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                                          const DataLayout &DL) {
 411   Value *TruncOp = Trunc.getOperand(0);
 412   Type *DestType = Trunc.getType();
 413   if (!TruncOp->hasOneUse() || !isa<IntegerType>(DestType))
 414     return nullptr;
 415
 416   Value *VecInput = nullptr;
 417   ConstantInt *ShiftVal = nullptr;
 418   if (!match(TruncOp, m_CombineOr(m_BitCast(m_Value(VecInput)),
 419                                   m_LShr(m_BitCast(m_Value(VecInput)),
 420                                          m_ConstantInt(ShiftVal)))) ||
 421       !isa<VectorType>(VecInput->getType()))
 422     return nullptr;
 423
 424   VectorType *VecType = cast<VectorType>(VecInput->getType());
 425   unsigned VecWidth = VecType->getPrimitiveSizeInBits();
 426   unsigned DestWidth = DestType->getPrimitiveSizeInBits();
 427   unsigned ShiftAmount = ShiftVal ? ShiftVal->getZExtValue() : 0;
 428
 429   if ((VecWidth % DestWidth != 0) || (ShiftAmount % DestWidth != 0))
 430     return nullptr;
 431
 432   // If the element type of the vector doesn't match the result type,
 433   // bitcast it to a vector type that we can extract from.
 434   unsigned NumVecElts = VecWidth / DestWidth;
 435   if (VecType->getElementType() != DestType) {
 436     VecType = VectorType::get(DestType, NumVecElts);
 437     VecInput = IC.Builder->CreateBitCast(VecInput, VecType, "bc");
 438   }
 439
 440   unsigned Elt = ShiftAmount / DestWidth;
 441   if (DL.isBigEndian())
 442     Elt = NumVecElts - 1 - Elt;
 443
 444   return ExtractElementInst::Create(VecInput, IC.Builder->getInt32(Elt));
 445 }
 446
 447 /// Try to narrow the width of bitwise logic instructions with constants.
 448 Instruction *InstCombiner::shrinkBitwiseLogic(TruncInst &Trunc) {
 449   Type *SrcTy = Trunc.getSrcTy();
 450   Type *DestTy = Trunc.getType();
 451   if (isa<IntegerType>(SrcTy) && !shouldChangeType(SrcTy, DestTy))
 452     return nullptr;
 453
 454   BinaryOperator *LogicOp;
 455   Constant *C;
 456   if (!match(Trunc.getOperand(0), m_OneUse(m_BinOp(LogicOp))) ||
 457       !LogicOp->isBitwiseLogicOp() ||
 458       !match(LogicOp->getOperand(1), m_Constant(C)))
 459     return nullptr;
 460
 461   // trunc (logic X, C) --> logic (trunc X, C')
 462   Constant *NarrowC = ConstantExpr::getTrunc(C, DestTy);
 463   Value *NarrowOp0 = Builder->CreateTrunc(LogicOp->getOperand(0), DestTy);
 464   return BinaryOperator::Create(LogicOp->getOpcode(), NarrowOp0, NarrowC);
 465 }
 466
 467 /// Try to narrow the width of a splat shuffle. This could be generalized to any
 468 /// shuffle with a constant operand, but we limit the transform to avoid
 469 /// creating a shuffle type that targets may not be able to lower effectively.
 470 static Instruction *shrinkSplatShuffle(TruncInst &Trunc,
 471                                        InstCombiner::BuilderTy &Builder) {
 472   auto *Shuf = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(Trunc.getOperand(0));
 473   if (Shuf && Shuf->hasOneUse() && isa<UndefValue>(Shuf->getOperand(1)) &&
 474       Shuf->getMask()->getSplatValue() &&
 475       Shuf->getType() == Shuf->getOperand(0)->getType()) {
 476     // trunc (shuf X, Undef, SplatMask) --> shuf (trunc X), Undef, SplatMask
 477     Constant *NarrowUndef = UndefValue::get(Trunc.getType());
 478     Value *NarrowOp = Builder.CreateTrunc(Shuf->getOperand(0), Trunc.getType());
 479     return new ShuffleVectorInst(NarrowOp, NarrowUndef, Shuf->getMask());
 480   }
 481
 482   return nullptr;
 483 }
 484
 485 /// Try to narrow the width of an insert element. This could be generalized for
 486 /// any vector constant, but we limit the transform to insertion into undef to
 487 /// avoid potential backend problems from unsupported insertion widths. This
 488 /// could also be extended to handle the case of inserting a scalar constant
 489 /// into a vector variable.
 490 static Instruction *shrinkInsertElt(CastInst &Trunc,
 491                                     InstCombiner::BuilderTy &Builder) {
 492   Instruction::CastOps Opcode = Trunc.getOpcode();
 493   assert((Opcode == Instruction::Trunc || Opcode == Instruction::FPTrunc) &&
 494          "Unexpected instruction for shrinking");
 495
 496   auto *InsElt = dyn_cast<InsertElementInst>(Trunc.getOperand(0));
 497   if (!InsElt || !InsElt->hasOneUse())
 498     return nullptr;
 499
 500   Type *DestTy = Trunc.getType();
 501   Type *DestScalarTy = DestTy->getScalarType();
 502   Value *VecOp = InsElt->getOperand(0);
 503   Value *ScalarOp = InsElt->getOperand(1);
 504   Value *Index = InsElt->getOperand(2);
 505
 506   if (isa<UndefValue>(VecOp)) {
 507     // trunc   (inselt undef, X, Index) --> inselt undef,   (trunc X), Index
 508     // fptrunc (inselt undef, X, Index) --> inselt undef, (fptrunc X), Index
 509     UndefValue *NarrowUndef = UndefValue::get(DestTy);
 510     Value *NarrowOp = Builder.CreateCast(Opcode, ScalarOp, DestScalarTy);
 511     return InsertElementInst::Create(NarrowUndef, NarrowOp, Index);
 512   }
 513
 514   return nullptr;
 515 }
 516
 517 Instruction *InstCombiner::visitTrunc(TruncInst &CI) {
 518   if (Instruction *Result = commonCastTransforms(CI))
 519     return Result;
 520
 521   // Test if the trunc is the user of a select which is part of a
 522   // minimum or maximum operation. If so, don't do any more simplification.
 523   // Even simplifying demanded bits can break the canonical form of a
 524   // min/max.
 525   Value *LHS, *RHS;
 526   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(CI.getOperand(0)))
 527     if (matchSelectPattern(SI, LHS, RHS).Flavor != SPF_UNKNOWN)
 528       return nullptr;
 529
 530   // See if we can simplify any instructions used by the input whose sole
 531   // purpose is to compute bits we don't care about.
 532   if (SimplifyDemandedInstructionBits(CI))
 533     return &CI;
 534
 535   Value *Src = CI.getOperand(0);
 536   Type *DestTy = CI.getType(), *SrcTy = Src->getType();
 537
 538   // Attempt to truncate the entire input expression tree to the destination
 539   // type.   Only do this if the dest type is a simple type, don't convert the
 540   // expression tree to something weird like i93 unless the source is also
 541   // strange.
 542   if ((DestTy->isVectorTy() || shouldChangeType(SrcTy, DestTy)) &&
 543       canEvaluateTruncated(Src, DestTy, *this, &CI)) {
 544
 545     // If this cast is a truncate, evaluting in a different type always
 546     // eliminates the cast, so it is always a win.
 547     DEBUG(dbgs() << "ICE: EvaluateInDifferentType converting expression type"
 548           " to avoid cast: " << CI << '\n');
 549     Value *Res = EvaluateInDifferentType(Src, DestTy, false);
 550     assert(Res->getType() == DestTy);
 551     return replaceInstUsesWith(CI, Res);
 552   }
 553
 554   // Canonicalize trunc x to i1 -> (icmp ne (and x, 1), 0), likewise for vector.
 555   if (DestTy->getScalarSizeInBits() == 1) {
 556     Constant *One = ConstantInt::get(SrcTy, 1);
 557     Src = Builder->CreateAnd(Src, One);
 558     Value *Zero = Constant::getNullValue(Src->getType());
 559     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Src, Zero);
 560   }
 561
 562   // FIXME: Maybe combine the next two transforms to handle the no cast case
 563   // more efficiently. Support vector types. Cleanup code by using m_OneUse.
 564
 565   // Transform trunc(lshr (zext A), Cst) to eliminate one type conversion.
 566   Value *A = nullptr; ConstantInt *Cst = nullptr;
 567   if (Src->hasOneUse() &&
 568       match(Src, m_LShr(m_ZExt(m_Value(A)), m_ConstantInt(Cst)))) {
 569     // We have three types to worry about here, the type of A, the source of
 570     // the truncate (MidSize), and the destination of the truncate. We know that
 571     // ASize < MidSize   and MidSize > ResultSize, but don't know the relation
 572     // between ASize and ResultSize.
 573     unsigned ASize = A->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
 574
 575     // If the shift amount is larger than the size of A, then the result is
 576     // known to be zero because all the input bits got shifted out.
 577     if (Cst->getZExtValue() >= ASize)
 578       return replaceInstUsesWith(CI, Constant::getNullValue(DestTy));
 579
 580     // Since we're doing an lshr and a zero extend, and know that the shift
 581     // amount is smaller than ASize, it is always safe to do the shift in A's
 582     // type, then zero extend or truncate to the result.
 583     Value *Shift = Builder->CreateLShr(A, Cst->getZExtValue());
 584     Shift->takeName(Src);
 585     return CastInst::CreateIntegerCast(Shift, DestTy, false);
 586   }
 587
 588   // FIXME: We should canonicalize to zext/trunc and remove this transform.
 589   // Transform trunc(lshr (sext A), Cst) to ashr A, Cst to eliminate type
 590   // conversion.
 591   // It works because bits coming from sign extension have the same value as
 592   // the sign bit of the original value; performing ashr instead of lshr
 593   // generates bits of the same value as the sign bit.
 594   if (Src->hasOneUse() &&
 595       match(Src, m_LShr(m_SExt(m_Value(A)), m_ConstantInt(Cst)))) {
 596     Value *SExt = cast<Instruction>(Src)->getOperand(0);
 597     const unsigned SExtSize = SExt->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
 598     const unsigned ASize = A->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
 599     const unsigned CISize = CI.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
 600     const unsigned MaxAmt = SExtSize - std::max(CISize, ASize);
 601     unsigned ShiftAmt = Cst->getZExtValue();
 602
 603     // This optimization can be only performed when zero bits generated by
 604     // the original lshr aren't pulled into the value after truncation, so we
 605     // can only shift by values no larger than the number of extension bits.
 606     // FIXME: Instead of bailing when the shift is too large, use and to clear
 607     // the extra bits.
 608     if (ShiftAmt <= MaxAmt) {
 609       if (CISize == ASize)
 610         return BinaryOperator::CreateAShr(A, ConstantInt::get(CI.getType(),
 611                                           std::min(ShiftAmt, ASize - 1)));
 612       if (SExt->hasOneUse()) {
 613         Value *Shift = Builder->CreateAShr(A, std::min(ShiftAmt, ASize-1));
 614         Shift->takeName(Src);
 615         return CastInst::CreateIntegerCast(Shift, CI.getType(), true);
 616       }
 617     }
 618   }
 619
 620   if (Instruction *I = shrinkBitwiseLogic(CI))
 621     return I;
 622
 623   if (Instruction *I = shrinkSplatShuffle(CI, *Builder))
 624     return I;
 625
 626   if (Instruction *I = shrinkInsertElt(CI, *Builder))
 627     return I;
 628
 629   if (Src->hasOneUse() && isa<IntegerType>(SrcTy) &&
 630       shouldChangeType(SrcTy, DestTy)) {
 631     // Transform "trunc (shl X, cst)" -> "shl (trunc X), cst" so long as the
 632     // dest type is native and cst < dest size.
 633     if (match(Src, m_Shl(m_Value(A), m_ConstantInt(Cst))) &&
 634         !match(A, m_Shr(m_Value(), m_Constant()))) {
 635       // Skip shifts of shift by constants. It undoes a combine in
 636       // FoldShiftByConstant and is the extend in reg pattern.
 637       const unsigned DestSize = DestTy->getScalarSizeInBits();
 638       if (Cst->getValue().ult(DestSize)) {
 639         Value *NewTrunc = Builder->CreateTrunc(A, DestTy, A->getName() + ".tr");
 640
 641         return BinaryOperator::Create(
 642           Instruction::Shl, NewTrunc,
 643           ConstantInt::get(DestTy, Cst->getValue().trunc(DestSize)));
 644       }
 645     }
 646   }
 647
 648   if (Instruction *I = foldVecTruncToExtElt(CI, *this, DL))
 649     return I;
 650
 651   return nullptr;
 652 }
 653
 654 Instruction *InstCombiner::transformZExtICmp(ICmpInst *ICI, ZExtInst &CI,
 655                                              bool DoTransform) {
 656   // If we are just checking for a icmp eq of a single bit and zext'ing it
 657   // to an integer, then shift the bit to the appropriate place and then
 658   // cast to integer to avoid the comparison.
 659   if (ConstantInt *Op1C = dyn_cast<ConstantInt>(ICI->getOperand(1))) {
 660     const APInt &Op1CV = Op1C->getValue();
 661
 662     // zext (x <s  0) to i32 --> x>>u31      true if signbit set.
 663     // zext (x >s -1) to i32 --> (x>>u31)^1  true if signbit clear.
 664     if ((ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && Op1CV == 0) ||
 665         (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT && Op1CV.isAllOnesValue())) {
 666       if (!DoTransform) return ICI;
 667
 668       Value *In = ICI->getOperand(0);
 669       Value *Sh = ConstantInt::get(In->getType(),
 670                                    In->getType()->getScalarSizeInBits() - 1);
 671       In = Builder->CreateLShr(In, Sh, In->getName() + ".lobit");
 672       if (In->getType() != CI.getType())
 673         In = Builder->CreateIntCast(In, CI.getType(), false/*ZExt*/);
 674
 675       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT) {
 676         Constant *One = ConstantInt::get(In->getType(), 1);
 677         In = Builder->CreateXor(In, One, In->getName() + ".not");
 678       }
 679
 680       return replaceInstUsesWith(CI, In);
 681     }
 682
 683     // zext (X == 0) to i32 --> X^1      iff X has only the low bit set.
 684     // zext (X == 0) to i32 --> (X>>1)^1 iff X has only the 2nd bit set.
 685     // zext (X == 1) to i32 --> X        iff X has only the low bit set.
 686     // zext (X == 2) to i32 --> X>>1     iff X has only the 2nd bit set.
 687     // zext (X != 0) to i32 --> X        iff X has only the low bit set.
 688     // zext (X != 0) to i32 --> X>>1     iff X has only the 2nd bit set.
 689     // zext (X != 1) to i32 --> X^1      iff X has only the low bit set.
 690     // zext (X != 2) to i32 --> (X>>1)^1 iff X has only the 2nd bit set.
 691     if ((Op1CV == 0 || Op1CV.isPowerOf2()) &&
 692         // This only works for EQ and NE
 693         ICI->isEquality()) {
 694       // If Op1C some other power of two, convert:
 695       KnownBits Known(Op1C->getType()->getBitWidth());
 696       computeKnownBits(ICI->getOperand(0), Known, 0, &CI);
 697
 698       APInt KnownZeroMask(~Known.Zero);
 699       if (KnownZeroMask.isPowerOf2()) { // Exactly 1 possible 1?
 700         if (!DoTransform) return ICI;
 701
 702         bool isNE = ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
 703         if (Op1CV != 0 && (Op1CV != KnownZeroMask)) {
 704           // (X&4) == 2 --> false
 705           // (X&4) != 2 --> true
 706           Constant *Res = ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(CI.getContext()),
 707                                            isNE);
 708           Res = ConstantExpr::getZExt(Res, CI.getType());
 709           return replaceInstUsesWith(CI, Res);
 710         }
 711
 712         uint32_t ShAmt = KnownZeroMask.logBase2();
 713         Value *In = ICI->getOperand(0);
 714         if (ShAmt) {
 715           // Perform a logical shr by shiftamt.
 716           // Insert the shift to put the result in the low bit.
 717           In = Builder->CreateLShr(In, ConstantInt::get(In->getType(), ShAmt),
 718                                    In->getName() + ".lobit");
 719         }
 720
 721         if ((Op1CV != 0) == isNE) { // Toggle the low bit.
 722           Constant *One = ConstantInt::get(In->getType(), 1);
 723           In = Builder->CreateXor(In, One);
 724         }
 725
 726         if (CI.getType() == In->getType())
 727           return replaceInstUsesWith(CI, In);
 728
 729         Value *IntCast = Builder->CreateIntCast(In, CI.getType(), false);
 730         return replaceInstUsesWith(CI, IntCast);
 731       }
 732     }
 733   }
 734
 735   // icmp ne A, B is equal to xor A, B when A and B only really have one bit.
 736   // It is also profitable to transform icmp eq into not(xor(A, B)) because that
 737   // may lead to additional simplifications.
 738   if (ICI->isEquality() && CI.getType() == ICI->getOperand(0)->getType()) {
 739     if (IntegerType *ITy = dyn_cast<IntegerType>(CI.getType())) {
 740       uint32_t BitWidth = ITy->getBitWidth();
 741       Value *LHS = ICI->getOperand(0);
 742       Value *RHS = ICI->getOperand(1);
 743
 744       KnownBits KnownLHS(BitWidth);
 745       KnownBits KnownRHS(BitWidth);
 746       computeKnownBits(LHS, KnownLHS, 0, &CI);
 747       computeKnownBits(RHS, KnownRHS, 0, &CI);
 748
 749       if (KnownLHS.Zero == KnownRHS.Zero && KnownLHS.One == KnownRHS.One) {
 750         APInt KnownBits = KnownLHS.Zero | KnownLHS.One;
 751         APInt UnknownBit = ~KnownBits;
 752         if (UnknownBit.countPopulation() == 1) {
 753           if (!DoTransform) return ICI;
 754
 755           Value *Result = Builder->CreateXor(LHS, RHS);
 756
 757           // Mask off any bits that are set and won't be shifted away.
 758           if (KnownLHS.One.uge(UnknownBit))
 759             Result = Builder->CreateAnd(Result,
 760                                         ConstantInt::get(ITy, UnknownBit));
 761
 762           // Shift the bit we're testing down to the lsb.
 763           Result = Builder->CreateLShr(
 764                Result, ConstantInt::get(ITy, UnknownBit.countTrailingZeros()));
 765
 766           if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
 767             Result = Builder->CreateXor(Result, ConstantInt::get(ITy, 1));
 768           Result->takeName(ICI);
 769           return replaceInstUsesWith(CI, Result);
 770         }
 771       }
 772     }
 773   }
 774
 775   return nullptr;
 776 }
 777
 778 /// Determine if the specified value can be computed in the specified wider type
 779 /// and produce the same low bits. If not, return false.
 780 ///
 781 /// If this function returns true, it can also return a non-zero number of bits
 782 /// (in BitsToClear) which indicates that the value it computes is correct for
 783 /// the zero extend, but that the additional BitsToClear bits need to be zero'd
 784 /// out.  For example, to promote something like:
 785 ///
 786 ///   %B = trunc i64 %A to i32
 787 ///   %C = lshr i32 %B, 8
 788 ///   %E = zext i32 %C to i64
 789 ///
 790 /// CanEvaluateZExtd for the 'lshr' will return true, and BitsToClear will be
 791 /// set to 8 to indicate that the promoted value needs to have bits 24-31
 792 /// cleared in addition to bits 32-63.  Since an 'and' will be generated to
 793 /// clear the top bits anyway, doing this has no extra cost.
 794 ///
 795 /// This function works on both vectors and scalars.
 796 static bool canEvaluateZExtd(Value *V, Type *Ty, unsigned &BitsToClear,
 797                              InstCombiner &IC, Instruction *CxtI) {
 798   BitsToClear = 0;
 799   if (isa<Constant>(V))
 800     return true;
 801
 802   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
 803   if (!I) return false;
 804
 805   // If the input is a truncate from the destination type, we can trivially
 806   // eliminate it.
 807   if (isa<TruncInst>(I) && I->getOperand(0)->getType() == Ty)
 808     return true;
 809
 810   // We can't extend or shrink something that has multiple uses: doing so would
 811   // require duplicating the instruction in general, which isn't profitable.
 812   if (!I->hasOneUse()) return false;
 813
 814   unsigned Opc = I->getOpcode(), Tmp;
 815   switch (Opc) {
 816   case Instruction::ZExt:  // zext(zext(x)) -> zext(x).
 817   case Instruction::SExt:  // zext(sext(x)) -> sext(x).
 818   case Instruction::Trunc: // zext(trunc(x)) -> trunc(x) or zext(x)
 819     return true;
 820   case Instruction::And:
 821   case Instruction::Or:
 822   case Instruction::Xor:
 823   case Instruction::Add:
 824   case Instruction::Sub:
 825   case Instruction::Mul:
 826     if (!canEvaluateZExtd(I->getOperand(0), Ty, BitsToClear, IC, CxtI) ||
 827         !canEvaluateZExtd(I->getOperand(1), Ty, Tmp, IC, CxtI))
 828       return false;
 829     // These can all be promoted if neither operand has 'bits to clear'.
 830     if (BitsToClear == 0 && Tmp == 0)
 831       return true;
 832
 833     // If the operation is an AND/OR/XOR and the bits to clear are zero in the
 834     // other side, BitsToClear is ok.
 835     if (Tmp == 0 && I->isBitwiseLogicOp()) {
 836       // We use MaskedValueIsZero here for generality, but the case we care
 837       // about the most is constant RHS.
 838       unsigned VSize = V->getType()->getScalarSizeInBits();
 839       if (IC.MaskedValueIsZero(I->getOperand(1),
 840                                APInt::getHighBitsSet(VSize, BitsToClear),
 841                                0, CxtI))
 842         return true;
 843     }
 844
 845     // Otherwise, we don't know how to analyze this BitsToClear case yet.
 846     return false;
 847
 848   case Instruction::Shl:
 849     // We can promote shl(x, cst) if we can promote x.  Since shl overwrites the
 850     // upper bits we can reduce BitsToClear by the shift amount.
 851     if (ConstantInt *Amt = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
 852       if (!canEvaluateZExtd(I->getOperand(0), Ty, BitsToClear, IC, CxtI))
 853         return false;
 854       uint64_t ShiftAmt = Amt->getZExtValue();
 855       BitsToClear = ShiftAmt < BitsToClear ? BitsToClear - ShiftAmt : 0;
 856       return true;
 857     }
 858     return false;
 859   case Instruction::LShr:
 860     // We can promote lshr(x, cst) if we can promote x.  This requires the
 861     // ultimate 'and' to clear out the high zero bits we're clearing out though.
 862     if (ConstantInt *Amt = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
 863       if (!canEvaluateZExtd(I->getOperand(0), Ty, BitsToClear, IC, CxtI))
 864         return false;
 865       BitsToClear += Amt->getZExtValue();
 866       if (BitsToClear > V->getType()->getScalarSizeInBits())
 867         BitsToClear = V->getType()->getScalarSizeInBits();
 868       return true;
 869     }
 870     // Cannot promote variable LSHR.
 871     return false;
 872   case Instruction::Select:
 873     if (!canEvaluateZExtd(I->getOperand(1), Ty, Tmp, IC, CxtI) ||
 874         !canEvaluateZExtd(I->getOperand(2), Ty, BitsToClear, IC, CxtI) ||
 875         // TODO: If important, we could handle the case when the BitsToClear are
 876         // known zero in the disagreeing side.
 877         Tmp != BitsToClear)
 878       return false;
 879     return true;
 880
 881   case Instruction::PHI: {
 882     // We can change a phi if we can change all operands.  Note that we never
 883     // get into trouble with cyclic PHIs here because we only consider
 884     // instructions with a single use.
 885     PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
 886     if (!canEvaluateZExtd(PN->getIncomingValue(0), Ty, BitsToClear, IC, CxtI))
 887       return false;
 888     for (unsigned i = 1, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
 889       if (!canEvaluateZExtd(PN->getIncomingValue(i), Ty, Tmp, IC, CxtI) ||
 890           // TODO: If important, we could handle the case when the BitsToClear
 891           // are known zero in the disagreeing input.
 892           Tmp != BitsToClear)
 893         return false;
 894     return true;
 895   }
 896   default:
 897     // TODO: Can handle more cases here.
 898     return false;
 899   }
 900 }
 901
 902 Instruction *InstCombiner::visitZExt(ZExtInst &CI) {
 903   // If this zero extend is only used by a truncate, let the truncate be
 904   // eliminated before we try to optimize this zext.
 905   if (CI.hasOneUse() && isa<TruncInst>(CI.user_back()))
 906     return nullptr;
 907
 908   // If one of the common conversion will work, do it.
 909   if (Instruction *Result = commonCastTransforms(CI))
 910     return Result;
 911
 912   Value *Src = CI.getOperand(0);
 913   Type *SrcTy = Src->getType(), *DestTy = CI.getType();
 914
 915   // Attempt to extend the entire input expression tree to the destination
 916   // type.   Only do this if the dest type is a simple type, don't convert the
 917   // expression tree to something weird like i93 unless the source is also
 918   // strange.
 919   unsigned BitsToClear;
 920   if ((DestTy->isVectorTy() || shouldChangeType(SrcTy, DestTy)) &&
 921       canEvaluateZExtd(Src, DestTy, BitsToClear, *this, &CI)) {
 922     assert(BitsToClear <= SrcTy->getScalarSizeInBits() &&
 923            "Can't clear more bits than in SrcTy");
 924
 925     // Okay, we can transform this!  Insert the new expression now.
 926     DEBUG(dbgs() << "ICE: EvaluateInDifferentType converting expression type"
 927           " to avoid zero extend: " << CI << '\n');
 928     Value *Res = EvaluateInDifferentType(Src, DestTy, false);
 929     assert(Res->getType() == DestTy);
 930
 931     uint32_t SrcBitsKept = SrcTy->getScalarSizeInBits()-BitsToClear;
 932     uint32_t DestBitSize = DestTy->getScalarSizeInBits();
 933
 934     // If the high bits are already filled with zeros, just replace this
 935     // cast with the result.
 936     if (MaskedValueIsZero(Res,
 937                           APInt::getHighBitsSet(DestBitSize,
 938                                                 DestBitSize-SrcBitsKept),
 939                              0, &CI))
 940       return replaceInstUsesWith(CI, Res);
 941
 942     // We need to emit an AND to clear the high bits.
 943     Constant *C = ConstantInt::get(Res->getType(),
 944                                APInt::getLowBitsSet(DestBitSize, SrcBitsKept));
 945     return BinaryOperator::CreateAnd(Res, C);
 946   }
 947
 948   // If this is a TRUNC followed by a ZEXT then we are dealing with integral
 949   // types and if the sizes are just right we can convert this into a logical
 950   // 'and' which will be much cheaper than the pair of casts.
 951   if (TruncInst *CSrc = dyn_cast<TruncInst>(Src)) {   // A->B->C cast
 952     // TODO: Subsume this into EvaluateInDifferentType.
 953
 954     // Get the sizes of the types involved.  We know that the intermediate type
 955     // will be smaller than A or C, but don't know the relation between A and C.
 956     Value *A = CSrc->getOperand(0);
 957     unsigned SrcSize = A->getType()->getScalarSizeInBits();
 958     unsigned MidSize = CSrc->getType()->getScalarSizeInBits();
 959     unsigned DstSize = CI.getType()->getScalarSizeInBits();
 960     // If we're actually extending zero bits, then if
 961     // SrcSize <  DstSize: zext(a & mask)
 962     // SrcSize == DstSize: a & mask
 963     // SrcSize  > DstSize: trunc(a) & mask
 964     if (SrcSize < DstSize) {
 965       APInt AndValue(APInt::getLowBitsSet(SrcSize, MidSize));
 966       Constant *AndConst = ConstantInt::get(A->getType(), AndValue);
 967       Value *And = Builder->CreateAnd(A, AndConst, CSrc->getName()+".mask");
 968       return new ZExtInst(And, CI.getType());
 969     }
 970
 971     if (SrcSize == DstSize) {
 972       APInt AndValue(APInt::getLowBitsSet(SrcSize, MidSize));
 973       return BinaryOperator::CreateAnd(A, ConstantInt::get(A->getType(),
 974                                                            AndValue));
 975     }
 976     if (SrcSize > DstSize) {
 977       Value *Trunc = Builder->CreateTrunc(A, CI.getType());
 978       APInt AndValue(APInt::getLowBitsSet(DstSize, MidSize));
 979       return BinaryOperator::CreateAnd(Trunc,
 980                                        ConstantInt::get(Trunc->getType(),
 981                                                         AndValue));
 982     }
 983   }
 984
 985   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Src))
 986     return transformZExtICmp(ICI, CI);
 987
 988   BinaryOperator *SrcI = dyn_cast<BinaryOperator>(Src);
 989   if (SrcI && SrcI->getOpcode() == Instruction::Or) {
 990     // zext (or icmp, icmp) -> or (zext icmp), (zext icmp) if at least one
 991     // of the (zext icmp) can be eliminated. If so, immediately perform the
 992     // according elimination.
 993     ICmpInst *LHS = dyn_cast<ICmpInst>(SrcI->getOperand(0));
 994     ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(SrcI->getOperand(1));
 995     if (LHS && RHS && LHS->hasOneUse() && RHS->hasOneUse() &&
 996         (transformZExtICmp(LHS, CI, false) ||
 997          transformZExtICmp(RHS, CI, false))) {
 998       // zext (or icmp, icmp) -> or (zext icmp), (zext icmp)
 999       Value *LCast = Builder->CreateZExt(LHS, CI.getType(), LHS->getName());
1000       Value *RCast = Builder->CreateZExt(RHS, CI.getType(), RHS->getName());
1001       BinaryOperator *Or = BinaryOperator::Create(Instruction::Or, LCast, RCast);
1002
1003       // Perform the elimination.
1004       if (auto *LZExt = dyn_cast<ZExtInst>(LCast))
1005         transformZExtICmp(LHS, *LZExt);
1006       if (auto *RZExt = dyn_cast<ZExtInst>(RCast))
1007         transformZExtICmp(RHS, *RZExt);
1008
1009       return Or;
1010     }
1011   }
1012
1013   // zext(trunc(X) & C) -> (X & zext(C)).
1014   Constant *C;
1015   Value *X;
1016   if (SrcI &&
1017       match(SrcI, m_OneUse(m_And(m_Trunc(m_Value(X)), m_Constant(C)))) &&
1018       X->getType() == CI.getType())
1019     return BinaryOperator::CreateAnd(X, ConstantExpr::getZExt(C, CI.getType()));
1020
1021   // zext((trunc(X) & C) ^ C) -> ((X & zext(C)) ^ zext(C)).
1022   Value *And;
1023   if (SrcI && match(SrcI, m_OneUse(m_Xor(m_Value(And), m_Constant(C)))) &&
1024       match(And, m_OneUse(m_And(m_Trunc(m_Value(X)), m_Specific(C)))) &&
1025       X->getType() == CI.getType()) {
1026     Constant *ZC = ConstantExpr::getZExt(C, CI.getType());
1027     return BinaryOperator::CreateXor(Builder->CreateAnd(X, ZC), ZC);
1028   }
1029
1030   return nullptr;
1031 }
1032
1033 /// Transform (sext icmp) to bitwise / integer operations to eliminate the icmp.
1034 Instruction *InstCombiner::transformSExtICmp(ICmpInst *ICI, Instruction &CI) {
1035   Value *Op0 = ICI->getOperand(0), *Op1 = ICI->getOperand(1);
1036   ICmpInst::Predicate Pred = ICI->getPredicate();
1037
1038   // Don't bother if Op1 isn't of vector or integer type.
1039   if (!Op1->getType()->isIntOrIntVectorTy())
1040     return nullptr;
1041
1042   if (Constant *Op1C = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
1043     // (x <s  0) ? -1 : 0 -> ashr x, 31        -> all ones if negative
1044     // (x >s -1) ? -1 : 0 -> not (ashr x, 31)  -> all ones if positive
1045     if ((Pred == ICmpInst::ICMP_SLT && Op1C->isNullValue()) ||
1046         (Pred == ICmpInst::ICMP_SGT && Op1C->isAllOnesValue())) {
1047
1048       Value *Sh = ConstantInt::get(Op0->getType(),
1049                                    Op0->getType()->getScalarSizeInBits()-1);
1050       Value *In = Builder->CreateAShr(Op0, Sh, Op0->getName()+".lobit");
1051       if (In->getType() != CI.getType())
1052         In = Builder->CreateIntCast(In, CI.getType(), true/*SExt*/);
1053
1054       if (Pred == ICmpInst::ICMP_SGT)
1055         In = Builder->CreateNot(In, In->getName()+".not");
1056       return replaceInstUsesWith(CI, In);
1057     }
1058   }
1059
1060   if (ConstantInt *Op1C = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
1061     // If we know that only one bit of the LHS of the icmp can be set and we
1062     // have an equality comparison with zero or a power of 2, we can transform
1063     // the icmp and sext into bitwise/integer operations.
1064     if (ICI->hasOneUse() &&
1065         ICI->isEquality() && (Op1C->isZero() || Op1C->getValue().isPowerOf2())){
1066       unsigned BitWidth = Op1C->getType()->getBitWidth();
1067       KnownBits Known(BitWidth);
1068       computeKnownBits(Op0, Known, 0, &CI);
1069
1070       APInt KnownZeroMask(~Known.Zero);
1071       if (KnownZeroMask.isPowerOf2()) {
1072         Value *In = ICI->getOperand(0);
1073
1074         // If the icmp tests for a known zero bit we can constant fold it.
1075         if (!Op1C->isZero() && Op1C->getValue() != KnownZeroMask) {
1076           Value *V = Pred == ICmpInst::ICMP_NE ?
1077                        ConstantInt::getAllOnesValue(CI.getType()) :
1078                        ConstantInt::getNullValue(CI.getType());
1079           return replaceInstUsesWith(CI, V);
1080         }
1081
1082         if (!Op1C->isZero() == (Pred == ICmpInst::ICMP_NE)) {
1083           // sext ((x & 2^n) == 0)   -> (x >> n) - 1
1084           // sext ((x & 2^n) != 2^n) -> (x >> n) - 1
1085           unsigned ShiftAmt = KnownZeroMask.countTrailingZeros();
1086           // Perform a right shift to place the desired bit in the LSB.
1087           if (ShiftAmt)
1088             In = Builder->CreateLShr(In,
1089                                      ConstantInt::get(In->getType(), ShiftAmt));
1090
1091           // At this point "In" is either 1 or 0. Subtract 1 to turn
1092           // {1, 0} -> {0, -1}.
1093           In = Builder->CreateAdd(In,
1094                                   ConstantInt::getAllOnesValue(In->getType()),
1095                                   "sext");
1096         } else {
1097           // sext ((x & 2^n) != 0)   -> (x << bitwidth-n) a>> bitwidth-1
1098           // sext ((x & 2^n) == 2^n) -> (x << bitwidth-n) a>> bitwidth-1
1099           unsigned ShiftAmt = KnownZeroMask.countLeadingZeros();
1100           // Perform a left shift to place the desired bit in the MSB.
1101           if (ShiftAmt)
1102             In = Builder->CreateShl(In,
1103                                     ConstantInt::get(In->getType(), ShiftAmt));
1104
1105           // Distribute the bit over the whole bit width.
1106           In = Builder->CreateAShr(In, ConstantInt::get(In->getType(),
1107                                                         BitWidth - 1), "sext");
1108         }
1109
1110         if (CI.getType() == In->getType())
1111           return replaceInstUsesWith(CI, In);
1112         return CastInst::CreateIntegerCast(In, CI.getType(), true/*SExt*/);
1113       }
1114     }
1115   }
1116
1117   return nullptr;
1118 }
1119
1120 /// Return true if we can take the specified value and return it as type Ty
1121 /// without inserting any new casts and without changing the value of the common
1122 /// low bits.  This is used by code that tries to promote integer operations to
1123 /// a wider types will allow us to eliminate the extension.
1124 ///
1125 /// This function works on both vectors and scalars.
1126 ///
1127 static bool canEvaluateSExtd(Value *V, Type *Ty) {
1128   assert(V->getType()->getScalarSizeInBits() < Ty->getScalarSizeInBits() &&
1129          "Can't sign extend type to a smaller type");
1130   // If this is a constant, it can be trivially promoted.
1131   if (isa<Constant>(V))
1132     return true;
1133
1134   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
1135   if (!I) return false;
1136
1137   // If this is a truncate from the dest type, we can trivially eliminate it.
1138   if (isa<TruncInst>(I) && I->getOperand(0)->getType() == Ty)
1139     return true;
1140
1141   // We can't extend or shrink something that has multiple uses: doing so would
1142   // require duplicating the instruction in general, which isn't profitable.
1143   if (!I->hasOneUse()) return false;
1144
1145   switch (I->getOpcode()) {
1146   case Instruction::SExt:  // sext(sext(x)) -> sext(x)
1147   case Instruction::ZExt:  // sext(zext(x)) -> zext(x)
1148   case Instruction::Trunc: // sext(trunc(x)) -> trunc(x) or sext(x)
1149     return true;
1150   case Instruction::And:
1151   case Instruction::Or:
1152   case Instruction::Xor:
1153   case Instruction::Add:
1154   case Instruction::Sub:
1155   case Instruction::Mul:
1156     // These operators can all arbitrarily be extended if their inputs can.
1157     return canEvaluateSExtd(I->getOperand(0), Ty) &&
1158            canEvaluateSExtd(I->getOperand(1), Ty);
1159
1160   //case Instruction::Shl:   TODO
1161   //case Instruction::LShr:  TODO
1162
1163   case Instruction::Select:
1164     return canEvaluateSExtd(I->getOperand(1), Ty) &&
1165            canEvaluateSExtd(I->getOperand(2), Ty);
1166
1167   case Instruction::PHI: {
1168     // We can change a phi if we can change all operands.  Note that we never
1169     // get into trouble with cyclic PHIs here because we only consider
1170     // instructions with a single use.
1171     PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
1172     for (Value *IncValue : PN->incoming_values())
1173       if (!canEvaluateSExtd(IncValue, Ty)) return false;
1174     return true;
1175   }
1176   default:
1177     // TODO: Can handle more cases here.
1178     break;
1179   }
1180
1181   return false;
1182 }
1183
1184 Instruction *InstCombiner::visitSExt(SExtInst &CI) {
1185   // If this sign extend is only used by a truncate, let the truncate be
1186   // eliminated before we try to optimize this sext.
1187   if (CI.hasOneUse() && isa<TruncInst>(CI.user_back()))
1188     return nullptr;
1189
1190   if (Instruction *I = commonCastTransforms(CI))
1191     return I;
1192
1193   Value *Src = CI.getOperand(0);
1194   Type *SrcTy = Src->getType(), *DestTy = CI.getType();
1195
1196   // If we know that the value being extended is positive, we can use a zext
1197   // instead.
1198   KnownBits Known = computeKnownBits(Src, 0, &CI);
1199   if (Known.isNonNegative()) {
1200     Value *ZExt = Builder->CreateZExt(Src, DestTy);
1201     return replaceInstUsesWith(CI, ZExt);
1202   }
1203
1204   // Attempt to extend the entire input expression tree to the destination
1205   // type.   Only do this if the dest type is a simple type, don't convert the
1206   // expression tree to something weird like i93 unless the source is also
1207   // strange.
1208   if ((DestTy->isVectorTy() || shouldChangeType(SrcTy, DestTy)) &&
1209       canEvaluateSExtd(Src, DestTy)) {
1210     // Okay, we can transform this!  Insert the new expression now.
1211     DEBUG(dbgs() << "ICE: EvaluateInDifferentType converting expression type"
1212           " to avoid sign extend: " << CI << '\n');
1213     Value *Res = EvaluateInDifferentType(Src, DestTy, true);
1214     assert(Res->getType() == DestTy);
1215
1216     uint32_t SrcBitSize = SrcTy->getScalarSizeInBits();
1217     uint32_t DestBitSize = DestTy->getScalarSizeInBits();
1218
1219     // If the high bits are already filled with sign bit, just replace this
1220     // cast with the result.
1221     if (ComputeNumSignBits(Res, 0, &CI) > DestBitSize - SrcBitSize)
1222       return replaceInstUsesWith(CI, Res);
1223
1224     // We need to emit a shl + ashr to do the sign extend.
1225     Value *ShAmt = ConstantInt::get(DestTy, DestBitSize-SrcBitSize);
1226     return BinaryOperator::CreateAShr(Builder->CreateShl(Res, ShAmt, "sext"),
1227                                       ShAmt);
1228   }
1229
1230   // If the input is a trunc from the destination type, then turn sext(trunc(x))
1231   // into shifts.
1232   Value *X;
1233   if (match(Src, m_OneUse(m_Trunc(m_Value(X)))) && X->getType() == DestTy) {
1234     // sext(trunc(X)) --> ashr(shl(X, C), C)
1235     unsigned SrcBitSize = SrcTy->getScalarSizeInBits();
1236     unsigned DestBitSize = DestTy->getScalarSizeInBits();
1237     Constant *ShAmt = ConstantInt::get(DestTy, DestBitSize - SrcBitSize);
1238     return BinaryOperator::CreateAShr(Builder->CreateShl(X, ShAmt), ShAmt);
1239   }
1240
1241   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Src))
1242     return transformSExtICmp(ICI, CI);
1243
1244   // If the input is a shl/ashr pair of a same constant, then this is a sign
1245   // extension from a smaller value.  If we could trust arbitrary bitwidth
1246   // integers, we could turn this into a truncate to the smaller bit and then
1247   // use a sext for the whole extension.  Since we don't, look deeper and check
1248   // for a truncate.  If the source and dest are the same type, eliminate the
1249   // trunc and extend and just do shifts.  For example, turn:
1250   //   %a = trunc i32 %i to i8
1251   //   %b = shl i8 %a, 6
1252   //   %c = ashr i8 %b, 6
1253   //   %d = sext i8 %c to i32
1254   // into:
1255   //   %a = shl i32 %i, 30
1256   //   %d = ashr i32 %a, 30
1257   Value *A = nullptr;
1258   // TODO: Eventually this could be subsumed by EvaluateInDifferentType.
1259   ConstantInt *BA = nullptr, *CA = nullptr;
1260   if (match(Src, m_AShr(m_Shl(m_Trunc(m_Value(A)), m_ConstantInt(BA)),
1261                         m_ConstantInt(CA))) &&
1262       BA == CA && A->getType() == CI.getType()) {
1263     unsigned MidSize = Src->getType()->getScalarSizeInBits();
1264     unsigned SrcDstSize = CI.getType()->getScalarSizeInBits();
1265     unsigned ShAmt = CA->getZExtValue()+SrcDstSize-MidSize;
1266     Constant *ShAmtV = ConstantInt::get(CI.getType(), ShAmt);
1267     A = Builder->CreateShl(A, ShAmtV, CI.getName());
1268     return BinaryOperator::CreateAShr(A, ShAmtV);
1269   }
1270
1271   return nullptr;
1272 }
1273
1274
1275 /// Return a Constant* for the specified floating-point constant if it fits
1276 /// in the specified FP type without changing its value.
1277 static Constant *fitsInFPType(ConstantFP *CFP, const fltSemantics &Sem) {
1278   bool losesInfo;
1279   APFloat F = CFP->getValueAPF();
1280   (void)F.convert(Sem, APFloat::rmNearestTiesToEven, &losesInfo);
1281   if (!losesInfo)
1282     return ConstantFP::get(CFP->getContext(), F);
1283   return nullptr;
1284 }
1285
1286 /// Look through floating-point extensions until we get the source value.
1287 static Value *lookThroughFPExtensions(Value *V) {
1288   while (auto *FPExt = dyn_cast<FPExtInst>(V))
1289     V = FPExt->getOperand(0);
1290
1291   // If this value is a constant, return the constant in the smallest FP type
1292   // that can accurately represent it.  This allows us to turn
1293   // (float)((double)X+2.0) into x+2.0f.
1294   if (auto *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(V)) {
1295     if (CFP->getType() == Type::getPPC_FP128Ty(V->getContext()))
1296       return V;  // No constant folding of this.
1297     // See if the value can be truncated to half and then reextended.
1298     if (Value *V = fitsInFPType(CFP, APFloat::IEEEhalf()))
1299       return V;
1300     // See if the value can be truncated to float and then reextended.
1301     if (Value *V = fitsInFPType(CFP, APFloat::IEEEsingle()))
1302       return V;
1303     if (CFP->getType()->isDoubleTy())
1304       return V;  // Won't shrink.
1305     if (Value *V = fitsInFPType(CFP, APFloat::IEEEdouble()))
1306       return V;
1307     // Don't try to shrink to various long double types.
1308   }
1309
1310   return V;
1311 }
1312
1313 Instruction *InstCombiner::visitFPTrunc(FPTruncInst &CI) {
1314   if (Instruction *I = commonCastTransforms(CI))
1315     return I;
1316   // If we have fptrunc(OpI (fpextend x), (fpextend y)), we would like to
1317   // simplify this expression to avoid one or more of the trunc/extend
1318   // operations if we can do so without changing the numerical results.
1319   //
1320   // The exact manner in which the widths of the operands interact to limit
1321   // what we can and cannot do safely varies from operation to operation, and
1322   // is explained below in the various case statements.
1323   BinaryOperator *OpI = dyn_cast<BinaryOperator>(CI.getOperand(0));
1324   if (OpI && OpI->hasOneUse()) {
1325     Value *LHSOrig = lookThroughFPExtensions(OpI->getOperand(0));
1326     Value *RHSOrig = lookThroughFPExtensions(OpI->getOperand(1));
1327     unsigned OpWidth = OpI->getType()->getFPMantissaWidth();
1328     unsigned LHSWidth = LHSOrig->getType()->getFPMantissaWidth();
1329     unsigned RHSWidth = RHSOrig->getType()->getFPMantissaWidth();
1330     unsigned SrcWidth = std::max(LHSWidth, RHSWidth);
1331     unsigned DstWidth = CI.getType()->getFPMantissaWidth();
1332     switch (OpI->getOpcode()) {
1333       default: break;
1334       case Instruction::FAdd:
1335       case Instruction::FSub:
1336         // For addition and subtraction, the infinitely precise result can
1337         // essentially be arbitrarily wide; proving that double rounding
1338         // will not occur because the result of OpI is exact (as we will for
1339         // FMul, for example) is hopeless.  However, we *can* nonetheless
1340         // frequently know that double rounding cannot occur (or that it is
1341         // innocuous) by taking advantage of the specific structure of
1342         // infinitely-precise results that admit double rounding.
1343         //
1344         // Specifically, if OpWidth >= 2*DstWdith+1 and DstWidth is sufficient
1345         // to represent both sources, we can guarantee that the double
1346         // rounding is innocuous (See p50 of Figueroa's 2000 PhD thesis,
1347         // "A Rigorous Framework for Fully Supporting the IEEE Standard ..."
1348         // for proof of this fact).
1349         //
1350         // Note: Figueroa does not consider the case where DstFormat !=
1351         // SrcFormat.  It's possible (likely even!) that this analysis
1352         // could be tightened for those cases, but they are rare (the main
1353         // case of interest here is (float)((double)float + float)).
1354         if (OpWidth >= 2*DstWidth+1 && DstWidth >= SrcWidth) {
1355           if (LHSOrig->getType() != CI.getType())
1356             LHSOrig = Builder->CreateFPExt(LHSOrig, CI.getType());
1357           if (RHSOrig->getType() != CI.getType())
1358             RHSOrig = Builder->CreateFPExt(RHSOrig, CI.getType());
1359           Instruction *RI =
1360             BinaryOperator::Create(OpI->getOpcode(), LHSOrig, RHSOrig);
1361           RI->copyFastMathFlags(OpI);
1362           return RI;
1363         }
1364         break;
1365       case Instruction::FMul:
1366         // For multiplication, the infinitely precise result has at most
1367         // LHSWidth + RHSWidth significant bits; if OpWidth is sufficient
1368         // that such a value can be exactly represented, then no double
1369         // rounding can possibly occur; we can safely perform the operation
1370         // in the destination format if it can represent both sources.
1371         if (OpWidth >= LHSWidth + RHSWidth && DstWidth >= SrcWidth) {
1372           if (LHSOrig->getType() != CI.getType())
1373             LHSOrig = Builder->CreateFPExt(LHSOrig, CI.getType());
1374           if (RHSOrig->getType() != CI.getType())
1375             RHSOrig = Builder->CreateFPExt(RHSOrig, CI.getType());
1376           Instruction *RI =
1377             BinaryOperator::CreateFMul(LHSOrig, RHSOrig);
1378           RI->copyFastMathFlags(OpI);
1379           return RI;
1380         }
1381         break;
1382       case Instruction::FDiv:
1383         // For division, we use again use the bound from Figueroa's
1384         // dissertation.  I am entirely certain that this bound can be
1385         // tightened in the unbalanced operand case by an analysis based on
1386         // the diophantine rational approximation bound, but the well-known
1387         // condition used here is a good conservative first pass.
1388         // TODO: Tighten bound via rigorous analysis of the unbalanced case.
1389         if (OpWidth >= 2*DstWidth && DstWidth >= SrcWidth) {
1390           if (LHSOrig->getType() != CI.getType())
1391             LHSOrig = Builder->CreateFPExt(LHSOrig, CI.getType());
1392           if (RHSOrig->getType() != CI.getType())
1393             RHSOrig = Builder->CreateFPExt(RHSOrig, CI.getType());
1394           Instruction *RI =
1395             BinaryOperator::CreateFDiv(LHSOrig, RHSOrig);
1396           RI->copyFastMathFlags(OpI);
1397           return RI;
1398         }
1399         break;
1400       case Instruction::FRem:
1401         // Remainder is straightforward.  Remainder is always exact, so the
1402         // type of OpI doesn't enter into things at all.  We simply evaluate
1403         // in whichever source type is larger, then convert to the
1404         // destination type.
1405         if (SrcWidth == OpWidth)
1406           break;
1407         if (LHSWidth < SrcWidth)
1408           LHSOrig = Builder->CreateFPExt(LHSOrig, RHSOrig->getType());
1409         else if (RHSWidth <= SrcWidth)
1410           RHSOrig = Builder->CreateFPExt(RHSOrig, LHSOrig->getType());
1411         if (LHSOrig != OpI->getOperand(0) || RHSOrig != OpI->getOperand(1)) {
1412           Value *ExactResult = Builder->CreateFRem(LHSOrig, RHSOrig);
1413           if (Instruction *RI = dyn_cast<Instruction>(ExactResult))
1414             RI->copyFastMathFlags(OpI);
1415           return CastInst::CreateFPCast(ExactResult, CI.getType());
1416         }
1417     }
1418
1419     // (fptrunc (fneg x)) -> (fneg (fptrunc x))
1420     if (BinaryOperator::isFNeg(OpI)) {
1421       Value *InnerTrunc = Builder->CreateFPTrunc(OpI->getOperand(1),
1422                                                  CI.getType());
1423       Instruction *RI = BinaryOperator::CreateFNeg(InnerTrunc);
1424       RI->copyFastMathFlags(OpI);
1425       return RI;
1426     }
1427   }
1428
1429   // (fptrunc (select cond, R1, Cst)) -->
1430   // (select cond, (fptrunc R1), (fptrunc Cst))
1431   //
1432   //  - but only if this isn't part of a min/max operation, else we'll
1433   // ruin min/max canonical form which is to have the select and
1434   // compare's operands be of the same type with no casts to look through.
1435   Value *LHS, *RHS;
1436   SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(CI.getOperand(0));
1437   if (SI &&
1438       (isa<ConstantFP>(SI->getOperand(1)) ||
1439        isa<ConstantFP>(SI->getOperand(2))) &&
1440       matchSelectPattern(SI, LHS, RHS).Flavor == SPF_UNKNOWN) {
1441     Value *LHSTrunc = Builder->CreateFPTrunc(SI->getOperand(1),
1442                                              CI.getType());
1443     Value *RHSTrunc = Builder->CreateFPTrunc(SI->getOperand(2),
1444                                              CI.getType());
1445     return SelectInst::Create(SI->getOperand(0), LHSTrunc, RHSTrunc);
1446   }
1447
1448   IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(CI.getOperand(0));
1449   if (II) {
1450     switch (II->getIntrinsicID()) {
1451     default: break;
1452     case Intrinsic::fabs:
1453     case Intrinsic::ceil:
1454     case Intrinsic::floor:
1455     case Intrinsic::rint:
1456     case Intrinsic::round:
1457     case Intrinsic::nearbyint:
1458     case Intrinsic::trunc: {
1459       Value *Src = II->getArgOperand(0);
1460       if (!Src->hasOneUse())
1461         break;
1462
1463       // Except for fabs, this transformation requires the input of the unary FP
1464       // operation to be itself an fpext from the type to which we're
1465       // truncating.
1466       if (II->getIntrinsicID() != Intrinsic::fabs) {
1467         FPExtInst *FPExtSrc = dyn_cast<FPExtInst>(Src);
1468         if (!FPExtSrc || FPExtSrc->getOperand(0)->getType() != CI.getType())
1469           break;
1470       }
1471
1472       // Do unary FP operation on smaller type.
1473       // (fptrunc (fabs x)) -> (fabs (fptrunc x))
1474       Value *InnerTrunc = Builder->CreateFPTrunc(Src, CI.getType());
1475       Type *IntrinsicType[] = { CI.getType() };
1476       Function *Overload = Intrinsic::getDeclaration(
1477         CI.getModule(), II->getIntrinsicID(), IntrinsicType);
1478
1479       SmallVector<OperandBundleDef, 1> OpBundles;
1480       II->getOperandBundlesAsDefs(OpBundles);
1481
1482       Value *Args[] = { InnerTrunc };
1483       CallInst *NewCI =  CallInst::Create(Overload, Args,
1484                                           OpBundles, II->getName());
1485       NewCI->copyFastMathFlags(II);
1486       return NewCI;
1487     }
1488     }
1489   }
1490
1491   if (Instruction *I = shrinkInsertElt(CI, *Builder))
1492     return I;
1493
1494   return nullptr;
1495 }
1496
1497 Instruction *InstCombiner::visitFPExt(CastInst &CI) {
1498   return commonCastTransforms(CI);
1499 }
1500
1501 // fpto{s/u}i({u/s}itofp(X)) --> X or zext(X) or sext(X) or trunc(X)
1502 // This is safe if the intermediate type has enough bits in its mantissa to
1503 // accurately represent all values of X.  For example, this won't work with
1504 // i64 -> float -> i64.
1505 Instruction *InstCombiner::FoldItoFPtoI(Instruction &FI) {
1506   if (!isa<UIToFPInst>(FI.getOperand(0)) && !isa<SIToFPInst>(FI.getOperand(0)))
1507     return nullptr;
1508   Instruction *OpI = cast<Instruction>(FI.getOperand(0));
1509
1510   Value *SrcI = OpI->getOperand(0);
1511   Type *FITy = FI.getType();
1512   Type *OpITy = OpI->getType();
1513   Type *SrcTy = SrcI->getType();
1514   bool IsInputSigned = isa<SIToFPInst>(OpI);
1515   bool IsOutputSigned = isa<FPToSIInst>(FI);
1516
1517   // We can safely assume the conversion won't overflow the output range,
1518   // because (for example) (uint8_t)18293.f is undefined behavior.
1519
1520   // Since we can assume the conversion won't overflow, our decision as to
1521   // whether the input will fit in the float should depend on the minimum
1522   // of the input range and output range.
1523
1524   // This means this is also safe for a signed input and unsigned output, since
1525   // a negative input would lead to undefined behavior.
1526   int InputSize = (int)SrcTy->getScalarSizeInBits() - IsInputSigned;
1527   int OutputSize = (int)FITy->getScalarSizeInBits() - IsOutputSigned;
1528   int ActualSize = std::min(InputSize, OutputSize);
1529
1530   if (ActualSize <= OpITy->getFPMantissaWidth()) {
1531     if (FITy->getScalarSizeInBits() > SrcTy->getScalarSizeInBits()) {
1532       if (IsInputSigned && IsOutputSigned)
1533         return new SExtInst(SrcI, FITy);
1534       return new ZExtInst(SrcI, FITy);
1535     }
1536     if (FITy->getScalarSizeInBits() < SrcTy->getScalarSizeInBits())
1537       return new TruncInst(SrcI, FITy);
1538     if (SrcTy == FITy)
1539       return replaceInstUsesWith(FI, SrcI);
1540     return new BitCastInst(SrcI, FITy);
1541   }
1542   return nullptr;
1543 }
1544
1545 Instruction *InstCombiner::visitFPToUI(FPToUIInst &FI) {
1546   Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(FI.getOperand(0));
1547   if (!OpI)
1548     return commonCastTransforms(FI);
1549
1550   if (Instruction *I = FoldItoFPtoI(FI))
1551     return I;
1552
1553   return commonCastTransforms(FI);
1554 }
1555
1556 Instruction *InstCombiner::visitFPToSI(FPToSIInst &FI) {
1557   Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(FI.getOperand(0));
1558   if (!OpI)
1559     return commonCastTransforms(FI);
1560
1561   if (Instruction *I = FoldItoFPtoI(FI))
1562     return I;
1563
1564   return commonCastTransforms(FI);
1565 }
1566
1567 Instruction *InstCombiner::visitUIToFP(CastInst &CI) {
1568   return commonCastTransforms(CI);
1569 }
1570
1571 Instruction *InstCombiner::visitSIToFP(CastInst &CI) {
1572   return commonCastTransforms(CI);
1573 }
1574
1575 Instruction *InstCombiner::visitIntToPtr(IntToPtrInst &CI) {
1576   // If the source integer type is not the intptr_t type for this target, do a
1577   // trunc or zext to the intptr_t type, then inttoptr of it.  This allows the
1578   // cast to be exposed to other transforms.
1579   unsigned AS = CI.getAddressSpace();
1580   if (CI.getOperand(0)->getType()->getScalarSizeInBits() !=
1581       DL.getPointerSizeInBits(AS)) {
1582     Type *Ty = DL.getIntPtrType(CI.getContext(), AS);
1583     if (CI.getType()->isVectorTy()) // Handle vectors of pointers.
1584       Ty = VectorType::get(Ty, CI.getType()->getVectorNumElements());
1585
1586     Value *P = Builder->CreateZExtOrTrunc(CI.getOperand(0), Ty);
1587     return new IntToPtrInst(P, CI.getType());
1588   }
1589
1590   if (Instruction *I = commonCastTransforms(CI))
1591     return I;
1592
1593   return nullptr;
1594 }
1595
1596 /// @brief Implement the transforms for cast of pointer (bitcast/ptrtoint)
1597 Instruction *InstCombiner::commonPointerCastTransforms(CastInst &CI) {
1598   Value *Src = CI.getOperand(0);
1599
1600   if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Src)) {
1601     // If casting the result of a getelementptr instruction with no offset, turn
1602     // this into a cast of the original pointer!
1603     if (GEP->hasAllZeroIndices() &&
1604         // If CI is an addrspacecast and GEP changes the poiner type, merging
1605         // GEP into CI would undo canonicalizing addrspacecast with different
1606         // pointer types, causing infinite loops.
1607         (!isa<AddrSpaceCastInst>(CI) ||
1608          GEP->getType() == GEP->getPointerOperandType())) {
1609       // Changing the cast operand is usually not a good idea but it is safe
1610       // here because the pointer operand is being replaced with another
1611       // pointer operand so the opcode doesn't need to change.
1612       Worklist.Add(GEP);
1613       CI.setOperand(0, GEP->getOperand(0));
1614       return &CI;
1615     }
1616   }
1617
1618   return commonCastTransforms(CI);
1619 }
1620
1621 Instruction *InstCombiner::visitPtrToInt(PtrToIntInst &CI) {
1622   // If the destination integer type is not the intptr_t type for this target,
1623   // do a ptrtoint to intptr_t then do a trunc or zext.  This allows the cast
1624   // to be exposed to other transforms.
1625
1626   Type *Ty = CI.getType();
1627   unsigned AS = CI.getPointerAddressSpace();
1628
1629   if (Ty->getScalarSizeInBits() == DL.getPointerSizeInBits(AS))
1630     return commonPointerCastTransforms(CI);
1631
1632   Type *PtrTy = DL.getIntPtrType(CI.getContext(), AS);
1633   if (Ty->isVectorTy()) // Handle vectors of pointers.
1634     PtrTy = VectorType::get(PtrTy, Ty->getVectorNumElements());
1635
1636   Value *P = Builder->CreatePtrToInt(CI.getOperand(0), PtrTy);
1637   return CastInst::CreateIntegerCast(P, Ty, /*isSigned=*/false);
1638 }
1639
1640 /// This input value (which is known to have vector type) is being zero extended
1641 /// or truncated to the specified vector type.
1642 /// Try to replace it with a shuffle (and vector/vector bitcast) if possible.
1643 ///
1644 /// The source and destination vector types may have different element types.
1645 static Instruction *optimizeVectorResize(Value *InVal, VectorType *DestTy,
1646                                          InstCombiner &IC) {
1647   // We can only do this optimization if the output is a multiple of the input
1648   // element size, or the input is a multiple of the output element size.
1649   // Convert the input type to have the same element type as the output.
1650   VectorType *SrcTy = cast<VectorType>(InVal->getType());
1651
1652   if (SrcTy->getElementType() != DestTy->getElementType()) {
1653     // The input types don't need to be identical, but for now they must be the
1654     // same size.  There is no specific reason we couldn't handle things like
1655     // <4 x i16> -> <4 x i32> by bitcasting to <2 x i32> but haven't gotten
1656     // there yet.
1657     if (SrcTy->getElementType()->getPrimitiveSizeInBits() !=
1658         DestTy->getElementType()->getPrimitiveSizeInBits())
1659       return nullptr;
1660
1661     SrcTy = VectorType::get(DestTy->getElementType(), SrcTy->getNumElements());
1662     InVal = IC.Builder->CreateBitCast(InVal, SrcTy);
1663   }
1664
1665   // Now that the element types match, get the shuffle mask and RHS of the
1666   // shuffle to use, which depends on whether we're increasing or decreasing the
1667   // size of the input.
1668   SmallVector<uint32_t, 16> ShuffleMask;
1669   Value *V2;
1670
1671   if (SrcTy->getNumElements() > DestTy->getNumElements()) {
1672     // If we're shrinking the number of elements, just shuffle in the low
1673     // elements from the input and use undef as the second shuffle input.
1674     V2 = UndefValue::get(SrcTy);
1675     for (unsigned i = 0, e = DestTy->getNumElements(); i != e; ++i)
1676       ShuffleMask.push_back(i);
1677
1678   } else {
1679     // If we're increasing the number of elements, shuffle in all of the
1680     // elements from InVal and fill the rest of the result elements with zeros
1681     // from a constant zero.
1682     V2 = Constant::getNullValue(SrcTy);
1683     unsigned SrcElts = SrcTy->getNumElements();
1684     for (unsigned i = 0, e = SrcElts; i != e; ++i)
1685       ShuffleMask.push_back(i);
1686
1687     // The excess elements reference the first element of the zero input.
1688     for (unsigned i = 0, e = DestTy->getNumElements()-SrcElts; i != e; ++i)
1689       ShuffleMask.push_back(SrcElts);
1690   }
1691
1692   return new ShuffleVectorInst(InVal, V2,
1693                                ConstantDataVector::get(V2->getContext(),
1694                                                        ShuffleMask));
1695 }
1696
1697 static bool isMultipleOfTypeSize(unsigned Value, Type *Ty) {
1698   return Value % Ty->getPrimitiveSizeInBits() == 0;
1699 }
1700
1701 static unsigned getTypeSizeIndex(unsigned Value, Type *Ty) {
1702   return Value / Ty->getPrimitiveSizeInBits();
1703 }
1704
1705 /// V is a value which is inserted into a vector of VecEltTy.
1706 /// Look through the value to see if we can decompose it into
1707 /// insertions into the vector.  See the example in the comment for
1708 /// OptimizeIntegerToVectorInsertions for the pattern this handles.
1709 /// The type of V is always a non-zero multiple of VecEltTy's size.
1710 /// Shift is the number of bits between the lsb of V and the lsb of
1711 /// the vector.
1712 ///
1713 /// This returns false if the pattern can't be matched or true if it can,
1714 /// filling in Elements with the elements found here.
1715 static bool collectInsertionElements(Value *V, unsigned Shift,
1716                                      SmallVectorImpl<Value *> &Elements,
1717                                      Type *VecEltTy, bool isBigEndian) {
1718   assert(isMultipleOfTypeSize(Shift, VecEltTy) &&
1719          "Shift should be a multiple of the element type size");
1720
1721   // Undef values never contribute useful bits to the result.
1722   if (isa<UndefValue>(V)) return true;
1723
1724   // If we got down to a value of the right type, we win, try inserting into the
1725   // right element.
1726   if (V->getType() == VecEltTy) {
1727     // Inserting null doesn't actually insert any elements.
1728     if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
1729       if (C->isNullValue())
1730         return true;
1731
1732     unsigned ElementIndex = getTypeSizeIndex(Shift, VecEltTy);
1733     if (isBigEndian)
1734       ElementIndex = Elements.size() - ElementIndex - 1;
1735
1736     // Fail if multiple elements are inserted into this slot.
1737     if (Elements[ElementIndex])
1738       return false;
1739
1740     Elements[ElementIndex] = V;
1741     return true;
1742   }
1743
1744   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V)) {
1745     // Figure out the # elements this provides, and bitcast it or slice it up
1746     // as required.
1747     unsigned NumElts = getTypeSizeIndex(C->getType()->getPrimitiveSizeInBits(),
1748                                         VecEltTy);
1749     // If the constant is the size of a vector element, we just need to bitcast
1750     // it to the right type so it gets properly inserted.
1751     if (NumElts == 1)
1752       return collectInsertionElements(ConstantExpr::getBitCast(C, VecEltTy),
1753                                       Shift, Elements, VecEltTy, isBigEndian);
1754
1755     // Okay, this is a constant that covers multiple elements.  Slice it up into
1756     // pieces and insert each element-sized piece into the vector.
1757     if (!isa<IntegerType>(C->getType()))
1758       C = ConstantExpr::getBitCast(C, IntegerType::get(V->getContext(),
1759                                        C->getType()->getPrimitiveSizeInBits()));
1760     unsigned ElementSize = VecEltTy->getPrimitiveSizeInBits();
1761     Type *ElementIntTy = IntegerType::get(C->getContext(), ElementSize);
1762
1763     for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i) {
1764       unsigned ShiftI = Shift+i*ElementSize;
1765       Constant *Piece = ConstantExpr::getLShr(C, ConstantInt::get(C->getType(),
1766                                                                   ShiftI));
1767       Piece = ConstantExpr::getTrunc(Piece, ElementIntTy);
1768       if (!collectInsertionElements(Piece, ShiftI, Elements, VecEltTy,
1769                                     isBigEndian))
1770         return false;
1771     }
1772     return true;
1773   }
1774
1775   if (!V->hasOneUse()) return false;
1776
1777   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
1778   if (!I) return false;
1779   switch (I->getOpcode()) {
1780   default: return false; // Unhandled case.
1781   case Instruction::BitCast:
1782     return collectInsertionElements(I->getOperand(0), Shift, Elements, VecEltTy,
1783                                     isBigEndian);
1784   case Instruction::ZExt:
1785     if (!isMultipleOfTypeSize(
1786                           I->getOperand(0)->getType()->getPrimitiveSizeInBits(),
1787                               VecEltTy))
1788       return false;
1789     return collectInsertionElements(I->getOperand(0), Shift, Elements, VecEltTy,
1790                                     isBigEndian);
1791   case Instruction::Or:
1792     return collectInsertionElements(I->getOperand(0), Shift, Elements, VecEltTy,
1793                                     isBigEndian) &&
1794            collectInsertionElements(I->getOperand(1), Shift, Elements, VecEltTy,
1795                                     isBigEndian);
1796   case Instruction::Shl: {
1797     // Must be shifting by a constant that is a multiple of the element size.
1798     ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1));
1799     if (!CI) return false;
1800     Shift += CI->getZExtValue();
1801     if (!isMultipleOfTypeSize(Shift, VecEltTy)) return false;
1802     return collectInsertionElements(I->getOperand(0), Shift, Elements, VecEltTy,
1803                                     isBigEndian);
1804   }
1805
1806   }
1807 }
1808
1809
1810 /// If the input is an 'or' instruction, we may be doing shifts and ors to
1811 /// assemble the elements of the vector manually.
1812 /// Try to rip the code out and replace it with insertelements.  This is to
1813 /// optimize code like this:
1814 ///
1815 ///    %tmp37 = bitcast float %inc to i32
1816 ///    %tmp38 = zext i32 %tmp37 to i64
1817 ///    %tmp31 = bitcast float %inc5 to i32
1818 ///    %tmp32 = zext i32 %tmp31 to i64
1819 ///    %tmp33 = shl i64 %tmp32, 32
1820 ///    %ins35 = or i64 %tmp33, %tmp38
1821 ///    %tmp43 = bitcast i64 %ins35 to <2 x float>
1822 ///
1823 /// Into two insertelements that do "buildvector{%inc, %inc5}".
1824 static Value *optimizeIntegerToVectorInsertions(BitCastInst &CI,
1825                                                 InstCombiner &IC) {
1826   VectorType *DestVecTy = cast<VectorType>(CI.getType());
1827   Value *IntInput = CI.getOperand(0);
1828
1829   SmallVector<Value*, 8> Elements(DestVecTy->getNumElements());
1830   if (!collectInsertionElements(IntInput, 0, Elements,
1831                                 DestVecTy->getElementType(),
1832                                 IC.getDataLayout().isBigEndian()))
1833     return nullptr;
1834
1835   // If we succeeded, we know that all of the element are specified by Elements
1836   // or are zero if Elements has a null entry.  Recast this as a set of
1837   // insertions.
1838   Value *Result = Constant::getNullValue(CI.getType());
1839   for (unsigned i = 0, e = Elements.size(); i != e; ++i) {
1840     if (!Elements[i]) continue;  // Unset element.
1841
1842     Result = IC.Builder->CreateInsertElement(Result, Elements[i],
1843                                              IC.Builder->getInt32(i));
1844   }
1845
1846   return Result;
1847 }
1848
1849 /// Canonicalize scalar bitcasts of extracted elements into a bitcast of the
1850 /// vector followed by extract element. The backend tends to handle bitcasts of
1851 /// vectors better than bitcasts of scalars because vector registers are
1852 /// usually not type-specific like scalar integer or scalar floating-point.
1853 static Instruction *canonicalizeBitCastExtElt(BitCastInst &BitCast,
1854                                               InstCombiner &IC,
1855                                               const DataLayout &DL) {
1856   // TODO: Create and use a pattern matcher for ExtractElementInst.
1857   auto *ExtElt = dyn_cast<ExtractElementInst>(BitCast.getOperand(0));
1858   if (!ExtElt || !ExtElt->hasOneUse())
1859     return nullptr;
1860
1861   // The bitcast must be to a vectorizable type, otherwise we can't make a new
1862   // type to extract from.
1863   Type *DestType = BitCast.getType();
1864   if (!VectorType::isValidElementType(DestType))
1865     return nullptr;
1866
1867   unsigned NumElts = ExtElt->getVectorOperandType()->getNumElements();
1868   auto *NewVecType = VectorType::get(DestType, NumElts);
1869   auto *NewBC = IC.Builder->CreateBitCast(ExtElt->getVectorOperand(),
1870                                           NewVecType, "bc");
1871   return ExtractElementInst::Create(NewBC, ExtElt->getIndexOperand());
1872 }
1873
1874 /// Change the type of a bitwise logic operation if we can eliminate a bitcast.
1875 static Instruction *foldBitCastBitwiseLogic(BitCastInst &BitCast,
1876                                             InstCombiner::BuilderTy &Builder) {
1877   Type *DestTy = BitCast.getType();
1878   BinaryOperator *BO;
1879   if (!DestTy->getScalarType()->isIntegerTy() ||
1880       !match(BitCast.getOperand(0), m_OneUse(m_BinOp(BO))) ||
1881       !BO->isBitwiseLogicOp())
1882     return nullptr;
1883
1884   // FIXME: This transform is restricted to vector types to avoid backend
1885   // problems caused by creating potentially illegal operations. If a fix-up is
1886   // added to handle that situation, we can remove this check.
1887   if (!DestTy->isVectorTy() || !BO->getType()->isVectorTy())
1888     return nullptr;
1889
1890   Value *X;
1891   if (match(BO->getOperand(0), m_OneUse(m_BitCast(m_Value(X)))) &&
1892       X->getType() == DestTy && !isa<Constant>(X)) {
1893     // bitcast(logic(bitcast(X), Y)) --> logic'(X, bitcast(Y))
1894     Value *CastedOp1 = Builder.CreateBitCast(BO->getOperand(1), DestTy);
1895     return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), X, CastedOp1);
1896   }
1897
1898   if (match(BO->getOperand(1), m_OneUse(m_BitCast(m_Value(X)))) &&
1899       X->getType() == DestTy && !isa<Constant>(X)) {
1900     // bitcast(logic(Y, bitcast(X))) --> logic'(bitcast(Y), X)
1901     Value *CastedOp0 = Builder.CreateBitCast(BO->getOperand(0), DestTy);
1902     return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), CastedOp0, X);
1903   }
1904
1905   return nullptr;
1906 }
1907
1908 /// Change the type of a select if we can eliminate a bitcast.
1909 static Instruction *foldBitCastSelect(BitCastInst &BitCast,
1910                                       InstCombiner::BuilderTy &Builder) {
1911   Value *Cond, *TVal, *FVal;
1912   if (!match(BitCast.getOperand(0),
1913              m_OneUse(m_Select(m_Value(Cond), m_Value(TVal), m_Value(FVal)))))
1914     return nullptr;
1915
1916   // A vector select must maintain the same number of elements in its operands.
1917   Type *CondTy = Cond->getType();
1918   Type *DestTy = BitCast.getType();
1919   if (CondTy->isVectorTy()) {
1920     if (!DestTy->isVectorTy())
1921       return nullptr;
1922     if (DestTy->getVectorNumElements() != CondTy->getVectorNumElements())
1923       return nullptr;
1924   }
1925
1926   // FIXME: This transform is restricted from changing the select between
1927   // scalars and vectors to avoid backend problems caused by creating
1928   // potentially illegal operations. If a fix-up is added to handle that
1929   // situation, we can remove this check.
1930   if (DestTy->isVectorTy() != TVal->getType()->isVectorTy())
1931     return nullptr;
1932
1933   auto *Sel = cast<Instruction>(BitCast.getOperand(0));
1934   Value *X;
1935   if (match(TVal, m_OneUse(m_BitCast(m_Value(X)))) && X->getType() == DestTy &&
1936       !isa<Constant>(X)) {
1937     // bitcast(select(Cond, bitcast(X), Y)) --> select'(Cond, X, bitcast(Y))
1938     Value *CastedVal = Builder.CreateBitCast(FVal, DestTy);
1939     return SelectInst::Create(Cond, X, CastedVal, "", nullptr, Sel);
1940   }
1941
1942   if (match(FVal, m_OneUse(m_BitCast(m_Value(X)))) && X->getType() == DestTy &&
1943       !isa<Constant>(X)) {
1944     // bitcast(select(Cond, Y, bitcast(X))) --> select'(Cond, bitcast(Y), X)
1945     Value *CastedVal = Builder.CreateBitCast(TVal, DestTy);
1946     return SelectInst::Create(Cond, CastedVal, X, "", nullptr, Sel);
1947   }
1948
1949   return nullptr;
1950 }
1951
1952 /// Check if all users of CI are StoreInsts.
1953 static bool hasStoreUsersOnly(CastInst &CI) {
1954   for (User *U : CI.users()) {
1955     if (!isa<StoreInst>(U))
1956       return false;
1957   }
1958   return true;
1959 }
1960
1961 /// This function handles following case
1962 ///
1963 ///     A  ->  B    cast
1964 ///     PHI
1965 ///     B  ->  A    cast
1966 ///
1967 /// All the related PHI nodes can be replaced by new PHI nodes with type A.
1968 /// The uses of \p CI can be changed to the new PHI node corresponding to \p PN.
1969 Instruction *InstCombiner::optimizeBitCastFromPhi(CastInst &CI, PHINode *PN) {
1970   // BitCast used by Store can be handled in InstCombineLoadStoreAlloca.cpp.
1971   if (hasStoreUsersOnly(CI))
1972     return nullptr;
1973
1974   Value *Src = CI.getOperand(0);
1975   Type *SrcTy = Src->getType();         // Type B
1976   Type *DestTy = CI.getType();          // Type A
1977
1978   SmallVector<PHINode *, 4> PhiWorklist;
1979   SmallSetVector<PHINode *, 4> OldPhiNodes;
1980
1981   // Find all of the A->B casts and PHI nodes.
1982   // We need to inpect all related PHI nodes, but PHIs can be cyclic, so
1983   // OldPhiNodes is used to track all known PHI nodes, before adding a new
1984   // PHI to PhiWorklist, it is checked against and added to OldPhiNodes first.
1985   PhiWorklist.push_back(PN);
1986   OldPhiNodes.insert(PN);
1987   while (!PhiWorklist.empty()) {
1988     auto *OldPN = PhiWorklist.pop_back_val();
1989     for (Value *IncValue : OldPN->incoming_values()) {
1990       if (isa<Constant>(IncValue))
1991         continue;
1992
1993       if (auto *LI = dyn_cast<LoadInst>(IncValue)) {
1994         // If there is a sequence of one or more load instructions, each loaded
1995         // value is used as address of later load instruction, bitcast is
1996         // necessary to change the value type, don't optimize it. For
1997         // simplicity we give up if the load address comes from another load.
1998         Value *Addr = LI->getOperand(0);
1999         if (Addr == &CI || isa<LoadInst>(Addr))
2000           return nullptr;
2001         if (LI->hasOneUse() && LI->isSimple())
2002           continue;
2003         // If a LoadInst has more than one use, changing the type of loaded
2004         // value may create another bitcast.
2005         return nullptr;
2006       }
2007
2008       if (auto *PNode = dyn_cast<PHINode>(IncValue)) {
2009         if (OldPhiNodes.insert(PNode))
2010           PhiWorklist.push_back(PNode);
2011         continue;
2012       }
2013
2014       auto *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(IncValue);
2015       // We can't handle other instructions.
2016       if (!BCI)
2017         return nullptr;
2018
2019       // Verify it's a A->B cast.
2020       Type *TyA = BCI->getOperand(0)->getType();
2021       Type *TyB = BCI->getType();
2022       if (TyA != DestTy || TyB != SrcTy)
2023         return nullptr;
2024     }
2025   }
2026
2027   // For each old PHI node, create a corresponding new PHI node with a type A.
2028   SmallDenseMap<PHINode *, PHINode *> NewPNodes;
2029   for (auto *OldPN : OldPhiNodes) {
2030     Builder->SetInsertPoint(OldPN);
2031     PHINode *NewPN = Builder->CreatePHI(DestTy, OldPN->getNumOperands());
2032     NewPNodes[OldPN] = NewPN;
2033   }
2034
2035   // Fill in the operands of new PHI nodes.
2036   for (auto *OldPN : OldPhiNodes) {
2037     PHINode *NewPN = NewPNodes[OldPN];
2038     for (unsigned j = 0, e = OldPN->getNumOperands(); j != e; ++j) {
2039       Value *V = OldPN->getOperand(j);
2040       Value *NewV = nullptr;
2041       if (auto *C = dyn_cast<Constant>(V)) {
2042         NewV = ConstantExpr::getBitCast(C, DestTy);
2043       } else if (auto *LI = dyn_cast<LoadInst>(V)) {
2044         Builder->SetInsertPoint(LI->getNextNode());
2045         NewV = Builder->CreateBitCast(LI, DestTy);
2046         Worklist.Add(LI);
2047       } else if (auto *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(V)) {
2048         NewV = BCI->getOperand(0);
2049       } else if (auto *PrevPN = dyn_cast<PHINode>(V)) {
2050         NewV = NewPNodes[PrevPN];
2051       }
2052       assert(NewV);
2053       NewPN->addIncoming(NewV, OldPN->getIncomingBlock(j));
2054     }
2055   }
2056
2057   // If there is a store with type B, change it to type A.
2058   for (User *U : PN->users()) {
2059     auto *SI = dyn_cast<StoreInst>(U);
2060     if (SI && SI->isSimple() && SI->getOperand(0) == PN) {
2061       Builder->SetInsertPoint(SI);
2062       auto *NewBC =
2063           cast<BitCastInst>(Builder->CreateBitCast(NewPNodes[PN], SrcTy));
2064       SI->setOperand(0, NewBC);
2065       Worklist.Add(SI);
2066       assert(hasStoreUsersOnly(*NewBC));
2067     }
2068   }
2069
2070   return replaceInstUsesWith(CI, NewPNodes[PN]);
2071 }
2072
2073 Instruction *InstCombiner::visitBitCast(BitCastInst &CI) {
2074   // If the operands are integer typed then apply the integer transforms,
2075   // otherwise just apply the common ones.
2076   Value *Src = CI.getOperand(0);
2077   Type *SrcTy = Src->getType();
2078   Type *DestTy = CI.getType();
2079
2080   // Get rid of casts from one type to the same type. These are useless and can
2081   // be replaced by the operand.
2082   if (DestTy == Src->getType())
2083     return replaceInstUsesWith(CI, Src);
2084
2085   if (PointerType *DstPTy = dyn_cast<PointerType>(DestTy)) {
2086     PointerType *SrcPTy = cast<PointerType>(SrcTy);
2087     Type *DstElTy = DstPTy->getElementType();
2088     Type *SrcElTy = SrcPTy->getElementType();
2089
2090     // If we are casting a alloca to a pointer to a type of the same
2091     // size, rewrite the allocation instruction to allocate the "right" type.
2092     // There is no need to modify malloc calls because it is their bitcast that
2093     // needs to be cleaned up.
2094     if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(Src))
2095       if (Instruction *V = PromoteCastOfAllocation(CI, *AI))
2096         return V;
2097
2098     // When the type pointed to is not sized the cast cannot be
2099     // turned into a gep.
2100     Type *PointeeType =
2101         cast<PointerType>(Src->getType()->getScalarType())->getElementType();
2102     if (!PointeeType->isSized())
2103       return nullptr;
2104
2105     // If the source and destination are pointers, and this cast is equivalent
2106     // to a getelementptr X, 0, 0, 0...  turn it into the appropriate gep.
2107     // This can enhance SROA and other transforms that want type-safe pointers.
2108     unsigned NumZeros = 0;
2109     while (SrcElTy != DstElTy &&
2110            isa<CompositeType>(SrcElTy) && !SrcElTy->isPointerTy() &&
2111            SrcElTy->getNumContainedTypes() /* not "{}" */) {
2112       SrcElTy = cast<CompositeType>(SrcElTy)->getTypeAtIndex(0U);
2113       ++NumZeros;
2114     }
2115
2116     // If we found a path from the src to dest, create the getelementptr now.
2117     if (SrcElTy == DstElTy) {
2118       SmallVector<Value *, 8> Idxs(NumZeros + 1, Builder->getInt32(0));
2119       return GetElementPtrInst::CreateInBounds(Src, Idxs);
2120     }
2121   }
2122
2123   if (VectorType *DestVTy = dyn_cast<VectorType>(DestTy)) {
2124     if (DestVTy->getNumElements() == 1 && !SrcTy->isVectorTy()) {
2125       Value *Elem = Builder->CreateBitCast(Src, DestVTy->getElementType());
2126       return InsertElementInst::Create(UndefValue::get(DestTy), Elem,
2127                      Constant::getNullValue(Type::getInt32Ty(CI.getContext())));
2128       // FIXME: Canonicalize bitcast(insertelement) -> insertelement(bitcast)
2129     }
2130
2131     if (isa<IntegerType>(SrcTy)) {
2132       // If this is a cast from an integer to vector, check to see if the input
2133       // is a trunc or zext of a bitcast from vector.  If so, we can replace all
2134       // the casts with a shuffle and (potentially) a bitcast.
2135       if (isa<TruncInst>(Src) || isa<ZExtInst>(Src)) {
2136         CastInst *SrcCast = cast<CastInst>(Src);
2137         if (BitCastInst *BCIn = dyn_cast<BitCastInst>(SrcCast->getOperand(0)))
2138           if (isa<VectorType>(BCIn->getOperand(0)->getType()))
2139             if (Instruction *I = optimizeVectorResize(BCIn->getOperand(0),
2140                                                cast<VectorType>(DestTy), *this))
2141               return I;
2142       }
2143
2144       // If the input is an 'or' instruction, we may be doing shifts and ors to
2145       // assemble the elements of the vector manually.  Try to rip the code out
2146       // and replace it with insertelements.
2147       if (Value *V = optimizeIntegerToVectorInsertions(CI, *this))
2148         return replaceInstUsesWith(CI, V);
2149     }
2150   }
2151
2152   if (VectorType *SrcVTy = dyn_cast<VectorType>(SrcTy)) {
2153     if (SrcVTy->getNumElements() == 1) {
2154       // If our destination is not a vector, then make this a straight
2155       // scalar-scalar cast.
2156       if (!DestTy->isVectorTy()) {
2157         Value *Elem =
2158           Builder->CreateExtractElement(Src,
2159                      Constant::getNullValue(Type::getInt32Ty(CI.getContext())));
2160         return CastInst::Create(Instruction::BitCast, Elem, DestTy);
2161       }
2162
2163       // Otherwise, see if our source is an insert. If so, then use the scalar
2164       // component directly.
2165       if (InsertElementInst *IEI =
2166             dyn_cast<InsertElementInst>(CI.getOperand(0)))
2167         return CastInst::Create(Instruction::BitCast, IEI->getOperand(1),
2168                                 DestTy);
2169     }
2170   }
2171
2172   if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(Src)) {
2173     // Okay, we have (bitcast (shuffle ..)).  Check to see if this is
2174     // a bitcast to a vector with the same # elts.
2175     if (SVI->hasOneUse() && DestTy->isVectorTy() &&
2176         DestTy->getVectorNumElements() == SVI->getType()->getNumElements() &&
2177         SVI->getType()->getNumElements() ==
2178         SVI->getOperand(0)->getType()->getVectorNumElements()) {
2179       BitCastInst *Tmp;
2180       // If either of the operands is a cast from CI.getType(), then
2181       // evaluating the shuffle in the casted destination's type will allow
2182       // us to eliminate at least one cast.
2183       if (((Tmp = dyn_cast<BitCastInst>(SVI->getOperand(0))) &&
2184            Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy) ||
2185           ((Tmp = dyn_cast<BitCastInst>(SVI->getOperand(1))) &&
2186            Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy)) {
2187         Value *LHS = Builder->CreateBitCast(SVI->getOperand(0), DestTy);
2188         Value *RHS = Builder->CreateBitCast(SVI->getOperand(1), DestTy);
2189         // Return a new shuffle vector.  Use the same element ID's, as we
2190         // know the vector types match #elts.
2191         return new ShuffleVectorInst(LHS, RHS, SVI->getOperand(2));
2192       }
2193     }
2194   }
2195
2196   // Handle the A->B->A cast, and there is an intervening PHI node.
2197   if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(Src))
2198     if (Instruction *I = optimizeBitCastFromPhi(CI, PN))
2199       return I;
2200
2201   if (Instruction *I = canonicalizeBitCastExtElt(CI, *this, DL))
2202     return I;
2203
2204   if (Instruction *I = foldBitCastBitwiseLogic(CI, *Builder))
2205     return I;
2206
2207   if (Instruction *I = foldBitCastSelect(CI, *Builder))
2208     return I;
2209
2210   if (SrcTy->isPointerTy())
2211     return commonPointerCastTransforms(CI);
2212   return commonCastTransforms(CI);
2213 }
2214
2215 Instruction *InstCombiner::visitAddrSpaceCast(AddrSpaceCastInst &CI) {
2216   // If the destination pointer element type is not the same as the source's
2217   // first do a bitcast to the destination type, and then the addrspacecast.
2218   // This allows the cast to be exposed to other transforms.
2219   Value *Src = CI.getOperand(0);
2220   PointerType *SrcTy = cast<PointerType>(Src->getType()->getScalarType());
2221   PointerType *DestTy = cast<PointerType>(CI.getType()->getScalarType());
2222
2223   Type *DestElemTy = DestTy->getElementType();
2224   if (SrcTy->getElementType() != DestElemTy) {
2225     Type *MidTy = PointerType::get(DestElemTy, SrcTy->getAddressSpace());
2226     if (VectorType *VT = dyn_cast<VectorType>(CI.getType())) {
2227       // Handle vectors of pointers.
2228       MidTy = VectorType::get(MidTy, VT->getNumElements());
2229     }
2230
2231     Value *NewBitCast = Builder->CreateBitCast(Src, MidTy);
2232     return new AddrSpaceCastInst(NewBitCast, CI.getType());
2233   }
2234
2235   return commonPointerCastTransforms(CI);
2236 }