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/Target/TargetData.h"
  16 #include "llvm/Support/PatternMatch.h"
  17 using namespace llvm;
  18 using namespace PatternMatch;
  19
  20 /// CanEvaluateInDifferentType - Return true if we can take the specified value
  21 /// and return it as type Ty without inserting any new casts and without
  22 /// changing the computed value.  This is used by code that tries to decide
  23 /// whether promoting or shrinking integer operations to wider or smaller types
  24 /// will allow us to eliminate a truncate or extend.
  25 ///
  26 /// This is a truncation operation if Ty is smaller than V->getType(), or an
  27 /// extension operation if Ty is larger.
  28 ///
  29 /// If CastOpc is a truncation, then Ty will be a type smaller than V.  We
  30 /// should return true if trunc(V) can be computed by computing V in the smaller
  31 /// type.  If V is an instruction, then trunc(inst(x,y)) can be computed as
  32 /// inst(trunc(x),trunc(y)), which only makes sense if x and y can be
  33 /// efficiently truncated.
  34 ///
  35 /// If CastOpc is a sext or zext, we are asking if the low bits of the value can
  36 /// bit computed in a larger type, which is then and'd or sext_in_reg'd to get
  37 /// the final result.
  38 bool InstCombiner::CanEvaluateInDifferentType(Value *V, const Type *Ty,
  39                                               unsigned CastOpc,
  40                                               int &NumCastsRemoved){
  41   // We can always evaluate constants in another type.
  42   if (isa<Constant>(V))
  43     return true;
  44
  45   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
  46   if (!I) return false;
  47
  48   const Type *OrigTy = V->getType();
  49
  50   // If this is an extension or truncate, we can often eliminate it.
  51   if (isa<TruncInst>(I) || isa<ZExtInst>(I) || isa<SExtInst>(I)) {
  52     // If this is a cast from the destination type, we can trivially eliminate
  53     // it, and this will remove a cast overall.
  54     if (I->getOperand(0)->getType() == Ty) {
  55       // If the first operand is itself a cast, and is eliminable, do not count
  56       // this as an eliminable cast.  We would prefer to eliminate those two
  57       // casts first.
  58       if (!isa<CastInst>(I->getOperand(0)) && I->hasOneUse())
  59         ++NumCastsRemoved;
  60       return true;
  61     }
  62   }
  63
  64   // We can't extend or shrink something that has multiple uses: doing so would
  65   // require duplicating the instruction in general, which isn't profitable.
  66   if (!I->hasOneUse()) return false;
  67
  68   unsigned Opc = I->getOpcode();
  69   switch (Opc) {
  70   case Instruction::Add:
  71   case Instruction::Sub:
  72   case Instruction::Mul:
  73   case Instruction::And:
  74   case Instruction::Or:
  75   case Instruction::Xor:
  76     // These operators can all arbitrarily be extended or truncated.
  77     return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
  78                                       NumCastsRemoved) &&
  79            CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, CastOpc,
  80                                       NumCastsRemoved);
  81
  82   case Instruction::UDiv:
  83   case Instruction::URem: {
  84     // UDiv and URem can be truncated if all the truncated bits are zero.
  85     uint32_t OrigBitWidth = OrigTy->getScalarSizeInBits();
  86     uint32_t BitWidth = Ty->getScalarSizeInBits();
  87     if (BitWidth < OrigBitWidth) {
  88       APInt Mask = APInt::getHighBitsSet(OrigBitWidth, OrigBitWidth-BitWidth);
  89       if (MaskedValueIsZero(I->getOperand(0), Mask) &&
  90           MaskedValueIsZero(I->getOperand(1), Mask)) {
  91         return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
  92                                           NumCastsRemoved) &&
  93                CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, CastOpc,
  94                                           NumCastsRemoved);
  95       }
  96     }
  97     break;
  98   }
  99   case Instruction::Shl:
 100     // If we are truncating the result of this SHL, and if it's a shift of a
 101     // constant amount, we can always perform a SHL in a smaller type.
 102     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
 103       uint32_t BitWidth = Ty->getScalarSizeInBits();
 104       if (BitWidth < OrigTy->getScalarSizeInBits() &&
 105           CI->getLimitedValue(BitWidth) < BitWidth)
 106         return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
 107                                           NumCastsRemoved);
 108     }
 109     break;
 110   case Instruction::LShr:
 111     // If this is a truncate of a logical shr, we can truncate it to a smaller
 112     // lshr iff we know that the bits we would otherwise be shifting in are
 113     // already zeros.
 114     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
 115       uint32_t OrigBitWidth = OrigTy->getScalarSizeInBits();
 116       uint32_t BitWidth = Ty->getScalarSizeInBits();
 117       if (BitWidth < OrigBitWidth &&
 118           MaskedValueIsZero(I->getOperand(0),
 119             APInt::getHighBitsSet(OrigBitWidth, OrigBitWidth-BitWidth)) &&
 120           CI->getLimitedValue(BitWidth) < BitWidth) {
 121         return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
 122                                           NumCastsRemoved);
 123       }
 124     }
 125     break;
 126   case Instruction::ZExt:
 127   case Instruction::SExt:
 128   case Instruction::Trunc:
 129     // If this is the same kind of case as our original (e.g. zext+zext), we
 130     // can safely replace it.  Note that replacing it does not reduce the number
 131     // of casts in the input.
 132     if (Opc == CastOpc)
 133       return true;
 134
 135     // sext (zext ty1), ty2 -> zext ty2
 136     if (CastOpc == Instruction::SExt && Opc == Instruction::ZExt)
 137       return true;
 138     break;
 139   case Instruction::Select: {
 140     SelectInst *SI = cast<SelectInst>(I);
 141     return CanEvaluateInDifferentType(SI->getTrueValue(), Ty, CastOpc,
 142                                       NumCastsRemoved) &&
 143            CanEvaluateInDifferentType(SI->getFalseValue(), Ty, CastOpc,
 144                                       NumCastsRemoved);
 145   }
 146   case Instruction::PHI: {
 147     // We can change a phi if we can change all operands.
 148     PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
 149     for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
 150       if (!CanEvaluateInDifferentType(PN->getIncomingValue(i), Ty, CastOpc,
 151                                       NumCastsRemoved))
 152         return false;
 153     return true;
 154   }
 155   default:
 156     // TODO: Can handle more cases here.
 157     break;
 158   }
 159
 160   return false;
 161 }
 162
 163 /// EvaluateInDifferentType - Given an expression that
 164 /// CanEvaluateInDifferentType returns true for, actually insert the code to
 165 /// evaluate the expression.
 166 Value *InstCombiner::EvaluateInDifferentType(Value *V, const Type *Ty,
 167                                              bool isSigned) {
 168   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
 169     return ConstantExpr::getIntegerCast(C, Ty, isSigned /*Sext or ZExt*/);
 170
 171   // Otherwise, it must be an instruction.
 172   Instruction *I = cast<Instruction>(V);
 173   Instruction *Res = 0;
 174   unsigned Opc = I->getOpcode();
 175   switch (Opc) {
 176   case Instruction::Add:
 177   case Instruction::Sub:
 178   case Instruction::Mul:
 179   case Instruction::And:
 180   case Instruction::Or:
 181   case Instruction::Xor:
 182   case Instruction::AShr:
 183   case Instruction::LShr:
 184   case Instruction::Shl:
 185   case Instruction::UDiv:
 186   case Instruction::URem: {
 187     Value *LHS = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, isSigned);
 188     Value *RHS = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, isSigned);
 189     Res = BinaryOperator::Create((Instruction::BinaryOps)Opc, LHS, RHS);
 190     break;
 191   }
 192   case Instruction::Trunc:
 193   case Instruction::ZExt:
 194   case Instruction::SExt:
 195     // If the source type of the cast is the type we're trying for then we can
 196     // just return the source.  There's no need to insert it because it is not
 197     // new.
 198     if (I->getOperand(0)->getType() == Ty)
 199       return I->getOperand(0);
 200
 201     // Otherwise, must be the same type of cast, so just reinsert a new one.
 202     Res = CastInst::Create(cast<CastInst>(I)->getOpcode(), I->getOperand(0),Ty);
 203     break;
 204   case Instruction::Select: {
 205     Value *True = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, isSigned);
 206     Value *False = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(2), Ty, isSigned);
 207     Res = SelectInst::Create(I->getOperand(0), True, False);
 208     break;
 209   }
 210   case Instruction::PHI: {
 211     PHINode *OPN = cast<PHINode>(I);
 212     PHINode *NPN = PHINode::Create(Ty);
 213     for (unsigned i = 0, e = OPN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
 214       Value *V =EvaluateInDifferentType(OPN->getIncomingValue(i), Ty, isSigned);
 215       NPN->addIncoming(V, OPN->getIncomingBlock(i));
 216     }
 217     Res = NPN;
 218     break;
 219   }
 220   default:
 221     // TODO: Can handle more cases here.
 222     llvm_unreachable("Unreachable!");
 223     break;
 224   }
 225
 226   Res->takeName(I);
 227   return InsertNewInstBefore(Res, *I);
 228 }
 229
 230
 231 /// This function is a wrapper around CastInst::isEliminableCastPair. It
 232 /// simply extracts arguments and returns what that function returns.
 233 static Instruction::CastOps
 234 isEliminableCastPair(
 235   const CastInst *CI, ///< The first cast instruction
 236   unsigned opcode,       ///< The opcode of the second cast instruction
 237   const Type *DstTy,     ///< The target type for the second cast instruction
 238   TargetData *TD         ///< The target data for pointer size
 239 ) {
 240
 241   const Type *SrcTy = CI->getOperand(0)->getType();   // A from above
 242   const Type *MidTy = CI->getType();                  // B from above
 243
 244   // Get the opcodes of the two Cast instructions
 245   Instruction::CastOps firstOp = Instruction::CastOps(CI->getOpcode());
 246   Instruction::CastOps secondOp = Instruction::CastOps(opcode);
 247
 248   unsigned Res = CastInst::isEliminableCastPair(firstOp, secondOp, SrcTy, MidTy,
 249                                                 DstTy,
 250                                   TD ? TD->getIntPtrType(CI->getContext()) : 0);
 251
 252   // We don't want to form an inttoptr or ptrtoint that converts to an integer
 253   // type that differs from the pointer size.
 254   if ((Res == Instruction::IntToPtr &&
 255           (!TD || SrcTy != TD->getIntPtrType(CI->getContext()))) ||
 256       (Res == Instruction::PtrToInt &&
 257           (!TD || DstTy != TD->getIntPtrType(CI->getContext()))))
 258     Res = 0;
 259
 260   return Instruction::CastOps(Res);
 261 }
 262
 263 /// ValueRequiresCast - Return true if the cast from "V to Ty" actually results
 264 /// in any code being generated.  It does not require codegen if V is simple
 265 /// enough or if the cast can be folded into other casts.
 266 bool InstCombiner::ValueRequiresCast(Instruction::CastOps opcode,const Value *V,
 267                                      const Type *Ty) {
 268   if (V->getType() == Ty || isa<Constant>(V)) return false;
 269
 270   // If this is another cast that can be eliminated, it isn't codegen either.
 271   if (const CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(V))
 272     if (isEliminableCastPair(CI, opcode, Ty, TD))
 273       return false;
 274   return true;
 275 }
 276
 277
 278 /// @brief Implement the transforms common to all CastInst visitors.
 279 Instruction *InstCombiner::commonCastTransforms(CastInst &CI) {
 280   Value *Src = CI.getOperand(0);
 281
 282   // Many cases of "cast of a cast" are eliminable. If it's eliminable we just
 283   // eliminate it now.
 284   if (CastInst *CSrc = dyn_cast<CastInst>(Src)) {   // A->B->C cast
 285     if (Instruction::CastOps opc =
 286         isEliminableCastPair(CSrc, CI.getOpcode(), CI.getType(), TD)) {
 287       // The first cast (CSrc) is eliminable so we need to fix up or replace
 288       // the second cast (CI). CSrc will then have a good chance of being dead.
 289       return CastInst::Create(opc, CSrc->getOperand(0), CI.getType());
 290     }
 291   }
 292
 293   // If we are casting a select then fold the cast into the select
 294   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Src))
 295     if (Instruction *NV = FoldOpIntoSelect(CI, SI))
 296       return NV;
 297
 298   // If we are casting a PHI then fold the cast into the PHI
 299   if (isa<PHINode>(Src)) {
 300     // We don't do this if this would create a PHI node with an illegal type if
 301     // it is currently legal.
 302     if (!isa<IntegerType>(Src->getType()) ||
 303         !isa<IntegerType>(CI.getType()) ||
 304         ShouldChangeType(CI.getType(), Src->getType()))
 305       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(CI))
 306         return NV;
 307   }
 308
 309   return 0;
 310 }
 311
 312 /// @brief Implement the transforms for cast of pointer (bitcast/ptrtoint)
 313 Instruction *InstCombiner::commonPointerCastTransforms(CastInst &CI) {
 314   Value *Src = CI.getOperand(0);
 315
 316   if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Src)) {
 317     // If casting the result of a getelementptr instruction with no offset, turn
 318     // this into a cast of the original pointer!
 319     if (GEP->hasAllZeroIndices()) {
 320       // Changing the cast operand is usually not a good idea but it is safe
 321       // here because the pointer operand is being replaced with another
 322       // pointer operand so the opcode doesn't need to change.
 323       Worklist.Add(GEP);
 324       CI.setOperand(0, GEP->getOperand(0));
 325       return &CI;
 326     }
 327
 328     // If the GEP has a single use, and the base pointer is a bitcast, and the
 329     // GEP computes a constant offset, see if we can convert these three
 330     // instructions into fewer.  This typically happens with unions and other
 331     // non-type-safe code.
 332     if (TD && GEP->hasOneUse() && isa<BitCastInst>(GEP->getOperand(0))) {
 333       if (GEP->hasAllConstantIndices()) {
 334         // We are guaranteed to get a constant from EmitGEPOffset.
 335         ConstantInt *OffsetV = cast<ConstantInt>(EmitGEPOffset(GEP));
 336         int64_t Offset = OffsetV->getSExtValue();
 337
 338         // Get the base pointer input of the bitcast, and the type it points to.
 339         Value *OrigBase = cast<BitCastInst>(GEP->getOperand(0))->getOperand(0);
 340         const Type *GEPIdxTy =
 341           cast<PointerType>(OrigBase->getType())->getElementType();
 342         SmallVector<Value*, 8> NewIndices;
 343         if (FindElementAtOffset(GEPIdxTy, Offset, NewIndices)) {
 344           // If we were able to index down into an element, create the GEP
 345           // and bitcast the result.  This eliminates one bitcast, potentially
 346           // two.
 347           Value *NGEP = cast<GEPOperator>(GEP)->isInBounds() ?
 348             Builder->CreateInBoundsGEP(OrigBase,
 349                                        NewIndices.begin(), NewIndices.end()) :
 350             Builder->CreateGEP(OrigBase, NewIndices.begin(), NewIndices.end());
 351           NGEP->takeName(GEP);
 352
 353           if (isa<BitCastInst>(CI))
 354             return new BitCastInst(NGEP, CI.getType());
 355           assert(isa<PtrToIntInst>(CI));
 356           return new PtrToIntInst(NGEP, CI.getType());
 357         }
 358       }
 359     }
 360   }
 361
 362   return commonCastTransforms(CI);
 363 }
 364
 365 /// commonIntCastTransforms - This function implements the common transforms
 366 /// for trunc, zext, and sext.
 367 Instruction *InstCombiner::commonIntCastTransforms(CastInst &CI) {
 368   if (Instruction *Result = commonCastTransforms(CI))
 369     return Result;
 370
 371   Value *Src = CI.getOperand(0);
 372   const Type *SrcTy = Src->getType();
 373   const Type *DestTy = CI.getType();
 374   uint32_t SrcBitSize = SrcTy->getScalarSizeInBits();
 375   uint32_t DestBitSize = DestTy->getScalarSizeInBits();
 376
 377   // See if we can simplify any instructions used by the LHS whose sole
 378   // purpose is to compute bits we don't care about.
 379   if (SimplifyDemandedInstructionBits(CI))
 380     return &CI;
 381
 382   // If the source isn't an instruction or has more than one use then we
 383   // can't do anything more.
 384   Instruction *SrcI = dyn_cast<Instruction>(Src);
 385   if (!SrcI || !Src->hasOneUse())
 386     return 0;
 387
 388   // Attempt to propagate the cast into the instruction for int->int casts.
 389   int NumCastsRemoved = 0;
 390   // Only do this if the dest type is a simple type, don't convert the
 391   // expression tree to something weird like i93 unless the source is also
 392   // strange.
 393   if ((isa<VectorType>(DestTy) ||
 394        ShouldChangeType(SrcI->getType(), DestTy)) &&
 395       CanEvaluateInDifferentType(SrcI, DestTy,
 396                                  CI.getOpcode(), NumCastsRemoved)) {
 397     // If this cast is a truncate, evaluting in a different type always
 398     // eliminates the cast, so it is always a win.  If this is a zero-extension,
 399     // we need to do an AND to maintain the clear top-part of the computation,
 400     // so we require that the input have eliminated at least one cast.  If this
 401     // is a sign extension, we insert two new casts (to do the extension) so we
 402     // require that two casts have been eliminated.
 403     bool DoXForm = false;
 404     bool JustReplace = false;
 405     switch (CI.getOpcode()) {
 406     default:
 407       // All the others use floating point so we shouldn't actually
 408       // get here because of the check above.
 409       llvm_unreachable("Unknown cast type");
 410     case Instruction::Trunc:
 411       DoXForm = true;
 412       break;
 413     case Instruction::ZExt: {
 414       DoXForm = NumCastsRemoved >= 1;
 415
 416       if (!DoXForm && 0) {
 417         // If it's unnecessary to issue an AND to clear the high bits, it's
 418         // always profitable to do this xform.
 419         Value *TryRes = EvaluateInDifferentType(SrcI, DestTy, false);
 420         APInt Mask(APInt::getBitsSet(DestBitSize, SrcBitSize, DestBitSize));
 421         if (MaskedValueIsZero(TryRes, Mask))
 422           return ReplaceInstUsesWith(CI, TryRes);
 423
 424         if (Instruction *TryI = dyn_cast<Instruction>(TryRes))
 425           if (TryI->use_empty())
 426             EraseInstFromFunction(*TryI);
 427       }
 428       break;
 429     }
 430     case Instruction::SExt: {
 431       DoXForm = NumCastsRemoved >= 2;
 432       if (!DoXForm && !isa<TruncInst>(SrcI) && 0) {
 433         // If we do not have to emit the truncate + sext pair, then it's always
 434         // profitable to do this xform.
 435         //
 436         // It's not safe to eliminate the trunc + sext pair if one of the
 437         // eliminated cast is a truncate. e.g.
 438         // t2 = trunc i32 t1 to i16
 439         // t3 = sext i16 t2 to i32
 440         // !=
 441         // i32 t1
 442         Value *TryRes = EvaluateInDifferentType(SrcI, DestTy, true);
 443         unsigned NumSignBits = ComputeNumSignBits(TryRes);
 444         if (NumSignBits > (DestBitSize - SrcBitSize))
 445           return ReplaceInstUsesWith(CI, TryRes);
 446
 447         if (Instruction *TryI = dyn_cast<Instruction>(TryRes))
 448           if (TryI->use_empty())
 449             EraseInstFromFunction(*TryI);
 450       }
 451       break;
 452     }
 453     }
 454
 455     if (DoXForm) {
 456       DEBUG(errs() << "ICE: EvaluateInDifferentType converting expression type"
 457             " to avoid cast: " << CI);
 458       Value *Res = EvaluateInDifferentType(SrcI, DestTy,
 459                                            CI.getOpcode() == Instruction::SExt);
 460       if (JustReplace)
 461         // Just replace this cast with the result.
 462         return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
 463
 464       assert(Res->getType() == DestTy);
 465       switch (CI.getOpcode()) {
 466       default: llvm_unreachable("Unknown cast type!");
 467       case Instruction::Trunc:
 468         // Just replace this cast with the result.
 469         return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
 470       case Instruction::ZExt: {
 471         assert(SrcBitSize < DestBitSize && "Not a zext?");
 472
 473         // If the high bits are already zero, just replace this cast with the
 474         // result.
 475         APInt Mask(APInt::getBitsSet(DestBitSize, SrcBitSize, DestBitSize));
 476         if (MaskedValueIsZero(Res, Mask))
 477           return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
 478
 479         // We need to emit an AND to clear the high bits.
 480         Constant *C = ConstantInt::get(CI.getContext(),
 481                                  APInt::getLowBitsSet(DestBitSize, SrcBitSize));
 482         return BinaryOperator::CreateAnd(Res, C);
 483       }
 484       case Instruction::SExt: {
 485         // If the high bits are already filled with sign bit, just replace this
 486         // cast with the result.
 487         unsigned NumSignBits = ComputeNumSignBits(Res);
 488         if (NumSignBits > (DestBitSize - SrcBitSize))
 489           return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
 490
 491         // We need to emit a cast to truncate, then a cast to sext.
 492         return new SExtInst(Builder->CreateTrunc(Res, Src->getType()), DestTy);
 493       }
 494       }
 495     }
 496   }
 497
 498   Value *Op0 = SrcI->getNumOperands() > 0 ? SrcI->getOperand(0) : 0;
 499   Value *Op1 = SrcI->getNumOperands() > 1 ? SrcI->getOperand(1) : 0;
 500
 501   switch (SrcI->getOpcode()) {
 502   case Instruction::Add:
 503   case Instruction::Mul:
 504   case Instruction::And:
 505   case Instruction::Or:
 506   case Instruction::Xor:
 507     // If we are discarding information, rewrite.
 508     if (DestBitSize < SrcBitSize && DestBitSize != 1) {
 509       // Don't insert two casts unless at least one can be eliminated.
 510       if (!ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op1, DestTy) ||
 511           !ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op0, DestTy)) {
 512         Value *Op0c = Builder->CreateTrunc(Op0, DestTy, Op0->getName());
 513         Value *Op1c = Builder->CreateTrunc(Op1, DestTy, Op1->getName());
 514         return BinaryOperator::Create(
 515             cast<BinaryOperator>(SrcI)->getOpcode(), Op0c, Op1c);
 516       }
 517     }
 518
 519     // cast (xor bool X, true) to int  --> xor (cast bool X to int), 1
 520     if (isa<ZExtInst>(CI) && SrcBitSize == 1 &&
 521         SrcI->getOpcode() == Instruction::Xor &&
 522         Op1 == ConstantInt::getTrue(CI.getContext()) &&
 523         (!Op0->hasOneUse() || !isa<CmpInst>(Op0))) {
 524       Value *New = Builder->CreateZExt(Op0, DestTy, Op0->getName());
 525       return BinaryOperator::CreateXor(New,
 526                                       ConstantInt::get(CI.getType(), 1));
 527     }
 528     break;
 529
 530   case Instruction::Shl: {
 531     // Canonicalize trunc inside shl, if we can.
 532     ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1);
 533     if (CI && DestBitSize < SrcBitSize &&
 534         CI->getLimitedValue(DestBitSize) < DestBitSize) {
 535       Value *Op0c = Builder->CreateTrunc(Op0, DestTy, Op0->getName());
 536       Value *Op1c = Builder->CreateTrunc(Op1, DestTy, Op1->getName());
 537       return BinaryOperator::CreateShl(Op0c, Op1c);
 538     }
 539     break;
 540   }
 541   }
 542   return 0;
 543 }
 544
 545
 546 Instruction *InstCombiner::visitTrunc(TruncInst &CI) {
 547   if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
 548     return Result;
 549
 550   Value *Src = CI.getOperand(0);
 551   const Type *Ty = CI.getType();
 552   uint32_t DestBitWidth = Ty->getScalarSizeInBits();
 553   uint32_t SrcBitWidth = Src->getType()->getScalarSizeInBits();
 554
 555   // Canonicalize trunc x to i1 -> (icmp ne (and x, 1), 0)
 556   if (DestBitWidth == 1) {
 557     Constant *One = ConstantInt::get(Src->getType(), 1);
 558     Src = Builder->CreateAnd(Src, One, "tmp");
 559     Value *Zero = Constant::getNullValue(Src->getType());
 560     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Src, Zero);
 561   }
 562
 563   // Optimize trunc(lshr(), c) to pull the shift through the truncate.
 564   ConstantInt *ShAmtV = 0;
 565   Value *ShiftOp = 0;
 566   if (Src->hasOneUse() &&
 567       match(Src, m_LShr(m_Value(ShiftOp), m_ConstantInt(ShAmtV)))) {
 568     uint32_t ShAmt = ShAmtV->getLimitedValue(SrcBitWidth);
 569
 570     // Get a mask for the bits shifting in.
 571     APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(SrcBitWidth, ShAmt).shl(DestBitWidth));
 572     if (MaskedValueIsZero(ShiftOp, Mask)) {
 573       if (ShAmt >= DestBitWidth)        // All zeros.
 574         return ReplaceInstUsesWith(CI, Constant::getNullValue(Ty));
 575
 576       // Okay, we can shrink this.  Truncate the input, then return a new
 577       // shift.
 578       Value *V1 = Builder->CreateTrunc(ShiftOp, Ty, ShiftOp->getName());
 579       Value *V2 = ConstantExpr::getTrunc(ShAmtV, Ty);
 580       return BinaryOperator::CreateLShr(V1, V2);
 581     }
 582   }
 583
 584   return 0;
 585 }
 586
 587 /// transformZExtICmp - Transform (zext icmp) to bitwise / integer operations
 588 /// in order to eliminate the icmp.
 589 Instruction *InstCombiner::transformZExtICmp(ICmpInst *ICI, Instruction &CI,
 590                                              bool DoXform) {
 591   // If we are just checking for a icmp eq of a single bit and zext'ing it
 592   // to an integer, then shift the bit to the appropriate place and then
 593   // cast to integer to avoid the comparison.
 594   if (ConstantInt *Op1C = dyn_cast<ConstantInt>(ICI->getOperand(1))) {
 595     const APInt &Op1CV = Op1C->getValue();
 596
 597     // zext (x <s  0) to i32 --> x>>u31      true if signbit set.
 598     // zext (x >s -1) to i32 --> (x>>u31)^1  true if signbit clear.
 599     if ((ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && Op1CV == 0) ||
 600         (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT &&Op1CV.isAllOnesValue())) {
 601       if (!DoXform) return ICI;
 602
 603       Value *In = ICI->getOperand(0);
 604       Value *Sh = ConstantInt::get(In->getType(),
 605                                    In->getType()->getScalarSizeInBits()-1);
 606       In = Builder->CreateLShr(In, Sh, In->getName()+".lobit");
 607       if (In->getType() != CI.getType())
 608         In = Builder->CreateIntCast(In, CI.getType(), false/*ZExt*/, "tmp");
 609
 610       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT) {
 611         Constant *One = ConstantInt::get(In->getType(), 1);
 612         In = Builder->CreateXor(In, One, In->getName()+".not");
 613       }
 614
 615       return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
 616     }
 617
 618
 619
 620     // zext (X == 0) to i32 --> X^1      iff X has only the low bit set.
 621     // zext (X == 0) to i32 --> (X>>1)^1 iff X has only the 2nd bit set.
 622     // zext (X == 1) to i32 --> X        iff X has only the low bit set.
 623     // zext (X == 2) to i32 --> X>>1     iff X has only the 2nd bit set.
 624     // zext (X != 0) to i32 --> X        iff X has only the low bit set.
 625     // zext (X != 0) to i32 --> X>>1     iff X has only the 2nd bit set.
 626     // zext (X != 1) to i32 --> X^1      iff X has only the low bit set.
 627     // zext (X != 2) to i32 --> (X>>1)^1 iff X has only the 2nd bit set.
 628     if ((Op1CV == 0 || Op1CV.isPowerOf2()) &&
 629         // This only works for EQ and NE
 630         ICI->isEquality()) {
 631       // If Op1C some other power of two, convert:
 632       uint32_t BitWidth = Op1C->getType()->getBitWidth();
 633       APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
 634       APInt TypeMask(APInt::getAllOnesValue(BitWidth));
 635       ComputeMaskedBits(ICI->getOperand(0), TypeMask, KnownZero, KnownOne);
 636
 637       APInt KnownZeroMask(~KnownZero);
 638       if (KnownZeroMask.isPowerOf2()) { // Exactly 1 possible 1?
 639         if (!DoXform) return ICI;
 640
 641         bool isNE = ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
 642         if (Op1CV != 0 && (Op1CV != KnownZeroMask)) {
 643           // (X&4) == 2 --> false
 644           // (X&4) != 2 --> true
 645           Constant *Res = ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(CI.getContext()),
 646                                            isNE);
 647           Res = ConstantExpr::getZExt(Res, CI.getType());
 648           return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
 649         }
 650
 651         uint32_t ShiftAmt = KnownZeroMask.logBase2();
 652         Value *In = ICI->getOperand(0);
 653         if (ShiftAmt) {
 654           // Perform a logical shr by shiftamt.
 655           // Insert the shift to put the result in the low bit.
 656           In = Builder->CreateLShr(In, ConstantInt::get(In->getType(),ShiftAmt),
 657                                    In->getName()+".lobit");
 658         }
 659
 660         if ((Op1CV != 0) == isNE) { // Toggle the low bit.
 661           Constant *One = ConstantInt::get(In->getType(), 1);
 662           In = Builder->CreateXor(In, One, "tmp");
 663         }
 664
 665         if (CI.getType() == In->getType())
 666           return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
 667         else
 668           return CastInst::CreateIntegerCast(In, CI.getType(), false/*ZExt*/);
 669       }
 670     }
 671   }
 672
 673   // icmp ne A, B is equal to xor A, B when A and B only really have one bit.
 674   // It is also profitable to transform icmp eq into not(xor(A, B)) because that
 675   // may lead to additional simplifications.
 676   if (ICI->isEquality() && CI.getType() == ICI->getOperand(0)->getType()) {
 677     if (const IntegerType *ITy = dyn_cast<IntegerType>(CI.getType())) {
 678       uint32_t BitWidth = ITy->getBitWidth();
 679       Value *LHS = ICI->getOperand(0);
 680       Value *RHS = ICI->getOperand(1);
 681
 682       APInt KnownZeroLHS(BitWidth, 0), KnownOneLHS(BitWidth, 0);
 683       APInt KnownZeroRHS(BitWidth, 0), KnownOneRHS(BitWidth, 0);
 684       APInt TypeMask(APInt::getAllOnesValue(BitWidth));
 685       ComputeMaskedBits(LHS, TypeMask, KnownZeroLHS, KnownOneLHS);
 686       ComputeMaskedBits(RHS, TypeMask, KnownZeroRHS, KnownOneRHS);
 687
 688       if (KnownZeroLHS == KnownZeroRHS && KnownOneLHS == KnownOneRHS) {
 689         APInt KnownBits = KnownZeroLHS | KnownOneLHS;
 690         APInt UnknownBit = ~KnownBits;
 691         if (UnknownBit.countPopulation() == 1) {
 692           if (!DoXform) return ICI;
 693
 694           Value *Result = Builder->CreateXor(LHS, RHS);
 695
 696           // Mask off any bits that are set and won't be shifted away.
 697           if (KnownOneLHS.uge(UnknownBit))
 698             Result = Builder->CreateAnd(Result,
 699                                         ConstantInt::get(ITy, UnknownBit));
 700
 701           // Shift the bit we're testing down to the lsb.
 702           Result = Builder->CreateLShr(
 703                Result, ConstantInt::get(ITy, UnknownBit.countTrailingZeros()));
 704
 705           if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
 706             Result = Builder->CreateXor(Result, ConstantInt::get(ITy, 1));
 707           Result->takeName(ICI);
 708           return ReplaceInstUsesWith(CI, Result);
 709         }
 710       }
 711     }
 712   }
 713
 714   return 0;
 715 }
 716
 717 Instruction *InstCombiner::visitZExt(ZExtInst &CI) {
 718   // If one of the common conversion will work, do it.
 719   if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
 720     return Result;
 721
 722   Value *Src = CI.getOperand(0);
 723
 724   // If this is a TRUNC followed by a ZEXT then we are dealing with integral
 725   // types and if the sizes are just right we can convert this into a logical
 726   // 'and' which will be much cheaper than the pair of casts.
 727   if (TruncInst *CSrc = dyn_cast<TruncInst>(Src)) {   // A->B->C cast
 728     // Get the sizes of the types involved.  We know that the intermediate type
 729     // will be smaller than A or C, but don't know the relation between A and C.
 730     Value *A = CSrc->getOperand(0);
 731     unsigned SrcSize = A->getType()->getScalarSizeInBits();
 732     unsigned MidSize = CSrc->getType()->getScalarSizeInBits();
 733     unsigned DstSize = CI.getType()->getScalarSizeInBits();
 734     // If we're actually extending zero bits, then if
 735     // SrcSize <  DstSize: zext(a & mask)
 736     // SrcSize == DstSize: a & mask
 737     // SrcSize  > DstSize: trunc(a) & mask
 738     if (SrcSize < DstSize) {
 739       APInt AndValue(APInt::getLowBitsSet(SrcSize, MidSize));
 740       Constant *AndConst = ConstantInt::get(A->getType(), AndValue);
 741       Value *And = Builder->CreateAnd(A, AndConst, CSrc->getName()+".mask");
 742       return new ZExtInst(And, CI.getType());
 743     }
 744
 745     if (SrcSize == DstSize) {
 746       APInt AndValue(APInt::getLowBitsSet(SrcSize, MidSize));
 747       return BinaryOperator::CreateAnd(A, ConstantInt::get(A->getType(),
 748                                                            AndValue));
 749     }
 750     if (SrcSize > DstSize) {
 751       Value *Trunc = Builder->CreateTrunc(A, CI.getType(), "tmp");
 752       APInt AndValue(APInt::getLowBitsSet(DstSize, MidSize));
 753       return BinaryOperator::CreateAnd(Trunc,
 754                                        ConstantInt::get(Trunc->getType(),
 755                                                                AndValue));
 756     }
 757   }
 758
 759   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Src))
 760     return transformZExtICmp(ICI, CI);
 761
 762   BinaryOperator *SrcI = dyn_cast<BinaryOperator>(Src);
 763   if (SrcI && SrcI->getOpcode() == Instruction::Or) {
 764     // zext (or icmp, icmp) --> or (zext icmp), (zext icmp) if at least one
 765     // of the (zext icmp) will be transformed.
 766     ICmpInst *LHS = dyn_cast<ICmpInst>(SrcI->getOperand(0));
 767     ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(SrcI->getOperand(1));
 768     if (LHS && RHS && LHS->hasOneUse() && RHS->hasOneUse() &&
 769         (transformZExtICmp(LHS, CI, false) ||
 770          transformZExtICmp(RHS, CI, false))) {
 771       Value *LCast = Builder->CreateZExt(LHS, CI.getType(), LHS->getName());
 772       Value *RCast = Builder->CreateZExt(RHS, CI.getType(), RHS->getName());
 773       return BinaryOperator::Create(Instruction::Or, LCast, RCast);
 774     }
 775   }
 776
 777   // zext(trunc(t) & C) -> (t & zext(C)).
 778   if (SrcI && SrcI->getOpcode() == Instruction::And && SrcI->hasOneUse())
 779     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(SrcI->getOperand(1)))
 780       if (TruncInst *TI = dyn_cast<TruncInst>(SrcI->getOperand(0))) {
 781         Value *TI0 = TI->getOperand(0);
 782         if (TI0->getType() == CI.getType())
 783           return
 784             BinaryOperator::CreateAnd(TI0,
 785                                 ConstantExpr::getZExt(C, CI.getType()));
 786       }
 787
 788   // zext((trunc(t) & C) ^ C) -> ((t & zext(C)) ^ zext(C)).
 789   if (SrcI && SrcI->getOpcode() == Instruction::Xor && SrcI->hasOneUse())
 790     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(SrcI->getOperand(1)))
 791       if (BinaryOperator *And = dyn_cast<BinaryOperator>(SrcI->getOperand(0)))
 792         if (And->getOpcode() == Instruction::And && And->hasOneUse() &&
 793             And->getOperand(1) == C)
 794           if (TruncInst *TI = dyn_cast<TruncInst>(And->getOperand(0))) {
 795             Value *TI0 = TI->getOperand(0);
 796             if (TI0->getType() == CI.getType()) {
 797               Constant *ZC = ConstantExpr::getZExt(C, CI.getType());
 798               Value *NewAnd = Builder->CreateAnd(TI0, ZC, "tmp");
 799               return BinaryOperator::CreateXor(NewAnd, ZC);
 800             }
 801           }
 802
 803   return 0;
 804 }
 805
 806 Instruction *InstCombiner::visitSExt(SExtInst &CI) {
 807   if (Instruction *I = commonIntCastTransforms(CI))
 808     return I;
 809
 810   Value *Src = CI.getOperand(0);
 811
 812   // Canonicalize sign-extend from i1 to a select.
 813   if (Src->getType() == Type::getInt1Ty(CI.getContext()))
 814     return SelectInst::Create(Src,
 815                               Constant::getAllOnesValue(CI.getType()),
 816                               Constant::getNullValue(CI.getType()));
 817
 818   // See if the value being truncated is already sign extended.  If so, just
 819   // eliminate the trunc/sext pair.
 820   if (Operator::getOpcode(Src) == Instruction::Trunc) {
 821     Value *Op = cast<User>(Src)->getOperand(0);
 822     unsigned OpBits   = Op->getType()->getScalarSizeInBits();
 823     unsigned MidBits  = Src->getType()->getScalarSizeInBits();
 824     unsigned DestBits = CI.getType()->getScalarSizeInBits();
 825     unsigned NumSignBits = ComputeNumSignBits(Op);
 826
 827     if (OpBits == DestBits) {
 828       // Op is i32, Mid is i8, and Dest is i32.  If Op has more than 24 sign
 829       // bits, it is already ready.
 830       if (NumSignBits > DestBits-MidBits)
 831         return ReplaceInstUsesWith(CI, Op);
 832     } else if (OpBits < DestBits) {
 833       // Op is i32, Mid is i8, and Dest is i64.  If Op has more than 24 sign
 834       // bits, just sext from i32.
 835       if (NumSignBits > OpBits-MidBits)
 836         return new SExtInst(Op, CI.getType(), "tmp");
 837     } else {
 838       // Op is i64, Mid is i8, and Dest is i32.  If Op has more than 56 sign
 839       // bits, just truncate to i32.
 840       if (NumSignBits > OpBits-MidBits)
 841         return new TruncInst(Op, CI.getType(), "tmp");
 842     }
 843   }
 844
 845   // If the input is a shl/ashr pair of a same constant, then this is a sign
 846   // extension from a smaller value.  If we could trust arbitrary bitwidth
 847   // integers, we could turn this into a truncate to the smaller bit and then
 848   // use a sext for the whole extension.  Since we don't, look deeper and check
 849   // for a truncate.  If the source and dest are the same type, eliminate the
 850   // trunc and extend and just do shifts.  For example, turn:
 851   //   %a = trunc i32 %i to i8
 852   //   %b = shl i8 %a, 6
 853   //   %c = ashr i8 %b, 6
 854   //   %d = sext i8 %c to i32
 855   // into:
 856   //   %a = shl i32 %i, 30
 857   //   %d = ashr i32 %a, 30
 858   Value *A = 0;
 859   ConstantInt *BA = 0, *CA = 0;
 860   if (match(Src, m_AShr(m_Shl(m_Value(A), m_ConstantInt(BA)),
 861                         m_ConstantInt(CA))) &&
 862       BA == CA && isa<TruncInst>(A)) {
 863     Value *I = cast<TruncInst>(A)->getOperand(0);
 864     if (I->getType() == CI.getType()) {
 865       unsigned MidSize = Src->getType()->getScalarSizeInBits();
 866       unsigned SrcDstSize = CI.getType()->getScalarSizeInBits();
 867       unsigned ShAmt = CA->getZExtValue()+SrcDstSize-MidSize;
 868       Constant *ShAmtV = ConstantInt::get(CI.getType(), ShAmt);
 869       I = Builder->CreateShl(I, ShAmtV, CI.getName());
 870       return BinaryOperator::CreateAShr(I, ShAmtV);
 871     }
 872   }
 873
 874   return 0;
 875 }
 876
 877
 878 /// FitsInFPType - Return a Constant* for the specified FP constant if it fits
 879 /// in the specified FP type without changing its value.
 880 static Constant *FitsInFPType(ConstantFP *CFP, const fltSemantics &Sem) {
 881   bool losesInfo;
 882   APFloat F = CFP->getValueAPF();
 883   (void)F.convert(Sem, APFloat::rmNearestTiesToEven, &losesInfo);
 884   if (!losesInfo)
 885     return ConstantFP::get(CFP->getContext(), F);
 886   return 0;
 887 }
 888
 889 /// LookThroughFPExtensions - If this is an fp extension instruction, look
 890 /// through it until we get the source value.
 891 static Value *LookThroughFPExtensions(Value *V) {
 892   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
 893     if (I->getOpcode() == Instruction::FPExt)
 894       return LookThroughFPExtensions(I->getOperand(0));
 895
 896   // If this value is a constant, return the constant in the smallest FP type
 897   // that can accurately represent it.  This allows us to turn
 898   // (float)((double)X+2.0) into x+2.0f.
 899   if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(V)) {
 900     if (CFP->getType() == Type::getPPC_FP128Ty(V->getContext()))
 901       return V;  // No constant folding of this.
 902     // See if the value can be truncated to float and then reextended.
 903     if (Value *V = FitsInFPType(CFP, APFloat::IEEEsingle))
 904       return V;
 905     if (CFP->getType() == Type::getDoubleTy(V->getContext()))
 906       return V;  // Won't shrink.
 907     if (Value *V = FitsInFPType(CFP, APFloat::IEEEdouble))
 908       return V;
 909     // Don't try to shrink to various long double types.
 910   }
 911
 912   return V;
 913 }
 914
 915 Instruction *InstCombiner::visitFPTrunc(FPTruncInst &CI) {
 916   if (Instruction *I = commonCastTransforms(CI))
 917     return I;
 918
 919   // If we have fptrunc(fadd (fpextend x), (fpextend y)), where x and y are
 920   // smaller than the destination type, we can eliminate the truncate by doing
 921   // the add as the smaller type.  This applies to fadd/fsub/fmul/fdiv as well
 922   // as many builtins (sqrt, etc).
 923   BinaryOperator *OpI = dyn_cast<BinaryOperator>(CI.getOperand(0));
 924   if (OpI && OpI->hasOneUse()) {
 925     switch (OpI->getOpcode()) {
 926     default: break;
 927     case Instruction::FAdd:
 928     case Instruction::FSub:
 929     case Instruction::FMul:
 930     case Instruction::FDiv:
 931     case Instruction::FRem:
 932       const Type *SrcTy = OpI->getType();
 933       Value *LHSTrunc = LookThroughFPExtensions(OpI->getOperand(0));
 934       Value *RHSTrunc = LookThroughFPExtensions(OpI->getOperand(1));
 935       if (LHSTrunc->getType() != SrcTy &&
 936           RHSTrunc->getType() != SrcTy) {
 937         unsigned DstSize = CI.getType()->getScalarSizeInBits();
 938         // If the source types were both smaller than the destination type of
 939         // the cast, do this xform.
 940         if (LHSTrunc->getType()->getScalarSizeInBits() <= DstSize &&
 941             RHSTrunc->getType()->getScalarSizeInBits() <= DstSize) {
 942           LHSTrunc = Builder->CreateFPExt(LHSTrunc, CI.getType());
 943           RHSTrunc = Builder->CreateFPExt(RHSTrunc, CI.getType());
 944           return BinaryOperator::Create(OpI->getOpcode(), LHSTrunc, RHSTrunc);
 945         }
 946       }
 947       break;
 948     }
 949   }
 950   return 0;
 951 }
 952
 953 Instruction *InstCombiner::visitFPExt(CastInst &CI) {
 954   return commonCastTransforms(CI);
 955 }
 956
 957 Instruction *InstCombiner::visitFPToUI(FPToUIInst &FI) {
 958   Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(FI.getOperand(0));
 959   if (OpI == 0)
 960     return commonCastTransforms(FI);
 961
 962   // fptoui(uitofp(X)) --> X
 963   // fptoui(sitofp(X)) --> X
 964   // This is safe if the intermediate type has enough bits in its mantissa to
 965   // accurately represent all values of X.  For example, do not do this with
 966   // i64->float->i64.  This is also safe for sitofp case, because any negative
 967   // 'X' value would cause an undefined result for the fptoui.
 968   if ((isa<UIToFPInst>(OpI) || isa<SIToFPInst>(OpI)) &&
 969       OpI->getOperand(0)->getType() == FI.getType() &&
 970       (int)FI.getType()->getScalarSizeInBits() < /*extra bit for sign */
 971                     OpI->getType()->getFPMantissaWidth())
 972     return ReplaceInstUsesWith(FI, OpI->getOperand(0));
 973
 974   return commonCastTransforms(FI);
 975 }
 976
 977 Instruction *InstCombiner::visitFPToSI(FPToSIInst &FI) {
 978   Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(FI.getOperand(0));
 979   if (OpI == 0)
 980     return commonCastTransforms(FI);
 981
 982   // fptosi(sitofp(X)) --> X
 983   // fptosi(uitofp(X)) --> X
 984   // This is safe if the intermediate type has enough bits in its mantissa to
 985   // accurately represent all values of X.  For example, do not do this with
 986   // i64->float->i64.  This is also safe for sitofp case, because any negative
 987   // 'X' value would cause an undefined result for the fptoui.
 988   if ((isa<UIToFPInst>(OpI) || isa<SIToFPInst>(OpI)) &&
 989       OpI->getOperand(0)->getType() == FI.getType() &&
 990       (int)FI.getType()->getScalarSizeInBits() <=
 991                     OpI->getType()->getFPMantissaWidth())
 992     return ReplaceInstUsesWith(FI, OpI->getOperand(0));
 993
 994   return commonCastTransforms(FI);
 995 }
 996
 997 Instruction *InstCombiner::visitUIToFP(CastInst &CI) {
 998   return commonCastTransforms(CI);
 999 }
1000
1001 Instruction *InstCombiner::visitSIToFP(CastInst &CI) {
1002   return commonCastTransforms(CI);
1003 }
1004
1005 Instruction *InstCombiner::visitPtrToInt(PtrToIntInst &CI) {
1006   // If the destination integer type is smaller than the intptr_t type for
1007   // this target, do a ptrtoint to intptr_t then do a trunc.  This allows the
1008   // trunc to be exposed to other transforms.  Don't do this for extending
1009   // ptrtoint's, because we don't know if the target sign or zero extends its
1010   // pointers.
1011   if (TD &&
1012       CI.getType()->getScalarSizeInBits() < TD->getPointerSizeInBits()) {
1013     Value *P = Builder->CreatePtrToInt(CI.getOperand(0),
1014                                        TD->getIntPtrType(CI.getContext()),
1015                                        "tmp");
1016     return new TruncInst(P, CI.getType());
1017   }
1018
1019   return commonPointerCastTransforms(CI);
1020 }
1021
1022
1023 Instruction *InstCombiner::visitIntToPtr(IntToPtrInst &CI) {
1024   // If the source integer type is larger than the intptr_t type for
1025   // this target, do a trunc to the intptr_t type, then inttoptr of it.  This
1026   // allows the trunc to be exposed to other transforms.  Don't do this for
1027   // extending inttoptr's, because we don't know if the target sign or zero
1028   // extends to pointers.
1029   if (TD && CI.getOperand(0)->getType()->getScalarSizeInBits() >
1030       TD->getPointerSizeInBits()) {
1031     Value *P = Builder->CreateTrunc(CI.getOperand(0),
1032                                     TD->getIntPtrType(CI.getContext()), "tmp");
1033     return new IntToPtrInst(P, CI.getType());
1034   }
1035
1036   if (Instruction *I = commonCastTransforms(CI))
1037     return I;
1038
1039   return 0;
1040 }
1041
1042 Instruction *InstCombiner::visitBitCast(BitCastInst &CI) {
1043   // If the operands are integer typed then apply the integer transforms,
1044   // otherwise just apply the common ones.
1045   Value *Src = CI.getOperand(0);
1046   const Type *SrcTy = Src->getType();
1047   const Type *DestTy = CI.getType();
1048
1049   if (isa<PointerType>(SrcTy)) {
1050     if (Instruction *I = commonPointerCastTransforms(CI))
1051       return I;
1052   } else {
1053     if (Instruction *Result = commonCastTransforms(CI))
1054       return Result;
1055   }
1056
1057
1058   // Get rid of casts from one type to the same type. These are useless and can
1059   // be replaced by the operand.
1060   if (DestTy == Src->getType())
1061     return ReplaceInstUsesWith(CI, Src);
1062
1063   if (const PointerType *DstPTy = dyn_cast<PointerType>(DestTy)) {
1064     const PointerType *SrcPTy = cast<PointerType>(SrcTy);
1065     const Type *DstElTy = DstPTy->getElementType();
1066     const Type *SrcElTy = SrcPTy->getElementType();
1067
1068     // If the address spaces don't match, don't eliminate the bitcast, which is
1069     // required for changing types.
1070     if (SrcPTy->getAddressSpace() != DstPTy->getAddressSpace())
1071       return 0;
1072
1073     // If we are casting a alloca to a pointer to a type of the same
1074     // size, rewrite the allocation instruction to allocate the "right" type.
1075     // There is no need to modify malloc calls because it is their bitcast that
1076     // needs to be cleaned up.
1077     if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(Src))
1078       if (Instruction *V = PromoteCastOfAllocation(CI, *AI))
1079         return V;
1080
1081     // If the source and destination are pointers, and this cast is equivalent
1082     // to a getelementptr X, 0, 0, 0...  turn it into the appropriate gep.
1083     // This can enhance SROA and other transforms that want type-safe pointers.
1084     Constant *ZeroUInt =
1085       Constant::getNullValue(Type::getInt32Ty(CI.getContext()));
1086     unsigned NumZeros = 0;
1087     while (SrcElTy != DstElTy &&
1088            isa<CompositeType>(SrcElTy) && !isa<PointerType>(SrcElTy) &&
1089            SrcElTy->getNumContainedTypes() /* not "{}" */) {
1090       SrcElTy = cast<CompositeType>(SrcElTy)->getTypeAtIndex(ZeroUInt);
1091       ++NumZeros;
1092     }
1093
1094     // If we found a path from the src to dest, create the getelementptr now.
1095     if (SrcElTy == DstElTy) {
1096       SmallVector<Value*, 8> Idxs(NumZeros+1, ZeroUInt);
1097       return GetElementPtrInst::CreateInBounds(Src, Idxs.begin(), Idxs.end(),"",
1098                                                ((Instruction*) NULL));
1099     }
1100   }
1101
1102   if (const VectorType *DestVTy = dyn_cast<VectorType>(DestTy)) {
1103     if (DestVTy->getNumElements() == 1) {
1104       if (!isa<VectorType>(SrcTy)) {
1105         Value *Elem = Builder->CreateBitCast(Src, DestVTy->getElementType());
1106         return InsertElementInst::Create(UndefValue::get(DestTy), Elem,
1107                      Constant::getNullValue(Type::getInt32Ty(CI.getContext())));
1108       }
1109       // FIXME: Canonicalize bitcast(insertelement) -> insertelement(bitcast)
1110     }
1111   }
1112
1113   if (const VectorType *SrcVTy = dyn_cast<VectorType>(SrcTy)) {
1114     if (SrcVTy->getNumElements() == 1) {
1115       if (!isa<VectorType>(DestTy)) {
1116         Value *Elem =
1117           Builder->CreateExtractElement(Src,
1118                      Constant::getNullValue(Type::getInt32Ty(CI.getContext())));
1119         return CastInst::Create(Instruction::BitCast, Elem, DestTy);
1120       }
1121     }
1122   }
1123
1124   if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(Src)) {
1125     if (SVI->hasOneUse()) {
1126       // Okay, we have (bitconvert (shuffle ..)).  Check to see if this is
1127       // a bitconvert to a vector with the same # elts.
1128       if (isa<VectorType>(DestTy) &&
1129           cast<VectorType>(DestTy)->getNumElements() ==
1130                 SVI->getType()->getNumElements() &&
1131           SVI->getType()->getNumElements() ==
1132             cast<VectorType>(SVI->getOperand(0)->getType())->getNumElements()) {
1133         CastInst *Tmp;
1134         // If either of the operands is a cast from CI.getType(), then
1135         // evaluating the shuffle in the casted destination's type will allow
1136         // us to eliminate at least one cast.
1137         if (((Tmp = dyn_cast<CastInst>(SVI->getOperand(0))) &&
1138              Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy) ||
1139             ((Tmp = dyn_cast<CastInst>(SVI->getOperand(1))) &&
1140              Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy)) {
1141           Value *LHS = Builder->CreateBitCast(SVI->getOperand(0), DestTy);
1142           Value *RHS = Builder->CreateBitCast(SVI->getOperand(1), DestTy);
1143           // Return a new shuffle vector.  Use the same element ID's, as we
1144           // know the vector types match #elts.
1145           return new ShuffleVectorInst(LHS, RHS, SVI->getOperand(2));
1146         }
1147       }
1148     }
1149   }
1150   return 0;
1151 }