lib/Transforms/InstCombine/InstCombineVectorOps.cpp

   1 //===- InstCombineVectorOps.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 instcombine for ExtractElement, InsertElement and
  11 // ShuffleVector.
  12 //
  13 //===----------------------------------------------------------------------===//
  14
  15 #include "InstCombineInternal.h"
  16 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
  17 #include "llvm/Analysis/InstructionSimplify.h"
  18 #include "llvm/Analysis/VectorUtils.h"
  19 #include "llvm/IR/PatternMatch.h"
  20 using namespace llvm;
  21 using namespace PatternMatch;
  22
  23 #define DEBUG_TYPE "instcombine"
  24
  25 /// Return true if the value is cheaper to scalarize than it is to leave as a
  26 /// vector operation. isConstant indicates whether we're extracting one known
  27 /// element. If false we're extracting a variable index.
  28 static bool cheapToScalarize(Value *V, bool isConstant) {
  29   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V)) {
  30     if (isConstant) return true;
  31
  32     // If all elts are the same, we can extract it and use any of the values.
  33     if (Constant *Op0 = C->getAggregateElement(0U)) {
  34       for (unsigned i = 1, e = V->getType()->getVectorNumElements(); i != e;
  35            ++i)
  36         if (C->getAggregateElement(i) != Op0)
  37           return false;
  38       return true;
  39     }
  40   }
  41   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
  42   if (!I) return false;
  43
  44   // Insert element gets simplified to the inserted element or is deleted if
  45   // this is constant idx extract element and its a constant idx insertelt.
  46   if (I->getOpcode() == Instruction::InsertElement && isConstant &&
  47       isa<ConstantInt>(I->getOperand(2)))
  48     return true;
  49   if (I->getOpcode() == Instruction::Load && I->hasOneUse())
  50     return true;
  51   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(I))
  52     if (BO->hasOneUse() &&
  53         (cheapToScalarize(BO->getOperand(0), isConstant) ||
  54          cheapToScalarize(BO->getOperand(1), isConstant)))
  55       return true;
  56   if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(I))
  57     if (CI->hasOneUse() &&
  58         (cheapToScalarize(CI->getOperand(0), isConstant) ||
  59          cheapToScalarize(CI->getOperand(1), isConstant)))
  60       return true;
  61
  62   return false;
  63 }
  64
  65 // If we have a PHI node with a vector type that has only 2 uses: feed
  66 // itself and be an operand of extractelement at a constant location,
  67 // try to replace the PHI of the vector type with a PHI of a scalar type.
  68 Instruction *InstCombiner::scalarizePHI(ExtractElementInst &EI, PHINode *PN) {
  69   // Verify that the PHI node has exactly 2 uses. Otherwise return NULL.
  70   if (!PN->hasNUses(2))
  71     return nullptr;
  72
  73   // If so, it's known at this point that one operand is PHI and the other is
  74   // an extractelement node. Find the PHI user that is not the extractelement
  75   // node.
  76   auto iu = PN->user_begin();
  77   Instruction *PHIUser = dyn_cast<Instruction>(*iu);
  78   if (PHIUser == cast<Instruction>(&EI))
  79     PHIUser = cast<Instruction>(*(++iu));
  80
  81   // Verify that this PHI user has one use, which is the PHI itself,
  82   // and that it is a binary operation which is cheap to scalarize.
  83   // otherwise return NULL.
  84   if (!PHIUser->hasOneUse() || !(PHIUser->user_back() == PN) ||
  85       !(isa<BinaryOperator>(PHIUser)) || !cheapToScalarize(PHIUser, true))
  86     return nullptr;
  87
  88   // Create a scalar PHI node that will replace the vector PHI node
  89   // just before the current PHI node.
  90   PHINode *scalarPHI = cast<PHINode>(InsertNewInstWith(
  91       PHINode::Create(EI.getType(), PN->getNumIncomingValues(), ""), *PN));
  92   // Scalarize each PHI operand.
  93   for (unsigned i = 0; i < PN->getNumIncomingValues(); i++) {
  94     Value *PHIInVal = PN->getIncomingValue(i);
  95     BasicBlock *inBB = PN->getIncomingBlock(i);
  96     Value *Elt = EI.getIndexOperand();
  97     // If the operand is the PHI induction variable:
  98     if (PHIInVal == PHIUser) {
  99       // Scalarize the binary operation. Its first operand is the
 100       // scalar PHI, and the second operand is extracted from the other
 101       // vector operand.
 102       BinaryOperator *B0 = cast<BinaryOperator>(PHIUser);
 103       unsigned opId = (B0->getOperand(0) == PN) ? 1 : 0;
 104       Value *Op = InsertNewInstWith(
 105           ExtractElementInst::Create(B0->getOperand(opId), Elt,
 106                                      B0->getOperand(opId)->getName() + ".Elt"),
 107           *B0);
 108       Value *newPHIUser = InsertNewInstWith(
 109           BinaryOperator::Create(B0->getOpcode(), scalarPHI, Op), *B0);
 110       scalarPHI->addIncoming(newPHIUser, inBB);
 111     } else {
 112       // Scalarize PHI input:
 113       Instruction *newEI = ExtractElementInst::Create(PHIInVal, Elt, "");
 114       // Insert the new instruction into the predecessor basic block.
 115       Instruction *pos = dyn_cast<Instruction>(PHIInVal);
 116       BasicBlock::iterator InsertPos;
 117       if (pos && !isa<PHINode>(pos)) {
 118         InsertPos = ++pos->getIterator();
 119       } else {
 120         InsertPos = inBB->getFirstInsertionPt();
 121       }
 122
 123       InsertNewInstWith(newEI, *InsertPos);
 124
 125       scalarPHI->addIncoming(newEI, inBB);
 126     }
 127   }
 128   return ReplaceInstUsesWith(EI, scalarPHI);
 129 }
 130
 131 Instruction *InstCombiner::visitExtractElementInst(ExtractElementInst &EI) {
 132   if (Value *V = SimplifyExtractElementInst(
 133           EI.getVectorOperand(), EI.getIndexOperand(), DL, TLI, DT, AC))
 134     return ReplaceInstUsesWith(EI, V);
 135
 136   // If vector val is constant with all elements the same, replace EI with
 137   // that element.  We handle a known element # below.
 138   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(EI.getOperand(0)))
 139     if (cheapToScalarize(C, false))
 140       return ReplaceInstUsesWith(EI, C->getAggregateElement(0U));
 141
 142   // If extracting a specified index from the vector, see if we can recursively
 143   // find a previously computed scalar that was inserted into the vector.
 144   if (ConstantInt *IdxC = dyn_cast<ConstantInt>(EI.getOperand(1))) {
 145     unsigned IndexVal = IdxC->getZExtValue();
 146     unsigned VectorWidth = EI.getVectorOperandType()->getNumElements();
 147
 148     // InstSimplify handles cases where the index is invalid.
 149     assert(IndexVal < VectorWidth);
 150
 151     // This instruction only demands the single element from the input vector.
 152     // If the input vector has a single use, simplify it based on this use
 153     // property.
 154     if (EI.getOperand(0)->hasOneUse() && VectorWidth != 1) {
 155       APInt UndefElts(VectorWidth, 0);
 156       APInt DemandedMask(VectorWidth, 0);
 157       DemandedMask.setBit(IndexVal);
 158       if (Value *V = SimplifyDemandedVectorElts(EI.getOperand(0), DemandedMask,
 159                                                 UndefElts)) {
 160         EI.setOperand(0, V);
 161         return &EI;
 162       }
 163     }
 164
 165     // If this extractelement is directly using a bitcast from a vector of
 166     // the same number of elements, see if we can find the source element from
 167     // it.  In this case, we will end up needing to bitcast the scalars.
 168     if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(EI.getOperand(0))) {
 169       if (VectorType *VT = dyn_cast<VectorType>(BCI->getOperand(0)->getType()))
 170         if (VT->getNumElements() == VectorWidth)
 171           if (Value *Elt = findScalarElement(BCI->getOperand(0), IndexVal))
 172             return new BitCastInst(Elt, EI.getType());
 173     }
 174
 175     // If there's a vector PHI feeding a scalar use through this extractelement
 176     // instruction, try to scalarize the PHI.
 177     if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(EI.getOperand(0))) {
 178       Instruction *scalarPHI = scalarizePHI(EI, PN);
 179       if (scalarPHI)
 180         return scalarPHI;
 181     }
 182   }
 183
 184   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(EI.getOperand(0))) {
 185     // Push extractelement into predecessor operation if legal and
 186     // profitable to do so.
 187     if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(I)) {
 188       if (I->hasOneUse() &&
 189           cheapToScalarize(BO, isa<ConstantInt>(EI.getOperand(1)))) {
 190         Value *newEI0 =
 191           Builder->CreateExtractElement(BO->getOperand(0), EI.getOperand(1),
 192                                         EI.getName()+".lhs");
 193         Value *newEI1 =
 194           Builder->CreateExtractElement(BO->getOperand(1), EI.getOperand(1),
 195                                         EI.getName()+".rhs");
 196         return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), newEI0, newEI1);
 197       }
 198     } else if (InsertElementInst *IE = dyn_cast<InsertElementInst>(I)) {
 199       // Extracting the inserted element?
 200       if (IE->getOperand(2) == EI.getOperand(1))
 201         return ReplaceInstUsesWith(EI, IE->getOperand(1));
 202       // If the inserted and extracted elements are constants, they must not
 203       // be the same value, extract from the pre-inserted value instead.
 204       if (isa<Constant>(IE->getOperand(2)) && isa<Constant>(EI.getOperand(1))) {
 205         Worklist.AddValue(EI.getOperand(0));
 206         EI.setOperand(0, IE->getOperand(0));
 207         return &EI;
 208       }
 209     } else if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(I)) {
 210       // If this is extracting an element from a shufflevector, figure out where
 211       // it came from and extract from the appropriate input element instead.
 212       if (ConstantInt *Elt = dyn_cast<ConstantInt>(EI.getOperand(1))) {
 213         int SrcIdx = SVI->getMaskValue(Elt->getZExtValue());
 214         Value *Src;
 215         unsigned LHSWidth =
 216           SVI->getOperand(0)->getType()->getVectorNumElements();
 217
 218         if (SrcIdx < 0)
 219           return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
 220         if (SrcIdx < (int)LHSWidth)
 221           Src = SVI->getOperand(0);
 222         else {
 223           SrcIdx -= LHSWidth;
 224           Src = SVI->getOperand(1);
 225         }
 226         Type *Int32Ty = Type::getInt32Ty(EI.getContext());
 227         return ExtractElementInst::Create(Src,
 228                                           ConstantInt::get(Int32Ty,
 229                                                            SrcIdx, false));
 230       }
 231     } else if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(I)) {
 232       // Canonicalize extractelement(cast) -> cast(extractelement).
 233       // Bitcasts can change the number of vector elements, and they cost
 234       // nothing.
 235       if (CI->hasOneUse() && (CI->getOpcode() != Instruction::BitCast)) {
 236         Value *EE = Builder->CreateExtractElement(CI->getOperand(0),
 237                                                   EI.getIndexOperand());
 238         Worklist.AddValue(EE);
 239         return CastInst::Create(CI->getOpcode(), EE, EI.getType());
 240       }
 241     } else if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(I)) {
 242       if (SI->hasOneUse()) {
 243         // TODO: For a select on vectors, it might be useful to do this if it
 244         // has multiple extractelement uses. For vector select, that seems to
 245         // fight the vectorizer.
 246
 247         // If we are extracting an element from a vector select or a select on
 248         // vectors, create a select on the scalars extracted from the vector
 249         // arguments.
 250         Value *TrueVal = SI->getTrueValue();
 251         Value *FalseVal = SI->getFalseValue();
 252
 253         Value *Cond = SI->getCondition();
 254         if (Cond->getType()->isVectorTy()) {
 255           Cond = Builder->CreateExtractElement(Cond,
 256                                                EI.getIndexOperand(),
 257                                                Cond->getName() + ".elt");
 258         }
 259
 260         Value *V1Elem
 261           = Builder->CreateExtractElement(TrueVal,
 262                                           EI.getIndexOperand(),
 263                                           TrueVal->getName() + ".elt");
 264
 265         Value *V2Elem
 266           = Builder->CreateExtractElement(FalseVal,
 267                                           EI.getIndexOperand(),
 268                                           FalseVal->getName() + ".elt");
 269         return SelectInst::Create(Cond,
 270                                   V1Elem,
 271                                   V2Elem,
 272                                   SI->getName() + ".elt");
 273       }
 274     }
 275   }
 276   return nullptr;
 277 }
 278
 279 /// If V is a shuffle of values that ONLY returns elements from either LHS or
 280 /// RHS, return the shuffle mask and true. Otherwise, return false.
 281 static bool collectSingleShuffleElements(Value *V, Value *LHS, Value *RHS,
 282                                          SmallVectorImpl<Constant*> &Mask) {
 283   assert(LHS->getType() == RHS->getType() &&
 284          "Invalid CollectSingleShuffleElements");
 285   unsigned NumElts = V->getType()->getVectorNumElements();
 286
 287   if (isa<UndefValue>(V)) {
 288     Mask.assign(NumElts, UndefValue::get(Type::getInt32Ty(V->getContext())));
 289     return true;
 290   }
 291
 292   if (V == LHS) {
 293     for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
 294       Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(V->getContext()), i));
 295     return true;
 296   }
 297
 298   if (V == RHS) {
 299     for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
 300       Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(V->getContext()),
 301                                       i+NumElts));
 302     return true;
 303   }
 304
 305   if (InsertElementInst *IEI = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
 306     // If this is an insert of an extract from some other vector, include it.
 307     Value *VecOp    = IEI->getOperand(0);
 308     Value *ScalarOp = IEI->getOperand(1);
 309     Value *IdxOp    = IEI->getOperand(2);
 310
 311     if (!isa<ConstantInt>(IdxOp))
 312       return false;
 313     unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
 314
 315     if (isa<UndefValue>(ScalarOp)) {  // inserting undef into vector.
 316       // We can handle this if the vector we are inserting into is
 317       // transitively ok.
 318       if (collectSingleShuffleElements(VecOp, LHS, RHS, Mask)) {
 319         // If so, update the mask to reflect the inserted undef.
 320         Mask[InsertedIdx] = UndefValue::get(Type::getInt32Ty(V->getContext()));
 321         return true;
 322       }
 323     } else if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)){
 324       if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1))) {
 325         unsigned ExtractedIdx =
 326         cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
 327         unsigned NumLHSElts = LHS->getType()->getVectorNumElements();
 328
 329         // This must be extracting from either LHS or RHS.
 330         if (EI->getOperand(0) == LHS || EI->getOperand(0) == RHS) {
 331           // We can handle this if the vector we are inserting into is
 332           // transitively ok.
 333           if (collectSingleShuffleElements(VecOp, LHS, RHS, Mask)) {
 334             // If so, update the mask to reflect the inserted value.
 335             if (EI->getOperand(0) == LHS) {
 336               Mask[InsertedIdx % NumElts] =
 337               ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(V->getContext()),
 338                                ExtractedIdx);
 339             } else {
 340               assert(EI->getOperand(0) == RHS);
 341               Mask[InsertedIdx % NumElts] =
 342               ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(V->getContext()),
 343                                ExtractedIdx + NumLHSElts);
 344             }
 345             return true;
 346           }
 347         }
 348       }
 349     }
 350   }
 351
 352   return false;
 353 }
 354
 355 /// If we have insertion into a vector that is wider than the vector that we
 356 /// are extracting from, try to widen the source vector to allow a single
 357 /// shufflevector to replace one or more insert/extract pairs.
 358 static void replaceExtractElements(InsertElementInst *InsElt,
 359                                    ExtractElementInst *ExtElt,
 360                                    InstCombiner &IC) {
 361   VectorType *InsVecType = InsElt->getType();
 362   VectorType *ExtVecType = ExtElt->getVectorOperandType();
 363   unsigned NumInsElts = InsVecType->getVectorNumElements();
 364   unsigned NumExtElts = ExtVecType->getVectorNumElements();
 365
 366   // The inserted-to vector must be wider than the extracted-from vector.
 367   if (InsVecType->getElementType() != ExtVecType->getElementType() ||
 368       NumExtElts >= NumInsElts)
 369     return;
 370
 371   // Create a shuffle mask to widen the extended-from vector using undefined
 372   // values. The mask selects all of the values of the original vector followed
 373   // by as many undefined values as needed to create a vector of the same length
 374   // as the inserted-to vector.
 375   SmallVector<Constant *, 16> ExtendMask;
 376   IntegerType *IntType = Type::getInt32Ty(InsElt->getContext());
 377   for (unsigned i = 0; i < NumExtElts; ++i)
 378     ExtendMask.push_back(ConstantInt::get(IntType, i));
 379   for (unsigned i = NumExtElts; i < NumInsElts; ++i)
 380     ExtendMask.push_back(UndefValue::get(IntType));
 381
 382   Value *ExtVecOp = ExtElt->getVectorOperand();
 383   auto *WideVec = new ShuffleVectorInst(ExtVecOp, UndefValue::get(ExtVecType),
 384                                         ConstantVector::get(ExtendMask));
 385
 386   // Insert the new shuffle after the vector operand of the extract is defined
 387   // or at the start of the basic block, so any subsequent extracts can use it.
 388   bool ReplaceAllExtUsers;
 389   if (auto *ExtVecOpInst = dyn_cast<Instruction>(ExtVecOp)) {
 390     WideVec->insertAfter(ExtVecOpInst);
 391     ReplaceAllExtUsers = true;
 392   } else {
 393     // TODO: Insert at start of function, so it's always safe to replace all?
 394     IC.InsertNewInstWith(WideVec, *ExtElt->getParent()->getFirstInsertionPt());
 395     ReplaceAllExtUsers = false;
 396   }
 397
 398   // Replace extracts from the original narrow vector with extracts from the new
 399   // wide vector.
 400   for (User *U : ExtVecOp->users()) {
 401     ExtractElementInst *OldExt = dyn_cast<ExtractElementInst>(U);
 402     if (!OldExt ||
 403         (!ReplaceAllExtUsers && OldExt->getParent() != WideVec->getParent()))
 404       continue;
 405     auto *NewExt = ExtractElementInst::Create(WideVec, OldExt->getOperand(1));
 406     NewExt->insertAfter(WideVec);
 407     IC.ReplaceInstUsesWith(*OldExt, NewExt);
 408   }
 409 }
 410
 411 /// We are building a shuffle to create V, which is a sequence of insertelement,
 412 /// extractelement pairs. If PermittedRHS is set, then we must either use it or
 413 /// not rely on the second vector source. Return a std::pair containing the
 414 /// left and right vectors of the proposed shuffle (or 0), and set the Mask
 415 /// parameter as required.
 416 ///
 417 /// Note: we intentionally don't try to fold earlier shuffles since they have
 418 /// often been chosen carefully to be efficiently implementable on the target.
 419 typedef std::pair<Value *, Value *> ShuffleOps;
 420
 421 static ShuffleOps collectShuffleElements(Value *V,
 422                                          SmallVectorImpl<Constant *> &Mask,
 423                                          Value *PermittedRHS,
 424                                          InstCombiner &IC) {
 425   assert(V->getType()->isVectorTy() && "Invalid shuffle!");
 426   unsigned NumElts = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
 427
 428   if (isa<UndefValue>(V)) {
 429     Mask.assign(NumElts, UndefValue::get(Type::getInt32Ty(V->getContext())));
 430     return std::make_pair(
 431         PermittedRHS ? UndefValue::get(PermittedRHS->getType()) : V, nullptr);
 432   }
 433
 434   if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) {
 435     Mask.assign(NumElts, ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(V->getContext()),0));
 436     return std::make_pair(V, nullptr);
 437   }
 438
 439   if (InsertElementInst *IEI = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
 440     // If this is an insert of an extract from some other vector, include it.
 441     Value *VecOp    = IEI->getOperand(0);
 442     Value *ScalarOp = IEI->getOperand(1);
 443     Value *IdxOp    = IEI->getOperand(2);
 444
 445     if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)) {
 446       if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) && isa<ConstantInt>(IdxOp)) {
 447         unsigned ExtractedIdx =
 448           cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
 449         unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
 450
 451         // Either the extracted from or inserted into vector must be RHSVec,
 452         // otherwise we'd end up with a shuffle of three inputs.
 453         if (EI->getOperand(0) == PermittedRHS || PermittedRHS == nullptr) {
 454           Value *RHS = EI->getOperand(0);
 455           ShuffleOps LR = collectShuffleElements(VecOp, Mask, RHS, IC);
 456           assert(LR.second == nullptr || LR.second == RHS);
 457
 458           if (LR.first->getType() != RHS->getType()) {
 459             // Although we are giving up for now, see if we can create extracts
 460             // that match the inserts for another round of combining.
 461             replaceExtractElements(IEI, EI, IC);
 462
 463             // We tried our best, but we can't find anything compatible with RHS
 464             // further up the chain. Return a trivial shuffle.
 465             for (unsigned i = 0; i < NumElts; ++i)
 466               Mask[i] = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(V->getContext()), i);
 467             return std::make_pair(V, nullptr);
 468           }
 469
 470           unsigned NumLHSElts = RHS->getType()->getVectorNumElements();
 471           Mask[InsertedIdx % NumElts] =
 472             ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(V->getContext()),
 473                              NumLHSElts+ExtractedIdx);
 474           return std::make_pair(LR.first, RHS);
 475         }
 476
 477         if (VecOp == PermittedRHS) {
 478           // We've gone as far as we can: anything on the other side of the
 479           // extractelement will already have been converted into a shuffle.
 480           unsigned NumLHSElts =
 481               EI->getOperand(0)->getType()->getVectorNumElements();
 482           for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
 483             Mask.push_back(ConstantInt::get(
 484                 Type::getInt32Ty(V->getContext()),
 485                 i == InsertedIdx ? ExtractedIdx : NumLHSElts + i));
 486           return std::make_pair(EI->getOperand(0), PermittedRHS);
 487         }
 488
 489         // If this insertelement is a chain that comes from exactly these two
 490         // vectors, return the vector and the effective shuffle.
 491         if (EI->getOperand(0)->getType() == PermittedRHS->getType() &&
 492             collectSingleShuffleElements(IEI, EI->getOperand(0), PermittedRHS,
 493                                          Mask))
 494           return std::make_pair(EI->getOperand(0), PermittedRHS);
 495       }
 496     }
 497   }
 498
 499   // Otherwise, we can't do anything fancy. Return an identity vector.
 500   for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
 501     Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(V->getContext()), i));
 502   return std::make_pair(V, nullptr);
 503 }
 504
 505 /// Try to find redundant insertvalue instructions, like the following ones:
 506 ///  %0 = insertvalue { i8, i32 } undef, i8 %x, 0
 507 ///  %1 = insertvalue { i8, i32 } %0,    i8 %y, 0
 508 /// Here the second instruction inserts values at the same indices, as the
 509 /// first one, making the first one redundant.
 510 /// It should be transformed to:
 511 ///  %0 = insertvalue { i8, i32 } undef, i8 %y, 0
 512 Instruction *InstCombiner::visitInsertValueInst(InsertValueInst &I) {
 513   bool IsRedundant = false;
 514   ArrayRef<unsigned int> FirstIndices = I.getIndices();
 515
 516   // If there is a chain of insertvalue instructions (each of them except the
 517   // last one has only one use and it's another insertvalue insn from this
 518   // chain), check if any of the 'children' uses the same indices as the first
 519   // instruction. In this case, the first one is redundant.
 520   Value *V = &I;
 521   unsigned Depth = 0;
 522   while (V->hasOneUse() && Depth < 10) {
 523     User *U = V->user_back();
 524     auto UserInsInst = dyn_cast<InsertValueInst>(U);
 525     if (!UserInsInst || U->getOperand(0) != V)
 526       break;
 527     if (UserInsInst->getIndices() == FirstIndices) {
 528       IsRedundant = true;
 529       break;
 530     }
 531     V = UserInsInst;
 532     Depth++;
 533   }
 534
 535   if (IsRedundant)
 536     return ReplaceInstUsesWith(I, I.getOperand(0));
 537   return nullptr;
 538 }
 539
 540 Instruction *InstCombiner::visitInsertElementInst(InsertElementInst &IE) {
 541   Value *VecOp    = IE.getOperand(0);
 542   Value *ScalarOp = IE.getOperand(1);
 543   Value *IdxOp    = IE.getOperand(2);
 544
 545   // Inserting an undef or into an undefined place, remove this.
 546   if (isa<UndefValue>(ScalarOp) || isa<UndefValue>(IdxOp))
 547     ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);
 548
 549   // If the inserted element was extracted from some other vector, and if the
 550   // indexes are constant, try to turn this into a shufflevector operation.
 551   if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)) {
 552     if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) && isa<ConstantInt>(IdxOp)) {
 553       unsigned NumInsertVectorElts = IE.getType()->getNumElements();
 554       unsigned NumExtractVectorElts =
 555           EI->getOperand(0)->getType()->getVectorNumElements();
 556       unsigned ExtractedIdx =
 557         cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
 558       unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
 559
 560       if (ExtractedIdx >= NumExtractVectorElts) // Out of range extract.
 561         return ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);
 562
 563       if (InsertedIdx >= NumInsertVectorElts)  // Out of range insert.
 564         return ReplaceInstUsesWith(IE, UndefValue::get(IE.getType()));
 565
 566       // If we are extracting a value from a vector, then inserting it right
 567       // back into the same place, just use the input vector.
 568       if (EI->getOperand(0) == VecOp && ExtractedIdx == InsertedIdx)
 569         return ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);
 570
 571       // If this insertelement isn't used by some other insertelement, turn it
 572       // (and any insertelements it points to), into one big shuffle.
 573       if (!IE.hasOneUse() || !isa<InsertElementInst>(IE.user_back())) {
 574         SmallVector<Constant*, 16> Mask;
 575         ShuffleOps LR = collectShuffleElements(&IE, Mask, nullptr, *this);
 576
 577         // The proposed shuffle may be trivial, in which case we shouldn't
 578         // perform the combine.
 579         if (LR.first != &IE && LR.second != &IE) {
 580           // We now have a shuffle of LHS, RHS, Mask.
 581           if (LR.second == nullptr)
 582             LR.second = UndefValue::get(LR.first->getType());
 583           return new ShuffleVectorInst(LR.first, LR.second,
 584                                        ConstantVector::get(Mask));
 585         }
 586       }
 587     }
 588   }
 589
 590   unsigned VWidth = cast<VectorType>(VecOp->getType())->getNumElements();
 591   APInt UndefElts(VWidth, 0);
 592   APInt AllOnesEltMask(APInt::getAllOnesValue(VWidth));
 593   if (Value *V = SimplifyDemandedVectorElts(&IE, AllOnesEltMask, UndefElts)) {
 594     if (V != &IE)
 595       return ReplaceInstUsesWith(IE, V);
 596     return &IE;
 597   }
 598
 599   return nullptr;
 600 }
 601
 602 /// Return true if we can evaluate the specified expression tree if the vector
 603 /// elements were shuffled in a different order.
 604 static bool CanEvaluateShuffled(Value *V, ArrayRef<int> Mask,
 605                                 unsigned Depth = 5) {
 606   // We can always reorder the elements of a constant.
 607   if (isa<Constant>(V))
 608     return true;
 609
 610   // We won't reorder vector arguments. No IPO here.
 611   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
 612   if (!I) return false;
 613
 614   // Two users may expect different orders of the elements. Don't try it.
 615   if (!I->hasOneUse())
 616     return false;
 617
 618   if (Depth == 0) return false;
 619
 620   switch (I->getOpcode()) {
 621     case Instruction::Add:
 622     case Instruction::FAdd:
 623     case Instruction::Sub:
 624     case Instruction::FSub:
 625     case Instruction::Mul:
 626     case Instruction::FMul:
 627     case Instruction::UDiv:
 628     case Instruction::SDiv:
 629     case Instruction::FDiv:
 630     case Instruction::URem:
 631     case Instruction::SRem:
 632     case Instruction::FRem:
 633     case Instruction::Shl:
 634     case Instruction::LShr:
 635     case Instruction::AShr:
 636     case Instruction::And:
 637     case Instruction::Or:
 638     case Instruction::Xor:
 639     case Instruction::ICmp:
 640     case Instruction::FCmp:
 641     case Instruction::Trunc:
 642     case Instruction::ZExt:
 643     case Instruction::SExt:
 644     case Instruction::FPToUI:
 645     case Instruction::FPToSI:
 646     case Instruction::UIToFP:
 647     case Instruction::SIToFP:
 648     case Instruction::FPTrunc:
 649     case Instruction::FPExt:
 650     case Instruction::GetElementPtr: {
 651       for (Value *Operand : I->operands()) {
 652         if (!CanEvaluateShuffled(Operand, Mask, Depth-1))
 653           return false;
 654       }
 655       return true;
 656     }
 657     case Instruction::InsertElement: {
 658       ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(2));
 659       if (!CI) return false;
 660       int ElementNumber = CI->getLimitedValue();
 661
 662       // Verify that 'CI' does not occur twice in Mask. A single 'insertelement'
 663       // can't put an element into multiple indices.
 664       bool SeenOnce = false;
 665       for (int i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
 666         if (Mask[i] == ElementNumber) {
 667           if (SeenOnce)
 668             return false;
 669           SeenOnce = true;
 670         }
 671       }
 672       return CanEvaluateShuffled(I->getOperand(0), Mask, Depth-1);
 673     }
 674   }
 675   return false;
 676 }
 677
 678 /// Rebuild a new instruction just like 'I' but with the new operands given.
 679 /// In the event of type mismatch, the type of the operands is correct.
 680 static Value *buildNew(Instruction *I, ArrayRef<Value*> NewOps) {
 681   // We don't want to use the IRBuilder here because we want the replacement
 682   // instructions to appear next to 'I', not the builder's insertion point.
 683   switch (I->getOpcode()) {
 684     case Instruction::Add:
 685     case Instruction::FAdd:
 686     case Instruction::Sub:
 687     case Instruction::FSub:
 688     case Instruction::Mul:
 689     case Instruction::FMul:
 690     case Instruction::UDiv:
 691     case Instruction::SDiv:
 692     case Instruction::FDiv:
 693     case Instruction::URem:
 694     case Instruction::SRem:
 695     case Instruction::FRem:
 696     case Instruction::Shl:
 697     case Instruction::LShr:
 698     case Instruction::AShr:
 699     case Instruction::And:
 700     case Instruction::Or:
 701     case Instruction::Xor: {
 702       BinaryOperator *BO = cast<BinaryOperator>(I);
 703       assert(NewOps.size() == 2 && "binary operator with #ops != 2");
 704       BinaryOperator *New =
 705           BinaryOperator::Create(cast<BinaryOperator>(I)->getOpcode(),
 706                                  NewOps[0], NewOps[1], "", BO);
 707       if (isa<OverflowingBinaryOperator>(BO)) {
 708         New->setHasNoUnsignedWrap(BO->hasNoUnsignedWrap());
 709         New->setHasNoSignedWrap(BO->hasNoSignedWrap());
 710       }
 711       if (isa<PossiblyExactOperator>(BO)) {
 712         New->setIsExact(BO->isExact());
 713       }
 714       if (isa<FPMathOperator>(BO))
 715         New->copyFastMathFlags(I);
 716       return New;
 717     }
 718     case Instruction::ICmp:
 719       assert(NewOps.size() == 2 && "icmp with #ops != 2");
 720       return new ICmpInst(I, cast<ICmpInst>(I)->getPredicate(),
 721                           NewOps[0], NewOps[1]);
 722     case Instruction::FCmp:
 723       assert(NewOps.size() == 2 && "fcmp with #ops != 2");
 724       return new FCmpInst(I, cast<FCmpInst>(I)->getPredicate(),
 725                           NewOps[0], NewOps[1]);
 726     case Instruction::Trunc:
 727     case Instruction::ZExt:
 728     case Instruction::SExt:
 729     case Instruction::FPToUI:
 730     case Instruction::FPToSI:
 731     case Instruction::UIToFP:
 732     case Instruction::SIToFP:
 733     case Instruction::FPTrunc:
 734     case Instruction::FPExt: {
 735       // It's possible that the mask has a different number of elements from
 736       // the original cast. We recompute the destination type to match the mask.
 737       Type *DestTy =
 738           VectorType::get(I->getType()->getScalarType(),
 739                           NewOps[0]->getType()->getVectorNumElements());
 740       assert(NewOps.size() == 1 && "cast with #ops != 1");
 741       return CastInst::Create(cast<CastInst>(I)->getOpcode(), NewOps[0], DestTy,
 742                               "", I);
 743     }
 744     case Instruction::GetElementPtr: {
 745       Value *Ptr = NewOps[0];
 746       ArrayRef<Value*> Idx = NewOps.slice(1);
 747       GetElementPtrInst *GEP = GetElementPtrInst::Create(
 748           cast<GetElementPtrInst>(I)->getSourceElementType(), Ptr, Idx, "", I);
 749       GEP->setIsInBounds(cast<GetElementPtrInst>(I)->isInBounds());
 750       return GEP;
 751     }
 752   }
 753   llvm_unreachable("failed to rebuild vector instructions");
 754 }
 755
 756 Value *
 757 InstCombiner::EvaluateInDifferentElementOrder(Value *V, ArrayRef<int> Mask) {
 758   // Mask.size() does not need to be equal to the number of vector elements.
 759
 760   assert(V->getType()->isVectorTy() && "can't reorder non-vector elements");
 761   if (isa<UndefValue>(V)) {
 762     return UndefValue::get(VectorType::get(V->getType()->getScalarType(),
 763                                            Mask.size()));
 764   }
 765   if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) {
 766     return ConstantAggregateZero::get(
 767                VectorType::get(V->getType()->getScalarType(),
 768                                Mask.size()));
 769   }
 770   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V)) {
 771     SmallVector<Constant *, 16> MaskValues;
 772     for (int i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
 773       if (Mask[i] == -1)
 774         MaskValues.push_back(UndefValue::get(Builder->getInt32Ty()));
 775       else
 776         MaskValues.push_back(Builder->getInt32(Mask[i]));
 777     }
 778     return ConstantExpr::getShuffleVector(C, UndefValue::get(C->getType()),
 779                                           ConstantVector::get(MaskValues));
 780   }
 781
 782   Instruction *I = cast<Instruction>(V);
 783   switch (I->getOpcode()) {
 784     case Instruction::Add:
 785     case Instruction::FAdd:
 786     case Instruction::Sub:
 787     case Instruction::FSub:
 788     case Instruction::Mul:
 789     case Instruction::FMul:
 790     case Instruction::UDiv:
 791     case Instruction::SDiv:
 792     case Instruction::FDiv:
 793     case Instruction::URem:
 794     case Instruction::SRem:
 795     case Instruction::FRem:
 796     case Instruction::Shl:
 797     case Instruction::LShr:
 798     case Instruction::AShr:
 799     case Instruction::And:
 800     case Instruction::Or:
 801     case Instruction::Xor:
 802     case Instruction::ICmp:
 803     case Instruction::FCmp:
 804     case Instruction::Trunc:
 805     case Instruction::ZExt:
 806     case Instruction::SExt:
 807     case Instruction::FPToUI:
 808     case Instruction::FPToSI:
 809     case Instruction::UIToFP:
 810     case Instruction::SIToFP:
 811     case Instruction::FPTrunc:
 812     case Instruction::FPExt:
 813     case Instruction::Select:
 814     case Instruction::GetElementPtr: {
 815       SmallVector<Value*, 8> NewOps;
 816       bool NeedsRebuild = (Mask.size() != I->getType()->getVectorNumElements());
 817       for (int i = 0, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i) {
 818         Value *V = EvaluateInDifferentElementOrder(I->getOperand(i), Mask);
 819         NewOps.push_back(V);
 820         NeedsRebuild |= (V != I->getOperand(i));
 821       }
 822       if (NeedsRebuild) {
 823         return buildNew(I, NewOps);
 824       }
 825       return I;
 826     }
 827     case Instruction::InsertElement: {
 828       int Element = cast<ConstantInt>(I->getOperand(2))->getLimitedValue();
 829
 830       // The insertelement was inserting at Element. Figure out which element
 831       // that becomes after shuffling. The answer is guaranteed to be unique
 832       // by CanEvaluateShuffled.
 833       bool Found = false;
 834       int Index = 0;
 835       for (int e = Mask.size(); Index != e; ++Index) {
 836         if (Mask[Index] == Element) {
 837           Found = true;
 838           break;
 839         }
 840       }
 841
 842       // If element is not in Mask, no need to handle the operand 1 (element to
 843       // be inserted). Just evaluate values in operand 0 according to Mask.
 844       if (!Found)
 845         return EvaluateInDifferentElementOrder(I->getOperand(0), Mask);
 846
 847       Value *V = EvaluateInDifferentElementOrder(I->getOperand(0), Mask);
 848       return InsertElementInst::Create(V, I->getOperand(1),
 849                                        Builder->getInt32(Index), "", I);
 850     }
 851   }
 852   llvm_unreachable("failed to reorder elements of vector instruction!");
 853 }
 854
 855 static void recognizeIdentityMask(const SmallVectorImpl<int> &Mask,
 856                                   bool &isLHSID, bool &isRHSID) {
 857   isLHSID = isRHSID = true;
 858
 859   for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
 860     if (Mask[i] < 0) continue;  // Ignore undef values.
 861     // Is this an identity shuffle of the LHS value?
 862     isLHSID &= (Mask[i] == (int)i);
 863
 864     // Is this an identity shuffle of the RHS value?
 865     isRHSID &= (Mask[i]-e == i);
 866   }
 867 }
 868
 869 // Returns true if the shuffle is extracting a contiguous range of values from
 870 // LHS, for example:
 871 //                 +--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+
 872 //   Input:        |AA|BB|CC|DD|EE|FF|GG|HH|II|JJ|KK|LL|MM|NN|OO|PP|
 873 //   Shuffles to:  |EE|FF|GG|HH|
 874 //                 +--+--+--+--+
 875 static bool isShuffleExtractingFromLHS(ShuffleVectorInst &SVI,
 876                                        SmallVector<int, 16> &Mask) {
 877   unsigned LHSElems =
 878       cast<VectorType>(SVI.getOperand(0)->getType())->getNumElements();
 879   unsigned MaskElems = Mask.size();
 880   unsigned BegIdx = Mask.front();
 881   unsigned EndIdx = Mask.back();
 882   if (BegIdx > EndIdx || EndIdx >= LHSElems || EndIdx - BegIdx != MaskElems - 1)
 883     return false;
 884   for (unsigned I = 0; I != MaskElems; ++I)
 885     if (static_cast<unsigned>(Mask[I]) != BegIdx + I)
 886       return false;
 887   return true;
 888 }
 889
 890 Instruction *InstCombiner::visitShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst &SVI) {
 891   Value *LHS = SVI.getOperand(0);
 892   Value *RHS = SVI.getOperand(1);
 893   SmallVector<int, 16> Mask = SVI.getShuffleMask();
 894   Type *Int32Ty = Type::getInt32Ty(SVI.getContext());
 895
 896   bool MadeChange = false;
 897
 898   // Undefined shuffle mask -> undefined value.
 899   if (isa<UndefValue>(SVI.getOperand(2)))
 900     return ReplaceInstUsesWith(SVI, UndefValue::get(SVI.getType()));
 901
 902   unsigned VWidth = cast<VectorType>(SVI.getType())->getNumElements();
 903
 904   APInt UndefElts(VWidth, 0);
 905   APInt AllOnesEltMask(APInt::getAllOnesValue(VWidth));
 906   if (Value *V = SimplifyDemandedVectorElts(&SVI, AllOnesEltMask, UndefElts)) {
 907     if (V != &SVI)
 908       return ReplaceInstUsesWith(SVI, V);
 909     LHS = SVI.getOperand(0);
 910     RHS = SVI.getOperand(1);
 911     MadeChange = true;
 912   }
 913
 914   unsigned LHSWidth = cast<VectorType>(LHS->getType())->getNumElements();
 915
 916   // Canonicalize shuffle(x    ,x,mask) -> shuffle(x, undef,mask')
 917   // Canonicalize shuffle(undef,x,mask) -> shuffle(x, undef,mask').
 918   if (LHS == RHS || isa<UndefValue>(LHS)) {
 919     if (isa<UndefValue>(LHS) && LHS == RHS) {
 920       // shuffle(undef,undef,mask) -> undef.
 921       Value *Result = (VWidth == LHSWidth)
 922                       ? LHS : UndefValue::get(SVI.getType());
 923       return ReplaceInstUsesWith(SVI, Result);
 924     }
 925
 926     // Remap any references to RHS to use LHS.
 927     SmallVector<Constant*, 16> Elts;
 928     for (unsigned i = 0, e = LHSWidth; i != VWidth; ++i) {
 929       if (Mask[i] < 0) {
 930         Elts.push_back(UndefValue::get(Int32Ty));
 931         continue;
 932       }
 933
 934       if ((Mask[i] >= (int)e && isa<UndefValue>(RHS)) ||
 935           (Mask[i] <  (int)e && isa<UndefValue>(LHS))) {
 936         Mask[i] = -1;     // Turn into undef.
 937         Elts.push_back(UndefValue::get(Int32Ty));
 938       } else {
 939         Mask[i] = Mask[i] % e;  // Force to LHS.
 940         Elts.push_back(ConstantInt::get(Int32Ty, Mask[i]));
 941       }
 942     }
 943     SVI.setOperand(0, SVI.getOperand(1));
 944     SVI.setOperand(1, UndefValue::get(RHS->getType()));
 945     SVI.setOperand(2, ConstantVector::get(Elts));
 946     LHS = SVI.getOperand(0);
 947     RHS = SVI.getOperand(1);
 948     MadeChange = true;
 949   }
 950
 951   if (VWidth == LHSWidth) {
 952     // Analyze the shuffle, are the LHS or RHS and identity shuffles?
 953     bool isLHSID, isRHSID;
 954     recognizeIdentityMask(Mask, isLHSID, isRHSID);
 955
 956     // Eliminate identity shuffles.
 957     if (isLHSID) return ReplaceInstUsesWith(SVI, LHS);
 958     if (isRHSID) return ReplaceInstUsesWith(SVI, RHS);
 959   }
 960
 961   if (isa<UndefValue>(RHS) && CanEvaluateShuffled(LHS, Mask)) {
 962     Value *V = EvaluateInDifferentElementOrder(LHS, Mask);
 963     return ReplaceInstUsesWith(SVI, V);
 964   }
 965
 966   // SROA generates shuffle+bitcast when the extracted sub-vector is bitcast to
 967   // a non-vector type. We can instead bitcast the original vector followed by
 968   // an extract of the desired element:
 969   //
 970   //   %sroa = shufflevector <16 x i8> %in, <16 x i8> undef,
 971   //                         <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>
 972   //   %1 = bitcast <4 x i8> %sroa to i32
 973   // Becomes:
 974   //   %bc = bitcast <16 x i8> %in to <4 x i32>
 975   //   %ext = extractelement <4 x i32> %bc, i32 0
 976   //
 977   // If the shuffle is extracting a contiguous range of values from the input
 978   // vector then each use which is a bitcast of the extracted size can be
 979   // replaced. This will work if the vector types are compatible, and the begin
 980   // index is aligned to a value in the casted vector type. If the begin index
 981   // isn't aligned then we can shuffle the original vector (keeping the same
 982   // vector type) before extracting.
 983   //
 984   // This code will bail out if the target type is fundamentally incompatible
 985   // with vectors of the source type.
 986   //
 987   // Example of <16 x i8>, target type i32:
 988   // Index range [4,8):         v-----------v Will work.
 989   //                +--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+
 990   //     <16 x i8>: |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |
 991   //     <4 x i32>: |           |           |           |           |
 992   //                +-----------+-----------+-----------+-----------+
 993   // Index range [6,10):              ^-----------^ Needs an extra shuffle.
 994   // Target type i40:           ^--------------^ Won't work, bail.
 995   if (isShuffleExtractingFromLHS(SVI, Mask)) {
 996     Value *V = LHS;
 997     unsigned MaskElems = Mask.size();
 998     unsigned BegIdx = Mask.front();
 999     VectorType *SrcTy = cast<VectorType>(V->getType());
1000     unsigned VecBitWidth = SrcTy->getBitWidth();
1001     unsigned SrcElemBitWidth = DL.getTypeSizeInBits(SrcTy->getElementType());
1002     assert(SrcElemBitWidth && "vector elements must have a bitwidth");
1003     unsigned SrcNumElems = SrcTy->getNumElements();
1004     SmallVector<BitCastInst *, 8> BCs;
1005     DenseMap<Type *, Value *> NewBCs;
1006     for (User *U : SVI.users())
1007       if (BitCastInst *BC = dyn_cast<BitCastInst>(U))
1008         if (!BC->use_empty())
1009           // Only visit bitcasts that weren't previously handled.
1010           BCs.push_back(BC);
1011     for (BitCastInst *BC : BCs) {
1012       Type *TgtTy = BC->getDestTy();
1013       unsigned TgtElemBitWidth = DL.getTypeSizeInBits(TgtTy);
1014       if (!TgtElemBitWidth)
1015         continue;
1016       unsigned TgtNumElems = VecBitWidth / TgtElemBitWidth;
1017       bool VecBitWidthsEqual = VecBitWidth == TgtNumElems * TgtElemBitWidth;
1018       bool BegIsAligned = 0 == ((SrcElemBitWidth * BegIdx) % TgtElemBitWidth);
1019       if (!VecBitWidthsEqual)
1020         continue;
1021       if (!VectorType::isValidElementType(TgtTy))
1022         continue;
1023       VectorType *CastSrcTy = VectorType::get(TgtTy, TgtNumElems);
1024       if (!BegIsAligned) {
1025         // Shuffle the input so [0,NumElements) contains the output, and
1026         // [NumElems,SrcNumElems) is undef.
1027         SmallVector<Constant *, 16> ShuffleMask(SrcNumElems,
1028                                                 UndefValue::get(Int32Ty));
1029         for (unsigned I = 0, E = MaskElems, Idx = BegIdx; I != E; ++Idx, ++I)
1030           ShuffleMask[I] = ConstantInt::get(Int32Ty, Idx);
1031         V = Builder->CreateShuffleVector(V, UndefValue::get(V->getType()),
1032                                          ConstantVector::get(ShuffleMask),
1033                                          SVI.getName() + ".extract");
1034         BegIdx = 0;
1035       }
1036       unsigned SrcElemsPerTgtElem = TgtElemBitWidth / SrcElemBitWidth;
1037       assert(SrcElemsPerTgtElem);
1038       BegIdx /= SrcElemsPerTgtElem;
1039       bool BCAlreadyExists = NewBCs.find(CastSrcTy) != NewBCs.end();
1040       auto *NewBC =
1041           BCAlreadyExists
1042               ? NewBCs[CastSrcTy]
1043               : Builder->CreateBitCast(V, CastSrcTy, SVI.getName() + ".bc");
1044       if (!BCAlreadyExists)
1045         NewBCs[CastSrcTy] = NewBC;
1046       auto *Ext = Builder->CreateExtractElement(
1047           NewBC, ConstantInt::get(Int32Ty, BegIdx), SVI.getName() + ".extract");
1048       // The shufflevector isn't being replaced: the bitcast that used it
1049       // is. InstCombine will visit the newly-created instructions.
1050       ReplaceInstUsesWith(*BC, Ext);
1051       MadeChange = true;
1052     }
1053   }
1054
1055   // If the LHS is a shufflevector itself, see if we can combine it with this
1056   // one without producing an unusual shuffle.
1057   // Cases that might be simplified:
1058   // 1.
1059   // x1=shuffle(v1,v2,mask1)
1060   //  x=shuffle(x1,undef,mask)
1061   //        ==>
1062   //  x=shuffle(v1,undef,newMask)
1063   // newMask[i] = (mask[i] < x1.size()) ? mask1[mask[i]] : -1
1064   // 2.
1065   // x1=shuffle(v1,undef,mask1)
1066   //  x=shuffle(x1,x2,mask)
1067   // where v1.size() == mask1.size()
1068   //        ==>
1069   //  x=shuffle(v1,x2,newMask)
1070   // newMask[i] = (mask[i] < x1.size()) ? mask1[mask[i]] : mask[i]
1071   // 3.
1072   // x2=shuffle(v2,undef,mask2)
1073   //  x=shuffle(x1,x2,mask)
1074   // where v2.size() == mask2.size()
1075   //        ==>
1076   //  x=shuffle(x1,v2,newMask)
1077   // newMask[i] = (mask[i] < x1.size())
1078   //              ? mask[i] : mask2[mask[i]-x1.size()]+x1.size()
1079   // 4.
1080   // x1=shuffle(v1,undef,mask1)
1081   // x2=shuffle(v2,undef,mask2)
1082   //  x=shuffle(x1,x2,mask)
1083   // where v1.size() == v2.size()
1084   //        ==>
1085   //  x=shuffle(v1,v2,newMask)
1086   // newMask[i] = (mask[i] < x1.size())
1087   //              ? mask1[mask[i]] : mask2[mask[i]-x1.size()]+v1.size()
1088   //
1089   // Here we are really conservative:
1090   // we are absolutely afraid of producing a shuffle mask not in the input
1091   // program, because the code gen may not be smart enough to turn a merged
1092   // shuffle into two specific shuffles: it may produce worse code.  As such,
1093   // we only merge two shuffles if the result is either a splat or one of the
1094   // input shuffle masks.  In this case, merging the shuffles just removes
1095   // one instruction, which we know is safe.  This is good for things like
1096   // turning: (splat(splat)) -> splat, or
1097   // merge(V[0..n], V[n+1..2n]) -> V[0..2n]
1098   ShuffleVectorInst* LHSShuffle = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(LHS);
1099   ShuffleVectorInst* RHSShuffle = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(RHS);
1100   if (LHSShuffle)
1101     if (!isa<UndefValue>(LHSShuffle->getOperand(1)) && !isa<UndefValue>(RHS))
1102       LHSShuffle = nullptr;
1103   if (RHSShuffle)
1104     if (!isa<UndefValue>(RHSShuffle->getOperand(1)))
1105       RHSShuffle = nullptr;
1106   if (!LHSShuffle && !RHSShuffle)
1107     return MadeChange ? &SVI : nullptr;
1108
1109   Value* LHSOp0 = nullptr;
1110   Value* LHSOp1 = nullptr;
1111   Value* RHSOp0 = nullptr;
1112   unsigned LHSOp0Width = 0;
1113   unsigned RHSOp0Width = 0;
1114   if (LHSShuffle) {
1115     LHSOp0 = LHSShuffle->getOperand(0);
1116     LHSOp1 = LHSShuffle->getOperand(1);
1117     LHSOp0Width = cast<VectorType>(LHSOp0->getType())->getNumElements();
1118   }
1119   if (RHSShuffle) {
1120     RHSOp0 = RHSShuffle->getOperand(0);
1121     RHSOp0Width = cast<VectorType>(RHSOp0->getType())->getNumElements();
1122   }
1123   Value* newLHS = LHS;
1124   Value* newRHS = RHS;
1125   if (LHSShuffle) {
1126     // case 1
1127     if (isa<UndefValue>(RHS)) {
1128       newLHS = LHSOp0;
1129       newRHS = LHSOp1;
1130     }
1131     // case 2 or 4
1132     else if (LHSOp0Width == LHSWidth) {
1133       newLHS = LHSOp0;
1134     }
1135   }
1136   // case 3 or 4
1137   if (RHSShuffle && RHSOp0Width == LHSWidth) {
1138     newRHS = RHSOp0;
1139   }
1140   // case 4
1141   if (LHSOp0 == RHSOp0) {
1142     newLHS = LHSOp0;
1143     newRHS = nullptr;
1144   }
1145
1146   if (newLHS == LHS && newRHS == RHS)
1147     return MadeChange ? &SVI : nullptr;
1148
1149   SmallVector<int, 16> LHSMask;
1150   SmallVector<int, 16> RHSMask;
1151   if (newLHS != LHS)
1152     LHSMask = LHSShuffle->getShuffleMask();
1153   if (RHSShuffle && newRHS != RHS)
1154     RHSMask = RHSShuffle->getShuffleMask();
1155
1156   unsigned newLHSWidth = (newLHS != LHS) ? LHSOp0Width : LHSWidth;
1157   SmallVector<int, 16> newMask;
1158   bool isSplat = true;
1159   int SplatElt = -1;
1160   // Create a new mask for the new ShuffleVectorInst so that the new
1161   // ShuffleVectorInst is equivalent to the original one.
1162   for (unsigned i = 0; i < VWidth; ++i) {
1163     int eltMask;
1164     if (Mask[i] < 0) {
1165       // This element is an undef value.
1166       eltMask = -1;
1167     } else if (Mask[i] < (int)LHSWidth) {
1168       // This element is from left hand side vector operand.
1169       //
1170       // If LHS is going to be replaced (case 1, 2, or 4), calculate the
1171       // new mask value for the element.
1172       if (newLHS != LHS) {
1173         eltMask = LHSMask[Mask[i]];
1174         // If the value selected is an undef value, explicitly specify it
1175         // with a -1 mask value.
1176         if (eltMask >= (int)LHSOp0Width && isa<UndefValue>(LHSOp1))
1177           eltMask = -1;
1178       } else
1179         eltMask = Mask[i];
1180     } else {
1181       // This element is from right hand side vector operand
1182       //
1183       // If the value selected is an undef value, explicitly specify it
1184       // with a -1 mask value. (case 1)
1185       if (isa<UndefValue>(RHS))
1186         eltMask = -1;
1187       // If RHS is going to be replaced (case 3 or 4), calculate the
1188       // new mask value for the element.
1189       else if (newRHS != RHS) {
1190         eltMask = RHSMask[Mask[i]-LHSWidth];
1191         // If the value selected is an undef value, explicitly specify it
1192         // with a -1 mask value.
1193         if (eltMask >= (int)RHSOp0Width) {
1194           assert(isa<UndefValue>(RHSShuffle->getOperand(1))
1195                  && "should have been check above");
1196           eltMask = -1;
1197         }
1198       } else
1199         eltMask = Mask[i]-LHSWidth;
1200
1201       // If LHS's width is changed, shift the mask value accordingly.
1202       // If newRHS == NULL, i.e. LHSOp0 == RHSOp0, we want to remap any
1203       // references from RHSOp0 to LHSOp0, so we don't need to shift the mask.
1204       // If newRHS == newLHS, we want to remap any references from newRHS to
1205       // newLHS so that we can properly identify splats that may occur due to
1206       // obfuscation across the two vectors.
1207       if (eltMask >= 0 && newRHS != nullptr && newLHS != newRHS)
1208         eltMask += newLHSWidth;
1209     }
1210
1211     // Check if this could still be a splat.
1212     if (eltMask >= 0) {
1213       if (SplatElt >= 0 && SplatElt != eltMask)
1214         isSplat = false;
1215       SplatElt = eltMask;
1216     }
1217
1218     newMask.push_back(eltMask);
1219   }
1220
1221   // If the result mask is equal to one of the original shuffle masks,
1222   // or is a splat, do the replacement.
1223   if (isSplat || newMask == LHSMask || newMask == RHSMask || newMask == Mask) {
1224     SmallVector<Constant*, 16> Elts;
1225     for (unsigned i = 0, e = newMask.size(); i != e; ++i) {
1226       if (newMask[i] < 0) {
1227         Elts.push_back(UndefValue::get(Int32Ty));
1228       } else {
1229         Elts.push_back(ConstantInt::get(Int32Ty, newMask[i]));
1230       }
1231     }
1232     if (!newRHS)
1233       newRHS = UndefValue::get(newLHS->getType());
1234     return new ShuffleVectorInst(newLHS, newRHS, ConstantVector::get(Elts));
1235   }
1236
1237   // If the result mask is an identity, replace uses of this instruction with
1238   // corresponding argument.
1239   bool isLHSID, isRHSID;
1240   recognizeIdentityMask(newMask, isLHSID, isRHSID);
1241   if (isLHSID && VWidth == LHSOp0Width) return ReplaceInstUsesWith(SVI, newLHS);
1242   if (isRHSID && VWidth == RHSOp0Width) return ReplaceInstUsesWith(SVI, newRHS);
1243
1244   return MadeChange ? &SVI : nullptr;
1245 }