[C++11] Add 'override' keyword to virtual methods that override their base class.
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / InstCombine / InstCombineVectorOps.cpp
index 5caa12dfdfa5e07c3d8bdee5e9e2316e1b2881b9..14ba487c9295ef5fc71790747b8eee4cf59ce84c 100644 (file)
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
 #include "InstCombine.h"
+#include "llvm/IR/PatternMatch.h"
 using namespace llvm;
+using namespace PatternMatch;
 
 /// CheapToScalarize - Return true if the value is cheaper to scalarize than it
-/// is to leave as a vector operation.
+/// is to leave as a vector operation.  isConstant indicates whether we're
+/// extracting one known element.  If false we're extracting a variable index.
 static bool CheapToScalarize(Value *V, bool isConstant) {
-  if (isa<ConstantAggregateZero>(V))
-    return true;
-  if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(V)) {
+  if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V)) {
     if (isConstant) return true;
-    // If all elts are the same, we can extract.
-    Constant *Op0 = C->getOperand(0);
-    for (unsigned i = 1; i < C->getNumOperands(); ++i)
-      if (C->getOperand(i) != Op0)
-        return false;
-    return true;
+
+    // If all elts are the same, we can extract it and use any of the values.
+    if (Constant *Op0 = C->getAggregateElement(0U)) {
+      for (unsigned i = 1, e = V->getType()->getVectorNumElements(); i != e;
+           ++i)
+        if (C->getAggregateElement(i) != Op0)
+          return false;
+      return true;
+    }
   }
   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
   if (!I) return false;
@@ -53,41 +57,18 @@ static bool CheapToScalarize(Value *V, bool isConstant) {
   return false;
 }
 
-/// getShuffleMask - Read and decode a shufflevector mask.
-/// Turn undef elements into negative values.
-static std::vector<int> getShuffleMask(const ShuffleVectorInst *SVI) {
-  unsigned NElts = SVI->getType()->getNumElements();
-  if (isa<ConstantAggregateZero>(SVI->getOperand(2)))
-    return std::vector<int>(NElts, 0);
-  if (isa<UndefValue>(SVI->getOperand(2)))
-    return std::vector<int>(NElts, -1);
-
-  std::vector<int> Result;
-  const ConstantVector *CP = cast<ConstantVector>(SVI->getOperand(2));
-  for (User::const_op_iterator i = CP->op_begin(), e = CP->op_end(); i!=e; ++i)
-    if (isa<UndefValue>(*i))
-      Result.push_back(-1);  // undef
-    else
-      Result.push_back(cast<ConstantInt>(*i)->getZExtValue());
-  return Result;
-}
-
 /// FindScalarElement - Given a vector and an element number, see if the scalar
 /// value is already around as a register, for example if it were inserted then
 /// extracted from the vector.
 static Value *FindScalarElement(Value *V, unsigned EltNo) {
   assert(V->getType()->isVectorTy() && "Not looking at a vector?");
-  const VectorType *PTy = cast<VectorType>(V->getType());
-  unsigned Width = PTy->getNumElements();
+  VectorType *VTy = cast<VectorType>(V->getType());
+  unsigned Width = VTy->getNumElements();
   if (EltNo >= Width)  // Out of range access.
-    return UndefValue::get(PTy->getElementType());
+    return UndefValue::get(VTy->getElementType());
 
-  if (isa<UndefValue>(V))
-    return UndefValue::get(PTy->getElementType());
-  if (isa<ConstantAggregateZero>(V))
-    return Constant::getNullValue(PTy->getElementType());
-  if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(V))
-    return CP->getOperand(EltNo);
+  if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
+    return C->getAggregateElement(EltNo);
 
   if (InsertElementInst *III = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
     // If this is an insert to a variable element, we don't know what it is.
@@ -106,42 +87,99 @@ static Value *FindScalarElement(Value *V, unsigned EltNo) {
   }
 
   if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(V)) {
-    unsigned LHSWidth =
-      cast<VectorType>(SVI->getOperand(0)->getType())->getNumElements();
-    int InEl = getShuffleMask(SVI)[EltNo];
+    unsigned LHSWidth = SVI->getOperand(0)->getType()->getVectorNumElements();
+    int InEl = SVI->getMaskValue(EltNo);
     if (InEl < 0)
-      return UndefValue::get(PTy->getElementType());
+      return UndefValue::get(VTy->getElementType());
     if (InEl < (int)LHSWidth)
       return FindScalarElement(SVI->getOperand(0), InEl);
     return FindScalarElement(SVI->getOperand(1), InEl - LHSWidth);
   }
 
+  // Extract a value from a vector add operation with a constant zero.
+  Value *Val = 0; Constant *Con = 0;
+  if (match(V, m_Add(m_Value(Val), m_Constant(Con)))) {
+    if (Con->getAggregateElement(EltNo)->isNullValue())
+      return FindScalarElement(Val, EltNo);
+  }
+
   // Otherwise, we don't know.
   return 0;
 }
 
-Instruction *InstCombiner::visitExtractElementInst(ExtractElementInst &EI) {
-  // If vector val is undef, replace extract with scalar undef.
-  if (isa<UndefValue>(EI.getOperand(0)))
-    return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
-
-  // If vector val is constant 0, replace extract with scalar 0.
-  if (isa<ConstantAggregateZero>(EI.getOperand(0)))
-    return ReplaceInstUsesWith(EI, Constant::getNullValue(EI.getType()));
-
-  if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(EI.getOperand(0))) {
-    // If vector val is constant with all elements the same, replace EI with
-    // that element. When the elements are not identical, we cannot replace yet
-    // (we do that below, but only when the index is constant).
-    Constant *op0 = C->getOperand(0);
-    for (unsigned i = 1; i != C->getNumOperands(); ++i)
-      if (C->getOperand(i) != op0) {
-        op0 = 0;
-        break;
+// If we have a PHI node with a vector type that has only 2 uses: feed
+// itself and be an operand of extractelement at a constant location,
+// try to replace the PHI of the vector type with a PHI of a scalar type.
+Instruction *InstCombiner::scalarizePHI(ExtractElementInst &EI, PHINode *PN) {
+  // Verify that the PHI node has exactly 2 uses. Otherwise return NULL.
+  if (!PN->hasNUses(2))
+    return NULL;
+
+  // If so, it's known at this point that one operand is PHI and the other is
+  // an extractelement node. Find the PHI user that is not the extractelement
+  // node.
+  Value::use_iterator iu = PN->use_begin();
+  Instruction *PHIUser = dyn_cast<Instruction>(*iu);
+  if (PHIUser == cast<Instruction>(&EI))
+    PHIUser = cast<Instruction>(*(++iu));
+
+  // Verify that this PHI user has one use, which is the PHI itself,
+  // and that it is a binary operation which is cheap to scalarize.
+  // otherwise return NULL.
+  if (!PHIUser->hasOneUse() || !(PHIUser->use_back() == PN) ||
+      !(isa<BinaryOperator>(PHIUser)) || !CheapToScalarize(PHIUser, true))
+    return NULL;
+
+  // Create a scalar PHI node that will replace the vector PHI node
+  // just before the current PHI node.
+  PHINode *scalarPHI = cast<PHINode>(InsertNewInstWith(
+      PHINode::Create(EI.getType(), PN->getNumIncomingValues(), ""), *PN));
+  // Scalarize each PHI operand.
+  for (unsigned i = 0; i < PN->getNumIncomingValues(); i++) {
+    Value *PHIInVal = PN->getIncomingValue(i);
+    BasicBlock *inBB = PN->getIncomingBlock(i);
+    Value *Elt = EI.getIndexOperand();
+    // If the operand is the PHI induction variable:
+    if (PHIInVal == PHIUser) {
+      // Scalarize the binary operation. Its first operand is the
+      // scalar PHI and the second operand is extracted from the other
+      // vector operand.
+      BinaryOperator *B0 = cast<BinaryOperator>(PHIUser);
+      unsigned opId = (B0->getOperand(0) == PN) ? 1 : 0;
+      Value *Op = InsertNewInstWith(
+          ExtractElementInst::Create(B0->getOperand(opId), Elt,
+                                     B0->getOperand(opId)->getName() + ".Elt"),
+          *B0);
+      Value *newPHIUser = InsertNewInstWith(
+          BinaryOperator::Create(B0->getOpcode(), scalarPHI, Op), *B0);
+      scalarPHI->addIncoming(newPHIUser, inBB);
+    } else {
+      // Scalarize PHI input:
+      Instruction *newEI = ExtractElementInst::Create(PHIInVal, Elt, "");
+      // Insert the new instruction into the predecessor basic block.
+      Instruction *pos = dyn_cast<Instruction>(PHIInVal);
+      BasicBlock::iterator InsertPos;
+      if (pos && !isa<PHINode>(pos)) {
+        InsertPos = pos;
+        ++InsertPos;
+      } else {
+        InsertPos = inBB->getFirstInsertionPt();
       }
-    if (op0)
-      return ReplaceInstUsesWith(EI, op0);
+
+      InsertNewInstWith(newEI, *InsertPos);
+
+      scalarPHI->addIncoming(newEI, inBB);
+    }
   }
+  return ReplaceInstUsesWith(EI, scalarPHI);
+}
+
+Instruction *InstCombiner::visitExtractElementInst(ExtractElementInst &EI) {
+  // If vector val is constant with all elements the same, replace EI with
+  // that element.  We handle a known element # below.
+  if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(EI.getOperand(0)))
+    if (CheapToScalarize(C, false))
+      return ReplaceInstUsesWith(EI, C->getAggregateElement(0U));
 
   // If extracting a specified index from the vector, see if we can recursively
   // find a previously computed scalar that was inserted into the vector.
@@ -175,12 +213,19 @@ Instruction *InstCombiner::visitExtractElementInst(ExtractElementInst &EI) {
     // the same number of elements, see if we can find the source element from
     // it.  In this case, we will end up needing to bitcast the scalars.
     if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(EI.getOperand(0))) {
-      if (const VectorType *VT =
-          dyn_cast<VectorType>(BCI->getOperand(0)->getType()))
+      if (VectorType *VT = dyn_cast<VectorType>(BCI->getOperand(0)->getType()))
         if (VT->getNumElements() == VectorWidth)
           if (Value *Elt = FindScalarElement(BCI->getOperand(0), IndexVal))
             return new BitCastInst(Elt, EI.getType());
     }
+
+    // If there's a vector PHI feeding a scalar use through this extractelement
+    // instruction, try to scalarize the PHI.
+    if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(EI.getOperand(0))) {
+      Instruction *scalarPHI = scalarizePHI(EI, PN);
+      if (scalarPHI)
+        return scalarPHI;
+    }
   }
 
   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(EI.getOperand(0))) {
@@ -212,10 +257,10 @@ Instruction *InstCombiner::visitExtractElementInst(ExtractElementInst &EI) {
       // If this is extracting an element from a shufflevector, figure out where
       // it came from and extract from the appropriate input element instead.
       if (ConstantInt *Elt = dyn_cast<ConstantInt>(EI.getOperand(1))) {
-        int SrcIdx = getShuffleMask(SVI)[Elt->getZExtValue()];
+        int SrcIdx = SVI->getMaskValue(Elt->getZExtValue());
         Value *Src;
         unsigned LHSWidth =
-          cast<VectorType>(SVI->getOperand(0)->getType())->getNumElements();
+          SVI->getOperand(0)->getType()->getVectorNumElements();
 
         if (SrcIdx < 0)
           return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
@@ -225,13 +270,53 @@ Instruction *InstCombiner::visitExtractElementInst(ExtractElementInst &EI) {
           SrcIdx -= LHSWidth;
           Src = SVI->getOperand(1);
         }
-        const Type *Int32Ty = Type::getInt32Ty(EI.getContext());
+        Type *Int32Ty = Type::getInt32Ty(EI.getContext());
         return ExtractElementInst::Create(Src,
                                           ConstantInt::get(Int32Ty,
                                                            SrcIdx, false));
       }
+    } else if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(I)) {
+      // Canonicalize extractelement(cast) -> cast(extractelement)
+      // bitcasts can change the number of vector elements and they cost nothing
+      if (CI->hasOneUse() && (CI->getOpcode() != Instruction::BitCast)) {
+        Value *EE = Builder->CreateExtractElement(CI->getOperand(0),
+                                                  EI.getIndexOperand());
+        Worklist.AddValue(EE);
+        return CastInst::Create(CI->getOpcode(), EE, EI.getType());
+      }
+    } else if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(I)) {
+      if (SI->hasOneUse()) {
+        // TODO: For a select on vectors, it might be useful to do this if it
+        // has multiple extractelement uses. For vector select, that seems to
+        // fight the vectorizer.
+
+        // If we are extracting an element from a vector select or a select on
+        // vectors, a select on the scalars extracted from the vector arguments.
+        Value *TrueVal = SI->getTrueValue();
+        Value *FalseVal = SI->getFalseValue();
+
+        Value *Cond = SI->getCondition();
+        if (Cond->getType()->isVectorTy()) {
+          Cond = Builder->CreateExtractElement(Cond,
+                                               EI.getIndexOperand(),
+                                               Cond->getName() + ".elt");
+        }
+
+        Value *V1Elem
+          = Builder->CreateExtractElement(TrueVal,
+                                          EI.getIndexOperand(),
+                                          TrueVal->getName() + ".elt");
+
+        Value *V2Elem
+          = Builder->CreateExtractElement(FalseVal,
+                                          EI.getIndexOperand(),
+                                          FalseVal->getName() + ".elt");
+        return SelectInst::Create(Cond,
+                                  V1Elem,
+                                  V2Elem,
+                                  SI->getName() + ".elt");
+      }
     }
-    // FIXME: Canonicalize extractelement(bitcast) -> bitcast(extractelement)
   }
   return 0;
 }
@@ -240,10 +325,10 @@ Instruction *InstCombiner::visitExtractElementInst(ExtractElementInst &EI) {
 /// elements from either LHS or RHS, return the shuffle mask and true.
 /// Otherwise, return false.
 static bool CollectSingleShuffleElements(Value *V, Value *LHS, Value *RHS,
-                                         std::vector<Constant*> &Mask) {
+                                         SmallVectorImpl<Constant*> &Mask) {
   assert(V->getType() == LHS->getType() && V->getType() == RHS->getType() &&
          "Invalid CollectSingleShuffleElements");
-  unsigned NumElts = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
+  unsigned NumElts = V->getType()->getVectorNumElements();
 
   if (isa<UndefValue>(V)) {
     Mask.assign(NumElts, UndefValue::get(Type::getInt32Ty(V->getContext())));
@@ -317,7 +402,7 @@ static bool CollectSingleShuffleElements(Value *V, Value *LHS, Value *RHS,
 /// CollectShuffleElements - We are building a shuffle of V, using RHS as the
 /// RHS of the shuffle instruction, if it is not null.  Return a shuffle mask
 /// that computes V and the LHS value of the shuffle.
-static Value *CollectShuffleElements(Value *V, std::vector<Constant*> &Mask,
+static Value *CollectShuffleElements(Value *V, SmallVectorImpl<Constant*> &Mask,
                                      Value *&RHS) {
   assert(V->getType()->isVectorTy() &&
          (RHS == 0 || V->getType() == RHS->getType()) &&
@@ -327,10 +412,14 @@ static Value *CollectShuffleElements(Value *V, std::vector<Constant*> &Mask,
   if (isa<UndefValue>(V)) {
     Mask.assign(NumElts, UndefValue::get(Type::getInt32Ty(V->getContext())));
     return V;
-  } else if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) {
+  }
+
+  if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) {
     Mask.assign(NumElts, ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(V->getContext()),0));
     return V;
-  } else if (InsertElementInst *IEI = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
+  }
+
+  if (InsertElementInst *IEI = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
     // If this is an insert of an extract from some other vector, include it.
     Value *VecOp    = IEI->getOperand(0);
     Value *ScalarOp = IEI->getOperand(1);
@@ -356,6 +445,10 @@ static Value *CollectShuffleElements(Value *V, std::vector<Constant*> &Mask,
 
         if (VecOp == RHS) {
           Value *V = CollectShuffleElements(EI->getOperand(0), Mask, RHS);
+          // Update Mask to reflect that `ScalarOp' has been inserted at
+          // position `InsertedIdx' within the vector returned by IEI.
+          Mask[InsertedIdx % NumElts] = Mask[ExtractedIdx];
+
           // Everything but the extracted element is replaced with the RHS.
           for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i) {
             if (i != InsertedIdx)
@@ -413,7 +506,7 @@ Instruction *InstCombiner::visitInsertElementInst(InsertElementInst &IE) {
       // If this insertelement isn't used by some other insertelement, turn it
       // (and any insertelements it points to), into one big shuffle.
       if (!IE.hasOneUse() || !isa<InsertElementInst>(IE.use_back())) {
-        std::vector<Constant*> Mask;
+        SmallVector<Constant*, 16> Mask;
         Value *RHS = 0;
         Value *LHS = CollectShuffleElements(&IE, Mask, RHS);
         if (RHS == 0) RHS = UndefValue::get(LHS->getType());
@@ -435,11 +528,262 @@ Instruction *InstCombiner::visitInsertElementInst(InsertElementInst &IE) {
   return 0;
 }
 
+/// Return true if we can evaluate the specified expression tree if the vector
+/// elements were shuffled in a different order.
+static bool CanEvaluateShuffled(Value *V, ArrayRef<int> Mask,
+                                unsigned Depth = 5) {
+  // We can always reorder the elements of a constant.
+  if (isa<Constant>(V))
+    return true;
+
+  // We won't reorder vector arguments. No IPO here.
+  Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
+  if (!I) return false;
+
+  // Two users may expect different orders of the elements. Don't try it.
+  if (!I->hasOneUse())
+    return false;
+
+  if (Depth == 0) return false;
+
+  switch (I->getOpcode()) {
+    case Instruction::Add:
+    case Instruction::FAdd:
+    case Instruction::Sub:
+    case Instruction::FSub:
+    case Instruction::Mul:
+    case Instruction::FMul:
+    case Instruction::UDiv:
+    case Instruction::SDiv:
+    case Instruction::FDiv:
+    case Instruction::URem:
+    case Instruction::SRem:
+    case Instruction::FRem:
+    case Instruction::Shl:
+    case Instruction::LShr:
+    case Instruction::AShr:
+    case Instruction::And:
+    case Instruction::Or:
+    case Instruction::Xor:
+    case Instruction::ICmp:
+    case Instruction::FCmp:
+    case Instruction::Trunc:
+    case Instruction::ZExt:
+    case Instruction::SExt:
+    case Instruction::FPToUI:
+    case Instruction::FPToSI:
+    case Instruction::UIToFP:
+    case Instruction::SIToFP:
+    case Instruction::FPTrunc:
+    case Instruction::FPExt:
+    case Instruction::GetElementPtr: {
+      for (int i = 0, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i) {
+        if (!CanEvaluateShuffled(I->getOperand(i), Mask, Depth-1))
+          return false;
+      }
+      return true;
+    }
+    case Instruction::InsertElement: {
+      ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(2));
+      if (!CI) return false;
+      int ElementNumber = CI->getLimitedValue();
+
+      // Verify that 'CI' does not occur twice in Mask. A single 'insertelement'
+      // can't put an element into multiple indices.
+      bool SeenOnce = false;
+      for (int i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
+        if (Mask[i] == ElementNumber) {
+          if (SeenOnce)
+            return false;
+          SeenOnce = true;
+        }
+      }
+      return CanEvaluateShuffled(I->getOperand(0), Mask, Depth-1);
+    }
+  }
+  return false;
+}
+
+/// Rebuild a new instruction just like 'I' but with the new operands given.
+/// In the event of type mismatch, the type of the operands is correct.
+static Value *BuildNew(Instruction *I, ArrayRef<Value*> NewOps) {
+  // We don't want to use the IRBuilder here because we want the replacement
+  // instructions to appear next to 'I', not the builder's insertion point.
+  switch (I->getOpcode()) {
+    case Instruction::Add:
+    case Instruction::FAdd:
+    case Instruction::Sub:
+    case Instruction::FSub:
+    case Instruction::Mul:
+    case Instruction::FMul:
+    case Instruction::UDiv:
+    case Instruction::SDiv:
+    case Instruction::FDiv:
+    case Instruction::URem:
+    case Instruction::SRem:
+    case Instruction::FRem:
+    case Instruction::Shl:
+    case Instruction::LShr:
+    case Instruction::AShr:
+    case Instruction::And:
+    case Instruction::Or:
+    case Instruction::Xor: {
+      BinaryOperator *BO = cast<BinaryOperator>(I);
+      assert(NewOps.size() == 2 && "binary operator with #ops != 2");
+      BinaryOperator *New =
+          BinaryOperator::Create(cast<BinaryOperator>(I)->getOpcode(),
+                                 NewOps[0], NewOps[1], "", BO);
+      if (isa<OverflowingBinaryOperator>(BO)) {
+        New->setHasNoUnsignedWrap(BO->hasNoUnsignedWrap());
+        New->setHasNoSignedWrap(BO->hasNoSignedWrap());
+      }
+      if (isa<PossiblyExactOperator>(BO)) {
+        New->setIsExact(BO->isExact());
+      }
+      if (isa<FPMathOperator>(BO))
+        New->copyFastMathFlags(I);
+      return New;
+    }
+    case Instruction::ICmp:
+      assert(NewOps.size() == 2 && "icmp with #ops != 2");
+      return new ICmpInst(I, cast<ICmpInst>(I)->getPredicate(),
+                          NewOps[0], NewOps[1]);
+    case Instruction::FCmp:
+      assert(NewOps.size() == 2 && "fcmp with #ops != 2");
+      return new FCmpInst(I, cast<FCmpInst>(I)->getPredicate(),
+                          NewOps[0], NewOps[1]);
+    case Instruction::Trunc:
+    case Instruction::ZExt:
+    case Instruction::SExt:
+    case Instruction::FPToUI:
+    case Instruction::FPToSI:
+    case Instruction::UIToFP:
+    case Instruction::SIToFP:
+    case Instruction::FPTrunc:
+    case Instruction::FPExt: {
+      // It's possible that the mask has a different number of elements from
+      // the original cast. We recompute the destination type to match the mask.
+      Type *DestTy =
+          VectorType::get(I->getType()->getScalarType(),
+                          NewOps[0]->getType()->getVectorNumElements());
+      assert(NewOps.size() == 1 && "cast with #ops != 1");
+      return CastInst::Create(cast<CastInst>(I)->getOpcode(), NewOps[0], DestTy,
+                              "", I);
+    }
+    case Instruction::GetElementPtr: {
+      Value *Ptr = NewOps[0];
+      ArrayRef<Value*> Idx = NewOps.slice(1);
+      GetElementPtrInst *GEP = GetElementPtrInst::Create(Ptr, Idx, "", I);
+      GEP->setIsInBounds(cast<GetElementPtrInst>(I)->isInBounds());
+      return GEP;
+    }
+  }
+  llvm_unreachable("failed to rebuild vector instructions");
+}
+
+Value *
+InstCombiner::EvaluateInDifferentElementOrder(Value *V, ArrayRef<int> Mask) {
+  // Mask.size() does not need to be equal to the number of vector elements.
+
+  assert(V->getType()->isVectorTy() && "can't reorder non-vector elements");
+  if (isa<UndefValue>(V)) {
+    return UndefValue::get(VectorType::get(V->getType()->getScalarType(),
+                                           Mask.size()));
+  }
+  if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) {
+    return ConstantAggregateZero::get(
+               VectorType::get(V->getType()->getScalarType(),
+                               Mask.size()));
+  }
+  if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V)) {
+    SmallVector<Constant *, 16> MaskValues;
+    for (int i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
+      if (Mask[i] == -1)
+        MaskValues.push_back(UndefValue::get(Builder->getInt32Ty()));
+      else
+        MaskValues.push_back(Builder->getInt32(Mask[i]));
+    }
+    return ConstantExpr::getShuffleVector(C, UndefValue::get(C->getType()),
+                                          ConstantVector::get(MaskValues));
+  }
+
+  Instruction *I = cast<Instruction>(V);
+  switch (I->getOpcode()) {
+    case Instruction::Add:
+    case Instruction::FAdd:
+    case Instruction::Sub:
+    case Instruction::FSub:
+    case Instruction::Mul:
+    case Instruction::FMul:
+    case Instruction::UDiv:
+    case Instruction::SDiv:
+    case Instruction::FDiv:
+    case Instruction::URem:
+    case Instruction::SRem:
+    case Instruction::FRem:
+    case Instruction::Shl:
+    case Instruction::LShr:
+    case Instruction::AShr:
+    case Instruction::And:
+    case Instruction::Or:
+    case Instruction::Xor:
+    case Instruction::ICmp:
+    case Instruction::FCmp:
+    case Instruction::Trunc:
+    case Instruction::ZExt:
+    case Instruction::SExt:
+    case Instruction::FPToUI:
+    case Instruction::FPToSI:
+    case Instruction::UIToFP:
+    case Instruction::SIToFP:
+    case Instruction::FPTrunc:
+    case Instruction::FPExt:
+    case Instruction::Select:
+    case Instruction::GetElementPtr: {
+      SmallVector<Value*, 8> NewOps;
+      bool NeedsRebuild = (Mask.size() != I->getType()->getVectorNumElements());
+      for (int i = 0, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i) {
+        Value *V = EvaluateInDifferentElementOrder(I->getOperand(i), Mask);
+        NewOps.push_back(V);
+        NeedsRebuild |= (V != I->getOperand(i));
+      }
+      if (NeedsRebuild) {
+        return BuildNew(I, NewOps);
+      }
+      return I;
+    }
+    case Instruction::InsertElement: {
+      int Element = cast<ConstantInt>(I->getOperand(2))->getLimitedValue();
+
+      // The insertelement was inserting at Element. Figure out which element
+      // that becomes after shuffling. The answer is guaranteed to be unique
+      // by CanEvaluateShuffled.
+      bool Found = false;
+      int Index = 0;
+      for (int e = Mask.size(); Index != e; ++Index) {
+        if (Mask[Index] == Element) {
+          Found = true;
+          break;
+        }
+      }
+
+      // If element is not in Mask, no need to handle the operand 1 (element to
+      // be inserted). Just evaluate values in operand 0 according to Mask.
+      if (!Found)
+        return EvaluateInDifferentElementOrder(I->getOperand(0), Mask);
+
+      Value *V = EvaluateInDifferentElementOrder(I->getOperand(0), Mask);
+      return InsertElementInst::Create(V, I->getOperand(1),
+                                       Builder->getInt32(Index), "", I);
+    }
+  }
+  llvm_unreachable("failed to reorder elements of vector instruction!");
+}
 
 Instruction *InstCombiner::visitShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst &SVI) {
   Value *LHS = SVI.getOperand(0);
   Value *RHS = SVI.getOperand(1);
-  std::vector<int> Mask = getShuffleMask(&SVI);
+  SmallVector<int, 16> Mask = SVI.getShuffleMask();
 
   bool MadeChange = false;
 
@@ -449,9 +793,6 @@ Instruction *InstCombiner::visitShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst &SVI) {
 
   unsigned VWidth = cast<VectorType>(SVI.getType())->getNumElements();
 
-  if (VWidth != cast<VectorType>(LHS->getType())->getNumElements())
-    return 0;
-
   APInt UndefElts(VWidth, 0);
   APInt AllOnesEltMask(APInt::getAllOnesValue(VWidth));
   if (Value *V = SimplifyDemandedVectorElts(&SVI, AllOnesEltMask, UndefElts)) {
@@ -462,29 +803,34 @@ Instruction *InstCombiner::visitShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst &SVI) {
     MadeChange = true;
   }
 
+  unsigned LHSWidth = cast<VectorType>(LHS->getType())->getNumElements();
+
   // Canonicalize shuffle(x    ,x,mask) -> shuffle(x, undef,mask')
   // Canonicalize shuffle(undef,x,mask) -> shuffle(x, undef,mask').
   if (LHS == RHS || isa<UndefValue>(LHS)) {
     if (isa<UndefValue>(LHS) && LHS == RHS) {
       // shuffle(undef,undef,mask) -> undef.
-      return ReplaceInstUsesWith(SVI, LHS);
+      Value *Result = (VWidth == LHSWidth)
+                      ? LHS : UndefValue::get(SVI.getType());
+      return ReplaceInstUsesWith(SVI, Result);
     }
 
     // Remap any references to RHS to use LHS.
-    std::vector<Constant*> Elts;
-    for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
-      if (Mask[i] < 0)
+    SmallVector<Constant*, 16> Elts;
+    for (unsigned i = 0, e = LHSWidth; i != VWidth; ++i) {
+      if (Mask[i] < 0) {
         Elts.push_back(UndefValue::get(Type::getInt32Ty(SVI.getContext())));
-      else {
-        if ((Mask[i] >= (int)e && isa<UndefValue>(RHS)) ||
-            (Mask[i] <  (int)e && isa<UndefValue>(LHS))) {
-          Mask[i] = -1;     // Turn into undef.
-          Elts.push_back(UndefValue::get(Type::getInt32Ty(SVI.getContext())));
-        } else {
-          Mask[i] = Mask[i] % e;  // Force to LHS.
-          Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(SVI.getContext()),
-                                          Mask[i]));
-        }
+        continue;
+      }
+
+      if ((Mask[i] >= (int)e && isa<UndefValue>(RHS)) ||
+          (Mask[i] <  (int)e && isa<UndefValue>(LHS))) {
+        Mask[i] = -1;     // Turn into undef.
+        Elts.push_back(UndefValue::get(Type::getInt32Ty(SVI.getContext())));
+      } else {
+        Mask[i] = Mask[i] % e;  // Force to LHS.
+        Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(SVI.getContext()),
+                                        Mask[i]));
       }
     }
     SVI.setOperand(0, SVI.getOperand(1));
@@ -495,72 +841,210 @@ Instruction *InstCombiner::visitShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst &SVI) {
     MadeChange = true;
   }
 
-  // Analyze the shuffle, are the LHS or RHS and identity shuffles?
-  bool isLHSID = true, isRHSID = true;
+  if (VWidth == LHSWidth) {
+    // Analyze the shuffle, are the LHS or RHS and identity shuffles?
+    bool isLHSID = true, isRHSID = true;
+
+    for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
+      if (Mask[i] < 0) continue;  // Ignore undef values.
+      // Is this an identity shuffle of the LHS value?
+      isLHSID &= (Mask[i] == (int)i);
 
-  for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
-    if (Mask[i] < 0) continue;  // Ignore undef values.
-    // Is this an identity shuffle of the LHS value?
-    isLHSID &= (Mask[i] == (int)i);
+      // Is this an identity shuffle of the RHS value?
+      isRHSID &= (Mask[i]-e == i);
+    }
 
-    // Is this an identity shuffle of the RHS value?
-    isRHSID &= (Mask[i]-e == i);
+    // Eliminate identity shuffles.
+    if (isLHSID) return ReplaceInstUsesWith(SVI, LHS);
+    if (isRHSID) return ReplaceInstUsesWith(SVI, RHS);
   }
 
-  // Eliminate identity shuffles.
-  if (isLHSID) return ReplaceInstUsesWith(SVI, LHS);
-  if (isRHSID) return ReplaceInstUsesWith(SVI, RHS);
+  if (isa<UndefValue>(RHS) && CanEvaluateShuffled(LHS, Mask)) {
+    Value *V = EvaluateInDifferentElementOrder(LHS, Mask);
+    return ReplaceInstUsesWith(SVI, V);
+  }
 
   // If the LHS is a shufflevector itself, see if we can combine it with this
-  // one without producing an unusual shuffle.  Here we are really conservative:
+  // one without producing an unusual shuffle.
+  // Cases that might be simplified:
+  // 1.
+  // x1=shuffle(v1,v2,mask1)
+  //  x=shuffle(x1,undef,mask)
+  //        ==>
+  //  x=shuffle(v1,undef,newMask)
+  // newMask[i] = (mask[i] < x1.size()) ? mask1[mask[i]] : -1
+  // 2.
+  // x1=shuffle(v1,undef,mask1)
+  //  x=shuffle(x1,x2,mask)
+  // where v1.size() == mask1.size()
+  //        ==>
+  //  x=shuffle(v1,x2,newMask)
+  // newMask[i] = (mask[i] < x1.size()) ? mask1[mask[i]] : mask[i]
+  // 3.
+  // x2=shuffle(v2,undef,mask2)
+  //  x=shuffle(x1,x2,mask)
+  // where v2.size() == mask2.size()
+  //        ==>
+  //  x=shuffle(x1,v2,newMask)
+  // newMask[i] = (mask[i] < x1.size())
+  //              ? mask[i] : mask2[mask[i]-x1.size()]+x1.size()
+  // 4.
+  // x1=shuffle(v1,undef,mask1)
+  // x2=shuffle(v2,undef,mask2)
+  //  x=shuffle(x1,x2,mask)
+  // where v1.size() == v2.size()
+  //        ==>
+  //  x=shuffle(v1,v2,newMask)
+  // newMask[i] = (mask[i] < x1.size())
+  //              ? mask1[mask[i]] : mask2[mask[i]-x1.size()]+v1.size()
+  //
+  // Here we are really conservative:
   // we are absolutely afraid of producing a shuffle mask not in the input
   // program, because the code gen may not be smart enough to turn a merged
   // shuffle into two specific shuffles: it may produce worse code.  As such,
   // we only merge two shuffles if the result is either a splat or one of the
-  // two input shuffle masks.  In this case, merging the shuffles just removes
+  // input shuffle masks.  In this case, merging the shuffles just removes
   // one instruction, which we know is safe.  This is good for things like
-  // turning: (splat(splat)) -> splat.
-  if (ShuffleVectorInst *LHSSVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(LHS)) {
+  // turning: (splat(splat)) -> splat, or
+  // merge(V[0..n], V[n+1..2n]) -> V[0..2n]
+  ShuffleVectorInst* LHSShuffle = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(LHS);
+  ShuffleVectorInst* RHSShuffle = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(RHS);
+  if (LHSShuffle)
+    if (!isa<UndefValue>(LHSShuffle->getOperand(1)) && !isa<UndefValue>(RHS))
+      LHSShuffle = NULL;
+  if (RHSShuffle)
+    if (!isa<UndefValue>(RHSShuffle->getOperand(1)))
+      RHSShuffle = NULL;
+  if (!LHSShuffle && !RHSShuffle)
+    return MadeChange ? &SVI : 0;
+
+  Value* LHSOp0 = NULL;
+  Value* LHSOp1 = NULL;
+  Value* RHSOp0 = NULL;
+  unsigned LHSOp0Width = 0;
+  unsigned RHSOp0Width = 0;
+  if (LHSShuffle) {
+    LHSOp0 = LHSShuffle->getOperand(0);
+    LHSOp1 = LHSShuffle->getOperand(1);
+    LHSOp0Width = cast<VectorType>(LHSOp0->getType())->getNumElements();
+  }
+  if (RHSShuffle) {
+    RHSOp0 = RHSShuffle->getOperand(0);
+    RHSOp0Width = cast<VectorType>(RHSOp0->getType())->getNumElements();
+  }
+  Value* newLHS = LHS;
+  Value* newRHS = RHS;
+  if (LHSShuffle) {
+    // case 1
     if (isa<UndefValue>(RHS)) {
-      std::vector<int> LHSMask = getShuffleMask(LHSSVI);
-
-      if (LHSMask.size() == Mask.size()) {
-        std::vector<int> NewMask;
-        bool isSplat = true;
-        int SplatElt = -1; // undef
-        for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
-          int MaskElt;
-          if (Mask[i] < 0 || Mask[i] >= (int)e)
-            MaskElt = -1; // undef
-          else
-            MaskElt = LHSMask[Mask[i]];
-          // Check if this could still be a splat.
-          if (MaskElt >= 0) {
-            if (SplatElt >=0 && SplatElt != MaskElt)
-              isSplat = false;
-            SplatElt = MaskElt;
-          }
-          NewMask.push_back(MaskElt);
-        }
+      newLHS = LHSOp0;
+      newRHS = LHSOp1;
+    }
+    // case 2 or 4
+    else if (LHSOp0Width == LHSWidth) {
+      newLHS = LHSOp0;
+    }
+  }
+  // case 3 or 4
+  if (RHSShuffle && RHSOp0Width == LHSWidth) {
+    newRHS = RHSOp0;
+  }
+  // case 4
+  if (LHSOp0 == RHSOp0) {
+    newLHS = LHSOp0;
+    newRHS = NULL;
+  }
 
-        // If the result mask is equal to the src shuffle or this
-        // shuffle mask, do the replacement.
-        if (isSplat || NewMask == LHSMask || NewMask == Mask) {
-          std::vector<Constant*> Elts;
-          const Type *Int32Ty = Type::getInt32Ty(SVI.getContext());
-          for (unsigned i = 0, e = NewMask.size(); i != e; ++i) {
-            if (NewMask[i] < 0) {
-              Elts.push_back(UndefValue::get(Int32Ty));
-            } else {
-              Elts.push_back(ConstantInt::get(Int32Ty, NewMask[i]));
-            }
-          }
-          return new ShuffleVectorInst(LHSSVI->getOperand(0),
-                                       LHSSVI->getOperand(1),
-                                       ConstantVector::get(Elts));
+  if (newLHS == LHS && newRHS == RHS)
+    return MadeChange ? &SVI : 0;
+
+  SmallVector<int, 16> LHSMask;
+  SmallVector<int, 16> RHSMask;
+  if (newLHS != LHS)
+    LHSMask = LHSShuffle->getShuffleMask();
+  if (RHSShuffle && newRHS != RHS)
+    RHSMask = RHSShuffle->getShuffleMask();
+
+  unsigned newLHSWidth = (newLHS != LHS) ? LHSOp0Width : LHSWidth;
+  SmallVector<int, 16> newMask;
+  bool isSplat = true;
+  int SplatElt = -1;
+  // Create a new mask for the new ShuffleVectorInst so that the new
+  // ShuffleVectorInst is equivalent to the original one.
+  for (unsigned i = 0; i < VWidth; ++i) {
+    int eltMask;
+    if (Mask[i] < 0) {
+      // This element is an undef value.
+      eltMask = -1;
+    } else if (Mask[i] < (int)LHSWidth) {
+      // This element is from left hand side vector operand.
+      //
+      // If LHS is going to be replaced (case 1, 2, or 4), calculate the
+      // new mask value for the element.
+      if (newLHS != LHS) {
+        eltMask = LHSMask[Mask[i]];
+        // If the value selected is an undef value, explicitly specify it
+        // with a -1 mask value.
+        if (eltMask >= (int)LHSOp0Width && isa<UndefValue>(LHSOp1))
+          eltMask = -1;
+      } else
+        eltMask = Mask[i];
+    } else {
+      // This element is from right hand side vector operand
+      //
+      // If the value selected is an undef value, explicitly specify it
+      // with a -1 mask value. (case 1)
+      if (isa<UndefValue>(RHS))
+        eltMask = -1;
+      // If RHS is going to be replaced (case 3 or 4), calculate the
+      // new mask value for the element.
+      else if (newRHS != RHS) {
+        eltMask = RHSMask[Mask[i]-LHSWidth];
+        // If the value selected is an undef value, explicitly specify it
+        // with a -1 mask value.
+        if (eltMask >= (int)RHSOp0Width) {
+          assert(isa<UndefValue>(RHSShuffle->getOperand(1))
+                 && "should have been check above");
+          eltMask = -1;
         }
+      } else
+        eltMask = Mask[i]-LHSWidth;
+
+      // If LHS's width is changed, shift the mask value accordingly.
+      // If newRHS == NULL, i.e. LHSOp0 == RHSOp0, we want to remap any
+      // references from RHSOp0 to LHSOp0, so we don't need to shift the mask.
+      // If newRHS == newLHS, we want to remap any references from newRHS to
+      // newLHS so that we can properly identify splats that may occur due to
+      // obfuscation across the two vectors.
+      if (eltMask >= 0 && newRHS != NULL && newLHS != newRHS)
+        eltMask += newLHSWidth;
+    }
+
+    // Check if this could still be a splat.
+    if (eltMask >= 0) {
+      if (SplatElt >= 0 && SplatElt != eltMask)
+        isSplat = false;
+      SplatElt = eltMask;
+    }
+
+    newMask.push_back(eltMask);
+  }
+
+  // If the result mask is equal to one of the original shuffle masks,
+  // or is a splat, do the replacement.
+  if (isSplat || newMask == LHSMask || newMask == RHSMask || newMask == Mask) {
+    SmallVector<Constant*, 16> Elts;
+    Type *Int32Ty = Type::getInt32Ty(SVI.getContext());
+    for (unsigned i = 0, e = newMask.size(); i != e; ++i) {
+      if (newMask[i] < 0) {
+        Elts.push_back(UndefValue::get(Int32Ty));
+      } else {
+        Elts.push_back(ConstantInt::get(Int32Ty, newMask[i]));
       }
     }
+    if (newRHS == NULL)
+      newRHS = UndefValue::get(newLHS->getType());
+    return new ShuffleVectorInst(newLHS, newRHS, ConstantVector::get(Elts));
   }
 
   return MadeChange ? &SVI : 0;