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 /// DecomposeSimpleLinearExpr - Analyze 'Val', seeing if it is a simple linear
  21 /// expression.  If so, decompose it, returning some value X, such that Val is
  22 /// X*Scale+Offset.
  23 ///
  24 static Value *DecomposeSimpleLinearExpr(Value *Val, unsigned &Scale,
  25                                         int &Offset) {
  26   assert(Val->getType()->isInteger(32) && "Unexpected allocation size type!");
  27   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Val)) {
  28     Offset = CI->getZExtValue();
  29     Scale  = 0;
  30     return ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Val->getContext()), 0);
  31   }
  32
  33   if (BinaryOperator *I = dyn_cast<BinaryOperator>(Val)) {
  34     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
  35       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
  36         // This is a value scaled by '1 << the shift amt'.
  37         Scale = 1U << RHS->getZExtValue();
  38         Offset = 0;
  39         return I->getOperand(0);
  40       }
  41
  42       if (I->getOpcode() == Instruction::Mul) {
  43         // This value is scaled by 'RHS'.
  44         Scale = RHS->getZExtValue();
  45         Offset = 0;
  46         return I->getOperand(0);
  47       }
  48
  49       if (I->getOpcode() == Instruction::Add) {
  50         // We have X+C.  Check to see if we really have (X*C2)+C1,
  51         // where C1 is divisible by C2.
  52         unsigned SubScale;
  53         Value *SubVal =
  54           DecomposeSimpleLinearExpr(I->getOperand(0), SubScale, Offset);
  55         Offset += RHS->getZExtValue();
  56         Scale = SubScale;
  57         return SubVal;
  58       }
  59     }
  60   }
  61
  62   // Otherwise, we can't look past this.
  63   Scale = 1;
  64   Offset = 0;
  65   return Val;
  66 }
  67
  68 /// PromoteCastOfAllocation - If we find a cast of an allocation instruction,
  69 /// try to eliminate the cast by moving the type information into the alloc.
  70 Instruction *InstCombiner::PromoteCastOfAllocation(BitCastInst &CI,
  71                                                    AllocaInst &AI) {
  72   // This requires TargetData to get the alloca alignment and size information.
  73   if (!TD) return 0;
  74
  75   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(CI.getType());
  76
  77   BuilderTy AllocaBuilder(*Builder);
  78   AllocaBuilder.SetInsertPoint(AI.getParent(), &AI);
  79
  80   // Get the type really allocated and the type casted to.
  81   const Type *AllocElTy = AI.getAllocatedType();
  82   const Type *CastElTy = PTy->getElementType();
  83   if (!AllocElTy->isSized() || !CastElTy->isSized()) return 0;
  84
  85   unsigned AllocElTyAlign = TD->getABITypeAlignment(AllocElTy);
  86   unsigned CastElTyAlign = TD->getABITypeAlignment(CastElTy);
  87   if (CastElTyAlign < AllocElTyAlign) return 0;
  88
  89   // If the allocation has multiple uses, only promote it if we are strictly
  90   // increasing the alignment of the resultant allocation.  If we keep it the
  91   // same, we open the door to infinite loops of various kinds.  (A reference
  92   // from a dbg.declare doesn't count as a use for this purpose.)
  93   if (!AI.hasOneUse() && !hasOneUsePlusDeclare(&AI) &&
  94       CastElTyAlign == AllocElTyAlign) return 0;
  95
  96   uint64_t AllocElTySize = TD->getTypeAllocSize(AllocElTy);
  97   uint64_t CastElTySize = TD->getTypeAllocSize(CastElTy);
  98   if (CastElTySize == 0 || AllocElTySize == 0) return 0;
  99
 100   // See if we can satisfy the modulus by pulling a scale out of the array
 101   // size argument.
 102   unsigned ArraySizeScale;
 103   int ArrayOffset;
 104   Value *NumElements = // See if the array size is a decomposable linear expr.
 105     DecomposeSimpleLinearExpr(AI.getOperand(0), ArraySizeScale, ArrayOffset);
 106
 107   // If we can now satisfy the modulus, by using a non-1 scale, we really can
 108   // do the xform.
 109   if ((AllocElTySize*ArraySizeScale) % CastElTySize != 0 ||
 110       (AllocElTySize*ArrayOffset   ) % CastElTySize != 0) return 0;
 111
 112   unsigned Scale = (AllocElTySize*ArraySizeScale)/CastElTySize;
 113   Value *Amt = 0;
 114   if (Scale == 1) {
 115     Amt = NumElements;
 116   } else {
 117     Amt = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(CI.getContext()), Scale);
 118     // Insert before the alloca, not before the cast.
 119     Amt = AllocaBuilder.CreateMul(Amt, NumElements, "tmp");
 120   }
 121
 122   if (int Offset = (AllocElTySize*ArrayOffset)/CastElTySize) {
 123     Value *Off = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(CI.getContext()),
 124                                   Offset, true);
 125     Amt = AllocaBuilder.CreateAdd(Amt, Off, "tmp");
 126   }
 127
 128   AllocaInst *New = AllocaBuilder.CreateAlloca(CastElTy, Amt);
 129   New->setAlignment(AI.getAlignment());
 130   New->takeName(&AI);
 131
 132   // If the allocation has one real use plus a dbg.declare, just remove the
 133   // declare.
 134   if (DbgDeclareInst *DI = hasOneUsePlusDeclare(&AI)) {
 135     EraseInstFromFunction(*(Instruction*)DI);
 136   }
 137   // If the allocation has multiple real uses, insert a cast and change all
 138   // things that used it to use the new cast.  This will also hack on CI, but it
 139   // will die soon.
 140   else if (!AI.hasOneUse()) {
 141     // New is the allocation instruction, pointer typed. AI is the original
 142     // allocation instruction, also pointer typed. Thus, cast to use is BitCast.
 143     Value *NewCast = AllocaBuilder.CreateBitCast(New, AI.getType(), "tmpcast");
 144     AI.replaceAllUsesWith(NewCast);
 145   }
 146   return ReplaceInstUsesWith(CI, New);
 147 }
 148
 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, const 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);
 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);
 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 InsertNewInstBefore(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   const Type *DstTy,     ///< The target type for the second cast instruction
 233   TargetData *TD         ///< The target data for pointer size
 234 ) {
 235
 236   const Type *SrcTy = CI->getOperand(0)->getType();   // A from above
 237   const 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 /// ValueRequiresCast - Return true if the cast from "V to Ty" actually results
 259 /// in any code being generated.  It does not require codegen if V is simple
 260 /// enough or if the cast can be folded into other casts.
 261 bool InstCombiner::ValueRequiresCast(Instruction::CastOps opcode,const Value *V,
 262                                      const Type *Ty) {
 263   if (V->getType() == Ty || isa<Constant>(V)) return false;
 264
 265   // If this is another cast that can be eliminated, it isn't codegen either.
 266   if (const CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(V))
 267     if (isEliminableCastPair(CI, opcode, Ty, TD))
 268       return false;
 269   return true;
 270 }
 271
 272
 273 /// @brief Implement the transforms common to all CastInst visitors.
 274 Instruction *InstCombiner::commonCastTransforms(CastInst &CI) {
 275   Value *Src = CI.getOperand(0);
 276
 277   // Many cases of "cast of a cast" are eliminable. If it's eliminable we just
 278   // eliminate it now.
 279   if (CastInst *CSrc = dyn_cast<CastInst>(Src)) {   // A->B->C cast
 280     if (Instruction::CastOps opc =
 281         isEliminableCastPair(CSrc, CI.getOpcode(), CI.getType(), TD)) {
 282       // The first cast (CSrc) is eliminable so we need to fix up or replace
 283       // the second cast (CI). CSrc will then have a good chance of being dead.
 284       return CastInst::Create(opc, CSrc->getOperand(0), CI.getType());
 285     }
 286   }
 287
 288   // If we are casting a select then fold the cast into the select
 289   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Src))
 290     if (Instruction *NV = FoldOpIntoSelect(CI, SI))
 291       return NV;
 292
 293   // If we are casting a PHI then fold the cast into the PHI
 294   if (isa<PHINode>(Src)) {
 295     // We don't do this if this would create a PHI node with an illegal type if
 296     // it is currently legal.
 297     if (!isa<IntegerType>(Src->getType()) ||
 298         !isa<IntegerType>(CI.getType()) ||
 299         ShouldChangeType(CI.getType(), Src->getType()))
 300       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(CI))
 301         return NV;
 302   }
 303
 304   return 0;
 305 }
 306
 307 /// CanEvaluateTruncated - Return true if we can evaluate the specified
 308 /// expression tree as type Ty instead of its larger type, and arrive with the
 309 /// same value.  This is used by code that tries to eliminate truncates.
 310 ///
 311 /// Ty will always be a type smaller than V.  We should return true if trunc(V)
 312 /// can be computed by computing V in the smaller type.  If V is an instruction,
 313 /// then trunc(inst(x,y)) can be computed as inst(trunc(x),trunc(y)), which only
 314 /// makes sense if x and y can be efficiently truncated.
 315 ///
 316 static bool CanEvaluateTruncated(Value *V, const Type *Ty) {
 317   // We can always evaluate constants in another type.
 318   if (isa<Constant>(V))
 319     return true;
 320
 321   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
 322   if (!I) return false;
 323
 324   const Type *OrigTy = V->getType();
 325
 326   // If this is an extension from the dest type, we can eliminate it.
 327   if ((isa<ZExtInst>(I) || isa<SExtInst>(I)) &&
 328       I->getOperand(0)->getType() == Ty)
 329     return true;
 330
 331   // We can't extend or shrink something that has multiple uses: doing so would
 332   // require duplicating the instruction in general, which isn't profitable.
 333   if (!I->hasOneUse()) return false;
 334
 335   unsigned Opc = I->getOpcode();
 336   switch (Opc) {
 337   case Instruction::Add:
 338   case Instruction::Sub:
 339   case Instruction::Mul:
 340   case Instruction::And:
 341   case Instruction::Or:
 342   case Instruction::Xor:
 343     // These operators can all arbitrarily be extended or truncated.
 344     return CanEvaluateTruncated(I->getOperand(0), Ty) &&
 345            CanEvaluateTruncated(I->getOperand(1), Ty);
 346
 347   case Instruction::UDiv:
 348   case Instruction::URem: {
 349     // UDiv and URem can be truncated if all the truncated bits are zero.
 350     uint32_t OrigBitWidth = OrigTy->getScalarSizeInBits();
 351     uint32_t BitWidth = Ty->getScalarSizeInBits();
 352     if (BitWidth < OrigBitWidth) {
 353       APInt Mask = APInt::getHighBitsSet(OrigBitWidth, OrigBitWidth-BitWidth);
 354       if (MaskedValueIsZero(I->getOperand(0), Mask) &&
 355           MaskedValueIsZero(I->getOperand(1), Mask)) {
 356         return CanEvaluateTruncated(I->getOperand(0), Ty) &&
 357                CanEvaluateTruncated(I->getOperand(1), Ty);
 358       }
 359     }
 360     break;
 361   }
 362   case Instruction::Shl:
 363     // If we are truncating the result of this SHL, and if it's a shift of a
 364     // constant amount, we can always perform a SHL in a smaller type.
 365     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
 366       uint32_t BitWidth = Ty->getScalarSizeInBits();
 367       if (CI->getLimitedValue(BitWidth) < BitWidth)
 368         return CanEvaluateTruncated(I->getOperand(0), Ty);
 369     }
 370     break;
 371   case Instruction::LShr:
 372     // If this is a truncate of a logical shr, we can truncate it to a smaller
 373     // lshr iff we know that the bits we would otherwise be shifting in are
 374     // already zeros.
 375     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
 376       uint32_t OrigBitWidth = OrigTy->getScalarSizeInBits();
 377       uint32_t BitWidth = Ty->getScalarSizeInBits();
 378       if (MaskedValueIsZero(I->getOperand(0),
 379             APInt::getHighBitsSet(OrigBitWidth, OrigBitWidth-BitWidth)) &&
 380           CI->getLimitedValue(BitWidth) < BitWidth) {
 381         return CanEvaluateTruncated(I->getOperand(0), Ty);
 382       }
 383     }
 384     break;
 385   case Instruction::Trunc:
 386     // trunc(trunc(x)) -> trunc(x)
 387     return true;
 388   case Instruction::Select: {
 389     SelectInst *SI = cast<SelectInst>(I);
 390     return CanEvaluateTruncated(SI->getTrueValue(), Ty) &&
 391            CanEvaluateTruncated(SI->getFalseValue(), Ty);
 392   }
 393   case Instruction::PHI: {
 394     // We can change a phi if we can change all operands.  Note that we never
 395     // get into trouble with cyclic PHIs here because we only consider
 396     // instructions with a single use.
 397     PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
 398     for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
 399       if (!CanEvaluateTruncated(PN->getIncomingValue(i), Ty))
 400         return false;
 401     return true;
 402   }
 403   default:
 404     // TODO: Can handle more cases here.
 405     break;
 406   }
 407
 408   return false;
 409 }
 410
 411 Instruction *InstCombiner::visitTrunc(TruncInst &CI) {
 412   if (Instruction *Result = commonCastTransforms(CI))
 413     return Result;
 414
 415   // See if we can simplify any instructions used by the input whose sole
 416   // purpose is to compute bits we don't care about.
 417   if (SimplifyDemandedInstructionBits(CI))
 418     return &CI;
 419
 420   Value *Src = CI.getOperand(0);
 421   const Type *DestTy = CI.getType(), *SrcTy = Src->getType();
 422
 423   // Attempt to truncate the entire input expression tree to the destination
 424   // type.   Only do this if the dest type is a simple type, don't convert the
 425   // expression tree to something weird like i93 unless the source is also
 426   // strange.
 427   if ((isa<VectorType>(DestTy) || ShouldChangeType(SrcTy, DestTy)) &&
 428       CanEvaluateTruncated(Src, DestTy)) {
 429
 430     // If this cast is a truncate, evaluting in a different type always
 431     // eliminates the cast, so it is always a win.
 432     DEBUG(dbgs() << "ICE: EvaluateInDifferentType converting expression type"
 433           " to avoid cast: " << CI);
 434     Value *Res = EvaluateInDifferentType(Src, DestTy, false);
 435     assert(Res->getType() == DestTy);
 436     return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
 437   }
 438
 439   // Canonicalize trunc x to i1 -> (icmp ne (and x, 1), 0), likewise for vector.
 440   if (DestTy->getScalarSizeInBits() == 1) {
 441     Constant *One = ConstantInt::get(Src->getType(), 1);
 442     Src = Builder->CreateAnd(Src, One, "tmp");
 443     Value *Zero = Constant::getNullValue(Src->getType());
 444     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Src, Zero);
 445   }
 446
 447   return 0;
 448 }
 449
 450 /// transformZExtICmp - Transform (zext icmp) to bitwise / integer operations
 451 /// in order to eliminate the icmp.
 452 Instruction *InstCombiner::transformZExtICmp(ICmpInst *ICI, Instruction &CI,
 453                                              bool DoXform) {
 454   // If we are just checking for a icmp eq of a single bit and zext'ing it
 455   // to an integer, then shift the bit to the appropriate place and then
 456   // cast to integer to avoid the comparison.
 457   if (ConstantInt *Op1C = dyn_cast<ConstantInt>(ICI->getOperand(1))) {
 458     const APInt &Op1CV = Op1C->getValue();
 459
 460     // zext (x <s  0) to i32 --> x>>u31      true if signbit set.
 461     // zext (x >s -1) to i32 --> (x>>u31)^1  true if signbit clear.
 462     if ((ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && Op1CV == 0) ||
 463         (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT &&Op1CV.isAllOnesValue())) {
 464       if (!DoXform) return ICI;
 465
 466       Value *In = ICI->getOperand(0);
 467       Value *Sh = ConstantInt::get(In->getType(),
 468                                    In->getType()->getScalarSizeInBits()-1);
 469       In = Builder->CreateLShr(In, Sh, In->getName()+".lobit");
 470       if (In->getType() != CI.getType())
 471         In = Builder->CreateIntCast(In, CI.getType(), false/*ZExt*/, "tmp");
 472
 473       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT) {
 474         Constant *One = ConstantInt::get(In->getType(), 1);
 475         In = Builder->CreateXor(In, One, In->getName()+".not");
 476       }
 477
 478       return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
 479     }
 480
 481
 482
 483     // zext (X == 0) to i32 --> X^1      iff X has only the low bit set.
 484     // zext (X == 0) to i32 --> (X>>1)^1 iff X has only the 2nd bit set.
 485     // zext (X == 1) to i32 --> X        iff X has only the low bit set.
 486     // zext (X == 2) to i32 --> X>>1     iff X has only the 2nd bit set.
 487     // zext (X != 0) to i32 --> X        iff X has only the low bit set.
 488     // zext (X != 0) to i32 --> X>>1     iff X has only the 2nd bit set.
 489     // zext (X != 1) to i32 --> X^1      iff X has only the low bit set.
 490     // zext (X != 2) to i32 --> (X>>1)^1 iff X has only the 2nd bit set.
 491     if ((Op1CV == 0 || Op1CV.isPowerOf2()) &&
 492         // This only works for EQ and NE
 493         ICI->isEquality()) {
 494       // If Op1C some other power of two, convert:
 495       uint32_t BitWidth = Op1C->getType()->getBitWidth();
 496       APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
 497       APInt TypeMask(APInt::getAllOnesValue(BitWidth));
 498       ComputeMaskedBits(ICI->getOperand(0), TypeMask, KnownZero, KnownOne);
 499
 500       APInt KnownZeroMask(~KnownZero);
 501       if (KnownZeroMask.isPowerOf2()) { // Exactly 1 possible 1?
 502         if (!DoXform) return ICI;
 503
 504         bool isNE = ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
 505         if (Op1CV != 0 && (Op1CV != KnownZeroMask)) {
 506           // (X&4) == 2 --> false
 507           // (X&4) != 2 --> true
 508           Constant *Res = ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(CI.getContext()),
 509                                            isNE);
 510           Res = ConstantExpr::getZExt(Res, CI.getType());
 511           return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
 512         }
 513
 514         uint32_t ShiftAmt = KnownZeroMask.logBase2();
 515         Value *In = ICI->getOperand(0);
 516         if (ShiftAmt) {
 517           // Perform a logical shr by shiftamt.
 518           // Insert the shift to put the result in the low bit.
 519           In = Builder->CreateLShr(In, ConstantInt::get(In->getType(),ShiftAmt),
 520                                    In->getName()+".lobit");
 521         }
 522
 523         if ((Op1CV != 0) == isNE) { // Toggle the low bit.
 524           Constant *One = ConstantInt::get(In->getType(), 1);
 525           In = Builder->CreateXor(In, One, "tmp");
 526         }
 527
 528         if (CI.getType() == In->getType())
 529           return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
 530         else
 531           return CastInst::CreateIntegerCast(In, CI.getType(), false/*ZExt*/);
 532       }
 533     }
 534   }
 535
 536   // icmp ne A, B is equal to xor A, B when A and B only really have one bit.
 537   // It is also profitable to transform icmp eq into not(xor(A, B)) because that
 538   // may lead to additional simplifications.
 539   if (ICI->isEquality() && CI.getType() == ICI->getOperand(0)->getType()) {
 540     if (const IntegerType *ITy = dyn_cast<IntegerType>(CI.getType())) {
 541       uint32_t BitWidth = ITy->getBitWidth();
 542       Value *LHS = ICI->getOperand(0);
 543       Value *RHS = ICI->getOperand(1);
 544
 545       APInt KnownZeroLHS(BitWidth, 0), KnownOneLHS(BitWidth, 0);
 546       APInt KnownZeroRHS(BitWidth, 0), KnownOneRHS(BitWidth, 0);
 547       APInt TypeMask(APInt::getAllOnesValue(BitWidth));
 548       ComputeMaskedBits(LHS, TypeMask, KnownZeroLHS, KnownOneLHS);
 549       ComputeMaskedBits(RHS, TypeMask, KnownZeroRHS, KnownOneRHS);
 550
 551       if (KnownZeroLHS == KnownZeroRHS && KnownOneLHS == KnownOneRHS) {
 552         APInt KnownBits = KnownZeroLHS | KnownOneLHS;
 553         APInt UnknownBit = ~KnownBits;
 554         if (UnknownBit.countPopulation() == 1) {
 555           if (!DoXform) return ICI;
 556
 557           Value *Result = Builder->CreateXor(LHS, RHS);
 558
 559           // Mask off any bits that are set and won't be shifted away.
 560           if (KnownOneLHS.uge(UnknownBit))
 561             Result = Builder->CreateAnd(Result,
 562                                         ConstantInt::get(ITy, UnknownBit));
 563
 564           // Shift the bit we're testing down to the lsb.
 565           Result = Builder->CreateLShr(
 566                Result, ConstantInt::get(ITy, UnknownBit.countTrailingZeros()));
 567
 568           if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
 569             Result = Builder->CreateXor(Result, ConstantInt::get(ITy, 1));
 570           Result->takeName(ICI);
 571           return ReplaceInstUsesWith(CI, Result);
 572         }
 573       }
 574     }
 575   }
 576
 577   return 0;
 578 }
 579
 580 /// CanEvaluateZExtd - Determine if the specified value can be computed in the
 581 /// specified wider type and produce the same low bits.  If not, return -1.  If
 582 /// it is possible, return the number of high bits that are known to be zero in
 583 /// the promoted value.
 584 static bool CanEvaluateZExtd(Value *V, const Type *Ty, const TargetData *TD) {
 585   if (isa<Constant>(V))
 586     return true;
 587
 588   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
 589   if (!I) return false;
 590
 591   // If the input is a truncate from the destination type, we can trivially
 592   // eliminate it.
 593   if (isa<TruncInst>(I) && I->getOperand(0)->getType() == Ty)
 594     return true;
 595
 596   // We can't extend or shrink something that has multiple uses: doing so would
 597   // require duplicating the instruction in general, which isn't profitable.
 598   if (!I->hasOneUse()) return false;
 599
 600   unsigned Opc = I->getOpcode();
 601   switch (Opc) {
 602   case Instruction::ZExt:  // zext(zext(x)) -> zext(x).
 603   case Instruction::SExt:  // zext(sext(x)) -> sext(x).
 604   case Instruction::Trunc: // zext(trunc(x)) -> trunc(x) or zext(x)
 605     return true;
 606   case Instruction::And:
 607   case Instruction::Or:
 608   case Instruction::Xor:
 609   case Instruction::Add:
 610   case Instruction::Sub:
 611   case Instruction::Mul:
 612   case Instruction::Shl:
 613     return CanEvaluateZExtd(I->getOperand(0), Ty, TD) &&
 614            CanEvaluateZExtd(I->getOperand(1), Ty, TD);
 615
 616   //case Instruction::LShr:
 617
 618   case Instruction::Select:
 619     return CanEvaluateZExtd(I->getOperand(1), Ty, TD) &&
 620            CanEvaluateZExtd(I->getOperand(2), Ty, TD);
 621
 622   case Instruction::PHI: {
 623     // We can change a phi if we can change all operands.  Note that we never
 624     // get into trouble with cyclic PHIs here because we only consider
 625     // instructions with a single use.
 626     PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
 627     if (!CanEvaluateZExtd(PN->getIncomingValue(0), Ty, TD)) return false;
 628     for (unsigned i = 1, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
 629       if (!CanEvaluateZExtd(PN->getIncomingValue(i), Ty, TD)) return false;
 630     return true;
 631   }
 632   default:
 633     // TODO: Can handle more cases here.
 634     return false;
 635   }
 636 }
 637
 638 Instruction *InstCombiner::visitZExt(ZExtInst &CI) {
 639   // If this zero extend is only used by a truncate, let the truncate by
 640   // eliminated before we try to optimize this zext.
 641   if (CI.hasOneUse() && isa<TruncInst>(CI.use_back()))
 642     return 0;
 643
 644   // If one of the common conversion will work, do it.
 645   if (Instruction *Result = commonCastTransforms(CI))
 646     return Result;
 647
 648   // See if we can simplify any instructions used by the input whose sole
 649   // purpose is to compute bits we don't care about.
 650   if (SimplifyDemandedInstructionBits(CI))
 651     return &CI;
 652
 653   Value *Src = CI.getOperand(0);
 654   const Type *SrcTy = Src->getType(), *DestTy = CI.getType();
 655
 656   // Attempt to extend the entire input expression tree to the destination
 657   // type.   Only do this if the dest type is a simple type, don't convert the
 658   // expression tree to something weird like i93 unless the source is also
 659   // strange.
 660   if ((isa<VectorType>(DestTy) || ShouldChangeType(SrcTy, DestTy)) &&
 661       CanEvaluateZExtd(Src, DestTy, TD)) {
 662     // Okay, we can transform this!  Insert the new expression now.
 663     DEBUG(dbgs() << "ICE: EvaluateInDifferentType converting expression type"
 664           " to avoid zero extend: " << CI);
 665     Value *Res = EvaluateInDifferentType(Src, DestTy, false);
 666     assert(Res->getType() == DestTy);
 667
 668     // If the high bits are already filled with zeros, just replace this
 669     // cast with the result.
 670     uint32_t SrcBitSize = SrcTy->getScalarSizeInBits();
 671     uint32_t DestBitSize = DestTy->getScalarSizeInBits();
 672     if (MaskedValueIsZero(Res, APInt::getHighBitsSet(DestBitSize,
 673                                                      DestBitSize-SrcBitSize)))
 674       return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
 675
 676     // We need to emit an AND to clear the high bits.
 677     Constant *C = ConstantInt::get(Res->getType(),
 678                                APInt::getLowBitsSet(DestBitSize, SrcBitSize));
 679     return BinaryOperator::CreateAnd(Res, C);
 680   }
 681
 682   // If this is a TRUNC followed by a ZEXT then we are dealing with integral
 683   // types and if the sizes are just right we can convert this into a logical
 684   // 'and' which will be much cheaper than the pair of casts.
 685   if (TruncInst *CSrc = dyn_cast<TruncInst>(Src)) {   // A->B->C cast
 686     // TODO: Subsume this into EvaluateInDifferentType.
 687
 688     // Get the sizes of the types involved.  We know that the intermediate type
 689     // will be smaller than A or C, but don't know the relation between A and C.
 690     Value *A = CSrc->getOperand(0);
 691     unsigned SrcSize = A->getType()->getScalarSizeInBits();
 692     unsigned MidSize = CSrc->getType()->getScalarSizeInBits();
 693     unsigned DstSize = CI.getType()->getScalarSizeInBits();
 694     // If we're actually extending zero bits, then if
 695     // SrcSize <  DstSize: zext(a & mask)
 696     // SrcSize == DstSize: a & mask
 697     // SrcSize  > DstSize: trunc(a) & mask
 698     if (SrcSize < DstSize) {
 699       APInt AndValue(APInt::getLowBitsSet(SrcSize, MidSize));
 700       Constant *AndConst = ConstantInt::get(A->getType(), AndValue);
 701       Value *And = Builder->CreateAnd(A, AndConst, CSrc->getName()+".mask");
 702       return new ZExtInst(And, CI.getType());
 703     }
 704
 705     if (SrcSize == DstSize) {
 706       APInt AndValue(APInt::getLowBitsSet(SrcSize, MidSize));
 707       return BinaryOperator::CreateAnd(A, ConstantInt::get(A->getType(),
 708                                                            AndValue));
 709     }
 710     if (SrcSize > DstSize) {
 711       Value *Trunc = Builder->CreateTrunc(A, CI.getType(), "tmp");
 712       APInt AndValue(APInt::getLowBitsSet(DstSize, MidSize));
 713       return BinaryOperator::CreateAnd(Trunc,
 714                                        ConstantInt::get(Trunc->getType(),
 715                                                         AndValue));
 716     }
 717   }
 718
 719   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Src))
 720     return transformZExtICmp(ICI, CI);
 721
 722   BinaryOperator *SrcI = dyn_cast<BinaryOperator>(Src);
 723   if (SrcI && SrcI->getOpcode() == Instruction::Or) {
 724     // zext (or icmp, icmp) --> or (zext icmp), (zext icmp) if at least one
 725     // of the (zext icmp) will be transformed.
 726     ICmpInst *LHS = dyn_cast<ICmpInst>(SrcI->getOperand(0));
 727     ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(SrcI->getOperand(1));
 728     if (LHS && RHS && LHS->hasOneUse() && RHS->hasOneUse() &&
 729         (transformZExtICmp(LHS, CI, false) ||
 730          transformZExtICmp(RHS, CI, false))) {
 731       Value *LCast = Builder->CreateZExt(LHS, CI.getType(), LHS->getName());
 732       Value *RCast = Builder->CreateZExt(RHS, CI.getType(), RHS->getName());
 733       return BinaryOperator::Create(Instruction::Or, LCast, RCast);
 734     }
 735   }
 736
 737   // zext(trunc(t) & C) -> (t & zext(C)).
 738   if (SrcI && SrcI->getOpcode() == Instruction::And && SrcI->hasOneUse())
 739     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(SrcI->getOperand(1)))
 740       if (TruncInst *TI = dyn_cast<TruncInst>(SrcI->getOperand(0))) {
 741         Value *TI0 = TI->getOperand(0);
 742         if (TI0->getType() == CI.getType())
 743           return
 744             BinaryOperator::CreateAnd(TI0,
 745                                 ConstantExpr::getZExt(C, CI.getType()));
 746       }
 747
 748   // zext((trunc(t) & C) ^ C) -> ((t & zext(C)) ^ zext(C)).
 749   if (SrcI && SrcI->getOpcode() == Instruction::Xor && SrcI->hasOneUse())
 750     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(SrcI->getOperand(1)))
 751       if (BinaryOperator *And = dyn_cast<BinaryOperator>(SrcI->getOperand(0)))
 752         if (And->getOpcode() == Instruction::And && And->hasOneUse() &&
 753             And->getOperand(1) == C)
 754           if (TruncInst *TI = dyn_cast<TruncInst>(And->getOperand(0))) {
 755             Value *TI0 = TI->getOperand(0);
 756             if (TI0->getType() == CI.getType()) {
 757               Constant *ZC = ConstantExpr::getZExt(C, CI.getType());
 758               Value *NewAnd = Builder->CreateAnd(TI0, ZC, "tmp");
 759               return BinaryOperator::CreateXor(NewAnd, ZC);
 760             }
 761           }
 762
 763   // zext (xor i1 X, true) to i32  --> xor (zext i1 X to i32), 1
 764   Value *X;
 765   if (SrcI && SrcI->hasOneUse() && SrcI->getType()->isInteger(1) &&
 766       match(SrcI, m_Not(m_Value(X))) &&
 767       (!X->hasOneUse() || !isa<CmpInst>(X))) {
 768     Value *New = Builder->CreateZExt(X, CI.getType());
 769     return BinaryOperator::CreateXor(New, ConstantInt::get(CI.getType(), 1));
 770   }
 771
 772   return 0;
 773 }
 774
 775 /// CanEvaluateSExtd - Return true if we can take the specified value
 776 /// and return it as type Ty without inserting any new casts and without
 777 /// changing the value of the common low bits.  This is used by code that tries
 778 /// to promote integer operations to a wider types will allow us to eliminate
 779 /// the extension.
 780 ///
 781 /// This function works on both vectors and scalars.
 782 ///
 783 static bool CanEvaluateSExtd(Value *V, const Type *Ty, TargetData *TD) {
 784   assert(V->getType()->getScalarSizeInBits() < Ty->getScalarSizeInBits() &&
 785          "Can't sign extend type to a smaller type");
 786   // If this is a constant, it can be trivially promoted.
 787   if (isa<Constant>(V))
 788     return true;
 789
 790   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
 791   if (!I) return false;
 792
 793   // If this is a truncate from the dest type, we can trivially eliminate it.
 794   if (isa<TruncInst>(I) && I->getOperand(0)->getType() == Ty)
 795     return true;
 796
 797   // We can't extend or shrink something that has multiple uses: doing so would
 798   // require duplicating the instruction in general, which isn't profitable.
 799   if (!I->hasOneUse()) return false;
 800
 801   switch (I->getOpcode()) {
 802   case Instruction::SExt:  // sext(sext(x)) -> sext(x)
 803   case Instruction::ZExt:  // sext(zext(x)) -> zext(x)
 804   case Instruction::Trunc: // sext(trunc(x)) -> trunc(x) or sext(x)
 805     return true;
 806   case Instruction::And:
 807   case Instruction::Or:
 808   case Instruction::Xor:
 809   case Instruction::Add:
 810   case Instruction::Sub:
 811   case Instruction::Mul:
 812     // These operators can all arbitrarily be extended if their inputs can.
 813     return CanEvaluateSExtd(I->getOperand(0), Ty, TD) &&
 814            CanEvaluateSExtd(I->getOperand(1), Ty, TD);
 815
 816   //case Instruction::Shl:   TODO
 817   //case Instruction::LShr:  TODO
 818   //case Instruction::Trunc: TODO
 819
 820   case Instruction::Select:
 821     return CanEvaluateSExtd(I->getOperand(1), Ty, TD) &&
 822            CanEvaluateSExtd(I->getOperand(2), Ty, TD);
 823
 824   case Instruction::PHI: {
 825     // We can change a phi if we can change all operands.  Note that we never
 826     // get into trouble with cyclic PHIs here because we only consider
 827     // instructions with a single use.
 828     PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
 829     for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
 830       if (!CanEvaluateSExtd(PN->getIncomingValue(i), Ty, TD)) return false;
 831     return true;
 832   }
 833   default:
 834     // TODO: Can handle more cases here.
 835     break;
 836   }
 837
 838   return false;
 839 }
 840
 841 Instruction *InstCombiner::visitSExt(SExtInst &CI) {
 842   // If this sign extend is only used by a truncate, let the truncate by
 843   // eliminated before we try to optimize this zext.
 844   if (CI.hasOneUse() && isa<TruncInst>(CI.use_back()))
 845     return 0;
 846
 847   if (Instruction *I = commonCastTransforms(CI))
 848     return I;
 849
 850   // See if we can simplify any instructions used by the input whose sole
 851   // purpose is to compute bits we don't care about.
 852   if (SimplifyDemandedInstructionBits(CI))
 853     return &CI;
 854
 855   Value *Src = CI.getOperand(0);
 856   const Type *SrcTy = Src->getType(), *DestTy = CI.getType();
 857
 858   // Canonicalize sign-extend from i1 to a select.
 859   if (Src->getType()->isInteger(1))
 860     return SelectInst::Create(Src,
 861                               Constant::getAllOnesValue(CI.getType()),
 862                               Constant::getNullValue(CI.getType()));
 863
 864   // Attempt to extend the entire input expression tree to the destination
 865   // type.   Only do this if the dest type is a simple type, don't convert the
 866   // expression tree to something weird like i93 unless the source is also
 867   // strange.
 868   if ((isa<VectorType>(DestTy) || ShouldChangeType(SrcTy, DestTy)) &&
 869       CanEvaluateSExtd(Src, DestTy, TD)) {
 870     // Okay, we can transform this!  Insert the new expression now.
 871     DEBUG(dbgs() << "ICE: EvaluateInDifferentType converting expression type"
 872           " to avoid sign extend: " << CI);
 873     Value *Res = EvaluateInDifferentType(Src, DestTy, true);
 874     assert(Res->getType() == DestTy);
 875
 876     uint32_t SrcBitSize = SrcTy->getScalarSizeInBits();
 877     uint32_t DestBitSize = DestTy->getScalarSizeInBits();
 878
 879     // If the high bits are already filled with sign bit, just replace this
 880     // cast with the result.
 881     if (ComputeNumSignBits(Res) > DestBitSize - SrcBitSize)
 882       return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
 883
 884     // We need to emit a shl + ashr to do the sign extend.
 885     Value *ShAmt = ConstantInt::get(DestTy, DestBitSize-SrcBitSize);
 886     return BinaryOperator::CreateAShr(Builder->CreateShl(Res, ShAmt, "sext"),
 887                                       ShAmt);
 888   }
 889
 890   // If the input is a shl/ashr pair of a same constant, then this is a sign
 891   // extension from a smaller value.  If we could trust arbitrary bitwidth
 892   // integers, we could turn this into a truncate to the smaller bit and then
 893   // use a sext for the whole extension.  Since we don't, look deeper and check
 894   // for a truncate.  If the source and dest are the same type, eliminate the
 895   // trunc and extend and just do shifts.  For example, turn:
 896   //   %a = trunc i32 %i to i8
 897   //   %b = shl i8 %a, 6
 898   //   %c = ashr i8 %b, 6
 899   //   %d = sext i8 %c to i32
 900   // into:
 901   //   %a = shl i32 %i, 30
 902   //   %d = ashr i32 %a, 30
 903   Value *A = 0;
 904   // TODO: Eventually this could be subsumed by EvaluateInDifferentType.
 905   ConstantInt *BA = 0, *CA = 0;
 906   if (match(Src, m_AShr(m_Shl(m_Trunc(m_Value(A)), m_ConstantInt(BA)),
 907                         m_ConstantInt(CA))) &&
 908       BA == CA && A->getType() == CI.getType()) {
 909     unsigned MidSize = Src->getType()->getScalarSizeInBits();
 910     unsigned SrcDstSize = CI.getType()->getScalarSizeInBits();
 911     unsigned ShAmt = CA->getZExtValue()+SrcDstSize-MidSize;
 912     Constant *ShAmtV = ConstantInt::get(CI.getType(), ShAmt);
 913     A = Builder->CreateShl(A, ShAmtV, CI.getName());
 914     return BinaryOperator::CreateAShr(A, ShAmtV);
 915   }
 916
 917   return 0;
 918 }
 919
 920
 921 /// FitsInFPType - Return a Constant* for the specified FP constant if it fits
 922 /// in the specified FP type without changing its value.
 923 static Constant *FitsInFPType(ConstantFP *CFP, const fltSemantics &Sem) {
 924   bool losesInfo;
 925   APFloat F = CFP->getValueAPF();
 926   (void)F.convert(Sem, APFloat::rmNearestTiesToEven, &losesInfo);
 927   if (!losesInfo)
 928     return ConstantFP::get(CFP->getContext(), F);
 929   return 0;
 930 }
 931
 932 /// LookThroughFPExtensions - If this is an fp extension instruction, look
 933 /// through it until we get the source value.
 934 static Value *LookThroughFPExtensions(Value *V) {
 935   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
 936     if (I->getOpcode() == Instruction::FPExt)
 937       return LookThroughFPExtensions(I->getOperand(0));
 938
 939   // If this value is a constant, return the constant in the smallest FP type
 940   // that can accurately represent it.  This allows us to turn
 941   // (float)((double)X+2.0) into x+2.0f.
 942   if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(V)) {
 943     if (CFP->getType() == Type::getPPC_FP128Ty(V->getContext()))
 944       return V;  // No constant folding of this.
 945     // See if the value can be truncated to float and then reextended.
 946     if (Value *V = FitsInFPType(CFP, APFloat::IEEEsingle))
 947       return V;
 948     if (CFP->getType()->isDoubleTy())
 949       return V;  // Won't shrink.
 950     if (Value *V = FitsInFPType(CFP, APFloat::IEEEdouble))
 951       return V;
 952     // Don't try to shrink to various long double types.
 953   }
 954
 955   return V;
 956 }
 957
 958 Instruction *InstCombiner::visitFPTrunc(FPTruncInst &CI) {
 959   if (Instruction *I = commonCastTransforms(CI))
 960     return I;
 961
 962   // If we have fptrunc(fadd (fpextend x), (fpextend y)), where x and y are
 963   // smaller than the destination type, we can eliminate the truncate by doing
 964   // the add as the smaller type.  This applies to fadd/fsub/fmul/fdiv as well
 965   // as many builtins (sqrt, etc).
 966   BinaryOperator *OpI = dyn_cast<BinaryOperator>(CI.getOperand(0));
 967   if (OpI && OpI->hasOneUse()) {
 968     switch (OpI->getOpcode()) {
 969     default: break;
 970     case Instruction::FAdd:
 971     case Instruction::FSub:
 972     case Instruction::FMul:
 973     case Instruction::FDiv:
 974     case Instruction::FRem:
 975       const Type *SrcTy = OpI->getType();
 976       Value *LHSTrunc = LookThroughFPExtensions(OpI->getOperand(0));
 977       Value *RHSTrunc = LookThroughFPExtensions(OpI->getOperand(1));
 978       if (LHSTrunc->getType() != SrcTy &&
 979           RHSTrunc->getType() != SrcTy) {
 980         unsigned DstSize = CI.getType()->getScalarSizeInBits();
 981         // If the source types were both smaller than the destination type of
 982         // the cast, do this xform.
 983         if (LHSTrunc->getType()->getScalarSizeInBits() <= DstSize &&
 984             RHSTrunc->getType()->getScalarSizeInBits() <= DstSize) {
 985           LHSTrunc = Builder->CreateFPExt(LHSTrunc, CI.getType());
 986           RHSTrunc = Builder->CreateFPExt(RHSTrunc, CI.getType());
 987           return BinaryOperator::Create(OpI->getOpcode(), LHSTrunc, RHSTrunc);
 988         }
 989       }
 990       break;
 991     }
 992   }
 993   return 0;
 994 }
 995
 996 Instruction *InstCombiner::visitFPExt(CastInst &CI) {
 997   return commonCastTransforms(CI);
 998 }
 999
1000 Instruction *InstCombiner::visitFPToUI(FPToUIInst &FI) {
1001   Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(FI.getOperand(0));
1002   if (OpI == 0)
1003     return commonCastTransforms(FI);
1004
1005   // fptoui(uitofp(X)) --> X
1006   // fptoui(sitofp(X)) --> X
1007   // This is safe if the intermediate type has enough bits in its mantissa to
1008   // accurately represent all values of X.  For example, do not do this with
1009   // i64->float->i64.  This is also safe for sitofp case, because any negative
1010   // 'X' value would cause an undefined result for the fptoui.
1011   if ((isa<UIToFPInst>(OpI) || isa<SIToFPInst>(OpI)) &&
1012       OpI->getOperand(0)->getType() == FI.getType() &&
1013       (int)FI.getType()->getScalarSizeInBits() < /*extra bit for sign */
1014                     OpI->getType()->getFPMantissaWidth())
1015     return ReplaceInstUsesWith(FI, OpI->getOperand(0));
1016
1017   return commonCastTransforms(FI);
1018 }
1019
1020 Instruction *InstCombiner::visitFPToSI(FPToSIInst &FI) {
1021   Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(FI.getOperand(0));
1022   if (OpI == 0)
1023     return commonCastTransforms(FI);
1024
1025   // fptosi(sitofp(X)) --> X
1026   // fptosi(uitofp(X)) --> X
1027   // This is safe if the intermediate type has enough bits in its mantissa to
1028   // accurately represent all values of X.  For example, do not do this with
1029   // i64->float->i64.  This is also safe for sitofp case, because any negative
1030   // 'X' value would cause an undefined result for the fptoui.
1031   if ((isa<UIToFPInst>(OpI) || isa<SIToFPInst>(OpI)) &&
1032       OpI->getOperand(0)->getType() == FI.getType() &&
1033       (int)FI.getType()->getScalarSizeInBits() <=
1034                     OpI->getType()->getFPMantissaWidth())
1035     return ReplaceInstUsesWith(FI, OpI->getOperand(0));
1036
1037   return commonCastTransforms(FI);
1038 }
1039
1040 Instruction *InstCombiner::visitUIToFP(CastInst &CI) {
1041   return commonCastTransforms(CI);
1042 }
1043
1044 Instruction *InstCombiner::visitSIToFP(CastInst &CI) {
1045   return commonCastTransforms(CI);
1046 }
1047
1048 Instruction *InstCombiner::visitIntToPtr(IntToPtrInst &CI) {
1049   // If the source integer type is larger than the intptr_t type for
1050   // this target, do a trunc to the intptr_t type, then inttoptr of it.  This
1051   // allows the trunc to be exposed to other transforms.  Don't do this for
1052   // extending inttoptr's, because we don't know if the target sign or zero
1053   // extends to pointers.
1054   if (TD && CI.getOperand(0)->getType()->getScalarSizeInBits() >
1055       TD->getPointerSizeInBits()) {
1056     Value *P = Builder->CreateTrunc(CI.getOperand(0),
1057                                     TD->getIntPtrType(CI.getContext()), "tmp");
1058     return new IntToPtrInst(P, CI.getType());
1059   }
1060
1061   if (Instruction *I = commonCastTransforms(CI))
1062     return I;
1063
1064   return 0;
1065 }
1066
1067 /// @brief Implement the transforms for cast of pointer (bitcast/ptrtoint)
1068 Instruction *InstCombiner::commonPointerCastTransforms(CastInst &CI) {
1069   Value *Src = CI.getOperand(0);
1070
1071   if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Src)) {
1072     // If casting the result of a getelementptr instruction with no offset, turn
1073     // this into a cast of the original pointer!
1074     if (GEP->hasAllZeroIndices()) {
1075       // Changing the cast operand is usually not a good idea but it is safe
1076       // here because the pointer operand is being replaced with another
1077       // pointer operand so the opcode doesn't need to change.
1078       Worklist.Add(GEP);
1079       CI.setOperand(0, GEP->getOperand(0));
1080       return &CI;
1081     }
1082
1083     // If the GEP has a single use, and the base pointer is a bitcast, and the
1084     // GEP computes a constant offset, see if we can convert these three
1085     // instructions into fewer.  This typically happens with unions and other
1086     // non-type-safe code.
1087     if (TD && GEP->hasOneUse() && isa<BitCastInst>(GEP->getOperand(0)) &&
1088         GEP->hasAllConstantIndices()) {
1089       // We are guaranteed to get a constant from EmitGEPOffset.
1090       ConstantInt *OffsetV = cast<ConstantInt>(EmitGEPOffset(GEP));
1091       int64_t Offset = OffsetV->getSExtValue();
1092
1093       // Get the base pointer input of the bitcast, and the type it points to.
1094       Value *OrigBase = cast<BitCastInst>(GEP->getOperand(0))->getOperand(0);
1095       const Type *GEPIdxTy =
1096       cast<PointerType>(OrigBase->getType())->getElementType();
1097       SmallVector<Value*, 8> NewIndices;
1098       if (FindElementAtOffset(GEPIdxTy, Offset, NewIndices)) {
1099         // If we were able to index down into an element, create the GEP
1100         // and bitcast the result.  This eliminates one bitcast, potentially
1101         // two.
1102         Value *NGEP = cast<GEPOperator>(GEP)->isInBounds() ?
1103         Builder->CreateInBoundsGEP(OrigBase,
1104                                    NewIndices.begin(), NewIndices.end()) :
1105         Builder->CreateGEP(OrigBase, NewIndices.begin(), NewIndices.end());
1106         NGEP->takeName(GEP);
1107
1108         if (isa<BitCastInst>(CI))
1109           return new BitCastInst(NGEP, CI.getType());
1110         assert(isa<PtrToIntInst>(CI));
1111         return new PtrToIntInst(NGEP, CI.getType());
1112       }
1113     }
1114   }
1115
1116   return commonCastTransforms(CI);
1117 }
1118
1119 Instruction *InstCombiner::visitPtrToInt(PtrToIntInst &CI) {
1120   // If the destination integer type is smaller than the intptr_t type for
1121   // this target, do a ptrtoint to intptr_t then do a trunc.  This allows the
1122   // trunc to be exposed to other transforms.  Don't do this for extending
1123   // ptrtoint's, because we don't know if the target sign or zero extends its
1124   // pointers.
1125   if (TD &&
1126       CI.getType()->getScalarSizeInBits() < TD->getPointerSizeInBits()) {
1127     Value *P = Builder->CreatePtrToInt(CI.getOperand(0),
1128                                        TD->getIntPtrType(CI.getContext()),
1129                                        "tmp");
1130     return new TruncInst(P, CI.getType());
1131   }
1132
1133   return commonPointerCastTransforms(CI);
1134 }
1135
1136 Instruction *InstCombiner::visitBitCast(BitCastInst &CI) {
1137   // If the operands are integer typed then apply the integer transforms,
1138   // otherwise just apply the common ones.
1139   Value *Src = CI.getOperand(0);
1140   const Type *SrcTy = Src->getType();
1141   const Type *DestTy = CI.getType();
1142
1143   // Get rid of casts from one type to the same type. These are useless and can
1144   // be replaced by the operand.
1145   if (DestTy == Src->getType())
1146     return ReplaceInstUsesWith(CI, Src);
1147
1148   if (const PointerType *DstPTy = dyn_cast<PointerType>(DestTy)) {
1149     const PointerType *SrcPTy = cast<PointerType>(SrcTy);
1150     const Type *DstElTy = DstPTy->getElementType();
1151     const Type *SrcElTy = SrcPTy->getElementType();
1152
1153     // If the address spaces don't match, don't eliminate the bitcast, which is
1154     // required for changing types.
1155     if (SrcPTy->getAddressSpace() != DstPTy->getAddressSpace())
1156       return 0;
1157
1158     // If we are casting a alloca to a pointer to a type of the same
1159     // size, rewrite the allocation instruction to allocate the "right" type.
1160     // There is no need to modify malloc calls because it is their bitcast that
1161     // needs to be cleaned up.
1162     if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(Src))
1163       if (Instruction *V = PromoteCastOfAllocation(CI, *AI))
1164         return V;
1165
1166     // If the source and destination are pointers, and this cast is equivalent
1167     // to a getelementptr X, 0, 0, 0...  turn it into the appropriate gep.
1168     // This can enhance SROA and other transforms that want type-safe pointers.
1169     Constant *ZeroUInt =
1170       Constant::getNullValue(Type::getInt32Ty(CI.getContext()));
1171     unsigned NumZeros = 0;
1172     while (SrcElTy != DstElTy &&
1173            isa<CompositeType>(SrcElTy) && !isa<PointerType>(SrcElTy) &&
1174            SrcElTy->getNumContainedTypes() /* not "{}" */) {
1175       SrcElTy = cast<CompositeType>(SrcElTy)->getTypeAtIndex(ZeroUInt);
1176       ++NumZeros;
1177     }
1178
1179     // If we found a path from the src to dest, create the getelementptr now.
1180     if (SrcElTy == DstElTy) {
1181       SmallVector<Value*, 8> Idxs(NumZeros+1, ZeroUInt);
1182       return GetElementPtrInst::CreateInBounds(Src, Idxs.begin(), Idxs.end(),"",
1183                                                ((Instruction*)NULL));
1184     }
1185   }
1186
1187   if (const VectorType *DestVTy = dyn_cast<VectorType>(DestTy)) {
1188     if (DestVTy->getNumElements() == 1 && !isa<VectorType>(SrcTy)) {
1189       Value *Elem = Builder->CreateBitCast(Src, DestVTy->getElementType());
1190       return InsertElementInst::Create(UndefValue::get(DestTy), Elem,
1191                      Constant::getNullValue(Type::getInt32Ty(CI.getContext())));
1192       // FIXME: Canonicalize bitcast(insertelement) -> insertelement(bitcast)
1193     }
1194   }
1195
1196   if (const VectorType *SrcVTy = dyn_cast<VectorType>(SrcTy)) {
1197     if (SrcVTy->getNumElements() == 1 && !isa<VectorType>(DestTy)) {
1198       Value *Elem =
1199         Builder->CreateExtractElement(Src,
1200                    Constant::getNullValue(Type::getInt32Ty(CI.getContext())));
1201       return CastInst::Create(Instruction::BitCast, Elem, DestTy);
1202     }
1203   }
1204
1205   if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(Src)) {
1206     // Okay, we have (bitcast (shuffle ..)).  Check to see if this is
1207     // a bitconvert to a vector with the same # elts.
1208     if (SVI->hasOneUse() && isa<VectorType>(DestTy) &&
1209         cast<VectorType>(DestTy)->getNumElements() ==
1210               SVI->getType()->getNumElements() &&
1211         SVI->getType()->getNumElements() ==
1212           cast<VectorType>(SVI->getOperand(0)->getType())->getNumElements()) {
1213       BitCastInst *Tmp;
1214       // If either of the operands is a cast from CI.getType(), then
1215       // evaluating the shuffle in the casted destination's type will allow
1216       // us to eliminate at least one cast.
1217       if (((Tmp = dyn_cast<BitCastInst>(SVI->getOperand(0))) &&
1218            Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy) ||
1219           ((Tmp = dyn_cast<BitCastInst>(SVI->getOperand(1))) &&
1220            Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy)) {
1221         Value *LHS = Builder->CreateBitCast(SVI->getOperand(0), DestTy);
1222         Value *RHS = Builder->CreateBitCast(SVI->getOperand(1), DestTy);
1223         // Return a new shuffle vector.  Use the same element ID's, as we
1224         // know the vector types match #elts.
1225         return new ShuffleVectorInst(LHS, RHS, SVI->getOperand(2));
1226       }
1227     }
1228   }
1229
1230   if (isa<PointerType>(SrcTy))
1231     return commonPointerCastTransforms(CI);
1232   return commonCastTransforms(CI);
1233 }