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 /// CanEvaluateInDifferentType - Return true if we can take the specified value
 151 /// and return it as type Ty without inserting any new casts and without
 152 /// changing the computed value.  This is used by code that tries to decide
 153 /// whether promoting or shrinking integer operations to wider or smaller types
 154 /// will allow us to eliminate a truncate or extend.
 155 ///
 156 /// This is a truncation operation if Ty is smaller than V->getType(), or an
 157 /// extension operation if Ty is larger.
 158 ///
 159 /// If CastOpc is a truncation, then Ty will be a type smaller than V.  We
 160 /// should return true if trunc(V) can be computed by computing V in the smaller
 161 /// type.  If V is an instruction, then trunc(inst(x,y)) can be computed as
 162 /// inst(trunc(x),trunc(y)), which only makes sense if x and y can be
 163 /// efficiently truncated.
 164 ///
 165 /// If CastOpc is a sext or zext, we are asking if the low bits of the value can
 166 /// bit computed in a larger type, which is then and'd or sext_in_reg'd to get
 167 /// the final result.
 168 static bool CanEvaluateInDifferentType(Value *V, const Type *Ty,
 169                                        unsigned CastOpc, int &NumCastsRemoved) {
 170   // We can always evaluate constants in another type.
 171   if (isa<Constant>(V))
 172     return true;
 173
 174   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
 175   if (!I) return false;
 176
 177   const Type *OrigTy = V->getType();
 178
 179   // If this is an extension or truncate, we can often eliminate it.
 180   if (isa<TruncInst>(I) || isa<ZExtInst>(I) || isa<SExtInst>(I)) {
 181     // If this is a cast from the destination type, we can trivially eliminate
 182     // it, and this will remove a cast overall.
 183     if (I->getOperand(0)->getType() == Ty) {
 184       // If the first operand is itself a cast, and is eliminable, do not count
 185       // this as an eliminable cast.  We would prefer to eliminate those two
 186       // casts first.
 187       if (!isa<CastInst>(I->getOperand(0)) && I->hasOneUse())
 188         ++NumCastsRemoved;
 189       return true;
 190     }
 191   }
 192
 193   // We can't extend or shrink something that has multiple uses: doing so would
 194   // require duplicating the instruction in general, which isn't profitable.
 195   if (!I->hasOneUse()) return false;
 196
 197   unsigned Opc = I->getOpcode();
 198   switch (Opc) {
 199   case Instruction::Add:
 200   case Instruction::Sub:
 201   case Instruction::Mul:
 202   case Instruction::And:
 203   case Instruction::Or:
 204   case Instruction::Xor:
 205     // These operators can all arbitrarily be extended or truncated.
 206     return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
 207                                       NumCastsRemoved) &&
 208            CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, CastOpc,
 209                                       NumCastsRemoved);
 210
 211   case Instruction::UDiv:
 212   case Instruction::URem: {
 213     // UDiv and URem can be truncated if all the truncated bits are zero.
 214     uint32_t OrigBitWidth = OrigTy->getScalarSizeInBits();
 215     uint32_t BitWidth = Ty->getScalarSizeInBits();
 216     if (BitWidth < OrigBitWidth) {
 217       APInt Mask = APInt::getHighBitsSet(OrigBitWidth, OrigBitWidth-BitWidth);
 218       if (MaskedValueIsZero(I->getOperand(0), Mask) &&
 219           MaskedValueIsZero(I->getOperand(1), Mask)) {
 220         return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
 221                                           NumCastsRemoved) &&
 222                CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, CastOpc,
 223                                           NumCastsRemoved);
 224       }
 225     }
 226     break;
 227   }
 228   case Instruction::Shl:
 229     // If we are truncating the result of this SHL, and if it's a shift of a
 230     // constant amount, we can always perform a SHL in a smaller type.
 231     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
 232       uint32_t BitWidth = Ty->getScalarSizeInBits();
 233       if (BitWidth < OrigTy->getScalarSizeInBits() &&
 234           CI->getLimitedValue(BitWidth) < BitWidth)
 235         return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
 236                                           NumCastsRemoved);
 237     }
 238     break;
 239   case Instruction::LShr:
 240     // If this is a truncate of a logical shr, we can truncate it to a smaller
 241     // lshr iff we know that the bits we would otherwise be shifting in are
 242     // already zeros.
 243     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
 244       uint32_t OrigBitWidth = OrigTy->getScalarSizeInBits();
 245       uint32_t BitWidth = Ty->getScalarSizeInBits();
 246       if (BitWidth < OrigBitWidth &&
 247           MaskedValueIsZero(I->getOperand(0),
 248             APInt::getHighBitsSet(OrigBitWidth, OrigBitWidth-BitWidth)) &&
 249           CI->getLimitedValue(BitWidth) < BitWidth) {
 250         return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
 251                                           NumCastsRemoved);
 252       }
 253     }
 254     break;
 255   case Instruction::ZExt:
 256   case Instruction::SExt:
 257   case Instruction::Trunc:
 258     // If this is the same kind of case as our original (e.g. zext+zext), we
 259     // can safely replace it.  Note that replacing it does not reduce the number
 260     // of casts in the input.
 261     if (Opc == CastOpc)
 262       return true;
 263
 264     // sext (zext ty1), ty2 -> zext ty2
 265     if (CastOpc == Instruction::SExt && Opc == Instruction::ZExt)
 266       return true;
 267     break;
 268   case Instruction::Select: {
 269     SelectInst *SI = cast<SelectInst>(I);
 270     return CanEvaluateInDifferentType(SI->getTrueValue(), Ty, CastOpc,
 271                                       NumCastsRemoved) &&
 272            CanEvaluateInDifferentType(SI->getFalseValue(), Ty, CastOpc,
 273                                       NumCastsRemoved);
 274   }
 275   case Instruction::PHI: {
 276     // We can change a phi if we can change all operands.  Note that we never
 277     // get into trouble with cyclic PHIs here because we only consider
 278     // instructions with a single use.
 279     PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
 280     for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
 281       if (!CanEvaluateInDifferentType(PN->getIncomingValue(i), Ty, CastOpc,
 282                                       NumCastsRemoved))
 283         return false;
 284     return true;
 285   }
 286   default:
 287     // TODO: Can handle more cases here.
 288     break;
 289   }
 290
 291   return false;
 292 }
 293
 294 /// EvaluateInDifferentType - Given an expression that
 295 /// CanEvaluateInDifferentType returns true for, actually insert the code to
 296 /// evaluate the expression.
 297 Value *InstCombiner::EvaluateInDifferentType(Value *V, const Type *Ty,
 298                                              bool isSigned) {
 299   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
 300     return ConstantExpr::getIntegerCast(C, Ty, isSigned /*Sext or ZExt*/);
 301
 302   // Otherwise, it must be an instruction.
 303   Instruction *I = cast<Instruction>(V);
 304   Instruction *Res = 0;
 305   unsigned Opc = I->getOpcode();
 306   switch (Opc) {
 307   case Instruction::Add:
 308   case Instruction::Sub:
 309   case Instruction::Mul:
 310   case Instruction::And:
 311   case Instruction::Or:
 312   case Instruction::Xor:
 313   case Instruction::AShr:
 314   case Instruction::LShr:
 315   case Instruction::Shl:
 316   case Instruction::UDiv:
 317   case Instruction::URem: {
 318     Value *LHS = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, isSigned);
 319     Value *RHS = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, isSigned);
 320     Res = BinaryOperator::Create((Instruction::BinaryOps)Opc, LHS, RHS);
 321     break;
 322   }
 323   case Instruction::Trunc:
 324   case Instruction::ZExt:
 325   case Instruction::SExt:
 326     // If the source type of the cast is the type we're trying for then we can
 327     // just return the source.  There's no need to insert it because it is not
 328     // new.
 329     if (I->getOperand(0)->getType() == Ty)
 330       return I->getOperand(0);
 331
 332     // Otherwise, must be the same type of cast, so just reinsert a new one.
 333     Res = CastInst::Create(cast<CastInst>(I)->getOpcode(), I->getOperand(0),Ty);
 334     break;
 335   case Instruction::Select: {
 336     Value *True = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, isSigned);
 337     Value *False = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(2), Ty, isSigned);
 338     Res = SelectInst::Create(I->getOperand(0), True, False);
 339     break;
 340   }
 341   case Instruction::PHI: {
 342     PHINode *OPN = cast<PHINode>(I);
 343     PHINode *NPN = PHINode::Create(Ty);
 344     for (unsigned i = 0, e = OPN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
 345       Value *V =EvaluateInDifferentType(OPN->getIncomingValue(i), Ty, isSigned);
 346       NPN->addIncoming(V, OPN->getIncomingBlock(i));
 347     }
 348     Res = NPN;
 349     break;
 350   }
 351   default:
 352     // TODO: Can handle more cases here.
 353     llvm_unreachable("Unreachable!");
 354     break;
 355   }
 356
 357   Res->takeName(I);
 358   return InsertNewInstBefore(Res, *I);
 359 }
 360
 361
 362 /// This function is a wrapper around CastInst::isEliminableCastPair. It
 363 /// simply extracts arguments and returns what that function returns.
 364 static Instruction::CastOps
 365 isEliminableCastPair(
 366   const CastInst *CI, ///< The first cast instruction
 367   unsigned opcode,       ///< The opcode of the second cast instruction
 368   const Type *DstTy,     ///< The target type for the second cast instruction
 369   TargetData *TD         ///< The target data for pointer size
 370 ) {
 371
 372   const Type *SrcTy = CI->getOperand(0)->getType();   // A from above
 373   const Type *MidTy = CI->getType();                  // B from above
 374
 375   // Get the opcodes of the two Cast instructions
 376   Instruction::CastOps firstOp = Instruction::CastOps(CI->getOpcode());
 377   Instruction::CastOps secondOp = Instruction::CastOps(opcode);
 378
 379   unsigned Res = CastInst::isEliminableCastPair(firstOp, secondOp, SrcTy, MidTy,
 380                                                 DstTy,
 381                                   TD ? TD->getIntPtrType(CI->getContext()) : 0);
 382
 383   // We don't want to form an inttoptr or ptrtoint that converts to an integer
 384   // type that differs from the pointer size.
 385   if ((Res == Instruction::IntToPtr &&
 386           (!TD || SrcTy != TD->getIntPtrType(CI->getContext()))) ||
 387       (Res == Instruction::PtrToInt &&
 388           (!TD || DstTy != TD->getIntPtrType(CI->getContext()))))
 389     Res = 0;
 390
 391   return Instruction::CastOps(Res);
 392 }
 393
 394 /// ValueRequiresCast - Return true if the cast from "V to Ty" actually results
 395 /// in any code being generated.  It does not require codegen if V is simple
 396 /// enough or if the cast can be folded into other casts.
 397 bool InstCombiner::ValueRequiresCast(Instruction::CastOps opcode,const Value *V,
 398                                      const Type *Ty) {
 399   if (V->getType() == Ty || isa<Constant>(V)) return false;
 400
 401   // If this is another cast that can be eliminated, it isn't codegen either.
 402   if (const CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(V))
 403     if (isEliminableCastPair(CI, opcode, Ty, TD))
 404       return false;
 405   return true;
 406 }
 407
 408
 409 /// @brief Implement the transforms common to all CastInst visitors.
 410 Instruction *InstCombiner::commonCastTransforms(CastInst &CI) {
 411   Value *Src = CI.getOperand(0);
 412
 413   // Many cases of "cast of a cast" are eliminable. If it's eliminable we just
 414   // eliminate it now.
 415   if (CastInst *CSrc = dyn_cast<CastInst>(Src)) {   // A->B->C cast
 416     if (Instruction::CastOps opc =
 417         isEliminableCastPair(CSrc, CI.getOpcode(), CI.getType(), TD)) {
 418       // The first cast (CSrc) is eliminable so we need to fix up or replace
 419       // the second cast (CI). CSrc will then have a good chance of being dead.
 420       return CastInst::Create(opc, CSrc->getOperand(0), CI.getType());
 421     }
 422   }
 423
 424   // If we are casting a select then fold the cast into the select
 425   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Src))
 426     if (Instruction *NV = FoldOpIntoSelect(CI, SI))
 427       return NV;
 428
 429   // If we are casting a PHI then fold the cast into the PHI
 430   if (isa<PHINode>(Src)) {
 431     // We don't do this if this would create a PHI node with an illegal type if
 432     // it is currently legal.
 433     if (!isa<IntegerType>(Src->getType()) ||
 434         !isa<IntegerType>(CI.getType()) ||
 435         ShouldChangeType(CI.getType(), Src->getType()))
 436       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(CI))
 437         return NV;
 438   }
 439
 440   return 0;
 441 }
 442
 443 /// commonIntCastTransforms - This function implements the common transforms
 444 /// for trunc, zext, and sext.
 445 Instruction *InstCombiner::commonIntCastTransforms(CastInst &CI) {
 446   if (Instruction *Result = commonCastTransforms(CI))
 447     return Result;
 448
 449   // See if we can simplify any instructions used by the LHS whose sole
 450   // purpose is to compute bits we don't care about.
 451   if (SimplifyDemandedInstructionBits(CI))
 452     return &CI;
 453
 454   // If the source isn't an instruction or has more than one use then we
 455   // can't do anything more.
 456   Instruction *Src = dyn_cast<Instruction>(CI.getOperand(0));
 457   if (!Src || !Src->hasOneUse())
 458     return 0;
 459
 460   // Check to see if we can eliminate the cast by changing the entire
 461   // computation chain to do the computation in the result type.
 462   const Type *SrcTy = Src->getType();
 463   const Type *DestTy = CI.getType();
 464
 465   // Only do this if the dest type is a simple type, don't convert the
 466   // expression tree to something weird like i93 unless the source is also
 467   // strange.
 468   if (!isa<VectorType>(DestTy) && !ShouldChangeType(SrcTy, DestTy))
 469     return 0;
 470
 471   // Attempt to propagate the cast into the instruction for int->int casts.
 472   int NumCastsRemoved = 0;
 473   if (!CanEvaluateInDifferentType(Src, DestTy, CI.getOpcode(), NumCastsRemoved))
 474     return 0;
 475
 476   switch (CI.getOpcode()) {
 477   default: assert(0 && "not an integer cast");
 478   case Instruction::Trunc:
 479     // If this cast is a truncate, evaluting in a different type always
 480     // eliminates the cast, so it is always a win.
 481     break;
 482   case Instruction::ZExt:
 483     // If this is a zero-extension, we need to do an AND to maintain the clear
 484     // top-part of the computation, so we require that the input have eliminated
 485     // at least one cast.
 486     if (NumCastsRemoved < 1)
 487       return 0;
 488     break;
 489   case Instruction::SExt:
 490     // If this is a sign extension, we insert two new shifts (to do the
 491     // extension) so we require that two casts have been eliminated.
 492     if (NumCastsRemoved < 2)
 493       return 0;
 494     break;
 495   }
 496
 497   DEBUG(errs() << "ICE: EvaluateInDifferentType converting expression type"
 498         " to avoid cast: " << CI);
 499   Value *Res = EvaluateInDifferentType(Src, DestTy,
 500                                        CI.getOpcode() == Instruction::SExt);
 501   assert(Res->getType() == DestTy);
 502
 503   uint32_t SrcBitSize = SrcTy->getScalarSizeInBits();
 504   uint32_t DestBitSize = DestTy->getScalarSizeInBits();
 505   switch (CI.getOpcode()) {
 506   default: assert(0 && "Unknown cast type!");
 507   case Instruction::Trunc:
 508     // Just replace this cast with the result.
 509     return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
 510   case Instruction::ZExt: {
 511     // If the high bits are already zero, just replace this cast with the
 512     // result.
 513     APInt Mask(APInt::getBitsSet(DestBitSize, SrcBitSize, DestBitSize));
 514     if (MaskedValueIsZero(Res, Mask))
 515       return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
 516
 517     // We need to emit an AND to clear the high bits.
 518     Constant *C = ConstantInt::get(CI.getContext(),
 519                              APInt::getLowBitsSet(DestBitSize, SrcBitSize));
 520     return BinaryOperator::CreateAnd(Res, C);
 521   }
 522   case Instruction::SExt: {
 523     // If the high bits are already filled with sign bit, just replace this
 524     // cast with the result.
 525     unsigned NumSignBits = ComputeNumSignBits(Res);
 526     if (NumSignBits > (DestBitSize - SrcBitSize))
 527       return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
 528
 529     // We need to emit a cast to truncate, then a cast to sext.
 530     return new SExtInst(Builder->CreateTrunc(Res, Src->getType()), DestTy);
 531   }
 532   }
 533 }
 534
 535 Instruction *InstCombiner::visitTrunc(TruncInst &CI) {
 536   if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
 537     return Result;
 538
 539   Value *Src = CI.getOperand(0);
 540   const Type *DestTy = CI.getType();
 541
 542   // Canonicalize trunc x to i1 -> (icmp ne (and x, 1), 0), likewise for vector.
 543   if (DestTy->getScalarSizeInBits() == 1) {
 544     Constant *One = ConstantInt::get(Src->getType(), 1);
 545     Src = Builder->CreateAnd(Src, One, "tmp");
 546     Value *Zero = Constant::getNullValue(Src->getType());
 547     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Src, Zero);
 548   }
 549
 550   return 0;
 551 }
 552
 553 /// transformZExtICmp - Transform (zext icmp) to bitwise / integer operations
 554 /// in order to eliminate the icmp.
 555 Instruction *InstCombiner::transformZExtICmp(ICmpInst *ICI, Instruction &CI,
 556                                              bool DoXform) {
 557   // If we are just checking for a icmp eq of a single bit and zext'ing it
 558   // to an integer, then shift the bit to the appropriate place and then
 559   // cast to integer to avoid the comparison.
 560   if (ConstantInt *Op1C = dyn_cast<ConstantInt>(ICI->getOperand(1))) {
 561     const APInt &Op1CV = Op1C->getValue();
 562
 563     // zext (x <s  0) to i32 --> x>>u31      true if signbit set.
 564     // zext (x >s -1) to i32 --> (x>>u31)^1  true if signbit clear.
 565     if ((ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && Op1CV == 0) ||
 566         (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT &&Op1CV.isAllOnesValue())) {
 567       if (!DoXform) return ICI;
 568
 569       Value *In = ICI->getOperand(0);
 570       Value *Sh = ConstantInt::get(In->getType(),
 571                                    In->getType()->getScalarSizeInBits()-1);
 572       In = Builder->CreateLShr(In, Sh, In->getName()+".lobit");
 573       if (In->getType() != CI.getType())
 574         In = Builder->CreateIntCast(In, CI.getType(), false/*ZExt*/, "tmp");
 575
 576       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT) {
 577         Constant *One = ConstantInt::get(In->getType(), 1);
 578         In = Builder->CreateXor(In, One, In->getName()+".not");
 579       }
 580
 581       return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
 582     }
 583
 584
 585
 586     // zext (X == 0) to i32 --> X^1      iff X has only the low bit set.
 587     // zext (X == 0) to i32 --> (X>>1)^1 iff X has only the 2nd bit set.
 588     // zext (X == 1) to i32 --> X        iff X has only the low bit set.
 589     // zext (X == 2) to i32 --> X>>1     iff X has only the 2nd bit set.
 590     // zext (X != 0) to i32 --> X        iff X has only the low bit set.
 591     // zext (X != 0) to i32 --> X>>1     iff X has only the 2nd bit set.
 592     // zext (X != 1) to i32 --> X^1      iff X has only the low bit set.
 593     // zext (X != 2) to i32 --> (X>>1)^1 iff X has only the 2nd bit set.
 594     if ((Op1CV == 0 || Op1CV.isPowerOf2()) &&
 595         // This only works for EQ and NE
 596         ICI->isEquality()) {
 597       // If Op1C some other power of two, convert:
 598       uint32_t BitWidth = Op1C->getType()->getBitWidth();
 599       APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
 600       APInt TypeMask(APInt::getAllOnesValue(BitWidth));
 601       ComputeMaskedBits(ICI->getOperand(0), TypeMask, KnownZero, KnownOne);
 602
 603       APInt KnownZeroMask(~KnownZero);
 604       if (KnownZeroMask.isPowerOf2()) { // Exactly 1 possible 1?
 605         if (!DoXform) return ICI;
 606
 607         bool isNE = ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
 608         if (Op1CV != 0 && (Op1CV != KnownZeroMask)) {
 609           // (X&4) == 2 --> false
 610           // (X&4) != 2 --> true
 611           Constant *Res = ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(CI.getContext()),
 612                                            isNE);
 613           Res = ConstantExpr::getZExt(Res, CI.getType());
 614           return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
 615         }
 616
 617         uint32_t ShiftAmt = KnownZeroMask.logBase2();
 618         Value *In = ICI->getOperand(0);
 619         if (ShiftAmt) {
 620           // Perform a logical shr by shiftamt.
 621           // Insert the shift to put the result in the low bit.
 622           In = Builder->CreateLShr(In, ConstantInt::get(In->getType(),ShiftAmt),
 623                                    In->getName()+".lobit");
 624         }
 625
 626         if ((Op1CV != 0) == isNE) { // Toggle the low bit.
 627           Constant *One = ConstantInt::get(In->getType(), 1);
 628           In = Builder->CreateXor(In, One, "tmp");
 629         }
 630
 631         if (CI.getType() == In->getType())
 632           return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
 633         else
 634           return CastInst::CreateIntegerCast(In, CI.getType(), false/*ZExt*/);
 635       }
 636     }
 637   }
 638
 639   // icmp ne A, B is equal to xor A, B when A and B only really have one bit.
 640   // It is also profitable to transform icmp eq into not(xor(A, B)) because that
 641   // may lead to additional simplifications.
 642   if (ICI->isEquality() && CI.getType() == ICI->getOperand(0)->getType()) {
 643     if (const IntegerType *ITy = dyn_cast<IntegerType>(CI.getType())) {
 644       uint32_t BitWidth = ITy->getBitWidth();
 645       Value *LHS = ICI->getOperand(0);
 646       Value *RHS = ICI->getOperand(1);
 647
 648       APInt KnownZeroLHS(BitWidth, 0), KnownOneLHS(BitWidth, 0);
 649       APInt KnownZeroRHS(BitWidth, 0), KnownOneRHS(BitWidth, 0);
 650       APInt TypeMask(APInt::getAllOnesValue(BitWidth));
 651       ComputeMaskedBits(LHS, TypeMask, KnownZeroLHS, KnownOneLHS);
 652       ComputeMaskedBits(RHS, TypeMask, KnownZeroRHS, KnownOneRHS);
 653
 654       if (KnownZeroLHS == KnownZeroRHS && KnownOneLHS == KnownOneRHS) {
 655         APInt KnownBits = KnownZeroLHS | KnownOneLHS;
 656         APInt UnknownBit = ~KnownBits;
 657         if (UnknownBit.countPopulation() == 1) {
 658           if (!DoXform) return ICI;
 659
 660           Value *Result = Builder->CreateXor(LHS, RHS);
 661
 662           // Mask off any bits that are set and won't be shifted away.
 663           if (KnownOneLHS.uge(UnknownBit))
 664             Result = Builder->CreateAnd(Result,
 665                                         ConstantInt::get(ITy, UnknownBit));
 666
 667           // Shift the bit we're testing down to the lsb.
 668           Result = Builder->CreateLShr(
 669                Result, ConstantInt::get(ITy, UnknownBit.countTrailingZeros()));
 670
 671           if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
 672             Result = Builder->CreateXor(Result, ConstantInt::get(ITy, 1));
 673           Result->takeName(ICI);
 674           return ReplaceInstUsesWith(CI, Result);
 675         }
 676       }
 677     }
 678   }
 679
 680   return 0;
 681 }
 682
 683 Instruction *InstCombiner::visitZExt(ZExtInst &CI) {
 684   // If one of the common conversion will work, do it.
 685   if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
 686     return Result;
 687
 688   Value *Src = CI.getOperand(0);
 689
 690   // If this is a TRUNC followed by a ZEXT then we are dealing with integral
 691   // types and if the sizes are just right we can convert this into a logical
 692   // 'and' which will be much cheaper than the pair of casts.
 693   if (TruncInst *CSrc = dyn_cast<TruncInst>(Src)) {   // A->B->C cast
 694     // Get the sizes of the types involved.  We know that the intermediate type
 695     // will be smaller than A or C, but don't know the relation between A and C.
 696     Value *A = CSrc->getOperand(0);
 697     unsigned SrcSize = A->getType()->getScalarSizeInBits();
 698     unsigned MidSize = CSrc->getType()->getScalarSizeInBits();
 699     unsigned DstSize = CI.getType()->getScalarSizeInBits();
 700     // If we're actually extending zero bits, then if
 701     // SrcSize <  DstSize: zext(a & mask)
 702     // SrcSize == DstSize: a & mask
 703     // SrcSize  > DstSize: trunc(a) & mask
 704     if (SrcSize < DstSize) {
 705       APInt AndValue(APInt::getLowBitsSet(SrcSize, MidSize));
 706       Constant *AndConst = ConstantInt::get(A->getType(), AndValue);
 707       Value *And = Builder->CreateAnd(A, AndConst, CSrc->getName()+".mask");
 708       return new ZExtInst(And, CI.getType());
 709     }
 710
 711     if (SrcSize == DstSize) {
 712       APInt AndValue(APInt::getLowBitsSet(SrcSize, MidSize));
 713       return BinaryOperator::CreateAnd(A, ConstantInt::get(A->getType(),
 714                                                            AndValue));
 715     }
 716     if (SrcSize > DstSize) {
 717       Value *Trunc = Builder->CreateTrunc(A, CI.getType(), "tmp");
 718       APInt AndValue(APInt::getLowBitsSet(DstSize, MidSize));
 719       return BinaryOperator::CreateAnd(Trunc,
 720                                        ConstantInt::get(Trunc->getType(),
 721                                                                AndValue));
 722     }
 723   }
 724
 725   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Src))
 726     return transformZExtICmp(ICI, CI);
 727
 728   BinaryOperator *SrcI = dyn_cast<BinaryOperator>(Src);
 729   if (SrcI && SrcI->getOpcode() == Instruction::Or) {
 730     // zext (or icmp, icmp) --> or (zext icmp), (zext icmp) if at least one
 731     // of the (zext icmp) will be transformed.
 732     ICmpInst *LHS = dyn_cast<ICmpInst>(SrcI->getOperand(0));
 733     ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(SrcI->getOperand(1));
 734     if (LHS && RHS && LHS->hasOneUse() && RHS->hasOneUse() &&
 735         (transformZExtICmp(LHS, CI, false) ||
 736          transformZExtICmp(RHS, CI, false))) {
 737       Value *LCast = Builder->CreateZExt(LHS, CI.getType(), LHS->getName());
 738       Value *RCast = Builder->CreateZExt(RHS, CI.getType(), RHS->getName());
 739       return BinaryOperator::Create(Instruction::Or, LCast, RCast);
 740     }
 741   }
 742
 743   // zext(trunc(t) & C) -> (t & zext(C)).
 744   if (SrcI && SrcI->getOpcode() == Instruction::And && SrcI->hasOneUse())
 745     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(SrcI->getOperand(1)))
 746       if (TruncInst *TI = dyn_cast<TruncInst>(SrcI->getOperand(0))) {
 747         Value *TI0 = TI->getOperand(0);
 748         if (TI0->getType() == CI.getType())
 749           return
 750             BinaryOperator::CreateAnd(TI0,
 751                                 ConstantExpr::getZExt(C, CI.getType()));
 752       }
 753
 754   // zext((trunc(t) & C) ^ C) -> ((t & zext(C)) ^ zext(C)).
 755   if (SrcI && SrcI->getOpcode() == Instruction::Xor && SrcI->hasOneUse())
 756     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(SrcI->getOperand(1)))
 757       if (BinaryOperator *And = dyn_cast<BinaryOperator>(SrcI->getOperand(0)))
 758         if (And->getOpcode() == Instruction::And && And->hasOneUse() &&
 759             And->getOperand(1) == C)
 760           if (TruncInst *TI = dyn_cast<TruncInst>(And->getOperand(0))) {
 761             Value *TI0 = TI->getOperand(0);
 762             if (TI0->getType() == CI.getType()) {
 763               Constant *ZC = ConstantExpr::getZExt(C, CI.getType());
 764               Value *NewAnd = Builder->CreateAnd(TI0, ZC, "tmp");
 765               return BinaryOperator::CreateXor(NewAnd, ZC);
 766             }
 767           }
 768
 769   // zext (xor i1 X, true) to i32  --> xor (zext i1 X to i32), 1
 770   Value *X;
 771   if (SrcI && SrcI->hasOneUse() && SrcI->getType()->isInteger(1) &&
 772       match(SrcI, m_Not(m_Value(X))) &&
 773       (!X->hasOneUse() || !isa<CmpInst>(X))) {
 774     Value *New = Builder->CreateZExt(X, CI.getType());
 775     return BinaryOperator::CreateXor(New, ConstantInt::get(CI.getType(), 1));
 776   }
 777
 778   return 0;
 779 }
 780
 781 Instruction *InstCombiner::visitSExt(SExtInst &CI) {
 782   if (Instruction *I = commonIntCastTransforms(CI))
 783     return I;
 784
 785   Value *Src = CI.getOperand(0);
 786
 787   // Canonicalize sign-extend from i1 to a select.
 788   if (Src->getType()->isInteger(1))
 789     return SelectInst::Create(Src,
 790                               Constant::getAllOnesValue(CI.getType()),
 791                               Constant::getNullValue(CI.getType()));
 792
 793   // See if the value being truncated is already sign extended.  If so, just
 794   // eliminate the trunc/sext pair.
 795   if (Operator::getOpcode(Src) == Instruction::Trunc) {
 796     Value *Op = cast<User>(Src)->getOperand(0);
 797     unsigned OpBits   = Op->getType()->getScalarSizeInBits();
 798     unsigned MidBits  = Src->getType()->getScalarSizeInBits();
 799     unsigned DestBits = CI.getType()->getScalarSizeInBits();
 800     unsigned NumSignBits = ComputeNumSignBits(Op);
 801
 802     if (OpBits == DestBits) {
 803       // Op is i32, Mid is i8, and Dest is i32.  If Op has more than 24 sign
 804       // bits, it is already ready.
 805       if (NumSignBits > DestBits-MidBits)
 806         return ReplaceInstUsesWith(CI, Op);
 807     } else if (OpBits < DestBits) {
 808       // Op is i32, Mid is i8, and Dest is i64.  If Op has more than 24 sign
 809       // bits, just sext from i32.
 810       if (NumSignBits > OpBits-MidBits)
 811         return new SExtInst(Op, CI.getType(), "tmp");
 812     } else {
 813       // Op is i64, Mid is i8, and Dest is i32.  If Op has more than 56 sign
 814       // bits, just truncate to i32.
 815       if (NumSignBits > OpBits-MidBits)
 816         return new TruncInst(Op, CI.getType(), "tmp");
 817     }
 818   }
 819
 820   // If the input is a shl/ashr pair of a same constant, then this is a sign
 821   // extension from a smaller value.  If we could trust arbitrary bitwidth
 822   // integers, we could turn this into a truncate to the smaller bit and then
 823   // use a sext for the whole extension.  Since we don't, look deeper and check
 824   // for a truncate.  If the source and dest are the same type, eliminate the
 825   // trunc and extend and just do shifts.  For example, turn:
 826   //   %a = trunc i32 %i to i8
 827   //   %b = shl i8 %a, 6
 828   //   %c = ashr i8 %b, 6
 829   //   %d = sext i8 %c to i32
 830   // into:
 831   //   %a = shl i32 %i, 30
 832   //   %d = ashr i32 %a, 30
 833   Value *A = 0;
 834   ConstantInt *BA = 0, *CA = 0;
 835   if (match(Src, m_AShr(m_Shl(m_Value(A), m_ConstantInt(BA)),
 836                         m_ConstantInt(CA))) &&
 837       BA == CA && isa<TruncInst>(A)) {
 838     Value *I = cast<TruncInst>(A)->getOperand(0);
 839     if (I->getType() == CI.getType()) {
 840       unsigned MidSize = Src->getType()->getScalarSizeInBits();
 841       unsigned SrcDstSize = CI.getType()->getScalarSizeInBits();
 842       unsigned ShAmt = CA->getZExtValue()+SrcDstSize-MidSize;
 843       Constant *ShAmtV = ConstantInt::get(CI.getType(), ShAmt);
 844       I = Builder->CreateShl(I, ShAmtV, CI.getName());
 845       return BinaryOperator::CreateAShr(I, ShAmtV);
 846     }
 847   }
 848
 849   return 0;
 850 }
 851
 852
 853 /// FitsInFPType - Return a Constant* for the specified FP constant if it fits
 854 /// in the specified FP type without changing its value.
 855 static Constant *FitsInFPType(ConstantFP *CFP, const fltSemantics &Sem) {
 856   bool losesInfo;
 857   APFloat F = CFP->getValueAPF();
 858   (void)F.convert(Sem, APFloat::rmNearestTiesToEven, &losesInfo);
 859   if (!losesInfo)
 860     return ConstantFP::get(CFP->getContext(), F);
 861   return 0;
 862 }
 863
 864 /// LookThroughFPExtensions - If this is an fp extension instruction, look
 865 /// through it until we get the source value.
 866 static Value *LookThroughFPExtensions(Value *V) {
 867   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
 868     if (I->getOpcode() == Instruction::FPExt)
 869       return LookThroughFPExtensions(I->getOperand(0));
 870
 871   // If this value is a constant, return the constant in the smallest FP type
 872   // that can accurately represent it.  This allows us to turn
 873   // (float)((double)X+2.0) into x+2.0f.
 874   if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(V)) {
 875     if (CFP->getType() == Type::getPPC_FP128Ty(V->getContext()))
 876       return V;  // No constant folding of this.
 877     // See if the value can be truncated to float and then reextended.
 878     if (Value *V = FitsInFPType(CFP, APFloat::IEEEsingle))
 879       return V;
 880     if (CFP->getType()->isDoubleTy())
 881       return V;  // Won't shrink.
 882     if (Value *V = FitsInFPType(CFP, APFloat::IEEEdouble))
 883       return V;
 884     // Don't try to shrink to various long double types.
 885   }
 886
 887   return V;
 888 }
 889
 890 Instruction *InstCombiner::visitFPTrunc(FPTruncInst &CI) {
 891   if (Instruction *I = commonCastTransforms(CI))
 892     return I;
 893
 894   // If we have fptrunc(fadd (fpextend x), (fpextend y)), where x and y are
 895   // smaller than the destination type, we can eliminate the truncate by doing
 896   // the add as the smaller type.  This applies to fadd/fsub/fmul/fdiv as well
 897   // as many builtins (sqrt, etc).
 898   BinaryOperator *OpI = dyn_cast<BinaryOperator>(CI.getOperand(0));
 899   if (OpI && OpI->hasOneUse()) {
 900     switch (OpI->getOpcode()) {
 901     default: break;
 902     case Instruction::FAdd:
 903     case Instruction::FSub:
 904     case Instruction::FMul:
 905     case Instruction::FDiv:
 906     case Instruction::FRem:
 907       const Type *SrcTy = OpI->getType();
 908       Value *LHSTrunc = LookThroughFPExtensions(OpI->getOperand(0));
 909       Value *RHSTrunc = LookThroughFPExtensions(OpI->getOperand(1));
 910       if (LHSTrunc->getType() != SrcTy &&
 911           RHSTrunc->getType() != SrcTy) {
 912         unsigned DstSize = CI.getType()->getScalarSizeInBits();
 913         // If the source types were both smaller than the destination type of
 914         // the cast, do this xform.
 915         if (LHSTrunc->getType()->getScalarSizeInBits() <= DstSize &&
 916             RHSTrunc->getType()->getScalarSizeInBits() <= DstSize) {
 917           LHSTrunc = Builder->CreateFPExt(LHSTrunc, CI.getType());
 918           RHSTrunc = Builder->CreateFPExt(RHSTrunc, CI.getType());
 919           return BinaryOperator::Create(OpI->getOpcode(), LHSTrunc, RHSTrunc);
 920         }
 921       }
 922       break;
 923     }
 924   }
 925   return 0;
 926 }
 927
 928 Instruction *InstCombiner::visitFPExt(CastInst &CI) {
 929   return commonCastTransforms(CI);
 930 }
 931
 932 Instruction *InstCombiner::visitFPToUI(FPToUIInst &FI) {
 933   Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(FI.getOperand(0));
 934   if (OpI == 0)
 935     return commonCastTransforms(FI);
 936
 937   // fptoui(uitofp(X)) --> X
 938   // fptoui(sitofp(X)) --> X
 939   // This is safe if the intermediate type has enough bits in its mantissa to
 940   // accurately represent all values of X.  For example, do not do this with
 941   // i64->float->i64.  This is also safe for sitofp case, because any negative
 942   // 'X' value would cause an undefined result for the fptoui.
 943   if ((isa<UIToFPInst>(OpI) || isa<SIToFPInst>(OpI)) &&
 944       OpI->getOperand(0)->getType() == FI.getType() &&
 945       (int)FI.getType()->getScalarSizeInBits() < /*extra bit for sign */
 946                     OpI->getType()->getFPMantissaWidth())
 947     return ReplaceInstUsesWith(FI, OpI->getOperand(0));
 948
 949   return commonCastTransforms(FI);
 950 }
 951
 952 Instruction *InstCombiner::visitFPToSI(FPToSIInst &FI) {
 953   Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(FI.getOperand(0));
 954   if (OpI == 0)
 955     return commonCastTransforms(FI);
 956
 957   // fptosi(sitofp(X)) --> X
 958   // fptosi(uitofp(X)) --> X
 959   // This is safe if the intermediate type has enough bits in its mantissa to
 960   // accurately represent all values of X.  For example, do not do this with
 961   // i64->float->i64.  This is also safe for sitofp case, because any negative
 962   // 'X' value would cause an undefined result for the fptoui.
 963   if ((isa<UIToFPInst>(OpI) || isa<SIToFPInst>(OpI)) &&
 964       OpI->getOperand(0)->getType() == FI.getType() &&
 965       (int)FI.getType()->getScalarSizeInBits() <=
 966                     OpI->getType()->getFPMantissaWidth())
 967     return ReplaceInstUsesWith(FI, OpI->getOperand(0));
 968
 969   return commonCastTransforms(FI);
 970 }
 971
 972 Instruction *InstCombiner::visitUIToFP(CastInst &CI) {
 973   return commonCastTransforms(CI);
 974 }
 975
 976 Instruction *InstCombiner::visitSIToFP(CastInst &CI) {
 977   return commonCastTransforms(CI);
 978 }
 979
 980 Instruction *InstCombiner::visitIntToPtr(IntToPtrInst &CI) {
 981   // If the source integer type is larger than the intptr_t type for
 982   // this target, do a trunc to the intptr_t type, then inttoptr of it.  This
 983   // allows the trunc to be exposed to other transforms.  Don't do this for
 984   // extending inttoptr's, because we don't know if the target sign or zero
 985   // extends to pointers.
 986   if (TD && CI.getOperand(0)->getType()->getScalarSizeInBits() >
 987       TD->getPointerSizeInBits()) {
 988     Value *P = Builder->CreateTrunc(CI.getOperand(0),
 989                                     TD->getIntPtrType(CI.getContext()), "tmp");
 990     return new IntToPtrInst(P, CI.getType());
 991   }
 992
 993   if (Instruction *I = commonCastTransforms(CI))
 994     return I;
 995
 996   return 0;
 997 }
 998
 999 /// @brief Implement the transforms for cast of pointer (bitcast/ptrtoint)
1000 Instruction *InstCombiner::commonPointerCastTransforms(CastInst &CI) {
1001   Value *Src = CI.getOperand(0);
1002
1003   if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Src)) {
1004     // If casting the result of a getelementptr instruction with no offset, turn
1005     // this into a cast of the original pointer!
1006     if (GEP->hasAllZeroIndices()) {
1007       // Changing the cast operand is usually not a good idea but it is safe
1008       // here because the pointer operand is being replaced with another
1009       // pointer operand so the opcode doesn't need to change.
1010       Worklist.Add(GEP);
1011       CI.setOperand(0, GEP->getOperand(0));
1012       return &CI;
1013     }
1014
1015     // If the GEP has a single use, and the base pointer is a bitcast, and the
1016     // GEP computes a constant offset, see if we can convert these three
1017     // instructions into fewer.  This typically happens with unions and other
1018     // non-type-safe code.
1019     if (TD && GEP->hasOneUse() && isa<BitCastInst>(GEP->getOperand(0)) &&
1020         GEP->hasAllConstantIndices()) {
1021       // We are guaranteed to get a constant from EmitGEPOffset.
1022       ConstantInt *OffsetV = cast<ConstantInt>(EmitGEPOffset(GEP));
1023       int64_t Offset = OffsetV->getSExtValue();
1024
1025       // Get the base pointer input of the bitcast, and the type it points to.
1026       Value *OrigBase = cast<BitCastInst>(GEP->getOperand(0))->getOperand(0);
1027       const Type *GEPIdxTy =
1028       cast<PointerType>(OrigBase->getType())->getElementType();
1029       SmallVector<Value*, 8> NewIndices;
1030       if (FindElementAtOffset(GEPIdxTy, Offset, NewIndices)) {
1031         // If we were able to index down into an element, create the GEP
1032         // and bitcast the result.  This eliminates one bitcast, potentially
1033         // two.
1034         Value *NGEP = cast<GEPOperator>(GEP)->isInBounds() ?
1035         Builder->CreateInBoundsGEP(OrigBase,
1036                                    NewIndices.begin(), NewIndices.end()) :
1037         Builder->CreateGEP(OrigBase, NewIndices.begin(), NewIndices.end());
1038         NGEP->takeName(GEP);
1039
1040         if (isa<BitCastInst>(CI))
1041           return new BitCastInst(NGEP, CI.getType());
1042         assert(isa<PtrToIntInst>(CI));
1043         return new PtrToIntInst(NGEP, CI.getType());
1044       }
1045     }
1046   }
1047
1048   return commonCastTransforms(CI);
1049 }
1050
1051 Instruction *InstCombiner::visitPtrToInt(PtrToIntInst &CI) {
1052   // If the destination integer type is smaller than the intptr_t type for
1053   // this target, do a ptrtoint to intptr_t then do a trunc.  This allows the
1054   // trunc to be exposed to other transforms.  Don't do this for extending
1055   // ptrtoint's, because we don't know if the target sign or zero extends its
1056   // pointers.
1057   if (TD &&
1058       CI.getType()->getScalarSizeInBits() < TD->getPointerSizeInBits()) {
1059     Value *P = Builder->CreatePtrToInt(CI.getOperand(0),
1060                                        TD->getIntPtrType(CI.getContext()),
1061                                        "tmp");
1062     return new TruncInst(P, CI.getType());
1063   }
1064
1065   return commonPointerCastTransforms(CI);
1066 }
1067
1068 Instruction *InstCombiner::visitBitCast(BitCastInst &CI) {
1069   // If the operands are integer typed then apply the integer transforms,
1070   // otherwise just apply the common ones.
1071   Value *Src = CI.getOperand(0);
1072   const Type *SrcTy = Src->getType();
1073   const Type *DestTy = CI.getType();
1074
1075   // Get rid of casts from one type to the same type. These are useless and can
1076   // be replaced by the operand.
1077   if (DestTy == Src->getType())
1078     return ReplaceInstUsesWith(CI, Src);
1079
1080   if (const PointerType *DstPTy = dyn_cast<PointerType>(DestTy)) {
1081     const PointerType *SrcPTy = cast<PointerType>(SrcTy);
1082     const Type *DstElTy = DstPTy->getElementType();
1083     const Type *SrcElTy = SrcPTy->getElementType();
1084
1085     // If the address spaces don't match, don't eliminate the bitcast, which is
1086     // required for changing types.
1087     if (SrcPTy->getAddressSpace() != DstPTy->getAddressSpace())
1088       return 0;
1089
1090     // If we are casting a alloca to a pointer to a type of the same
1091     // size, rewrite the allocation instruction to allocate the "right" type.
1092     // There is no need to modify malloc calls because it is their bitcast that
1093     // needs to be cleaned up.
1094     if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(Src))
1095       if (Instruction *V = PromoteCastOfAllocation(CI, *AI))
1096         return V;
1097
1098     // If the source and destination are pointers, and this cast is equivalent
1099     // to a getelementptr X, 0, 0, 0...  turn it into the appropriate gep.
1100     // This can enhance SROA and other transforms that want type-safe pointers.
1101     Constant *ZeroUInt =
1102       Constant::getNullValue(Type::getInt32Ty(CI.getContext()));
1103     unsigned NumZeros = 0;
1104     while (SrcElTy != DstElTy &&
1105            isa<CompositeType>(SrcElTy) && !isa<PointerType>(SrcElTy) &&
1106            SrcElTy->getNumContainedTypes() /* not "{}" */) {
1107       SrcElTy = cast<CompositeType>(SrcElTy)->getTypeAtIndex(ZeroUInt);
1108       ++NumZeros;
1109     }
1110
1111     // If we found a path from the src to dest, create the getelementptr now.
1112     if (SrcElTy == DstElTy) {
1113       SmallVector<Value*, 8> Idxs(NumZeros+1, ZeroUInt);
1114       return GetElementPtrInst::CreateInBounds(Src, Idxs.begin(), Idxs.end(),"",
1115                                                ((Instruction*)NULL));
1116     }
1117   }
1118
1119   if (const VectorType *DestVTy = dyn_cast<VectorType>(DestTy)) {
1120     if (DestVTy->getNumElements() == 1 && !isa<VectorType>(SrcTy)) {
1121       Value *Elem = Builder->CreateBitCast(Src, DestVTy->getElementType());
1122       return InsertElementInst::Create(UndefValue::get(DestTy), Elem,
1123                      Constant::getNullValue(Type::getInt32Ty(CI.getContext())));
1124       // FIXME: Canonicalize bitcast(insertelement) -> insertelement(bitcast)
1125     }
1126   }
1127
1128   if (const VectorType *SrcVTy = dyn_cast<VectorType>(SrcTy)) {
1129     if (SrcVTy->getNumElements() == 1 && !isa<VectorType>(DestTy)) {
1130       Value *Elem =
1131         Builder->CreateExtractElement(Src,
1132                    Constant::getNullValue(Type::getInt32Ty(CI.getContext())));
1133       return CastInst::Create(Instruction::BitCast, Elem, DestTy);
1134     }
1135   }
1136
1137   if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(Src)) {
1138     // Okay, we have (bitcast (shuffle ..)).  Check to see if this is
1139     // a bitconvert to a vector with the same # elts.
1140     if (SVI->hasOneUse() && isa<VectorType>(DestTy) &&
1141         cast<VectorType>(DestTy)->getNumElements() ==
1142               SVI->getType()->getNumElements() &&
1143         SVI->getType()->getNumElements() ==
1144           cast<VectorType>(SVI->getOperand(0)->getType())->getNumElements()) {
1145       BitCastInst *Tmp;
1146       // If either of the operands is a cast from CI.getType(), then
1147       // evaluating the shuffle in the casted destination's type will allow
1148       // us to eliminate at least one cast.
1149       if (((Tmp = dyn_cast<BitCastInst>(SVI->getOperand(0))) &&
1150            Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy) ||
1151           ((Tmp = dyn_cast<BitCastInst>(SVI->getOperand(1))) &&
1152            Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy)) {
1153         Value *LHS = Builder->CreateBitCast(SVI->getOperand(0), DestTy);
1154         Value *RHS = Builder->CreateBitCast(SVI->getOperand(1), DestTy);
1155         // Return a new shuffle vector.  Use the same element ID's, as we
1156         // know the vector types match #elts.
1157         return new ShuffleVectorInst(LHS, RHS, SVI->getOperand(2));
1158       }
1159     }
1160   }
1161
1162   if (isa<PointerType>(SrcTy))
1163     return commonPointerCastTransforms(CI);
1164   return commonCastTransforms(CI);
1165 }