CI);
+
   // If the input is a shl/ashr pair of a same constant, then this is a sign
   // extension from a smaller value.  If we could trust arbitrary bitwidth
   // integers, we could turn this into a truncate to the smaller bit and then
@@ -980,23 +1151,21 @@ Instruction *InstCombiner::visitSExt(SExtInst &CI) {
   // into:
   //   %a = shl i32 %i, 30
   //   %d = ashr i32 %a, 30
-  Value *A = 0;
-  ConstantInt *BA = 0, *CA = 0;
-  if (match(Src, m_AShr(m_Shl(m_Value(A), m_ConstantInt(BA)),
+  Value *A = nullptr;
+  // TODO: Eventually this could be subsumed by EvaluateInDifferentType.
+  ConstantInt *BA = nullptr, *CA = nullptr;
+  if (match(Src, m_AShr(m_Shl(m_Trunc(m_Value(A)), m_ConstantInt(BA)),
                         m_ConstantInt(CA))) &&
-      BA == CA && isa<TruncInst>(A)) {
-    Value *I = cast<TruncInst>(A)->getOperand(0);
-    if (I->getType() == CI.getType()) {
-      unsigned MidSize = Src->getType()->getScalarSizeInBits();
-      unsigned SrcDstSize = CI.getType()->getScalarSizeInBits();
-      unsigned ShAmt = CA->getZExtValue()+SrcDstSize-MidSize;
-      Constant *ShAmtV = ConstantInt::get(CI.getType(), ShAmt);
-      I = Builder->CreateShl(I, ShAmtV, CI.getName());
-      return BinaryOperator::CreateAShr(I, ShAmtV);
-    }
+      BA == CA && A->getType() == CI.getType()) {
+    unsigned MidSize = Src->getType()->getScalarSizeInBits();
+    unsigned SrcDstSize = CI.getType()->getScalarSizeInBits();
+    unsigned ShAmt = CA->getZExtValue()+SrcDstSize-MidSize;
+    Constant *ShAmtV = ConstantInt::get(CI.getType(), ShAmt);
+    A = Builder->CreateShl(A, ShAmtV, CI.getName());
+    return BinaryOperator::CreateAShr(A, ShAmtV);
   }
-  
-  return 0;
+
+  return nullptr;
 }
 
 
@@ -1008,7 +1177,7 @@ static Constant *FitsInFPType(ConstantFP *CFP, const fltSemantics &Sem) {
   (void)F.convert(Sem, APFloat::rmNearestTiesToEven, &losesInfo);
   if (!losesInfo)
     return ConstantFP::get(CFP->getContext(), F);
-  return 0;
+  return nullptr;
 }
 
 /// LookThroughFPExtensions - If this is an fp extension instruction, look
@@ -1017,13 +1186,16 @@ static Value *LookThroughFPExtensions(Value *V) {
   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
     if (I->getOpcode() == Instruction::FPExt)
       return LookThroughFPExtensions(I->getOperand(0));
-  
+
   // If this value is a constant, return the constant in the smallest FP type
   // that can accurately represent it.  This allows us to turn
   // (float)((double)X+2.0) into x+2.0f.
   if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(V)) {
     if (CFP->getType() == Type::getPPC_FP128Ty(V->getContext()))
       return V;  // No constant folding of this.
+    // See if the value can be truncated to half and then reextended.
+    if (Value *V = FitsInFPType(CFP, APFloat::IEEEhalf))
+      return V;
     // See if the value can be truncated to float and then reextended.
     if (Value *V = FitsInFPType(CFP, APFloat::IEEEsingle))
       return V;
@@ -1033,89 +1205,234 @@ static Value *LookThroughFPExtensions(Value *V) {
       return V;
     // Don't try to shrink to various long double types.
   }
-  
+
   return V;
 }
 
 Instruction *InstCombiner::visitFPTrunc(FPTruncInst &CI) {
   if (Instruction *I = commonCastTransforms(CI))
     return I;
-  
-  // If we have fptrunc(fadd (fpextend x), (fpextend y)), where x and y are
-  // smaller than the destination type, we can eliminate the truncate by doing
-  // the add as the smaller type.  This applies to fadd/fsub/fmul/fdiv as well
-  // as many builtins (sqrt, etc).
+  // If we have fptrunc(OpI (fpextend x), (fpextend y)), we would like to
+  // simpilify this expression to avoid one or more of the trunc/extend
+  // operations if we can do so without changing the numerical results.
+  //
+  // The exact manner in which the widths of the operands interact to limit
+  // what we can and cannot do safely varies from operation to operation, and
+  // is explained below in the various case statements.
   BinaryOperator *OpI = dyn_cast<BinaryOperator>(CI.getOperand(0));
   if (OpI && OpI->hasOneUse()) {
+    Value *LHSOrig = LookThroughFPExtensions(OpI->getOperand(0));
+    Value *RHSOrig = LookThroughFPExtensions(OpI->getOperand(1));
+    unsigned OpWidth = OpI->getType()->getFPMantissaWidth();
+    unsigned LHSWidth = LHSOrig->getType()->getFPMantissaWidth();
+    unsigned RHSWidth = RHSOrig->getType()->getFPMantissaWidth();
+    unsigned SrcWidth = std::max(LHSWidth, RHSWidth);
+    unsigned DstWidth = CI.getType()->getFPMantissaWidth();
     switch (OpI->getOpcode()) {
-    default: break;
-    case Instruction::FAdd:
-    case Instruction::FSub:
-    case Instruction::FMul:
-    case Instruction::FDiv:
-    case Instruction::FRem:
-      const Type *SrcTy = OpI->getType();
-      Value *LHSTrunc = LookThroughFPExtensions(OpI->getOperand(0));
-      Value *RHSTrunc = LookThroughFPExtensions(OpI->getOperand(1));
-      if (LHSTrunc->getType() != SrcTy && 
-          RHSTrunc->getType() != SrcTy) {
-        unsigned DstSize = CI.getType()->getScalarSizeInBits();
-        // If the source types were both smaller than the destination type of
-        // the cast, do this xform.
-        if (LHSTrunc->getType()->getScalarSizeInBits() <= DstSize &&
-            RHSTrunc->getType()->getScalarSizeInBits() <= DstSize) {
-          LHSTrunc = Builder->CreateFPExt(LHSTrunc, CI.getType());
-          RHSTrunc = Builder->CreateFPExt(RHSTrunc, CI.getType());
-          return BinaryOperator::Create(OpI->getOpcode(), LHSTrunc, RHSTrunc);
+      default: break;
+      case Instruction::FAdd:
+      case Instruction::FSub:
+        // For addition and subtraction, the infinitely precise result can
+        // essentially be arbitrarily wide; proving that double rounding
+        // will not occur because the result of OpI is exact (as we will for
+        // FMul, for example) is hopeless.  However, we *can* nonetheless
+        // frequently know that double rounding cannot occur (or that it is
+        // innocuous) by taking advantage of the specific structure of
+        // infinitely-precise results that admit double rounding.
+        //
+        // Specifically, if OpWidth >= 2*DstWdith+1 and DstWidth is sufficient
+        // to represent both sources, we can guarantee that the double
+        // rounding is innocuous (See p50 of Figueroa's 2000 PhD thesis,
+        // "A Rigorous Framework for Fully Supporting the IEEE Standard ..."
+        // for proof of this fact).
+        //
+        // Note: Figueroa does not consider the case where DstFormat !=
+        // SrcFormat.  It's possible (likely even!) that this analysis
+        // could be tightened for those cases, but they are rare (the main
+        // case of interest here is (float)((double)float + float)).
+        if (OpWidth >= 2*DstWidth+1 && DstWidth >= SrcWidth) {
+          if (LHSOrig->getType() != CI.getType())
+            LHSOrig = Builder->CreateFPExt(LHSOrig, CI.getType());
+          if (RHSOrig->getType() != CI.getType())
+            RHSOrig = Builder->CreateFPExt(RHSOrig, CI.getType());
+          Instruction *RI =
+            BinaryOperator::Create(OpI->getOpcode(), LHSOrig, RHSOrig);
+          RI->copyFastMathFlags(OpI);
+          return RI;
+        }
+        break;
+      case Instruction::FMul:
+        // For multiplication, the infinitely precise result has at most
+        // LHSWidth + RHSWidth significant bits; if OpWidth is sufficient
+        // that such a value can be exactly represented, then no double
+        // rounding can possibly occur; we can safely perform the operation
+        // in the destination format if it can represent both sources.
+        if (OpWidth >= LHSWidth + RHSWidth && DstWidth >= SrcWidth) {
+          if (LHSOrig->getType() != CI.getType())
+            LHSOrig = Builder->CreateFPExt(LHSOrig, CI.getType());
+          if (RHSOrig->getType() != CI.getType())
+            RHSOrig = Builder->CreateFPExt(RHSOrig, CI.getType());
+          Instruction *RI =
+            BinaryOperator::CreateFMul(LHSOrig, RHSOrig);
+          RI->copyFastMathFlags(OpI);
+          return RI;
+        }
+        break;
+      case Instruction::FDiv:
+        // For division, we use again use the bound from Figueroa's
+        // dissertation.  I am entirely certain that this bound can be
+        // tightened in the unbalanced operand case by an analysis based on
+        // the diophantine rational approximation bound, but the well-known
+        // condition used here is a good conservative first pass.
+        // TODO: Tighten bound via rigorous analysis of the unbalanced case.
+        if (OpWidth >= 2*DstWidth && DstWidth >= SrcWidth) {
+          if (LHSOrig->getType() != CI.getType())
+            LHSOrig = Builder->CreateFPExt(LHSOrig, CI.getType());
+          if (RHSOrig->getType() != CI.getType())
+            RHSOrig = Builder->CreateFPExt(RHSOrig, CI.getType());
+          Instruction *RI =
+            BinaryOperator::CreateFDiv(LHSOrig, RHSOrig);
+          RI->copyFastMathFlags(OpI);
+          return RI;
         }
+        break;
+      case Instruction::FRem:
+        // Remainder is straightforward.  Remainder is always exact, so the
+        // type of OpI doesn't enter into things at all.  We simply evaluate
+        // in whichever source type is larger, then convert to the
+        // destination type.
+        if (SrcWidth == OpWidth)
+          break;
+        if (LHSWidth < SrcWidth)
+          LHSOrig = Builder->CreateFPExt(LHSOrig, RHSOrig->getType());
+        else if (RHSWidth <= SrcWidth)
+          RHSOrig = Builder->CreateFPExt(RHSOrig, LHSOrig->getType());
+        if (LHSOrig != OpI->getOperand(0) || RHSOrig != OpI->getOperand(1)) {
+          Value *ExactResult = Builder->CreateFRem(LHSOrig, RHSOrig);
+          if (Instruction *RI = dyn_cast<Instruction>(ExactResult))
+            RI->copyFastMathFlags(OpI);
+          return CastInst::CreateFPCast(ExactResult, CI.getType());
+        }
+    }
+
+    // (fptrunc (fneg x)) -> (fneg (fptrunc x))
+    if (BinaryOperator::isFNeg(OpI)) {
+      Value *InnerTrunc = Builder->CreateFPTrunc(OpI->getOperand(1),
+                                                 CI.getType());
+      Instruction *RI = BinaryOperator::CreateFNeg(InnerTrunc);
+      RI->copyFastMathFlags(OpI);
+      return RI;
+    }
+  }
+
+  // (fptrunc (select cond, R1, Cst)) -->
+  // (select cond, (fptrunc R1), (fptrunc Cst))
+  //
+  //  - but only if this isn't part of a min/max operation, else we'll
+  // ruin min/max canonical form which is to have the select and
+  // compare's operands be of the same type with no casts to look through.
+  Value *LHS, *RHS;
+  SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(CI.getOperand(0));
+  if (SI &&
+      (isa<ConstantFP>(SI->getOperand(1)) ||
+       isa<ConstantFP>(SI->getOperand(2))) &&
+      matchSelectPattern(SI, LHS, RHS).Flavor == SPF_UNKNOWN) {
+    Value *LHSTrunc = Builder->CreateFPTrunc(SI->getOperand(1),
+                                             CI.getType());
+    Value *RHSTrunc = Builder->CreateFPTrunc(SI->getOperand(2),
+                                             CI.getType());
+    return SelectInst::Create(SI->getOperand(0), LHSTrunc, RHSTrunc);
+  }
+
+  IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(CI.getOperand(0));
+  if (II) {
+    switch (II->getIntrinsicID()) {
+      default: break;
+      case Intrinsic::fabs: {
+        // (fptrunc (fabs x)) -> (fabs (fptrunc x))
+        Value *InnerTrunc = Builder->CreateFPTrunc(II->getArgOperand(0),
+                                                   CI.getType());
+        Type *IntrinsicType[] = { CI.getType() };
+        Function *Overload =
+          Intrinsic::getDeclaration(CI.getParent()->getParent()->getParent(),
+                                    II->getIntrinsicID(), IntrinsicType);
+
+        Value *Args[] = { InnerTrunc };
+        return CallInst::Create(Overload, Args, II->getName());
       }
-      break;  
     }
   }
-  return 0;
+
+  return nullptr;
 }
 
 Instruction *InstCombiner::visitFPExt(CastInst &CI) {
   return commonCastTransforms(CI);
 }
 
+// fpto{s/u}i({u/s}itofp(X)) --> X or zext(X) or sext(X) or trunc(X)
+// This is safe if the intermediate type has enough bits in its mantissa to
+// accurately represent all values of X.  For example, this won't work with
+// i64 -> float -> i64.
+Instruction *InstCombiner::FoldItoFPtoI(Instruction &FI) {
+  if (!isa<UIToFPInst>(FI.getOperand(0)) && !isa<SIToFPInst>(FI.getOperand(0)))
+    return nullptr;
+  Instruction *OpI = cast<Instruction>(FI.getOperand(0));
+
+  Value *SrcI = OpI->getOperand(0);
+  Type *FITy = FI.getType();
+  Type *OpITy = OpI->getType();
+  Type *SrcTy = SrcI->getType();
+  bool IsInputSigned = isa<SIToFPInst>(OpI);
+  bool IsOutputSigned = isa<FPToSIInst>(FI);
+
+  // We can safely assume the conversion won't overflow the output range,
+  // because (for example) (uint8_t)18293.f is undefined behavior.
+
+  // Since we can assume the conversion won't overflow, our decision as to
+  // whether the input will fit in the float should depend on the minimum
+  // of the input range and output range.
+
+  // This means this is also safe for a signed input and unsigned output, since
+  // a negative input would lead to undefined behavior.
+  int InputSize = (int)SrcTy->getScalarSizeInBits() - IsInputSigned;
+  int OutputSize = (int)FITy->getScalarSizeInBits() - IsOutputSigned;
+  int ActualSize = std::min(InputSize, OutputSize);
+
+  if (ActualSize <= OpITy->getFPMantissaWidth()) {
+    if (FITy->getScalarSizeInBits() > SrcTy->getScalarSizeInBits()) {
+      if (IsInputSigned && IsOutputSigned)
+        return new SExtInst(SrcI, FITy);
+      return new ZExtInst(SrcI, FITy);
+    }
+    if (FITy->getScalarSizeInBits() < SrcTy->getScalarSizeInBits())
+      return new TruncInst(SrcI, FITy);
+    if (SrcTy == FITy)
+      return ReplaceInstUsesWith(FI, SrcI);
+    return new BitCastInst(SrcI, FITy);
+  }
+  return nullptr;
+}
+
 Instruction *InstCombiner::visitFPToUI(FPToUIInst &FI) {
   Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(FI.getOperand(0));
-  if (OpI == 0)
+  if (!OpI)
     return commonCastTransforms(FI);
 
-  // fptoui(uitofp(X)) --> X
-  // fptoui(sitofp(X)) --> X
-  // This is safe if the intermediate type has enough bits in its mantissa to
-  // accurately represent all values of X.  For example, do not do this with
-  // i64->float->i64.  This is also safe for sitofp case, because any negative
-  // 'X' value would cause an undefined result for the fptoui. 
-  if ((isa<UIToFPInst>(OpI) || isa<SIToFPInst>(OpI)) &&
-      OpI->getOperand(0)->getType() == FI.getType() &&
-      (int)FI.getType()->getScalarSizeInBits() < /*extra bit for sign */
-                    OpI->getType()->getFPMantissaWidth())
-    return ReplaceInstUsesWith(FI, OpI->getOperand(0));
+  if (Instruction *I = FoldItoFPtoI(FI))
+    return I;
 
   return commonCastTransforms(FI);
 }
 
 Instruction *InstCombiner::visitFPToSI(FPToSIInst &FI) {
   Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(FI.getOperand(0));
-  if (OpI == 0)
+  if (!OpI)
     return commonCastTransforms(FI);
-  
-  // fptosi(sitofp(X)) --> X
-  // fptosi(uitofp(X)) --> X
-  // This is safe if the intermediate type has enough bits in its mantissa to
-  // accurately represent all values of X.  For example, do not do this with
-  // i64->float->i64.  This is also safe for sitofp case, because any negative
-  // 'X' value would cause an undefined result for the fptoui. 
-  if ((isa<UIToFPInst>(OpI) || isa<SIToFPInst>(OpI)) &&
-      OpI->getOperand(0)->getType() == FI.getType() &&
-      (int)FI.getType()->getScalarSizeInBits() <=
-                    OpI->getType()->getFPMantissaWidth())
-    return ReplaceInstUsesWith(FI, OpI->getOperand(0));
-  
+
+  if (Instruction *I = FoldItoFPtoI(FI))
+    return I;
+
   return commonCastTransforms(FI);
 }
 
@@ -1128,115 +1445,355 @@ Instruction *InstCombiner::visitSIToFP(CastInst &CI) {
 }
 
 Instruction *InstCombiner::visitIntToPtr(IntToPtrInst &CI) {
-  // If the source integer type is larger than the intptr_t type for
-  // this target, do a trunc to the intptr_t type, then inttoptr of it.  This
-  // allows the trunc to be exposed to other transforms.  Don't do this for
-  // extending inttoptr's, because we don't know if the target sign or zero
-  // extends to pointers.
-  if (TD && CI.getOperand(0)->getType()->getScalarSizeInBits() >
-      TD->getPointerSizeInBits()) {
-    Value *P = Builder->CreateTrunc(CI.getOperand(0),
-                                    TD->getIntPtrType(CI.getContext()), "tmp");
+  // If the source integer type is not the intptr_t type for this target, do a
+  // trunc or zext to the intptr_t type, then inttoptr of it.  This allows the
+  // cast to be exposed to other transforms.
+  unsigned AS = CI.getAddressSpace();
+  if (CI.getOperand(0)->getType()->getScalarSizeInBits() !=
+      DL.getPointerSizeInBits(AS)) {
+    Type *Ty = DL.getIntPtrType(CI.getContext(), AS);
+    if (CI.getType()->isVectorTy()) // Handle vectors of pointers.
+      Ty = VectorType::get(Ty, CI.getType()->getVectorNumElements());
+
+    Value *P = Builder->CreateZExtOrTrunc(CI.getOperand(0), Ty);
     return new IntToPtrInst(P, CI.getType());
   }
-  
+
   if (Instruction *I = commonCastTransforms(CI))
     return I;
 
-  return 0;
+  return nullptr;
 }
 
 /// @brief Implement the transforms for cast of pointer (bitcast/ptrtoint)
 Instruction *InstCombiner::commonPointerCastTransforms(CastInst &CI) {
   Value *Src = CI.getOperand(0);
-  
+
   if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Src)) {
     // If casting the result of a getelementptr instruction with no offset, turn
     // this into a cast of the original pointer!
-    if (GEP->hasAllZeroIndices()) {
+    if (GEP->hasAllZeroIndices() &&
+        // If CI is an addrspacecast and GEP changes the poiner type, merging
+        // GEP into CI would undo canonicalizing addrspacecast with different
+        // pointer types, causing infinite loops.
+        (!isa<AddrSpaceCastInst>(CI) ||
+          GEP->getType() == GEP->getPointerOperand()->getType())) {
       // Changing the cast operand is usually not a good idea but it is safe
-      // here because the pointer operand is being replaced with another 
+      // here because the pointer operand is being replaced with another
       // pointer operand so the opcode doesn't need to change.
       Worklist.Add(GEP);
       CI.setOperand(0, GEP->getOperand(0));
       return &CI;
     }
-    
-    // If the GEP has a single use, and the base pointer is a bitcast, and the
-    // GEP computes a constant offset, see if we can convert these three
-    // instructions into fewer.  This typically happens with unions and other
-    // non-type-safe code.
-    if (TD && GEP->hasOneUse() && isa<BitCastInst>(GEP->getOperand(0)) &&
-        GEP->hasAllConstantIndices()) {
-      // We are guaranteed to get a constant from EmitGEPOffset.
-      ConstantInt *OffsetV = cast<ConstantInt>(EmitGEPOffset(GEP));
-      int64_t Offset = OffsetV->getSExtValue();
-      
-      // Get the base pointer input of the bitcast, and the type it points to.
-      Value *OrigBase = cast<BitCastInst>(GEP->getOperand(0))->getOperand(0);
-      const Type *GEPIdxTy =
-      cast<PointerType>(OrigBase->getType())->getElementType();
-      SmallVector<Value*, 8> NewIndices;
-      if (FindElementAtOffset(GEPIdxTy, Offset, NewIndices)) {
-        // If we were able to index down into an element, create the GEP
-        // and bitcast the result.  This eliminates one bitcast, potentially
-        // two.
-        Value *NGEP = cast<GEPOperator>(GEP)->isInBounds() ?
-        Builder->CreateInBoundsGEP(OrigBase,
-                                   NewIndices.begin(), NewIndices.end()) :
-        Builder->CreateGEP(OrigBase, NewIndices.begin(), NewIndices.end());
-        NGEP->takeName(GEP);
-        
-        if (isa<BitCastInst>(CI))
-          return new BitCastInst(NGEP, CI.getType());
-        assert(isa<PtrToIntInst>(CI));
-        return new PtrToIntInst(NGEP, CI.getType());
-      }      
-    }
   }
-  
+
   return commonCastTransforms(CI);
 }
 
 Instruction *InstCombiner::visitPtrToInt(PtrToIntInst &CI) {
-  // If the destination integer type is smaller than the intptr_t type for
-  // this target, do a ptrtoint to intptr_t then do a trunc.  This allows the
-  // trunc to be exposed to other transforms.  Don't do this for extending
-  // ptrtoint's, because we don't know if the target sign or zero extends its
-  // pointers.
-  if (TD &&
-      CI.getType()->getScalarSizeInBits() < TD->getPointerSizeInBits()) {
-    Value *P = Builder->CreatePtrToInt(CI.getOperand(0),
-                                       TD->getIntPtrType(CI.getContext()),
-                                       "tmp");
-    return new TruncInst(P, CI.getType());
+  // If the destination integer type is not the intptr_t type for this target,
+  // do a ptrtoint to intptr_t then do a trunc or zext.  This allows the cast
+  // to be exposed to other transforms.
+
+  Type *Ty = CI.getType();
+  unsigned AS = CI.getPointerAddressSpace();
+
+  if (Ty->getScalarSizeInBits() == DL.getPointerSizeInBits(AS))
+    return commonPointerCastTransforms(CI);
+
+  Type *PtrTy = DL.getIntPtrType(CI.getContext(), AS);
+  if (Ty->isVectorTy()) // Handle vectors of pointers.
+    PtrTy = VectorType::get(PtrTy, Ty->getVectorNumElements());
+
+  Value *P = Builder->CreatePtrToInt(CI.getOperand(0), PtrTy);
+  return CastInst::CreateIntegerCast(P, Ty, /*isSigned=*/false);
+}
+
+/// OptimizeVectorResize - This input value (which is known to have vector type)
+/// is being zero extended or truncated to the specified vector type.  Try to
+/// replace it with a shuffle (and vector/vector bitcast) if possible.
+///
+/// The source and destination vector types may have different element types.
+static Instruction *OptimizeVectorResize(Value *InVal, VectorType *DestTy,
+                                         InstCombiner &IC) {
+  // We can only do this optimization if the output is a multiple of the input
+  // element size, or the input is a multiple of the output element size.
+  // Convert the input type to have the same element type as the output.
+  VectorType *SrcTy = cast<VectorType>(InVal->getType());
+
+  if (SrcTy->getElementType() != DestTy->getElementType()) {
+    // The input types don't need to be identical, but for now they must be the
+    // same size.  There is no specific reason we couldn't handle things like
+    // <4 x i16> -> <4 x i32> by bitcasting to <2 x i32> but haven't gotten
+    // there yet.
+    if (SrcTy->getElementType()->getPrimitiveSizeInBits() !=
+        DestTy->getElementType()->getPrimitiveSizeInBits())
+      return nullptr;
+
+    SrcTy = VectorType::get(DestTy->getElementType(), SrcTy->getNumElements());
+    InVal = IC.Builder->CreateBitCast(InVal, SrcTy);
   }
-  
-  return commonPointerCastTransforms(CI);
+
+  // Now that the element types match, get the shuffle mask and RHS of the
+  // shuffle to use, which depends on whether we're increasing or decreasing the
+  // size of the input.
+  SmallVector<uint32_t, 16> ShuffleMask;
+  Value *V2;
+
+  if (SrcTy->getNumElements() > DestTy->getNumElements()) {
+    // If we're shrinking the number of elements, just shuffle in the low
+    // elements from the input and use undef as the second shuffle input.
+    V2 = UndefValue::get(SrcTy);
+    for (unsigned i = 0, e = DestTy->getNumElements(); i != e; ++i)
+      ShuffleMask.push_back(i);
+
+  } else {
+    // If we're increasing the number of elements, shuffle in all of the
+    // elements from InVal and fill the rest of the result elements with zeros
+    // from a constant zero.
+    V2 = Constant::getNullValue(SrcTy);
+    unsigned SrcElts = SrcTy->getNumElements();
+    for (unsigned i = 0, e = SrcElts; i != e; ++i)
+      ShuffleMask.push_back(i);
+
+    // The excess elements reference the first element of the zero input.
+    for (unsigned i = 0, e = DestTy->getNumElements()-SrcElts; i != e; ++i)
+      ShuffleMask.push_back(SrcElts);
+  }
+
+  return new ShuffleVectorInst(InVal, V2,
+                               ConstantDataVector::get(V2->getContext(),
+                                                       ShuffleMask));
+}
+
+static bool isMultipleOfTypeSize(unsigned Value, Type *Ty) {
+  return Value % Ty->getPrimitiveSizeInBits() == 0;
+}
+
+static unsigned getTypeSizeIndex(unsigned Value, Type *Ty) {
+  return Value / Ty->getPrimitiveSizeInBits();
+}
+
+/// CollectInsertionElements - V is a value which is inserted into a vector of
+/// VecEltTy.  Look through the value to see if we can decompose it into
+/// insertions into the vector.  See the example in the comment for
+/// OptimizeIntegerToVectorInsertions for the pattern this handles.
+/// The type of V is always a non-zero multiple of VecEltTy's size.
+/// Shift is the number of bits between the lsb of V and the lsb of
+/// the vector.
+///
+/// This returns false if the pattern can't be matched or true if it can,
+/// filling in Elements with the elements found here.
+static bool CollectInsertionElements(Value *V, unsigned Shift,
+                                     SmallVectorImpl<Value *> &Elements,
+                                     Type *VecEltTy, bool isBigEndian) {
+  assert(isMultipleOfTypeSize(Shift, VecEltTy) &&
+         "Shift should be a multiple of the element type size");
+
+  // Undef values never contribute useful bits to the result.
+  if (isa<UndefValue>(V)) return true;
+
+  // If we got down to a value of the right type, we win, try inserting into the
+  // right element.
+  if (V->getType() == VecEltTy) {
+    // Inserting null doesn't actually insert any elements.
+    if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
+      if (C->isNullValue())
+        return true;
+
+    unsigned ElementIndex = getTypeSizeIndex(Shift, VecEltTy);
+    if (isBigEndian)
+      ElementIndex = Elements.size() - ElementIndex - 1;
+
+    // Fail if multiple elements are inserted into this slot.
+    if (Elements[ElementIndex])
+      return false;
+
+    Elements[ElementIndex] = V;
+    return true;
+  }
+
+  if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V)) {
+    // Figure out the # elements this provides, and bitcast it or slice it up
+    // as required.
+    unsigned NumElts = getTypeSizeIndex(C->getType()->getPrimitiveSizeInBits(),
+                                        VecEltTy);
+    // If the constant is the size of a vector element, we just need to bitcast
+    // it to the right type so it gets properly inserted.
+    if (NumElts == 1)
+      return CollectInsertionElements(ConstantExpr::getBitCast(C, VecEltTy),
+                                      Shift, Elements, VecEltTy, isBigEndian);
+
+    // Okay, this is a constant that covers multiple elements.  Slice it up into
+    // pieces and insert each element-sized piece into the vector.
+    if (!isa<IntegerType>(C->getType()))
+      C = ConstantExpr::getBitCast(C, IntegerType::get(V->getContext(),
+                                       C->getType()->getPrimitiveSizeInBits()));
+    unsigned ElementSize = VecEltTy->getPrimitiveSizeInBits();
+    Type *ElementIntTy = IntegerType::get(C->getContext(), ElementSize);
+
+    for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i) {
+      unsigned ShiftI = Shift+i*ElementSize;
+      Constant *Piece = ConstantExpr::getLShr(C, ConstantInt::get(C->getType(),
+                                                                  ShiftI));
+      Piece = ConstantExpr::getTrunc(Piece, ElementIntTy);
+      if (!CollectInsertionElements(Piece, ShiftI, Elements, VecEltTy,
+                                    isBigEndian))
+        return false;
+    }
+    return true;
+  }
+
+  if (!V->hasOneUse()) return false;
+
+  Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
+  if (!I) return false;
+  switch (I->getOpcode()) {
+  default: return false; // Unhandled case.
+  case Instruction::BitCast:
+    return CollectInsertionElements(I->getOperand(0), Shift, Elements, VecEltTy,
+                                    isBigEndian);
+  case Instruction::ZExt:
+    if (!isMultipleOfTypeSize(
+                          I->getOperand(0)->getType()->getPrimitiveSizeInBits(),
+                              VecEltTy))
+      return false;
+    return CollectInsertionElements(I->getOperand(0), Shift, Elements, VecEltTy,
+                                    isBigEndian);
+  case Instruction::Or:
+    return CollectInsertionElements(I->getOperand(0), Shift, Elements, VecEltTy,
+                                    isBigEndian) &&
+           CollectInsertionElements(I->getOperand(1), Shift, Elements, VecEltTy,
+                                    isBigEndian);
+  case Instruction::Shl: {
+    // Must be shifting by a constant that is a multiple of the element size.
+    ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1));
+    if (!CI) return false;
+    Shift += CI->getZExtValue();
+    if (!isMultipleOfTypeSize(Shift, VecEltTy)) return false;
+    return CollectInsertionElements(I->getOperand(0), Shift, Elements, VecEltTy,
+                                    isBigEndian);
+  }
+
+  }
+}
+
+
+/// OptimizeIntegerToVectorInsertions - If the input is an 'or' instruction, we
+/// may be doing shifts and ors to assemble the elements of the vector manually.
+/// Try to rip the code out and replace it with insertelements.  This is to
+/// optimize code like this:
+///
+///    %tmp37 = bitcast float %inc to i32
+///    %tmp38 = zext i32 %tmp37 to i64
+///    %tmp31 = bitcast float %inc5 to i32
+///    %tmp32 = zext i32 %tmp31 to i64
+///    %tmp33 = shl i64 %tmp32, 32
+///    %ins35 = or i64 %tmp33, %tmp38
+///    %tmp43 = bitcast i64 %ins35 to <2 x float>
+///
+/// Into two insertelements that do "buildvector{%inc, %inc5}".
+static Value *OptimizeIntegerToVectorInsertions(BitCastInst &CI,
+                                                InstCombiner &IC) {
+  VectorType *DestVecTy = cast<VectorType>(CI.getType());
+  Value *IntInput = CI.getOperand(0);
+
+  SmallVector<Value*, 8> Elements(DestVecTy->getNumElements());
+  if (!CollectInsertionElements(IntInput, 0, Elements,
+                                DestVecTy->getElementType(),
+                                IC.getDataLayout().isBigEndian()))
+    return nullptr;
+
+  // If we succeeded, we know that all of the element are specified by Elements
+  // or are zero if Elements has a null entry.  Recast this as a set of
+  // insertions.
+  Value *Result = Constant::getNullValue(CI.getType());
+  for (unsigned i = 0, e = Elements.size(); i != e; ++i) {
+    if (!Elements[i]) continue;  // Unset element.
+
+    Result = IC.Builder->CreateInsertElement(Result, Elements[i],
+                                             IC.Builder->getInt32(i));
+  }
+
+  return Result;
+}
+
+
+/// OptimizeIntToFloatBitCast - See if we can optimize an integer->float/double
+/// bitcast.  The various long double bitcasts can't get in here.
+static Instruction *OptimizeIntToFloatBitCast(BitCastInst &CI, InstCombiner &IC,
+                                              const DataLayout &DL) {
+  Value *Src = CI.getOperand(0);
+  Type *DestTy = CI.getType();
+
+  // If this is a bitcast from int to float, check to see if the int is an
+  // extraction from a vector.
+  Value *VecInput = nullptr;
+  // bitcast(trunc(bitcast(somevector)))
+  if (match(Src, m_Trunc(m_BitCast(m_Value(VecInput)))) &&
+      isa<VectorType>(VecInput->getType())) {
+    VectorType *VecTy = cast<VectorType>(VecInput->getType());
+    unsigned DestWidth = DestTy->getPrimitiveSizeInBits();
+
+    if (VecTy->getPrimitiveSizeInBits() % DestWidth == 0) {
+      // If the element type of the vector doesn't match the result type,
+      // bitcast it to be a vector type we can extract from.
+      if (VecTy->getElementType() != DestTy) {
+        VecTy = VectorType::get(DestTy,
+                                VecTy->getPrimitiveSizeInBits() / DestWidth);
+        VecInput = IC.Builder->CreateBitCast(VecInput, VecTy);
+      }
+
+      unsigned Elt = 0;
+      if (DL.isBigEndian())
+        Elt = VecTy->getPrimitiveSizeInBits() / DestWidth - 1;
+      return ExtractElementInst::Create(VecInput, IC.Builder->getInt32(Elt));
+    }
+  }
+
+  // bitcast(trunc(lshr(bitcast(somevector), cst))
+  ConstantInt *ShAmt = nullptr;
+  if (match(Src, m_Trunc(m_LShr(m_BitCast(m_Value(VecInput)),
+                                m_ConstantInt(ShAmt)))) &&
+      isa<VectorType>(VecInput->getType())) {
+    VectorType *VecTy = cast<VectorType>(VecInput->getType());
+    unsigned DestWidth = DestTy->getPrimitiveSizeInBits();
+    if (VecTy->getPrimitiveSizeInBits() % DestWidth == 0 &&
+        ShAmt->getZExtValue() % DestWidth == 0) {
+      // If the element type of the vector doesn't match the result type,
+      // bitcast it to be a vector type we can extract from.
+      if (VecTy->getElementType() != DestTy) {
+        VecTy = VectorType::get(DestTy,
+                                VecTy->getPrimitiveSizeInBits() / DestWidth);
+        VecInput = IC.Builder->CreateBitCast(VecInput, VecTy);
+      }
+
+      unsigned Elt = ShAmt->getZExtValue() / DestWidth;
+      if (DL.isBigEndian())
+        Elt = VecTy->getPrimitiveSizeInBits() / DestWidth - 1 - Elt;
+      return ExtractElementInst::Create(VecInput, IC.Builder->getInt32(Elt));
+    }
+  }
+  return nullptr;
 }
 
 Instruction *InstCombiner::visitBitCast(BitCastInst &CI) {
   // If the operands are integer typed then apply the integer transforms,
   // otherwise just apply the common ones.
   Value *Src = CI.getOperand(0);
-  const Type *SrcTy = Src->getType();
-  const Type *DestTy = CI.getType();
+  Type *SrcTy = Src->getType();
+  Type *DestTy = CI.getType();
 
   // Get rid of casts from one type to the same type. These are useless and can
   // be replaced by the operand.
   if (DestTy == Src->getType())
     return ReplaceInstUsesWith(CI, Src);
 
-  if (const PointerType *DstPTy = dyn_cast<PointerType>(DestTy)) {
-    const PointerType *SrcPTy = cast<PointerType>(SrcTy);
-    const Type *DstElTy = DstPTy->getElementType();
-    const Type *SrcElTy = SrcPTy->getElementType();
-    
-    // If the address spaces don't match, don't eliminate the bitcast, which is
-    // required for changing types.
-    if (SrcPTy->getAddressSpace() != DstPTy->getAddressSpace())
-      return 0;
-    
+  if (PointerType *DstPTy = dyn_cast<PointerType>(DestTy)) {
+    PointerType *SrcPTy = cast<PointerType>(SrcTy);
+    Type *DstElTy = DstPTy->getElementType();
+    Type *SrcElTy = SrcPTy->getElementType();
+
     // If we are casting a alloca to a pointer to a type of the same
     // size, rewrite the allocation instruction to allocate the "right" type.
     // There is no need to modify malloc calls because it is their bitcast that
@@ -1244,61 +1801,93 @@ Instruction *InstCombiner::visitBitCast(BitCastInst &CI) {
     if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(Src))
       if (Instruction *V = PromoteCastOfAllocation(CI, *AI))
         return V;
-    
+
     // If the source and destination are pointers, and this cast is equivalent
     // to a getelementptr X, 0, 0, 0...  turn it into the appropriate gep.
     // This can enhance SROA and other transforms that want type-safe pointers.
-    Constant *ZeroUInt =
-      Constant::getNullValue(Type::getInt32Ty(CI.getContext()));
     unsigned NumZeros = 0;
-    while (SrcElTy != DstElTy && 
-           isa<CompositeType>(SrcElTy) && !isa<PointerType>(SrcElTy) &&
+    while (SrcElTy != DstElTy &&
+           isa<CompositeType>(SrcElTy) && !SrcElTy->isPointerTy() &&
            SrcElTy->getNumContainedTypes() /* not "{}" */) {
-      SrcElTy = cast<CompositeType>(SrcElTy)->getTypeAtIndex(ZeroUInt);
+      SrcElTy = cast<CompositeType>(SrcElTy)->getTypeAtIndex(0U);
       ++NumZeros;
     }
 
     // If we found a path from the src to dest, create the getelementptr now.
     if (SrcElTy == DstElTy) {
-      SmallVector<Value*, 8> Idxs(NumZeros+1, ZeroUInt);
-      return GetElementPtrInst::CreateInBounds(Src, Idxs.begin(), Idxs.end(),"",
-                                               ((Instruction*)NULL));
+      SmallVector<Value *, 8> Idxs(NumZeros + 1, Builder->getInt32(0));
+      return GetElementPtrInst::CreateInBounds(Src, Idxs);
     }
   }
 
-  if (const VectorType *DestVTy = dyn_cast<VectorType>(DestTy)) {
-    if (DestVTy->getNumElements() == 1 && !isa<VectorType>(SrcTy)) {
+  // Try to optimize int -> float bitcasts.
+  if ((DestTy->isFloatTy() || DestTy->isDoubleTy()) && isa<IntegerType>(SrcTy))
+    if (Instruction *I = OptimizeIntToFloatBitCast(CI, *this, DL))
+      return I;
+
+  if (VectorType *DestVTy = dyn_cast<VectorType>(DestTy)) {
+    if (DestVTy->getNumElements() == 1 && !SrcTy->isVectorTy()) {
       Value *Elem = Builder->CreateBitCast(Src, DestVTy->getElementType());
       return InsertElementInst::Create(UndefValue::get(DestTy), Elem,
                      Constant::getNullValue(Type::getInt32Ty(CI.getContext())));
       // FIXME: Canonicalize bitcast(insertelement) -> insertelement(bitcast)
     }
+
+    if (isa<IntegerType>(SrcTy)) {
+      // If this is a cast from an integer to vector, check to see if the input
+      // is a trunc or zext of a bitcast from vector.  If so, we can replace all
+      // the casts with a shuffle and (potentially) a bitcast.
+      if (isa<TruncInst>(Src) || isa<ZExtInst>(Src)) {
+        CastInst *SrcCast = cast<CastInst>(Src);
+        if (BitCastInst *BCIn = dyn_cast<BitCastInst>(SrcCast->getOperand(0)))
+          if (isa<VectorType>(BCIn->getOperand(0)->getType()))
+            if (Instruction *I = OptimizeVectorResize(BCIn->getOperand(0),
+                                               cast<VectorType>(DestTy), *this))
+              return I;
+      }
+
+      // If the input is an 'or' instruction, we may be doing shifts and ors to
+      // assemble the elements of the vector manually.  Try to rip the code out
+      // and replace it with insertelements.
+      if (Value *V = OptimizeIntegerToVectorInsertions(CI, *this))
+        return ReplaceInstUsesWith(CI, V);
+    }
   }
 
-  if (const VectorType *SrcVTy = dyn_cast<VectorType>(SrcTy)) {
-    if (SrcVTy->getNumElements() == 1 && !isa<VectorType>(DestTy)) {
-      Value *Elem = 
-        Builder->CreateExtractElement(Src,
-                   Constant::getNullValue(Type::getInt32Ty(CI.getContext())));
-      return CastInst::Create(Instruction::BitCast, Elem, DestTy);
+  if (VectorType *SrcVTy = dyn_cast<VectorType>(SrcTy)) {
+    if (SrcVTy->getNumElements() == 1) {
+      // If our destination is not a vector, then make this a straight
+      // scalar-scalar cast.
+      if (!DestTy->isVectorTy()) {
+        Value *Elem =
+          Builder->CreateExtractElement(Src,
+                     Constant::getNullValue(Type::getInt32Ty(CI.getContext())));
+        return CastInst::Create(Instruction::BitCast, Elem, DestTy);
+      }
+
+      // Otherwise, see if our source is an insert. If so, then use the scalar
+      // component directly.
+      if (InsertElementInst *IEI =
+            dyn_cast<InsertElementInst>(CI.getOperand(0)))
+        return CastInst::Create(Instruction::BitCast, IEI->getOperand(1),
+                                DestTy);
     }
   }
 
   if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(Src)) {
     // Okay, we have (bitcast (shuffle ..)).  Check to see if this is
-    // a bitconvert to a vector with the same # elts.
-    if (SVI->hasOneUse() && isa<VectorType>(DestTy) && 
-        cast<VectorType>(DestTy)->getNumElements() ==
-              SVI->getType()->getNumElements() &&
+    // a bitcast to a vector with the same # elts.
+    if (SVI->hasOneUse() && DestTy->isVectorTy() &&
+        DestTy->getVectorNumElements() == SVI->getType()->getNumElements() &&
         SVI->getType()->getNumElements() ==
-          cast<VectorType>(SVI->getOperand(0)->getType())->getNumElements()) {
+        SVI->getOperand(0)->getType()->getVectorNumElements()) {
       BitCastInst *Tmp;
       // If either of the operands is a cast from CI.getType(), then
       // evaluating the shuffle in the casted destination's type will allow
       // us to eliminate at least one cast.
-      if (((Tmp = dyn_cast<BitCastInst>(SVI->getOperand(0))) && 
+      if (((Tmp = dyn_cast<BitCastInst>(SVI->getOperand(0))) &&
            Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy) ||
-          ((Tmp = dyn_cast<BitCastInst>(SVI->getOperand(1))) && 
+          ((Tmp = dyn_cast<BitCastInst>(SVI->getOperand(1))) &&
            Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy)) {
         Value *LHS = Builder->CreateBitCast(SVI->getOperand(0), DestTy);
         Value *RHS = Builder->CreateBitCast(SVI->getOperand(1), DestTy);
@@ -1308,8 +1897,31 @@ Instruction *InstCombiner::visitBitCast(BitCastInst &CI) {
       }
     }
   }
-  
-  if (isa<PointerType>(SrcTy))
+
+  if (SrcTy->isPointerTy())
     return commonPointerCastTransforms(CI);
   return commonCastTransforms(CI);
 }
+
+Instruction *InstCombiner::visitAddrSpaceCast(AddrSpaceCastInst &CI) {
+  // If the destination pointer element type is not the same as the source's
+  // first do a bitcast to the destination type, and then the addrspacecast.
+  // This allows the cast to be exposed to other transforms.
+  Value *Src = CI.getOperand(0);
+  PointerType *SrcTy = cast<PointerType>(Src->getType()->getScalarType());
+  PointerType *DestTy = cast<PointerType>(CI.getType()->getScalarType());
+
+  Type *DestElemTy = DestTy->getElementType();
+  if (SrcTy->getElementType() != DestElemTy) {
+    Type *MidTy = PointerType::get(DestElemTy, SrcTy->getAddressSpace());
+    if (VectorType *VT = dyn_cast<VectorType>(CI.getType())) {
+      // Handle vectors of pointers.
+      MidTy = VectorType::get(MidTy, VT->getNumElements());
+    }
+
+    Value *NewBitCast = Builder->CreateBitCast(Src, MidTy);
+    return new AddrSpaceCastInst(NewBitCast, CI.getType());
+  }
+
+  return commonPointerCastTransforms(CI);
+}