lib/Transforms/InstCombine/InstCombineCasts.cpp

   1 //===- InstCombineCasts.cpp -----------------------------------------------===//
   2 //
   3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
   4 //
   5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
   6 // License. See LICENSE.TXT for details.
   7 //
   8 //===----------------------------------------------------------------------===//
   9 //
  10 // This file implements the visit functions for cast operations.
  11 //
  12 //===----------------------------------------------------------------------===//
  13
  14 #include "InstCombine.h"
  15 #include "llvm/Analysis/ConstantFolding.h"
  16 #include "llvm/Target/TargetData.h"
  17 #include "llvm/Target/TargetLibraryInfo.h"
  18 #include "llvm/Support/PatternMatch.h"
  19 using namespace llvm;
  20 using namespace PatternMatch;
  21
  22 /// DecomposeSimpleLinearExpr - Analyze 'Val', seeing if it is a simple linear
  23 /// expression.  If so, decompose it, returning some value X, such that Val is
  24 /// X*Scale+Offset.
  25 ///
  26 static Value *DecomposeSimpleLinearExpr(Value *Val, unsigned &Scale,
  27                                         uint64_t &Offset) {
  28   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Val)) {
  29     Offset = CI->getZExtValue();
  30     Scale  = 0;
  31     return ConstantInt::get(Val->getType(), 0);
  32   }
  33
  34   if (BinaryOperator *I = dyn_cast<BinaryOperator>(Val)) {
  35     // Cannot look past anything that might overflow.
  36     OverflowingBinaryOperator *OBI = dyn_cast<OverflowingBinaryOperator>(Val);
  37     if (OBI && !OBI->hasNoUnsignedWrap()) {
  38       Scale = 1;
  39       Offset = 0;
  40       return Val;
  41     }
  42
  43     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
  44       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
  45         // This is a value scaled by '1 << the shift amt'.
  46         Scale = UINT64_C(1) << RHS->getZExtValue();
  47         Offset = 0;
  48         return I->getOperand(0);
  49       }
  50
  51       if (I->getOpcode() == Instruction::Mul) {
  52         // This value is scaled by 'RHS'.
  53         Scale = RHS->getZExtValue();
  54         Offset = 0;
  55         return I->getOperand(0);
  56       }
  57
  58       if (I->getOpcode() == Instruction::Add) {
  59         // We have X+C.  Check to see if we really have (X*C2)+C1,
  60         // where C1 is divisible by C2.
  61         unsigned SubScale;
  62         Value *SubVal =
  63           DecomposeSimpleLinearExpr(I->getOperand(0), SubScale, Offset);
  64         Offset += RHS->getZExtValue();
  65         Scale = SubScale;
  66         return SubVal;
  67       }
  68     }
  69   }
  70
  71   // Otherwise, we can't look past this.
  72   Scale = 1;
  73   Offset = 0;
  74   return Val;
  75 }
  76
  77 /// PromoteCastOfAllocation - If we find a cast of an allocation instruction,
  78 /// try to eliminate the cast by moving the type information into the alloc.
  79 Instruction *InstCombiner::PromoteCastOfAllocation(BitCastInst &CI,
  80                                                    AllocaInst &AI) {
  81   // This requires TargetData to get the alloca alignment and size information.
  82   if (!TD) return 0;
  83
  84   PointerType *PTy = cast<PointerType>(CI.getType());
  85
  86   BuilderTy AllocaBuilder(*Builder);
  87   AllocaBuilder.SetInsertPoint(AI.getParent(), &AI);
  88
  89   // Get the type really allocated and the type casted to.
  90   Type *AllocElTy = AI.getAllocatedType();
  91   Type *CastElTy = PTy->getElementType();
  92   if (!AllocElTy->isSized() || !CastElTy->isSized()) return 0;
  93
  94   unsigned AllocElTyAlign = TD->getABITypeAlignment(AllocElTy);
  95   unsigned CastElTyAlign = TD->getABITypeAlignment(CastElTy);
  96   if (CastElTyAlign < AllocElTyAlign) return 0;
  97
  98   // If the allocation has multiple uses, only promote it if we are strictly
  99   // increasing the alignment of the resultant allocation.  If we keep it the
 100   // same, we open the door to infinite loops of various kinds.
 101   if (!AI.hasOneUse() && CastElTyAlign == AllocElTyAlign) return 0;
 102
 103   uint64_t AllocElTySize = TD->getTypeAllocSize(AllocElTy);
 104   uint64_t CastElTySize = TD->getTypeAllocSize(CastElTy);
 105   if (CastElTySize == 0 || AllocElTySize == 0) return 0;
 106
 107   // See if we can satisfy the modulus by pulling a scale out of the array
 108   // size argument.
 109   unsigned ArraySizeScale;
 110   uint64_t ArrayOffset;
 111   Value *NumElements = // See if the array size is a decomposable linear expr.
 112     DecomposeSimpleLinearExpr(AI.getOperand(0), ArraySizeScale, ArrayOffset);
 113
 114   // If we can now satisfy the modulus, by using a non-1 scale, we really can
 115   // do the xform.
 116   if ((AllocElTySize*ArraySizeScale) % CastElTySize != 0 ||
 117       (AllocElTySize*ArrayOffset   ) % CastElTySize != 0) return 0;
 118
 119   unsigned Scale = (AllocElTySize*ArraySizeScale)/CastElTySize;
 120   Value *Amt = 0;
 121   if (Scale == 1) {
 122     Amt = NumElements;
 123   } else {
 124     Amt = ConstantInt::get(AI.getArraySize()->getType(), Scale);
 125     // Insert before the alloca, not before the cast.
 126     Amt = AllocaBuilder.CreateMul(Amt, NumElements);
 127   }
 128
 129   if (uint64_t Offset = (AllocElTySize*ArrayOffset)/CastElTySize) {
 130     Value *Off = ConstantInt::get(AI.getArraySize()->getType(),
 131                                   Offset, true);
 132     Amt = AllocaBuilder.CreateAdd(Amt, Off);
 133   }
 134
 135   AllocaInst *New = AllocaBuilder.CreateAlloca(CastElTy, Amt);
 136   New->setAlignment(AI.getAlignment());
 137   New->takeName(&AI);
 138
 139   // If the allocation has multiple real uses, insert a cast and change all
 140   // things that used it to use the new cast.  This will also hack on CI, but it
 141   // will die soon.
 142   if (!AI.hasOneUse()) {
 143     // New is the allocation instruction, pointer typed. AI is the original
 144     // allocation instruction, also pointer typed. Thus, cast to use is BitCast.
 145     Value *NewCast = AllocaBuilder.CreateBitCast(New, AI.getType(), "tmpcast");
 146     ReplaceInstUsesWith(AI, NewCast);
 147   }
 148   return ReplaceInstUsesWith(CI, New);
 149 }
 150
 151 /// EvaluateInDifferentType - Given an expression that
 152 /// CanEvaluateTruncated or CanEvaluateSExtd returns true for, actually
 153 /// insert the code to evaluate the expression.
 154 Value *InstCombiner::EvaluateInDifferentType(Value *V, Type *Ty,
 155                                              bool isSigned) {
 156   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V)) {
 157     C = ConstantExpr::getIntegerCast(C, Ty, isSigned /*Sext or ZExt*/);
 158     // If we got a constantexpr back, try to simplify it with TD info.
 159     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(C))
 160       C = ConstantFoldConstantExpression(CE, TD, TLI);
 161     return C;
 162   }
 163
 164   // Otherwise, it must be an instruction.
 165   Instruction *I = cast<Instruction>(V);
 166   Instruction *Res = 0;
 167   unsigned Opc = I->getOpcode();
 168   switch (Opc) {
 169   case Instruction::Add:
 170   case Instruction::Sub:
 171   case Instruction::Mul:
 172   case Instruction::And:
 173   case Instruction::Or:
 174   case Instruction::Xor:
 175   case Instruction::AShr:
 176   case Instruction::LShr:
 177   case Instruction::Shl:
 178   case Instruction::UDiv:
 179   case Instruction::URem: {
 180     Value *LHS = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, isSigned);
 181     Value *RHS = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, isSigned);
 182     Res = BinaryOperator::Create((Instruction::BinaryOps)Opc, LHS, RHS);
 183     break;
 184   }
 185   case Instruction::Trunc:
 186   case Instruction::ZExt:
 187   case Instruction::SExt:
 188     // If the source type of the cast is the type we're trying for then we can
 189     // just return the source.  There's no need to insert it because it is not
 190     // new.
 191     if (I->getOperand(0)->getType() == Ty)
 192       return I->getOperand(0);
 193
 194     // Otherwise, must be the same type of cast, so just reinsert a new one.
 195     // This also handles the case of zext(trunc(x)) -> zext(x).
 196     Res = CastInst::CreateIntegerCast(I->getOperand(0), Ty,
 197                                       Opc == Instruction::SExt);
 198     break;
 199   case Instruction::Select: {
 200     Value *True = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, isSigned);
 201     Value *False = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(2), Ty, isSigned);
 202     Res = SelectInst::Create(I->getOperand(0), True, False);
 203     break;
 204   }
 205   case Instruction::PHI: {
 206     PHINode *OPN = cast<PHINode>(I);
 207     PHINode *NPN = PHINode::Create(Ty, OPN->getNumIncomingValues());
 208     for (unsigned i = 0, e = OPN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
 209       Value *V =EvaluateInDifferentType(OPN->getIncomingValue(i), Ty, isSigned);
 210       NPN->addIncoming(V, OPN->getIncomingBlock(i));
 211     }
 212     Res = NPN;
 213     break;
 214   }
 215   default:
 216     // TODO: Can handle more cases here.
 217     llvm_unreachable("Unreachable!");
 218     break;
 219   }
 220
 221   Res->takeName(I);
 222   return InsertNewInstWith(Res, *I);
 223 }
 224
 225
 226 /// This function is a wrapper around CastInst::isEliminableCastPair. It
 227 /// simply extracts arguments and returns what that function returns.
 228 static Instruction::CastOps
 229 isEliminableCastPair(
 230   const CastInst *CI, ///< The first cast instruction
 231   unsigned opcode,       ///< The opcode of the second cast instruction
 232   Type *DstTy,     ///< The target type for the second cast instruction
 233   TargetData *TD         ///< The target data for pointer size
 234 ) {
 235
 236   Type *SrcTy = CI->getOperand(0)->getType();   // A from above
 237   Type *MidTy = CI->getType();                  // B from above
 238
 239   // Get the opcodes of the two Cast instructions
 240   Instruction::CastOps firstOp = Instruction::CastOps(CI->getOpcode());
 241   Instruction::CastOps secondOp = Instruction::CastOps(opcode);
 242
 243   unsigned Res = CastInst::isEliminableCastPair(firstOp, secondOp, SrcTy, MidTy,
 244                                                 DstTy,
 245                                   TD ? TD->getIntPtrType(CI->getContext()) : 0);
 246
 247   // We don't want to form an inttoptr or ptrtoint that converts to an integer
 248   // type that differs from the pointer size.
 249   if ((Res == Instruction::IntToPtr &&
 250           (!TD || SrcTy != TD->getIntPtrType(CI->getContext()))) ||
 251       (Res == Instruction::PtrToInt &&
 252           (!TD || DstTy != TD->getIntPtrType(CI->getContext()))))
 253     Res = 0;
 254
 255   return Instruction::CastOps(Res);
 256 }
 257
 258 /// ShouldOptimizeCast - Return true if the cast from "V to Ty" actually
 259 /// results in any code being generated and is interesting to optimize out. If
 260 /// the cast can be eliminated by some other simple transformation, we prefer
 261 /// to do the simplification first.
 262 bool InstCombiner::ShouldOptimizeCast(Instruction::CastOps opc, const Value *V,
 263                                       Type *Ty) {
 264   // Noop casts and casts of constants should be eliminated trivially.
 265   if (V->getType() == Ty || isa<Constant>(V)) return false;
 266
 267   // If this is another cast that can be eliminated, we prefer to have it
 268   // eliminated.
 269   if (const CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(V))
 270     if (isEliminableCastPair(CI, opc, Ty, TD))
 271       return false;
 272
 273   // If this is a vector sext from a compare, then we don't want to break the
 274   // idiom where each element of the extended vector is either zero or all ones.
 275   if (opc == Instruction::SExt && isa<CmpInst>(V) && Ty->isVectorTy())
 276     return false;
 277
 278   return true;
 279 }
 280
 281
 282 /// @brief Implement the transforms common to all CastInst visitors.
 283 Instruction *InstCombiner::commonCastTransforms(CastInst &CI) {
 284   Value *Src = CI.getOperand(0);
 285
 286   // Many cases of "cast of a cast" are eliminable. If it's eliminable we just
 287   // eliminate it now.
 288   if (CastInst *CSrc = dyn_cast<CastInst>(Src)) {   // A->B->C cast
 289     if (Instruction::CastOps opc =
 290         isEliminableCastPair(CSrc, CI.getOpcode(), CI.getType(), TD)) {
 291       // The first cast (CSrc) is eliminable so we need to fix up or replace
 292       // the second cast (CI). CSrc will then have a good chance of being dead.
 293       return CastInst::Create(opc, CSrc->getOperand(0), CI.getType());
 294     }
 295   }
 296
 297   // If we are casting a select then fold the cast into the select
 298   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Src))
 299     if (Instruction *NV = FoldOpIntoSelect(CI, SI))
 300       return NV;
 301
 302   // If we are casting a PHI then fold the cast into the PHI
 303   if (isa<PHINode>(Src)) {
 304     // We don't do this if this would create a PHI node with an illegal type if
 305     // it is currently legal.
 306     if (!Src->getType()->isIntegerTy() ||
 307         !CI.getType()->isIntegerTy() ||
 308         ShouldChangeType(CI.getType(), Src->getType()))
 309       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(CI))
 310         return NV;
 311   }
 312
 313   return 0;
 314 }
 315
 316 /// CanEvaluateTruncated - Return true if we can evaluate the specified
 317 /// expression tree as type Ty instead of its larger type, and arrive with the
 318 /// same value.  This is used by code that tries to eliminate truncates.
 319 ///
 320 /// Ty will always be a type smaller than V.  We should return true if trunc(V)
 321 /// can be computed by computing V in the smaller type.  If V is an instruction,
 322 /// then trunc(inst(x,y)) can be computed as inst(trunc(x),trunc(y)), which only
 323 /// makes sense if x and y can be efficiently truncated.
 324 ///
 325 /// This function works on both vectors and scalars.
 326 ///
 327 static bool CanEvaluateTruncated(Value *V, Type *Ty) {
 328   // We can always evaluate constants in another type.
 329   if (isa<Constant>(V))
 330     return true;
 331
 332   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
 333   if (!I) return false;
 334
 335   Type *OrigTy = V->getType();
 336
 337   // If this is an extension from the dest type, we can eliminate it, even if it
 338   // has multiple uses.
 339   if ((isa<ZExtInst>(I) || isa<SExtInst>(I)) &&
 340       I->getOperand(0)->getType() == Ty)
 341     return true;
 342
 343   // We can't extend or shrink something that has multiple uses: doing so would
 344   // require duplicating the instruction in general, which isn't profitable.
 345   if (!I->hasOneUse()) return false;
 346
 347   unsigned Opc = I->getOpcode();
 348   switch (Opc) {
 349   case Instruction::Add:
 350   case Instruction::Sub:
 351   case Instruction::Mul:
 352   case Instruction::And:
 353   case Instruction::Or:
 354   case Instruction::Xor:
 355     // These operators can all arbitrarily be extended or truncated.
 356     return CanEvaluateTruncated(I->getOperand(0), Ty) &&
 357            CanEvaluateTruncated(I->getOperand(1), Ty);
 358
 359   case Instruction::UDiv:
 360   case Instruction::URem: {
 361     // UDiv and URem can be truncated if all the truncated bits are zero.
 362     uint32_t OrigBitWidth = OrigTy->getScalarSizeInBits();
 363     uint32_t BitWidth = Ty->getScalarSizeInBits();
 364     if (BitWidth < OrigBitWidth) {
 365       APInt Mask = APInt::getHighBitsSet(OrigBitWidth, OrigBitWidth-BitWidth);
 366       if (MaskedValueIsZero(I->getOperand(0), Mask) &&
 367           MaskedValueIsZero(I->getOperand(1), Mask)) {
 368         return CanEvaluateTruncated(I->getOperand(0), Ty) &&
 369                CanEvaluateTruncated(I->getOperand(1), Ty);
 370       }
 371     }
 372     break;
 373   }
 374   case Instruction::Shl:
 375     // If we are truncating the result of this SHL, and if it's a shift of a
 376     // constant amount, we can always perform a SHL in a smaller type.
 377     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
 378       uint32_t BitWidth = Ty->getScalarSizeInBits();
 379       if (CI->getLimitedValue(BitWidth) < BitWidth)
 380         return CanEvaluateTruncated(I->getOperand(0), Ty);
 381     }
 382     break;
 383   case Instruction::LShr:
 384     // If this is a truncate of a logical shr, we can truncate it to a smaller
 385     // lshr iff we know that the bits we would otherwise be shifting in are
 386     // already zeros.
 387     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
 388       uint32_t OrigBitWidth = OrigTy->getScalarSizeInBits();
 389       uint32_t BitWidth = Ty->getScalarSizeInBits();
 390       if (MaskedValueIsZero(I->getOperand(0),
 391             APInt::getHighBitsSet(OrigBitWidth, OrigBitWidth-BitWidth)) &&
 392           CI->getLimitedValue(BitWidth) < BitWidth) {
 393         return CanEvaluateTruncated(I->getOperand(0), Ty);
 394       }
 395     }
 396     break;
 397   case Instruction::Trunc:
 398     // trunc(trunc(x)) -> trunc(x)
 399     return true;
 400   case Instruction::ZExt:
 401   case Instruction::SExt:
 402     // trunc(ext(x)) -> ext(x) if the source type is smaller than the new dest
 403     // trunc(ext(x)) -> trunc(x) if the source type is larger than the new dest
 404     return true;
 405   case Instruction::Select: {
 406     SelectInst *SI = cast<SelectInst>(I);
 407     return CanEvaluateTruncated(SI->getTrueValue(), Ty) &&
 408            CanEvaluateTruncated(SI->getFalseValue(), Ty);
 409   }
 410   case Instruction::PHI: {
 411     // We can change a phi if we can change all operands.  Note that we never
 412     // get into trouble with cyclic PHIs here because we only consider
 413     // instructions with a single use.
 414     PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
 415     for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
 416       if (!CanEvaluateTruncated(PN->getIncomingValue(i), Ty))
 417         return false;
 418     return true;
 419   }
 420   default:
 421     // TODO: Can handle more cases here.
 422     break;
 423   }
 424
 425   return false;
 426 }
 427
 428 Instruction *InstCombiner::visitTrunc(TruncInst &CI) {
 429   if (Instruction *Result = commonCastTransforms(CI))
 430     return Result;
 431
 432   // See if we can simplify any instructions used by the input whose sole
 433   // purpose is to compute bits we don't care about.
 434   if (SimplifyDemandedInstructionBits(CI))
 435     return &CI;
 436
 437   Value *Src = CI.getOperand(0);
 438   Type *DestTy = CI.getType(), *SrcTy = Src->getType();
 439
 440   // Attempt to truncate the entire input expression tree to the destination
 441   // type.   Only do this if the dest type is a simple type, don't convert the
 442   // expression tree to something weird like i93 unless the source is also
 443   // strange.
 444   if ((DestTy->isVectorTy() || ShouldChangeType(SrcTy, DestTy)) &&
 445       CanEvaluateTruncated(Src, DestTy)) {
 446
 447     // If this cast is a truncate, evaluting in a different type always
 448     // eliminates the cast, so it is always a win.
 449     DEBUG(dbgs() << "ICE: EvaluateInDifferentType converting expression type"
 450           " to avoid cast: " << CI << '\n');
 451     Value *Res = EvaluateInDifferentType(Src, DestTy, false);
 452     assert(Res->getType() == DestTy);
 453     return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
 454   }
 455
 456   // Canonicalize trunc x to i1 -> (icmp ne (and x, 1), 0), likewise for vector.
 457   if (DestTy->getScalarSizeInBits() == 1) {
 458     Constant *One = ConstantInt::get(Src->getType(), 1);
 459     Src = Builder->CreateAnd(Src, One);
 460     Value *Zero = Constant::getNullValue(Src->getType());
 461     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Src, Zero);
 462   }
 463
 464   // Transform trunc(lshr (zext A), Cst) to eliminate one type conversion.
 465   Value *A = 0; ConstantInt *Cst = 0;
 466   if (Src->hasOneUse() &&
 467       match(Src, m_LShr(m_ZExt(m_Value(A)), m_ConstantInt(Cst)))) {
 468     // We have three types to worry about here, the type of A, the source of
 469     // the truncate (MidSize), and the destination of the truncate. We know that
 470     // ASize < MidSize   and MidSize > ResultSize, but don't know the relation
 471     // between ASize and ResultSize.
 472     unsigned ASize = A->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
 473
 474     // If the shift amount is larger than the size of A, then the result is
 475     // known to be zero because all the input bits got shifted out.
 476     if (Cst->getZExtValue() >= ASize)
 477       return ReplaceInstUsesWith(CI, Constant::getNullValue(CI.getType()));
 478
 479     // Since we're doing an lshr and a zero extend, and know that the shift
 480     // amount is smaller than ASize, it is always safe to do the shift in A's
 481     // type, then zero extend or truncate to the result.
 482     Value *Shift = Builder->CreateLShr(A, Cst->getZExtValue());
 483     Shift->takeName(Src);
 484     return CastInst::CreateIntegerCast(Shift, CI.getType(), false);
 485   }
 486
 487   // Transform "trunc (and X, cst)" -> "and (trunc X), cst" so long as the dest
 488   // type isn't non-native.
 489   if (Src->hasOneUse() && isa<IntegerType>(Src->getType()) &&
 490       ShouldChangeType(Src->getType(), CI.getType()) &&
 491       match(Src, m_And(m_Value(A), m_ConstantInt(Cst)))) {
 492     Value *NewTrunc = Builder->CreateTrunc(A, CI.getType(), A->getName()+".tr");
 493     return BinaryOperator::CreateAnd(NewTrunc,
 494                                      ConstantExpr::getTrunc(Cst, CI.getType()));
 495   }
 496
 497   return 0;
 498 }
 499
 500 /// transformZExtICmp - Transform (zext icmp) to bitwise / integer operations
 501 /// in order to eliminate the icmp.
 502 Instruction *InstCombiner::transformZExtICmp(ICmpInst *ICI, Instruction &CI,
 503                                              bool DoXform) {
 504   // If we are just checking for a icmp eq of a single bit and zext'ing it
 505   // to an integer, then shift the bit to the appropriate place and then
 506   // cast to integer to avoid the comparison.
 507   if (ConstantInt *Op1C = dyn_cast<ConstantInt>(ICI->getOperand(1))) {
 508     const APInt &Op1CV = Op1C->getValue();
 509
 510     // zext (x <s  0) to i32 --> x>>u31      true if signbit set.
 511     // zext (x >s -1) to i32 --> (x>>u31)^1  true if signbit clear.
 512     if ((ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && Op1CV == 0) ||
 513         (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT &&Op1CV.isAllOnesValue())) {
 514       if (!DoXform) return ICI;
 515
 516       Value *In = ICI->getOperand(0);
 517       Value *Sh = ConstantInt::get(In->getType(),
 518                                    In->getType()->getScalarSizeInBits()-1);
 519       In = Builder->CreateLShr(In, Sh, In->getName()+".lobit");
 520       if (In->getType() != CI.getType())
 521         In = Builder->CreateIntCast(In, CI.getType(), false/*ZExt*/);
 522
 523       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT) {
 524         Constant *One = ConstantInt::get(In->getType(), 1);
 525         In = Builder->CreateXor(In, One, In->getName()+".not");
 526       }
 527
 528       return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
 529     }
 530
 531     // zext (X == 0) to i32 --> X^1      iff X has only the low bit set.
 532     // zext (X == 0) to i32 --> (X>>1)^1 iff X has only the 2nd bit set.
 533     // zext (X == 1) to i32 --> X        iff X has only the low bit set.
 534     // zext (X == 2) to i32 --> X>>1     iff X has only the 2nd bit set.
 535     // zext (X != 0) to i32 --> X        iff X has only the low bit set.
 536     // zext (X != 0) to i32 --> X>>1     iff X has only the 2nd bit set.
 537     // zext (X != 1) to i32 --> X^1      iff X has only the low bit set.
 538     // zext (X != 2) to i32 --> (X>>1)^1 iff X has only the 2nd bit set.
 539     if ((Op1CV == 0 || Op1CV.isPowerOf2()) &&
 540         // This only works for EQ and NE
 541         ICI->isEquality()) {
 542       // If Op1C some other power of two, convert:
 543       uint32_t BitWidth = Op1C->getType()->getBitWidth();
 544       APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
 545       APInt TypeMask(APInt::getAllOnesValue(BitWidth));
 546       ComputeMaskedBits(ICI->getOperand(0), TypeMask, KnownZero, KnownOne);
 547
 548       APInt KnownZeroMask(~KnownZero);
 549       if (KnownZeroMask.isPowerOf2()) { // Exactly 1 possible 1?
 550         if (!DoXform) return ICI;
 551
 552         bool isNE = ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
 553         if (Op1CV != 0 && (Op1CV != KnownZeroMask)) {
 554           // (X&4) == 2 --> false
 555           // (X&4) != 2 --> true
 556           Constant *Res = ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(CI.getContext()),
 557                                            isNE);
 558           Res = ConstantExpr::getZExt(Res, CI.getType());
 559           return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
 560         }
 561
 562         uint32_t ShiftAmt = KnownZeroMask.logBase2();
 563         Value *In = ICI->getOperand(0);
 564         if (ShiftAmt) {
 565           // Perform a logical shr by shiftamt.
 566           // Insert the shift to put the result in the low bit.
 567           In = Builder->CreateLShr(In, ConstantInt::get(In->getType(),ShiftAmt),
 568                                    In->getName()+".lobit");
 569         }
 570
 571         if ((Op1CV != 0) == isNE) { // Toggle the low bit.
 572           Constant *One = ConstantInt::get(In->getType(), 1);
 573           In = Builder->CreateXor(In, One);
 574         }
 575
 576         if (CI.getType() == In->getType())
 577           return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
 578         return CastInst::CreateIntegerCast(In, CI.getType(), false/*ZExt*/);
 579       }
 580     }
 581   }
 582
 583   // icmp ne A, B is equal to xor A, B when A and B only really have one bit.
 584   // It is also profitable to transform icmp eq into not(xor(A, B)) because that
 585   // may lead to additional simplifications.
 586   if (ICI->isEquality() && CI.getType() == ICI->getOperand(0)->getType()) {
 587     if (IntegerType *ITy = dyn_cast<IntegerType>(CI.getType())) {
 588       uint32_t BitWidth = ITy->getBitWidth();
 589       Value *LHS = ICI->getOperand(0);
 590       Value *RHS = ICI->getOperand(1);
 591
 592       APInt KnownZeroLHS(BitWidth, 0), KnownOneLHS(BitWidth, 0);
 593       APInt KnownZeroRHS(BitWidth, 0), KnownOneRHS(BitWidth, 0);
 594       APInt TypeMask(APInt::getAllOnesValue(BitWidth));
 595       ComputeMaskedBits(LHS, TypeMask, KnownZeroLHS, KnownOneLHS);
 596       ComputeMaskedBits(RHS, TypeMask, KnownZeroRHS, KnownOneRHS);
 597
 598       if (KnownZeroLHS == KnownZeroRHS && KnownOneLHS == KnownOneRHS) {
 599         APInt KnownBits = KnownZeroLHS | KnownOneLHS;
 600         APInt UnknownBit = ~KnownBits;
 601         if (UnknownBit.countPopulation() == 1) {
 602           if (!DoXform) return ICI;
 603
 604           Value *Result = Builder->CreateXor(LHS, RHS);
 605
 606           // Mask off any bits that are set and won't be shifted away.
 607           if (KnownOneLHS.uge(UnknownBit))
 608             Result = Builder->CreateAnd(Result,
 609                                         ConstantInt::get(ITy, UnknownBit));
 610
 611           // Shift the bit we're testing down to the lsb.
 612           Result = Builder->CreateLShr(
 613                Result, ConstantInt::get(ITy, UnknownBit.countTrailingZeros()));
 614
 615           if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
 616             Result = Builder->CreateXor(Result, ConstantInt::get(ITy, 1));
 617           Result->takeName(ICI);
 618           return ReplaceInstUsesWith(CI, Result);
 619         }
 620       }
 621     }
 622   }
 623
 624   return 0;
 625 }
 626
 627 /// CanEvaluateZExtd - Determine if the specified value can be computed in the
 628 /// specified wider type and produce the same low bits.  If not, return false.
 629 ///
 630 /// If this function returns true, it can also return a non-zero number of bits
 631 /// (in BitsToClear) which indicates that the value it computes is correct for
 632 /// the zero extend, but that the additional BitsToClear bits need to be zero'd
 633 /// out.  For example, to promote something like:
 634 ///
 635 ///   %B = trunc i64 %A to i32
 636 ///   %C = lshr i32 %B, 8
 637 ///   %E = zext i32 %C to i64
 638 ///
 639 /// CanEvaluateZExtd for the 'lshr' will return true, and BitsToClear will be
 640 /// set to 8 to indicate that the promoted value needs to have bits 24-31
 641 /// cleared in addition to bits 32-63.  Since an 'and' will be generated to
 642 /// clear the top bits anyway, doing this has no extra cost.
 643 ///
 644 /// This function works on both vectors and scalars.
 645 static bool CanEvaluateZExtd(Value *V, Type *Ty, unsigned &BitsToClear) {
 646   BitsToClear = 0;
 647   if (isa<Constant>(V))
 648     return true;
 649
 650   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
 651   if (!I) return false;
 652
 653   // If the input is a truncate from the destination type, we can trivially
 654   // eliminate it, even if it has multiple uses.
 655   // FIXME: This is currently disabled until codegen can handle this without
 656   // pessimizing code, PR5997.
 657   if (0 && isa<TruncInst>(I) && I->getOperand(0)->getType() == Ty)
 658     return true;
 659
 660   // We can't extend or shrink something that has multiple uses: doing so would
 661   // require duplicating the instruction in general, which isn't profitable.
 662   if (!I->hasOneUse()) return false;
 663
 664   unsigned Opc = I->getOpcode(), Tmp;
 665   switch (Opc) {
 666   case Instruction::ZExt:  // zext(zext(x)) -> zext(x).
 667   case Instruction::SExt:  // zext(sext(x)) -> sext(x).
 668   case Instruction::Trunc: // zext(trunc(x)) -> trunc(x) or zext(x)
 669     return true;
 670   case Instruction::And:
 671   case Instruction::Or:
 672   case Instruction::Xor:
 673   case Instruction::Add:
 674   case Instruction::Sub:
 675   case Instruction::Mul:
 676   case Instruction::Shl:
 677     if (!CanEvaluateZExtd(I->getOperand(0), Ty, BitsToClear) ||
 678         !CanEvaluateZExtd(I->getOperand(1), Ty, Tmp))
 679       return false;
 680     // These can all be promoted if neither operand has 'bits to clear'.
 681     if (BitsToClear == 0 && Tmp == 0)
 682       return true;
 683
 684     // If the operation is an AND/OR/XOR and the bits to clear are zero in the
 685     // other side, BitsToClear is ok.
 686     if (Tmp == 0 &&
 687         (Opc == Instruction::And || Opc == Instruction::Or ||
 688          Opc == Instruction::Xor)) {
 689       // We use MaskedValueIsZero here for generality, but the case we care
 690       // about the most is constant RHS.
 691       unsigned VSize = V->getType()->getScalarSizeInBits();
 692       if (MaskedValueIsZero(I->getOperand(1),
 693                             APInt::getHighBitsSet(VSize, BitsToClear)))
 694         return true;
 695     }
 696
 697     // Otherwise, we don't know how to analyze this BitsToClear case yet.
 698     return false;
 699
 700   case Instruction::LShr:
 701     // We can promote lshr(x, cst) if we can promote x.  This requires the
 702     // ultimate 'and' to clear out the high zero bits we're clearing out though.
 703     if (ConstantInt *Amt = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
 704       if (!CanEvaluateZExtd(I->getOperand(0), Ty, BitsToClear))
 705         return false;
 706       BitsToClear += Amt->getZExtValue();
 707       if (BitsToClear > V->getType()->getScalarSizeInBits())
 708         BitsToClear = V->getType()->getScalarSizeInBits();
 709       return true;
 710     }
 711     // Cannot promote variable LSHR.
 712     return false;
 713   case Instruction::Select:
 714     if (!CanEvaluateZExtd(I->getOperand(1), Ty, Tmp) ||
 715         !CanEvaluateZExtd(I->getOperand(2), Ty, BitsToClear) ||
 716         // TODO: If important, we could handle the case when the BitsToClear are
 717         // known zero in the disagreeing side.
 718         Tmp != BitsToClear)
 719       return false;
 720     return true;
 721
 722   case Instruction::PHI: {
 723     // We can change a phi if we can change all operands.  Note that we never
 724     // get into trouble with cyclic PHIs here because we only consider
 725     // instructions with a single use.
 726     PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
 727     if (!CanEvaluateZExtd(PN->getIncomingValue(0), Ty, BitsToClear))
 728       return false;
 729     for (unsigned i = 1, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
 730       if (!CanEvaluateZExtd(PN->getIncomingValue(i), Ty, Tmp) ||
 731           // TODO: If important, we could handle the case when the BitsToClear
 732           // are known zero in the disagreeing input.
 733           Tmp != BitsToClear)
 734         return false;
 735     return true;
 736   }
 737   default:
 738     // TODO: Can handle more cases here.
 739     return false;
 740   }
 741 }
 742
 743 Instruction *InstCombiner::visitZExt(ZExtInst &CI) {
 744   // If this zero extend is only used by a truncate, let the truncate by
 745   // eliminated before we try to optimize this zext.
 746   if (CI.hasOneUse() && isa<TruncInst>(CI.use_back()))
 747     return 0;
 748
 749   // If one of the common conversion will work, do it.
 750   if (Instruction *Result = commonCastTransforms(CI))
 751     return Result;
 752
 753   // See if we can simplify any instructions used by the input whose sole
 754   // purpose is to compute bits we don't care about.
 755   if (SimplifyDemandedInstructionBits(CI))
 756     return &CI;
 757
 758   Value *Src = CI.getOperand(0);
 759   Type *SrcTy = Src->getType(), *DestTy = CI.getType();
 760
 761   // Attempt to extend the entire input expression tree to the destination
 762   // type.   Only do this if the dest type is a simple type, don't convert the
 763   // expression tree to something weird like i93 unless the source is also
 764   // strange.
 765   unsigned BitsToClear;
 766   if ((DestTy->isVectorTy() || ShouldChangeType(SrcTy, DestTy)) &&
 767       CanEvaluateZExtd(Src, DestTy, BitsToClear)) {
 768     assert(BitsToClear < SrcTy->getScalarSizeInBits() &&
 769            "Unreasonable BitsToClear");
 770
 771     // Okay, we can transform this!  Insert the new expression now.
 772     DEBUG(dbgs() << "ICE: EvaluateInDifferentType converting expression type"
 773           " to avoid zero extend: " << CI);
 774     Value *Res = EvaluateInDifferentType(Src, DestTy, false);
 775     assert(Res->getType() == DestTy);
 776
 777     uint32_t SrcBitsKept = SrcTy->getScalarSizeInBits()-BitsToClear;
 778     uint32_t DestBitSize = DestTy->getScalarSizeInBits();
 779
 780     // If the high bits are already filled with zeros, just replace this
 781     // cast with the result.
 782     if (MaskedValueIsZero(Res, APInt::getHighBitsSet(DestBitSize,
 783                                                      DestBitSize-SrcBitsKept)))
 784       return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
 785
 786     // We need to emit an AND to clear the high bits.
 787     Constant *C = ConstantInt::get(Res->getType(),
 788                                APInt::getLowBitsSet(DestBitSize, SrcBitsKept));
 789     return BinaryOperator::CreateAnd(Res, C);
 790   }
 791
 792   // If this is a TRUNC followed by a ZEXT then we are dealing with integral
 793   // types and if the sizes are just right we can convert this into a logical
 794   // 'and' which will be much cheaper than the pair of casts.
 795   if (TruncInst *CSrc = dyn_cast<TruncInst>(Src)) {   // A->B->C cast
 796     // TODO: Subsume this into EvaluateInDifferentType.
 797
 798     // Get the sizes of the types involved.  We know that the intermediate type
 799     // will be smaller than A or C, but don't know the relation between A and C.
 800     Value *A = CSrc->getOperand(0);
 801     unsigned SrcSize = A->getType()->getScalarSizeInBits();
 802     unsigned MidSize = CSrc->getType()->getScalarSizeInBits();
 803     unsigned DstSize = CI.getType()->getScalarSizeInBits();
 804     // If we're actually extending zero bits, then if
 805     // SrcSize <  DstSize: zext(a & mask)
 806     // SrcSize == DstSize: a & mask
 807     // SrcSize  > DstSize: trunc(a) & mask
 808     if (SrcSize < DstSize) {
 809       APInt AndValue(APInt::getLowBitsSet(SrcSize, MidSize));
 810       Constant *AndConst = ConstantInt::get(A->getType(), AndValue);
 811       Value *And = Builder->CreateAnd(A, AndConst, CSrc->getName()+".mask");
 812       return new ZExtInst(And, CI.getType());
 813     }
 814
 815     if (SrcSize == DstSize) {
 816       APInt AndValue(APInt::getLowBitsSet(SrcSize, MidSize));
 817       return BinaryOperator::CreateAnd(A, ConstantInt::get(A->getType(),
 818                                                            AndValue));
 819     }
 820     if (SrcSize > DstSize) {
 821       Value *Trunc = Builder->CreateTrunc(A, CI.getType());
 822       APInt AndValue(APInt::getLowBitsSet(DstSize, MidSize));
 823       return BinaryOperator::CreateAnd(Trunc,
 824                                        ConstantInt::get(Trunc->getType(),
 825                                                         AndValue));
 826     }
 827   }
 828
 829   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Src))
 830     return transformZExtICmp(ICI, CI);
 831
 832   BinaryOperator *SrcI = dyn_cast<BinaryOperator>(Src);
 833   if (SrcI && SrcI->getOpcode() == Instruction::Or) {
 834     // zext (or icmp, icmp) --> or (zext icmp), (zext icmp) if at least one
 835     // of the (zext icmp) will be transformed.
 836     ICmpInst *LHS = dyn_cast<ICmpInst>(SrcI->getOperand(0));
 837     ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(SrcI->getOperand(1));
 838     if (LHS && RHS && LHS->hasOneUse() && RHS->hasOneUse() &&
 839         (transformZExtICmp(LHS, CI, false) ||
 840          transformZExtICmp(RHS, CI, false))) {
 841       Value *LCast = Builder->CreateZExt(LHS, CI.getType(), LHS->getName());
 842       Value *RCast = Builder->CreateZExt(RHS, CI.getType(), RHS->getName());
 843       return BinaryOperator::Create(Instruction::Or, LCast, RCast);
 844     }
 845   }
 846
 847   // zext(trunc(t) & C) -> (t & zext(C)).
 848   if (SrcI && SrcI->getOpcode() == Instruction::And && SrcI->hasOneUse())
 849     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(SrcI->getOperand(1)))
 850       if (TruncInst *TI = dyn_cast<TruncInst>(SrcI->getOperand(0))) {
 851         Value *TI0 = TI->getOperand(0);
 852         if (TI0->getType() == CI.getType())
 853           return
 854             BinaryOperator::CreateAnd(TI0,
 855                                 ConstantExpr::getZExt(C, CI.getType()));
 856       }
 857
 858   // zext((trunc(t) & C) ^ C) -> ((t & zext(C)) ^ zext(C)).
 859   if (SrcI && SrcI->getOpcode() == Instruction::Xor && SrcI->hasOneUse())
 860     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(SrcI->getOperand(1)))
 861       if (BinaryOperator *And = dyn_cast<BinaryOperator>(SrcI->getOperand(0)))
 862         if (And->getOpcode() == Instruction::And && And->hasOneUse() &&
 863             And->getOperand(1) == C)
 864           if (TruncInst *TI = dyn_cast<TruncInst>(And->getOperand(0))) {
 865             Value *TI0 = TI->getOperand(0);
 866             if (TI0->getType() == CI.getType()) {
 867               Constant *ZC = ConstantExpr::getZExt(C, CI.getType());
 868               Value *NewAnd = Builder->CreateAnd(TI0, ZC);
 869               return BinaryOperator::CreateXor(NewAnd, ZC);
 870             }
 871           }
 872
 873   // zext (xor i1 X, true) to i32  --> xor (zext i1 X to i32), 1
 874   Value *X;
 875   if (SrcI && SrcI->hasOneUse() && SrcI->getType()->isIntegerTy(1) &&
 876       match(SrcI, m_Not(m_Value(X))) &&
 877       (!X->hasOneUse() || !isa<CmpInst>(X))) {
 878     Value *New = Builder->CreateZExt(X, CI.getType());
 879     return BinaryOperator::CreateXor(New, ConstantInt::get(CI.getType(), 1));
 880   }
 881
 882   return 0;
 883 }
 884
 885 /// transformSExtICmp - Transform (sext icmp) to bitwise / integer operations
 886 /// in order to eliminate the icmp.
 887 Instruction *InstCombiner::transformSExtICmp(ICmpInst *ICI, Instruction &CI) {
 888   Value *Op0 = ICI->getOperand(0), *Op1 = ICI->getOperand(1);
 889   ICmpInst::Predicate Pred = ICI->getPredicate();
 890
 891   if (ConstantInt *Op1C = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
 892     // (x <s  0) ? -1 : 0 -> ashr x, 31        -> all ones if negative
 893     // (x >s -1) ? -1 : 0 -> not (ashr x, 31)  -> all ones if positive
 894     if ((Pred == ICmpInst::ICMP_SLT && Op1C->isZero()) ||
 895         (Pred == ICmpInst::ICMP_SGT && Op1C->isAllOnesValue())) {
 896
 897       Value *Sh = ConstantInt::get(Op0->getType(),
 898                                    Op0->getType()->getScalarSizeInBits()-1);
 899       Value *In = Builder->CreateAShr(Op0, Sh, Op0->getName()+".lobit");
 900       if (In->getType() != CI.getType())
 901         In = Builder->CreateIntCast(In, CI.getType(), true/*SExt*/);
 902
 903       if (Pred == ICmpInst::ICMP_SGT)
 904         In = Builder->CreateNot(In, In->getName()+".not");
 905       return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
 906     }
 907
 908     // If we know that only one bit of the LHS of the icmp can be set and we
 909     // have an equality comparison with zero or a power of 2, we can transform
 910     // the icmp and sext into bitwise/integer operations.
 911     if (ICI->hasOneUse() &&
 912         ICI->isEquality() && (Op1C->isZero() || Op1C->getValue().isPowerOf2())){
 913       unsigned BitWidth = Op1C->getType()->getBitWidth();
 914       APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
 915       APInt TypeMask(APInt::getAllOnesValue(BitWidth));
 916       ComputeMaskedBits(Op0, TypeMask, KnownZero, KnownOne);
 917
 918       APInt KnownZeroMask(~KnownZero);
 919       if (KnownZeroMask.isPowerOf2()) {
 920         Value *In = ICI->getOperand(0);
 921
 922         // If the icmp tests for a known zero bit we can constant fold it.
 923         if (!Op1C->isZero() && Op1C->getValue() != KnownZeroMask) {
 924           Value *V = Pred == ICmpInst::ICMP_NE ?
 925                        ConstantInt::getAllOnesValue(CI.getType()) :
 926                        ConstantInt::getNullValue(CI.getType());
 927           return ReplaceInstUsesWith(CI, V);
 928         }
 929
 930         if (!Op1C->isZero() == (Pred == ICmpInst::ICMP_NE)) {
 931           // sext ((x & 2^n) == 0)   -> (x >> n) - 1
 932           // sext ((x & 2^n) != 2^n) -> (x >> n) - 1
 933           unsigned ShiftAmt = KnownZeroMask.countTrailingZeros();
 934           // Perform a right shift to place the desired bit in the LSB.
 935           if (ShiftAmt)
 936             In = Builder->CreateLShr(In,
 937                                      ConstantInt::get(In->getType(), ShiftAmt));
 938
 939           // At this point "In" is either 1 or 0. Subtract 1 to turn
 940           // {1, 0} -> {0, -1}.
 941           In = Builder->CreateAdd(In,
 942                                   ConstantInt::getAllOnesValue(In->getType()),
 943                                   "sext");
 944         } else {
 945           // sext ((x & 2^n) != 0)   -> (x << bitwidth-n) a>> bitwidth-1
 946           // sext ((x & 2^n) == 2^n) -> (x << bitwidth-n) a>> bitwidth-1
 947           unsigned ShiftAmt = KnownZeroMask.countLeadingZeros();
 948           // Perform a left shift to place the desired bit in the MSB.
 949           if (ShiftAmt)
 950             In = Builder->CreateShl(In,
 951                                     ConstantInt::get(In->getType(), ShiftAmt));
 952
 953           // Distribute the bit over the whole bit width.
 954           In = Builder->CreateAShr(In, ConstantInt::get(In->getType(),
 955                                                         BitWidth - 1), "sext");
 956         }
 957
 958         if (CI.getType() == In->getType())
 959           return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
 960         return CastInst::CreateIntegerCast(In, CI.getType(), true/*SExt*/);
 961       }
 962     }
 963   }
 964
 965   // vector (x <s 0) ? -1 : 0 -> ashr x, 31   -> all ones if signed.
 966   if (VectorType *VTy = dyn_cast<VectorType>(CI.getType())) {
 967     if (Pred == ICmpInst::ICMP_SLT && match(Op1, m_Zero()) &&
 968         Op0->getType() == CI.getType()) {
 969       Type *EltTy = VTy->getElementType();
 970
 971       // splat the shift constant to a constant vector.
 972       Constant *VSh = ConstantInt::get(VTy, EltTy->getScalarSizeInBits()-1);
 973       Value *In = Builder->CreateAShr(Op0, VSh, Op0->getName()+".lobit");
 974       return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
 975     }
 976   }
 977
 978   return 0;
 979 }
 980
 981 /// CanEvaluateSExtd - Return true if we can take the specified value
 982 /// and return it as type Ty without inserting any new casts and without
 983 /// changing the value of the common low bits.  This is used by code that tries
 984 /// to promote integer operations to a wider types will allow us to eliminate
 985 /// the extension.
 986 ///
 987 /// This function works on both vectors and scalars.
 988 ///
 989 static bool CanEvaluateSExtd(Value *V, Type *Ty) {
 990   assert(V->getType()->getScalarSizeInBits() < Ty->getScalarSizeInBits() &&
 991          "Can't sign extend type to a smaller type");
 992   // If this is a constant, it can be trivially promoted.
 993   if (isa<Constant>(V))
 994     return true;
 995
 996   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
 997   if (!I) return false;
 998
 999   // If this is a truncate from the dest type, we can trivially eliminate it,
1000   // even if it has multiple uses.
1001   // FIXME: This is currently disabled until codegen can handle this without
1002   // pessimizing code, PR5997.
1003   if (0 && isa<TruncInst>(I) && I->getOperand(0)->getType() == Ty)
1004     return true;
1005
1006   // We can't extend or shrink something that has multiple uses: doing so would
1007   // require duplicating the instruction in general, which isn't profitable.
1008   if (!I->hasOneUse()) return false;
1009
1010   switch (I->getOpcode()) {
1011   case Instruction::SExt:  // sext(sext(x)) -> sext(x)
1012   case Instruction::ZExt:  // sext(zext(x)) -> zext(x)
1013   case Instruction::Trunc: // sext(trunc(x)) -> trunc(x) or sext(x)
1014     return true;
1015   case Instruction::And:
1016   case Instruction::Or:
1017   case Instruction::Xor:
1018   case Instruction::Add:
1019   case Instruction::Sub:
1020   case Instruction::Mul:
1021     // These operators can all arbitrarily be extended if their inputs can.
1022     return CanEvaluateSExtd(I->getOperand(0), Ty) &&
1023            CanEvaluateSExtd(I->getOperand(1), Ty);
1024
1025   //case Instruction::Shl:   TODO
1026   //case Instruction::LShr:  TODO
1027
1028   case Instruction::Select:
1029     return CanEvaluateSExtd(I->getOperand(1), Ty) &&
1030            CanEvaluateSExtd(I->getOperand(2), Ty);
1031
1032   case Instruction::PHI: {
1033     // We can change a phi if we can change all operands.  Note that we never
1034     // get into trouble with cyclic PHIs here because we only consider
1035     // instructions with a single use.
1036     PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
1037     for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
1038       if (!CanEvaluateSExtd(PN->getIncomingValue(i), Ty)) return false;
1039     return true;
1040   }
1041   default:
1042     // TODO: Can handle more cases here.
1043     break;
1044   }
1045
1046   return false;
1047 }
1048
1049 Instruction *InstCombiner::visitSExt(SExtInst &CI) {
1050   // If this sign extend is only used by a truncate, let the truncate by
1051   // eliminated before we try to optimize this zext.
1052   if (CI.hasOneUse() && isa<TruncInst>(CI.use_back()))
1053     return 0;
1054
1055   if (Instruction *I = commonCastTransforms(CI))
1056     return I;
1057
1058   // See if we can simplify any instructions used by the input whose sole
1059   // purpose is to compute bits we don't care about.
1060   if (SimplifyDemandedInstructionBits(CI))
1061     return &CI;
1062
1063   Value *Src = CI.getOperand(0);
1064   Type *SrcTy = Src->getType(), *DestTy = CI.getType();
1065
1066   // Attempt to extend the entire input expression tree to the destination
1067   // type.   Only do this if the dest type is a simple type, don't convert the
1068   // expression tree to something weird like i93 unless the source is also
1069   // strange.
1070   if ((DestTy->isVectorTy() || ShouldChangeType(SrcTy, DestTy)) &&
1071       CanEvaluateSExtd(Src, DestTy)) {
1072     // Okay, we can transform this!  Insert the new expression now.
1073     DEBUG(dbgs() << "ICE: EvaluateInDifferentType converting expression type"
1074           " to avoid sign extend: " << CI);
1075     Value *Res = EvaluateInDifferentType(Src, DestTy, true);
1076     assert(Res->getType() == DestTy);
1077
1078     uint32_t SrcBitSize = SrcTy->getScalarSizeInBits();
1079     uint32_t DestBitSize = DestTy->getScalarSizeInBits();
1080
1081     // If the high bits are already filled with sign bit, just replace this
1082     // cast with the result.
1083     if (ComputeNumSignBits(Res) > DestBitSize - SrcBitSize)
1084       return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
1085
1086     // We need to emit a shl + ashr to do the sign extend.
1087     Value *ShAmt = ConstantInt::get(DestTy, DestBitSize-SrcBitSize);
1088     return BinaryOperator::CreateAShr(Builder->CreateShl(Res, ShAmt, "sext"),
1089                                       ShAmt);
1090   }
1091
1092   // If this input is a trunc from our destination, then turn sext(trunc(x))
1093   // into shifts.
1094   if (TruncInst *TI = dyn_cast<TruncInst>(Src))
1095     if (TI->hasOneUse() && TI->getOperand(0)->getType() == DestTy) {
1096       uint32_t SrcBitSize = SrcTy->getScalarSizeInBits();
1097       uint32_t DestBitSize = DestTy->getScalarSizeInBits();
1098
1099       // We need to emit a shl + ashr to do the sign extend.
1100       Value *ShAmt = ConstantInt::get(DestTy, DestBitSize-SrcBitSize);
1101       Value *Res = Builder->CreateShl(TI->getOperand(0), ShAmt, "sext");
1102       return BinaryOperator::CreateAShr(Res, ShAmt);
1103     }
1104
1105   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Src))
1106     return transformSExtICmp(ICI, CI);
1107
1108   // If the input is a shl/ashr pair of a same constant, then this is a sign
1109   // extension from a smaller value.  If we could trust arbitrary bitwidth
1110   // integers, we could turn this into a truncate to the smaller bit and then
1111   // use a sext for the whole extension.  Since we don't, look deeper and check
1112   // for a truncate.  If the source and dest are the same type, eliminate the
1113   // trunc and extend and just do shifts.  For example, turn:
1114   //   %a = trunc i32 %i to i8
1115   //   %b = shl i8 %a, 6
1116   //   %c = ashr i8 %b, 6
1117   //   %d = sext i8 %c to i32
1118   // into:
1119   //   %a = shl i32 %i, 30
1120   //   %d = ashr i32 %a, 30
1121   Value *A = 0;
1122   // TODO: Eventually this could be subsumed by EvaluateInDifferentType.
1123   ConstantInt *BA = 0, *CA = 0;
1124   if (match(Src, m_AShr(m_Shl(m_Trunc(m_Value(A)), m_ConstantInt(BA)),
1125                         m_ConstantInt(CA))) &&
1126       BA == CA && A->getType() == CI.getType()) {
1127     unsigned MidSize = Src->getType()->getScalarSizeInBits();
1128     unsigned SrcDstSize = CI.getType()->getScalarSizeInBits();
1129     unsigned ShAmt = CA->getZExtValue()+SrcDstSize-MidSize;
1130     Constant *ShAmtV = ConstantInt::get(CI.getType(), ShAmt);
1131     A = Builder->CreateShl(A, ShAmtV, CI.getName());
1132     return BinaryOperator::CreateAShr(A, ShAmtV);
1133   }
1134
1135   return 0;
1136 }
1137
1138
1139 /// FitsInFPType - Return a Constant* for the specified FP constant if it fits
1140 /// in the specified FP type without changing its value.
1141 static Constant *FitsInFPType(ConstantFP *CFP, const fltSemantics &Sem) {
1142   bool losesInfo;
1143   APFloat F = CFP->getValueAPF();
1144   (void)F.convert(Sem, APFloat::rmNearestTiesToEven, &losesInfo);
1145   if (!losesInfo)
1146     return ConstantFP::get(CFP->getContext(), F);
1147   return 0;
1148 }
1149
1150 /// LookThroughFPExtensions - If this is an fp extension instruction, look
1151 /// through it until we get the source value.
1152 static Value *LookThroughFPExtensions(Value *V) {
1153   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
1154     if (I->getOpcode() == Instruction::FPExt)
1155       return LookThroughFPExtensions(I->getOperand(0));
1156
1157   // If this value is a constant, return the constant in the smallest FP type
1158   // that can accurately represent it.  This allows us to turn
1159   // (float)((double)X+2.0) into x+2.0f.
1160   if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(V)) {
1161     if (CFP->getType() == Type::getPPC_FP128Ty(V->getContext()))
1162       return V;  // No constant folding of this.
1163     // See if the value can be truncated to float and then reextended.
1164     if (Value *V = FitsInFPType(CFP, APFloat::IEEEsingle))
1165       return V;
1166     if (CFP->getType()->isDoubleTy())
1167       return V;  // Won't shrink.
1168     if (Value *V = FitsInFPType(CFP, APFloat::IEEEdouble))
1169       return V;
1170     // Don't try to shrink to various long double types.
1171   }
1172
1173   return V;
1174 }
1175
1176 Instruction *InstCombiner::visitFPTrunc(FPTruncInst &CI) {
1177   if (Instruction *I = commonCastTransforms(CI))
1178     return I;
1179
1180   // If we have fptrunc(fadd (fpextend x), (fpextend y)), where x and y are
1181   // smaller than the destination type, we can eliminate the truncate by doing
1182   // the add as the smaller type.  This applies to fadd/fsub/fmul/fdiv as well
1183   // as many builtins (sqrt, etc).
1184   BinaryOperator *OpI = dyn_cast<BinaryOperator>(CI.getOperand(0));
1185   if (OpI && OpI->hasOneUse()) {
1186     switch (OpI->getOpcode()) {
1187     default: break;
1188     case Instruction::FAdd:
1189     case Instruction::FSub:
1190     case Instruction::FMul:
1191     case Instruction::FDiv:
1192     case Instruction::FRem:
1193       Type *SrcTy = OpI->getType();
1194       Value *LHSTrunc = LookThroughFPExtensions(OpI->getOperand(0));
1195       Value *RHSTrunc = LookThroughFPExtensions(OpI->getOperand(1));
1196       if (LHSTrunc->getType() != SrcTy &&
1197           RHSTrunc->getType() != SrcTy) {
1198         unsigned DstSize = CI.getType()->getScalarSizeInBits();
1199         // If the source types were both smaller than the destination type of
1200         // the cast, do this xform.
1201         if (LHSTrunc->getType()->getScalarSizeInBits() <= DstSize &&
1202             RHSTrunc->getType()->getScalarSizeInBits() <= DstSize) {
1203           LHSTrunc = Builder->CreateFPExt(LHSTrunc, CI.getType());
1204           RHSTrunc = Builder->CreateFPExt(RHSTrunc, CI.getType());
1205           return BinaryOperator::Create(OpI->getOpcode(), LHSTrunc, RHSTrunc);
1206         }
1207       }
1208       break;
1209     }
1210   }
1211
1212   // Fold (fptrunc (sqrt (fpext x))) -> (sqrtf x)
1213   CallInst *Call = dyn_cast<CallInst>(CI.getOperand(0));
1214   if (Call && Call->getCalledFunction() && TLI->has(LibFunc::sqrtf) &&
1215       Call->getCalledFunction()->getName() == TLI->getName(LibFunc::sqrt) &&
1216       Call->getNumArgOperands() == 1 &&
1217       Call->hasOneUse()) {
1218     CastInst *Arg = dyn_cast<CastInst>(Call->getArgOperand(0));
1219     if (Arg && Arg->getOpcode() == Instruction::FPExt &&
1220         CI.getType()->isFloatTy() &&
1221         Call->getType()->isDoubleTy() &&
1222         Arg->getType()->isDoubleTy() &&
1223         Arg->getOperand(0)->getType()->isFloatTy()) {
1224       Function *Callee = Call->getCalledFunction();
1225       Module *M = CI.getParent()->getParent()->getParent();
1226       Constant *SqrtfFunc = M->getOrInsertFunction("sqrtf",
1227                                                    Callee->getAttributes(),
1228                                                    Builder->getFloatTy(),
1229                                                    Builder->getFloatTy(),
1230                                                    NULL);
1231       CallInst *ret = CallInst::Create(SqrtfFunc, Arg->getOperand(0),
1232                                        "sqrtfcall");
1233       ret->setAttributes(Callee->getAttributes());
1234
1235
1236       // Remove the old Call.  With -fmath-errno, it won't get marked readnone.
1237       ReplaceInstUsesWith(*Call, UndefValue::get(Call->getType()));
1238       EraseInstFromFunction(*Call);
1239       return ret;
1240     }
1241   }
1242
1243   return 0;
1244 }
1245
1246 Instruction *InstCombiner::visitFPExt(CastInst &CI) {
1247   return commonCastTransforms(CI);
1248 }
1249
1250 Instruction *InstCombiner::visitFPToUI(FPToUIInst &FI) {
1251   Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(FI.getOperand(0));
1252   if (OpI == 0)
1253     return commonCastTransforms(FI);
1254
1255   // fptoui(uitofp(X)) --> X
1256   // fptoui(sitofp(X)) --> X
1257   // This is safe if the intermediate type has enough bits in its mantissa to
1258   // accurately represent all values of X.  For example, do not do this with
1259   // i64->float->i64.  This is also safe for sitofp case, because any negative
1260   // 'X' value would cause an undefined result for the fptoui.
1261   if ((isa<UIToFPInst>(OpI) || isa<SIToFPInst>(OpI)) &&
1262       OpI->getOperand(0)->getType() == FI.getType() &&
1263       (int)FI.getType()->getScalarSizeInBits() < /*extra bit for sign */
1264                     OpI->getType()->getFPMantissaWidth())
1265     return ReplaceInstUsesWith(FI, OpI->getOperand(0));
1266
1267   return commonCastTransforms(FI);
1268 }
1269
1270 Instruction *InstCombiner::visitFPToSI(FPToSIInst &FI) {
1271   Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(FI.getOperand(0));
1272   if (OpI == 0)
1273     return commonCastTransforms(FI);
1274
1275   // fptosi(sitofp(X)) --> X
1276   // fptosi(uitofp(X)) --> X
1277   // This is safe if the intermediate type has enough bits in its mantissa to
1278   // accurately represent all values of X.  For example, do not do this with
1279   // i64->float->i64.  This is also safe for sitofp case, because any negative
1280   // 'X' value would cause an undefined result for the fptoui.
1281   if ((isa<UIToFPInst>(OpI) || isa<SIToFPInst>(OpI)) &&
1282       OpI->getOperand(0)->getType() == FI.getType() &&
1283       (int)FI.getType()->getScalarSizeInBits() <=
1284                     OpI->getType()->getFPMantissaWidth())
1285     return ReplaceInstUsesWith(FI, OpI->getOperand(0));
1286
1287   return commonCastTransforms(FI);
1288 }
1289
1290 Instruction *InstCombiner::visitUIToFP(CastInst &CI) {
1291   return commonCastTransforms(CI);
1292 }
1293
1294 Instruction *InstCombiner::visitSIToFP(CastInst &CI) {
1295   return commonCastTransforms(CI);
1296 }
1297
1298 Instruction *InstCombiner::visitIntToPtr(IntToPtrInst &CI) {
1299   // If the source integer type is not the intptr_t type for this target, do a
1300   // trunc or zext to the intptr_t type, then inttoptr of it.  This allows the
1301   // cast to be exposed to other transforms.
1302   if (TD) {
1303     if (CI.getOperand(0)->getType()->getScalarSizeInBits() >
1304         TD->getPointerSizeInBits()) {
1305       Value *P = Builder->CreateTrunc(CI.getOperand(0),
1306                                       TD->getIntPtrType(CI.getContext()));
1307       return new IntToPtrInst(P, CI.getType());
1308     }
1309     if (CI.getOperand(0)->getType()->getScalarSizeInBits() <
1310         TD->getPointerSizeInBits()) {
1311       Value *P = Builder->CreateZExt(CI.getOperand(0),
1312                                      TD->getIntPtrType(CI.getContext()));
1313       return new IntToPtrInst(P, CI.getType());
1314     }
1315   }
1316
1317   if (Instruction *I = commonCastTransforms(CI))
1318     return I;
1319
1320   return 0;
1321 }
1322
1323 /// @brief Implement the transforms for cast of pointer (bitcast/ptrtoint)
1324 Instruction *InstCombiner::commonPointerCastTransforms(CastInst &CI) {
1325   Value *Src = CI.getOperand(0);
1326
1327   if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Src)) {
1328     // If casting the result of a getelementptr instruction with no offset, turn
1329     // this into a cast of the original pointer!
1330     if (GEP->hasAllZeroIndices()) {
1331       // Changing the cast operand is usually not a good idea but it is safe
1332       // here because the pointer operand is being replaced with another
1333       // pointer operand so the opcode doesn't need to change.
1334       Worklist.Add(GEP);
1335       CI.setOperand(0, GEP->getOperand(0));
1336       return &CI;
1337     }
1338
1339     // If the GEP has a single use, and the base pointer is a bitcast, and the
1340     // GEP computes a constant offset, see if we can convert these three
1341     // instructions into fewer.  This typically happens with unions and other
1342     // non-type-safe code.
1343     if (TD && GEP->hasOneUse() && isa<BitCastInst>(GEP->getOperand(0)) &&
1344         GEP->hasAllConstantIndices()) {
1345       // We are guaranteed to get a constant from EmitGEPOffset.
1346       ConstantInt *OffsetV = cast<ConstantInt>(EmitGEPOffset(GEP));
1347       int64_t Offset = OffsetV->getSExtValue();
1348
1349       // Get the base pointer input of the bitcast, and the type it points to.
1350       Value *OrigBase = cast<BitCastInst>(GEP->getOperand(0))->getOperand(0);
1351       Type *GEPIdxTy =
1352       cast<PointerType>(OrigBase->getType())->getElementType();
1353       SmallVector<Value*, 8> NewIndices;
1354       if (FindElementAtOffset(GEPIdxTy, Offset, NewIndices)) {
1355         // If we were able to index down into an element, create the GEP
1356         // and bitcast the result.  This eliminates one bitcast, potentially
1357         // two.
1358         Value *NGEP = cast<GEPOperator>(GEP)->isInBounds() ?
1359         Builder->CreateInBoundsGEP(OrigBase, NewIndices) :
1360         Builder->CreateGEP(OrigBase, NewIndices);
1361         NGEP->takeName(GEP);
1362
1363         if (isa<BitCastInst>(CI))
1364           return new BitCastInst(NGEP, CI.getType());
1365         assert(isa<PtrToIntInst>(CI));
1366         return new PtrToIntInst(NGEP, CI.getType());
1367       }
1368     }
1369   }
1370
1371   return commonCastTransforms(CI);
1372 }
1373
1374 Instruction *InstCombiner::visitPtrToInt(PtrToIntInst &CI) {
1375   // If the destination integer type is not the intptr_t type for this target,
1376   // do a ptrtoint to intptr_t then do a trunc or zext.  This allows the cast
1377   // to be exposed to other transforms.
1378   if (TD) {
1379     if (CI.getType()->getScalarSizeInBits() < TD->getPointerSizeInBits()) {
1380       Value *P = Builder->CreatePtrToInt(CI.getOperand(0),
1381                                          TD->getIntPtrType(CI.getContext()));
1382       return new TruncInst(P, CI.getType());
1383     }
1384     if (CI.getType()->getScalarSizeInBits() > TD->getPointerSizeInBits()) {
1385       Value *P = Builder->CreatePtrToInt(CI.getOperand(0),
1386                                          TD->getIntPtrType(CI.getContext()));
1387       return new ZExtInst(P, CI.getType());
1388     }
1389   }
1390
1391   return commonPointerCastTransforms(CI);
1392 }
1393
1394 /// OptimizeVectorResize - This input value (which is known to have vector type)
1395 /// is being zero extended or truncated to the specified vector type.  Try to
1396 /// replace it with a shuffle (and vector/vector bitcast) if possible.
1397 ///
1398 /// The source and destination vector types may have different element types.
1399 static Instruction *OptimizeVectorResize(Value *InVal, VectorType *DestTy,
1400                                          InstCombiner &IC) {
1401   // We can only do this optimization if the output is a multiple of the input
1402   // element size, or the input is a multiple of the output element size.
1403   // Convert the input type to have the same element type as the output.
1404   VectorType *SrcTy = cast<VectorType>(InVal->getType());
1405
1406   if (SrcTy->getElementType() != DestTy->getElementType()) {
1407     // The input types don't need to be identical, but for now they must be the
1408     // same size.  There is no specific reason we couldn't handle things like
1409     // <4 x i16> -> <4 x i32> by bitcasting to <2 x i32> but haven't gotten
1410     // there yet.
1411     if (SrcTy->getElementType()->getPrimitiveSizeInBits() !=
1412         DestTy->getElementType()->getPrimitiveSizeInBits())
1413       return 0;
1414
1415     SrcTy = VectorType::get(DestTy->getElementType(), SrcTy->getNumElements());
1416     InVal = IC.Builder->CreateBitCast(InVal, SrcTy);
1417   }
1418
1419   // Now that the element types match, get the shuffle mask and RHS of the
1420   // shuffle to use, which depends on whether we're increasing or decreasing the
1421   // size of the input.
1422   SmallVector<Constant*, 16> ShuffleMask;
1423   Value *V2;
1424   IntegerType *Int32Ty = Type::getInt32Ty(SrcTy->getContext());
1425
1426   if (SrcTy->getNumElements() > DestTy->getNumElements()) {
1427     // If we're shrinking the number of elements, just shuffle in the low
1428     // elements from the input and use undef as the second shuffle input.
1429     V2 = UndefValue::get(SrcTy);
1430     for (unsigned i = 0, e = DestTy->getNumElements(); i != e; ++i)
1431       ShuffleMask.push_back(ConstantInt::get(Int32Ty, i));
1432
1433   } else {
1434     // If we're increasing the number of elements, shuffle in all of the
1435     // elements from InVal and fill the rest of the result elements with zeros
1436     // from a constant zero.
1437     V2 = Constant::getNullValue(SrcTy);
1438     unsigned SrcElts = SrcTy->getNumElements();
1439     for (unsigned i = 0, e = SrcElts; i != e; ++i)
1440       ShuffleMask.push_back(ConstantInt::get(Int32Ty, i));
1441
1442     // The excess elements reference the first element of the zero input.
1443     ShuffleMask.append(DestTy->getNumElements()-SrcElts,
1444                        ConstantInt::get(Int32Ty, SrcElts));
1445   }
1446
1447   return new ShuffleVectorInst(InVal, V2, ConstantVector::get(ShuffleMask));
1448 }
1449
1450 static bool isMultipleOfTypeSize(unsigned Value, Type *Ty) {
1451   return Value % Ty->getPrimitiveSizeInBits() == 0;
1452 }
1453
1454 static unsigned getTypeSizeIndex(unsigned Value, Type *Ty) {
1455   return Value / Ty->getPrimitiveSizeInBits();
1456 }
1457
1458 /// CollectInsertionElements - V is a value which is inserted into a vector of
1459 /// VecEltTy.  Look through the value to see if we can decompose it into
1460 /// insertions into the vector.  See the example in the comment for
1461 /// OptimizeIntegerToVectorInsertions for the pattern this handles.
1462 /// The type of V is always a non-zero multiple of VecEltTy's size.
1463 ///
1464 /// This returns false if the pattern can't be matched or true if it can,
1465 /// filling in Elements with the elements found here.
1466 static bool CollectInsertionElements(Value *V, unsigned ElementIndex,
1467                                      SmallVectorImpl<Value*> &Elements,
1468                                      Type *VecEltTy) {
1469   // Undef values never contribute useful bits to the result.
1470   if (isa<UndefValue>(V)) return true;
1471
1472   // If we got down to a value of the right type, we win, try inserting into the
1473   // right element.
1474   if (V->getType() == VecEltTy) {
1475     // Inserting null doesn't actually insert any elements.
1476     if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
1477       if (C->isNullValue())
1478         return true;
1479
1480     // Fail if multiple elements are inserted into this slot.
1481     if (ElementIndex >= Elements.size() || Elements[ElementIndex] != 0)
1482       return false;
1483
1484     Elements[ElementIndex] = V;
1485     return true;
1486   }
1487
1488   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V)) {
1489     // Figure out the # elements this provides, and bitcast it or slice it up
1490     // as required.
1491     unsigned NumElts = getTypeSizeIndex(C->getType()->getPrimitiveSizeInBits(),
1492                                         VecEltTy);
1493     // If the constant is the size of a vector element, we just need to bitcast
1494     // it to the right type so it gets properly inserted.
1495     if (NumElts == 1)
1496       return CollectInsertionElements(ConstantExpr::getBitCast(C, VecEltTy),
1497                                       ElementIndex, Elements, VecEltTy);
1498
1499     // Okay, this is a constant that covers multiple elements.  Slice it up into
1500     // pieces and insert each element-sized piece into the vector.
1501     if (!isa<IntegerType>(C->getType()))
1502       C = ConstantExpr::getBitCast(C, IntegerType::get(V->getContext(),
1503                                        C->getType()->getPrimitiveSizeInBits()));
1504     unsigned ElementSize = VecEltTy->getPrimitiveSizeInBits();
1505     Type *ElementIntTy = IntegerType::get(C->getContext(), ElementSize);
1506
1507     for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i) {
1508       Constant *Piece = ConstantExpr::getLShr(C, ConstantInt::get(C->getType(),
1509                                                                i*ElementSize));
1510       Piece = ConstantExpr::getTrunc(Piece, ElementIntTy);
1511       if (!CollectInsertionElements(Piece, ElementIndex+i, Elements, VecEltTy))
1512         return false;
1513     }
1514     return true;
1515   }
1516
1517   if (!V->hasOneUse()) return false;
1518
1519   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
1520   if (I == 0) return false;
1521   switch (I->getOpcode()) {
1522   default: return false; // Unhandled case.
1523   case Instruction::BitCast:
1524     return CollectInsertionElements(I->getOperand(0), ElementIndex,
1525                                     Elements, VecEltTy);
1526   case Instruction::ZExt:
1527     if (!isMultipleOfTypeSize(
1528                           I->getOperand(0)->getType()->getPrimitiveSizeInBits(),
1529                               VecEltTy))
1530       return false;
1531     return CollectInsertionElements(I->getOperand(0), ElementIndex,
1532                                     Elements, VecEltTy);
1533   case Instruction::Or:
1534     return CollectInsertionElements(I->getOperand(0), ElementIndex,
1535                                     Elements, VecEltTy) &&
1536            CollectInsertionElements(I->getOperand(1), ElementIndex,
1537                                     Elements, VecEltTy);
1538   case Instruction::Shl: {
1539     // Must be shifting by a constant that is a multiple of the element size.
1540     ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1));
1541     if (CI == 0) return false;
1542     if (!isMultipleOfTypeSize(CI->getZExtValue(), VecEltTy)) return false;
1543     unsigned IndexShift = getTypeSizeIndex(CI->getZExtValue(), VecEltTy);
1544
1545     return CollectInsertionElements(I->getOperand(0), ElementIndex+IndexShift,
1546                                     Elements, VecEltTy);
1547   }
1548
1549   }
1550 }
1551
1552
1553 /// OptimizeIntegerToVectorInsertions - If the input is an 'or' instruction, we
1554 /// may be doing shifts and ors to assemble the elements of the vector manually.
1555 /// Try to rip the code out and replace it with insertelements.  This is to
1556 /// optimize code like this:
1557 ///
1558 ///    %tmp37 = bitcast float %inc to i32
1559 ///    %tmp38 = zext i32 %tmp37 to i64
1560 ///    %tmp31 = bitcast float %inc5 to i32
1561 ///    %tmp32 = zext i32 %tmp31 to i64
1562 ///    %tmp33 = shl i64 %tmp32, 32
1563 ///    %ins35 = or i64 %tmp33, %tmp38
1564 ///    %tmp43 = bitcast i64 %ins35 to <2 x float>
1565 ///
1566 /// Into two insertelements that do "buildvector{%inc, %inc5}".
1567 static Value *OptimizeIntegerToVectorInsertions(BitCastInst &CI,
1568                                                 InstCombiner &IC) {
1569   VectorType *DestVecTy = cast<VectorType>(CI.getType());
1570   Value *IntInput = CI.getOperand(0);
1571
1572   SmallVector<Value*, 8> Elements(DestVecTy->getNumElements());
1573   if (!CollectInsertionElements(IntInput, 0, Elements,
1574                                 DestVecTy->getElementType()))
1575     return 0;
1576
1577   // If we succeeded, we know that all of the element are specified by Elements
1578   // or are zero if Elements has a null entry.  Recast this as a set of
1579   // insertions.
1580   Value *Result = Constant::getNullValue(CI.getType());
1581   for (unsigned i = 0, e = Elements.size(); i != e; ++i) {
1582     if (Elements[i] == 0) continue;  // Unset element.
1583
1584     Result = IC.Builder->CreateInsertElement(Result, Elements[i],
1585                                              IC.Builder->getInt32(i));
1586   }
1587
1588   return Result;
1589 }
1590
1591
1592 /// OptimizeIntToFloatBitCast - See if we can optimize an integer->float/double
1593 /// bitcast.  The various long double bitcasts can't get in here.
1594 static Instruction *OptimizeIntToFloatBitCast(BitCastInst &CI,InstCombiner &IC){
1595   Value *Src = CI.getOperand(0);
1596   Type *DestTy = CI.getType();
1597
1598   // If this is a bitcast from int to float, check to see if the int is an
1599   // extraction from a vector.
1600   Value *VecInput = 0;
1601   // bitcast(trunc(bitcast(somevector)))
1602   if (match(Src, m_Trunc(m_BitCast(m_Value(VecInput)))) &&
1603       isa<VectorType>(VecInput->getType())) {
1604     VectorType *VecTy = cast<VectorType>(VecInput->getType());
1605     unsigned DestWidth = DestTy->getPrimitiveSizeInBits();
1606
1607     if (VecTy->getPrimitiveSizeInBits() % DestWidth == 0) {
1608       // If the element type of the vector doesn't match the result type,
1609       // bitcast it to be a vector type we can extract from.
1610       if (VecTy->getElementType() != DestTy) {
1611         VecTy = VectorType::get(DestTy,
1612                                 VecTy->getPrimitiveSizeInBits() / DestWidth);
1613         VecInput = IC.Builder->CreateBitCast(VecInput, VecTy);
1614       }
1615
1616       return ExtractElementInst::Create(VecInput, IC.Builder->getInt32(0));
1617     }
1618   }
1619
1620   // bitcast(trunc(lshr(bitcast(somevector), cst))
1621   ConstantInt *ShAmt = 0;
1622   if (match(Src, m_Trunc(m_LShr(m_BitCast(m_Value(VecInput)),
1623                                 m_ConstantInt(ShAmt)))) &&
1624       isa<VectorType>(VecInput->getType())) {
1625     VectorType *VecTy = cast<VectorType>(VecInput->getType());
1626     unsigned DestWidth = DestTy->getPrimitiveSizeInBits();
1627     if (VecTy->getPrimitiveSizeInBits() % DestWidth == 0 &&
1628         ShAmt->getZExtValue() % DestWidth == 0) {
1629       // If the element type of the vector doesn't match the result type,
1630       // bitcast it to be a vector type we can extract from.
1631       if (VecTy->getElementType() != DestTy) {
1632         VecTy = VectorType::get(DestTy,
1633                                 VecTy->getPrimitiveSizeInBits() / DestWidth);
1634         VecInput = IC.Builder->CreateBitCast(VecInput, VecTy);
1635       }
1636
1637       unsigned Elt = ShAmt->getZExtValue() / DestWidth;
1638       return ExtractElementInst::Create(VecInput, IC.Builder->getInt32(Elt));
1639     }
1640   }
1641   return 0;
1642 }
1643
1644 Instruction *InstCombiner::visitBitCast(BitCastInst &CI) {
1645   // If the operands are integer typed then apply the integer transforms,
1646   // otherwise just apply the common ones.
1647   Value *Src = CI.getOperand(0);
1648   Type *SrcTy = Src->getType();
1649   Type *DestTy = CI.getType();
1650
1651   // Get rid of casts from one type to the same type. These are useless and can
1652   // be replaced by the operand.
1653   if (DestTy == Src->getType())
1654     return ReplaceInstUsesWith(CI, Src);
1655
1656   if (PointerType *DstPTy = dyn_cast<PointerType>(DestTy)) {
1657     PointerType *SrcPTy = cast<PointerType>(SrcTy);
1658     Type *DstElTy = DstPTy->getElementType();
1659     Type *SrcElTy = SrcPTy->getElementType();
1660
1661     // If the address spaces don't match, don't eliminate the bitcast, which is
1662     // required for changing types.
1663     if (SrcPTy->getAddressSpace() != DstPTy->getAddressSpace())
1664       return 0;
1665
1666     // If we are casting a alloca to a pointer to a type of the same
1667     // size, rewrite the allocation instruction to allocate the "right" type.
1668     // There is no need to modify malloc calls because it is their bitcast that
1669     // needs to be cleaned up.
1670     if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(Src))
1671       if (Instruction *V = PromoteCastOfAllocation(CI, *AI))
1672         return V;
1673
1674     // If the source and destination are pointers, and this cast is equivalent
1675     // to a getelementptr X, 0, 0, 0...  turn it into the appropriate gep.
1676     // This can enhance SROA and other transforms that want type-safe pointers.
1677     Constant *ZeroUInt =
1678       Constant::getNullValue(Type::getInt32Ty(CI.getContext()));
1679     unsigned NumZeros = 0;
1680     while (SrcElTy != DstElTy &&
1681            isa<CompositeType>(SrcElTy) && !SrcElTy->isPointerTy() &&
1682            SrcElTy->getNumContainedTypes() /* not "{}" */) {
1683       SrcElTy = cast<CompositeType>(SrcElTy)->getTypeAtIndex(ZeroUInt);
1684       ++NumZeros;
1685     }
1686
1687     // If we found a path from the src to dest, create the getelementptr now.
1688     if (SrcElTy == DstElTy) {
1689       SmallVector<Value*, 8> Idxs(NumZeros+1, ZeroUInt);
1690       return GetElementPtrInst::CreateInBounds(Src, Idxs);
1691     }
1692   }
1693
1694   // Try to optimize int -> float bitcasts.
1695   if ((DestTy->isFloatTy() || DestTy->isDoubleTy()) && isa<IntegerType>(SrcTy))
1696     if (Instruction *I = OptimizeIntToFloatBitCast(CI, *this))
1697       return I;
1698
1699   if (VectorType *DestVTy = dyn_cast<VectorType>(DestTy)) {
1700     if (DestVTy->getNumElements() == 1 && !SrcTy->isVectorTy()) {
1701       Value *Elem = Builder->CreateBitCast(Src, DestVTy->getElementType());
1702       return InsertElementInst::Create(UndefValue::get(DestTy), Elem,
1703                      Constant::getNullValue(Type::getInt32Ty(CI.getContext())));
1704       // FIXME: Canonicalize bitcast(insertelement) -> insertelement(bitcast)
1705     }
1706
1707     if (isa<IntegerType>(SrcTy)) {
1708       // If this is a cast from an integer to vector, check to see if the input
1709       // is a trunc or zext of a bitcast from vector.  If so, we can replace all
1710       // the casts with a shuffle and (potentially) a bitcast.
1711       if (isa<TruncInst>(Src) || isa<ZExtInst>(Src)) {
1712         CastInst *SrcCast = cast<CastInst>(Src);
1713         if (BitCastInst *BCIn = dyn_cast<BitCastInst>(SrcCast->getOperand(0)))
1714           if (isa<VectorType>(BCIn->getOperand(0)->getType()))
1715             if (Instruction *I = OptimizeVectorResize(BCIn->getOperand(0),
1716                                                cast<VectorType>(DestTy), *this))
1717               return I;
1718       }
1719
1720       // If the input is an 'or' instruction, we may be doing shifts and ors to
1721       // assemble the elements of the vector manually.  Try to rip the code out
1722       // and replace it with insertelements.
1723       if (Value *V = OptimizeIntegerToVectorInsertions(CI, *this))
1724         return ReplaceInstUsesWith(CI, V);
1725     }
1726   }
1727
1728   if (VectorType *SrcVTy = dyn_cast<VectorType>(SrcTy)) {
1729     if (SrcVTy->getNumElements() == 1 && !DestTy->isVectorTy()) {
1730       Value *Elem =
1731         Builder->CreateExtractElement(Src,
1732                    Constant::getNullValue(Type::getInt32Ty(CI.getContext())));
1733       return CastInst::Create(Instruction::BitCast, Elem, DestTy);
1734     }
1735   }
1736
1737   if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(Src)) {
1738     // Okay, we have (bitcast (shuffle ..)).  Check to see if this is
1739     // a bitcast to a vector with the same # elts.
1740     if (SVI->hasOneUse() && DestTy->isVectorTy() &&
1741         cast<VectorType>(DestTy)->getNumElements() ==
1742               SVI->getType()->getNumElements() &&
1743         SVI->getType()->getNumElements() ==
1744           cast<VectorType>(SVI->getOperand(0)->getType())->getNumElements()) {
1745       BitCastInst *Tmp;
1746       // If either of the operands is a cast from CI.getType(), then
1747       // evaluating the shuffle in the casted destination's type will allow
1748       // us to eliminate at least one cast.
1749       if (((Tmp = dyn_cast<BitCastInst>(SVI->getOperand(0))) &&
1750            Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy) ||
1751           ((Tmp = dyn_cast<BitCastInst>(SVI->getOperand(1))) &&
1752            Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy)) {
1753         Value *LHS = Builder->CreateBitCast(SVI->getOperand(0), DestTy);
1754         Value *RHS = Builder->CreateBitCast(SVI->getOperand(1), DestTy);
1755         // Return a new shuffle vector.  Use the same element ID's, as we
1756         // know the vector types match #elts.
1757         return new ShuffleVectorInst(LHS, RHS, SVI->getOperand(2));
1758       }
1759     }
1760   }
1761
1762   if (SrcTy->isPointerTy())
1763     return commonPointerCastTransforms(CI);
1764   return commonCastTransforms(CI);
1765 }