InstCombineCompares.cpp: Fix a warning. [-Wbraced-scalar-init]
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / InstCombine / InstCombineShifts.cpp
index e50d0bce8fa8e07a311ecf11a2837ab20839b697..0c7defa5fff83a61cf28285f29e24998978ecd37 100644 (file)
 //
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
-#include "InstCombine.h"
-#include "llvm/IntrinsicInst.h"
-#include "llvm/Support/PatternMatch.h"
+#include "InstCombineInternal.h"
+#include "llvm/Analysis/ConstantFolding.h"
+#include "llvm/Analysis/InstructionSimplify.h"
+#include "llvm/IR/IntrinsicInst.h"
+#include "llvm/IR/PatternMatch.h"
 using namespace llvm;
 using namespace PatternMatch;
 
+#define DEBUG_TYPE "instcombine"
+
 Instruction *InstCombiner::commonShiftTransforms(BinaryOperator &I) {
   assert(I.getOperand(1)->getType() == I.getOperand(0)->getType());
   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
 
-  // shl X, 0 == X and shr X, 0 == X
-  // shl 0, X == 0 and shr 0, X == 0
-  if (Op1 == Constant::getNullValue(Op1->getType()) ||
-      Op0 == Constant::getNullValue(Op0->getType()))
-    return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
-  
-  if (isa<UndefValue>(Op0)) {            
-    if (I.getOpcode() == Instruction::AShr) // undef >>s X -> undef
-      return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
-    else                                    // undef << X -> 0, undef >>u X -> 0
-      return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
-  }
-  if (isa<UndefValue>(Op1)) {
-    if (I.getOpcode() == Instruction::AShr)  // X >>s undef -> X
-      return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);          
-    else                                     // X << undef, X >>u undef -> 0
-      return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
-  }
-
   // See if we can fold away this shift.
   if (SimplifyDemandedInstructionBits(I))
     return &I;
@@ -50,38 +35,329 @@ Instruction *InstCombiner::commonShiftTransforms(BinaryOperator &I) {
       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI))
         return R;
 
-  if (ConstantInt *CUI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1))
+  if (Constant *CUI = dyn_cast<Constant>(Op1))
     if (Instruction *Res = FoldShiftByConstant(Op0, CUI, I))
       return Res;
-  return 0;
+
+  // X shift (A srem B) -> X shift (A and B-1) iff B is a power of 2.
+  // Because shifts by negative values (which could occur if A were negative)
+  // are undefined.
+  Value *A; const APInt *B;
+  if (Op1->hasOneUse() && match(Op1, m_SRem(m_Value(A), m_Power2(B)))) {
+    // FIXME: Should this get moved into SimplifyDemandedBits by saying we don't
+    // demand the sign bit (and many others) here??
+    Value *Rem = Builder->CreateAnd(A, ConstantInt::get(I.getType(), *B-1),
+                                    Op1->getName());
+    I.setOperand(1, Rem);
+    return &I;
+  }
+
+  return nullptr;
+}
+
+/// See if we can compute the specified value, but shifted
+/// logically to the left or right by some number of bits.  This should return
+/// true if the expression can be computed for the same cost as the current
+/// expression tree.  This is used to eliminate extraneous shifting from things
+/// like:
+///      %C = shl i128 %A, 64
+///      %D = shl i128 %B, 96
+///      %E = or i128 %C, %D
+///      %F = lshr i128 %E, 64
+/// where the client will ask if E can be computed shifted right by 64-bits.  If
+/// this succeeds, the GetShiftedValue function will be called to produce the
+/// value.
+static bool CanEvaluateShifted(Value *V, unsigned NumBits, bool isLeftShift,
+                               InstCombiner &IC, Instruction *CxtI) {
+  // We can always evaluate constants shifted.
+  if (isa<Constant>(V))
+    return true;
+
+  Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
+  if (!I) return false;
+
+  // If this is the opposite shift, we can directly reuse the input of the shift
+  // if the needed bits are already zero in the input.  This allows us to reuse
+  // the value which means that we don't care if the shift has multiple uses.
+  //  TODO:  Handle opposite shift by exact value.
+  ConstantInt *CI = nullptr;
+  if ((isLeftShift && match(I, m_LShr(m_Value(), m_ConstantInt(CI)))) ||
+      (!isLeftShift && match(I, m_Shl(m_Value(), m_ConstantInt(CI))))) {
+    if (CI->getZExtValue() == NumBits) {
+      // TODO: Check that the input bits are already zero with MaskedValueIsZero
+#if 0
+      // 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.
+      uint32_t OrigBitWidth = OrigTy->getScalarSizeInBits();
+      uint32_t BitWidth = Ty->getScalarSizeInBits();
+      if (MaskedValueIsZero(I->getOperand(0),
+            APInt::getHighBitsSet(OrigBitWidth, OrigBitWidth-BitWidth)) &&
+          CI->getLimitedValue(BitWidth) < BitWidth) {
+        return CanEvaluateTruncated(I->getOperand(0), Ty);
+      }
+#endif
+
+    }
+  }
+
+  // We can't mutate 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()) {
+  default: return false;
+  case Instruction::And:
+  case Instruction::Or:
+  case Instruction::Xor:
+    // Bitwise operators can all arbitrarily be arbitrarily evaluated shifted.
+    return CanEvaluateShifted(I->getOperand(0), NumBits, isLeftShift, IC, I) &&
+           CanEvaluateShifted(I->getOperand(1), NumBits, isLeftShift, IC, I);
+
+  case Instruction::Shl: {
+    // We can often fold the shift into shifts-by-a-constant.
+    CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1));
+    if (!CI) return false;
+
+    // We can always fold shl(c1)+shl(c2) -> shl(c1+c2).
+    if (isLeftShift) return true;
+
+    // We can always turn shl(c)+shr(c) -> and(c2).
+    if (CI->getValue() == NumBits) return true;
+
+    unsigned TypeWidth = I->getType()->getScalarSizeInBits();
+
+    // We can turn shl(c1)+shr(c2) -> shl(c3)+and(c4), but it isn't
+    // profitable unless we know the and'd out bits are already zero.
+    if (CI->getZExtValue() > NumBits) {
+      unsigned LowBits = TypeWidth - CI->getZExtValue();
+      if (IC.MaskedValueIsZero(I->getOperand(0),
+                       APInt::getLowBitsSet(TypeWidth, NumBits) << LowBits,
+                       0, CxtI))
+        return true;
+    }
+
+    return false;
+  }
+  case Instruction::LShr: {
+    // We can often fold the shift into shifts-by-a-constant.
+    CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1));
+    if (!CI) return false;
+
+    // We can always fold lshr(c1)+lshr(c2) -> lshr(c1+c2).
+    if (!isLeftShift) return true;
+
+    // We can always turn lshr(c)+shl(c) -> and(c2).
+    if (CI->getValue() == NumBits) return true;
+
+    unsigned TypeWidth = I->getType()->getScalarSizeInBits();
+
+    // We can always turn lshr(c1)+shl(c2) -> lshr(c3)+and(c4), but it isn't
+    // profitable unless we know the and'd out bits are already zero.
+    if (CI->getValue().ult(TypeWidth) && CI->getZExtValue() > NumBits) {
+      unsigned LowBits = CI->getZExtValue() - NumBits;
+      if (IC.MaskedValueIsZero(I->getOperand(0),
+                          APInt::getLowBitsSet(TypeWidth, NumBits) << LowBits,
+                          0, CxtI))
+        return true;
+    }
+
+    return false;
+  }
+  case Instruction::Select: {
+    SelectInst *SI = cast<SelectInst>(I);
+    return CanEvaluateShifted(SI->getTrueValue(), NumBits, isLeftShift,
+                              IC, SI) &&
+           CanEvaluateShifted(SI->getFalseValue(), NumBits, isLeftShift, IC, SI);
+  }
+  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 (!CanEvaluateShifted(IncValue, NumBits, isLeftShift,
+                              IC, PN))
+        return false;
+    return true;
+  }
+  }
+}
+
+/// When CanEvaluateShifted returned true for an expression,
+/// this value inserts the new computation that produces the shifted value.
+static Value *GetShiftedValue(Value *V, unsigned NumBits, bool isLeftShift,
+                              InstCombiner &IC, const DataLayout &DL) {
+  // We can always evaluate constants shifted.
+  if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V)) {
+    if (isLeftShift)
+      V = IC.Builder->CreateShl(C, NumBits);
+    else
+      V = IC.Builder->CreateLShr(C, NumBits);
+    // If we got a constantexpr back, try to simplify it with TD info.
+    if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
+      V = ConstantFoldConstantExpression(CE, DL, IC.getTargetLibraryInfo());
+    return V;
+  }
+
+  Instruction *I = cast<Instruction>(V);
+  IC.Worklist.Add(I);
+
+  switch (I->getOpcode()) {
+  default: llvm_unreachable("Inconsistency with CanEvaluateShifted");
+  case Instruction::And:
+  case Instruction::Or:
+  case Instruction::Xor:
+    // Bitwise operators can all arbitrarily be arbitrarily evaluated shifted.
+    I->setOperand(
+        0, GetShiftedValue(I->getOperand(0), NumBits, isLeftShift, IC, DL));
+    I->setOperand(
+        1, GetShiftedValue(I->getOperand(1), NumBits, isLeftShift, IC, DL));
+    return I;
+
+  case Instruction::Shl: {
+    BinaryOperator *BO = cast<BinaryOperator>(I);
+    unsigned TypeWidth = BO->getType()->getScalarSizeInBits();
+
+    // We only accept shifts-by-a-constant in CanEvaluateShifted.
+    ConstantInt *CI = cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1));
+
+    // We can always fold shl(c1)+shl(c2) -> shl(c1+c2).
+    if (isLeftShift) {
+      // If this is oversized composite shift, then unsigned shifts get 0.
+      unsigned NewShAmt = NumBits+CI->getZExtValue();
+      if (NewShAmt >= TypeWidth)
+        return Constant::getNullValue(I->getType());
+
+      BO->setOperand(1, ConstantInt::get(BO->getType(), NewShAmt));
+      BO->setHasNoUnsignedWrap(false);
+      BO->setHasNoSignedWrap(false);
+      return I;
+    }
+
+    // We turn shl(c)+lshr(c) -> and(c2) if the input doesn't already have
+    // zeros.
+    if (CI->getValue() == NumBits) {
+      APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeWidth, TypeWidth - NumBits));
+      V = IC.Builder->CreateAnd(BO->getOperand(0),
+                                ConstantInt::get(BO->getContext(), Mask));
+      if (Instruction *VI = dyn_cast<Instruction>(V)) {
+        VI->moveBefore(BO);
+        VI->takeName(BO);
+      }
+      return V;
+    }
+
+    // We turn shl(c1)+shr(c2) -> shl(c3)+and(c4), but only when we know that
+    // the and won't be needed.
+    assert(CI->getZExtValue() > NumBits);
+    BO->setOperand(1, ConstantInt::get(BO->getType(),
+                                       CI->getZExtValue() - NumBits));
+    BO->setHasNoUnsignedWrap(false);
+    BO->setHasNoSignedWrap(false);
+    return BO;
+  }
+  case Instruction::LShr: {
+    BinaryOperator *BO = cast<BinaryOperator>(I);
+    unsigned TypeWidth = BO->getType()->getScalarSizeInBits();
+    // We only accept shifts-by-a-constant in CanEvaluateShifted.
+    ConstantInt *CI = cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1));
+
+    // We can always fold lshr(c1)+lshr(c2) -> lshr(c1+c2).
+    if (!isLeftShift) {
+      // If this is oversized composite shift, then unsigned shifts get 0.
+      unsigned NewShAmt = NumBits+CI->getZExtValue();
+      if (NewShAmt >= TypeWidth)
+        return Constant::getNullValue(BO->getType());
+
+      BO->setOperand(1, ConstantInt::get(BO->getType(), NewShAmt));
+      BO->setIsExact(false);
+      return I;
+    }
+
+    // We turn lshr(c)+shl(c) -> and(c2) if the input doesn't already have
+    // zeros.
+    if (CI->getValue() == NumBits) {
+      APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeWidth, TypeWidth - NumBits));
+      V = IC.Builder->CreateAnd(I->getOperand(0),
+                                ConstantInt::get(BO->getContext(), Mask));
+      if (Instruction *VI = dyn_cast<Instruction>(V)) {
+        VI->moveBefore(I);
+        VI->takeName(I);
+      }
+      return V;
+    }
+
+    // We turn lshr(c1)+shl(c2) -> lshr(c3)+and(c4), but only when we know that
+    // the and won't be needed.
+    assert(CI->getZExtValue() > NumBits);
+    BO->setOperand(1, ConstantInt::get(BO->getType(),
+                                       CI->getZExtValue() - NumBits));
+    BO->setIsExact(false);
+    return BO;
+  }
+
+  case Instruction::Select:
+    I->setOperand(
+        1, GetShiftedValue(I->getOperand(1), NumBits, isLeftShift, IC, DL));
+    I->setOperand(
+        2, GetShiftedValue(I->getOperand(2), NumBits, isLeftShift, IC, DL));
+    return I;
+  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)
+      PN->setIncomingValue(i, GetShiftedValue(PN->getIncomingValue(i), NumBits,
+                                              isLeftShift, IC, DL));
+    return PN;
+  }
+  }
 }
 
-Instruction *InstCombiner::FoldShiftByConstant(Value *Op0, ConstantInt *Op1,
+
+
+Instruction *InstCombiner::FoldShiftByConstant(Value *Op0, Constant *Op1,
                                                BinaryOperator &I) {
   bool isLeftShift = I.getOpcode() == Instruction::Shl;
 
-  // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
+  ConstantInt *COp1 = nullptr;
+  if (ConstantDataVector *CV = dyn_cast<ConstantDataVector>(Op1))
+    COp1 = dyn_cast_or_null<ConstantInt>(CV->getSplatValue());
+  else if (ConstantVector *CV = dyn_cast<ConstantVector>(Op1))
+    COp1 = dyn_cast_or_null<ConstantInt>(CV->getSplatValue());
+  else
+    COp1 = dyn_cast<ConstantInt>(Op1);
+
+  if (!COp1)
+    return nullptr;
+
+  // See if we can propagate this shift into the input, this covers the trivial
+  // cast of lshr(shl(x,c1),c2) as well as other more complex cases.
+  if (I.getOpcode() != Instruction::AShr &&
+      CanEvaluateShifted(Op0, COp1->getZExtValue(), isLeftShift, *this, &I)) {
+    DEBUG(dbgs() << "ICE: GetShiftedValue propagating shift through expression"
+              " to eliminate shift:\n  IN: " << *Op0 << "\n  SH: " << I <<"\n");
+
+    return ReplaceInstUsesWith(
+        I, GetShiftedValue(Op0, COp1->getZExtValue(), isLeftShift, *this, DL));
+  }
+
+  // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole
   // purpose is to compute bits we don't care about.
   uint32_t TypeBits = Op0->getType()->getScalarSizeInBits();
-  
-  // shl i32 X, 32 = 0 and srl i8 Y, 9 = 0, ... just don't eliminate
-  // a signed shift.
-  //
-  if (Op1->uge(TypeBits)) {
-    if (I.getOpcode() != Instruction::AShr)
-      return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
-    // ashr i32 X, 32 --> ashr i32 X, 31
-    I.setOperand(1, ConstantInt::get(I.getType(), TypeBits-1));
-    return &I;
-  }
-  
+
+  assert(!COp1->uge(TypeBits) &&
+         "Shift over the type width should have been removed already");
+
   // ((X*C1) << C2) == (X * (C1 << C2))
   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
     if (BO->getOpcode() == Instruction::Mul && isLeftShift)
       if (Constant *BOOp = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1)))
         return BinaryOperator::CreateMul(BO->getOperand(0),
                                         ConstantExpr::getShl(BOOp, Op1));
-  
+
   // Try to fold constant and into select arguments.
   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
     if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI))
@@ -89,7 +365,7 @@ Instruction *InstCombiner::FoldShiftByConstant(Value *Op0, ConstantInt *Op1,
   if (isa<PHINode>(Op0))
     if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
       return NV;
-  
+
   // Fold shift2(trunc(shift1(x,c1)), c2) -> trunc(shift2(shift1(x,c1),c2))
   if (TruncInst *TI = dyn_cast<TruncInst>(Op0)) {
     Instruction *TrOp = dyn_cast<Instruction>(TI->getOperand(0));
@@ -98,10 +374,10 @@ Instruction *InstCombiner::FoldShiftByConstant(Value *Op0, ConstantInt *Op1,
     // require that the input operand is a shift-by-constant so that we have
     // confidence that the shifts will get folded together.  We could do this
     // xform in more cases, but it is unlikely to be profitable.
-    if (TrOp && I.isLogicalShift() && TrOp->isShift() && 
+    if (TrOp && I.isLogicalShift() && TrOp->isShift() &&
         isa<ConstantInt>(TrOp->getOperand(1))) {
       // Okay, we'll do this xform.  Make the shift of shift.
-      Constant *ShAmt = ConstantExpr::getZExt(Op1, TrOp->getType());
+      Constant *ShAmt = ConstantExpr::getZExt(COp1, TrOp->getType());
       // (shift2 (shift1 & 0x00FF), c2)
       Value *NSh = Builder->CreateBinOp(I.getOpcode(), TrOp, ShAmt,I.getName());
 
@@ -112,16 +388,16 @@ Instruction *InstCombiner::FoldShiftByConstant(Value *Op0, ConstantInt *Op1,
       unsigned SrcSize = TrOp->getType()->getScalarSizeInBits();
       unsigned DstSize = TI->getType()->getScalarSizeInBits();
       APInt MaskV(APInt::getLowBitsSet(SrcSize, DstSize));
-      
+
       // The mask we constructed says what the trunc would do if occurring
       // between the shifts.  We want to know the effect *after* the second
       // shift.  We know that it is a logical shift by a constant, so adjust the
       // mask as appropriate.
       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl)
-        MaskV <<= Op1->getZExtValue();
+        MaskV <<= COp1->getZExtValue();
       else {
         assert(I.getOpcode() == Instruction::LShr && "Unknown logical shift");
-        MaskV = MaskV.lshr(Op1->getZExtValue());
+        MaskV = MaskV.lshr(COp1->getZExtValue());
       }
 
       // shift1 & 0x00FF
@@ -133,7 +409,7 @@ Instruction *InstCombiner::FoldShiftByConstant(Value *Op0, ConstantInt *Op1,
       return new TruncInst(And, I.getType());
     }
   }
-  
+
   if (Op0->hasOneUse()) {
     if (BinaryOperator *Op0BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
       // Turn ((X >> C) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
@@ -155,18 +431,21 @@ Instruction *InstCombiner::FoldShiftByConstant(Value *Op0, ConstantInt *Op1,
           // (X + (Y << C))
           Value *X = Builder->CreateBinOp(Op0BO->getOpcode(), YS, V1,
                                           Op0BO->getOperand(1)->getName());
-          uint32_t Op1Val = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
-          return BinaryOperator::CreateAnd(X, ConstantInt::get(I.getContext(),
-                     APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits-Op1Val)));
+          uint32_t Op1Val = COp1->getLimitedValue(TypeBits);
+
+          APInt Bits = APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - Op1Val);
+          Constant *Mask = ConstantInt::get(I.getContext(), Bits);
+          if (VectorType *VT = dyn_cast<VectorType>(X->getType()))
+            Mask = ConstantVector::getSplat(VT->getNumElements(), Mask);
+          return BinaryOperator::CreateAnd(X, Mask);
         }
-        
+
         // Turn (Y + ((X >> C) & CC)) << C  ->  ((X & (CC << C)) + (Y << C))
         Value *Op0BOOp1 = Op0BO->getOperand(1);
         if (isLeftShift && Op0BOOp1->hasOneUse() &&
-            match(Op0BOOp1, 
-                  m_And(m_Shr(m_Value(V1), m_Specific(Op1)),
-                        m_ConstantInt(CC))) &&
-            cast<BinaryOperator>(Op0BOOp1)->getOperand(0)->hasOneUse()) {
+            match(Op0BOOp1,
+                  m_And(m_OneUse(m_Shr(m_Value(V1), m_Specific(Op1))),
+                        m_ConstantInt(CC)))) {
           Value *YS =   // (Y << C)
             Builder->CreateShl(Op0BO->getOperand(0), Op1,
                                          Op0BO->getName());
@@ -176,7 +455,7 @@ Instruction *InstCombiner::FoldShiftByConstant(Value *Op0, ConstantInt *Op1,
           return BinaryOperator::Create(Op0BO->getOpcode(), YS, XM);
         }
       }
-        
+
       // FALL THROUGH.
       case Instruction::Sub: {
         // Turn ((X >> C) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
@@ -188,38 +467,40 @@ Instruction *InstCombiner::FoldShiftByConstant(Value *Op0, ConstantInt *Op1,
           // (X + (Y << C))
           Value *X = Builder->CreateBinOp(Op0BO->getOpcode(), V1, YS,
                                           Op0BO->getOperand(0)->getName());
-          uint32_t Op1Val = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
-          return BinaryOperator::CreateAnd(X, ConstantInt::get(I.getContext(),
-                     APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits-Op1Val)));
+          uint32_t Op1Val = COp1->getLimitedValue(TypeBits);
+
+          APInt Bits = APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - Op1Val);
+          Constant *Mask = ConstantInt::get(I.getContext(), Bits);
+          if (VectorType *VT = dyn_cast<VectorType>(X->getType()))
+            Mask = ConstantVector::getSplat(VT->getNumElements(), Mask);
+          return BinaryOperator::CreateAnd(X, Mask);
         }
-        
+
         // Turn (((X >> C)&CC) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (CC << C)
         if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(0)->hasOneUse() &&
             match(Op0BO->getOperand(0),
-                  m_And(m_Shr(m_Value(V1), m_Value(V2)),
-                        m_ConstantInt(CC))) && V2 == Op1 &&
-            cast<BinaryOperator>(Op0BO->getOperand(0))
-                ->getOperand(0)->hasOneUse()) {
+                  m_And(m_OneUse(m_Shr(m_Value(V1), m_Value(V2))),
+                        m_ConstantInt(CC))) && V2 == Op1) {
           Value *YS = // (Y << C)
             Builder->CreateShl(Op0BO->getOperand(1), Op1, Op0BO->getName());
           // X & (CC << C)
           Value *XM = Builder->CreateAnd(V1, ConstantExpr::getShl(CC, Op1),
                                          V1->getName()+".mask");
-          
+
           return BinaryOperator::Create(Op0BO->getOpcode(), XM, YS);
         }
-        
+
         break;
       }
       }
-      
-      
-      // If the operand is an bitwise operator with a constant RHS, and the
+
+
+      // If the operand is a bitwise operator with a constant RHS, and the
       // shift is the only use, we can pull it out of the shift.
       if (ConstantInt *Op0C = dyn_cast<ConstantInt>(Op0BO->getOperand(1))) {
         bool isValid = true;     // Valid only for And, Or, Xor
         bool highBitSet = false; // Transform if high bit of constant set?
-        
+
         switch (Op0BO->getOpcode()) {
         default: isValid = false; break;   // Do not perform transform!
         case Instruction::Add:
@@ -233,7 +514,7 @@ Instruction *InstCombiner::FoldShiftByConstant(Value *Op0, ConstantInt *Op1,
           highBitSet = true;
           break;
         }
-        
+
         // If this is a signed shift right, and the high bit is modified
         // by the logical operation, do not perform the transformation.
         // The highBitSet boolean indicates the value of the high bit of
@@ -242,40 +523,52 @@ Instruction *InstCombiner::FoldShiftByConstant(Value *Op0, ConstantInt *Op1,
         //
         if (isValid && I.getOpcode() == Instruction::AShr)
           isValid = Op0C->getValue()[TypeBits-1] == highBitSet;
-        
+
         if (isValid) {
           Constant *NewRHS = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), Op0C, Op1);
-          
+
           Value *NewShift =
             Builder->CreateBinOp(I.getOpcode(), Op0BO->getOperand(0), Op1);
           NewShift->takeName(Op0BO);
-          
+
           return BinaryOperator::Create(Op0BO->getOpcode(), NewShift,
                                         NewRHS);
         }
       }
     }
   }
-  
+
   // Find out if this is a shift of a shift by a constant.
   BinaryOperator *ShiftOp = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0);
   if (ShiftOp && !ShiftOp->isShift())
-    ShiftOp = 0;
-  
+    ShiftOp = nullptr;
+
   if (ShiftOp && isa<ConstantInt>(ShiftOp->getOperand(1))) {
+
+    // This is a constant shift of a constant shift. Be careful about hiding
+    // shl instructions behind bit masks. They are used to represent multiplies
+    // by a constant, and it is important that simple arithmetic expressions
+    // are still recognizable by scalar evolution.
+    //
+    // The transforms applied to shl are very similar to the transforms applied
+    // to mul by constant. We can be more aggressive about optimizing right
+    // shifts.
+    //
+    // Combinations of right and left shifts will still be optimized in
+    // DAGCombine where scalar evolution no longer applies.
+
     ConstantInt *ShiftAmt1C = cast<ConstantInt>(ShiftOp->getOperand(1));
     uint32_t ShiftAmt1 = ShiftAmt1C->getLimitedValue(TypeBits);
-    uint32_t ShiftAmt2 = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
+    uint32_t ShiftAmt2 = COp1->getLimitedValue(TypeBits);
     assert(ShiftAmt2 != 0 && "Should have been simplified earlier");
-    if (ShiftAmt1 == 0) return 0;  // Will be simplified in the future.
+    if (ShiftAmt1 == 0) return nullptr;  // Will be simplified in the future.
     Value *X = ShiftOp->getOperand(0);
-    
-    uint32_t AmtSum = ShiftAmt1+ShiftAmt2;   // Fold into one big shift.
-    
-    const IntegerType *Ty = cast<IntegerType>(I.getType());
-    
+
+    IntegerType *Ty = cast<IntegerType>(I.getType());
+
     // Check for (X << c1) << c2  and  (X >> c1) >> c2
     if (I.getOpcode() == ShiftOp->getOpcode()) {
+      uint32_t AmtSum = ShiftAmt1+ShiftAmt2;   // Fold into one big shift.
       // If this is oversized composite shift, then unsigned shifts get 0, ashr
       // saturates.
       if (AmtSum >= TypeBits) {
@@ -283,116 +576,180 @@ Instruction *InstCombiner::FoldShiftByConstant(Value *Op0, ConstantInt *Op1,
           return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
         AmtSum = TypeBits-1;  // Saturate to 31 for i32 ashr.
       }
-      
+
       return BinaryOperator::Create(I.getOpcode(), X,
                                     ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
     }
-    
-    if (ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr &&
-        I.getOpcode() == Instruction::AShr) {
-      if (AmtSum >= TypeBits)
-        return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
-      
-      // ((X >>u C1) >>s C2) -> (X >>u (C1+C2))  since C1 != 0.
-      return BinaryOperator::CreateLShr(X, ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
-    }
-    
-    if (ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr &&
-        I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
-      // ((X >>s C1) >>u C2) -> ((X >>s (C1+C2)) & mask) since C1 != 0.
-      if (AmtSum >= TypeBits)
-        AmtSum = TypeBits-1;
-      
-      Value *Shift = Builder->CreateAShr(X, ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
-
-      APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
-      return BinaryOperator::CreateAnd(Shift,
-                                       ConstantInt::get(I.getContext(), Mask));
-    }
-    
-    // Okay, if we get here, one shift must be left, and the other shift must be
-    // right.  See if the amounts are equal.
+
     if (ShiftAmt1 == ShiftAmt2) {
-      // If we have ((X >>? C) << C), turn this into X & (-1 << C).
-      if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
-        APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt1));
-        return BinaryOperator::CreateAnd(X,
-                                         ConstantInt::get(I.getContext(),Mask));
-      }
       // If we have ((X << C) >>u C), turn this into X & (-1 >>u C).
-      if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
+      if (I.getOpcode() == Instruction::LShr &&
+          ShiftOp->getOpcode() == Instruction::Shl) {
         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt1));
         return BinaryOperator::CreateAnd(X,
                                         ConstantInt::get(I.getContext(), Mask));
       }
     } else if (ShiftAmt1 < ShiftAmt2) {
       uint32_t ShiftDiff = ShiftAmt2-ShiftAmt1;
-      
-      // (X >>? C1) << C2 --> X << (C2-C1) & (-1 << C2)
-      if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
+
+      // (X >>?,exact C1) << C2 --> X << (C2-C1)
+      // The inexact version is deferred to DAGCombine so we don't hide shl
+      // behind a bit mask.
+      if (I.getOpcode() == Instruction::Shl &&
+          ShiftOp->getOpcode() != Instruction::Shl &&
+          ShiftOp->isExact()) {
         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr ||
                ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr);
-        Value *Shift = Builder->CreateShl(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
-        
-        APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
-        return BinaryOperator::CreateAnd(Shift,
-                                         ConstantInt::get(I.getContext(),Mask));
+        ConstantInt *ShiftDiffCst = ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff);
+        BinaryOperator *NewShl = BinaryOperator::Create(Instruction::Shl,
+                                                        X, ShiftDiffCst);
+        NewShl->setHasNoUnsignedWrap(I.hasNoUnsignedWrap());
+        NewShl->setHasNoSignedWrap(I.hasNoSignedWrap());
+        return NewShl;
       }
-      
+
       // (X << C1) >>u C2  --> X >>u (C2-C1) & (-1 >> C2)
-      if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
-        assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::Shl);
-        Value *Shift = Builder->CreateLShr(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
-        
+      if (I.getOpcode() == Instruction::LShr &&
+          ShiftOp->getOpcode() == Instruction::Shl) {
+        ConstantInt *ShiftDiffCst = ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff);
+        // (X <<nuw C1) >>u C2 --> X >>u (C2-C1)
+        if (ShiftOp->hasNoUnsignedWrap()) {
+          BinaryOperator *NewLShr = BinaryOperator::Create(Instruction::LShr,
+                                                           X, ShiftDiffCst);
+          NewLShr->setIsExact(I.isExact());
+          return NewLShr;
+        }
+        Value *Shift = Builder->CreateLShr(X, ShiftDiffCst);
+
         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
         return BinaryOperator::CreateAnd(Shift,
                                          ConstantInt::get(I.getContext(),Mask));
       }
-      
-      // We can't handle (X << C1) >>s C2, it shifts arbitrary bits in.
+
+      // We can't handle (X << C1) >>s C2, it shifts arbitrary bits in. However,
+      // we can handle (X <<nsw C1) >>s C2 since it only shifts in sign bits.
+      if (I.getOpcode() == Instruction::AShr &&
+          ShiftOp->getOpcode() == Instruction::Shl) {
+        if (ShiftOp->hasNoSignedWrap()) {
+          // (X <<nsw C1) >>s C2 --> X >>s (C2-C1)
+          ConstantInt *ShiftDiffCst = ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff);
+          BinaryOperator *NewAShr = BinaryOperator::Create(Instruction::AShr,
+                                                           X, ShiftDiffCst);
+          NewAShr->setIsExact(I.isExact());
+          return NewAShr;
+        }
+      }
     } else {
       assert(ShiftAmt2 < ShiftAmt1);
       uint32_t ShiftDiff = ShiftAmt1-ShiftAmt2;
 
-      // (X >>? C1) << C2 --> X >>? (C1-C2) & (-1 << C2)
-      if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
-        assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr ||
-               ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr);
-        Value *Shift = Builder->CreateBinOp(ShiftOp->getOpcode(), X,
-                                            ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
-        
-        APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
-        return BinaryOperator::CreateAnd(Shift,
-                                         ConstantInt::get(I.getContext(),Mask));
+      // (X >>?exact C1) << C2 --> X >>?exact (C1-C2)
+      // The inexact version is deferred to DAGCombine so we don't hide shl
+      // behind a bit mask.
+      if (I.getOpcode() == Instruction::Shl &&
+          ShiftOp->getOpcode() != Instruction::Shl &&
+          ShiftOp->isExact()) {
+        ConstantInt *ShiftDiffCst = ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff);
+        BinaryOperator *NewShr = BinaryOperator::Create(ShiftOp->getOpcode(),
+                                                        X, ShiftDiffCst);
+        NewShr->setIsExact(true);
+        return NewShr;
       }
-      
+
       // (X << C1) >>u C2  --> X << (C1-C2) & (-1 >> C2)
-      if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
-        assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::Shl);
-        Value *Shift = Builder->CreateShl(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
-        
+      if (I.getOpcode() == Instruction::LShr &&
+          ShiftOp->getOpcode() == Instruction::Shl) {
+        ConstantInt *ShiftDiffCst = ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff);
+        if (ShiftOp->hasNoUnsignedWrap()) {
+          // (X <<nuw C1) >>u C2 --> X <<nuw (C1-C2)
+          BinaryOperator *NewShl = BinaryOperator::Create(Instruction::Shl,
+                                                          X, ShiftDiffCst);
+          NewShl->setHasNoUnsignedWrap(true);
+          return NewShl;
+        }
+        Value *Shift = Builder->CreateShl(X, ShiftDiffCst);
+
         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
         return BinaryOperator::CreateAnd(Shift,
                                          ConstantInt::get(I.getContext(),Mask));
       }
-      
-      // We can't handle (X << C1) >>a C2, it shifts arbitrary bits in.
+
+      // We can't handle (X << C1) >>s C2, it shifts arbitrary bits in. However,
+      // we can handle (X <<nsw C1) >>s C2 since it only shifts in sign bits.
+      if (I.getOpcode() == Instruction::AShr &&
+          ShiftOp->getOpcode() == Instruction::Shl) {
+        if (ShiftOp->hasNoSignedWrap()) {
+          // (X <<nsw C1) >>s C2 --> X <<nsw (C1-C2)
+          ConstantInt *ShiftDiffCst = ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff);
+          BinaryOperator *NewShl = BinaryOperator::Create(Instruction::Shl,
+                                                          X, ShiftDiffCst);
+          NewShl->setHasNoSignedWrap(true);
+          return NewShl;
+        }
+      }
     }
   }
-  return 0;
+  return nullptr;
 }
 
 Instruction *InstCombiner::visitShl(BinaryOperator &I) {
-  return commonShiftTransforms(I);
+  if (Value *V = SimplifyVectorOp(I))
+    return ReplaceInstUsesWith(I, V);
+
+  if (Value *V =
+          SimplifyShlInst(I.getOperand(0), I.getOperand(1), I.hasNoSignedWrap(),
+                          I.hasNoUnsignedWrap(), DL, TLI, DT, AC))
+    return ReplaceInstUsesWith(I, V);
+
+  if (Instruction *V = commonShiftTransforms(I))
+    return V;
+
+  if (ConstantInt *Op1C = dyn_cast<ConstantInt>(I.getOperand(1))) {
+    unsigned ShAmt = Op1C->getZExtValue();
+
+    // If the shifted-out value is known-zero, then this is a NUW shift.
+    if (!I.hasNoUnsignedWrap() &&
+        MaskedValueIsZero(I.getOperand(0),
+                          APInt::getHighBitsSet(Op1C->getBitWidth(), ShAmt),
+                          0, &I)) {
+          I.setHasNoUnsignedWrap();
+          return &I;
+        }
+
+    // If the shifted out value is all signbits, this is a NSW shift.
+    if (!I.hasNoSignedWrap() &&
+        ComputeNumSignBits(I.getOperand(0), 0, &I) > ShAmt) {
+      I.setHasNoSignedWrap();
+      return &I;
+    }
+  }
+
+  // (C1 << A) << C2 -> (C1 << C2) << A
+  Constant *C1, *C2;
+  Value *A;
+  if (match(I.getOperand(0), m_OneUse(m_Shl(m_Constant(C1), m_Value(A)))) &&
+      match(I.getOperand(1), m_Constant(C2)))
+    return BinaryOperator::CreateShl(ConstantExpr::getShl(C1, C2), A);
+
+  return nullptr;
 }
 
 Instruction *InstCombiner::visitLShr(BinaryOperator &I) {
+  if (Value *V = SimplifyVectorOp(I))
+    return ReplaceInstUsesWith(I, V);
+
+  if (Value *V = SimplifyLShrInst(I.getOperand(0), I.getOperand(1), I.isExact(),
+                                  DL, TLI, DT, AC))
+    return ReplaceInstUsesWith(I, V);
+
   if (Instruction *R = commonShiftTransforms(I))
     return R;
-  
+
   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
-  
-  if (ConstantInt *Op1C = dyn_cast<ConstantInt>(Op1))
+
+  if (ConstantInt *Op1C = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
+    unsigned ShAmt = Op1C->getZExtValue();
+
     if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(Op0)) {
       unsigned BitWidth = Op0->getType()->getScalarSizeInBits();
       // ctlz.i32(x)>>5  --> zext(x == 0)
@@ -401,39 +758,46 @@ Instruction *InstCombiner::visitLShr(BinaryOperator &I) {
       if ((II->getIntrinsicID() == Intrinsic::ctlz ||
            II->getIntrinsicID() == Intrinsic::cttz ||
            II->getIntrinsicID() == Intrinsic::ctpop) &&
-          isPowerOf2_32(BitWidth) && Log2_32(BitWidth) == Op1C->getZExtValue()){
+          isPowerOf2_32(BitWidth) && Log2_32(BitWidth) == ShAmt) {
         bool isCtPop = II->getIntrinsicID() == Intrinsic::ctpop;
         Constant *RHS = ConstantInt::getSigned(Op0->getType(), isCtPop ? -1:0);
-        Value *Cmp = Builder->CreateICmpEQ(II->getOperand(0), RHS);
+        Value *Cmp = Builder->CreateICmpEQ(II->getArgOperand(0), RHS);
         return new ZExtInst(Cmp, II->getType());
       }
     }
-  
-  return 0;
+
+    // If the shifted-out value is known-zero, then this is an exact shift.
+    if (!I.isExact() &&
+        MaskedValueIsZero(Op0, APInt::getLowBitsSet(Op1C->getBitWidth(), ShAmt),
+                          0, &I)){
+      I.setIsExact();
+      return &I;
+    }
+  }
+
+  return nullptr;
 }
 
 Instruction *InstCombiner::visitAShr(BinaryOperator &I) {
+  if (Value *V = SimplifyVectorOp(I))
+    return ReplaceInstUsesWith(I, V);
+
+  if (Value *V = SimplifyAShrInst(I.getOperand(0), I.getOperand(1), I.isExact(),
+                                  DL, TLI, DT, AC))
+    return ReplaceInstUsesWith(I, V);
+
   if (Instruction *R = commonShiftTransforms(I))
     return R;
-  
+
   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
-  
-  if (ConstantInt *CSI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0)) {
-    // ashr int -1, X = -1   (for any arithmetic shift rights of ~0)
-    if (CSI->isAllOnesValue())
-      return ReplaceInstUsesWith(I, CSI);
-  }
-  
+
   if (ConstantInt *Op1C = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
+    unsigned ShAmt = Op1C->getZExtValue();
+
     // If the input is a SHL by the same constant (ashr (shl X, C), C), then we
     // have a sign-extend idiom.
     Value *X;
     if (match(Op0, m_Shl(m_Value(X), m_Specific(Op1)))) {
-      // If the input value is known to already be sign extended enough, delete
-      // the extension.
-      if (ComputeNumSignBits(X) > Op1C->getZExtValue())
-        return ReplaceInstUsesWith(I, X);
-
       // If the input is an extension from the shifted amount value, e.g.
       //   %x = zext i8 %A to i32
       //   %y = shl i32 %x, 24
@@ -446,18 +810,21 @@ Instruction *InstCombiner::visitAShr(BinaryOperator &I) {
           return new SExtInst(ZI->getOperand(0), ZI->getType());
       }
     }
-  }            
-  
+
+    // If the shifted-out value is known-zero, then this is an exact shift.
+    if (!I.isExact() &&
+        MaskedValueIsZero(Op0,APInt::getLowBitsSet(Op1C->getBitWidth(),ShAmt),
+                          0, &I)){
+      I.setIsExact();
+      return &I;
+    }
+  }
+
   // See if we can turn a signed shr into an unsigned shr.
   if (MaskedValueIsZero(Op0,
-                        APInt::getSignBit(I.getType()->getScalarSizeInBits())))
+                        APInt::getSignBit(I.getType()->getScalarSizeInBits()),
+                        0, &I))
     return BinaryOperator::CreateLShr(Op0, Op1);
-  
-  // Arithmetic shifting an all-sign-bit value is a no-op.
-  unsigned NumSignBits = ComputeNumSignBits(Op0);
-  if (NumSignBits == Op0->getType()->getScalarSizeInBits())
-    return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
-  
-  return 0;
-}
 
+  return nullptr;
+}