Remove the dead TD argument to CanEvaluateZExtd, and add a
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / InstCombine / InstCombineCasts.cpp
index a6833b8825711e58133f58d5e2af765ab27d9f7e..be0734c7a43347fe36a5d1b316c1d9715c4ba559 100644 (file)
@@ -192,7 +192,9 @@ Value *InstCombiner::EvaluateInDifferentType(Value *V, const Type *Ty,
       return I->getOperand(0);
     
     // Otherwise, must be the same type of cast, so just reinsert a new one.
-    Res = CastInst::Create(cast<CastInst>(I)->getOpcode(), I->getOperand(0),Ty);
+    // This also handles the case of zext(trunc(x)) -> zext(x).
+    Res = CastInst::CreateIntegerCast(I->getOperand(0), Ty,
+                                      Opc == Instruction::SExt);
     break;
   case Instruction::Select: {
     Value *True = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, isSigned);
@@ -311,6 +313,8 @@ Instruction *InstCombiner::commonCastTransforms(CastInst &CI) {
 /// then trunc(inst(x,y)) can be computed as inst(trunc(x),trunc(y)), which only
 /// makes sense if x and y can be efficiently truncated.
 ///
+/// This function works on both vectors and scalars.
+///
 static bool CanEvaluateTruncated(Value *V, const Type *Ty) {
   // We can always evaluate constants in another type.
   if (isa<Constant>(V))
@@ -575,112 +579,108 @@ Instruction *InstCombiner::transformZExtICmp(ICmpInst *ICI, Instruction &CI,
   return 0;
 }
 
-/// GetLeadingZeros - Compute the number of known-zero leading bits.
-static unsigned GetLeadingZeros(Value *V, const TargetData *TD) {
-  unsigned Bits = V->getType()->getScalarSizeInBits();
-  APInt KnownZero(Bits, 0), KnownOne(Bits, 0);
-  ComputeMaskedBits(V, APInt::getAllOnesValue(Bits), KnownZero, KnownOne, TD);
-  return KnownZero.countLeadingOnes();
-}
-
 /// CanEvaluateZExtd - Determine if the specified value can be computed in the
-/// specified wider type and produce the same low bits.  If not, return -1.  If
-/// it is possible, return the number of high bits that are known to be zero in
-/// the promoted value.
-static int CanEvaluateZExtd(Value *V, const Type *Ty,unsigned &NumCastsRemoved,
-                            const TargetData *TD) {
-  const Type *OrigTy = V->getType();
-
-  if (isa<Constant>(V)) {
-    unsigned Extended = Ty->getScalarSizeInBits()-OrigTy->getScalarSizeInBits();
-
-    // Constants can always be zero ext'd, even if it requires a ConstantExpr.
-    if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V))
-      return Extended + CI->getValue().countLeadingZeros();
-    return Extended;
-  }
+/// specified wider type and produce the same low bits.  If not, return false.
+///
+/// If this function returns true, it can also return a non-zero number of bits
+/// (in BitsToClear) which indicates that the value it computes is correct for
+/// the zero extend, but that the additional BitsToClear bits need to be zero'd
+/// out.  For example, to promote something like:
+///
+///   %B = trunc i64 %A to i32
+///   %C = lshr i32 %B, 8
+///   %E = zext i32 %C to i64
+///
+/// CanEvaluateZExtd for the 'lshr' will return true, and BitsToClear will be
+/// set to 8 to indicate that the promoted value needs to have bits 24-31
+/// cleared in addition to bits 32-63.  Since an 'and' will be generated to
+/// clear the top bits anyway, doing this has no extra cost.
+///
+/// This function works on both vectors and scalars.
+static bool CanEvaluateZExtd(Value *V, const Type *Ty, unsigned &BitsToClear) {
+  BitsToClear = 0;
+  if (isa<Constant>(V))
+    return true;
   
   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
-  if (!I) return -1;
+  if (!I) return false;
   
   // If the input is a truncate from the destination type, we can trivially
-  // eliminate it, and this will remove a cast overall.
-  if (isa<TruncInst>(I) && I->getOperand(0)->getType() == Ty) {
-    // If the first operand is itself a cast, and is eliminable, do not count
-    // this as an eliminable cast.  We would prefer to eliminate those two
-    // casts first.
-    if (!isa<CastInst>(I->getOperand(0)) && I->hasOneUse())
-      ++NumCastsRemoved;
-    
-    // Figure out the number of known-zero bits coming in.
-    return GetLeadingZeros(I->getOperand(0), TD);
-  }
+  // eliminate it.
+  if (isa<TruncInst>(I) && I->getOperand(0)->getType() == Ty)
+    return true;
   
   // We can't extend or shrink something that has multiple uses: doing so would
   // require duplicating the instruction in general, which isn't profitable.
-  if (!I->hasOneUse()) return -1;
+  if (!I->hasOneUse()) return false;
   
-  int Tmp1, Tmp2;
-  unsigned Opc = I->getOpcode();
+  unsigned Opc = I->getOpcode(), Tmp;
   switch (Opc) {
+  case Instruction::ZExt:  // zext(zext(x)) -> zext(x).
+  case Instruction::SExt:  // zext(sext(x)) -> sext(x).
+  case Instruction::Trunc: // zext(trunc(x)) -> trunc(x) or zext(x)
+    return true;
   case Instruction::And:
-    Tmp1 = CanEvaluateZExtd(I->getOperand(0), Ty, NumCastsRemoved, TD);
-    if (Tmp1 == -1) return -1;
-    Tmp2 = CanEvaluateZExtd(I->getOperand(1), Ty, NumCastsRemoved, TD);
-    if (Tmp2 == -1) return -1;
-    return std::max(Tmp1, Tmp2);
   case Instruction::Or:
   case Instruction::Xor:
-    Tmp1 = CanEvaluateZExtd(I->getOperand(0), Ty, NumCastsRemoved, TD);
-    if (Tmp1 == -1) return -1;
-    Tmp2 = CanEvaluateZExtd(I->getOperand(1), Ty, NumCastsRemoved, TD);
-    return std::min(Tmp1, Tmp2);
-
   case Instruction::Add:
   case Instruction::Sub:
   case Instruction::Mul:
-    Tmp1 = CanEvaluateZExtd(I->getOperand(0), Ty, NumCastsRemoved, TD);
-    if (Tmp1 == -1) return -1;
-    Tmp2 = CanEvaluateZExtd(I->getOperand(1), Ty, NumCastsRemoved, TD);
-    if (Tmp2 == -1) return -1;
-    return 0;
+  case Instruction::Shl:
+    if (!CanEvaluateZExtd(I->getOperand(0), Ty, BitsToClear) ||
+        !CanEvaluateZExtd(I->getOperand(1), Ty, Tmp))
+      return false;
+    // These can all be promoted if neither operand has 'bits to clear'.
+    if (BitsToClear == 0 && Tmp == 0)
+      return true;
       
-  //case Instruction::Shl:
-  //case Instruction::LShr:
-  case Instruction::ZExt:
-    // zext(zext(x)) -> zext(x).  Since we're replacing it, it isn't eliminated.
-    Tmp1 = Ty->getScalarSizeInBits()-OrigTy->getScalarSizeInBits();
-    return GetLeadingZeros(I, TD)+Tmp1;
+    return false;
       
-  //case Instruction::SExt:  zext(sext(x)) -> sext(x) with no upper bits known.
-  //case Instruction::Trunc:
+  case Instruction::LShr:
+    // We can promote lshr(x, cst) if we can promote x.  This requires the
+    // ultimate 'and' to clear out the high zero bits we're clearing out though.
+    if (ConstantInt *Amt = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
+      if (!CanEvaluateZExtd(I->getOperand(0), Ty, BitsToClear))
+        return false;
+      BitsToClear += Amt->getZExtValue();
+      if (BitsToClear > V->getType()->getScalarSizeInBits())
+        BitsToClear = V->getType()->getScalarSizeInBits();
+      return true;
+    }
+    // Cannot promote variable LSHR.
+    return false;
   case Instruction::Select:
-    Tmp1 = CanEvaluateZExtd(I->getOperand(1), Ty, NumCastsRemoved, TD);
-    if (Tmp1 == -1) return -1;
-    Tmp2 = CanEvaluateZExtd(I->getOperand(2), Ty, NumCastsRemoved, TD);
-    return std::min(Tmp1, Tmp2);
+    if (!CanEvaluateZExtd(I->getOperand(1), Ty, Tmp) ||
+        !CanEvaluateZExtd(I->getOperand(2), Ty, BitsToClear) ||
+        Tmp != BitsToClear)
+      return false;
+    return true;
       
   case Instruction::PHI: {
     // We can change a phi if we can change all operands.  Note that we never
     // get into trouble with cyclic PHIs here because we only consider
     // instructions with a single use.
     PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
-    int Result = CanEvaluateZExtd(PN->getIncomingValue(0), Ty,
-                                  NumCastsRemoved, TD);
-    for (unsigned i = 1, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
-      if (Result == -1) return -1;
-      Tmp1 = CanEvaluateZExtd(PN->getIncomingValue(i), Ty, NumCastsRemoved, TD);
-      Result = std::min(Result, Tmp1);
-    }
-    return Result;
+    if (!CanEvaluateZExtd(PN->getIncomingValue(0), Ty, BitsToClear))
+      return false;
+    for (unsigned i = 1, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
+      if (!CanEvaluateZExtd(PN->getIncomingValue(i), Ty, Tmp) ||
+          Tmp != BitsToClear)
+        return false;
+    return true;
   }
   default:
     // TODO: Can handle more cases here.
-    return -1;
+    return false;
   }
 }
 
 Instruction *InstCombiner::visitZExt(ZExtInst &CI) {
+  // If this zero extend is only used by a truncate, let the truncate by
+  // eliminated before we try to optimize this zext.
+  if (CI.hasOneUse() && isa<TruncInst>(CI.use_back()))
+    return 0;
+  
   // If one of the common conversion will work, do it.
   if (Instruction *Result = commonCastTransforms(CI))
     return Result;
@@ -697,44 +697,39 @@ Instruction *InstCombiner::visitZExt(ZExtInst &CI) {
   // type.   Only do this if the dest type is a simple type, don't convert the
   // expression tree to something weird like i93 unless the source is also
   // strange.
-  if (isa<VectorType>(DestTy) || ShouldChangeType(SrcTy, DestTy)) {
-    unsigned NumCastsRemoved = 0;
-    int BitsZExt = CanEvaluateZExtd(Src, DestTy, NumCastsRemoved, TD);
-    if (BitsZExt == -1) return 0;
+  unsigned BitsToClear;
+  if ((isa<VectorType>(DestTy) || ShouldChangeType(SrcTy, DestTy)) &&
+      CanEvaluateZExtd(Src, DestTy, BitsToClear)) { 
+    assert(BitsToClear < SrcTy->getScalarSizeInBits() &&
+           "Unreasonable BitsToClear");
     
-    uint32_t SrcBitSize = SrcTy->getScalarSizeInBits();
+    // Okay, we can transform this!  Insert the new expression now.
+    DEBUG(dbgs() << "ICE: EvaluateInDifferentType converting expression type"
+          " to avoid zero extend: " << CI);
+    Value *Res = EvaluateInDifferentType(Src, DestTy, false);
+    assert(Res->getType() == DestTy);
+    
+    uint32_t SrcBitsKept = SrcTy->getScalarSizeInBits()-BitsToClear;
     uint32_t DestBitSize = DestTy->getScalarSizeInBits();
-
-    // If this is a zero-extension, we need to do an AND to maintain the clear
-    // top-part of the computation.  If we know the result will be zero 
-    // extended enough already, we don't need the and.
-    if (NumCastsRemoved >= 1 ||
-        unsigned(BitsZExt) >= DestBitSize-SrcBitSize) {
-      
-      // Okay, we can transform this!  Insert the new expression now.
-      DEBUG(dbgs() << "ICE: EvaluateInDifferentType converting expression type"
-            " to avoid zero extend: " << CI);
-      Value *Res = EvaluateInDifferentType(Src, DestTy, false);
-      assert(Res->getType() == DestTy);
-      
-      // If the high bits are already filled with zeros, just replace this
-      // cast with the result.
-      if (unsigned(BitsZExt) >= DestBitSize-SrcBitSize ||
-          MaskedValueIsZero(Res, APInt::getHighBitsSet(DestBitSize,
-                                                       DestBitSize-SrcBitSize)))
-        return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
-      
-      // We need to emit an AND to clear the high bits.
-      Constant *C = ConstantInt::get(CI.getContext(), 
-                                 APInt::getLowBitsSet(DestBitSize, SrcBitSize));
-      return BinaryOperator::CreateAnd(Res, C);
-    }
+    
+    // If the high bits are already filled with zeros, just replace this
+    // cast with the result.
+    if (MaskedValueIsZero(Res, APInt::getHighBitsSet(DestBitSize,
+                                                     DestBitSize-SrcBitsKept)))
+      return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
+    
+    // We need to emit an AND to clear the high bits.
+    Constant *C = ConstantInt::get(Res->getType(),
+                               APInt::getLowBitsSet(DestBitSize, SrcBitsKept));
+    return BinaryOperator::CreateAnd(Res, C);
   }
 
   // If this is a TRUNC followed by a ZEXT then we are dealing with integral
   // types and if the sizes are just right we can convert this into a logical
   // 'and' which will be much cheaper than the pair of casts.
   if (TruncInst *CSrc = dyn_cast<TruncInst>(Src)) {   // A->B->C cast
+    // TODO: Subsume this into EvaluateInDifferentType.
+    
     // Get the sizes of the types involved.  We know that the intermediate type
     // will be smaller than A or C, but don't know the relation between A and C.
     Value *A = CSrc->getOperand(0);
@@ -762,7 +757,7 @@ Instruction *InstCombiner::visitZExt(ZExtInst &CI) {
       APInt AndValue(APInt::getLowBitsSet(DstSize, MidSize));
       return BinaryOperator::CreateAnd(Trunc, 
                                        ConstantInt::get(Trunc->getType(),
-                                                               AndValue));
+                                                        AndValue));
     }
   }
 
@@ -828,115 +823,71 @@ Instruction *InstCombiner::visitZExt(ZExtInst &CI) {
 /// to promote integer operations to a wider types will allow us to eliminate
 /// the extension.
 ///
-/// This returns 0 if we can't do this or the number of sign bits that would be
-/// set if we can.  For example, CanEvaluateSExtd(i16 1, i64) would return 63,
-/// because the computation can be extended (to "i64 1") and the resulting
-/// computation has 63 equal sign bits.
-///
-/// This function works on both vectors and scalars.  For vectors, the result is
-/// the number of bits known sign extended in each element.
+/// This function works on both vectors and scalars.
 ///
-static unsigned CanEvaluateSExtd(Value *V, const Type *Ty,
-                                 unsigned &NumCastsRemoved, TargetData *TD) {
+static bool CanEvaluateSExtd(Value *V, const Type *Ty) {
   assert(V->getType()->getScalarSizeInBits() < Ty->getScalarSizeInBits() &&
          "Can't sign extend type to a smaller type");
-  // If this is a constant, return the number of sign bits the extended version
-  // of it would have.
-  if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
-    return ComputeNumSignBits(ConstantExpr::getSExt(C, Ty), TD);
+  // If this is a constant, it can be trivially promoted.
+  if (isa<Constant>(V))
+    return true;
   
   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
-  if (!I) return 0;
+  if (!I) return false;
   
-  // If this is a truncate from the destination type, we can trivially eliminate
-  // it, and this will remove a cast overall.
-  if (isa<TruncInst>(I) && I->getOperand(0)->getType() == Ty) {
-    // If the operand of the truncate is itself a cast, and is eliminable, do
-    // not count this as an eliminable cast.  We would prefer to eliminate those
-    // two casts first.
-    if (!isa<CastInst>(I->getOperand(0)) && I->hasOneUse())
-      ++NumCastsRemoved;
-    return ComputeNumSignBits(I->getOperand(0), TD);
-  }
+  // If this is a truncate from the dest type, we can trivially eliminate it.
+  if (isa<TruncInst>(I) && I->getOperand(0)->getType() == Ty)
+    return true;
   
   // We can't extend or shrink something that has multiple uses: doing so would
   // require duplicating the instruction in general, which isn't profitable.
-  if (!I->hasOneUse()) return 0;
-
-  const Type *OrigTy = V->getType();
+  if (!I->hasOneUse()) return false;
 
-  unsigned Opc = I->getOpcode();
-  unsigned Tmp1, Tmp2;
-  switch (Opc) {
+  switch (I->getOpcode()) {
+  case Instruction::SExt:  // sext(sext(x)) -> sext(x)
+  case Instruction::ZExt:  // sext(zext(x)) -> zext(x)
+  case Instruction::Trunc: // sext(trunc(x)) -> trunc(x) or sext(x)
+    return true;
   case Instruction::And:
   case Instruction::Or:
   case Instruction::Xor:
-    // These operators can all arbitrarily be extended or truncated.
-    Tmp1 = CanEvaluateSExtd(I->getOperand(0), Ty, NumCastsRemoved, TD);
-    if (Tmp1 == 0) return 0;
-    Tmp2 = CanEvaluateSExtd(I->getOperand(1), Ty, NumCastsRemoved, TD);
-    return std::min(Tmp1, Tmp2);
   case Instruction::Add:
   case Instruction::Sub:
-    // Add/Sub can have at most one carry/borrow bit.
-    Tmp1 = CanEvaluateSExtd(I->getOperand(0), Ty, NumCastsRemoved, TD);
-    if (Tmp1 == 0) return 0;
-    Tmp2 = CanEvaluateSExtd(I->getOperand(1), Ty, NumCastsRemoved, TD);
-    if (Tmp2 == 0) return 0;
-    return std::min(Tmp1, Tmp2)-1;
   case Instruction::Mul:
-    // These operators can all arbitrarily be extended or truncated.
-    if (!CanEvaluateSExtd(I->getOperand(0), Ty, NumCastsRemoved, TD))
-      return 0;
-    if (!CanEvaluateSExtd(I->getOperand(1), Ty, NumCastsRemoved, TD))
-      return 0;
-    return 1; // IMPROVE?
+    // These operators can all arbitrarily be extended if their inputs can.
+    return CanEvaluateSExtd(I->getOperand(0), Ty) &&
+           CanEvaluateSExtd(I->getOperand(1), Ty);
       
   //case Instruction::Shl:   TODO
   //case Instruction::LShr:  TODO
-  //case Instruction::Trunc: TODO
       
-  case Instruction::SExt:
-  case Instruction::ZExt: {
-    // sext(sext(x)) -> sext(x)
-    // sext(zext(x)) -> zext(x)
-    // Note that replacing a cast does not reduce the number of casts in the
-    // input.
-    unsigned InSignBits = ComputeNumSignBits(I, TD);
-    unsigned ExtBits = Ty->getScalarSizeInBits()-OrigTy->getScalarSizeInBits();
-    // We'll end up extending it all the way out.
-    return InSignBits+ExtBits;
-  }
-  case Instruction::Select: {
-    SelectInst *SI = cast<SelectInst>(I);
-    Tmp1 = CanEvaluateSExtd(SI->getTrueValue(), Ty, NumCastsRemoved, TD);
-    if (Tmp1 == 0) return 0;
-    Tmp2 = CanEvaluateSExtd(SI->getFalseValue(), Ty, NumCastsRemoved,TD);
-    return std::min(Tmp1, Tmp2);
-  }
+  case Instruction::Select:
+    return CanEvaluateSExtd(I->getOperand(1), Ty) &&
+           CanEvaluateSExtd(I->getOperand(2), Ty);
+      
   case Instruction::PHI: {
     // We can change a phi if we can change all operands.  Note that we never
     // get into trouble with cyclic PHIs here because we only consider
     // instructions with a single use.
     PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
-    unsigned Result = ~0U;
-    for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
-      Result = std::min(Result,
-                        CanEvaluateSExtd(PN->getIncomingValue(i), Ty,
-                                         NumCastsRemoved, TD));
-      if (Result == 0) return 0;
-    }
-    return Result;
+    for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
+      if (!CanEvaluateSExtd(PN->getIncomingValue(i), Ty)) return false;
+    return true;
   }
   default:
     // TODO: Can handle more cases here.
     break;
   }
   
-  return 0;
+  return false;
 }
 
 Instruction *InstCombiner::visitSExt(SExtInst &CI) {
+  // If this sign extend is only used by a truncate, let the truncate by
+  // eliminated before we try to optimize this zext.
+  if (CI.hasOneUse() && isa<TruncInst>(CI.use_back()))
+    return 0;
+  
   if (Instruction *I = commonCastTransforms(CI))
     return I;
   
@@ -958,40 +909,26 @@ Instruction *InstCombiner::visitSExt(SExtInst &CI) {
   // type.   Only do this if the dest type is a simple type, don't convert the
   // expression tree to something weird like i93 unless the source is also
   // strange.
-  if (isa<VectorType>(DestTy) || ShouldChangeType(SrcTy, DestTy)) {
-    unsigned NumCastsRemoved = 0;
-    // Check to see if we can do this transformation, and if so, how many bits
-    // of the promoted expression will be known copies of the sign bit in the
-    // result.
-    unsigned NumBitsSExt = CanEvaluateSExtd(Src, DestTy, NumCastsRemoved, TD);
-    if (NumBitsSExt == 0)
-      return 0;
-    
+  if ((isa<VectorType>(DestTy) || ShouldChangeType(SrcTy, DestTy)) &&
+      CanEvaluateSExtd(Src, DestTy)) {
+    // Okay, we can transform this!  Insert the new expression now.
+    DEBUG(dbgs() << "ICE: EvaluateInDifferentType converting expression type"
+          " to avoid sign extend: " << CI);
+    Value *Res = EvaluateInDifferentType(Src, DestTy, true);
+    assert(Res->getType() == DestTy);
+
     uint32_t SrcBitSize = SrcTy->getScalarSizeInBits();
     uint32_t DestBitSize = DestTy->getScalarSizeInBits();
+
+    // If the high bits are already filled with sign bit, just replace this
+    // cast with the result.
+    if (ComputeNumSignBits(Res) > DestBitSize - SrcBitSize)
+      return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
     
-    // Because this is a sign extension, we can always transform it by inserting
-    // two new shifts (to do the extension).  However, this is only profitable
-    // if we've eliminated two or more casts from the input.  If we know the
-    // result will be sign-extended enough to not require these shifts, we can
-    // always do the transformation.
-    if (NumCastsRemoved >= 2 ||
-        NumBitsSExt > DestBitSize-SrcBitSize) {
-      // Okay, we can transform this!  Insert the new expression now.
-      DEBUG(dbgs() << "ICE: EvaluateInDifferentType converting expression type"
-            " to avoid sign extend: " << CI);
-      Value *Res = EvaluateInDifferentType(Src, DestTy, true);
-      assert(Res->getType() == DestTy);
-      
-      // If the high bits are already filled with sign bit, just replace this
-      // cast with the result.
-      if (NumBitsSExt > DestBitSize - SrcBitSize ||
-          ComputeNumSignBits(Res) > DestBitSize - SrcBitSize)
-        return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
-      
-      // We need to emit a cast to truncate, then a cast to sext.
-      return new SExtInst(Builder->CreateTrunc(Res, Src->getType()), DestTy);
-    }
+    // We need to emit a shl + ashr to do the sign extend.
+    Value *ShAmt = ConstantInt::get(DestTy, DestBitSize-SrcBitSize);
+    return BinaryOperator::CreateAShr(Builder->CreateShl(Res, ShAmt, "sext"),
+                                      ShAmt);
   }
 
   // If the input is a shl/ashr pair of a same constant, then this is a sign