contrib/llvm/lib/Transforms/InstCombine/InstCombineVectorOps.cpp

   1 //===- InstCombineVectorOps.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 instcombine for ExtractElement, InsertElement and
  11 // ShuffleVector.
  12 //
  13 //===----------------------------------------------------------------------===//
  14
  15 #include "InstCombineInternal.h"
  16 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
  17 #include "llvm/Analysis/InstructionSimplify.h"
  18 #include "llvm/Analysis/VectorUtils.h"
  19 #include "llvm/IR/PatternMatch.h"
  20 using namespace llvm;
  21 using namespace PatternMatch;
  22
  23 #define DEBUG_TYPE "instcombine"
  24
  25 /// Return true if the value is cheaper to scalarize than it is to leave as a
  26 /// vector operation. isConstant indicates whether we're extracting one known
  27 /// element. If false we're extracting a variable index.
  28 static bool cheapToScalarize(Value *V, bool isConstant) {
  29   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V)) {
  30     if (isConstant) return true;
  31
  32     // If all elts are the same, we can extract it and use any of the values.
  33     if (Constant *Op0 = C->getAggregateElement(0U)) {
  34       for (unsigned i = 1, e = V->getType()->getVectorNumElements(); i != e;
  35            ++i)
  36         if (C->getAggregateElement(i) != Op0)
  37           return false;
  38       return true;
  39     }
  40   }
  41   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
  42   if (!I) return false;
  43
  44   // Insert element gets simplified to the inserted element or is deleted if
  45   // this is constant idx extract element and its a constant idx insertelt.
  46   if (I->getOpcode() == Instruction::InsertElement && isConstant &&
  47       isa<ConstantInt>(I->getOperand(2)))
  48     return true;
  49   if (I->getOpcode() == Instruction::Load && I->hasOneUse())
  50     return true;
  51   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(I))
  52     if (BO->hasOneUse() &&
  53         (cheapToScalarize(BO->getOperand(0), isConstant) ||
  54          cheapToScalarize(BO->getOperand(1), isConstant)))
  55       return true;
  56   if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(I))
  57     if (CI->hasOneUse() &&
  58         (cheapToScalarize(CI->getOperand(0), isConstant) ||
  59          cheapToScalarize(CI->getOperand(1), isConstant)))
  60       return true;
  61
  62   return false;
  63 }
  64
  65 // If we have a PHI node with a vector type that is only used to feed
  66 // itself and be an operand of extractelement at a constant location,
  67 // try to replace the PHI of the vector type with a PHI of a scalar type.
  68 Instruction *InstCombiner::scalarizePHI(ExtractElementInst &EI, PHINode *PN) {
  69   SmallVector<Instruction *, 2> Extracts;
  70   // The users we want the PHI to have are:
  71   // 1) The EI ExtractElement (we already know this)
  72   // 2) Possibly more ExtractElements with the same index.
  73   // 3) Another operand, which will feed back into the PHI.
  74   Instruction *PHIUser = nullptr;
  75   for (auto U : PN->users()) {
  76     if (ExtractElementInst *EU = dyn_cast<ExtractElementInst>(U)) {
  77       if (EI.getIndexOperand() == EU->getIndexOperand())
  78         Extracts.push_back(EU);
  79       else
  80         return nullptr;
  81     } else if (!PHIUser) {
  82       PHIUser = cast<Instruction>(U);
  83     } else {
  84       return nullptr;
  85     }
  86   }
  87
  88   if (!PHIUser)
  89     return nullptr;
  90
  91   // Verify that this PHI user has one use, which is the PHI itself,
  92   // and that it is a binary operation which is cheap to scalarize.
  93   // otherwise return NULL.
  94   if (!PHIUser->hasOneUse() || !(PHIUser->user_back() == PN) ||
  95       !(isa<BinaryOperator>(PHIUser)) || !cheapToScalarize(PHIUser, true))
  96     return nullptr;
  97
  98   // Create a scalar PHI node that will replace the vector PHI node
  99   // just before the current PHI node.
 100   PHINode *scalarPHI = cast<PHINode>(InsertNewInstWith(
 101       PHINode::Create(EI.getType(), PN->getNumIncomingValues(), ""), *PN));
 102   // Scalarize each PHI operand.
 103   for (unsigned i = 0; i < PN->getNumIncomingValues(); i++) {
 104     Value *PHIInVal = PN->getIncomingValue(i);
 105     BasicBlock *inBB = PN->getIncomingBlock(i);
 106     Value *Elt = EI.getIndexOperand();
 107     // If the operand is the PHI induction variable:
 108     if (PHIInVal == PHIUser) {
 109       // Scalarize the binary operation. Its first operand is the
 110       // scalar PHI, and the second operand is extracted from the other
 111       // vector operand.
 112       BinaryOperator *B0 = cast<BinaryOperator>(PHIUser);
 113       unsigned opId = (B0->getOperand(0) == PN) ? 1 : 0;
 114       Value *Op = InsertNewInstWith(
 115           ExtractElementInst::Create(B0->getOperand(opId), Elt,
 116                                      B0->getOperand(opId)->getName() + ".Elt"),
 117           *B0);
 118       Value *newPHIUser = InsertNewInstWith(
 119           BinaryOperator::CreateWithCopiedFlags(B0->getOpcode(),
 120                                                 scalarPHI, Op, B0), *B0);
 121       scalarPHI->addIncoming(newPHIUser, inBB);
 122     } else {
 123       // Scalarize PHI input:
 124       Instruction *newEI = ExtractElementInst::Create(PHIInVal, Elt, "");
 125       // Insert the new instruction into the predecessor basic block.
 126       Instruction *pos = dyn_cast<Instruction>(PHIInVal);
 127       BasicBlock::iterator InsertPos;
 128       if (pos && !isa<PHINode>(pos)) {
 129         InsertPos = ++pos->getIterator();
 130       } else {
 131         InsertPos = inBB->getFirstInsertionPt();
 132       }
 133
 134       InsertNewInstWith(newEI, *InsertPos);
 135
 136       scalarPHI->addIncoming(newEI, inBB);
 137     }
 138   }
 139
 140   for (auto E : Extracts)
 141     replaceInstUsesWith(*E, scalarPHI);
 142
 143   return &EI;
 144 }
 145
 146 Instruction *InstCombiner::visitExtractElementInst(ExtractElementInst &EI) {
 147   if (Value *V = SimplifyExtractElementInst(
 148           EI.getVectorOperand(), EI.getIndexOperand(), DL, TLI, DT, AC))
 149     return replaceInstUsesWith(EI, V);
 150
 151   // If vector val is constant with all elements the same, replace EI with
 152   // that element.  We handle a known element # below.
 153   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(EI.getOperand(0)))
 154     if (cheapToScalarize(C, false))
 155       return replaceInstUsesWith(EI, C->getAggregateElement(0U));
 156
 157   // If extracting a specified index from the vector, see if we can recursively
 158   // find a previously computed scalar that was inserted into the vector.
 159   if (ConstantInt *IdxC = dyn_cast<ConstantInt>(EI.getOperand(1))) {
 160     unsigned IndexVal = IdxC->getZExtValue();
 161     unsigned VectorWidth = EI.getVectorOperandType()->getNumElements();
 162
 163     // InstSimplify handles cases where the index is invalid.
 164     assert(IndexVal < VectorWidth);
 165
 166     // This instruction only demands the single element from the input vector.
 167     // If the input vector has a single use, simplify it based on this use
 168     // property.
 169     if (EI.getOperand(0)->hasOneUse() && VectorWidth != 1) {
 170       APInt UndefElts(VectorWidth, 0);
 171       APInt DemandedMask(VectorWidth, 0);
 172       DemandedMask.setBit(IndexVal);
 173       if (Value *V = SimplifyDemandedVectorElts(EI.getOperand(0), DemandedMask,
 174                                                 UndefElts)) {
 175         EI.setOperand(0, V);
 176         return &EI;
 177       }
 178     }
 179
 180     // If this extractelement is directly using a bitcast from a vector of
 181     // the same number of elements, see if we can find the source element from
 182     // it.  In this case, we will end up needing to bitcast the scalars.
 183     if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(EI.getOperand(0))) {
 184       if (VectorType *VT = dyn_cast<VectorType>(BCI->getOperand(0)->getType()))
 185         if (VT->getNumElements() == VectorWidth)
 186           if (Value *Elt = findScalarElement(BCI->getOperand(0), IndexVal))
 187             return new BitCastInst(Elt, EI.getType());
 188     }
 189
 190     // If there's a vector PHI feeding a scalar use through this extractelement
 191     // instruction, try to scalarize the PHI.
 192     if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(EI.getOperand(0))) {
 193       Instruction *scalarPHI = scalarizePHI(EI, PN);
 194       if (scalarPHI)
 195         return scalarPHI;
 196     }
 197   }
 198
 199   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(EI.getOperand(0))) {
 200     // Push extractelement into predecessor operation if legal and
 201     // profitable to do so.
 202     if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(I)) {
 203       if (I->hasOneUse() &&
 204           cheapToScalarize(BO, isa<ConstantInt>(EI.getOperand(1)))) {
 205         Value *newEI0 =
 206           Builder->CreateExtractElement(BO->getOperand(0), EI.getOperand(1),
 207                                         EI.getName()+".lhs");
 208         Value *newEI1 =
 209           Builder->CreateExtractElement(BO->getOperand(1), EI.getOperand(1),
 210                                         EI.getName()+".rhs");
 211         return BinaryOperator::CreateWithCopiedFlags(BO->getOpcode(),
 212                                                      newEI0, newEI1, BO);
 213       }
 214     } else if (InsertElementInst *IE = dyn_cast<InsertElementInst>(I)) {
 215       // Extracting the inserted element?
 216       if (IE->getOperand(2) == EI.getOperand(1))
 217         return replaceInstUsesWith(EI, IE->getOperand(1));
 218       // If the inserted and extracted elements are constants, they must not
 219       // be the same value, extract from the pre-inserted value instead.
 220       if (isa<Constant>(IE->getOperand(2)) && isa<Constant>(EI.getOperand(1))) {
 221         Worklist.AddValue(EI.getOperand(0));
 222         EI.setOperand(0, IE->getOperand(0));
 223         return &EI;
 224       }
 225     } else if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(I)) {
 226       // If this is extracting an element from a shufflevector, figure out where
 227       // it came from and extract from the appropriate input element instead.
 228       if (ConstantInt *Elt = dyn_cast<ConstantInt>(EI.getOperand(1))) {
 229         int SrcIdx = SVI->getMaskValue(Elt->getZExtValue());
 230         Value *Src;
 231         unsigned LHSWidth =
 232           SVI->getOperand(0)->getType()->getVectorNumElements();
 233
 234         if (SrcIdx < 0)
 235           return replaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
 236         if (SrcIdx < (int)LHSWidth)
 237           Src = SVI->getOperand(0);
 238         else {
 239           SrcIdx -= LHSWidth;
 240           Src = SVI->getOperand(1);
 241         }
 242         Type *Int32Ty = Type::getInt32Ty(EI.getContext());
 243         return ExtractElementInst::Create(Src,
 244                                           ConstantInt::get(Int32Ty,
 245                                                            SrcIdx, false));
 246       }
 247     } else if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(I)) {
 248       // Canonicalize extractelement(cast) -> cast(extractelement).
 249       // Bitcasts can change the number of vector elements, and they cost
 250       // nothing.
 251       if (CI->hasOneUse() && (CI->getOpcode() != Instruction::BitCast)) {
 252         Value *EE = Builder->CreateExtractElement(CI->getOperand(0),
 253                                                   EI.getIndexOperand());
 254         Worklist.AddValue(EE);
 255         return CastInst::Create(CI->getOpcode(), EE, EI.getType());
 256       }
 257     } else if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(I)) {
 258       if (SI->hasOneUse()) {
 259         // TODO: For a select on vectors, it might be useful to do this if it
 260         // has multiple extractelement uses. For vector select, that seems to
 261         // fight the vectorizer.
 262
 263         // If we are extracting an element from a vector select or a select on
 264         // vectors, create a select on the scalars extracted from the vector
 265         // arguments.
 266         Value *TrueVal = SI->getTrueValue();
 267         Value *FalseVal = SI->getFalseValue();
 268
 269         Value *Cond = SI->getCondition();
 270         if (Cond->getType()->isVectorTy()) {
 271           Cond = Builder->CreateExtractElement(Cond,
 272                                                EI.getIndexOperand(),
 273                                                Cond->getName() + ".elt");
 274         }
 275
 276         Value *V1Elem
 277           = Builder->CreateExtractElement(TrueVal,
 278                                           EI.getIndexOperand(),
 279                                           TrueVal->getName() + ".elt");
 280
 281         Value *V2Elem
 282           = Builder->CreateExtractElement(FalseVal,
 283                                           EI.getIndexOperand(),
 284                                           FalseVal->getName() + ".elt");
 285         return SelectInst::Create(Cond,
 286                                   V1Elem,
 287                                   V2Elem,
 288                                   SI->getName() + ".elt");
 289       }
 290     }
 291   }
 292   return nullptr;
 293 }
 294
 295 /// If V is a shuffle of values that ONLY returns elements from either LHS or
 296 /// RHS, return the shuffle mask and true. Otherwise, return false.
 297 static bool collectSingleShuffleElements(Value *V, Value *LHS, Value *RHS,
 298                                          SmallVectorImpl<Constant*> &Mask) {
 299   assert(LHS->getType() == RHS->getType() &&
 300          "Invalid CollectSingleShuffleElements");
 301   unsigned NumElts = V->getType()->getVectorNumElements();
 302
 303   if (isa<UndefValue>(V)) {
 304     Mask.assign(NumElts, UndefValue::get(Type::getInt32Ty(V->getContext())));
 305     return true;
 306   }
 307
 308   if (V == LHS) {
 309     for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
 310       Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(V->getContext()), i));
 311     return true;
 312   }
 313
 314   if (V == RHS) {
 315     for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
 316       Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(V->getContext()),
 317                                       i+NumElts));
 318     return true;
 319   }
 320
 321   if (InsertElementInst *IEI = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
 322     // If this is an insert of an extract from some other vector, include it.
 323     Value *VecOp    = IEI->getOperand(0);
 324     Value *ScalarOp = IEI->getOperand(1);
 325     Value *IdxOp    = IEI->getOperand(2);
 326
 327     if (!isa<ConstantInt>(IdxOp))
 328       return false;
 329     unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
 330
 331     if (isa<UndefValue>(ScalarOp)) {  // inserting undef into vector.
 332       // We can handle this if the vector we are inserting into is
 333       // transitively ok.
 334       if (collectSingleShuffleElements(VecOp, LHS, RHS, Mask)) {
 335         // If so, update the mask to reflect the inserted undef.
 336         Mask[InsertedIdx] = UndefValue::get(Type::getInt32Ty(V->getContext()));
 337         return true;
 338       }
 339     } else if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)){
 340       if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1))) {
 341         unsigned ExtractedIdx =
 342         cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
 343         unsigned NumLHSElts = LHS->getType()->getVectorNumElements();
 344
 345         // This must be extracting from either LHS or RHS.
 346         if (EI->getOperand(0) == LHS || EI->getOperand(0) == RHS) {
 347           // We can handle this if the vector we are inserting into is
 348           // transitively ok.
 349           if (collectSingleShuffleElements(VecOp, LHS, RHS, Mask)) {
 350             // If so, update the mask to reflect the inserted value.
 351             if (EI->getOperand(0) == LHS) {
 352               Mask[InsertedIdx % NumElts] =
 353               ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(V->getContext()),
 354                                ExtractedIdx);
 355             } else {
 356               assert(EI->getOperand(0) == RHS);
 357               Mask[InsertedIdx % NumElts] =
 358               ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(V->getContext()),
 359                                ExtractedIdx + NumLHSElts);
 360             }
 361             return true;
 362           }
 363         }
 364       }
 365     }
 366   }
 367
 368   return false;
 369 }
 370
 371 /// If we have insertion into a vector that is wider than the vector that we
 372 /// are extracting from, try to widen the source vector to allow a single
 373 /// shufflevector to replace one or more insert/extract pairs.
 374 static void replaceExtractElements(InsertElementInst *InsElt,
 375                                    ExtractElementInst *ExtElt,
 376                                    InstCombiner &IC) {
 377   VectorType *InsVecType = InsElt->getType();
 378   VectorType *ExtVecType = ExtElt->getVectorOperandType();
 379   unsigned NumInsElts = InsVecType->getVectorNumElements();
 380   unsigned NumExtElts = ExtVecType->getVectorNumElements();
 381
 382   // The inserted-to vector must be wider than the extracted-from vector.
 383   if (InsVecType->getElementType() != ExtVecType->getElementType() ||
 384       NumExtElts >= NumInsElts)
 385     return;
 386
 387   // Create a shuffle mask to widen the extended-from vector using undefined
 388   // values. The mask selects all of the values of the original vector followed
 389   // by as many undefined values as needed to create a vector of the same length
 390   // as the inserted-to vector.
 391   SmallVector<Constant *, 16> ExtendMask;
 392   IntegerType *IntType = Type::getInt32Ty(InsElt->getContext());
 393   for (unsigned i = 0; i < NumExtElts; ++i)
 394     ExtendMask.push_back(ConstantInt::get(IntType, i));
 395   for (unsigned i = NumExtElts; i < NumInsElts; ++i)
 396     ExtendMask.push_back(UndefValue::get(IntType));
 397
 398   Value *ExtVecOp = ExtElt->getVectorOperand();
 399   auto *ExtVecOpInst = dyn_cast<Instruction>(ExtVecOp);
 400   BasicBlock *InsertionBlock = (ExtVecOpInst && !isa<PHINode>(ExtVecOpInst))
 401                                    ? ExtVecOpInst->getParent()
 402                                    : ExtElt->getParent();
 403
 404   // TODO: This restriction matches the basic block check below when creating
 405   // new extractelement instructions. If that limitation is removed, this one
 406   // could also be removed. But for now, we just bail out to ensure that we
 407   // will replace the extractelement instruction that is feeding our
 408   // insertelement instruction. This allows the insertelement to then be
 409   // replaced by a shufflevector. If the insertelement is not replaced, we can
 410   // induce infinite looping because there's an optimization for extractelement
 411   // that will delete our widening shuffle. This would trigger another attempt
 412   // here to create that shuffle, and we spin forever.
 413   if (InsertionBlock != InsElt->getParent())
 414     return;
 415
 416   auto *WideVec = new ShuffleVectorInst(ExtVecOp, UndefValue::get(ExtVecType),
 417                                         ConstantVector::get(ExtendMask));
 418
 419   // Insert the new shuffle after the vector operand of the extract is defined
 420   // (as long as it's not a PHI) or at the start of the basic block of the
 421   // extract, so any subsequent extracts in the same basic block can use it.
 422   // TODO: Insert before the earliest ExtractElementInst that is replaced.
 423   if (ExtVecOpInst && !isa<PHINode>(ExtVecOpInst))
 424     WideVec->insertAfter(ExtVecOpInst);
 425   else
 426     IC.InsertNewInstWith(WideVec, *ExtElt->getParent()->getFirstInsertionPt());
 427
 428   // Replace extracts from the original narrow vector with extracts from the new
 429   // wide vector.
 430   for (User *U : ExtVecOp->users()) {
 431     ExtractElementInst *OldExt = dyn_cast<ExtractElementInst>(U);
 432     if (!OldExt || OldExt->getParent() != WideVec->getParent())
 433       continue;
 434     auto *NewExt = ExtractElementInst::Create(WideVec, OldExt->getOperand(1));
 435     NewExt->insertAfter(WideVec);
 436     IC.replaceInstUsesWith(*OldExt, NewExt);
 437   }
 438 }
 439
 440 /// We are building a shuffle to create V, which is a sequence of insertelement,
 441 /// extractelement pairs. If PermittedRHS is set, then we must either use it or
 442 /// not rely on the second vector source. Return a std::pair containing the
 443 /// left and right vectors of the proposed shuffle (or 0), and set the Mask
 444 /// parameter as required.
 445 ///
 446 /// Note: we intentionally don't try to fold earlier shuffles since they have
 447 /// often been chosen carefully to be efficiently implementable on the target.
 448 typedef std::pair<Value *, Value *> ShuffleOps;
 449
 450 static ShuffleOps collectShuffleElements(Value *V,
 451                                          SmallVectorImpl<Constant *> &Mask,
 452                                          Value *PermittedRHS,
 453                                          InstCombiner &IC) {
 454   assert(V->getType()->isVectorTy() && "Invalid shuffle!");
 455   unsigned NumElts = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
 456
 457   if (isa<UndefValue>(V)) {
 458     Mask.assign(NumElts, UndefValue::get(Type::getInt32Ty(V->getContext())));
 459     return std::make_pair(
 460         PermittedRHS ? UndefValue::get(PermittedRHS->getType()) : V, nullptr);
 461   }
 462
 463   if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) {
 464     Mask.assign(NumElts, ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(V->getContext()),0));
 465     return std::make_pair(V, nullptr);
 466   }
 467
 468   if (InsertElementInst *IEI = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
 469     // If this is an insert of an extract from some other vector, include it.
 470     Value *VecOp    = IEI->getOperand(0);
 471     Value *ScalarOp = IEI->getOperand(1);
 472     Value *IdxOp    = IEI->getOperand(2);
 473
 474     if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)) {
 475       if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) && isa<ConstantInt>(IdxOp)) {
 476         unsigned ExtractedIdx =
 477           cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
 478         unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
 479
 480         // Either the extracted from or inserted into vector must be RHSVec,
 481         // otherwise we'd end up with a shuffle of three inputs.
 482         if (EI->getOperand(0) == PermittedRHS || PermittedRHS == nullptr) {
 483           Value *RHS = EI->getOperand(0);
 484           ShuffleOps LR = collectShuffleElements(VecOp, Mask, RHS, IC);
 485           assert(LR.second == nullptr || LR.second == RHS);
 486
 487           if (LR.first->getType() != RHS->getType()) {
 488             // Although we are giving up for now, see if we can create extracts
 489             // that match the inserts for another round of combining.
 490             replaceExtractElements(IEI, EI, IC);
 491
 492             // We tried our best, but we can't find anything compatible with RHS
 493             // further up the chain. Return a trivial shuffle.
 494             for (unsigned i = 0; i < NumElts; ++i)
 495               Mask[i] = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(V->getContext()), i);
 496             return std::make_pair(V, nullptr);
 497           }
 498
 499           unsigned NumLHSElts = RHS->getType()->getVectorNumElements();
 500           Mask[InsertedIdx % NumElts] =
 501             ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(V->getContext()),
 502                              NumLHSElts+ExtractedIdx);
 503           return std::make_pair(LR.first, RHS);
 504         }
 505
 506         if (VecOp == PermittedRHS) {
 507           // We've gone as far as we can: anything on the other side of the
 508           // extractelement will already have been converted into a shuffle.
 509           unsigned NumLHSElts =
 510               EI->getOperand(0)->getType()->getVectorNumElements();
 511           for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
 512             Mask.push_back(ConstantInt::get(
 513                 Type::getInt32Ty(V->getContext()),
 514                 i == InsertedIdx ? ExtractedIdx : NumLHSElts + i));
 515           return std::make_pair(EI->getOperand(0), PermittedRHS);
 516         }
 517
 518         // If this insertelement is a chain that comes from exactly these two
 519         // vectors, return the vector and the effective shuffle.
 520         if (EI->getOperand(0)->getType() == PermittedRHS->getType() &&
 521             collectSingleShuffleElements(IEI, EI->getOperand(0), PermittedRHS,
 522                                          Mask))
 523           return std::make_pair(EI->getOperand(0), PermittedRHS);
 524       }
 525     }
 526   }
 527
 528   // Otherwise, we can't do anything fancy. Return an identity vector.
 529   for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
 530     Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(V->getContext()), i));
 531   return std::make_pair(V, nullptr);
 532 }
 533
 534 /// Try to find redundant insertvalue instructions, like the following ones:
 535 ///  %0 = insertvalue { i8, i32 } undef, i8 %x, 0
 536 ///  %1 = insertvalue { i8, i32 } %0,    i8 %y, 0
 537 /// Here the second instruction inserts values at the same indices, as the
 538 /// first one, making the first one redundant.
 539 /// It should be transformed to:
 540 ///  %0 = insertvalue { i8, i32 } undef, i8 %y, 0
 541 Instruction *InstCombiner::visitInsertValueInst(InsertValueInst &I) {
 542   bool IsRedundant = false;
 543   ArrayRef<unsigned int> FirstIndices = I.getIndices();
 544
 545   // If there is a chain of insertvalue instructions (each of them except the
 546   // last one has only one use and it's another insertvalue insn from this
 547   // chain), check if any of the 'children' uses the same indices as the first
 548   // instruction. In this case, the first one is redundant.
 549   Value *V = &I;
 550   unsigned Depth = 0;
 551   while (V->hasOneUse() && Depth < 10) {
 552     User *U = V->user_back();
 553     auto UserInsInst = dyn_cast<InsertValueInst>(U);
 554     if (!UserInsInst || U->getOperand(0) != V)
 555       break;
 556     if (UserInsInst->getIndices() == FirstIndices) {
 557       IsRedundant = true;
 558       break;
 559     }
 560     V = UserInsInst;
 561     Depth++;
 562   }
 563
 564   if (IsRedundant)
 565     return replaceInstUsesWith(I, I.getOperand(0));
 566   return nullptr;
 567 }
 568
 569 Instruction *InstCombiner::visitInsertElementInst(InsertElementInst &IE) {
 570   Value *VecOp    = IE.getOperand(0);
 571   Value *ScalarOp = IE.getOperand(1);
 572   Value *IdxOp    = IE.getOperand(2);
 573
 574   // Inserting an undef or into an undefined place, remove this.
 575   if (isa<UndefValue>(ScalarOp) || isa<UndefValue>(IdxOp))
 576     replaceInstUsesWith(IE, VecOp);
 577
 578   // If the inserted element was extracted from some other vector, and if the
 579   // indexes are constant, try to turn this into a shufflevector operation.
 580   if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)) {
 581     if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) && isa<ConstantInt>(IdxOp)) {
 582       unsigned NumInsertVectorElts = IE.getType()->getNumElements();
 583       unsigned NumExtractVectorElts =
 584           EI->getOperand(0)->getType()->getVectorNumElements();
 585       unsigned ExtractedIdx =
 586         cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
 587       unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
 588
 589       if (ExtractedIdx >= NumExtractVectorElts) // Out of range extract.
 590         return replaceInstUsesWith(IE, VecOp);
 591
 592       if (InsertedIdx >= NumInsertVectorElts)  // Out of range insert.
 593         return replaceInstUsesWith(IE, UndefValue::get(IE.getType()));
 594
 595       // If we are extracting a value from a vector, then inserting it right
 596       // back into the same place, just use the input vector.
 597       if (EI->getOperand(0) == VecOp && ExtractedIdx == InsertedIdx)
 598         return replaceInstUsesWith(IE, VecOp);
 599
 600       // If this insertelement isn't used by some other insertelement, turn it
 601       // (and any insertelements it points to), into one big shuffle.
 602       if (!IE.hasOneUse() || !isa<InsertElementInst>(IE.user_back())) {
 603         SmallVector<Constant*, 16> Mask;
 604         ShuffleOps LR = collectShuffleElements(&IE, Mask, nullptr, *this);
 605
 606         // The proposed shuffle may be trivial, in which case we shouldn't
 607         // perform the combine.
 608         if (LR.first != &IE && LR.second != &IE) {
 609           // We now have a shuffle of LHS, RHS, Mask.
 610           if (LR.second == nullptr)
 611             LR.second = UndefValue::get(LR.first->getType());
 612           return new ShuffleVectorInst(LR.first, LR.second,
 613                                        ConstantVector::get(Mask));
 614         }
 615       }
 616     }
 617   }
 618
 619   unsigned VWidth = cast<VectorType>(VecOp->getType())->getNumElements();
 620   APInt UndefElts(VWidth, 0);
 621   APInt AllOnesEltMask(APInt::getAllOnesValue(VWidth));
 622   if (Value *V = SimplifyDemandedVectorElts(&IE, AllOnesEltMask, UndefElts)) {
 623     if (V != &IE)
 624       return replaceInstUsesWith(IE, V);
 625     return &IE;
 626   }
 627
 628   return nullptr;
 629 }
 630
 631 /// Return true if we can evaluate the specified expression tree if the vector
 632 /// elements were shuffled in a different order.
 633 static bool CanEvaluateShuffled(Value *V, ArrayRef<int> Mask,
 634                                 unsigned Depth = 5) {
 635   // We can always reorder the elements of a constant.
 636   if (isa<Constant>(V))
 637     return true;
 638
 639   // We won't reorder vector arguments. No IPO here.
 640   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
 641   if (!I) return false;
 642
 643   // Two users may expect different orders of the elements. Don't try it.
 644   if (!I->hasOneUse())
 645     return false;
 646
 647   if (Depth == 0) return false;
 648
 649   switch (I->getOpcode()) {
 650     case Instruction::Add:
 651     case Instruction::FAdd:
 652     case Instruction::Sub:
 653     case Instruction::FSub:
 654     case Instruction::Mul:
 655     case Instruction::FMul:
 656     case Instruction::UDiv:
 657     case Instruction::SDiv:
 658     case Instruction::FDiv:
 659     case Instruction::URem:
 660     case Instruction::SRem:
 661     case Instruction::FRem:
 662     case Instruction::Shl:
 663     case Instruction::LShr:
 664     case Instruction::AShr:
 665     case Instruction::And:
 666     case Instruction::Or:
 667     case Instruction::Xor:
 668     case Instruction::ICmp:
 669     case Instruction::FCmp:
 670     case Instruction::Trunc:
 671     case Instruction::ZExt:
 672     case Instruction::SExt:
 673     case Instruction::FPToUI:
 674     case Instruction::FPToSI:
 675     case Instruction::UIToFP:
 676     case Instruction::SIToFP:
 677     case Instruction::FPTrunc:
 678     case Instruction::FPExt:
 679     case Instruction::GetElementPtr: {
 680       for (Value *Operand : I->operands()) {
 681         if (!CanEvaluateShuffled(Operand, Mask, Depth-1))
 682           return false;
 683       }
 684       return true;
 685     }
 686     case Instruction::InsertElement: {
 687       ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(2));
 688       if (!CI) return false;
 689       int ElementNumber = CI->getLimitedValue();
 690
 691       // Verify that 'CI' does not occur twice in Mask. A single 'insertelement'
 692       // can't put an element into multiple indices.
 693       bool SeenOnce = false;
 694       for (int i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
 695         if (Mask[i] == ElementNumber) {
 696           if (SeenOnce)
 697             return false;
 698           SeenOnce = true;
 699         }
 700       }
 701       return CanEvaluateShuffled(I->getOperand(0), Mask, Depth-1);
 702     }
 703   }
 704   return false;
 705 }
 706
 707 /// Rebuild a new instruction just like 'I' but with the new operands given.
 708 /// In the event of type mismatch, the type of the operands is correct.
 709 static Value *buildNew(Instruction *I, ArrayRef<Value*> NewOps) {
 710   // We don't want to use the IRBuilder here because we want the replacement
 711   // instructions to appear next to 'I', not the builder's insertion point.
 712   switch (I->getOpcode()) {
 713     case Instruction::Add:
 714     case Instruction::FAdd:
 715     case Instruction::Sub:
 716     case Instruction::FSub:
 717     case Instruction::Mul:
 718     case Instruction::FMul:
 719     case Instruction::UDiv:
 720     case Instruction::SDiv:
 721     case Instruction::FDiv:
 722     case Instruction::URem:
 723     case Instruction::SRem:
 724     case Instruction::FRem:
 725     case Instruction::Shl:
 726     case Instruction::LShr:
 727     case Instruction::AShr:
 728     case Instruction::And:
 729     case Instruction::Or:
 730     case Instruction::Xor: {
 731       BinaryOperator *BO = cast<BinaryOperator>(I);
 732       assert(NewOps.size() == 2 && "binary operator with #ops != 2");
 733       BinaryOperator *New =
 734           BinaryOperator::Create(cast<BinaryOperator>(I)->getOpcode(),
 735                                  NewOps[0], NewOps[1], "", BO);
 736       if (isa<OverflowingBinaryOperator>(BO)) {
 737         New->setHasNoUnsignedWrap(BO->hasNoUnsignedWrap());
 738         New->setHasNoSignedWrap(BO->hasNoSignedWrap());
 739       }
 740       if (isa<PossiblyExactOperator>(BO)) {
 741         New->setIsExact(BO->isExact());
 742       }
 743       if (isa<FPMathOperator>(BO))
 744         New->copyFastMathFlags(I);
 745       return New;
 746     }
 747     case Instruction::ICmp:
 748       assert(NewOps.size() == 2 && "icmp with #ops != 2");
 749       return new ICmpInst(I, cast<ICmpInst>(I)->getPredicate(),
 750                           NewOps[0], NewOps[1]);
 751     case Instruction::FCmp:
 752       assert(NewOps.size() == 2 && "fcmp with #ops != 2");
 753       return new FCmpInst(I, cast<FCmpInst>(I)->getPredicate(),
 754                           NewOps[0], NewOps[1]);
 755     case Instruction::Trunc:
 756     case Instruction::ZExt:
 757     case Instruction::SExt:
 758     case Instruction::FPToUI:
 759     case Instruction::FPToSI:
 760     case Instruction::UIToFP:
 761     case Instruction::SIToFP:
 762     case Instruction::FPTrunc:
 763     case Instruction::FPExt: {
 764       // It's possible that the mask has a different number of elements from
 765       // the original cast. We recompute the destination type to match the mask.
 766       Type *DestTy =
 767           VectorType::get(I->getType()->getScalarType(),
 768                           NewOps[0]->getType()->getVectorNumElements());
 769       assert(NewOps.size() == 1 && "cast with #ops != 1");
 770       return CastInst::Create(cast<CastInst>(I)->getOpcode(), NewOps[0], DestTy,
 771                               "", I);
 772     }
 773     case Instruction::GetElementPtr: {
 774       Value *Ptr = NewOps[0];
 775       ArrayRef<Value*> Idx = NewOps.slice(1);
 776       GetElementPtrInst *GEP = GetElementPtrInst::Create(
 777           cast<GetElementPtrInst>(I)->getSourceElementType(), Ptr, Idx, "", I);
 778       GEP->setIsInBounds(cast<GetElementPtrInst>(I)->isInBounds());
 779       return GEP;
 780     }
 781   }
 782   llvm_unreachable("failed to rebuild vector instructions");
 783 }
 784
 785 Value *
 786 InstCombiner::EvaluateInDifferentElementOrder(Value *V, ArrayRef<int> Mask) {
 787   // Mask.size() does not need to be equal to the number of vector elements.
 788
 789   assert(V->getType()->isVectorTy() && "can't reorder non-vector elements");
 790   if (isa<UndefValue>(V)) {
 791     return UndefValue::get(VectorType::get(V->getType()->getScalarType(),
 792                                            Mask.size()));
 793   }
 794   if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) {
 795     return ConstantAggregateZero::get(
 796                VectorType::get(V->getType()->getScalarType(),
 797                                Mask.size()));
 798   }
 799   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V)) {
 800     SmallVector<Constant *, 16> MaskValues;
 801     for (int i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
 802       if (Mask[i] == -1)
 803         MaskValues.push_back(UndefValue::get(Builder->getInt32Ty()));
 804       else
 805         MaskValues.push_back(Builder->getInt32(Mask[i]));
 806     }
 807     return ConstantExpr::getShuffleVector(C, UndefValue::get(C->getType()),
 808                                           ConstantVector::get(MaskValues));
 809   }
 810
 811   Instruction *I = cast<Instruction>(V);
 812   switch (I->getOpcode()) {
 813     case Instruction::Add:
 814     case Instruction::FAdd:
 815     case Instruction::Sub:
 816     case Instruction::FSub:
 817     case Instruction::Mul:
 818     case Instruction::FMul:
 819     case Instruction::UDiv:
 820     case Instruction::SDiv:
 821     case Instruction::FDiv:
 822     case Instruction::URem:
 823     case Instruction::SRem:
 824     case Instruction::FRem:
 825     case Instruction::Shl:
 826     case Instruction::LShr:
 827     case Instruction::AShr:
 828     case Instruction::And:
 829     case Instruction::Or:
 830     case Instruction::Xor:
 831     case Instruction::ICmp:
 832     case Instruction::FCmp:
 833     case Instruction::Trunc:
 834     case Instruction::ZExt:
 835     case Instruction::SExt:
 836     case Instruction::FPToUI:
 837     case Instruction::FPToSI:
 838     case Instruction::UIToFP:
 839     case Instruction::SIToFP:
 840     case Instruction::FPTrunc:
 841     case Instruction::FPExt:
 842     case Instruction::Select:
 843     case Instruction::GetElementPtr: {
 844       SmallVector<Value*, 8> NewOps;
 845       bool NeedsRebuild = (Mask.size() != I->getType()->getVectorNumElements());
 846       for (int i = 0, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i) {
 847         Value *V = EvaluateInDifferentElementOrder(I->getOperand(i), Mask);
 848         NewOps.push_back(V);
 849         NeedsRebuild |= (V != I->getOperand(i));
 850       }
 851       if (NeedsRebuild) {
 852         return buildNew(I, NewOps);
 853       }
 854       return I;
 855     }
 856     case Instruction::InsertElement: {
 857       int Element = cast<ConstantInt>(I->getOperand(2))->getLimitedValue();
 858
 859       // The insertelement was inserting at Element. Figure out which element
 860       // that becomes after shuffling. The answer is guaranteed to be unique
 861       // by CanEvaluateShuffled.
 862       bool Found = false;
 863       int Index = 0;
 864       for (int e = Mask.size(); Index != e; ++Index) {
 865         if (Mask[Index] == Element) {
 866           Found = true;
 867           break;
 868         }
 869       }
 870
 871       // If element is not in Mask, no need to handle the operand 1 (element to
 872       // be inserted). Just evaluate values in operand 0 according to Mask.
 873       if (!Found)
 874         return EvaluateInDifferentElementOrder(I->getOperand(0), Mask);
 875
 876       Value *V = EvaluateInDifferentElementOrder(I->getOperand(0), Mask);
 877       return InsertElementInst::Create(V, I->getOperand(1),
 878                                        Builder->getInt32(Index), "", I);
 879     }
 880   }
 881   llvm_unreachable("failed to reorder elements of vector instruction!");
 882 }
 883
 884 static void recognizeIdentityMask(const SmallVectorImpl<int> &Mask,
 885                                   bool &isLHSID, bool &isRHSID) {
 886   isLHSID = isRHSID = true;
 887
 888   for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
 889     if (Mask[i] < 0) continue;  // Ignore undef values.
 890     // Is this an identity shuffle of the LHS value?
 891     isLHSID &= (Mask[i] == (int)i);
 892
 893     // Is this an identity shuffle of the RHS value?
 894     isRHSID &= (Mask[i]-e == i);
 895   }
 896 }
 897
 898 // Returns true if the shuffle is extracting a contiguous range of values from
 899 // LHS, for example:
 900 //                 +--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+
 901 //   Input:        |AA|BB|CC|DD|EE|FF|GG|HH|II|JJ|KK|LL|MM|NN|OO|PP|
 902 //   Shuffles to:  |EE|FF|GG|HH|
 903 //                 +--+--+--+--+
 904 static bool isShuffleExtractingFromLHS(ShuffleVectorInst &SVI,
 905                                        SmallVector<int, 16> &Mask) {
 906   unsigned LHSElems =
 907       cast<VectorType>(SVI.getOperand(0)->getType())->getNumElements();
 908   unsigned MaskElems = Mask.size();
 909   unsigned BegIdx = Mask.front();
 910   unsigned EndIdx = Mask.back();
 911   if (BegIdx > EndIdx || EndIdx >= LHSElems || EndIdx - BegIdx != MaskElems - 1)
 912     return false;
 913   for (unsigned I = 0; I != MaskElems; ++I)
 914     if (static_cast<unsigned>(Mask[I]) != BegIdx + I)
 915       return false;
 916   return true;
 917 }
 918
 919 Instruction *InstCombiner::visitShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst &SVI) {
 920   Value *LHS = SVI.getOperand(0);
 921   Value *RHS = SVI.getOperand(1);
 922   SmallVector<int, 16> Mask = SVI.getShuffleMask();
 923   Type *Int32Ty = Type::getInt32Ty(SVI.getContext());
 924
 925   bool MadeChange = false;
 926
 927   // Undefined shuffle mask -> undefined value.
 928   if (isa<UndefValue>(SVI.getOperand(2)))
 929     return replaceInstUsesWith(SVI, UndefValue::get(SVI.getType()));
 930
 931   unsigned VWidth = cast<VectorType>(SVI.getType())->getNumElements();
 932
 933   APInt UndefElts(VWidth, 0);
 934   APInt AllOnesEltMask(APInt::getAllOnesValue(VWidth));
 935   if (Value *V = SimplifyDemandedVectorElts(&SVI, AllOnesEltMask, UndefElts)) {
 936     if (V != &SVI)
 937       return replaceInstUsesWith(SVI, V);
 938     LHS = SVI.getOperand(0);
 939     RHS = SVI.getOperand(1);
 940     MadeChange = true;
 941   }
 942
 943   unsigned LHSWidth = cast<VectorType>(LHS->getType())->getNumElements();
 944
 945   // Canonicalize shuffle(x    ,x,mask) -> shuffle(x, undef,mask')
 946   // Canonicalize shuffle(undef,x,mask) -> shuffle(x, undef,mask').
 947   if (LHS == RHS || isa<UndefValue>(LHS)) {
 948     if (isa<UndefValue>(LHS) && LHS == RHS) {
 949       // shuffle(undef,undef,mask) -> undef.
 950       Value *Result = (VWidth == LHSWidth)
 951                       ? LHS : UndefValue::get(SVI.getType());
 952       return replaceInstUsesWith(SVI, Result);
 953     }
 954
 955     // Remap any references to RHS to use LHS.
 956     SmallVector<Constant*, 16> Elts;
 957     for (unsigned i = 0, e = LHSWidth; i != VWidth; ++i) {
 958       if (Mask[i] < 0) {
 959         Elts.push_back(UndefValue::get(Int32Ty));
 960         continue;
 961       }
 962
 963       if ((Mask[i] >= (int)e && isa<UndefValue>(RHS)) ||
 964           (Mask[i] <  (int)e && isa<UndefValue>(LHS))) {
 965         Mask[i] = -1;     // Turn into undef.
 966         Elts.push_back(UndefValue::get(Int32Ty));
 967       } else {
 968         Mask[i] = Mask[i] % e;  // Force to LHS.
 969         Elts.push_back(ConstantInt::get(Int32Ty, Mask[i]));
 970       }
 971     }
 972     SVI.setOperand(0, SVI.getOperand(1));
 973     SVI.setOperand(1, UndefValue::get(RHS->getType()));
 974     SVI.setOperand(2, ConstantVector::get(Elts));
 975     LHS = SVI.getOperand(0);
 976     RHS = SVI.getOperand(1);
 977     MadeChange = true;
 978   }
 979
 980   if (VWidth == LHSWidth) {
 981     // Analyze the shuffle, are the LHS or RHS and identity shuffles?
 982     bool isLHSID, isRHSID;
 983     recognizeIdentityMask(Mask, isLHSID, isRHSID);
 984
 985     // Eliminate identity shuffles.
 986     if (isLHSID) return replaceInstUsesWith(SVI, LHS);
 987     if (isRHSID) return replaceInstUsesWith(SVI, RHS);
 988   }
 989
 990   if (isa<UndefValue>(RHS) && CanEvaluateShuffled(LHS, Mask)) {
 991     Value *V = EvaluateInDifferentElementOrder(LHS, Mask);
 992     return replaceInstUsesWith(SVI, V);
 993   }
 994
 995   // SROA generates shuffle+bitcast when the extracted sub-vector is bitcast to
 996   // a non-vector type. We can instead bitcast the original vector followed by
 997   // an extract of the desired element:
 998   //
 999   //   %sroa = shufflevector <16 x i8> %in, <16 x i8> undef,
1000   //                         <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>
1001   //   %1 = bitcast <4 x i8> %sroa to i32
1002   // Becomes:
1003   //   %bc = bitcast <16 x i8> %in to <4 x i32>
1004   //   %ext = extractelement <4 x i32> %bc, i32 0
1005   //
1006   // If the shuffle is extracting a contiguous range of values from the input
1007   // vector then each use which is a bitcast of the extracted size can be
1008   // replaced. This will work if the vector types are compatible, and the begin
1009   // index is aligned to a value in the casted vector type. If the begin index
1010   // isn't aligned then we can shuffle the original vector (keeping the same
1011   // vector type) before extracting.
1012   //
1013   // This code will bail out if the target type is fundamentally incompatible
1014   // with vectors of the source type.
1015   //
1016   // Example of <16 x i8>, target type i32:
1017   // Index range [4,8):         v-----------v Will work.
1018   //                +--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+
1019   //     <16 x i8>: |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |
1020   //     <4 x i32>: |           |           |           |           |
1021   //                +-----------+-----------+-----------+-----------+
1022   // Index range [6,10):              ^-----------^ Needs an extra shuffle.
1023   // Target type i40:           ^--------------^ Won't work, bail.
1024   if (isShuffleExtractingFromLHS(SVI, Mask)) {
1025     Value *V = LHS;
1026     unsigned MaskElems = Mask.size();
1027     unsigned BegIdx = Mask.front();
1028     VectorType *SrcTy = cast<VectorType>(V->getType());
1029     unsigned VecBitWidth = SrcTy->getBitWidth();
1030     unsigned SrcElemBitWidth = DL.getTypeSizeInBits(SrcTy->getElementType());
1031     assert(SrcElemBitWidth && "vector elements must have a bitwidth");
1032     unsigned SrcNumElems = SrcTy->getNumElements();
1033     SmallVector<BitCastInst *, 8> BCs;
1034     DenseMap<Type *, Value *> NewBCs;
1035     for (User *U : SVI.users())
1036       if (BitCastInst *BC = dyn_cast<BitCastInst>(U))
1037         if (!BC->use_empty())
1038           // Only visit bitcasts that weren't previously handled.
1039           BCs.push_back(BC);
1040     for (BitCastInst *BC : BCs) {
1041       Type *TgtTy = BC->getDestTy();
1042       unsigned TgtElemBitWidth = DL.getTypeSizeInBits(TgtTy);
1043       if (!TgtElemBitWidth)
1044         continue;
1045       unsigned TgtNumElems = VecBitWidth / TgtElemBitWidth;
1046       bool VecBitWidthsEqual = VecBitWidth == TgtNumElems * TgtElemBitWidth;
1047       bool BegIsAligned = 0 == ((SrcElemBitWidth * BegIdx) % TgtElemBitWidth);
1048       if (!VecBitWidthsEqual)
1049         continue;
1050       if (!VectorType::isValidElementType(TgtTy))
1051         continue;
1052       VectorType *CastSrcTy = VectorType::get(TgtTy, TgtNumElems);
1053       if (!BegIsAligned) {
1054         // Shuffle the input so [0,NumElements) contains the output, and
1055         // [NumElems,SrcNumElems) is undef.
1056         SmallVector<Constant *, 16> ShuffleMask(SrcNumElems,
1057                                                 UndefValue::get(Int32Ty));
1058         for (unsigned I = 0, E = MaskElems, Idx = BegIdx; I != E; ++Idx, ++I)
1059           ShuffleMask[I] = ConstantInt::get(Int32Ty, Idx);
1060         V = Builder->CreateShuffleVector(V, UndefValue::get(V->getType()),
1061                                          ConstantVector::get(ShuffleMask),
1062                                          SVI.getName() + ".extract");
1063         BegIdx = 0;
1064       }
1065       unsigned SrcElemsPerTgtElem = TgtElemBitWidth / SrcElemBitWidth;
1066       assert(SrcElemsPerTgtElem);
1067       BegIdx /= SrcElemsPerTgtElem;
1068       bool BCAlreadyExists = NewBCs.find(CastSrcTy) != NewBCs.end();
1069       auto *NewBC =
1070           BCAlreadyExists
1071               ? NewBCs[CastSrcTy]
1072               : Builder->CreateBitCast(V, CastSrcTy, SVI.getName() + ".bc");
1073       if (!BCAlreadyExists)
1074         NewBCs[CastSrcTy] = NewBC;
1075       auto *Ext = Builder->CreateExtractElement(
1076           NewBC, ConstantInt::get(Int32Ty, BegIdx), SVI.getName() + ".extract");
1077       // The shufflevector isn't being replaced: the bitcast that used it
1078       // is. InstCombine will visit the newly-created instructions.
1079       replaceInstUsesWith(*BC, Ext);
1080       MadeChange = true;
1081     }
1082   }
1083
1084   // If the LHS is a shufflevector itself, see if we can combine it with this
1085   // one without producing an unusual shuffle.
1086   // Cases that might be simplified:
1087   // 1.
1088   // x1=shuffle(v1,v2,mask1)
1089   //  x=shuffle(x1,undef,mask)
1090   //        ==>
1091   //  x=shuffle(v1,undef,newMask)
1092   // newMask[i] = (mask[i] < x1.size()) ? mask1[mask[i]] : -1
1093   // 2.
1094   // x1=shuffle(v1,undef,mask1)
1095   //  x=shuffle(x1,x2,mask)
1096   // where v1.size() == mask1.size()
1097   //        ==>
1098   //  x=shuffle(v1,x2,newMask)
1099   // newMask[i] = (mask[i] < x1.size()) ? mask1[mask[i]] : mask[i]
1100   // 3.
1101   // x2=shuffle(v2,undef,mask2)
1102   //  x=shuffle(x1,x2,mask)
1103   // where v2.size() == mask2.size()
1104   //        ==>
1105   //  x=shuffle(x1,v2,newMask)
1106   // newMask[i] = (mask[i] < x1.size())
1107   //              ? mask[i] : mask2[mask[i]-x1.size()]+x1.size()
1108   // 4.
1109   // x1=shuffle(v1,undef,mask1)
1110   // x2=shuffle(v2,undef,mask2)
1111   //  x=shuffle(x1,x2,mask)
1112   // where v1.size() == v2.size()
1113   //        ==>
1114   //  x=shuffle(v1,v2,newMask)
1115   // newMask[i] = (mask[i] < x1.size())
1116   //              ? mask1[mask[i]] : mask2[mask[i]-x1.size()]+v1.size()
1117   //
1118   // Here we are really conservative:
1119   // we are absolutely afraid of producing a shuffle mask not in the input
1120   // program, because the code gen may not be smart enough to turn a merged
1121   // shuffle into two specific shuffles: it may produce worse code.  As such,
1122   // we only merge two shuffles if the result is either a splat or one of the
1123   // input shuffle masks.  In this case, merging the shuffles just removes
1124   // one instruction, which we know is safe.  This is good for things like
1125   // turning: (splat(splat)) -> splat, or
1126   // merge(V[0..n], V[n+1..2n]) -> V[0..2n]
1127   ShuffleVectorInst* LHSShuffle = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(LHS);
1128   ShuffleVectorInst* RHSShuffle = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(RHS);
1129   if (LHSShuffle)
1130     if (!isa<UndefValue>(LHSShuffle->getOperand(1)) && !isa<UndefValue>(RHS))
1131       LHSShuffle = nullptr;
1132   if (RHSShuffle)
1133     if (!isa<UndefValue>(RHSShuffle->getOperand(1)))
1134       RHSShuffle = nullptr;
1135   if (!LHSShuffle && !RHSShuffle)
1136     return MadeChange ? &SVI : nullptr;
1137
1138   Value* LHSOp0 = nullptr;
1139   Value* LHSOp1 = nullptr;
1140   Value* RHSOp0 = nullptr;
1141   unsigned LHSOp0Width = 0;
1142   unsigned RHSOp0Width = 0;
1143   if (LHSShuffle) {
1144     LHSOp0 = LHSShuffle->getOperand(0);
1145     LHSOp1 = LHSShuffle->getOperand(1);
1146     LHSOp0Width = cast<VectorType>(LHSOp0->getType())->getNumElements();
1147   }
1148   if (RHSShuffle) {
1149     RHSOp0 = RHSShuffle->getOperand(0);
1150     RHSOp0Width = cast<VectorType>(RHSOp0->getType())->getNumElements();
1151   }
1152   Value* newLHS = LHS;
1153   Value* newRHS = RHS;
1154   if (LHSShuffle) {
1155     // case 1
1156     if (isa<UndefValue>(RHS)) {
1157       newLHS = LHSOp0;
1158       newRHS = LHSOp1;
1159     }
1160     // case 2 or 4
1161     else if (LHSOp0Width == LHSWidth) {
1162       newLHS = LHSOp0;
1163     }
1164   }
1165   // case 3 or 4
1166   if (RHSShuffle && RHSOp0Width == LHSWidth) {
1167     newRHS = RHSOp0;
1168   }
1169   // case 4
1170   if (LHSOp0 == RHSOp0) {
1171     newLHS = LHSOp0;
1172     newRHS = nullptr;
1173   }
1174
1175   if (newLHS == LHS && newRHS == RHS)
1176     return MadeChange ? &SVI : nullptr;
1177
1178   SmallVector<int, 16> LHSMask;
1179   SmallVector<int, 16> RHSMask;
1180   if (newLHS != LHS)
1181     LHSMask = LHSShuffle->getShuffleMask();
1182   if (RHSShuffle && newRHS != RHS)
1183     RHSMask = RHSShuffle->getShuffleMask();
1184
1185   unsigned newLHSWidth = (newLHS != LHS) ? LHSOp0Width : LHSWidth;
1186   SmallVector<int, 16> newMask;
1187   bool isSplat = true;
1188   int SplatElt = -1;
1189   // Create a new mask for the new ShuffleVectorInst so that the new
1190   // ShuffleVectorInst is equivalent to the original one.
1191   for (unsigned i = 0; i < VWidth; ++i) {
1192     int eltMask;
1193     if (Mask[i] < 0) {
1194       // This element is an undef value.
1195       eltMask = -1;
1196     } else if (Mask[i] < (int)LHSWidth) {
1197       // This element is from left hand side vector operand.
1198       //
1199       // If LHS is going to be replaced (case 1, 2, or 4), calculate the
1200       // new mask value for the element.
1201       if (newLHS != LHS) {
1202         eltMask = LHSMask[Mask[i]];
1203         // If the value selected is an undef value, explicitly specify it
1204         // with a -1 mask value.
1205         if (eltMask >= (int)LHSOp0Width && isa<UndefValue>(LHSOp1))
1206           eltMask = -1;
1207       } else
1208         eltMask = Mask[i];
1209     } else {
1210       // This element is from right hand side vector operand
1211       //
1212       // If the value selected is an undef value, explicitly specify it
1213       // with a -1 mask value. (case 1)
1214       if (isa<UndefValue>(RHS))
1215         eltMask = -1;
1216       // If RHS is going to be replaced (case 3 or 4), calculate the
1217       // new mask value for the element.
1218       else if (newRHS != RHS) {
1219         eltMask = RHSMask[Mask[i]-LHSWidth];
1220         // If the value selected is an undef value, explicitly specify it
1221         // with a -1 mask value.
1222         if (eltMask >= (int)RHSOp0Width) {
1223           assert(isa<UndefValue>(RHSShuffle->getOperand(1))
1224                  && "should have been check above");
1225           eltMask = -1;
1226         }
1227       } else
1228         eltMask = Mask[i]-LHSWidth;
1229
1230       // If LHS's width is changed, shift the mask value accordingly.
1231       // If newRHS == NULL, i.e. LHSOp0 == RHSOp0, we want to remap any
1232       // references from RHSOp0 to LHSOp0, so we don't need to shift the mask.
1233       // If newRHS == newLHS, we want to remap any references from newRHS to
1234       // newLHS so that we can properly identify splats that may occur due to
1235       // obfuscation across the two vectors.
1236       if (eltMask >= 0 && newRHS != nullptr && newLHS != newRHS)
1237         eltMask += newLHSWidth;
1238     }
1239
1240     // Check if this could still be a splat.
1241     if (eltMask >= 0) {
1242       if (SplatElt >= 0 && SplatElt != eltMask)
1243         isSplat = false;
1244       SplatElt = eltMask;
1245     }
1246
1247     newMask.push_back(eltMask);
1248   }
1249
1250   // If the result mask is equal to one of the original shuffle masks,
1251   // or is a splat, do the replacement.
1252   if (isSplat || newMask == LHSMask || newMask == RHSMask || newMask == Mask) {
1253     SmallVector<Constant*, 16> Elts;
1254     for (unsigned i = 0, e = newMask.size(); i != e; ++i) {
1255       if (newMask[i] < 0) {
1256         Elts.push_back(UndefValue::get(Int32Ty));
1257       } else {
1258         Elts.push_back(ConstantInt::get(Int32Ty, newMask[i]));
1259       }
1260     }
1261     if (!newRHS)
1262       newRHS = UndefValue::get(newLHS->getType());
1263     return new ShuffleVectorInst(newLHS, newRHS, ConstantVector::get(Elts));
1264   }
1265
1266   // If the result mask is an identity, replace uses of this instruction with
1267   // corresponding argument.
1268   bool isLHSID, isRHSID;
1269   recognizeIdentityMask(newMask, isLHSID, isRHSID);
1270   if (isLHSID && VWidth == LHSOp0Width) return replaceInstUsesWith(SVI, newLHS);
1271   if (isRHSID && VWidth == RHSOp0Width) return replaceInstUsesWith(SVI, newRHS);
1272
1273   return MadeChange ? &SVI : nullptr;
1274 }