]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - contrib/llvm/lib/Transforms/InstCombine/InstCombineCasts.cpp
Update tcpdump to 4.9.2
[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/Analysis/TargetLibraryInfo.h"
18 #include "llvm/IR/DataLayout.h"
19 #include "llvm/IR/PatternMatch.h"
20 #include "llvm/Support/KnownBits.h"
21 using namespace llvm;
22 using namespace PatternMatch;
23
24 #define DEBUG_TYPE "instcombine"
25
26 /// Analyze 'Val', seeing if it is a simple linear expression.
27 /// If so, decompose it, returning some value X, such that Val is
28 /// X*Scale+Offset.
29 ///
30 static Value *decomposeSimpleLinearExpr(Value *Val, unsigned &Scale,
31                                         uint64_t &Offset) {
32   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Val)) {
33     Offset = CI->getZExtValue();
34     Scale  = 0;
35     return ConstantInt::get(Val->getType(), 0);
36   }
37
38   if (BinaryOperator *I = dyn_cast<BinaryOperator>(Val)) {
39     // Cannot look past anything that might overflow.
40     OverflowingBinaryOperator *OBI = dyn_cast<OverflowingBinaryOperator>(Val);
41     if (OBI && !OBI->hasNoUnsignedWrap() && !OBI->hasNoSignedWrap()) {
42       Scale = 1;
43       Offset = 0;
44       return Val;
45     }
46
47     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
48       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
49         // This is a value scaled by '1 << the shift amt'.
50         Scale = UINT64_C(1) << RHS->getZExtValue();
51         Offset = 0;
52         return I->getOperand(0);
53       }
54
55       if (I->getOpcode() == Instruction::Mul) {
56         // This value is scaled by 'RHS'.
57         Scale = RHS->getZExtValue();
58         Offset = 0;
59         return I->getOperand(0);
60       }
61
62       if (I->getOpcode() == Instruction::Add) {
63         // We have X+C.  Check to see if we really have (X*C2)+C1,
64         // where C1 is divisible by C2.
65         unsigned SubScale;
66         Value *SubVal =
67           decomposeSimpleLinearExpr(I->getOperand(0), SubScale, Offset);
68         Offset += RHS->getZExtValue();
69         Scale = SubScale;
70         return SubVal;
71       }
72     }
73   }
74
75   // Otherwise, we can't look past this.
76   Scale = 1;
77   Offset = 0;
78   return Val;
79 }
80
81 /// If we find a cast of an allocation instruction, try to eliminate the cast by
82 /// moving the type information into the alloc.
83 Instruction *InstCombiner::PromoteCastOfAllocation(BitCastInst &CI,
84                                                    AllocaInst &AI) {
85   PointerType *PTy = cast<PointerType>(CI.getType());
86
87   BuilderTy AllocaBuilder(Builder);
88   AllocaBuilder.SetInsertPoint(&AI);
89
90   // Get the type really allocated and the type casted to.
91   Type *AllocElTy = AI.getAllocatedType();
92   Type *CastElTy = PTy->getElementType();
93   if (!AllocElTy->isSized() || !CastElTy->isSized()) return nullptr;
94
95   unsigned AllocElTyAlign = DL.getABITypeAlignment(AllocElTy);
96   unsigned CastElTyAlign = DL.getABITypeAlignment(CastElTy);
97   if (CastElTyAlign < AllocElTyAlign) return nullptr;
98
99   // If the allocation has multiple uses, only promote it if we are strictly
100   // increasing the alignment of the resultant allocation.  If we keep it the
101   // same, we open the door to infinite loops of various kinds.
102   if (!AI.hasOneUse() && CastElTyAlign == AllocElTyAlign) return nullptr;
103
104   uint64_t AllocElTySize = DL.getTypeAllocSize(AllocElTy);
105   uint64_t CastElTySize = DL.getTypeAllocSize(CastElTy);
106   if (CastElTySize == 0 || AllocElTySize == 0) return nullptr;
107
108   // If the allocation has multiple uses, only promote it if we're not
109   // shrinking the amount of memory being allocated.
110   uint64_t AllocElTyStoreSize = DL.getTypeStoreSize(AllocElTy);
111   uint64_t CastElTyStoreSize = DL.getTypeStoreSize(CastElTy);
112   if (!AI.hasOneUse() && CastElTyStoreSize < AllocElTyStoreSize) return nullptr;
113
114   // See if we can satisfy the modulus by pulling a scale out of the array
115   // size argument.
116   unsigned ArraySizeScale;
117   uint64_t ArrayOffset;
118   Value *NumElements = // See if the array size is a decomposable linear expr.
119     decomposeSimpleLinearExpr(AI.getOperand(0), ArraySizeScale, ArrayOffset);
120
121   // If we can now satisfy the modulus, by using a non-1 scale, we really can
122   // do the xform.
123   if ((AllocElTySize*ArraySizeScale) % CastElTySize != 0 ||
124       (AllocElTySize*ArrayOffset   ) % CastElTySize != 0) return nullptr;
125
126   unsigned Scale = (AllocElTySize*ArraySizeScale)/CastElTySize;
127   Value *Amt = nullptr;
128   if (Scale == 1) {
129     Amt = NumElements;
130   } else {
131     Amt = ConstantInt::get(AI.getArraySize()->getType(), Scale);
132     // Insert before the alloca, not before the cast.
133     Amt = AllocaBuilder.CreateMul(Amt, NumElements);
134   }
135
136   if (uint64_t Offset = (AllocElTySize*ArrayOffset)/CastElTySize) {
137     Value *Off = ConstantInt::get(AI.getArraySize()->getType(),
138                                   Offset, true);
139     Amt = AllocaBuilder.CreateAdd(Amt, Off);
140   }
141
142   AllocaInst *New = AllocaBuilder.CreateAlloca(CastElTy, Amt);
143   New->setAlignment(AI.getAlignment());
144   New->takeName(&AI);
145   New->setUsedWithInAlloca(AI.isUsedWithInAlloca());
146
147   // If the allocation has multiple real uses, insert a cast and change all
148   // things that used it to use the new cast.  This will also hack on CI, but it
149   // will die soon.
150   if (!AI.hasOneUse()) {
151     // New is the allocation instruction, pointer typed. AI is the original
152     // allocation instruction, also pointer typed. Thus, cast to use is BitCast.
153     Value *NewCast = AllocaBuilder.CreateBitCast(New, AI.getType(), "tmpcast");
154     replaceInstUsesWith(AI, NewCast);
155   }
156   return replaceInstUsesWith(CI, New);
157 }
158
159 /// Given an expression that CanEvaluateTruncated or CanEvaluateSExtd returns
160 /// true for, actually insert the code to evaluate the expression.
161 Value *InstCombiner::EvaluateInDifferentType(Value *V, Type *Ty,
162                                              bool isSigned) {
163   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V)) {
164     C = ConstantExpr::getIntegerCast(C, Ty, isSigned /*Sext or ZExt*/);
165     // If we got a constantexpr back, try to simplify it with DL info.
166     if (Constant *FoldedC = ConstantFoldConstant(C, DL, &TLI))
167       C = FoldedC;
168     return C;
169   }
170
171   // Otherwise, it must be an instruction.
172   Instruction *I = cast<Instruction>(V);
173   Instruction *Res = nullptr;
174   unsigned Opc = I->getOpcode();
175   switch (Opc) {
176   case Instruction::Add:
177   case Instruction::Sub:
178   case Instruction::Mul:
179   case Instruction::And:
180   case Instruction::Or:
181   case Instruction::Xor:
182   case Instruction::AShr:
183   case Instruction::LShr:
184   case Instruction::Shl:
185   case Instruction::UDiv:
186   case Instruction::URem: {
187     Value *LHS = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, isSigned);
188     Value *RHS = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, isSigned);
189     Res = BinaryOperator::Create((Instruction::BinaryOps)Opc, LHS, RHS);
190     break;
191   }
192   case Instruction::Trunc:
193   case Instruction::ZExt:
194   case Instruction::SExt:
195     // If the source type of the cast is the type we're trying for then we can
196     // just return the source.  There's no need to insert it because it is not
197     // new.
198     if (I->getOperand(0)->getType() == Ty)
199       return I->getOperand(0);
200
201     // Otherwise, must be the same type of cast, so just reinsert a new one.
202     // This also handles the case of zext(trunc(x)) -> zext(x).
203     Res = CastInst::CreateIntegerCast(I->getOperand(0), Ty,
204                                       Opc == Instruction::SExt);
205     break;
206   case Instruction::Select: {
207     Value *True = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, isSigned);
208     Value *False = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(2), Ty, isSigned);
209     Res = SelectInst::Create(I->getOperand(0), True, False);
210     break;
211   }
212   case Instruction::PHI: {
213     PHINode *OPN = cast<PHINode>(I);
214     PHINode *NPN = PHINode::Create(Ty, OPN->getNumIncomingValues());
215     for (unsigned i = 0, e = OPN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
216       Value *V =
217           EvaluateInDifferentType(OPN->getIncomingValue(i), Ty, isSigned);
218       NPN->addIncoming(V, OPN->getIncomingBlock(i));
219     }
220     Res = NPN;
221     break;
222   }
223   default:
224     // TODO: Can handle more cases here.
225     llvm_unreachable("Unreachable!");
226   }
227
228   Res->takeName(I);
229   return InsertNewInstWith(Res, *I);
230 }
231
232 Instruction::CastOps InstCombiner::isEliminableCastPair(const CastInst *CI1,
233                                                         const CastInst *CI2) {
234   Type *SrcTy = CI1->getSrcTy();
235   Type *MidTy = CI1->getDestTy();
236   Type *DstTy = CI2->getDestTy();
237
238   Instruction::CastOps firstOp = Instruction::CastOps(CI1->getOpcode());
239   Instruction::CastOps secondOp = Instruction::CastOps(CI2->getOpcode());
240   Type *SrcIntPtrTy =
241       SrcTy->isPtrOrPtrVectorTy() ? DL.getIntPtrType(SrcTy) : nullptr;
242   Type *MidIntPtrTy =
243       MidTy->isPtrOrPtrVectorTy() ? DL.getIntPtrType(MidTy) : nullptr;
244   Type *DstIntPtrTy =
245       DstTy->isPtrOrPtrVectorTy() ? DL.getIntPtrType(DstTy) : nullptr;
246   unsigned Res = CastInst::isEliminableCastPair(firstOp, secondOp, SrcTy, MidTy,
247                                                 DstTy, SrcIntPtrTy, MidIntPtrTy,
248                                                 DstIntPtrTy);
249
250   // We don't want to form an inttoptr or ptrtoint that converts to an integer
251   // type that differs from the pointer size.
252   if ((Res == Instruction::IntToPtr && SrcTy != DstIntPtrTy) ||
253       (Res == Instruction::PtrToInt && DstTy != SrcIntPtrTy))
254     Res = 0;
255
256   return Instruction::CastOps(Res);
257 }
258
259 /// @brief Implement the transforms common to all CastInst visitors.
260 Instruction *InstCombiner::commonCastTransforms(CastInst &CI) {
261   Value *Src = CI.getOperand(0);
262
263   // Try to eliminate a cast of a cast.
264   if (auto *CSrc = dyn_cast<CastInst>(Src)) {   // A->B->C cast
265     if (Instruction::CastOps NewOpc = isEliminableCastPair(CSrc, &CI)) {
266       // The first cast (CSrc) is eliminable so we need to fix up or replace
267       // the second cast (CI). CSrc will then have a good chance of being dead.
268       return CastInst::Create(NewOpc, CSrc->getOperand(0), CI.getType());
269     }
270   }
271
272   // If we are casting a select, then fold the cast into the select.
273   if (auto *SI = dyn_cast<SelectInst>(Src))
274     if (Instruction *NV = FoldOpIntoSelect(CI, SI))
275       return NV;
276
277   // If we are casting a PHI, then fold the cast into the PHI.
278   if (auto *PN = dyn_cast<PHINode>(Src)) {
279     // Don't do this if it would create a PHI node with an illegal type from a
280     // legal type.
281     if (!Src->getType()->isIntegerTy() || !CI.getType()->isIntegerTy() ||
282         shouldChangeType(CI.getType(), Src->getType()))
283       if (Instruction *NV = foldOpIntoPhi(CI, PN))
284         return NV;
285   }
286
287   return nullptr;
288 }
289
290 /// Return true if we can evaluate the specified expression tree as type Ty
291 /// instead of its larger type, and arrive with the same value.
292 /// This is used by code that tries to eliminate truncates.
293 ///
294 /// Ty will always be a type smaller than V.  We should return true if trunc(V)
295 /// can be computed by computing V in the smaller type.  If V is an instruction,
296 /// then trunc(inst(x,y)) can be computed as inst(trunc(x),trunc(y)), which only
297 /// makes sense if x and y can be efficiently truncated.
298 ///
299 /// This function works on both vectors and scalars.
300 ///
301 static bool canEvaluateTruncated(Value *V, Type *Ty, InstCombiner &IC,
302                                  Instruction *CxtI) {
303   // We can always evaluate constants in another type.
304   if (isa<Constant>(V))
305     return true;
306
307   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
308   if (!I) return false;
309
310   Type *OrigTy = V->getType();
311
312   // If this is an extension from the dest type, we can eliminate it, even if it
313   // has multiple uses.
314   if ((isa<ZExtInst>(I) || isa<SExtInst>(I)) &&
315       I->getOperand(0)->getType() == Ty)
316     return true;
317
318   // We can't extend or shrink something that has multiple uses: doing so would
319   // require duplicating the instruction in general, which isn't profitable.
320   if (!I->hasOneUse()) return false;
321
322   unsigned Opc = I->getOpcode();
323   switch (Opc) {
324   case Instruction::Add:
325   case Instruction::Sub:
326   case Instruction::Mul:
327   case Instruction::And:
328   case Instruction::Or:
329   case Instruction::Xor:
330     // These operators can all arbitrarily be extended or truncated.
331     return canEvaluateTruncated(I->getOperand(0), Ty, IC, CxtI) &&
332            canEvaluateTruncated(I->getOperand(1), Ty, IC, CxtI);
333
334   case Instruction::UDiv:
335   case Instruction::URem: {
336     // UDiv and URem can be truncated if all the truncated bits are zero.
337     uint32_t OrigBitWidth = OrigTy->getScalarSizeInBits();
338     uint32_t BitWidth = Ty->getScalarSizeInBits();
339     if (BitWidth < OrigBitWidth) {
340       APInt Mask = APInt::getHighBitsSet(OrigBitWidth, OrigBitWidth-BitWidth);
341       if (IC.MaskedValueIsZero(I->getOperand(0), Mask, 0, CxtI) &&
342           IC.MaskedValueIsZero(I->getOperand(1), Mask, 0, CxtI)) {
343         return canEvaluateTruncated(I->getOperand(0), Ty, IC, CxtI) &&
344                canEvaluateTruncated(I->getOperand(1), Ty, IC, CxtI);
345       }
346     }
347     break;
348   }
349   case Instruction::Shl:
350     // If we are truncating the result of this SHL, and if it's a shift of a
351     // constant amount, we can always perform a SHL in a smaller type.
352     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
353       uint32_t BitWidth = Ty->getScalarSizeInBits();
354       if (CI->getLimitedValue(BitWidth) < BitWidth)
355         return canEvaluateTruncated(I->getOperand(0), Ty, IC, CxtI);
356     }
357     break;
358   case Instruction::LShr:
359     // If this is a truncate of a logical shr, we can truncate it to a smaller
360     // lshr iff we know that the bits we would otherwise be shifting in are
361     // already zeros.
362     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
363       uint32_t OrigBitWidth = OrigTy->getScalarSizeInBits();
364       uint32_t BitWidth = Ty->getScalarSizeInBits();
365       if (IC.MaskedValueIsZero(I->getOperand(0),
366             APInt::getHighBitsSet(OrigBitWidth, OrigBitWidth-BitWidth), 0, CxtI) &&
367           CI->getLimitedValue(BitWidth) < BitWidth) {
368         return canEvaluateTruncated(I->getOperand(0), Ty, IC, CxtI);
369       }
370     }
371     break;
372   case Instruction::Trunc:
373     // trunc(trunc(x)) -> trunc(x)
374     return true;
375   case Instruction::ZExt:
376   case Instruction::SExt:
377     // trunc(ext(x)) -> ext(x) if the source type is smaller than the new dest
378     // trunc(ext(x)) -> trunc(x) if the source type is larger than the new dest
379     return true;
380   case Instruction::Select: {
381     SelectInst *SI = cast<SelectInst>(I);
382     return canEvaluateTruncated(SI->getTrueValue(), Ty, IC, CxtI) &&
383            canEvaluateTruncated(SI->getFalseValue(), Ty, IC, CxtI);
384   }
385   case Instruction::PHI: {
386     // We can change a phi if we can change all operands.  Note that we never
387     // get into trouble with cyclic PHIs here because we only consider
388     // instructions with a single use.
389     PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
390     for (Value *IncValue : PN->incoming_values())
391       if (!canEvaluateTruncated(IncValue, Ty, IC, CxtI))
392         return false;
393     return true;
394   }
395   default:
396     // TODO: Can handle more cases here.
397     break;
398   }
399
400   return false;
401 }
402
403 /// Given a vector that is bitcast to an integer, optionally logically
404 /// right-shifted, and truncated, convert it to an extractelement.
405 /// Example (big endian):
406 ///   trunc (lshr (bitcast <4 x i32> %X to i128), 32) to i32
407 ///   --->
408 ///   extractelement <4 x i32> %X, 1
409 static Instruction *foldVecTruncToExtElt(TruncInst &Trunc, InstCombiner &IC) {
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 (IC.getDataLayout().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   // FIXME: Maybe combine the next two transforms to handle the no cast case
562   // more efficiently. Support vector types. Cleanup code by using m_OneUse.
563
564   // Transform trunc(lshr (zext A), Cst) to eliminate one type conversion.
565   Value *A = nullptr; ConstantInt *Cst = nullptr;
566   if (Src->hasOneUse() &&
567       match(Src, m_LShr(m_ZExt(m_Value(A)), m_ConstantInt(Cst)))) {
568     // We have three types to worry about here, the type of A, the source of
569     // the truncate (MidSize), and the destination of the truncate. We know that
570     // ASize < MidSize   and MidSize > ResultSize, but don't know the relation
571     // between ASize and ResultSize.
572     unsigned ASize = A->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
573
574     // If the shift amount is larger than the size of A, then the result is
575     // known to be zero because all the input bits got shifted out.
576     if (Cst->getZExtValue() >= ASize)
577       return replaceInstUsesWith(CI, Constant::getNullValue(DestTy));
578
579     // Since we're doing an lshr and a zero extend, and know that the shift
580     // amount is smaller than ASize, it is always safe to do the shift in A's
581     // type, then zero extend or truncate to the result.
582     Value *Shift = Builder.CreateLShr(A, Cst->getZExtValue());
583     Shift->takeName(Src);
584     return CastInst::CreateIntegerCast(Shift, DestTy, false);
585   }
586
587   // FIXME: We should canonicalize to zext/trunc and remove this transform.
588   // Transform trunc(lshr (sext A), Cst) to ashr A, Cst to eliminate type
589   // conversion.
590   // It works because bits coming from sign extension have the same value as
591   // the sign bit of the original value; performing ashr instead of lshr
592   // generates bits of the same value as the sign bit.
593   if (Src->hasOneUse() &&
594       match(Src, m_LShr(m_SExt(m_Value(A)), m_ConstantInt(Cst)))) {
595     Value *SExt = cast<Instruction>(Src)->getOperand(0);
596     const unsigned SExtSize = SExt->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
597     const unsigned ASize = A->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
598     const unsigned CISize = CI.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
599     const unsigned MaxAmt = SExtSize - std::max(CISize, ASize);
600     unsigned ShiftAmt = Cst->getZExtValue();
601
602     // This optimization can be only performed when zero bits generated by
603     // the original lshr aren't pulled into the value after truncation, so we
604     // can only shift by values no larger than the number of extension bits.
605     // FIXME: Instead of bailing when the shift is too large, use and to clear
606     // the extra bits.
607     if (ShiftAmt <= MaxAmt) {
608       if (CISize == ASize)
609         return BinaryOperator::CreateAShr(A, ConstantInt::get(CI.getType(),
610                                           std::min(ShiftAmt, ASize - 1)));
611       if (SExt->hasOneUse()) {
612         Value *Shift = Builder.CreateAShr(A, std::min(ShiftAmt, ASize - 1));
613         Shift->takeName(Src);
614         return CastInst::CreateIntegerCast(Shift, CI.getType(), true);
615       }
616     }
617   }
618
619   if (Instruction *I = shrinkBitwiseLogic(CI))
620     return I;
621
622   if (Instruction *I = shrinkSplatShuffle(CI, Builder))
623     return I;
624
625   if (Instruction *I = shrinkInsertElt(CI, Builder))
626     return I;
627
628   if (Src->hasOneUse() && isa<IntegerType>(SrcTy) &&
629       shouldChangeType(SrcTy, DestTy)) {
630     // Transform "trunc (shl X, cst)" -> "shl (trunc X), cst" so long as the
631     // dest type is native and cst < dest size.
632     if (match(Src, m_Shl(m_Value(A), m_ConstantInt(Cst))) &&
633         !match(A, m_Shr(m_Value(), m_Constant()))) {
634       // Skip shifts of shift by constants. It undoes a combine in
635       // FoldShiftByConstant and is the extend in reg pattern.
636       const unsigned DestSize = DestTy->getScalarSizeInBits();
637       if (Cst->getValue().ult(DestSize)) {
638         Value *NewTrunc = Builder.CreateTrunc(A, DestTy, A->getName() + ".tr");
639
640         return BinaryOperator::Create(
641           Instruction::Shl, NewTrunc,
642           ConstantInt::get(DestTy, Cst->getValue().trunc(DestSize)));
643       }
644     }
645   }
646
647   if (Instruction *I = foldVecTruncToExtElt(CI, *this))
648     return I;
649
650   return nullptr;
651 }
652
653 Instruction *InstCombiner::transformZExtICmp(ICmpInst *ICI, ZExtInst &CI,
654                                              bool DoTransform) {
655   // If we are just checking for a icmp eq of a single bit and zext'ing it
656   // to an integer, then shift the bit to the appropriate place and then
657   // cast to integer to avoid the comparison.
658   if (ConstantInt *Op1C = dyn_cast<ConstantInt>(ICI->getOperand(1))) {
659     const APInt &Op1CV = Op1C->getValue();
660
661     // zext (x <s  0) to i32 --> x>>u31      true if signbit set.
662     // zext (x >s -1) to i32 --> (x>>u31)^1  true if signbit clear.
663     if ((ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && Op1CV.isNullValue()) ||
664         (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT && Op1CV.isAllOnesValue())) {
665       if (!DoTransform) return ICI;
666
667       Value *In = ICI->getOperand(0);
668       Value *Sh = ConstantInt::get(In->getType(),
669                                    In->getType()->getScalarSizeInBits() - 1);
670       In = Builder.CreateLShr(In, Sh, In->getName() + ".lobit");
671       if (In->getType() != CI.getType())
672         In = Builder.CreateIntCast(In, CI.getType(), false /*ZExt*/);
673
674       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT) {
675         Constant *One = ConstantInt::get(In->getType(), 1);
676         In = Builder.CreateXor(In, One, In->getName() + ".not");
677       }
678
679       return replaceInstUsesWith(CI, In);
680     }
681
682     // zext (X == 0) to i32 --> X^1      iff X has only the low bit set.
683     // zext (X == 0) to i32 --> (X>>1)^1 iff X has only the 2nd bit set.
684     // zext (X == 1) to i32 --> X        iff X has only the low bit set.
685     // zext (X == 2) to i32 --> X>>1     iff X has only the 2nd bit set.
686     // zext (X != 0) to i32 --> X        iff X has only the low bit set.
687     // zext (X != 0) to i32 --> X>>1     iff X has only the 2nd bit set.
688     // zext (X != 1) to i32 --> X^1      iff X has only the low bit set.
689     // zext (X != 2) to i32 --> (X>>1)^1 iff X has only the 2nd bit set.
690     if ((Op1CV.isNullValue() || Op1CV.isPowerOf2()) &&
691         // This only works for EQ and NE
692         ICI->isEquality()) {
693       // If Op1C some other power of two, convert:
694       KnownBits Known = computeKnownBits(ICI->getOperand(0), 0, &CI);
695
696       APInt KnownZeroMask(~Known.Zero);
697       if (KnownZeroMask.isPowerOf2()) { // Exactly 1 possible 1?
698         if (!DoTransform) return ICI;
699
700         bool isNE = ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
701         if (!Op1CV.isNullValue() && (Op1CV != KnownZeroMask)) {
702           // (X&4) == 2 --> false
703           // (X&4) != 2 --> true
704           Constant *Res = ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(CI.getContext()),
705                                            isNE);
706           Res = ConstantExpr::getZExt(Res, CI.getType());
707           return replaceInstUsesWith(CI, Res);
708         }
709
710         uint32_t ShAmt = KnownZeroMask.logBase2();
711         Value *In = ICI->getOperand(0);
712         if (ShAmt) {
713           // Perform a logical shr by shiftamt.
714           // Insert the shift to put the result in the low bit.
715           In = Builder.CreateLShr(In, ConstantInt::get(In->getType(), ShAmt),
716                                   In->getName() + ".lobit");
717         }
718
719         if (!Op1CV.isNullValue() == isNE) { // Toggle the low bit.
720           Constant *One = ConstantInt::get(In->getType(), 1);
721           In = Builder.CreateXor(In, One);
722         }
723
724         if (CI.getType() == In->getType())
725           return replaceInstUsesWith(CI, In);
726
727         Value *IntCast = Builder.CreateIntCast(In, CI.getType(), false);
728         return replaceInstUsesWith(CI, IntCast);
729       }
730     }
731   }
732
733   // icmp ne A, B is equal to xor A, B when A and B only really have one bit.
734   // It is also profitable to transform icmp eq into not(xor(A, B)) because that
735   // may lead to additional simplifications.
736   if (ICI->isEquality() && CI.getType() == ICI->getOperand(0)->getType()) {
737     if (IntegerType *ITy = dyn_cast<IntegerType>(CI.getType())) {
738       Value *LHS = ICI->getOperand(0);
739       Value *RHS = ICI->getOperand(1);
740
741       KnownBits KnownLHS = computeKnownBits(LHS, 0, &CI);
742       KnownBits KnownRHS = computeKnownBits(RHS, 0, &CI);
743
744       if (KnownLHS.Zero == KnownRHS.Zero && KnownLHS.One == KnownRHS.One) {
745         APInt KnownBits = KnownLHS.Zero | KnownLHS.One;
746         APInt UnknownBit = ~KnownBits;
747         if (UnknownBit.countPopulation() == 1) {
748           if (!DoTransform) return ICI;
749
750           Value *Result = Builder.CreateXor(LHS, RHS);
751
752           // Mask off any bits that are set and won't be shifted away.
753           if (KnownLHS.One.uge(UnknownBit))
754             Result = Builder.CreateAnd(Result,
755                                         ConstantInt::get(ITy, UnknownBit));
756
757           // Shift the bit we're testing down to the lsb.
758           Result = Builder.CreateLShr(
759                Result, ConstantInt::get(ITy, UnknownBit.countTrailingZeros()));
760
761           if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
762             Result = Builder.CreateXor(Result, ConstantInt::get(ITy, 1));
763           Result->takeName(ICI);
764           return replaceInstUsesWith(CI, Result);
765         }
766       }
767     }
768   }
769
770   return nullptr;
771 }
772
773 /// Determine if the specified value can be computed in the specified wider type
774 /// and produce the same low bits. If not, return false.
775 ///
776 /// If this function returns true, it can also return a non-zero number of bits
777 /// (in BitsToClear) which indicates that the value it computes is correct for
778 /// the zero extend, but that the additional BitsToClear bits need to be zero'd
779 /// out.  For example, to promote something like:
780 ///
781 ///   %B = trunc i64 %A to i32
782 ///   %C = lshr i32 %B, 8
783 ///   %E = zext i32 %C to i64
784 ///
785 /// CanEvaluateZExtd for the 'lshr' will return true, and BitsToClear will be
786 /// set to 8 to indicate that the promoted value needs to have bits 24-31
787 /// cleared in addition to bits 32-63.  Since an 'and' will be generated to
788 /// clear the top bits anyway, doing this has no extra cost.
789 ///
790 /// This function works on both vectors and scalars.
791 static bool canEvaluateZExtd(Value *V, Type *Ty, unsigned &BitsToClear,
792                              InstCombiner &IC, Instruction *CxtI) {
793   BitsToClear = 0;
794   if (isa<Constant>(V))
795     return true;
796
797   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
798   if (!I) return false;
799
800   // If the input is a truncate from the destination type, we can trivially
801   // eliminate it.
802   if (isa<TruncInst>(I) && I->getOperand(0)->getType() == Ty)
803     return true;
804
805   // We can't extend or shrink something that has multiple uses: doing so would
806   // require duplicating the instruction in general, which isn't profitable.
807   if (!I->hasOneUse()) return false;
808
809   unsigned Opc = I->getOpcode(), Tmp;
810   switch (Opc) {
811   case Instruction::ZExt:  // zext(zext(x)) -> zext(x).
812   case Instruction::SExt:  // zext(sext(x)) -> sext(x).
813   case Instruction::Trunc: // zext(trunc(x)) -> trunc(x) or zext(x)
814     return true;
815   case Instruction::And:
816   case Instruction::Or:
817   case Instruction::Xor:
818   case Instruction::Add:
819   case Instruction::Sub:
820   case Instruction::Mul:
821     if (!canEvaluateZExtd(I->getOperand(0), Ty, BitsToClear, IC, CxtI) ||
822         !canEvaluateZExtd(I->getOperand(1), Ty, Tmp, IC, CxtI))
823       return false;
824     // These can all be promoted if neither operand has 'bits to clear'.
825     if (BitsToClear == 0 && Tmp == 0)
826       return true;
827
828     // If the operation is an AND/OR/XOR and the bits to clear are zero in the
829     // other side, BitsToClear is ok.
830     if (Tmp == 0 && I->isBitwiseLogicOp()) {
831       // We use MaskedValueIsZero here for generality, but the case we care
832       // about the most is constant RHS.
833       unsigned VSize = V->getType()->getScalarSizeInBits();
834       if (IC.MaskedValueIsZero(I->getOperand(1),
835                                APInt::getHighBitsSet(VSize, BitsToClear),
836                                0, CxtI))
837         return true;
838     }
839
840     // Otherwise, we don't know how to analyze this BitsToClear case yet.
841     return false;
842
843   case Instruction::Shl:
844     // We can promote shl(x, cst) if we can promote x.  Since shl overwrites the
845     // upper bits we can reduce BitsToClear by the shift amount.
846     if (ConstantInt *Amt = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
847       if (!canEvaluateZExtd(I->getOperand(0), Ty, BitsToClear, IC, CxtI))
848         return false;
849       uint64_t ShiftAmt = Amt->getZExtValue();
850       BitsToClear = ShiftAmt < BitsToClear ? BitsToClear - ShiftAmt : 0;
851       return true;
852     }
853     return false;
854   case Instruction::LShr:
855     // We can promote lshr(x, cst) if we can promote x.  This requires the
856     // ultimate 'and' to clear out the high zero bits we're clearing out though.
857     if (ConstantInt *Amt = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
858       if (!canEvaluateZExtd(I->getOperand(0), Ty, BitsToClear, IC, CxtI))
859         return false;
860       BitsToClear += Amt->getZExtValue();
861       if (BitsToClear > V->getType()->getScalarSizeInBits())
862         BitsToClear = V->getType()->getScalarSizeInBits();
863       return true;
864     }
865     // Cannot promote variable LSHR.
866     return false;
867   case Instruction::Select:
868     if (!canEvaluateZExtd(I->getOperand(1), Ty, Tmp, IC, CxtI) ||
869         !canEvaluateZExtd(I->getOperand(2), Ty, BitsToClear, IC, CxtI) ||
870         // TODO: If important, we could handle the case when the BitsToClear are
871         // known zero in the disagreeing side.
872         Tmp != BitsToClear)
873       return false;
874     return true;
875
876   case Instruction::PHI: {
877     // We can change a phi if we can change all operands.  Note that we never
878     // get into trouble with cyclic PHIs here because we only consider
879     // instructions with a single use.
880     PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
881     if (!canEvaluateZExtd(PN->getIncomingValue(0), Ty, BitsToClear, IC, CxtI))
882       return false;
883     for (unsigned i = 1, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
884       if (!canEvaluateZExtd(PN->getIncomingValue(i), Ty, Tmp, IC, CxtI) ||
885           // TODO: If important, we could handle the case when the BitsToClear
886           // are known zero in the disagreeing input.
887           Tmp != BitsToClear)
888         return false;
889     return true;
890   }
891   default:
892     // TODO: Can handle more cases here.
893     return false;
894   }
895 }
896
897 Instruction *InstCombiner::visitZExt(ZExtInst &CI) {
898   // If this zero extend is only used by a truncate, let the truncate be
899   // eliminated before we try to optimize this zext.
900   if (CI.hasOneUse() && isa<TruncInst>(CI.user_back()))
901     return nullptr;
902
903   // If one of the common conversion will work, do it.
904   if (Instruction *Result = commonCastTransforms(CI))
905     return Result;
906
907   Value *Src = CI.getOperand(0);
908   Type *SrcTy = Src->getType(), *DestTy = CI.getType();
909
910   // Attempt to extend the entire input expression tree to the destination
911   // type.   Only do this if the dest type is a simple type, don't convert the
912   // expression tree to something weird like i93 unless the source is also
913   // strange.
914   unsigned BitsToClear;
915   if ((DestTy->isVectorTy() || shouldChangeType(SrcTy, DestTy)) &&
916       canEvaluateZExtd(Src, DestTy, BitsToClear, *this, &CI)) {
917     assert(BitsToClear <= SrcTy->getScalarSizeInBits() &&
918            "Can't clear more bits than in SrcTy");
919
920     // Okay, we can transform this!  Insert the new expression now.
921     DEBUG(dbgs() << "ICE: EvaluateInDifferentType converting expression type"
922           " to avoid zero extend: " << CI << '\n');
923     Value *Res = EvaluateInDifferentType(Src, DestTy, false);
924     assert(Res->getType() == DestTy);
925
926     uint32_t SrcBitsKept = SrcTy->getScalarSizeInBits()-BitsToClear;
927     uint32_t DestBitSize = DestTy->getScalarSizeInBits();
928
929     // If the high bits are already filled with zeros, just replace this
930     // cast with the result.
931     if (MaskedValueIsZero(Res,
932                           APInt::getHighBitsSet(DestBitSize,
933                                                 DestBitSize-SrcBitsKept),
934                              0, &CI))
935       return replaceInstUsesWith(CI, Res);
936
937     // We need to emit an AND to clear the high bits.
938     Constant *C = ConstantInt::get(Res->getType(),
939                                APInt::getLowBitsSet(DestBitSize, SrcBitsKept));
940     return BinaryOperator::CreateAnd(Res, C);
941   }
942
943   // If this is a TRUNC followed by a ZEXT then we are dealing with integral
944   // types and if the sizes are just right we can convert this into a logical
945   // 'and' which will be much cheaper than the pair of casts.
946   if (TruncInst *CSrc = dyn_cast<TruncInst>(Src)) {   // A->B->C cast
947     // TODO: Subsume this into EvaluateInDifferentType.
948
949     // Get the sizes of the types involved.  We know that the intermediate type
950     // will be smaller than A or C, but don't know the relation between A and C.
951     Value *A = CSrc->getOperand(0);
952     unsigned SrcSize = A->getType()->getScalarSizeInBits();
953     unsigned MidSize = CSrc->getType()->getScalarSizeInBits();
954     unsigned DstSize = CI.getType()->getScalarSizeInBits();
955     // If we're actually extending zero bits, then if
956     // SrcSize <  DstSize: zext(a & mask)
957     // SrcSize == DstSize: a & mask
958     // SrcSize  > DstSize: trunc(a) & mask
959     if (SrcSize < DstSize) {
960       APInt AndValue(APInt::getLowBitsSet(SrcSize, MidSize));
961       Constant *AndConst = ConstantInt::get(A->getType(), AndValue);
962       Value *And = Builder.CreateAnd(A, AndConst, CSrc->getName() + ".mask");
963       return new ZExtInst(And, CI.getType());
964     }
965
966     if (SrcSize == DstSize) {
967       APInt AndValue(APInt::getLowBitsSet(SrcSize, MidSize));
968       return BinaryOperator::CreateAnd(A, ConstantInt::get(A->getType(),
969                                                            AndValue));
970     }
971     if (SrcSize > DstSize) {
972       Value *Trunc = Builder.CreateTrunc(A, CI.getType());
973       APInt AndValue(APInt::getLowBitsSet(DstSize, MidSize));
974       return BinaryOperator::CreateAnd(Trunc,
975                                        ConstantInt::get(Trunc->getType(),
976                                                         AndValue));
977     }
978   }
979
980   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Src))
981     return transformZExtICmp(ICI, CI);
982
983   BinaryOperator *SrcI = dyn_cast<BinaryOperator>(Src);
984   if (SrcI && SrcI->getOpcode() == Instruction::Or) {
985     // zext (or icmp, icmp) -> or (zext icmp), (zext icmp) if at least one
986     // of the (zext icmp) can be eliminated. If so, immediately perform the
987     // according elimination.
988     ICmpInst *LHS = dyn_cast<ICmpInst>(SrcI->getOperand(0));
989     ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(SrcI->getOperand(1));
990     if (LHS && RHS && LHS->hasOneUse() && RHS->hasOneUse() &&
991         (transformZExtICmp(LHS, CI, false) ||
992          transformZExtICmp(RHS, CI, false))) {
993       // zext (or icmp, icmp) -> or (zext icmp), (zext icmp)
994       Value *LCast = Builder.CreateZExt(LHS, CI.getType(), LHS->getName());
995       Value *RCast = Builder.CreateZExt(RHS, CI.getType(), RHS->getName());
996       BinaryOperator *Or = BinaryOperator::Create(Instruction::Or, LCast, RCast);
997
998       // Perform the elimination.
999       if (auto *LZExt = dyn_cast<ZExtInst>(LCast))
1000         transformZExtICmp(LHS, *LZExt);
1001       if (auto *RZExt = dyn_cast<ZExtInst>(RCast))
1002         transformZExtICmp(RHS, *RZExt);
1003
1004       return Or;
1005     }
1006   }
1007
1008   // zext(trunc(X) & C) -> (X & zext(C)).
1009   Constant *C;
1010   Value *X;
1011   if (SrcI &&
1012       match(SrcI, m_OneUse(m_And(m_Trunc(m_Value(X)), m_Constant(C)))) &&
1013       X->getType() == CI.getType())
1014     return BinaryOperator::CreateAnd(X, ConstantExpr::getZExt(C, CI.getType()));
1015
1016   // zext((trunc(X) & C) ^ C) -> ((X & zext(C)) ^ zext(C)).
1017   Value *And;
1018   if (SrcI && match(SrcI, m_OneUse(m_Xor(m_Value(And), m_Constant(C)))) &&
1019       match(And, m_OneUse(m_And(m_Trunc(m_Value(X)), m_Specific(C)))) &&
1020       X->getType() == CI.getType()) {
1021     Constant *ZC = ConstantExpr::getZExt(C, CI.getType());
1022     return BinaryOperator::CreateXor(Builder.CreateAnd(X, ZC), ZC);
1023   }
1024
1025   return nullptr;
1026 }
1027
1028 /// Transform (sext icmp) to bitwise / integer operations to eliminate the icmp.
1029 Instruction *InstCombiner::transformSExtICmp(ICmpInst *ICI, Instruction &CI) {
1030   Value *Op0 = ICI->getOperand(0), *Op1 = ICI->getOperand(1);
1031   ICmpInst::Predicate Pred = ICI->getPredicate();
1032
1033   // Don't bother if Op1 isn't of vector or integer type.
1034   if (!Op1->getType()->isIntOrIntVectorTy())
1035     return nullptr;
1036
1037   if (Constant *Op1C = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
1038     // (x <s  0) ? -1 : 0 -> ashr x, 31        -> all ones if negative
1039     // (x >s -1) ? -1 : 0 -> not (ashr x, 31)  -> all ones if positive
1040     if ((Pred == ICmpInst::ICMP_SLT && Op1C->isNullValue()) ||
1041         (Pred == ICmpInst::ICMP_SGT && Op1C->isAllOnesValue())) {
1042
1043       Value *Sh = ConstantInt::get(Op0->getType(),
1044                                    Op0->getType()->getScalarSizeInBits()-1);
1045       Value *In = Builder.CreateAShr(Op0, Sh, Op0->getName() + ".lobit");
1046       if (In->getType() != CI.getType())
1047         In = Builder.CreateIntCast(In, CI.getType(), true /*SExt*/);
1048
1049       if (Pred == ICmpInst::ICMP_SGT)
1050         In = Builder.CreateNot(In, In->getName() + ".not");
1051       return replaceInstUsesWith(CI, In);
1052     }
1053   }
1054
1055   if (ConstantInt *Op1C = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
1056     // If we know that only one bit of the LHS of the icmp can be set and we
1057     // have an equality comparison with zero or a power of 2, we can transform
1058     // the icmp and sext into bitwise/integer operations.
1059     if (ICI->hasOneUse() &&
1060         ICI->isEquality() && (Op1C->isZero() || Op1C->getValue().isPowerOf2())){
1061       KnownBits Known = computeKnownBits(Op0, 0, &CI);
1062
1063       APInt KnownZeroMask(~Known.Zero);
1064       if (KnownZeroMask.isPowerOf2()) {
1065         Value *In = ICI->getOperand(0);
1066
1067         // If the icmp tests for a known zero bit we can constant fold it.
1068         if (!Op1C->isZero() && Op1C->getValue() != KnownZeroMask) {
1069           Value *V = Pred == ICmpInst::ICMP_NE ?
1070                        ConstantInt::getAllOnesValue(CI.getType()) :
1071                        ConstantInt::getNullValue(CI.getType());
1072           return replaceInstUsesWith(CI, V);
1073         }
1074
1075         if (!Op1C->isZero() == (Pred == ICmpInst::ICMP_NE)) {
1076           // sext ((x & 2^n) == 0)   -> (x >> n) - 1
1077           // sext ((x & 2^n) != 2^n) -> (x >> n) - 1
1078           unsigned ShiftAmt = KnownZeroMask.countTrailingZeros();
1079           // Perform a right shift to place the desired bit in the LSB.
1080           if (ShiftAmt)
1081             In = Builder.CreateLShr(In,
1082                                     ConstantInt::get(In->getType(), ShiftAmt));
1083
1084           // At this point "In" is either 1 or 0. Subtract 1 to turn
1085           // {1, 0} -> {0, -1}.
1086           In = Builder.CreateAdd(In,
1087                                  ConstantInt::getAllOnesValue(In->getType()),
1088                                  "sext");
1089         } else {
1090           // sext ((x & 2^n) != 0)   -> (x << bitwidth-n) a>> bitwidth-1
1091           // sext ((x & 2^n) == 2^n) -> (x << bitwidth-n) a>> bitwidth-1
1092           unsigned ShiftAmt = KnownZeroMask.countLeadingZeros();
1093           // Perform a left shift to place the desired bit in the MSB.
1094           if (ShiftAmt)
1095             In = Builder.CreateShl(In,
1096                                    ConstantInt::get(In->getType(), ShiftAmt));
1097
1098           // Distribute the bit over the whole bit width.
1099           In = Builder.CreateAShr(In, ConstantInt::get(In->getType(),
1100                                   KnownZeroMask.getBitWidth() - 1), "sext");
1101         }
1102
1103         if (CI.getType() == In->getType())
1104           return replaceInstUsesWith(CI, In);
1105         return CastInst::CreateIntegerCast(In, CI.getType(), true/*SExt*/);
1106       }
1107     }
1108   }
1109
1110   return nullptr;
1111 }
1112
1113 /// Return true if we can take the specified value and return it as type Ty
1114 /// without inserting any new casts and without changing the value of the common
1115 /// low bits.  This is used by code that tries to promote integer operations to
1116 /// a wider types will allow us to eliminate the extension.
1117 ///
1118 /// This function works on both vectors and scalars.
1119 ///
1120 static bool canEvaluateSExtd(Value *V, Type *Ty) {
1121   assert(V->getType()->getScalarSizeInBits() < Ty->getScalarSizeInBits() &&
1122          "Can't sign extend type to a smaller type");
1123   // If this is a constant, it can be trivially promoted.
1124   if (isa<Constant>(V))
1125     return true;
1126
1127   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
1128   if (!I) return false;
1129
1130   // If this is a truncate from the dest type, we can trivially eliminate it.
1131   if (isa<TruncInst>(I) && I->getOperand(0)->getType() == Ty)
1132     return true;
1133
1134   // We can't extend or shrink something that has multiple uses: doing so would
1135   // require duplicating the instruction in general, which isn't profitable.
1136   if (!I->hasOneUse()) return false;
1137
1138   switch (I->getOpcode()) {
1139   case Instruction::SExt:  // sext(sext(x)) -> sext(x)
1140   case Instruction::ZExt:  // sext(zext(x)) -> zext(x)
1141   case Instruction::Trunc: // sext(trunc(x)) -> trunc(x) or sext(x)
1142     return true;
1143   case Instruction::And:
1144   case Instruction::Or:
1145   case Instruction::Xor:
1146   case Instruction::Add:
1147   case Instruction::Sub:
1148   case Instruction::Mul:
1149     // These operators can all arbitrarily be extended if their inputs can.
1150     return canEvaluateSExtd(I->getOperand(0), Ty) &&
1151            canEvaluateSExtd(I->getOperand(1), Ty);
1152
1153   //case Instruction::Shl:   TODO
1154   //case Instruction::LShr:  TODO
1155
1156   case Instruction::Select:
1157     return canEvaluateSExtd(I->getOperand(1), Ty) &&
1158            canEvaluateSExtd(I->getOperand(2), Ty);
1159
1160   case Instruction::PHI: {
1161     // We can change a phi if we can change all operands.  Note that we never
1162     // get into trouble with cyclic PHIs here because we only consider
1163     // instructions with a single use.
1164     PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
1165     for (Value *IncValue : PN->incoming_values())
1166       if (!canEvaluateSExtd(IncValue, Ty)) return false;
1167     return true;
1168   }
1169   default:
1170     // TODO: Can handle more cases here.
1171     break;
1172   }
1173
1174   return false;
1175 }
1176
1177 Instruction *InstCombiner::visitSExt(SExtInst &CI) {
1178   // If this sign extend is only used by a truncate, let the truncate be
1179   // eliminated before we try to optimize this sext.
1180   if (CI.hasOneUse() && isa<TruncInst>(CI.user_back()))
1181     return nullptr;
1182
1183   if (Instruction *I = commonCastTransforms(CI))
1184     return I;
1185
1186   Value *Src = CI.getOperand(0);
1187   Type *SrcTy = Src->getType(), *DestTy = CI.getType();
1188
1189   // If we know that the value being extended is positive, we can use a zext
1190   // instead.
1191   KnownBits Known = computeKnownBits(Src, 0, &CI);
1192   if (Known.isNonNegative()) {
1193     Value *ZExt = Builder.CreateZExt(Src, DestTy);
1194     return replaceInstUsesWith(CI, ZExt);
1195   }
1196
1197   // Attempt to extend the entire input expression tree to the destination
1198   // type.   Only do this if the dest type is a simple type, don't convert the
1199   // expression tree to something weird like i93 unless the source is also
1200   // strange.
1201   if ((DestTy->isVectorTy() || shouldChangeType(SrcTy, DestTy)) &&
1202       canEvaluateSExtd(Src, DestTy)) {
1203     // Okay, we can transform this!  Insert the new expression now.
1204     DEBUG(dbgs() << "ICE: EvaluateInDifferentType converting expression type"
1205           " to avoid sign extend: " << CI << '\n');
1206     Value *Res = EvaluateInDifferentType(Src, DestTy, true);
1207     assert(Res->getType() == DestTy);
1208
1209     uint32_t SrcBitSize = SrcTy->getScalarSizeInBits();
1210     uint32_t DestBitSize = DestTy->getScalarSizeInBits();
1211
1212     // If the high bits are already filled with sign bit, just replace this
1213     // cast with the result.
1214     if (ComputeNumSignBits(Res, 0, &CI) > DestBitSize - SrcBitSize)
1215       return replaceInstUsesWith(CI, Res);
1216
1217     // We need to emit a shl + ashr to do the sign extend.
1218     Value *ShAmt = ConstantInt::get(DestTy, DestBitSize-SrcBitSize);
1219     return BinaryOperator::CreateAShr(Builder.CreateShl(Res, ShAmt, "sext"),
1220                                       ShAmt);
1221   }
1222
1223   // If the input is a trunc from the destination type, then turn sext(trunc(x))
1224   // into shifts.
1225   Value *X;
1226   if (match(Src, m_OneUse(m_Trunc(m_Value(X)))) && X->getType() == DestTy) {
1227     // sext(trunc(X)) --> ashr(shl(X, C), C)
1228     unsigned SrcBitSize = SrcTy->getScalarSizeInBits();
1229     unsigned DestBitSize = DestTy->getScalarSizeInBits();
1230     Constant *ShAmt = ConstantInt::get(DestTy, DestBitSize - SrcBitSize);
1231     return BinaryOperator::CreateAShr(Builder.CreateShl(X, ShAmt), ShAmt);
1232   }
1233
1234   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Src))
1235     return transformSExtICmp(ICI, CI);
1236
1237   // If the input is a shl/ashr pair of a same constant, then this is a sign
1238   // extension from a smaller value.  If we could trust arbitrary bitwidth
1239   // integers, we could turn this into a truncate to the smaller bit and then
1240   // use a sext for the whole extension.  Since we don't, look deeper and check
1241   // for a truncate.  If the source and dest are the same type, eliminate the
1242   // trunc and extend and just do shifts.  For example, turn:
1243   //   %a = trunc i32 %i to i8
1244   //   %b = shl i8 %a, 6
1245   //   %c = ashr i8 %b, 6
1246   //   %d = sext i8 %c to i32
1247   // into:
1248   //   %a = shl i32 %i, 30
1249   //   %d = ashr i32 %a, 30
1250   Value *A = nullptr;
1251   // TODO: Eventually this could be subsumed by EvaluateInDifferentType.
1252   ConstantInt *BA = nullptr, *CA = nullptr;
1253   if (match(Src, m_AShr(m_Shl(m_Trunc(m_Value(A)), m_ConstantInt(BA)),
1254                         m_ConstantInt(CA))) &&
1255       BA == CA && A->getType() == CI.getType()) {
1256     unsigned MidSize = Src->getType()->getScalarSizeInBits();
1257     unsigned SrcDstSize = CI.getType()->getScalarSizeInBits();
1258     unsigned ShAmt = CA->getZExtValue()+SrcDstSize-MidSize;
1259     Constant *ShAmtV = ConstantInt::get(CI.getType(), ShAmt);
1260     A = Builder.CreateShl(A, ShAmtV, CI.getName());
1261     return BinaryOperator::CreateAShr(A, ShAmtV);
1262   }
1263
1264   return nullptr;
1265 }
1266
1267
1268 /// Return a Constant* for the specified floating-point constant if it fits
1269 /// in the specified FP type without changing its value.
1270 static Constant *fitsInFPType(ConstantFP *CFP, const fltSemantics &Sem) {
1271   bool losesInfo;
1272   APFloat F = CFP->getValueAPF();
1273   (void)F.convert(Sem, APFloat::rmNearestTiesToEven, &losesInfo);
1274   if (!losesInfo)
1275     return ConstantFP::get(CFP->getContext(), F);
1276   return nullptr;
1277 }
1278
1279 /// Look through floating-point extensions until we get the source value.
1280 static Value *lookThroughFPExtensions(Value *V) {
1281   while (auto *FPExt = dyn_cast<FPExtInst>(V))
1282     V = FPExt->getOperand(0);
1283
1284   // If this value is a constant, return the constant in the smallest FP type
1285   // that can accurately represent it.  This allows us to turn
1286   // (float)((double)X+2.0) into x+2.0f.
1287   if (auto *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(V)) {
1288     if (CFP->getType() == Type::getPPC_FP128Ty(V->getContext()))
1289       return V;  // No constant folding of this.
1290     // See if the value can be truncated to half and then reextended.
1291     if (Value *V = fitsInFPType(CFP, APFloat::IEEEhalf()))
1292       return V;
1293     // See if the value can be truncated to float and then reextended.
1294     if (Value *V = fitsInFPType(CFP, APFloat::IEEEsingle()))
1295       return V;
1296     if (CFP->getType()->isDoubleTy())
1297       return V;  // Won't shrink.
1298     if (Value *V = fitsInFPType(CFP, APFloat::IEEEdouble()))
1299       return V;
1300     // Don't try to shrink to various long double types.
1301   }
1302
1303   return V;
1304 }
1305
1306 Instruction *InstCombiner::visitFPTrunc(FPTruncInst &CI) {
1307   if (Instruction *I = commonCastTransforms(CI))
1308     return I;
1309   // If we have fptrunc(OpI (fpextend x), (fpextend y)), we would like to
1310   // simplify this expression to avoid one or more of the trunc/extend
1311   // operations if we can do so without changing the numerical results.
1312   //
1313   // The exact manner in which the widths of the operands interact to limit
1314   // what we can and cannot do safely varies from operation to operation, and
1315   // is explained below in the various case statements.
1316   BinaryOperator *OpI = dyn_cast<BinaryOperator>(CI.getOperand(0));
1317   if (OpI && OpI->hasOneUse()) {
1318     Value *LHSOrig = lookThroughFPExtensions(OpI->getOperand(0));
1319     Value *RHSOrig = lookThroughFPExtensions(OpI->getOperand(1));
1320     unsigned OpWidth = OpI->getType()->getFPMantissaWidth();
1321     unsigned LHSWidth = LHSOrig->getType()->getFPMantissaWidth();
1322     unsigned RHSWidth = RHSOrig->getType()->getFPMantissaWidth();
1323     unsigned SrcWidth = std::max(LHSWidth, RHSWidth);
1324     unsigned DstWidth = CI.getType()->getFPMantissaWidth();
1325     switch (OpI->getOpcode()) {
1326       default: break;
1327       case Instruction::FAdd:
1328       case Instruction::FSub:
1329         // For addition and subtraction, the infinitely precise result can
1330         // essentially be arbitrarily wide; proving that double rounding
1331         // will not occur because the result of OpI is exact (as we will for
1332         // FMul, for example) is hopeless.  However, we *can* nonetheless
1333         // frequently know that double rounding cannot occur (or that it is
1334         // innocuous) by taking advantage of the specific structure of
1335         // infinitely-precise results that admit double rounding.
1336         //
1337         // Specifically, if OpWidth >= 2*DstWdith+1 and DstWidth is sufficient
1338         // to represent both sources, we can guarantee that the double
1339         // rounding is innocuous (See p50 of Figueroa's 2000 PhD thesis,
1340         // "A Rigorous Framework for Fully Supporting the IEEE Standard ..."
1341         // for proof of this fact).
1342         //
1343         // Note: Figueroa does not consider the case where DstFormat !=
1344         // SrcFormat.  It's possible (likely even!) that this analysis
1345         // could be tightened for those cases, but they are rare (the main
1346         // case of interest here is (float)((double)float + float)).
1347         if (OpWidth >= 2*DstWidth+1 && DstWidth >= SrcWidth) {
1348           if (LHSOrig->getType() != CI.getType())
1349             LHSOrig = Builder.CreateFPExt(LHSOrig, CI.getType());
1350           if (RHSOrig->getType() != CI.getType())
1351             RHSOrig = Builder.CreateFPExt(RHSOrig, CI.getType());
1352           Instruction *RI =
1353             BinaryOperator::Create(OpI->getOpcode(), LHSOrig, RHSOrig);
1354           RI->copyFastMathFlags(OpI);
1355           return RI;
1356         }
1357         break;
1358       case Instruction::FMul:
1359         // For multiplication, the infinitely precise result has at most
1360         // LHSWidth + RHSWidth significant bits; if OpWidth is sufficient
1361         // that such a value can be exactly represented, then no double
1362         // rounding can possibly occur; we can safely perform the operation
1363         // in the destination format if it can represent both sources.
1364         if (OpWidth >= LHSWidth + RHSWidth && DstWidth >= SrcWidth) {
1365           if (LHSOrig->getType() != CI.getType())
1366             LHSOrig = Builder.CreateFPExt(LHSOrig, CI.getType());
1367           if (RHSOrig->getType() != CI.getType())
1368             RHSOrig = Builder.CreateFPExt(RHSOrig, CI.getType());
1369           Instruction *RI =
1370             BinaryOperator::CreateFMul(LHSOrig, RHSOrig);
1371           RI->copyFastMathFlags(OpI);
1372           return RI;
1373         }
1374         break;
1375       case Instruction::FDiv:
1376         // For division, we use again use the bound from Figueroa's
1377         // dissertation.  I am entirely certain that this bound can be
1378         // tightened in the unbalanced operand case by an analysis based on
1379         // the diophantine rational approximation bound, but the well-known
1380         // condition used here is a good conservative first pass.
1381         // TODO: Tighten bound via rigorous analysis of the unbalanced case.
1382         if (OpWidth >= 2*DstWidth && DstWidth >= SrcWidth) {
1383           if (LHSOrig->getType() != CI.getType())
1384             LHSOrig = Builder.CreateFPExt(LHSOrig, CI.getType());
1385           if (RHSOrig->getType() != CI.getType())
1386             RHSOrig = Builder.CreateFPExt(RHSOrig, CI.getType());
1387           Instruction *RI =
1388             BinaryOperator::CreateFDiv(LHSOrig, RHSOrig);
1389           RI->copyFastMathFlags(OpI);
1390           return RI;
1391         }
1392         break;
1393       case Instruction::FRem:
1394         // Remainder is straightforward.  Remainder is always exact, so the
1395         // type of OpI doesn't enter into things at all.  We simply evaluate
1396         // in whichever source type is larger, then convert to the
1397         // destination type.
1398         if (SrcWidth == OpWidth)
1399           break;
1400         if (LHSWidth < SrcWidth)
1401           LHSOrig = Builder.CreateFPExt(LHSOrig, RHSOrig->getType());
1402         else if (RHSWidth <= SrcWidth)
1403           RHSOrig = Builder.CreateFPExt(RHSOrig, LHSOrig->getType());
1404         if (LHSOrig != OpI->getOperand(0) || RHSOrig != OpI->getOperand(1)) {
1405           Value *ExactResult = Builder.CreateFRem(LHSOrig, RHSOrig);
1406           if (Instruction *RI = dyn_cast<Instruction>(ExactResult))
1407             RI->copyFastMathFlags(OpI);
1408           return CastInst::CreateFPCast(ExactResult, CI.getType());
1409         }
1410     }
1411
1412     // (fptrunc (fneg x)) -> (fneg (fptrunc x))
1413     if (BinaryOperator::isFNeg(OpI)) {
1414       Value *InnerTrunc = Builder.CreateFPTrunc(OpI->getOperand(1),
1415                                                 CI.getType());
1416       Instruction *RI = BinaryOperator::CreateFNeg(InnerTrunc);
1417       RI->copyFastMathFlags(OpI);
1418       return RI;
1419     }
1420   }
1421
1422   // (fptrunc (select cond, R1, Cst)) -->
1423   // (select cond, (fptrunc R1), (fptrunc Cst))
1424   //
1425   //  - but only if this isn't part of a min/max operation, else we'll
1426   // ruin min/max canonical form which is to have the select and
1427   // compare's operands be of the same type with no casts to look through.
1428   Value *LHS, *RHS;
1429   SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(CI.getOperand(0));
1430   if (SI &&
1431       (isa<ConstantFP>(SI->getOperand(1)) ||
1432        isa<ConstantFP>(SI->getOperand(2))) &&
1433       matchSelectPattern(SI, LHS, RHS).Flavor == SPF_UNKNOWN) {
1434     Value *LHSTrunc = Builder.CreateFPTrunc(SI->getOperand(1), CI.getType());
1435     Value *RHSTrunc = Builder.CreateFPTrunc(SI->getOperand(2), CI.getType());
1436     return SelectInst::Create(SI->getOperand(0), LHSTrunc, RHSTrunc);
1437   }
1438
1439   IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(CI.getOperand(0));
1440   if (II) {
1441     switch (II->getIntrinsicID()) {
1442     default: break;
1443     case Intrinsic::fabs:
1444     case Intrinsic::ceil:
1445     case Intrinsic::floor:
1446     case Intrinsic::rint:
1447     case Intrinsic::round:
1448     case Intrinsic::nearbyint:
1449     case Intrinsic::trunc: {
1450       Value *Src = II->getArgOperand(0);
1451       if (!Src->hasOneUse())
1452         break;
1453
1454       // Except for fabs, this transformation requires the input of the unary FP
1455       // operation to be itself an fpext from the type to which we're
1456       // truncating.
1457       if (II->getIntrinsicID() != Intrinsic::fabs) {
1458         FPExtInst *FPExtSrc = dyn_cast<FPExtInst>(Src);
1459         if (!FPExtSrc || FPExtSrc->getOperand(0)->getType() != CI.getType())
1460           break;
1461       }
1462
1463       // Do unary FP operation on smaller type.
1464       // (fptrunc (fabs x)) -> (fabs (fptrunc x))
1465       Value *InnerTrunc = Builder.CreateFPTrunc(Src, CI.getType());
1466       Type *IntrinsicType[] = { CI.getType() };
1467       Function *Overload = Intrinsic::getDeclaration(
1468         CI.getModule(), II->getIntrinsicID(), IntrinsicType);
1469
1470       SmallVector<OperandBundleDef, 1> OpBundles;
1471       II->getOperandBundlesAsDefs(OpBundles);
1472
1473       Value *Args[] = { InnerTrunc };
1474       CallInst *NewCI =  CallInst::Create(Overload, Args,
1475                                           OpBundles, II->getName());
1476       NewCI->copyFastMathFlags(II);
1477       return NewCI;
1478     }
1479     }
1480   }
1481
1482   if (Instruction *I = shrinkInsertElt(CI, Builder))
1483     return I;
1484
1485   return nullptr;
1486 }
1487
1488 Instruction *InstCombiner::visitFPExt(CastInst &CI) {
1489   return commonCastTransforms(CI);
1490 }
1491
1492 // fpto{s/u}i({u/s}itofp(X)) --> X or zext(X) or sext(X) or trunc(X)
1493 // This is safe if the intermediate type has enough bits in its mantissa to
1494 // accurately represent all values of X.  For example, this won't work with
1495 // i64 -> float -> i64.
1496 Instruction *InstCombiner::FoldItoFPtoI(Instruction &FI) {
1497   if (!isa<UIToFPInst>(FI.getOperand(0)) && !isa<SIToFPInst>(FI.getOperand(0)))
1498     return nullptr;
1499   Instruction *OpI = cast<Instruction>(FI.getOperand(0));
1500
1501   Value *SrcI = OpI->getOperand(0);
1502   Type *FITy = FI.getType();
1503   Type *OpITy = OpI->getType();
1504   Type *SrcTy = SrcI->getType();
1505   bool IsInputSigned = isa<SIToFPInst>(OpI);
1506   bool IsOutputSigned = isa<FPToSIInst>(FI);
1507
1508   // We can safely assume the conversion won't overflow the output range,
1509   // because (for example) (uint8_t)18293.f is undefined behavior.
1510
1511   // Since we can assume the conversion won't overflow, our decision as to
1512   // whether the input will fit in the float should depend on the minimum
1513   // of the input range and output range.
1514
1515   // This means this is also safe for a signed input and unsigned output, since
1516   // a negative input would lead to undefined behavior.
1517   int InputSize = (int)SrcTy->getScalarSizeInBits() - IsInputSigned;
1518   int OutputSize = (int)FITy->getScalarSizeInBits() - IsOutputSigned;
1519   int ActualSize = std::min(InputSize, OutputSize);
1520
1521   if (ActualSize <= OpITy->getFPMantissaWidth()) {
1522     if (FITy->getScalarSizeInBits() > SrcTy->getScalarSizeInBits()) {
1523       if (IsInputSigned && IsOutputSigned)
1524         return new SExtInst(SrcI, FITy);
1525       return new ZExtInst(SrcI, FITy);
1526     }
1527     if (FITy->getScalarSizeInBits() < SrcTy->getScalarSizeInBits())
1528       return new TruncInst(SrcI, FITy);
1529     if (SrcTy == FITy)
1530       return replaceInstUsesWith(FI, SrcI);
1531     return new BitCastInst(SrcI, FITy);
1532   }
1533   return nullptr;
1534 }
1535
1536 Instruction *InstCombiner::visitFPToUI(FPToUIInst &FI) {
1537   Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(FI.getOperand(0));
1538   if (!OpI)
1539     return commonCastTransforms(FI);
1540
1541   if (Instruction *I = FoldItoFPtoI(FI))
1542     return I;
1543
1544   return commonCastTransforms(FI);
1545 }
1546
1547 Instruction *InstCombiner::visitFPToSI(FPToSIInst &FI) {
1548   Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(FI.getOperand(0));
1549   if (!OpI)
1550     return commonCastTransforms(FI);
1551
1552   if (Instruction *I = FoldItoFPtoI(FI))
1553     return I;
1554
1555   return commonCastTransforms(FI);
1556 }
1557
1558 Instruction *InstCombiner::visitUIToFP(CastInst &CI) {
1559   return commonCastTransforms(CI);
1560 }
1561
1562 Instruction *InstCombiner::visitSIToFP(CastInst &CI) {
1563   return commonCastTransforms(CI);
1564 }
1565
1566 Instruction *InstCombiner::visitIntToPtr(IntToPtrInst &CI) {
1567   // If the source integer type is not the intptr_t type for this target, do a
1568   // trunc or zext to the intptr_t type, then inttoptr of it.  This allows the
1569   // cast to be exposed to other transforms.
1570   unsigned AS = CI.getAddressSpace();
1571   if (CI.getOperand(0)->getType()->getScalarSizeInBits() !=
1572       DL.getPointerSizeInBits(AS)) {
1573     Type *Ty = DL.getIntPtrType(CI.getContext(), AS);
1574     if (CI.getType()->isVectorTy()) // Handle vectors of pointers.
1575       Ty = VectorType::get(Ty, CI.getType()->getVectorNumElements());
1576
1577     Value *P = Builder.CreateZExtOrTrunc(CI.getOperand(0), Ty);
1578     return new IntToPtrInst(P, CI.getType());
1579   }
1580
1581   if (Instruction *I = commonCastTransforms(CI))
1582     return I;
1583
1584   return nullptr;
1585 }
1586
1587 /// @brief Implement the transforms for cast of pointer (bitcast/ptrtoint)
1588 Instruction *InstCombiner::commonPointerCastTransforms(CastInst &CI) {
1589   Value *Src = CI.getOperand(0);
1590
1591   if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Src)) {
1592     // If casting the result of a getelementptr instruction with no offset, turn
1593     // this into a cast of the original pointer!
1594     if (GEP->hasAllZeroIndices() &&
1595         // If CI is an addrspacecast and GEP changes the poiner type, merging
1596         // GEP into CI would undo canonicalizing addrspacecast with different
1597         // pointer types, causing infinite loops.
1598         (!isa<AddrSpaceCastInst>(CI) ||
1599          GEP->getType() == GEP->getPointerOperandType())) {
1600       // Changing the cast operand is usually not a good idea but it is safe
1601       // here because the pointer operand is being replaced with another
1602       // pointer operand so the opcode doesn't need to change.
1603       Worklist.Add(GEP);
1604       CI.setOperand(0, GEP->getOperand(0));
1605       return &CI;
1606     }
1607   }
1608
1609   return commonCastTransforms(CI);
1610 }
1611
1612 Instruction *InstCombiner::visitPtrToInt(PtrToIntInst &CI) {
1613   // If the destination integer type is not the intptr_t type for this target,
1614   // do a ptrtoint to intptr_t then do a trunc or zext.  This allows the cast
1615   // to be exposed to other transforms.
1616
1617   Type *Ty = CI.getType();
1618   unsigned AS = CI.getPointerAddressSpace();
1619
1620   if (Ty->getScalarSizeInBits() == DL.getPointerSizeInBits(AS))
1621     return commonPointerCastTransforms(CI);
1622
1623   Type *PtrTy = DL.getIntPtrType(CI.getContext(), AS);
1624   if (Ty->isVectorTy()) // Handle vectors of pointers.
1625     PtrTy = VectorType::get(PtrTy, Ty->getVectorNumElements());
1626
1627   Value *P = Builder.CreatePtrToInt(CI.getOperand(0), PtrTy);
1628   return CastInst::CreateIntegerCast(P, Ty, /*isSigned=*/false);
1629 }
1630
1631 /// This input value (which is known to have vector type) is being zero extended
1632 /// or truncated to the specified vector type.
1633 /// Try to replace it with a shuffle (and vector/vector bitcast) if possible.
1634 ///
1635 /// The source and destination vector types may have different element types.
1636 static Instruction *optimizeVectorResize(Value *InVal, VectorType *DestTy,
1637                                          InstCombiner &IC) {
1638   // We can only do this optimization if the output is a multiple of the input
1639   // element size, or the input is a multiple of the output element size.
1640   // Convert the input type to have the same element type as the output.
1641   VectorType *SrcTy = cast<VectorType>(InVal->getType());
1642
1643   if (SrcTy->getElementType() != DestTy->getElementType()) {
1644     // The input types don't need to be identical, but for now they must be the
1645     // same size.  There is no specific reason we couldn't handle things like
1646     // <4 x i16> -> <4 x i32> by bitcasting to <2 x i32> but haven't gotten
1647     // there yet.
1648     if (SrcTy->getElementType()->getPrimitiveSizeInBits() !=
1649         DestTy->getElementType()->getPrimitiveSizeInBits())
1650       return nullptr;
1651
1652     SrcTy = VectorType::get(DestTy->getElementType(), SrcTy->getNumElements());
1653     InVal = IC.Builder.CreateBitCast(InVal, SrcTy);
1654   }
1655
1656   // Now that the element types match, get the shuffle mask and RHS of the
1657   // shuffle to use, which depends on whether we're increasing or decreasing the
1658   // size of the input.
1659   SmallVector<uint32_t, 16> ShuffleMask;
1660   Value *V2;
1661
1662   if (SrcTy->getNumElements() > DestTy->getNumElements()) {
1663     // If we're shrinking the number of elements, just shuffle in the low
1664     // elements from the input and use undef as the second shuffle input.
1665     V2 = UndefValue::get(SrcTy);
1666     for (unsigned i = 0, e = DestTy->getNumElements(); i != e; ++i)
1667       ShuffleMask.push_back(i);
1668
1669   } else {
1670     // If we're increasing the number of elements, shuffle in all of the
1671     // elements from InVal and fill the rest of the result elements with zeros
1672     // from a constant zero.
1673     V2 = Constant::getNullValue(SrcTy);
1674     unsigned SrcElts = SrcTy->getNumElements();
1675     for (unsigned i = 0, e = SrcElts; i != e; ++i)
1676       ShuffleMask.push_back(i);
1677
1678     // The excess elements reference the first element of the zero input.
1679     for (unsigned i = 0, e = DestTy->getNumElements()-SrcElts; i != e; ++i)
1680       ShuffleMask.push_back(SrcElts);
1681   }
1682
1683   return new ShuffleVectorInst(InVal, V2,
1684                                ConstantDataVector::get(V2->getContext(),
1685                                                        ShuffleMask));
1686 }
1687
1688 static bool isMultipleOfTypeSize(unsigned Value, Type *Ty) {
1689   return Value % Ty->getPrimitiveSizeInBits() == 0;
1690 }
1691
1692 static unsigned getTypeSizeIndex(unsigned Value, Type *Ty) {
1693   return Value / Ty->getPrimitiveSizeInBits();
1694 }
1695
1696 /// V is a value which is inserted into a vector of VecEltTy.
1697 /// Look through the value to see if we can decompose it into
1698 /// insertions into the vector.  See the example in the comment for
1699 /// OptimizeIntegerToVectorInsertions for the pattern this handles.
1700 /// The type of V is always a non-zero multiple of VecEltTy's size.
1701 /// Shift is the number of bits between the lsb of V and the lsb of
1702 /// the vector.
1703 ///
1704 /// This returns false if the pattern can't be matched or true if it can,
1705 /// filling in Elements with the elements found here.
1706 static bool collectInsertionElements(Value *V, unsigned Shift,
1707                                      SmallVectorImpl<Value *> &Elements,
1708                                      Type *VecEltTy, bool isBigEndian) {
1709   assert(isMultipleOfTypeSize(Shift, VecEltTy) &&
1710          "Shift should be a multiple of the element type size");
1711
1712   // Undef values never contribute useful bits to the result.
1713   if (isa<UndefValue>(V)) return true;
1714
1715   // If we got down to a value of the right type, we win, try inserting into the
1716   // right element.
1717   if (V->getType() == VecEltTy) {
1718     // Inserting null doesn't actually insert any elements.
1719     if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
1720       if (C->isNullValue())
1721         return true;
1722
1723     unsigned ElementIndex = getTypeSizeIndex(Shift, VecEltTy);
1724     if (isBigEndian)
1725       ElementIndex = Elements.size() - ElementIndex - 1;
1726
1727     // Fail if multiple elements are inserted into this slot.
1728     if (Elements[ElementIndex])
1729       return false;
1730
1731     Elements[ElementIndex] = V;
1732     return true;
1733   }
1734
1735   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V)) {
1736     // Figure out the # elements this provides, and bitcast it or slice it up
1737     // as required.
1738     unsigned NumElts = getTypeSizeIndex(C->getType()->getPrimitiveSizeInBits(),
1739                                         VecEltTy);
1740     // If the constant is the size of a vector element, we just need to bitcast
1741     // it to the right type so it gets properly inserted.
1742     if (NumElts == 1)
1743       return collectInsertionElements(ConstantExpr::getBitCast(C, VecEltTy),
1744                                       Shift, Elements, VecEltTy, isBigEndian);
1745
1746     // Okay, this is a constant that covers multiple elements.  Slice it up into
1747     // pieces and insert each element-sized piece into the vector.
1748     if (!isa<IntegerType>(C->getType()))
1749       C = ConstantExpr::getBitCast(C, IntegerType::get(V->getContext(),
1750                                        C->getType()->getPrimitiveSizeInBits()));
1751     unsigned ElementSize = VecEltTy->getPrimitiveSizeInBits();
1752     Type *ElementIntTy = IntegerType::get(C->getContext(), ElementSize);
1753
1754     for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i) {
1755       unsigned ShiftI = Shift+i*ElementSize;
1756       Constant *Piece = ConstantExpr::getLShr(C, ConstantInt::get(C->getType(),
1757                                                                   ShiftI));
1758       Piece = ConstantExpr::getTrunc(Piece, ElementIntTy);
1759       if (!collectInsertionElements(Piece, ShiftI, Elements, VecEltTy,
1760                                     isBigEndian))
1761         return false;
1762     }
1763     return true;
1764   }
1765
1766   if (!V->hasOneUse()) return false;
1767
1768   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
1769   if (!I) return false;
1770   switch (I->getOpcode()) {
1771   default: return false; // Unhandled case.
1772   case Instruction::BitCast:
1773     return collectInsertionElements(I->getOperand(0), Shift, Elements, VecEltTy,
1774                                     isBigEndian);
1775   case Instruction::ZExt:
1776     if (!isMultipleOfTypeSize(
1777                           I->getOperand(0)->getType()->getPrimitiveSizeInBits(),
1778                               VecEltTy))
1779       return false;
1780     return collectInsertionElements(I->getOperand(0), Shift, Elements, VecEltTy,
1781                                     isBigEndian);
1782   case Instruction::Or:
1783     return collectInsertionElements(I->getOperand(0), Shift, Elements, VecEltTy,
1784                                     isBigEndian) &&
1785            collectInsertionElements(I->getOperand(1), Shift, Elements, VecEltTy,
1786                                     isBigEndian);
1787   case Instruction::Shl: {
1788     // Must be shifting by a constant that is a multiple of the element size.
1789     ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1));
1790     if (!CI) return false;
1791     Shift += CI->getZExtValue();
1792     if (!isMultipleOfTypeSize(Shift, VecEltTy)) return false;
1793     return collectInsertionElements(I->getOperand(0), Shift, Elements, VecEltTy,
1794                                     isBigEndian);
1795   }
1796
1797   }
1798 }
1799
1800
1801 /// If the input is an 'or' instruction, we may be doing shifts and ors to
1802 /// assemble the elements of the vector manually.
1803 /// Try to rip the code out and replace it with insertelements.  This is to
1804 /// optimize code like this:
1805 ///
1806 ///    %tmp37 = bitcast float %inc to i32
1807 ///    %tmp38 = zext i32 %tmp37 to i64
1808 ///    %tmp31 = bitcast float %inc5 to i32
1809 ///    %tmp32 = zext i32 %tmp31 to i64
1810 ///    %tmp33 = shl i64 %tmp32, 32
1811 ///    %ins35 = or i64 %tmp33, %tmp38
1812 ///    %tmp43 = bitcast i64 %ins35 to <2 x float>
1813 ///
1814 /// Into two insertelements that do "buildvector{%inc, %inc5}".
1815 static Value *optimizeIntegerToVectorInsertions(BitCastInst &CI,
1816                                                 InstCombiner &IC) {
1817   VectorType *DestVecTy = cast<VectorType>(CI.getType());
1818   Value *IntInput = CI.getOperand(0);
1819
1820   SmallVector<Value*, 8> Elements(DestVecTy->getNumElements());
1821   if (!collectInsertionElements(IntInput, 0, Elements,
1822                                 DestVecTy->getElementType(),
1823                                 IC.getDataLayout().isBigEndian()))
1824     return nullptr;
1825
1826   // If we succeeded, we know that all of the element are specified by Elements
1827   // or are zero if Elements has a null entry.  Recast this as a set of
1828   // insertions.
1829   Value *Result = Constant::getNullValue(CI.getType());
1830   for (unsigned i = 0, e = Elements.size(); i != e; ++i) {
1831     if (!Elements[i]) continue;  // Unset element.
1832
1833     Result = IC.Builder.CreateInsertElement(Result, Elements[i],
1834                                             IC.Builder.getInt32(i));
1835   }
1836
1837   return Result;
1838 }
1839
1840 /// Canonicalize scalar bitcasts of extracted elements into a bitcast of the
1841 /// vector followed by extract element. The backend tends to handle bitcasts of
1842 /// vectors better than bitcasts of scalars because vector registers are
1843 /// usually not type-specific like scalar integer or scalar floating-point.
1844 static Instruction *canonicalizeBitCastExtElt(BitCastInst &BitCast,
1845                                               InstCombiner &IC) {
1846   // TODO: Create and use a pattern matcher for ExtractElementInst.
1847   auto *ExtElt = dyn_cast<ExtractElementInst>(BitCast.getOperand(0));
1848   if (!ExtElt || !ExtElt->hasOneUse())
1849     return nullptr;
1850
1851   // The bitcast must be to a vectorizable type, otherwise we can't make a new
1852   // type to extract from.
1853   Type *DestType = BitCast.getType();
1854   if (!VectorType::isValidElementType(DestType))
1855     return nullptr;
1856
1857   unsigned NumElts = ExtElt->getVectorOperandType()->getNumElements();
1858   auto *NewVecType = VectorType::get(DestType, NumElts);
1859   auto *NewBC = IC.Builder.CreateBitCast(ExtElt->getVectorOperand(),
1860                                          NewVecType, "bc");
1861   return ExtractElementInst::Create(NewBC, ExtElt->getIndexOperand());
1862 }
1863
1864 /// Change the type of a bitwise logic operation if we can eliminate a bitcast.
1865 static Instruction *foldBitCastBitwiseLogic(BitCastInst &BitCast,
1866                                             InstCombiner::BuilderTy &Builder) {
1867   Type *DestTy = BitCast.getType();
1868   BinaryOperator *BO;
1869   if (!DestTy->isIntOrIntVectorTy() ||
1870       !match(BitCast.getOperand(0), m_OneUse(m_BinOp(BO))) ||
1871       !BO->isBitwiseLogicOp())
1872     return nullptr;
1873   
1874   // FIXME: This transform is restricted to vector types to avoid backend
1875   // problems caused by creating potentially illegal operations. If a fix-up is
1876   // added to handle that situation, we can remove this check.
1877   if (!DestTy->isVectorTy() || !BO->getType()->isVectorTy())
1878     return nullptr;
1879   
1880   Value *X;
1881   if (match(BO->getOperand(0), m_OneUse(m_BitCast(m_Value(X)))) &&
1882       X->getType() == DestTy && !isa<Constant>(X)) {
1883     // bitcast(logic(bitcast(X), Y)) --> logic'(X, bitcast(Y))
1884     Value *CastedOp1 = Builder.CreateBitCast(BO->getOperand(1), DestTy);
1885     return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), X, CastedOp1);
1886   }
1887
1888   if (match(BO->getOperand(1), m_OneUse(m_BitCast(m_Value(X)))) &&
1889       X->getType() == DestTy && !isa<Constant>(X)) {
1890     // bitcast(logic(Y, bitcast(X))) --> logic'(bitcast(Y), X)
1891     Value *CastedOp0 = Builder.CreateBitCast(BO->getOperand(0), DestTy);
1892     return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), CastedOp0, X);
1893   }
1894
1895   // Canonicalize vector bitcasts to come before vector bitwise logic with a
1896   // constant. This eases recognition of special constants for later ops.
1897   // Example:
1898   // icmp u/s (a ^ signmask), (b ^ signmask) --> icmp s/u a, b
1899   Constant *C;
1900   if (match(BO->getOperand(1), m_Constant(C))) {
1901     // bitcast (logic X, C) --> logic (bitcast X, C')
1902     Value *CastedOp0 = Builder.CreateBitCast(BO->getOperand(0), DestTy);
1903     Value *CastedC = ConstantExpr::getBitCast(C, DestTy);
1904     return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), CastedOp0, CastedC);
1905   }
1906
1907   return nullptr;
1908 }
1909
1910 /// Change the type of a select if we can eliminate a bitcast.
1911 static Instruction *foldBitCastSelect(BitCastInst &BitCast,
1912                                       InstCombiner::BuilderTy &Builder) {
1913   Value *Cond, *TVal, *FVal;
1914   if (!match(BitCast.getOperand(0),
1915              m_OneUse(m_Select(m_Value(Cond), m_Value(TVal), m_Value(FVal)))))
1916     return nullptr;
1917
1918   // A vector select must maintain the same number of elements in its operands.
1919   Type *CondTy = Cond->getType();
1920   Type *DestTy = BitCast.getType();
1921   if (CondTy->isVectorTy()) {
1922     if (!DestTy->isVectorTy())
1923       return nullptr;
1924     if (DestTy->getVectorNumElements() != CondTy->getVectorNumElements())
1925       return nullptr;
1926   }
1927
1928   // FIXME: This transform is restricted from changing the select between
1929   // scalars and vectors to avoid backend problems caused by creating
1930   // potentially illegal operations. If a fix-up is added to handle that
1931   // situation, we can remove this check.
1932   if (DestTy->isVectorTy() != TVal->getType()->isVectorTy())
1933     return nullptr;
1934
1935   auto *Sel = cast<Instruction>(BitCast.getOperand(0));
1936   Value *X;
1937   if (match(TVal, m_OneUse(m_BitCast(m_Value(X)))) && X->getType() == DestTy &&
1938       !isa<Constant>(X)) {
1939     // bitcast(select(Cond, bitcast(X), Y)) --> select'(Cond, X, bitcast(Y))
1940     Value *CastedVal = Builder.CreateBitCast(FVal, DestTy);
1941     return SelectInst::Create(Cond, X, CastedVal, "", nullptr, Sel);
1942   }
1943
1944   if (match(FVal, m_OneUse(m_BitCast(m_Value(X)))) && X->getType() == DestTy &&
1945       !isa<Constant>(X)) {
1946     // bitcast(select(Cond, Y, bitcast(X))) --> select'(Cond, bitcast(Y), X)
1947     Value *CastedVal = Builder.CreateBitCast(TVal, DestTy);
1948     return SelectInst::Create(Cond, CastedVal, X, "", nullptr, Sel);
1949   }
1950
1951   return nullptr;
1952 }
1953
1954 /// Check if all users of CI are StoreInsts.
1955 static bool hasStoreUsersOnly(CastInst &CI) {
1956   for (User *U : CI.users()) {
1957     if (!isa<StoreInst>(U))
1958       return false;
1959   }
1960   return true;
1961 }
1962
1963 /// This function handles following case
1964 ///
1965 ///     A  ->  B    cast
1966 ///     PHI
1967 ///     B  ->  A    cast
1968 ///
1969 /// All the related PHI nodes can be replaced by new PHI nodes with type A.
1970 /// The uses of \p CI can be changed to the new PHI node corresponding to \p PN.
1971 Instruction *InstCombiner::optimizeBitCastFromPhi(CastInst &CI, PHINode *PN) {
1972   // BitCast used by Store can be handled in InstCombineLoadStoreAlloca.cpp.
1973   if (hasStoreUsersOnly(CI))
1974     return nullptr;
1975
1976   Value *Src = CI.getOperand(0);
1977   Type *SrcTy = Src->getType();         // Type B
1978   Type *DestTy = CI.getType();          // Type A
1979
1980   SmallVector<PHINode *, 4> PhiWorklist;
1981   SmallSetVector<PHINode *, 4> OldPhiNodes;
1982
1983   // Find all of the A->B casts and PHI nodes.
1984   // We need to inpect all related PHI nodes, but PHIs can be cyclic, so
1985   // OldPhiNodes is used to track all known PHI nodes, before adding a new
1986   // PHI to PhiWorklist, it is checked against and added to OldPhiNodes first.
1987   PhiWorklist.push_back(PN);
1988   OldPhiNodes.insert(PN);
1989   while (!PhiWorklist.empty()) {
1990     auto *OldPN = PhiWorklist.pop_back_val();
1991     for (Value *IncValue : OldPN->incoming_values()) {
1992       if (isa<Constant>(IncValue))
1993         continue;
1994
1995       if (auto *LI = dyn_cast<LoadInst>(IncValue)) {
1996         // If there is a sequence of one or more load instructions, each loaded
1997         // value is used as address of later load instruction, bitcast is
1998         // necessary to change the value type, don't optimize it. For
1999         // simplicity we give up if the load address comes from another load.
2000         Value *Addr = LI->getOperand(0);
2001         if (Addr == &CI || isa<LoadInst>(Addr))
2002           return nullptr;
2003         if (LI->hasOneUse() && LI->isSimple())
2004           continue;
2005         // If a LoadInst has more than one use, changing the type of loaded
2006         // value may create another bitcast.
2007         return nullptr;
2008       }
2009
2010       if (auto *PNode = dyn_cast<PHINode>(IncValue)) {
2011         if (OldPhiNodes.insert(PNode))
2012           PhiWorklist.push_back(PNode);
2013         continue;
2014       }
2015
2016       auto *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(IncValue);
2017       // We can't handle other instructions.
2018       if (!BCI)
2019         return nullptr;
2020
2021       // Verify it's a A->B cast.
2022       Type *TyA = BCI->getOperand(0)->getType();
2023       Type *TyB = BCI->getType();
2024       if (TyA != DestTy || TyB != SrcTy)
2025         return nullptr;
2026     }
2027   }
2028
2029   // For each old PHI node, create a corresponding new PHI node with a type A.
2030   SmallDenseMap<PHINode *, PHINode *> NewPNodes;
2031   for (auto *OldPN : OldPhiNodes) {
2032     Builder.SetInsertPoint(OldPN);
2033     PHINode *NewPN = Builder.CreatePHI(DestTy, OldPN->getNumOperands());
2034     NewPNodes[OldPN] = NewPN;
2035   }
2036
2037   // Fill in the operands of new PHI nodes.
2038   for (auto *OldPN : OldPhiNodes) {
2039     PHINode *NewPN = NewPNodes[OldPN];
2040     for (unsigned j = 0, e = OldPN->getNumOperands(); j != e; ++j) {
2041       Value *V = OldPN->getOperand(j);
2042       Value *NewV = nullptr;
2043       if (auto *C = dyn_cast<Constant>(V)) {
2044         NewV = ConstantExpr::getBitCast(C, DestTy);
2045       } else if (auto *LI = dyn_cast<LoadInst>(V)) {
2046         Builder.SetInsertPoint(LI->getNextNode());
2047         NewV = Builder.CreateBitCast(LI, DestTy);
2048         Worklist.Add(LI);
2049       } else if (auto *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(V)) {
2050         NewV = BCI->getOperand(0);
2051       } else if (auto *PrevPN = dyn_cast<PHINode>(V)) {
2052         NewV = NewPNodes[PrevPN];
2053       }
2054       assert(NewV);
2055       NewPN->addIncoming(NewV, OldPN->getIncomingBlock(j));
2056     }
2057   }
2058
2059   // If there is a store with type B, change it to type A.
2060   for (User *U : PN->users()) {
2061     auto *SI = dyn_cast<StoreInst>(U);
2062     if (SI && SI->isSimple() && SI->getOperand(0) == PN) {
2063       Builder.SetInsertPoint(SI);
2064       auto *NewBC =
2065           cast<BitCastInst>(Builder.CreateBitCast(NewPNodes[PN], SrcTy));
2066       SI->setOperand(0, NewBC);
2067       Worklist.Add(SI);
2068       assert(hasStoreUsersOnly(*NewBC));
2069     }
2070   }
2071
2072   return replaceInstUsesWith(CI, NewPNodes[PN]);
2073 }
2074
2075 Instruction *InstCombiner::visitBitCast(BitCastInst &CI) {
2076   // If the operands are integer typed then apply the integer transforms,
2077   // otherwise just apply the common ones.
2078   Value *Src = CI.getOperand(0);
2079   Type *SrcTy = Src->getType();
2080   Type *DestTy = CI.getType();
2081
2082   // Get rid of casts from one type to the same type. These are useless and can
2083   // be replaced by the operand.
2084   if (DestTy == Src->getType())
2085     return replaceInstUsesWith(CI, Src);
2086
2087   if (PointerType *DstPTy = dyn_cast<PointerType>(DestTy)) {
2088     PointerType *SrcPTy = cast<PointerType>(SrcTy);
2089     Type *DstElTy = DstPTy->getElementType();
2090     Type *SrcElTy = SrcPTy->getElementType();
2091
2092     // If we are casting a alloca to a pointer to a type of the same
2093     // size, rewrite the allocation instruction to allocate the "right" type.
2094     // There is no need to modify malloc calls because it is their bitcast that
2095     // needs to be cleaned up.
2096     if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(Src))
2097       if (Instruction *V = PromoteCastOfAllocation(CI, *AI))
2098         return V;
2099
2100     // When the type pointed to is not sized the cast cannot be
2101     // turned into a gep.
2102     Type *PointeeType =
2103         cast<PointerType>(Src->getType()->getScalarType())->getElementType();
2104     if (!PointeeType->isSized())
2105       return nullptr;
2106
2107     // If the source and destination are pointers, and this cast is equivalent
2108     // to a getelementptr X, 0, 0, 0...  turn it into the appropriate gep.
2109     // This can enhance SROA and other transforms that want type-safe pointers.
2110     unsigned NumZeros = 0;
2111     while (SrcElTy != DstElTy &&
2112            isa<CompositeType>(SrcElTy) && !SrcElTy->isPointerTy() &&
2113            SrcElTy->getNumContainedTypes() /* not "{}" */) {
2114       SrcElTy = cast<CompositeType>(SrcElTy)->getTypeAtIndex(0U);
2115       ++NumZeros;
2116     }
2117
2118     // If we found a path from the src to dest, create the getelementptr now.
2119     if (SrcElTy == DstElTy) {
2120       SmallVector<Value *, 8> Idxs(NumZeros + 1, Builder.getInt32(0));
2121       return GetElementPtrInst::CreateInBounds(Src, Idxs);
2122     }
2123   }
2124
2125   if (VectorType *DestVTy = dyn_cast<VectorType>(DestTy)) {
2126     if (DestVTy->getNumElements() == 1 && !SrcTy->isVectorTy()) {
2127       Value *Elem = Builder.CreateBitCast(Src, DestVTy->getElementType());
2128       return InsertElementInst::Create(UndefValue::get(DestTy), Elem,
2129                      Constant::getNullValue(Type::getInt32Ty(CI.getContext())));
2130       // FIXME: Canonicalize bitcast(insertelement) -> insertelement(bitcast)
2131     }
2132
2133     if (isa<IntegerType>(SrcTy)) {
2134       // If this is a cast from an integer to vector, check to see if the input
2135       // is a trunc or zext of a bitcast from vector.  If so, we can replace all
2136       // the casts with a shuffle and (potentially) a bitcast.
2137       if (isa<TruncInst>(Src) || isa<ZExtInst>(Src)) {
2138         CastInst *SrcCast = cast<CastInst>(Src);
2139         if (BitCastInst *BCIn = dyn_cast<BitCastInst>(SrcCast->getOperand(0)))
2140           if (isa<VectorType>(BCIn->getOperand(0)->getType()))
2141             if (Instruction *I = optimizeVectorResize(BCIn->getOperand(0),
2142                                                cast<VectorType>(DestTy), *this))
2143               return I;
2144       }
2145
2146       // If the input is an 'or' instruction, we may be doing shifts and ors to
2147       // assemble the elements of the vector manually.  Try to rip the code out
2148       // and replace it with insertelements.
2149       if (Value *V = optimizeIntegerToVectorInsertions(CI, *this))
2150         return replaceInstUsesWith(CI, V);
2151     }
2152   }
2153
2154   if (VectorType *SrcVTy = dyn_cast<VectorType>(SrcTy)) {
2155     if (SrcVTy->getNumElements() == 1) {
2156       // If our destination is not a vector, then make this a straight
2157       // scalar-scalar cast.
2158       if (!DestTy->isVectorTy()) {
2159         Value *Elem =
2160           Builder.CreateExtractElement(Src,
2161                      Constant::getNullValue(Type::getInt32Ty(CI.getContext())));
2162         return CastInst::Create(Instruction::BitCast, Elem, DestTy);
2163       }
2164
2165       // Otherwise, see if our source is an insert. If so, then use the scalar
2166       // component directly.
2167       if (InsertElementInst *IEI =
2168             dyn_cast<InsertElementInst>(CI.getOperand(0)))
2169         return CastInst::Create(Instruction::BitCast, IEI->getOperand(1),
2170                                 DestTy);
2171     }
2172   }
2173
2174   if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(Src)) {
2175     // Okay, we have (bitcast (shuffle ..)).  Check to see if this is
2176     // a bitcast to a vector with the same # elts.
2177     if (SVI->hasOneUse() && DestTy->isVectorTy() &&
2178         DestTy->getVectorNumElements() == SVI->getType()->getNumElements() &&
2179         SVI->getType()->getNumElements() ==
2180         SVI->getOperand(0)->getType()->getVectorNumElements()) {
2181       BitCastInst *Tmp;
2182       // If either of the operands is a cast from CI.getType(), then
2183       // evaluating the shuffle in the casted destination's type will allow
2184       // us to eliminate at least one cast.
2185       if (((Tmp = dyn_cast<BitCastInst>(SVI->getOperand(0))) &&
2186            Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy) ||
2187           ((Tmp = dyn_cast<BitCastInst>(SVI->getOperand(1))) &&
2188            Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy)) {
2189         Value *LHS = Builder.CreateBitCast(SVI->getOperand(0), DestTy);
2190         Value *RHS = Builder.CreateBitCast(SVI->getOperand(1), DestTy);
2191         // Return a new shuffle vector.  Use the same element ID's, as we
2192         // know the vector types match #elts.
2193         return new ShuffleVectorInst(LHS, RHS, SVI->getOperand(2));
2194       }
2195     }
2196   }
2197
2198   // Handle the A->B->A cast, and there is an intervening PHI node.
2199   if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(Src))
2200     if (Instruction *I = optimizeBitCastFromPhi(CI, PN))
2201       return I;
2202
2203   if (Instruction *I = canonicalizeBitCastExtElt(CI, *this))
2204     return I;
2205
2206   if (Instruction *I = foldBitCastBitwiseLogic(CI, Builder))
2207     return I;
2208
2209   if (Instruction *I = foldBitCastSelect(CI, Builder))
2210     return I;
2211
2212   if (SrcTy->isPointerTy())
2213     return commonPointerCastTransforms(CI);
2214   return commonCastTransforms(CI);
2215 }
2216
2217 Instruction *InstCombiner::visitAddrSpaceCast(AddrSpaceCastInst &CI) {
2218   // If the destination pointer element type is not the same as the source's
2219   // first do a bitcast to the destination type, and then the addrspacecast.
2220   // This allows the cast to be exposed to other transforms.
2221   Value *Src = CI.getOperand(0);
2222   PointerType *SrcTy = cast<PointerType>(Src->getType()->getScalarType());
2223   PointerType *DestTy = cast<PointerType>(CI.getType()->getScalarType());
2224
2225   Type *DestElemTy = DestTy->getElementType();
2226   if (SrcTy->getElementType() != DestElemTy) {
2227     Type *MidTy = PointerType::get(DestElemTy, SrcTy->getAddressSpace());
2228     if (VectorType *VT = dyn_cast<VectorType>(CI.getType())) {
2229       // Handle vectors of pointers.
2230       MidTy = VectorType::get(MidTy, VT->getNumElements());
2231     }
2232
2233     Value *NewBitCast = Builder.CreateBitCast(Src, MidTy);
2234     return new AddrSpaceCastInst(NewBitCast, CI.getType());
2235   }
2236
2237   return commonPointerCastTransforms(CI);
2238 }