]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - contrib/llvm/lib/Transforms/InstCombine/InstCombineCasts.cpp
Merge llvm, clang, lld and lldb trunk r300890, and update build glue.
[FreeBSD/FreeBSD.git] / contrib / llvm / lib / Transforms / InstCombine / InstCombineCasts.cpp
1 //===- InstCombineCasts.cpp -----------------------------------------------===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
6 // License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // This file implements the visit functions for cast operations.
11 //
12 //===----------------------------------------------------------------------===//
13
14 #include "InstCombineInternal.h"
15 #include "llvm/ADT/SetVector.h"
16 #include "llvm/Analysis/ConstantFolding.h"
17 #include "llvm/IR/DataLayout.h"
18 #include "llvm/IR/PatternMatch.h"
19 #include "llvm/Analysis/TargetLibraryInfo.h"
20 using namespace llvm;
21 using namespace PatternMatch;
22
23 #define DEBUG_TYPE "instcombine"
24
25 /// Analyze 'Val', seeing if it is a simple linear expression.
26 /// If so, decompose it, returning some value X, such that Val is
27 /// X*Scale+Offset.
28 ///
29 static Value *decomposeSimpleLinearExpr(Value *Val, unsigned &Scale,
30                                         uint64_t &Offset) {
31   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Val)) {
32     Offset = CI->getZExtValue();
33     Scale  = 0;
34     return ConstantInt::get(Val->getType(), 0);
35   }
36
37   if (BinaryOperator *I = dyn_cast<BinaryOperator>(Val)) {
38     // Cannot look past anything that might overflow.
39     OverflowingBinaryOperator *OBI = dyn_cast<OverflowingBinaryOperator>(Val);
40     if (OBI && !OBI->hasNoUnsignedWrap() && !OBI->hasNoSignedWrap()) {
41       Scale = 1;
42       Offset = 0;
43       return Val;
44     }
45
46     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
47       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
48         // This is a value scaled by '1 << the shift amt'.
49         Scale = UINT64_C(1) << RHS->getZExtValue();
50         Offset = 0;
51         return I->getOperand(0);
52       }
53
54       if (I->getOpcode() == Instruction::Mul) {
55         // This value is scaled by 'RHS'.
56         Scale = RHS->getZExtValue();
57         Offset = 0;
58         return I->getOperand(0);
59       }
60
61       if (I->getOpcode() == Instruction::Add) {
62         // We have X+C.  Check to see if we really have (X*C2)+C1,
63         // where C1 is divisible by C2.
64         unsigned SubScale;
65         Value *SubVal =
66           decomposeSimpleLinearExpr(I->getOperand(0), SubScale, Offset);
67         Offset += RHS->getZExtValue();
68         Scale = SubScale;
69         return SubVal;
70       }
71     }
72   }
73
74   // Otherwise, we can't look past this.
75   Scale = 1;
76   Offset = 0;
77   return Val;
78 }
79
80 /// If we find a cast of an allocation instruction, try to eliminate the cast by
81 /// moving the type information into the alloc.
82 Instruction *InstCombiner::PromoteCastOfAllocation(BitCastInst &CI,
83                                                    AllocaInst &AI) {
84   PointerType *PTy = cast<PointerType>(CI.getType());
85
86   BuilderTy AllocaBuilder(*Builder);
87   AllocaBuilder.SetInsertPoint(&AI);
88
89   // Get the type really allocated and the type casted to.
90   Type *AllocElTy = AI.getAllocatedType();
91   Type *CastElTy = PTy->getElementType();
92   if (!AllocElTy->isSized() || !CastElTy->isSized()) return nullptr;
93
94   unsigned AllocElTyAlign = DL.getABITypeAlignment(AllocElTy);
95   unsigned CastElTyAlign = DL.getABITypeAlignment(CastElTy);
96   if (CastElTyAlign < AllocElTyAlign) return nullptr;
97
98   // If the allocation has multiple uses, only promote it if we are strictly
99   // increasing the alignment of the resultant allocation.  If we keep it the
100   // same, we open the door to infinite loops of various kinds.
101   if (!AI.hasOneUse() && CastElTyAlign == AllocElTyAlign) return nullptr;
102
103   uint64_t AllocElTySize = DL.getTypeAllocSize(AllocElTy);
104   uint64_t CastElTySize = DL.getTypeAllocSize(CastElTy);
105   if (CastElTySize == 0 || AllocElTySize == 0) return nullptr;
106
107   // If the allocation has multiple uses, only promote it if we're not
108   // shrinking the amount of memory being allocated.
109   uint64_t AllocElTyStoreSize = DL.getTypeStoreSize(AllocElTy);
110   uint64_t CastElTyStoreSize = DL.getTypeStoreSize(CastElTy);
111   if (!AI.hasOneUse() && CastElTyStoreSize < AllocElTyStoreSize) return nullptr;
112
113   // See if we can satisfy the modulus by pulling a scale out of the array
114   // size argument.
115   unsigned ArraySizeScale;
116   uint64_t ArrayOffset;
117   Value *NumElements = // See if the array size is a decomposable linear expr.
118     decomposeSimpleLinearExpr(AI.getOperand(0), ArraySizeScale, ArrayOffset);
119
120   // If we can now satisfy the modulus, by using a non-1 scale, we really can
121   // do the xform.
122   if ((AllocElTySize*ArraySizeScale) % CastElTySize != 0 ||
123       (AllocElTySize*ArrayOffset   ) % CastElTySize != 0) return nullptr;
124
125   unsigned Scale = (AllocElTySize*ArraySizeScale)/CastElTySize;
126   Value *Amt = nullptr;
127   if (Scale == 1) {
128     Amt = NumElements;
129   } else {
130     Amt = ConstantInt::get(AI.getArraySize()->getType(), Scale);
131     // Insert before the alloca, not before the cast.
132     Amt = AllocaBuilder.CreateMul(Amt, NumElements);
133   }
134
135   if (uint64_t Offset = (AllocElTySize*ArrayOffset)/CastElTySize) {
136     Value *Off = ConstantInt::get(AI.getArraySize()->getType(),
137                                   Offset, true);
138     Amt = AllocaBuilder.CreateAdd(Amt, Off);
139   }
140
141   AllocaInst *New = AllocaBuilder.CreateAlloca(CastElTy, Amt);
142   New->setAlignment(AI.getAlignment());
143   New->takeName(&AI);
144   New->setUsedWithInAlloca(AI.isUsedWithInAlloca());
145
146   // If the allocation has multiple real uses, insert a cast and change all
147   // things that used it to use the new cast.  This will also hack on CI, but it
148   // will die soon.
149   if (!AI.hasOneUse()) {
150     // New is the allocation instruction, pointer typed. AI is the original
151     // allocation instruction, also pointer typed. Thus, cast to use is BitCast.
152     Value *NewCast = AllocaBuilder.CreateBitCast(New, AI.getType(), "tmpcast");
153     replaceInstUsesWith(AI, NewCast);
154   }
155   return replaceInstUsesWith(CI, New);
156 }
157
158 /// Given an expression that CanEvaluateTruncated or CanEvaluateSExtd returns
159 /// true for, actually insert the code to evaluate the expression.
160 Value *InstCombiner::EvaluateInDifferentType(Value *V, Type *Ty,
161                                              bool isSigned) {
162   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V)) {
163     C = ConstantExpr::getIntegerCast(C, Ty, isSigned /*Sext or ZExt*/);
164     // If we got a constantexpr back, try to simplify it with DL info.
165     if (Constant *FoldedC = ConstantFoldConstant(C, DL, &TLI))
166       C = FoldedC;
167     return C;
168   }
169
170   // Otherwise, it must be an instruction.
171   Instruction *I = cast<Instruction>(V);
172   Instruction *Res = nullptr;
173   unsigned Opc = I->getOpcode();
174   switch (Opc) {
175   case Instruction::Add:
176   case Instruction::Sub:
177   case Instruction::Mul:
178   case Instruction::And:
179   case Instruction::Or:
180   case Instruction::Xor:
181   case Instruction::AShr:
182   case Instruction::LShr:
183   case Instruction::Shl:
184   case Instruction::UDiv:
185   case Instruction::URem: {
186     Value *LHS = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, isSigned);
187     Value *RHS = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, isSigned);
188     Res = BinaryOperator::Create((Instruction::BinaryOps)Opc, LHS, RHS);
189     break;
190   }
191   case Instruction::Trunc:
192   case Instruction::ZExt:
193   case Instruction::SExt:
194     // If the source type of the cast is the type we're trying for then we can
195     // just return the source.  There's no need to insert it because it is not
196     // new.
197     if (I->getOperand(0)->getType() == Ty)
198       return I->getOperand(0);
199
200     // Otherwise, must be the same type of cast, so just reinsert a new one.
201     // This also handles the case of zext(trunc(x)) -> zext(x).
202     Res = CastInst::CreateIntegerCast(I->getOperand(0), Ty,
203                                       Opc == Instruction::SExt);
204     break;
205   case Instruction::Select: {
206     Value *True = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, isSigned);
207     Value *False = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(2), Ty, isSigned);
208     Res = SelectInst::Create(I->getOperand(0), True, False);
209     break;
210   }
211   case Instruction::PHI: {
212     PHINode *OPN = cast<PHINode>(I);
213     PHINode *NPN = PHINode::Create(Ty, OPN->getNumIncomingValues());
214     for (unsigned i = 0, e = OPN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
215       Value *V =
216           EvaluateInDifferentType(OPN->getIncomingValue(i), Ty, isSigned);
217       NPN->addIncoming(V, OPN->getIncomingBlock(i));
218     }
219     Res = NPN;
220     break;
221   }
222   default:
223     // TODO: Can handle more cases here.
224     llvm_unreachable("Unreachable!");
225   }
226
227   Res->takeName(I);
228   return InsertNewInstWith(Res, *I);
229 }
230
231 Instruction::CastOps InstCombiner::isEliminableCastPair(const CastInst *CI1,
232                                                         const CastInst *CI2) {
233   Type *SrcTy = CI1->getSrcTy();
234   Type *MidTy = CI1->getDestTy();
235   Type *DstTy = CI2->getDestTy();
236
237   Instruction::CastOps firstOp = Instruction::CastOps(CI1->getOpcode());
238   Instruction::CastOps secondOp = Instruction::CastOps(CI2->getOpcode());
239   Type *SrcIntPtrTy =
240       SrcTy->isPtrOrPtrVectorTy() ? DL.getIntPtrType(SrcTy) : nullptr;
241   Type *MidIntPtrTy =
242       MidTy->isPtrOrPtrVectorTy() ? DL.getIntPtrType(MidTy) : nullptr;
243   Type *DstIntPtrTy =
244       DstTy->isPtrOrPtrVectorTy() ? DL.getIntPtrType(DstTy) : nullptr;
245   unsigned Res = CastInst::isEliminableCastPair(firstOp, secondOp, SrcTy, MidTy,
246                                                 DstTy, SrcIntPtrTy, MidIntPtrTy,
247                                                 DstIntPtrTy);
248
249   // We don't want to form an inttoptr or ptrtoint that converts to an integer
250   // type that differs from the pointer size.
251   if ((Res == Instruction::IntToPtr && SrcTy != DstIntPtrTy) ||
252       (Res == Instruction::PtrToInt && DstTy != SrcIntPtrTy))
253     Res = 0;
254
255   return Instruction::CastOps(Res);
256 }
257
258 /// @brief Implement the transforms common to all CastInst visitors.
259 Instruction *InstCombiner::commonCastTransforms(CastInst &CI) {
260   Value *Src = CI.getOperand(0);
261
262   // Try to eliminate a cast of a cast.
263   if (auto *CSrc = dyn_cast<CastInst>(Src)) {   // A->B->C cast
264     if (Instruction::CastOps NewOpc = isEliminableCastPair(CSrc, &CI)) {
265       // The first cast (CSrc) is eliminable so we need to fix up or replace
266       // the second cast (CI). CSrc will then have a good chance of being dead.
267       return CastInst::Create(NewOpc, CSrc->getOperand(0), CI.getType());
268     }
269   }
270
271   // If we are casting a select, then fold the cast into the select.
272   if (auto *SI = dyn_cast<SelectInst>(Src))
273     if (Instruction *NV = FoldOpIntoSelect(CI, SI))
274       return NV;
275
276   // If we are casting a PHI, then fold the cast into the PHI.
277   if (auto *PN = dyn_cast<PHINode>(Src)) {
278     // Don't do this if it would create a PHI node with an illegal type from a
279     // legal type.
280     if (!Src->getType()->isIntegerTy() || !CI.getType()->isIntegerTy() ||
281         shouldChangeType(CI.getType(), Src->getType()))
282       if (Instruction *NV = foldOpIntoPhi(CI, PN))
283         return NV;
284   }
285
286   return nullptr;
287 }
288
289 /// Return true if we can evaluate the specified expression tree as type Ty
290 /// instead of its larger type, and arrive with the same value.
291 /// This is used by code that tries to eliminate truncates.
292 ///
293 /// Ty will always be a type smaller than V.  We should return true if trunc(V)
294 /// can be computed by computing V in the smaller type.  If V is an instruction,
295 /// then trunc(inst(x,y)) can be computed as inst(trunc(x),trunc(y)), which only
296 /// makes sense if x and y can be efficiently truncated.
297 ///
298 /// This function works on both vectors and scalars.
299 ///
300 static bool canEvaluateTruncated(Value *V, Type *Ty, InstCombiner &IC,
301                                  Instruction *CxtI) {
302   // We can always evaluate constants in another type.
303   if (isa<Constant>(V))
304     return true;
305
306   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
307   if (!I) return false;
308
309   Type *OrigTy = V->getType();
310
311   // If this is an extension from the dest type, we can eliminate it, even if it
312   // has multiple uses.
313   if ((isa<ZExtInst>(I) || isa<SExtInst>(I)) &&
314       I->getOperand(0)->getType() == Ty)
315     return true;
316
317   // We can't extend or shrink something that has multiple uses: doing so would
318   // require duplicating the instruction in general, which isn't profitable.
319   if (!I->hasOneUse()) return false;
320
321   unsigned Opc = I->getOpcode();
322   switch (Opc) {
323   case Instruction::Add:
324   case Instruction::Sub:
325   case Instruction::Mul:
326   case Instruction::And:
327   case Instruction::Or:
328   case Instruction::Xor:
329     // These operators can all arbitrarily be extended or truncated.
330     return canEvaluateTruncated(I->getOperand(0), Ty, IC, CxtI) &&
331            canEvaluateTruncated(I->getOperand(1), Ty, IC, CxtI);
332
333   case Instruction::UDiv:
334   case Instruction::URem: {
335     // UDiv and URem can be truncated if all the truncated bits are zero.
336     uint32_t OrigBitWidth = OrigTy->getScalarSizeInBits();
337     uint32_t BitWidth = Ty->getScalarSizeInBits();
338     if (BitWidth < OrigBitWidth) {
339       APInt Mask = APInt::getHighBitsSet(OrigBitWidth, OrigBitWidth-BitWidth);
340       if (IC.MaskedValueIsZero(I->getOperand(0), Mask, 0, CxtI) &&
341           IC.MaskedValueIsZero(I->getOperand(1), Mask, 0, CxtI)) {
342         return canEvaluateTruncated(I->getOperand(0), Ty, IC, CxtI) &&
343                canEvaluateTruncated(I->getOperand(1), Ty, IC, CxtI);
344       }
345     }
346     break;
347   }
348   case Instruction::Shl:
349     // If we are truncating the result of this SHL, and if it's a shift of a
350     // constant amount, we can always perform a SHL in a smaller type.
351     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
352       uint32_t BitWidth = Ty->getScalarSizeInBits();
353       if (CI->getLimitedValue(BitWidth) < BitWidth)
354         return canEvaluateTruncated(I->getOperand(0), Ty, IC, CxtI);
355     }
356     break;
357   case Instruction::LShr:
358     // If this is a truncate of a logical shr, we can truncate it to a smaller
359     // lshr iff we know that the bits we would otherwise be shifting in are
360     // already zeros.
361     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
362       uint32_t OrigBitWidth = OrigTy->getScalarSizeInBits();
363       uint32_t BitWidth = Ty->getScalarSizeInBits();
364       if (IC.MaskedValueIsZero(I->getOperand(0),
365             APInt::getHighBitsSet(OrigBitWidth, OrigBitWidth-BitWidth), 0, CxtI) &&
366           CI->getLimitedValue(BitWidth) < BitWidth) {
367         return canEvaluateTruncated(I->getOperand(0), Ty, IC, CxtI);
368       }
369     }
370     break;
371   case Instruction::Trunc:
372     // trunc(trunc(x)) -> trunc(x)
373     return true;
374   case Instruction::ZExt:
375   case Instruction::SExt:
376     // trunc(ext(x)) -> ext(x) if the source type is smaller than the new dest
377     // trunc(ext(x)) -> trunc(x) if the source type is larger than the new dest
378     return true;
379   case Instruction::Select: {
380     SelectInst *SI = cast<SelectInst>(I);
381     return canEvaluateTruncated(SI->getTrueValue(), Ty, IC, CxtI) &&
382            canEvaluateTruncated(SI->getFalseValue(), Ty, IC, CxtI);
383   }
384   case Instruction::PHI: {
385     // We can change a phi if we can change all operands.  Note that we never
386     // get into trouble with cyclic PHIs here because we only consider
387     // instructions with a single use.
388     PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
389     for (Value *IncValue : PN->incoming_values())
390       if (!canEvaluateTruncated(IncValue, Ty, IC, CxtI))
391         return false;
392     return true;
393   }
394   default:
395     // TODO: Can handle more cases here.
396     break;
397   }
398
399   return false;
400 }
401
402 /// Given a vector that is bitcast to an integer, optionally logically
403 /// right-shifted, and truncated, convert it to an extractelement.
404 /// Example (big endian):
405 ///   trunc (lshr (bitcast <4 x i32> %X to i128), 32) to i32
406 ///   --->
407 ///   extractelement <4 x i32> %X, 1
408 static Instruction *foldVecTruncToExtElt(TruncInst &Trunc, InstCombiner &IC,
409                                          const DataLayout &DL) {
410   Value *TruncOp = Trunc.getOperand(0);
411   Type *DestType = Trunc.getType();
412   if (!TruncOp->hasOneUse() || !isa<IntegerType>(DestType))
413     return nullptr;
414
415   Value *VecInput = nullptr;
416   ConstantInt *ShiftVal = nullptr;
417   if (!match(TruncOp, m_CombineOr(m_BitCast(m_Value(VecInput)),
418                                   m_LShr(m_BitCast(m_Value(VecInput)),
419                                          m_ConstantInt(ShiftVal)))) ||
420       !isa<VectorType>(VecInput->getType()))
421     return nullptr;
422
423   VectorType *VecType = cast<VectorType>(VecInput->getType());
424   unsigned VecWidth = VecType->getPrimitiveSizeInBits();
425   unsigned DestWidth = DestType->getPrimitiveSizeInBits();
426   unsigned ShiftAmount = ShiftVal ? ShiftVal->getZExtValue() : 0;
427
428   if ((VecWidth % DestWidth != 0) || (ShiftAmount % DestWidth != 0))
429     return nullptr;
430
431   // If the element type of the vector doesn't match the result type,
432   // bitcast it to a vector type that we can extract from.
433   unsigned NumVecElts = VecWidth / DestWidth;
434   if (VecType->getElementType() != DestType) {
435     VecType = VectorType::get(DestType, NumVecElts);
436     VecInput = IC.Builder->CreateBitCast(VecInput, VecType, "bc");
437   }
438
439   unsigned Elt = ShiftAmount / DestWidth;
440   if (DL.isBigEndian())
441     Elt = NumVecElts - 1 - Elt;
442
443   return ExtractElementInst::Create(VecInput, IC.Builder->getInt32(Elt));
444 }
445
446 /// Try to narrow the width of bitwise logic instructions with constants.
447 Instruction *InstCombiner::shrinkBitwiseLogic(TruncInst &Trunc) {
448   Type *SrcTy = Trunc.getSrcTy();
449   Type *DestTy = Trunc.getType();
450   if (isa<IntegerType>(SrcTy) && !shouldChangeType(SrcTy, DestTy))
451     return nullptr;
452
453   BinaryOperator *LogicOp;
454   Constant *C;
455   if (!match(Trunc.getOperand(0), m_OneUse(m_BinOp(LogicOp))) ||
456       !LogicOp->isBitwiseLogicOp() ||
457       !match(LogicOp->getOperand(1), m_Constant(C)))
458     return nullptr;
459
460   // trunc (logic X, C) --> logic (trunc X, C')
461   Constant *NarrowC = ConstantExpr::getTrunc(C, DestTy);
462   Value *NarrowOp0 = Builder->CreateTrunc(LogicOp->getOperand(0), DestTy);
463   return BinaryOperator::Create(LogicOp->getOpcode(), NarrowOp0, NarrowC);
464 }
465
466 /// Try to narrow the width of a splat shuffle. This could be generalized to any
467 /// shuffle with a constant operand, but we limit the transform to avoid
468 /// creating a shuffle type that targets may not be able to lower effectively.
469 static Instruction *shrinkSplatShuffle(TruncInst &Trunc,
470                                        InstCombiner::BuilderTy &Builder) {
471   auto *Shuf = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(Trunc.getOperand(0));
472   if (Shuf && Shuf->hasOneUse() && isa<UndefValue>(Shuf->getOperand(1)) &&
473       Shuf->getMask()->getSplatValue() &&
474       Shuf->getType() == Shuf->getOperand(0)->getType()) {
475     // trunc (shuf X, Undef, SplatMask) --> shuf (trunc X), Undef, SplatMask
476     Constant *NarrowUndef = UndefValue::get(Trunc.getType());
477     Value *NarrowOp = Builder.CreateTrunc(Shuf->getOperand(0), Trunc.getType());
478     return new ShuffleVectorInst(NarrowOp, NarrowUndef, Shuf->getMask());
479   }
480
481   return nullptr;
482 }
483
484 /// Try to narrow the width of an insert element. This could be generalized for
485 /// any vector constant, but we limit the transform to insertion into undef to
486 /// avoid potential backend problems from unsupported insertion widths. This
487 /// could also be extended to handle the case of inserting a scalar constant
488 /// into a vector variable.
489 static Instruction *shrinkInsertElt(CastInst &Trunc,
490                                     InstCombiner::BuilderTy &Builder) {
491   Instruction::CastOps Opcode = Trunc.getOpcode();
492   assert((Opcode == Instruction::Trunc || Opcode == Instruction::FPTrunc) &&
493          "Unexpected instruction for shrinking");
494
495   auto *InsElt = dyn_cast<InsertElementInst>(Trunc.getOperand(0));
496   if (!InsElt || !InsElt->hasOneUse())
497     return nullptr;
498
499   Type *DestTy = Trunc.getType();
500   Type *DestScalarTy = DestTy->getScalarType();
501   Value *VecOp = InsElt->getOperand(0);
502   Value *ScalarOp = InsElt->getOperand(1);
503   Value *Index = InsElt->getOperand(2);
504
505   if (isa<UndefValue>(VecOp)) {
506     // trunc   (inselt undef, X, Index) --> inselt undef,   (trunc X), Index
507     // fptrunc (inselt undef, X, Index) --> inselt undef, (fptrunc X), Index
508     UndefValue *NarrowUndef = UndefValue::get(DestTy);
509     Value *NarrowOp = Builder.CreateCast(Opcode, ScalarOp, DestScalarTy);
510     return InsertElementInst::Create(NarrowUndef, NarrowOp, Index);
511   }
512
513   return nullptr;
514 }
515
516 Instruction *InstCombiner::visitTrunc(TruncInst &CI) {
517   if (Instruction *Result = commonCastTransforms(CI))
518     return Result;
519
520   // Test if the trunc is the user of a select which is part of a
521   // minimum or maximum operation. If so, don't do any more simplification.
522   // Even simplifying demanded bits can break the canonical form of a
523   // min/max.
524   Value *LHS, *RHS;
525   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(CI.getOperand(0)))
526     if (matchSelectPattern(SI, LHS, RHS).Flavor != SPF_UNKNOWN)
527       return nullptr;
528
529   // See if we can simplify any instructions used by the input whose sole
530   // purpose is to compute bits we don't care about.
531   if (SimplifyDemandedInstructionBits(CI))
532     return &CI;
533
534   Value *Src = CI.getOperand(0);
535   Type *DestTy = CI.getType(), *SrcTy = Src->getType();
536
537   // Attempt to truncate the entire input expression tree to the destination
538   // type.   Only do this if the dest type is a simple type, don't convert the
539   // expression tree to something weird like i93 unless the source is also
540   // strange.
541   if ((DestTy->isVectorTy() || shouldChangeType(SrcTy, DestTy)) &&
542       canEvaluateTruncated(Src, DestTy, *this, &CI)) {
543
544     // If this cast is a truncate, evaluting in a different type always
545     // eliminates the cast, so it is always a win.
546     DEBUG(dbgs() << "ICE: EvaluateInDifferentType converting expression type"
547           " to avoid cast: " << CI << '\n');
548     Value *Res = EvaluateInDifferentType(Src, DestTy, false);
549     assert(Res->getType() == DestTy);
550     return replaceInstUsesWith(CI, Res);
551   }
552
553   // Canonicalize trunc x to i1 -> (icmp ne (and x, 1), 0), likewise for vector.
554   if (DestTy->getScalarSizeInBits() == 1) {
555     Constant *One = ConstantInt::get(SrcTy, 1);
556     Src = Builder->CreateAnd(Src, One);
557     Value *Zero = Constant::getNullValue(Src->getType());
558     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Src, Zero);
559   }
560
561   // Transform trunc(lshr (zext A), Cst) to eliminate one type conversion.
562   Value *A = nullptr; ConstantInt *Cst = nullptr;
563   if (Src->hasOneUse() &&
564       match(Src, m_LShr(m_ZExt(m_Value(A)), m_ConstantInt(Cst)))) {
565     // We have three types to worry about here, the type of A, the source of
566     // the truncate (MidSize), and the destination of the truncate. We know that
567     // ASize < MidSize   and MidSize > ResultSize, but don't know the relation
568     // between ASize and ResultSize.
569     unsigned ASize = A->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
570
571     // If the shift amount is larger than the size of A, then the result is
572     // known to be zero because all the input bits got shifted out.
573     if (Cst->getZExtValue() >= ASize)
574       return replaceInstUsesWith(CI, Constant::getNullValue(DestTy));
575
576     // Since we're doing an lshr and a zero extend, and know that the shift
577     // amount is smaller than ASize, it is always safe to do the shift in A's
578     // type, then zero extend or truncate to the result.
579     Value *Shift = Builder->CreateLShr(A, Cst->getZExtValue());
580     Shift->takeName(Src);
581     return CastInst::CreateIntegerCast(Shift, DestTy, false);
582   }
583
584   // Transform trunc(lshr (sext A), Cst) to ashr A, Cst to eliminate type
585   // conversion.
586   // It works because bits coming from sign extension have the same value as
587   // the sign bit of the original value; performing ashr instead of lshr
588   // generates bits of the same value as the sign bit.
589   if (Src->hasOneUse() &&
590       match(Src, m_LShr(m_SExt(m_Value(A)), m_ConstantInt(Cst))) &&
591       cast<Instruction>(Src)->getOperand(0)->hasOneUse()) {
592     const unsigned ASize = A->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
593     // This optimization can be only performed when zero bits generated by
594     // the original lshr aren't pulled into the value after truncation, so we
595     // can only shift by values smaller than the size of destination type (in
596     // bits).
597     if (Cst->getValue().ult(ASize)) {
598       Value *Shift = Builder->CreateAShr(A, Cst->getZExtValue());
599       Shift->takeName(Src);
600       return CastInst::CreateIntegerCast(Shift, CI.getType(), true);
601     }
602   }
603
604   if (Instruction *I = shrinkBitwiseLogic(CI))
605     return I;
606
607   if (Instruction *I = shrinkSplatShuffle(CI, *Builder))
608     return I;
609
610   if (Instruction *I = shrinkInsertElt(CI, *Builder))
611     return I;
612
613   if (Src->hasOneUse() && isa<IntegerType>(SrcTy) &&
614       shouldChangeType(SrcTy, DestTy)) {
615     // Transform "trunc (shl X, cst)" -> "shl (trunc X), cst" so long as the
616     // dest type is native and cst < dest size.
617     if (match(Src, m_Shl(m_Value(A), m_ConstantInt(Cst))) &&
618         !match(A, m_Shr(m_Value(), m_Constant()))) {
619       // Skip shifts of shift by constants. It undoes a combine in
620       // FoldShiftByConstant and is the extend in reg pattern.
621       const unsigned DestSize = DestTy->getScalarSizeInBits();
622       if (Cst->getValue().ult(DestSize)) {
623         Value *NewTrunc = Builder->CreateTrunc(A, DestTy, A->getName() + ".tr");
624
625         return BinaryOperator::Create(
626           Instruction::Shl, NewTrunc,
627           ConstantInt::get(DestTy, Cst->getValue().trunc(DestSize)));
628       }
629     }
630   }
631
632   if (Instruction *I = foldVecTruncToExtElt(CI, *this, DL))
633     return I;
634
635   return nullptr;
636 }
637
638 Instruction *InstCombiner::transformZExtICmp(ICmpInst *ICI, ZExtInst &CI,
639                                              bool DoTransform) {
640   // If we are just checking for a icmp eq of a single bit and zext'ing it
641   // to an integer, then shift the bit to the appropriate place and then
642   // cast to integer to avoid the comparison.
643   if (ConstantInt *Op1C = dyn_cast<ConstantInt>(ICI->getOperand(1))) {
644     const APInt &Op1CV = Op1C->getValue();
645
646     // zext (x <s  0) to i32 --> x>>u31      true if signbit set.
647     // zext (x >s -1) to i32 --> (x>>u31)^1  true if signbit clear.
648     if ((ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && Op1CV == 0) ||
649         (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT && Op1CV.isAllOnesValue())) {
650       if (!DoTransform) return ICI;
651
652       Value *In = ICI->getOperand(0);
653       Value *Sh = ConstantInt::get(In->getType(),
654                                    In->getType()->getScalarSizeInBits() - 1);
655       In = Builder->CreateLShr(In, Sh, In->getName() + ".lobit");
656       if (In->getType() != CI.getType())
657         In = Builder->CreateIntCast(In, CI.getType(), false/*ZExt*/);
658
659       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT) {
660         Constant *One = ConstantInt::get(In->getType(), 1);
661         In = Builder->CreateXor(In, One, In->getName() + ".not");
662       }
663
664       return replaceInstUsesWith(CI, In);
665     }
666
667     // zext (X == 0) to i32 --> X^1      iff X has only the low bit set.
668     // zext (X == 0) to i32 --> (X>>1)^1 iff X has only the 2nd bit set.
669     // zext (X == 1) to i32 --> X        iff X has only the low bit set.
670     // zext (X == 2) to i32 --> X>>1     iff X has only the 2nd bit set.
671     // zext (X != 0) to i32 --> X        iff X has only the low bit set.
672     // zext (X != 0) to i32 --> X>>1     iff X has only the 2nd bit set.
673     // zext (X != 1) to i32 --> X^1      iff X has only the low bit set.
674     // zext (X != 2) to i32 --> (X>>1)^1 iff X has only the 2nd bit set.
675     if ((Op1CV == 0 || Op1CV.isPowerOf2()) &&
676         // This only works for EQ and NE
677         ICI->isEquality()) {
678       // If Op1C some other power of two, convert:
679       uint32_t BitWidth = Op1C->getType()->getBitWidth();
680       APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
681       computeKnownBits(ICI->getOperand(0), KnownZero, KnownOne, 0, &CI);
682
683       APInt KnownZeroMask(~KnownZero);
684       if (KnownZeroMask.isPowerOf2()) { // Exactly 1 possible 1?
685         if (!DoTransform) return ICI;
686
687         bool isNE = ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
688         if (Op1CV != 0 && (Op1CV != KnownZeroMask)) {
689           // (X&4) == 2 --> false
690           // (X&4) != 2 --> true
691           Constant *Res = ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(CI.getContext()),
692                                            isNE);
693           Res = ConstantExpr::getZExt(Res, CI.getType());
694           return replaceInstUsesWith(CI, Res);
695         }
696
697         uint32_t ShAmt = KnownZeroMask.logBase2();
698         Value *In = ICI->getOperand(0);
699         if (ShAmt) {
700           // Perform a logical shr by shiftamt.
701           // Insert the shift to put the result in the low bit.
702           In = Builder->CreateLShr(In, ConstantInt::get(In->getType(), ShAmt),
703                                    In->getName() + ".lobit");
704         }
705
706         if ((Op1CV != 0) == isNE) { // Toggle the low bit.
707           Constant *One = ConstantInt::get(In->getType(), 1);
708           In = Builder->CreateXor(In, One);
709         }
710
711         if (CI.getType() == In->getType())
712           return replaceInstUsesWith(CI, In);
713
714         Value *IntCast = Builder->CreateIntCast(In, CI.getType(), false);
715         return replaceInstUsesWith(CI, IntCast);
716       }
717     }
718   }
719
720   // icmp ne A, B is equal to xor A, B when A and B only really have one bit.
721   // It is also profitable to transform icmp eq into not(xor(A, B)) because that
722   // may lead to additional simplifications.
723   if (ICI->isEquality() && CI.getType() == ICI->getOperand(0)->getType()) {
724     if (IntegerType *ITy = dyn_cast<IntegerType>(CI.getType())) {
725       uint32_t BitWidth = ITy->getBitWidth();
726       Value *LHS = ICI->getOperand(0);
727       Value *RHS = ICI->getOperand(1);
728
729       APInt KnownZeroLHS(BitWidth, 0), KnownOneLHS(BitWidth, 0);
730       APInt KnownZeroRHS(BitWidth, 0), KnownOneRHS(BitWidth, 0);
731       computeKnownBits(LHS, KnownZeroLHS, KnownOneLHS, 0, &CI);
732       computeKnownBits(RHS, KnownZeroRHS, KnownOneRHS, 0, &CI);
733
734       if (KnownZeroLHS == KnownZeroRHS && KnownOneLHS == KnownOneRHS) {
735         APInt KnownBits = KnownZeroLHS | KnownOneLHS;
736         APInt UnknownBit = ~KnownBits;
737         if (UnknownBit.countPopulation() == 1) {
738           if (!DoTransform) return ICI;
739
740           Value *Result = Builder->CreateXor(LHS, RHS);
741
742           // Mask off any bits that are set and won't be shifted away.
743           if (KnownOneLHS.uge(UnknownBit))
744             Result = Builder->CreateAnd(Result,
745                                         ConstantInt::get(ITy, UnknownBit));
746
747           // Shift the bit we're testing down to the lsb.
748           Result = Builder->CreateLShr(
749                Result, ConstantInt::get(ITy, UnknownBit.countTrailingZeros()));
750
751           if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
752             Result = Builder->CreateXor(Result, ConstantInt::get(ITy, 1));
753           Result->takeName(ICI);
754           return replaceInstUsesWith(CI, Result);
755         }
756       }
757     }
758   }
759
760   return nullptr;
761 }
762
763 /// Determine if the specified value can be computed in the specified wider type
764 /// and produce the same low bits. If not, return false.
765 ///
766 /// If this function returns true, it can also return a non-zero number of bits
767 /// (in BitsToClear) which indicates that the value it computes is correct for
768 /// the zero extend, but that the additional BitsToClear bits need to be zero'd
769 /// out.  For example, to promote something like:
770 ///
771 ///   %B = trunc i64 %A to i32
772 ///   %C = lshr i32 %B, 8
773 ///   %E = zext i32 %C to i64
774 ///
775 /// CanEvaluateZExtd for the 'lshr' will return true, and BitsToClear will be
776 /// set to 8 to indicate that the promoted value needs to have bits 24-31
777 /// cleared in addition to bits 32-63.  Since an 'and' will be generated to
778 /// clear the top bits anyway, doing this has no extra cost.
779 ///
780 /// This function works on both vectors and scalars.
781 static bool canEvaluateZExtd(Value *V, Type *Ty, unsigned &BitsToClear,
782                              InstCombiner &IC, Instruction *CxtI) {
783   BitsToClear = 0;
784   if (isa<Constant>(V))
785     return true;
786
787   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
788   if (!I) return false;
789
790   // If the input is a truncate from the destination type, we can trivially
791   // eliminate it.
792   if (isa<TruncInst>(I) && I->getOperand(0)->getType() == Ty)
793     return true;
794
795   // We can't extend or shrink something that has multiple uses: doing so would
796   // require duplicating the instruction in general, which isn't profitable.
797   if (!I->hasOneUse()) return false;
798
799   unsigned Opc = I->getOpcode(), Tmp;
800   switch (Opc) {
801   case Instruction::ZExt:  // zext(zext(x)) -> zext(x).
802   case Instruction::SExt:  // zext(sext(x)) -> sext(x).
803   case Instruction::Trunc: // zext(trunc(x)) -> trunc(x) or zext(x)
804     return true;
805   case Instruction::And:
806   case Instruction::Or:
807   case Instruction::Xor:
808   case Instruction::Add:
809   case Instruction::Sub:
810   case Instruction::Mul:
811     if (!canEvaluateZExtd(I->getOperand(0), Ty, BitsToClear, IC, CxtI) ||
812         !canEvaluateZExtd(I->getOperand(1), Ty, Tmp, IC, CxtI))
813       return false;
814     // These can all be promoted if neither operand has 'bits to clear'.
815     if (BitsToClear == 0 && Tmp == 0)
816       return true;
817
818     // If the operation is an AND/OR/XOR and the bits to clear are zero in the
819     // other side, BitsToClear is ok.
820     if (Tmp == 0 && I->isBitwiseLogicOp()) {
821       // We use MaskedValueIsZero here for generality, but the case we care
822       // about the most is constant RHS.
823       unsigned VSize = V->getType()->getScalarSizeInBits();
824       if (IC.MaskedValueIsZero(I->getOperand(1),
825                                APInt::getHighBitsSet(VSize, BitsToClear),
826                                0, CxtI))
827         return true;
828     }
829
830     // Otherwise, we don't know how to analyze this BitsToClear case yet.
831     return false;
832
833   case Instruction::Shl:
834     // We can promote shl(x, cst) if we can promote x.  Since shl overwrites the
835     // upper bits we can reduce BitsToClear by the shift amount.
836     if (ConstantInt *Amt = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
837       if (!canEvaluateZExtd(I->getOperand(0), Ty, BitsToClear, IC, CxtI))
838         return false;
839       uint64_t ShiftAmt = Amt->getZExtValue();
840       BitsToClear = ShiftAmt < BitsToClear ? BitsToClear - ShiftAmt : 0;
841       return true;
842     }
843     return false;
844   case Instruction::LShr:
845     // We can promote lshr(x, cst) if we can promote x.  This requires the
846     // ultimate 'and' to clear out the high zero bits we're clearing out though.
847     if (ConstantInt *Amt = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
848       if (!canEvaluateZExtd(I->getOperand(0), Ty, BitsToClear, IC, CxtI))
849         return false;
850       BitsToClear += Amt->getZExtValue();
851       if (BitsToClear > V->getType()->getScalarSizeInBits())
852         BitsToClear = V->getType()->getScalarSizeInBits();
853       return true;
854     }
855     // Cannot promote variable LSHR.
856     return false;
857   case Instruction::Select:
858     if (!canEvaluateZExtd(I->getOperand(1), Ty, Tmp, IC, CxtI) ||
859         !canEvaluateZExtd(I->getOperand(2), Ty, BitsToClear, IC, CxtI) ||
860         // TODO: If important, we could handle the case when the BitsToClear are
861         // known zero in the disagreeing side.
862         Tmp != BitsToClear)
863       return false;
864     return true;
865
866   case Instruction::PHI: {
867     // We can change a phi if we can change all operands.  Note that we never
868     // get into trouble with cyclic PHIs here because we only consider
869     // instructions with a single use.
870     PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
871     if (!canEvaluateZExtd(PN->getIncomingValue(0), Ty, BitsToClear, IC, CxtI))
872       return false;
873     for (unsigned i = 1, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
874       if (!canEvaluateZExtd(PN->getIncomingValue(i), Ty, Tmp, IC, CxtI) ||
875           // TODO: If important, we could handle the case when the BitsToClear
876           // are known zero in the disagreeing input.
877           Tmp != BitsToClear)
878         return false;
879     return true;
880   }
881   default:
882     // TODO: Can handle more cases here.
883     return false;
884   }
885 }
886
887 Instruction *InstCombiner::visitZExt(ZExtInst &CI) {
888   // If this zero extend is only used by a truncate, let the truncate be
889   // eliminated before we try to optimize this zext.
890   if (CI.hasOneUse() && isa<TruncInst>(CI.user_back()))
891     return nullptr;
892
893   // If one of the common conversion will work, do it.
894   if (Instruction *Result = commonCastTransforms(CI))
895     return Result;
896
897   Value *Src = CI.getOperand(0);
898   Type *SrcTy = Src->getType(), *DestTy = CI.getType();
899
900   // Attempt to extend the entire input expression tree to the destination
901   // type.   Only do this if the dest type is a simple type, don't convert the
902   // expression tree to something weird like i93 unless the source is also
903   // strange.
904   unsigned BitsToClear;
905   if ((DestTy->isVectorTy() || shouldChangeType(SrcTy, DestTy)) &&
906       canEvaluateZExtd(Src, DestTy, BitsToClear, *this, &CI)) {
907     assert(BitsToClear <= SrcTy->getScalarSizeInBits() &&
908            "Can't clear more bits than in SrcTy");
909
910     // Okay, we can transform this!  Insert the new expression now.
911     DEBUG(dbgs() << "ICE: EvaluateInDifferentType converting expression type"
912           " to avoid zero extend: " << CI << '\n');
913     Value *Res = EvaluateInDifferentType(Src, DestTy, false);
914     assert(Res->getType() == DestTy);
915
916     uint32_t SrcBitsKept = SrcTy->getScalarSizeInBits()-BitsToClear;
917     uint32_t DestBitSize = DestTy->getScalarSizeInBits();
918
919     // If the high bits are already filled with zeros, just replace this
920     // cast with the result.
921     if (MaskedValueIsZero(Res,
922                           APInt::getHighBitsSet(DestBitSize,
923                                                 DestBitSize-SrcBitsKept),
924                              0, &CI))
925       return replaceInstUsesWith(CI, Res);
926
927     // We need to emit an AND to clear the high bits.
928     Constant *C = ConstantInt::get(Res->getType(),
929                                APInt::getLowBitsSet(DestBitSize, SrcBitsKept));
930     return BinaryOperator::CreateAnd(Res, C);
931   }
932
933   // If this is a TRUNC followed by a ZEXT then we are dealing with integral
934   // types and if the sizes are just right we can convert this into a logical
935   // 'and' which will be much cheaper than the pair of casts.
936   if (TruncInst *CSrc = dyn_cast<TruncInst>(Src)) {   // A->B->C cast
937     // TODO: Subsume this into EvaluateInDifferentType.
938
939     // Get the sizes of the types involved.  We know that the intermediate type
940     // will be smaller than A or C, but don't know the relation between A and C.
941     Value *A = CSrc->getOperand(0);
942     unsigned SrcSize = A->getType()->getScalarSizeInBits();
943     unsigned MidSize = CSrc->getType()->getScalarSizeInBits();
944     unsigned DstSize = CI.getType()->getScalarSizeInBits();
945     // If we're actually extending zero bits, then if
946     // SrcSize <  DstSize: zext(a & mask)
947     // SrcSize == DstSize: a & mask
948     // SrcSize  > DstSize: trunc(a) & mask
949     if (SrcSize < DstSize) {
950       APInt AndValue(APInt::getLowBitsSet(SrcSize, MidSize));
951       Constant *AndConst = ConstantInt::get(A->getType(), AndValue);
952       Value *And = Builder->CreateAnd(A, AndConst, CSrc->getName()+".mask");
953       return new ZExtInst(And, CI.getType());
954     }
955
956     if (SrcSize == DstSize) {
957       APInt AndValue(APInt::getLowBitsSet(SrcSize, MidSize));
958       return BinaryOperator::CreateAnd(A, ConstantInt::get(A->getType(),
959                                                            AndValue));
960     }
961     if (SrcSize > DstSize) {
962       Value *Trunc = Builder->CreateTrunc(A, CI.getType());
963       APInt AndValue(APInt::getLowBitsSet(DstSize, MidSize));
964       return BinaryOperator::CreateAnd(Trunc,
965                                        ConstantInt::get(Trunc->getType(),
966                                                         AndValue));
967     }
968   }
969
970   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Src))
971     return transformZExtICmp(ICI, CI);
972
973   BinaryOperator *SrcI = dyn_cast<BinaryOperator>(Src);
974   if (SrcI && SrcI->getOpcode() == Instruction::Or) {
975     // zext (or icmp, icmp) -> or (zext icmp), (zext icmp) if at least one
976     // of the (zext icmp) can be eliminated. If so, immediately perform the
977     // according elimination.
978     ICmpInst *LHS = dyn_cast<ICmpInst>(SrcI->getOperand(0));
979     ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(SrcI->getOperand(1));
980     if (LHS && RHS && LHS->hasOneUse() && RHS->hasOneUse() &&
981         (transformZExtICmp(LHS, CI, false) ||
982          transformZExtICmp(RHS, CI, false))) {
983       // zext (or icmp, icmp) -> or (zext icmp), (zext icmp)
984       Value *LCast = Builder->CreateZExt(LHS, CI.getType(), LHS->getName());
985       Value *RCast = Builder->CreateZExt(RHS, CI.getType(), RHS->getName());
986       BinaryOperator *Or = BinaryOperator::Create(Instruction::Or, LCast, RCast);
987
988       // Perform the elimination.
989       if (auto *LZExt = dyn_cast<ZExtInst>(LCast))
990         transformZExtICmp(LHS, *LZExt);
991       if (auto *RZExt = dyn_cast<ZExtInst>(RCast))
992         transformZExtICmp(RHS, *RZExt);
993
994       return Or;
995     }
996   }
997
998   // zext(trunc(X) & C) -> (X & zext(C)).
999   Constant *C;
1000   Value *X;
1001   if (SrcI &&
1002       match(SrcI, m_OneUse(m_And(m_Trunc(m_Value(X)), m_Constant(C)))) &&
1003       X->getType() == CI.getType())
1004     return BinaryOperator::CreateAnd(X, ConstantExpr::getZExt(C, CI.getType()));
1005
1006   // zext((trunc(X) & C) ^ C) -> ((X & zext(C)) ^ zext(C)).
1007   Value *And;
1008   if (SrcI && match(SrcI, m_OneUse(m_Xor(m_Value(And), m_Constant(C)))) &&
1009       match(And, m_OneUse(m_And(m_Trunc(m_Value(X)), m_Specific(C)))) &&
1010       X->getType() == CI.getType()) {
1011     Constant *ZC = ConstantExpr::getZExt(C, CI.getType());
1012     return BinaryOperator::CreateXor(Builder->CreateAnd(X, ZC), ZC);
1013   }
1014
1015   return nullptr;
1016 }
1017
1018 /// Transform (sext icmp) to bitwise / integer operations to eliminate the icmp.
1019 Instruction *InstCombiner::transformSExtICmp(ICmpInst *ICI, Instruction &CI) {
1020   Value *Op0 = ICI->getOperand(0), *Op1 = ICI->getOperand(1);
1021   ICmpInst::Predicate Pred = ICI->getPredicate();
1022
1023   // Don't bother if Op1 isn't of vector or integer type.
1024   if (!Op1->getType()->isIntOrIntVectorTy())
1025     return nullptr;
1026
1027   if (Constant *Op1C = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
1028     // (x <s  0) ? -1 : 0 -> ashr x, 31        -> all ones if negative
1029     // (x >s -1) ? -1 : 0 -> not (ashr x, 31)  -> all ones if positive
1030     if ((Pred == ICmpInst::ICMP_SLT && Op1C->isNullValue()) ||
1031         (Pred == ICmpInst::ICMP_SGT && Op1C->isAllOnesValue())) {
1032
1033       Value *Sh = ConstantInt::get(Op0->getType(),
1034                                    Op0->getType()->getScalarSizeInBits()-1);
1035       Value *In = Builder->CreateAShr(Op0, Sh, Op0->getName()+".lobit");
1036       if (In->getType() != CI.getType())
1037         In = Builder->CreateIntCast(In, CI.getType(), true/*SExt*/);
1038
1039       if (Pred == ICmpInst::ICMP_SGT)
1040         In = Builder->CreateNot(In, In->getName()+".not");
1041       return replaceInstUsesWith(CI, In);
1042     }
1043   }
1044
1045   if (ConstantInt *Op1C = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
1046     // If we know that only one bit of the LHS of the icmp can be set and we
1047     // have an equality comparison with zero or a power of 2, we can transform
1048     // the icmp and sext into bitwise/integer operations.
1049     if (ICI->hasOneUse() &&
1050         ICI->isEquality() && (Op1C->isZero() || Op1C->getValue().isPowerOf2())){
1051       unsigned BitWidth = Op1C->getType()->getBitWidth();
1052       APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
1053       computeKnownBits(Op0, KnownZero, KnownOne, 0, &CI);
1054
1055       APInt KnownZeroMask(~KnownZero);
1056       if (KnownZeroMask.isPowerOf2()) {
1057         Value *In = ICI->getOperand(0);
1058
1059         // If the icmp tests for a known zero bit we can constant fold it.
1060         if (!Op1C->isZero() && Op1C->getValue() != KnownZeroMask) {
1061           Value *V = Pred == ICmpInst::ICMP_NE ?
1062                        ConstantInt::getAllOnesValue(CI.getType()) :
1063                        ConstantInt::getNullValue(CI.getType());
1064           return replaceInstUsesWith(CI, V);
1065         }
1066
1067         if (!Op1C->isZero() == (Pred == ICmpInst::ICMP_NE)) {
1068           // sext ((x & 2^n) == 0)   -> (x >> n) - 1
1069           // sext ((x & 2^n) != 2^n) -> (x >> n) - 1
1070           unsigned ShiftAmt = KnownZeroMask.countTrailingZeros();
1071           // Perform a right shift to place the desired bit in the LSB.
1072           if (ShiftAmt)
1073             In = Builder->CreateLShr(In,
1074                                      ConstantInt::get(In->getType(), ShiftAmt));
1075
1076           // At this point "In" is either 1 or 0. Subtract 1 to turn
1077           // {1, 0} -> {0, -1}.
1078           In = Builder->CreateAdd(In,
1079                                   ConstantInt::getAllOnesValue(In->getType()),
1080                                   "sext");
1081         } else {
1082           // sext ((x & 2^n) != 0)   -> (x << bitwidth-n) a>> bitwidth-1
1083           // sext ((x & 2^n) == 2^n) -> (x << bitwidth-n) a>> bitwidth-1
1084           unsigned ShiftAmt = KnownZeroMask.countLeadingZeros();
1085           // Perform a left shift to place the desired bit in the MSB.
1086           if (ShiftAmt)
1087             In = Builder->CreateShl(In,
1088                                     ConstantInt::get(In->getType(), ShiftAmt));
1089
1090           // Distribute the bit over the whole bit width.
1091           In = Builder->CreateAShr(In, ConstantInt::get(In->getType(),
1092                                                         BitWidth - 1), "sext");
1093         }
1094
1095         if (CI.getType() == In->getType())
1096           return replaceInstUsesWith(CI, In);
1097         return CastInst::CreateIntegerCast(In, CI.getType(), true/*SExt*/);
1098       }
1099     }
1100   }
1101
1102   return nullptr;
1103 }
1104
1105 /// Return true if we can take the specified value and return it as type Ty
1106 /// without inserting any new casts and without changing the value of the common
1107 /// low bits.  This is used by code that tries to promote integer operations to
1108 /// a wider types will allow us to eliminate the extension.
1109 ///
1110 /// This function works on both vectors and scalars.
1111 ///
1112 static bool canEvaluateSExtd(Value *V, Type *Ty) {
1113   assert(V->getType()->getScalarSizeInBits() < Ty->getScalarSizeInBits() &&
1114          "Can't sign extend type to a smaller type");
1115   // If this is a constant, it can be trivially promoted.
1116   if (isa<Constant>(V))
1117     return true;
1118
1119   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
1120   if (!I) return false;
1121
1122   // If this is a truncate from the dest type, we can trivially eliminate it.
1123   if (isa<TruncInst>(I) && I->getOperand(0)->getType() == Ty)
1124     return true;
1125
1126   // We can't extend or shrink something that has multiple uses: doing so would
1127   // require duplicating the instruction in general, which isn't profitable.
1128   if (!I->hasOneUse()) return false;
1129
1130   switch (I->getOpcode()) {
1131   case Instruction::SExt:  // sext(sext(x)) -> sext(x)
1132   case Instruction::ZExt:  // sext(zext(x)) -> zext(x)
1133   case Instruction::Trunc: // sext(trunc(x)) -> trunc(x) or sext(x)
1134     return true;
1135   case Instruction::And:
1136   case Instruction::Or:
1137   case Instruction::Xor:
1138   case Instruction::Add:
1139   case Instruction::Sub:
1140   case Instruction::Mul:
1141     // These operators can all arbitrarily be extended if their inputs can.
1142     return canEvaluateSExtd(I->getOperand(0), Ty) &&
1143            canEvaluateSExtd(I->getOperand(1), Ty);
1144
1145   //case Instruction::Shl:   TODO
1146   //case Instruction::LShr:  TODO
1147
1148   case Instruction::Select:
1149     return canEvaluateSExtd(I->getOperand(1), Ty) &&
1150            canEvaluateSExtd(I->getOperand(2), Ty);
1151
1152   case Instruction::PHI: {
1153     // We can change a phi if we can change all operands.  Note that we never
1154     // get into trouble with cyclic PHIs here because we only consider
1155     // instructions with a single use.
1156     PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
1157     for (Value *IncValue : PN->incoming_values())
1158       if (!canEvaluateSExtd(IncValue, Ty)) return false;
1159     return true;
1160   }
1161   default:
1162     // TODO: Can handle more cases here.
1163     break;
1164   }
1165
1166   return false;
1167 }
1168
1169 Instruction *InstCombiner::visitSExt(SExtInst &CI) {
1170   // If this sign extend is only used by a truncate, let the truncate be
1171   // eliminated before we try to optimize this sext.
1172   if (CI.hasOneUse() && isa<TruncInst>(CI.user_back()))
1173     return nullptr;
1174
1175   if (Instruction *I = commonCastTransforms(CI))
1176     return I;
1177
1178   Value *Src = CI.getOperand(0);
1179   Type *SrcTy = Src->getType(), *DestTy = CI.getType();
1180
1181   // If we know that the value being extended is positive, we can use a zext
1182   // instead.
1183   bool KnownZero, KnownOne;
1184   ComputeSignBit(Src, KnownZero, KnownOne, 0, &CI);
1185   if (KnownZero) {
1186     Value *ZExt = Builder->CreateZExt(Src, DestTy);
1187     return replaceInstUsesWith(CI, ZExt);
1188   }
1189
1190   // Attempt to extend the entire input expression tree to the destination
1191   // type.   Only do this if the dest type is a simple type, don't convert the
1192   // expression tree to something weird like i93 unless the source is also
1193   // strange.
1194   if ((DestTy->isVectorTy() || shouldChangeType(SrcTy, DestTy)) &&
1195       canEvaluateSExtd(Src, DestTy)) {
1196     // Okay, we can transform this!  Insert the new expression now.
1197     DEBUG(dbgs() << "ICE: EvaluateInDifferentType converting expression type"
1198           " to avoid sign extend: " << CI << '\n');
1199     Value *Res = EvaluateInDifferentType(Src, DestTy, true);
1200     assert(Res->getType() == DestTy);
1201
1202     uint32_t SrcBitSize = SrcTy->getScalarSizeInBits();
1203     uint32_t DestBitSize = DestTy->getScalarSizeInBits();
1204
1205     // If the high bits are already filled with sign bit, just replace this
1206     // cast with the result.
1207     if (ComputeNumSignBits(Res, 0, &CI) > DestBitSize - SrcBitSize)
1208       return replaceInstUsesWith(CI, Res);
1209
1210     // We need to emit a shl + ashr to do the sign extend.
1211     Value *ShAmt = ConstantInt::get(DestTy, DestBitSize-SrcBitSize);
1212     return BinaryOperator::CreateAShr(Builder->CreateShl(Res, ShAmt, "sext"),
1213                                       ShAmt);
1214   }
1215
1216   // If the input is a trunc from the destination type, then turn sext(trunc(x))
1217   // into shifts.
1218   Value *X;
1219   if (match(Src, m_OneUse(m_Trunc(m_Value(X)))) && X->getType() == DestTy) {
1220     // sext(trunc(X)) --> ashr(shl(X, C), C)
1221     unsigned SrcBitSize = SrcTy->getScalarSizeInBits();
1222     unsigned DestBitSize = DestTy->getScalarSizeInBits();
1223     Constant *ShAmt = ConstantInt::get(DestTy, DestBitSize - SrcBitSize);
1224     return BinaryOperator::CreateAShr(Builder->CreateShl(X, ShAmt), ShAmt);
1225   }
1226
1227   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Src))
1228     return transformSExtICmp(ICI, CI);
1229
1230   // If the input is a shl/ashr pair of a same constant, then this is a sign
1231   // extension from a smaller value.  If we could trust arbitrary bitwidth
1232   // integers, we could turn this into a truncate to the smaller bit and then
1233   // use a sext for the whole extension.  Since we don't, look deeper and check
1234   // for a truncate.  If the source and dest are the same type, eliminate the
1235   // trunc and extend and just do shifts.  For example, turn:
1236   //   %a = trunc i32 %i to i8
1237   //   %b = shl i8 %a, 6
1238   //   %c = ashr i8 %b, 6
1239   //   %d = sext i8 %c to i32
1240   // into:
1241   //   %a = shl i32 %i, 30
1242   //   %d = ashr i32 %a, 30
1243   Value *A = nullptr;
1244   // TODO: Eventually this could be subsumed by EvaluateInDifferentType.
1245   ConstantInt *BA = nullptr, *CA = nullptr;
1246   if (match(Src, m_AShr(m_Shl(m_Trunc(m_Value(A)), m_ConstantInt(BA)),
1247                         m_ConstantInt(CA))) &&
1248       BA == CA && A->getType() == CI.getType()) {
1249     unsigned MidSize = Src->getType()->getScalarSizeInBits();
1250     unsigned SrcDstSize = CI.getType()->getScalarSizeInBits();
1251     unsigned ShAmt = CA->getZExtValue()+SrcDstSize-MidSize;
1252     Constant *ShAmtV = ConstantInt::get(CI.getType(), ShAmt);
1253     A = Builder->CreateShl(A, ShAmtV, CI.getName());
1254     return BinaryOperator::CreateAShr(A, ShAmtV);
1255   }
1256
1257   return nullptr;
1258 }
1259
1260
1261 /// Return a Constant* for the specified floating-point constant if it fits
1262 /// in the specified FP type without changing its value.
1263 static Constant *fitsInFPType(ConstantFP *CFP, const fltSemantics &Sem) {
1264   bool losesInfo;
1265   APFloat F = CFP->getValueAPF();
1266   (void)F.convert(Sem, APFloat::rmNearestTiesToEven, &losesInfo);
1267   if (!losesInfo)
1268     return ConstantFP::get(CFP->getContext(), F);
1269   return nullptr;
1270 }
1271
1272 /// Look through floating-point extensions until we get the source value.
1273 static Value *lookThroughFPExtensions(Value *V) {
1274   while (auto *FPExt = dyn_cast<FPExtInst>(V))
1275     V = FPExt->getOperand(0);
1276
1277   // If this value is a constant, return the constant in the smallest FP type
1278   // that can accurately represent it.  This allows us to turn
1279   // (float)((double)X+2.0) into x+2.0f.
1280   if (auto *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(V)) {
1281     if (CFP->getType() == Type::getPPC_FP128Ty(V->getContext()))
1282       return V;  // No constant folding of this.
1283     // See if the value can be truncated to half and then reextended.
1284     if (Value *V = fitsInFPType(CFP, APFloat::IEEEhalf()))
1285       return V;
1286     // See if the value can be truncated to float and then reextended.
1287     if (Value *V = fitsInFPType(CFP, APFloat::IEEEsingle()))
1288       return V;
1289     if (CFP->getType()->isDoubleTy())
1290       return V;  // Won't shrink.
1291     if (Value *V = fitsInFPType(CFP, APFloat::IEEEdouble()))
1292       return V;
1293     // Don't try to shrink to various long double types.
1294   }
1295
1296   return V;
1297 }
1298
1299 Instruction *InstCombiner::visitFPTrunc(FPTruncInst &CI) {
1300   if (Instruction *I = commonCastTransforms(CI))
1301     return I;
1302   // If we have fptrunc(OpI (fpextend x), (fpextend y)), we would like to
1303   // simplify this expression to avoid one or more of the trunc/extend
1304   // operations if we can do so without changing the numerical results.
1305   //
1306   // The exact manner in which the widths of the operands interact to limit
1307   // what we can and cannot do safely varies from operation to operation, and
1308   // is explained below in the various case statements.
1309   BinaryOperator *OpI = dyn_cast<BinaryOperator>(CI.getOperand(0));
1310   if (OpI && OpI->hasOneUse()) {
1311     Value *LHSOrig = lookThroughFPExtensions(OpI->getOperand(0));
1312     Value *RHSOrig = lookThroughFPExtensions(OpI->getOperand(1));
1313     unsigned OpWidth = OpI->getType()->getFPMantissaWidth();
1314     unsigned LHSWidth = LHSOrig->getType()->getFPMantissaWidth();
1315     unsigned RHSWidth = RHSOrig->getType()->getFPMantissaWidth();
1316     unsigned SrcWidth = std::max(LHSWidth, RHSWidth);
1317     unsigned DstWidth = CI.getType()->getFPMantissaWidth();
1318     switch (OpI->getOpcode()) {
1319       default: break;
1320       case Instruction::FAdd:
1321       case Instruction::FSub:
1322         // For addition and subtraction, the infinitely precise result can
1323         // essentially be arbitrarily wide; proving that double rounding
1324         // will not occur because the result of OpI is exact (as we will for
1325         // FMul, for example) is hopeless.  However, we *can* nonetheless
1326         // frequently know that double rounding cannot occur (or that it is
1327         // innocuous) by taking advantage of the specific structure of
1328         // infinitely-precise results that admit double rounding.
1329         //
1330         // Specifically, if OpWidth >= 2*DstWdith+1 and DstWidth is sufficient
1331         // to represent both sources, we can guarantee that the double
1332         // rounding is innocuous (See p50 of Figueroa's 2000 PhD thesis,
1333         // "A Rigorous Framework for Fully Supporting the IEEE Standard ..."
1334         // for proof of this fact).
1335         //
1336         // Note: Figueroa does not consider the case where DstFormat !=
1337         // SrcFormat.  It's possible (likely even!) that this analysis
1338         // could be tightened for those cases, but they are rare (the main
1339         // case of interest here is (float)((double)float + float)).
1340         if (OpWidth >= 2*DstWidth+1 && DstWidth >= SrcWidth) {
1341           if (LHSOrig->getType() != CI.getType())
1342             LHSOrig = Builder->CreateFPExt(LHSOrig, CI.getType());
1343           if (RHSOrig->getType() != CI.getType())
1344             RHSOrig = Builder->CreateFPExt(RHSOrig, CI.getType());
1345           Instruction *RI =
1346             BinaryOperator::Create(OpI->getOpcode(), LHSOrig, RHSOrig);
1347           RI->copyFastMathFlags(OpI);
1348           return RI;
1349         }
1350         break;
1351       case Instruction::FMul:
1352         // For multiplication, the infinitely precise result has at most
1353         // LHSWidth + RHSWidth significant bits; if OpWidth is sufficient
1354         // that such a value can be exactly represented, then no double
1355         // rounding can possibly occur; we can safely perform the operation
1356         // in the destination format if it can represent both sources.
1357         if (OpWidth >= LHSWidth + RHSWidth && DstWidth >= SrcWidth) {
1358           if (LHSOrig->getType() != CI.getType())
1359             LHSOrig = Builder->CreateFPExt(LHSOrig, CI.getType());
1360           if (RHSOrig->getType() != CI.getType())
1361             RHSOrig = Builder->CreateFPExt(RHSOrig, CI.getType());
1362           Instruction *RI =
1363             BinaryOperator::CreateFMul(LHSOrig, RHSOrig);
1364           RI->copyFastMathFlags(OpI);
1365           return RI;
1366         }
1367         break;
1368       case Instruction::FDiv:
1369         // For division, we use again use the bound from Figueroa's
1370         // dissertation.  I am entirely certain that this bound can be
1371         // tightened in the unbalanced operand case by an analysis based on
1372         // the diophantine rational approximation bound, but the well-known
1373         // condition used here is a good conservative first pass.
1374         // TODO: Tighten bound via rigorous analysis of the unbalanced case.
1375         if (OpWidth >= 2*DstWidth && DstWidth >= SrcWidth) {
1376           if (LHSOrig->getType() != CI.getType())
1377             LHSOrig = Builder->CreateFPExt(LHSOrig, CI.getType());
1378           if (RHSOrig->getType() != CI.getType())
1379             RHSOrig = Builder->CreateFPExt(RHSOrig, CI.getType());
1380           Instruction *RI =
1381             BinaryOperator::CreateFDiv(LHSOrig, RHSOrig);
1382           RI->copyFastMathFlags(OpI);
1383           return RI;
1384         }
1385         break;
1386       case Instruction::FRem:
1387         // Remainder is straightforward.  Remainder is always exact, so the
1388         // type of OpI doesn't enter into things at all.  We simply evaluate
1389         // in whichever source type is larger, then convert to the
1390         // destination type.
1391         if (SrcWidth == OpWidth)
1392           break;
1393         if (LHSWidth < SrcWidth)
1394           LHSOrig = Builder->CreateFPExt(LHSOrig, RHSOrig->getType());
1395         else if (RHSWidth <= SrcWidth)
1396           RHSOrig = Builder->CreateFPExt(RHSOrig, LHSOrig->getType());
1397         if (LHSOrig != OpI->getOperand(0) || RHSOrig != OpI->getOperand(1)) {
1398           Value *ExactResult = Builder->CreateFRem(LHSOrig, RHSOrig);
1399           if (Instruction *RI = dyn_cast<Instruction>(ExactResult))
1400             RI->copyFastMathFlags(OpI);
1401           return CastInst::CreateFPCast(ExactResult, CI.getType());
1402         }
1403     }
1404
1405     // (fptrunc (fneg x)) -> (fneg (fptrunc x))
1406     if (BinaryOperator::isFNeg(OpI)) {
1407       Value *InnerTrunc = Builder->CreateFPTrunc(OpI->getOperand(1),
1408                                                  CI.getType());
1409       Instruction *RI = BinaryOperator::CreateFNeg(InnerTrunc);
1410       RI->copyFastMathFlags(OpI);
1411       return RI;
1412     }
1413   }
1414
1415   // (fptrunc (select cond, R1, Cst)) -->
1416   // (select cond, (fptrunc R1), (fptrunc Cst))
1417   //
1418   //  - but only if this isn't part of a min/max operation, else we'll
1419   // ruin min/max canonical form which is to have the select and
1420   // compare's operands be of the same type with no casts to look through.
1421   Value *LHS, *RHS;
1422   SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(CI.getOperand(0));
1423   if (SI &&
1424       (isa<ConstantFP>(SI->getOperand(1)) ||
1425        isa<ConstantFP>(SI->getOperand(2))) &&
1426       matchSelectPattern(SI, LHS, RHS).Flavor == SPF_UNKNOWN) {
1427     Value *LHSTrunc = Builder->CreateFPTrunc(SI->getOperand(1),
1428                                              CI.getType());
1429     Value *RHSTrunc = Builder->CreateFPTrunc(SI->getOperand(2),
1430                                              CI.getType());
1431     return SelectInst::Create(SI->getOperand(0), LHSTrunc, RHSTrunc);
1432   }
1433
1434   IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(CI.getOperand(0));
1435   if (II) {
1436     switch (II->getIntrinsicID()) {
1437     default: break;
1438     case Intrinsic::fabs:
1439     case Intrinsic::ceil:
1440     case Intrinsic::floor:
1441     case Intrinsic::rint:
1442     case Intrinsic::round:
1443     case Intrinsic::nearbyint:
1444     case Intrinsic::trunc: {
1445       Value *Src = II->getArgOperand(0);
1446       if (!Src->hasOneUse())
1447         break;
1448
1449       // Except for fabs, this transformation requires the input of the unary FP
1450       // operation to be itself an fpext from the type to which we're
1451       // truncating.
1452       if (II->getIntrinsicID() != Intrinsic::fabs) {
1453         FPExtInst *FPExtSrc = dyn_cast<FPExtInst>(Src);
1454         if (!FPExtSrc || FPExtSrc->getOperand(0)->getType() != CI.getType())
1455           break;
1456       }
1457
1458       // Do unary FP operation on smaller type.
1459       // (fptrunc (fabs x)) -> (fabs (fptrunc x))
1460       Value *InnerTrunc = Builder->CreateFPTrunc(Src, CI.getType());
1461       Type *IntrinsicType[] = { CI.getType() };
1462       Function *Overload = Intrinsic::getDeclaration(
1463         CI.getModule(), II->getIntrinsicID(), IntrinsicType);
1464
1465       SmallVector<OperandBundleDef, 1> OpBundles;
1466       II->getOperandBundlesAsDefs(OpBundles);
1467
1468       Value *Args[] = { InnerTrunc };
1469       CallInst *NewCI =  CallInst::Create(Overload, Args,
1470                                           OpBundles, II->getName());
1471       NewCI->copyFastMathFlags(II);
1472       return NewCI;
1473     }
1474     }
1475   }
1476
1477   if (Instruction *I = shrinkInsertElt(CI, *Builder))
1478     return I;
1479
1480   return nullptr;
1481 }
1482
1483 Instruction *InstCombiner::visitFPExt(CastInst &CI) {
1484   return commonCastTransforms(CI);
1485 }
1486
1487 // fpto{s/u}i({u/s}itofp(X)) --> X or zext(X) or sext(X) or trunc(X)
1488 // This is safe if the intermediate type has enough bits in its mantissa to
1489 // accurately represent all values of X.  For example, this won't work with
1490 // i64 -> float -> i64.
1491 Instruction *InstCombiner::FoldItoFPtoI(Instruction &FI) {
1492   if (!isa<UIToFPInst>(FI.getOperand(0)) && !isa<SIToFPInst>(FI.getOperand(0)))
1493     return nullptr;
1494   Instruction *OpI = cast<Instruction>(FI.getOperand(0));
1495
1496   Value *SrcI = OpI->getOperand(0);
1497   Type *FITy = FI.getType();
1498   Type *OpITy = OpI->getType();
1499   Type *SrcTy = SrcI->getType();
1500   bool IsInputSigned = isa<SIToFPInst>(OpI);
1501   bool IsOutputSigned = isa<FPToSIInst>(FI);
1502
1503   // We can safely assume the conversion won't overflow the output range,
1504   // because (for example) (uint8_t)18293.f is undefined behavior.
1505
1506   // Since we can assume the conversion won't overflow, our decision as to
1507   // whether the input will fit in the float should depend on the minimum
1508   // of the input range and output range.
1509
1510   // This means this is also safe for a signed input and unsigned output, since
1511   // a negative input would lead to undefined behavior.
1512   int InputSize = (int)SrcTy->getScalarSizeInBits() - IsInputSigned;
1513   int OutputSize = (int)FITy->getScalarSizeInBits() - IsOutputSigned;
1514   int ActualSize = std::min(InputSize, OutputSize);
1515
1516   if (ActualSize <= OpITy->getFPMantissaWidth()) {
1517     if (FITy->getScalarSizeInBits() > SrcTy->getScalarSizeInBits()) {
1518       if (IsInputSigned && IsOutputSigned)
1519         return new SExtInst(SrcI, FITy);
1520       return new ZExtInst(SrcI, FITy);
1521     }
1522     if (FITy->getScalarSizeInBits() < SrcTy->getScalarSizeInBits())
1523       return new TruncInst(SrcI, FITy);
1524     if (SrcTy == FITy)
1525       return replaceInstUsesWith(FI, SrcI);
1526     return new BitCastInst(SrcI, FITy);
1527   }
1528   return nullptr;
1529 }
1530
1531 Instruction *InstCombiner::visitFPToUI(FPToUIInst &FI) {
1532   Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(FI.getOperand(0));
1533   if (!OpI)
1534     return commonCastTransforms(FI);
1535
1536   if (Instruction *I = FoldItoFPtoI(FI))
1537     return I;
1538
1539   return commonCastTransforms(FI);
1540 }
1541
1542 Instruction *InstCombiner::visitFPToSI(FPToSIInst &FI) {
1543   Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(FI.getOperand(0));
1544   if (!OpI)
1545     return commonCastTransforms(FI);
1546
1547   if (Instruction *I = FoldItoFPtoI(FI))
1548     return I;
1549
1550   return commonCastTransforms(FI);
1551 }
1552
1553 Instruction *InstCombiner::visitUIToFP(CastInst &CI) {
1554   return commonCastTransforms(CI);
1555 }
1556
1557 Instruction *InstCombiner::visitSIToFP(CastInst &CI) {
1558   return commonCastTransforms(CI);
1559 }
1560
1561 Instruction *InstCombiner::visitIntToPtr(IntToPtrInst &CI) {
1562   // If the source integer type is not the intptr_t type for this target, do a
1563   // trunc or zext to the intptr_t type, then inttoptr of it.  This allows the
1564   // cast to be exposed to other transforms.
1565   unsigned AS = CI.getAddressSpace();
1566   if (CI.getOperand(0)->getType()->getScalarSizeInBits() !=
1567       DL.getPointerSizeInBits(AS)) {
1568     Type *Ty = DL.getIntPtrType(CI.getContext(), AS);
1569     if (CI.getType()->isVectorTy()) // Handle vectors of pointers.
1570       Ty = VectorType::get(Ty, CI.getType()->getVectorNumElements());
1571
1572     Value *P = Builder->CreateZExtOrTrunc(CI.getOperand(0), Ty);
1573     return new IntToPtrInst(P, CI.getType());
1574   }
1575
1576   if (Instruction *I = commonCastTransforms(CI))
1577     return I;
1578
1579   return nullptr;
1580 }
1581
1582 /// @brief Implement the transforms for cast of pointer (bitcast/ptrtoint)
1583 Instruction *InstCombiner::commonPointerCastTransforms(CastInst &CI) {
1584   Value *Src = CI.getOperand(0);
1585
1586   if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Src)) {
1587     // If casting the result of a getelementptr instruction with no offset, turn
1588     // this into a cast of the original pointer!
1589     if (GEP->hasAllZeroIndices() &&
1590         // If CI is an addrspacecast and GEP changes the poiner type, merging
1591         // GEP into CI would undo canonicalizing addrspacecast with different
1592         // pointer types, causing infinite loops.
1593         (!isa<AddrSpaceCastInst>(CI) ||
1594          GEP->getType() == GEP->getPointerOperandType())) {
1595       // Changing the cast operand is usually not a good idea but it is safe
1596       // here because the pointer operand is being replaced with another
1597       // pointer operand so the opcode doesn't need to change.
1598       Worklist.Add(GEP);
1599       CI.setOperand(0, GEP->getOperand(0));
1600       return &CI;
1601     }
1602   }
1603
1604   return commonCastTransforms(CI);
1605 }
1606
1607 Instruction *InstCombiner::visitPtrToInt(PtrToIntInst &CI) {
1608   // If the destination integer type is not the intptr_t type for this target,
1609   // do a ptrtoint to intptr_t then do a trunc or zext.  This allows the cast
1610   // to be exposed to other transforms.
1611
1612   Type *Ty = CI.getType();
1613   unsigned AS = CI.getPointerAddressSpace();
1614
1615   if (Ty->getScalarSizeInBits() == DL.getPointerSizeInBits(AS))
1616     return commonPointerCastTransforms(CI);
1617
1618   Type *PtrTy = DL.getIntPtrType(CI.getContext(), AS);
1619   if (Ty->isVectorTy()) // Handle vectors of pointers.
1620     PtrTy = VectorType::get(PtrTy, Ty->getVectorNumElements());
1621
1622   Value *P = Builder->CreatePtrToInt(CI.getOperand(0), PtrTy);
1623   return CastInst::CreateIntegerCast(P, Ty, /*isSigned=*/false);
1624 }
1625
1626 /// This input value (which is known to have vector type) is being zero extended
1627 /// or truncated to the specified vector type.
1628 /// Try to replace it with a shuffle (and vector/vector bitcast) if possible.
1629 ///
1630 /// The source and destination vector types may have different element types.
1631 static Instruction *optimizeVectorResize(Value *InVal, VectorType *DestTy,
1632                                          InstCombiner &IC) {
1633   // We can only do this optimization if the output is a multiple of the input
1634   // element size, or the input is a multiple of the output element size.
1635   // Convert the input type to have the same element type as the output.
1636   VectorType *SrcTy = cast<VectorType>(InVal->getType());
1637
1638   if (SrcTy->getElementType() != DestTy->getElementType()) {
1639     // The input types don't need to be identical, but for now they must be the
1640     // same size.  There is no specific reason we couldn't handle things like
1641     // <4 x i16> -> <4 x i32> by bitcasting to <2 x i32> but haven't gotten
1642     // there yet.
1643     if (SrcTy->getElementType()->getPrimitiveSizeInBits() !=
1644         DestTy->getElementType()->getPrimitiveSizeInBits())
1645       return nullptr;
1646
1647     SrcTy = VectorType::get(DestTy->getElementType(), SrcTy->getNumElements());
1648     InVal = IC.Builder->CreateBitCast(InVal, SrcTy);
1649   }
1650
1651   // Now that the element types match, get the shuffle mask and RHS of the
1652   // shuffle to use, which depends on whether we're increasing or decreasing the
1653   // size of the input.
1654   SmallVector<uint32_t, 16> ShuffleMask;
1655   Value *V2;
1656
1657   if (SrcTy->getNumElements() > DestTy->getNumElements()) {
1658     // If we're shrinking the number of elements, just shuffle in the low
1659     // elements from the input and use undef as the second shuffle input.
1660     V2 = UndefValue::get(SrcTy);
1661     for (unsigned i = 0, e = DestTy->getNumElements(); i != e; ++i)
1662       ShuffleMask.push_back(i);
1663
1664   } else {
1665     // If we're increasing the number of elements, shuffle in all of the
1666     // elements from InVal and fill the rest of the result elements with zeros
1667     // from a constant zero.
1668     V2 = Constant::getNullValue(SrcTy);
1669     unsigned SrcElts = SrcTy->getNumElements();
1670     for (unsigned i = 0, e = SrcElts; i != e; ++i)
1671       ShuffleMask.push_back(i);
1672
1673     // The excess elements reference the first element of the zero input.
1674     for (unsigned i = 0, e = DestTy->getNumElements()-SrcElts; i != e; ++i)
1675       ShuffleMask.push_back(SrcElts);
1676   }
1677
1678   return new ShuffleVectorInst(InVal, V2,
1679                                ConstantDataVector::get(V2->getContext(),
1680                                                        ShuffleMask));
1681 }
1682
1683 static bool isMultipleOfTypeSize(unsigned Value, Type *Ty) {
1684   return Value % Ty->getPrimitiveSizeInBits() == 0;
1685 }
1686
1687 static unsigned getTypeSizeIndex(unsigned Value, Type *Ty) {
1688   return Value / Ty->getPrimitiveSizeInBits();
1689 }
1690
1691 /// V is a value which is inserted into a vector of VecEltTy.
1692 /// Look through the value to see if we can decompose it into
1693 /// insertions into the vector.  See the example in the comment for
1694 /// OptimizeIntegerToVectorInsertions for the pattern this handles.
1695 /// The type of V is always a non-zero multiple of VecEltTy's size.
1696 /// Shift is the number of bits between the lsb of V and the lsb of
1697 /// the vector.
1698 ///
1699 /// This returns false if the pattern can't be matched or true if it can,
1700 /// filling in Elements with the elements found here.
1701 static bool collectInsertionElements(Value *V, unsigned Shift,
1702                                      SmallVectorImpl<Value *> &Elements,
1703                                      Type *VecEltTy, bool isBigEndian) {
1704   assert(isMultipleOfTypeSize(Shift, VecEltTy) &&
1705          "Shift should be a multiple of the element type size");
1706
1707   // Undef values never contribute useful bits to the result.
1708   if (isa<UndefValue>(V)) return true;
1709
1710   // If we got down to a value of the right type, we win, try inserting into the
1711   // right element.
1712   if (V->getType() == VecEltTy) {
1713     // Inserting null doesn't actually insert any elements.
1714     if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
1715       if (C->isNullValue())
1716         return true;
1717
1718     unsigned ElementIndex = getTypeSizeIndex(Shift, VecEltTy);
1719     if (isBigEndian)
1720       ElementIndex = Elements.size() - ElementIndex - 1;
1721
1722     // Fail if multiple elements are inserted into this slot.
1723     if (Elements[ElementIndex])
1724       return false;
1725
1726     Elements[ElementIndex] = V;
1727     return true;
1728   }
1729
1730   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V)) {
1731     // Figure out the # elements this provides, and bitcast it or slice it up
1732     // as required.
1733     unsigned NumElts = getTypeSizeIndex(C->getType()->getPrimitiveSizeInBits(),
1734                                         VecEltTy);
1735     // If the constant is the size of a vector element, we just need to bitcast
1736     // it to the right type so it gets properly inserted.
1737     if (NumElts == 1)
1738       return collectInsertionElements(ConstantExpr::getBitCast(C, VecEltTy),
1739                                       Shift, Elements, VecEltTy, isBigEndian);
1740
1741     // Okay, this is a constant that covers multiple elements.  Slice it up into
1742     // pieces and insert each element-sized piece into the vector.
1743     if (!isa<IntegerType>(C->getType()))
1744       C = ConstantExpr::getBitCast(C, IntegerType::get(V->getContext(),
1745                                        C->getType()->getPrimitiveSizeInBits()));
1746     unsigned ElementSize = VecEltTy->getPrimitiveSizeInBits();
1747     Type *ElementIntTy = IntegerType::get(C->getContext(), ElementSize);
1748
1749     for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i) {
1750       unsigned ShiftI = Shift+i*ElementSize;
1751       Constant *Piece = ConstantExpr::getLShr(C, ConstantInt::get(C->getType(),
1752                                                                   ShiftI));
1753       Piece = ConstantExpr::getTrunc(Piece, ElementIntTy);
1754       if (!collectInsertionElements(Piece, ShiftI, Elements, VecEltTy,
1755                                     isBigEndian))
1756         return false;
1757     }
1758     return true;
1759   }
1760
1761   if (!V->hasOneUse()) return false;
1762
1763   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
1764   if (!I) return false;
1765   switch (I->getOpcode()) {
1766   default: return false; // Unhandled case.
1767   case Instruction::BitCast:
1768     return collectInsertionElements(I->getOperand(0), Shift, Elements, VecEltTy,
1769                                     isBigEndian);
1770   case Instruction::ZExt:
1771     if (!isMultipleOfTypeSize(
1772                           I->getOperand(0)->getType()->getPrimitiveSizeInBits(),
1773                               VecEltTy))
1774       return false;
1775     return collectInsertionElements(I->getOperand(0), Shift, Elements, VecEltTy,
1776                                     isBigEndian);
1777   case Instruction::Or:
1778     return collectInsertionElements(I->getOperand(0), Shift, Elements, VecEltTy,
1779                                     isBigEndian) &&
1780            collectInsertionElements(I->getOperand(1), Shift, Elements, VecEltTy,
1781                                     isBigEndian);
1782   case Instruction::Shl: {
1783     // Must be shifting by a constant that is a multiple of the element size.
1784     ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1));
1785     if (!CI) return false;
1786     Shift += CI->getZExtValue();
1787     if (!isMultipleOfTypeSize(Shift, VecEltTy)) return false;
1788     return collectInsertionElements(I->getOperand(0), Shift, Elements, VecEltTy,
1789                                     isBigEndian);
1790   }
1791
1792   }
1793 }
1794
1795
1796 /// If the input is an 'or' instruction, we may be doing shifts and ors to
1797 /// assemble the elements of the vector manually.
1798 /// Try to rip the code out and replace it with insertelements.  This is to
1799 /// optimize code like this:
1800 ///
1801 ///    %tmp37 = bitcast float %inc to i32
1802 ///    %tmp38 = zext i32 %tmp37 to i64
1803 ///    %tmp31 = bitcast float %inc5 to i32
1804 ///    %tmp32 = zext i32 %tmp31 to i64
1805 ///    %tmp33 = shl i64 %tmp32, 32
1806 ///    %ins35 = or i64 %tmp33, %tmp38
1807 ///    %tmp43 = bitcast i64 %ins35 to <2 x float>
1808 ///
1809 /// Into two insertelements that do "buildvector{%inc, %inc5}".
1810 static Value *optimizeIntegerToVectorInsertions(BitCastInst &CI,
1811                                                 InstCombiner &IC) {
1812   VectorType *DestVecTy = cast<VectorType>(CI.getType());
1813   Value *IntInput = CI.getOperand(0);
1814
1815   SmallVector<Value*, 8> Elements(DestVecTy->getNumElements());
1816   if (!collectInsertionElements(IntInput, 0, Elements,
1817                                 DestVecTy->getElementType(),
1818                                 IC.getDataLayout().isBigEndian()))
1819     return nullptr;
1820
1821   // If we succeeded, we know that all of the element are specified by Elements
1822   // or are zero if Elements has a null entry.  Recast this as a set of
1823   // insertions.
1824   Value *Result = Constant::getNullValue(CI.getType());
1825   for (unsigned i = 0, e = Elements.size(); i != e; ++i) {
1826     if (!Elements[i]) continue;  // Unset element.
1827
1828     Result = IC.Builder->CreateInsertElement(Result, Elements[i],
1829                                              IC.Builder->getInt32(i));
1830   }
1831
1832   return Result;
1833 }
1834
1835 /// Canonicalize scalar bitcasts of extracted elements into a bitcast of the
1836 /// vector followed by extract element. The backend tends to handle bitcasts of
1837 /// vectors better than bitcasts of scalars because vector registers are
1838 /// usually not type-specific like scalar integer or scalar floating-point.
1839 static Instruction *canonicalizeBitCastExtElt(BitCastInst &BitCast,
1840                                               InstCombiner &IC,
1841                                               const DataLayout &DL) {
1842   // TODO: Create and use a pattern matcher for ExtractElementInst.
1843   auto *ExtElt = dyn_cast<ExtractElementInst>(BitCast.getOperand(0));
1844   if (!ExtElt || !ExtElt->hasOneUse())
1845     return nullptr;
1846
1847   // The bitcast must be to a vectorizable type, otherwise we can't make a new
1848   // type to extract from.
1849   Type *DestType = BitCast.getType();
1850   if (!VectorType::isValidElementType(DestType))
1851     return nullptr;
1852
1853   unsigned NumElts = ExtElt->getVectorOperandType()->getNumElements();
1854   auto *NewVecType = VectorType::get(DestType, NumElts);
1855   auto *NewBC = IC.Builder->CreateBitCast(ExtElt->getVectorOperand(),
1856                                           NewVecType, "bc");
1857   return ExtractElementInst::Create(NewBC, ExtElt->getIndexOperand());
1858 }
1859
1860 /// Change the type of a bitwise logic operation if we can eliminate a bitcast.
1861 static Instruction *foldBitCastBitwiseLogic(BitCastInst &BitCast,
1862                                             InstCombiner::BuilderTy &Builder) {
1863   Type *DestTy = BitCast.getType();
1864   BinaryOperator *BO;
1865   if (!DestTy->getScalarType()->isIntegerTy() ||
1866       !match(BitCast.getOperand(0), m_OneUse(m_BinOp(BO))) ||
1867       !BO->isBitwiseLogicOp())
1868     return nullptr;
1869   
1870   // FIXME: This transform is restricted to vector types to avoid backend
1871   // problems caused by creating potentially illegal operations. If a fix-up is
1872   // added to handle that situation, we can remove this check.
1873   if (!DestTy->isVectorTy() || !BO->getType()->isVectorTy())
1874     return nullptr;
1875   
1876   Value *X;
1877   if (match(BO->getOperand(0), m_OneUse(m_BitCast(m_Value(X)))) &&
1878       X->getType() == DestTy && !isa<Constant>(X)) {
1879     // bitcast(logic(bitcast(X), Y)) --> logic'(X, bitcast(Y))
1880     Value *CastedOp1 = Builder.CreateBitCast(BO->getOperand(1), DestTy);
1881     return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), X, CastedOp1);
1882   }
1883
1884   if (match(BO->getOperand(1), m_OneUse(m_BitCast(m_Value(X)))) &&
1885       X->getType() == DestTy && !isa<Constant>(X)) {
1886     // bitcast(logic(Y, bitcast(X))) --> logic'(bitcast(Y), X)
1887     Value *CastedOp0 = Builder.CreateBitCast(BO->getOperand(0), DestTy);
1888     return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), CastedOp0, X);
1889   }
1890
1891   return nullptr;
1892 }
1893
1894 /// Change the type of a select if we can eliminate a bitcast.
1895 static Instruction *foldBitCastSelect(BitCastInst &BitCast,
1896                                       InstCombiner::BuilderTy &Builder) {
1897   Value *Cond, *TVal, *FVal;
1898   if (!match(BitCast.getOperand(0),
1899              m_OneUse(m_Select(m_Value(Cond), m_Value(TVal), m_Value(FVal)))))
1900     return nullptr;
1901
1902   // A vector select must maintain the same number of elements in its operands.
1903   Type *CondTy = Cond->getType();
1904   Type *DestTy = BitCast.getType();
1905   if (CondTy->isVectorTy()) {
1906     if (!DestTy->isVectorTy())
1907       return nullptr;
1908     if (DestTy->getVectorNumElements() != CondTy->getVectorNumElements())
1909       return nullptr;
1910   }
1911
1912   // FIXME: This transform is restricted from changing the select between
1913   // scalars and vectors to avoid backend problems caused by creating
1914   // potentially illegal operations. If a fix-up is added to handle that
1915   // situation, we can remove this check.
1916   if (DestTy->isVectorTy() != TVal->getType()->isVectorTy())
1917     return nullptr;
1918
1919   auto *Sel = cast<Instruction>(BitCast.getOperand(0));
1920   Value *X;
1921   if (match(TVal, m_OneUse(m_BitCast(m_Value(X)))) && X->getType() == DestTy &&
1922       !isa<Constant>(X)) {
1923     // bitcast(select(Cond, bitcast(X), Y)) --> select'(Cond, X, bitcast(Y))
1924     Value *CastedVal = Builder.CreateBitCast(FVal, DestTy);
1925     return SelectInst::Create(Cond, X, CastedVal, "", nullptr, Sel);
1926   }
1927
1928   if (match(FVal, m_OneUse(m_BitCast(m_Value(X)))) && X->getType() == DestTy &&
1929       !isa<Constant>(X)) {
1930     // bitcast(select(Cond, Y, bitcast(X))) --> select'(Cond, bitcast(Y), X)
1931     Value *CastedVal = Builder.CreateBitCast(TVal, DestTy);
1932     return SelectInst::Create(Cond, CastedVal, X, "", nullptr, Sel);
1933   }
1934
1935   return nullptr;
1936 }
1937
1938 /// Check if all users of CI are StoreInsts.
1939 static bool hasStoreUsersOnly(CastInst &CI) {
1940   for (User *U : CI.users()) {
1941     if (!isa<StoreInst>(U))
1942       return false;
1943   }
1944   return true;
1945 }
1946
1947 /// This function handles following case
1948 ///
1949 ///     A  ->  B    cast
1950 ///     PHI
1951 ///     B  ->  A    cast
1952 ///
1953 /// All the related PHI nodes can be replaced by new PHI nodes with type A.
1954 /// The uses of \p CI can be changed to the new PHI node corresponding to \p PN.
1955 Instruction *InstCombiner::optimizeBitCastFromPhi(CastInst &CI, PHINode *PN) {
1956   // BitCast used by Store can be handled in InstCombineLoadStoreAlloca.cpp.
1957   if (hasStoreUsersOnly(CI))
1958     return nullptr;
1959
1960   Value *Src = CI.getOperand(0);
1961   Type *SrcTy = Src->getType();         // Type B
1962   Type *DestTy = CI.getType();          // Type A
1963
1964   SmallVector<PHINode *, 4> PhiWorklist;
1965   SmallSetVector<PHINode *, 4> OldPhiNodes;
1966
1967   // Find all of the A->B casts and PHI nodes.
1968   // We need to inpect all related PHI nodes, but PHIs can be cyclic, so
1969   // OldPhiNodes is used to track all known PHI nodes, before adding a new
1970   // PHI to PhiWorklist, it is checked against and added to OldPhiNodes first.
1971   PhiWorklist.push_back(PN);
1972   OldPhiNodes.insert(PN);
1973   while (!PhiWorklist.empty()) {
1974     auto *OldPN = PhiWorklist.pop_back_val();
1975     for (Value *IncValue : OldPN->incoming_values()) {
1976       if (isa<Constant>(IncValue))
1977         continue;
1978
1979       if (auto *LI = dyn_cast<LoadInst>(IncValue)) {
1980         // If there is a sequence of one or more load instructions, each loaded
1981         // value is used as address of later load instruction, bitcast is
1982         // necessary to change the value type, don't optimize it. For
1983         // simplicity we give up if the load address comes from another load.
1984         Value *Addr = LI->getOperand(0);
1985         if (Addr == &CI || isa<LoadInst>(Addr))
1986           return nullptr;
1987         if (LI->hasOneUse() && LI->isSimple())
1988           continue;
1989         // If a LoadInst has more than one use, changing the type of loaded
1990         // value may create another bitcast.
1991         return nullptr;
1992       }
1993
1994       if (auto *PNode = dyn_cast<PHINode>(IncValue)) {
1995         if (OldPhiNodes.insert(PNode))
1996           PhiWorklist.push_back(PNode);
1997         continue;
1998       }
1999
2000       auto *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(IncValue);
2001       // We can't handle other instructions.
2002       if (!BCI)
2003         return nullptr;
2004
2005       // Verify it's a A->B cast.
2006       Type *TyA = BCI->getOperand(0)->getType();
2007       Type *TyB = BCI->getType();
2008       if (TyA != DestTy || TyB != SrcTy)
2009         return nullptr;
2010     }
2011   }
2012
2013   // For each old PHI node, create a corresponding new PHI node with a type A.
2014   SmallDenseMap<PHINode *, PHINode *> NewPNodes;
2015   for (auto *OldPN : OldPhiNodes) {
2016     Builder->SetInsertPoint(OldPN);
2017     PHINode *NewPN = Builder->CreatePHI(DestTy, OldPN->getNumOperands());
2018     NewPNodes[OldPN] = NewPN;
2019   }
2020
2021   // Fill in the operands of new PHI nodes.
2022   for (auto *OldPN : OldPhiNodes) {
2023     PHINode *NewPN = NewPNodes[OldPN];
2024     for (unsigned j = 0, e = OldPN->getNumOperands(); j != e; ++j) {
2025       Value *V = OldPN->getOperand(j);
2026       Value *NewV = nullptr;
2027       if (auto *C = dyn_cast<Constant>(V)) {
2028         NewV = ConstantExpr::getBitCast(C, DestTy);
2029       } else if (auto *LI = dyn_cast<LoadInst>(V)) {
2030         Builder->SetInsertPoint(LI->getNextNode());
2031         NewV = Builder->CreateBitCast(LI, DestTy);
2032         Worklist.Add(LI);
2033       } else if (auto *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(V)) {
2034         NewV = BCI->getOperand(0);
2035       } else if (auto *PrevPN = dyn_cast<PHINode>(V)) {
2036         NewV = NewPNodes[PrevPN];
2037       }
2038       assert(NewV);
2039       NewPN->addIncoming(NewV, OldPN->getIncomingBlock(j));
2040     }
2041   }
2042
2043   // If there is a store with type B, change it to type A.
2044   for (User *U : PN->users()) {
2045     auto *SI = dyn_cast<StoreInst>(U);
2046     if (SI && SI->isSimple() && SI->getOperand(0) == PN) {
2047       Builder->SetInsertPoint(SI);
2048       auto *NewBC =
2049           cast<BitCastInst>(Builder->CreateBitCast(NewPNodes[PN], SrcTy));
2050       SI->setOperand(0, NewBC);
2051       Worklist.Add(SI);
2052       assert(hasStoreUsersOnly(*NewBC));
2053     }
2054   }
2055
2056   return replaceInstUsesWith(CI, NewPNodes[PN]);
2057 }
2058
2059 Instruction *InstCombiner::visitBitCast(BitCastInst &CI) {
2060   // If the operands are integer typed then apply the integer transforms,
2061   // otherwise just apply the common ones.
2062   Value *Src = CI.getOperand(0);
2063   Type *SrcTy = Src->getType();
2064   Type *DestTy = CI.getType();
2065
2066   // Get rid of casts from one type to the same type. These are useless and can
2067   // be replaced by the operand.
2068   if (DestTy == Src->getType())
2069     return replaceInstUsesWith(CI, Src);
2070
2071   if (PointerType *DstPTy = dyn_cast<PointerType>(DestTy)) {
2072     PointerType *SrcPTy = cast<PointerType>(SrcTy);
2073     Type *DstElTy = DstPTy->getElementType();
2074     Type *SrcElTy = SrcPTy->getElementType();
2075
2076     // If we are casting a alloca to a pointer to a type of the same
2077     // size, rewrite the allocation instruction to allocate the "right" type.
2078     // There is no need to modify malloc calls because it is their bitcast that
2079     // needs to be cleaned up.
2080     if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(Src))
2081       if (Instruction *V = PromoteCastOfAllocation(CI, *AI))
2082         return V;
2083
2084     // When the type pointed to is not sized the cast cannot be
2085     // turned into a gep.
2086     Type *PointeeType =
2087         cast<PointerType>(Src->getType()->getScalarType())->getElementType();
2088     if (!PointeeType->isSized())
2089       return nullptr;
2090
2091     // If the source and destination are pointers, and this cast is equivalent
2092     // to a getelementptr X, 0, 0, 0...  turn it into the appropriate gep.
2093     // This can enhance SROA and other transforms that want type-safe pointers.
2094     unsigned NumZeros = 0;
2095     while (SrcElTy != DstElTy &&
2096            isa<CompositeType>(SrcElTy) && !SrcElTy->isPointerTy() &&
2097            SrcElTy->getNumContainedTypes() /* not "{}" */) {
2098       SrcElTy = cast<CompositeType>(SrcElTy)->getTypeAtIndex(0U);
2099       ++NumZeros;
2100     }
2101
2102     // If we found a path from the src to dest, create the getelementptr now.
2103     if (SrcElTy == DstElTy) {
2104       SmallVector<Value *, 8> Idxs(NumZeros + 1, Builder->getInt32(0));
2105       return GetElementPtrInst::CreateInBounds(Src, Idxs);
2106     }
2107   }
2108
2109   if (VectorType *DestVTy = dyn_cast<VectorType>(DestTy)) {
2110     if (DestVTy->getNumElements() == 1 && !SrcTy->isVectorTy()) {
2111       Value *Elem = Builder->CreateBitCast(Src, DestVTy->getElementType());
2112       return InsertElementInst::Create(UndefValue::get(DestTy), Elem,
2113                      Constant::getNullValue(Type::getInt32Ty(CI.getContext())));
2114       // FIXME: Canonicalize bitcast(insertelement) -> insertelement(bitcast)
2115     }
2116
2117     if (isa<IntegerType>(SrcTy)) {
2118       // If this is a cast from an integer to vector, check to see if the input
2119       // is a trunc or zext of a bitcast from vector.  If so, we can replace all
2120       // the casts with a shuffle and (potentially) a bitcast.
2121       if (isa<TruncInst>(Src) || isa<ZExtInst>(Src)) {
2122         CastInst *SrcCast = cast<CastInst>(Src);
2123         if (BitCastInst *BCIn = dyn_cast<BitCastInst>(SrcCast->getOperand(0)))
2124           if (isa<VectorType>(BCIn->getOperand(0)->getType()))
2125             if (Instruction *I = optimizeVectorResize(BCIn->getOperand(0),
2126                                                cast<VectorType>(DestTy), *this))
2127               return I;
2128       }
2129
2130       // If the input is an 'or' instruction, we may be doing shifts and ors to
2131       // assemble the elements of the vector manually.  Try to rip the code out
2132       // and replace it with insertelements.
2133       if (Value *V = optimizeIntegerToVectorInsertions(CI, *this))
2134         return replaceInstUsesWith(CI, V);
2135     }
2136   }
2137
2138   if (VectorType *SrcVTy = dyn_cast<VectorType>(SrcTy)) {
2139     if (SrcVTy->getNumElements() == 1) {
2140       // If our destination is not a vector, then make this a straight
2141       // scalar-scalar cast.
2142       if (!DestTy->isVectorTy()) {
2143         Value *Elem =
2144           Builder->CreateExtractElement(Src,
2145                      Constant::getNullValue(Type::getInt32Ty(CI.getContext())));
2146         return CastInst::Create(Instruction::BitCast, Elem, DestTy);
2147       }
2148
2149       // Otherwise, see if our source is an insert. If so, then use the scalar
2150       // component directly.
2151       if (InsertElementInst *IEI =
2152             dyn_cast<InsertElementInst>(CI.getOperand(0)))
2153         return CastInst::Create(Instruction::BitCast, IEI->getOperand(1),
2154                                 DestTy);
2155     }
2156   }
2157
2158   if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(Src)) {
2159     // Okay, we have (bitcast (shuffle ..)).  Check to see if this is
2160     // a bitcast to a vector with the same # elts.
2161     if (SVI->hasOneUse() && DestTy->isVectorTy() &&
2162         DestTy->getVectorNumElements() == SVI->getType()->getNumElements() &&
2163         SVI->getType()->getNumElements() ==
2164         SVI->getOperand(0)->getType()->getVectorNumElements()) {
2165       BitCastInst *Tmp;
2166       // If either of the operands is a cast from CI.getType(), then
2167       // evaluating the shuffle in the casted destination's type will allow
2168       // us to eliminate at least one cast.
2169       if (((Tmp = dyn_cast<BitCastInst>(SVI->getOperand(0))) &&
2170            Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy) ||
2171           ((Tmp = dyn_cast<BitCastInst>(SVI->getOperand(1))) &&
2172            Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy)) {
2173         Value *LHS = Builder->CreateBitCast(SVI->getOperand(0), DestTy);
2174         Value *RHS = Builder->CreateBitCast(SVI->getOperand(1), DestTy);
2175         // Return a new shuffle vector.  Use the same element ID's, as we
2176         // know the vector types match #elts.
2177         return new ShuffleVectorInst(LHS, RHS, SVI->getOperand(2));
2178       }
2179     }
2180   }
2181
2182   // Handle the A->B->A cast, and there is an intervening PHI node.
2183   if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(Src))
2184     if (Instruction *I = optimizeBitCastFromPhi(CI, PN))
2185       return I;
2186
2187   if (Instruction *I = canonicalizeBitCastExtElt(CI, *this, DL))
2188     return I;
2189
2190   if (Instruction *I = foldBitCastBitwiseLogic(CI, *Builder))
2191     return I;
2192
2193   if (Instruction *I = foldBitCastSelect(CI, *Builder))
2194     return I;
2195
2196   if (SrcTy->isPointerTy())
2197     return commonPointerCastTransforms(CI);
2198   return commonCastTransforms(CI);
2199 }
2200
2201 Instruction *InstCombiner::visitAddrSpaceCast(AddrSpaceCastInst &CI) {
2202   // If the destination pointer element type is not the same as the source's
2203   // first do a bitcast to the destination type, and then the addrspacecast.
2204   // This allows the cast to be exposed to other transforms.
2205   Value *Src = CI.getOperand(0);
2206   PointerType *SrcTy = cast<PointerType>(Src->getType()->getScalarType());
2207   PointerType *DestTy = cast<PointerType>(CI.getType()->getScalarType());
2208
2209   Type *DestElemTy = DestTy->getElementType();
2210   if (SrcTy->getElementType() != DestElemTy) {
2211     Type *MidTy = PointerType::get(DestElemTy, SrcTy->getAddressSpace());
2212     if (VectorType *VT = dyn_cast<VectorType>(CI.getType())) {
2213       // Handle vectors of pointers.
2214       MidTy = VectorType::get(MidTy, VT->getNumElements());
2215     }
2216
2217     Value *NewBitCast = Builder->CreateBitCast(Src, MidTy);
2218     return new AddrSpaceCastInst(NewBitCast, CI.getType());
2219   }
2220
2221   return commonPointerCastTransforms(CI);
2222 }