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

   1 //===- InstCombineSimplifyDemanded.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 contains logic for simplifying instructions based on information
  11 // about how they are used.
  12 //
  13 //===----------------------------------------------------------------------===//
  14
  15
  16 #include "InstCombine.h"
  17 #include "llvm/Target/TargetData.h"
  18 #include "llvm/IntrinsicInst.h"
  19
  20 using namespace llvm;
  21
  22
  23 /// ShrinkDemandedConstant - Check to see if the specified operand of the
  24 /// specified instruction is a constant integer.  If so, check to see if there
  25 /// are any bits set in the constant that are not demanded.  If so, shrink the
  26 /// constant and return true.
  27 static bool ShrinkDemandedConstant(Instruction *I, unsigned OpNo,
  28                                    APInt Demanded) {
  29   assert(I && "No instruction?");
  30   assert(OpNo < I->getNumOperands() && "Operand index too large");
  31
  32   // If the operand is not a constant integer, nothing to do.
  33   ConstantInt *OpC = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(OpNo));
  34   if (!OpC) return false;
  35
  36   // If there are no bits set that aren't demanded, nothing to do.
  37   Demanded = Demanded.zextOrTrunc(OpC->getValue().getBitWidth());
  38   if ((~Demanded & OpC->getValue()) == 0)
  39     return false;
  40
  41   // This instruction is producing bits that are not demanded. Shrink the RHS.
  42   Demanded &= OpC->getValue();
  43   I->setOperand(OpNo, ConstantInt::get(OpC->getType(), Demanded));
  44   return true;
  45 }
  46
  47
  48
  49 /// SimplifyDemandedInstructionBits - Inst is an integer instruction that
  50 /// SimplifyDemandedBits knows about.  See if the instruction has any
  51 /// properties that allow us to simplify its operands.
  52 bool InstCombiner::SimplifyDemandedInstructionBits(Instruction &Inst) {
  53   unsigned BitWidth = Inst.getType()->getScalarSizeInBits();
  54   APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
  55   APInt DemandedMask(APInt::getAllOnesValue(BitWidth));
  56
  57   Value *V = SimplifyDemandedUseBits(&Inst, DemandedMask,
  58                                      KnownZero, KnownOne, 0);
  59   if (V == 0) return false;
  60   if (V == &Inst) return true;
  61   ReplaceInstUsesWith(Inst, V);
  62   return true;
  63 }
  64
  65 /// SimplifyDemandedBits - This form of SimplifyDemandedBits simplifies the
  66 /// specified instruction operand if possible, updating it in place.  It returns
  67 /// true if it made any change and false otherwise.
  68 bool InstCombiner::SimplifyDemandedBits(Use &U, APInt DemandedMask,
  69                                         APInt &KnownZero, APInt &KnownOne,
  70                                         unsigned Depth) {
  71   Value *NewVal = SimplifyDemandedUseBits(U.get(), DemandedMask,
  72                                           KnownZero, KnownOne, Depth);
  73   if (NewVal == 0) return false;
  74   U = NewVal;
  75   return true;
  76 }
  77
  78
  79 /// SimplifyDemandedUseBits - This function attempts to replace V with a simpler
  80 /// value based on the demanded bits.  When this function is called, it is known
  81 /// that only the bits set in DemandedMask of the result of V are ever used
  82 /// downstream. Consequently, depending on the mask and V, it may be possible
  83 /// to replace V with a constant or one of its operands. In such cases, this
  84 /// function does the replacement and returns true. In all other cases, it
  85 /// returns false after analyzing the expression and setting KnownOne and known
  86 /// to be one in the expression.  KnownZero contains all the bits that are known
  87 /// to be zero in the expression. These are provided to potentially allow the
  88 /// caller (which might recursively be SimplifyDemandedBits itself) to simplify
  89 /// the expression. KnownOne and KnownZero always follow the invariant that
  90 /// KnownOne & KnownZero == 0. That is, a bit can't be both 1 and 0. Note that
  91 /// the bits in KnownOne and KnownZero may only be accurate for those bits set
  92 /// in DemandedMask. Note also that the bitwidth of V, DemandedMask, KnownZero
  93 /// and KnownOne must all be the same.
  94 ///
  95 /// This returns null if it did not change anything and it permits no
  96 /// simplification.  This returns V itself if it did some simplification of V's
  97 /// operands based on the information about what bits are demanded. This returns
  98 /// some other non-null value if it found out that V is equal to another value
  99 /// in the context where the specified bits are demanded, but not for all users.
 100 Value *InstCombiner::SimplifyDemandedUseBits(Value *V, APInt DemandedMask,
 101                                              APInt &KnownZero, APInt &KnownOne,
 102                                              unsigned Depth) {
 103   assert(V != 0 && "Null pointer of Value???");
 104   assert(Depth <= 6 && "Limit Search Depth");
 105   uint32_t BitWidth = DemandedMask.getBitWidth();
 106   Type *VTy = V->getType();
 107   assert((TD || !VTy->isPointerTy()) &&
 108          "SimplifyDemandedBits needs to know bit widths!");
 109   assert((!TD || TD->getTypeSizeInBits(VTy->getScalarType()) == BitWidth) &&
 110          (!VTy->isIntOrIntVectorTy() ||
 111           VTy->getScalarSizeInBits() == BitWidth) &&
 112          KnownZero.getBitWidth() == BitWidth &&
 113          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
 114          "Value *V, DemandedMask, KnownZero and KnownOne "
 115          "must have same BitWidth");
 116   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V)) {
 117     // We know all of the bits for a constant!
 118     KnownOne = CI->getValue() & DemandedMask;
 119     KnownZero = ~KnownOne & DemandedMask;
 120     return 0;
 121   }
 122   if (isa<ConstantPointerNull>(V)) {
 123     // We know all of the bits for a constant!
 124     KnownOne.clearAllBits();
 125     KnownZero = DemandedMask;
 126     return 0;
 127   }
 128
 129   KnownZero.clearAllBits();
 130   KnownOne.clearAllBits();
 131   if (DemandedMask == 0) {   // Not demanding any bits from V.
 132     if (isa<UndefValue>(V))
 133       return 0;
 134     return UndefValue::get(VTy);
 135   }
 136
 137   if (Depth == 6)        // Limit search depth.
 138     return 0;
 139
 140   APInt LHSKnownZero(BitWidth, 0), LHSKnownOne(BitWidth, 0);
 141   APInt RHSKnownZero(BitWidth, 0), RHSKnownOne(BitWidth, 0);
 142
 143   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
 144   if (!I) {
 145     ComputeMaskedBits(V, DemandedMask, KnownZero, KnownOne, Depth);
 146     return 0;        // Only analyze instructions.
 147   }
 148
 149   // If there are multiple uses of this value and we aren't at the root, then
 150   // we can't do any simplifications of the operands, because DemandedMask
 151   // only reflects the bits demanded by *one* of the users.
 152   if (Depth != 0 && !I->hasOneUse()) {
 153     // Despite the fact that we can't simplify this instruction in all User's
 154     // context, we can at least compute the knownzero/knownone bits, and we can
 155     // do simplifications that apply to *just* the one user if we know that
 156     // this instruction has a simpler value in that context.
 157     if (I->getOpcode() == Instruction::And) {
 158       // If either the LHS or the RHS are Zero, the result is zero.
 159       ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), DemandedMask,
 160                         RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1);
 161       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), DemandedMask & ~RHSKnownZero,
 162                         LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1);
 163
 164       // If all of the demanded bits are known 1 on one side, return the other.
 165       // These bits cannot contribute to the result of the 'and' in this
 166       // context.
 167       if ((DemandedMask & ~LHSKnownZero & RHSKnownOne) ==
 168           (DemandedMask & ~LHSKnownZero))
 169         return I->getOperand(0);
 170       if ((DemandedMask & ~RHSKnownZero & LHSKnownOne) ==
 171           (DemandedMask & ~RHSKnownZero))
 172         return I->getOperand(1);
 173
 174       // If all of the demanded bits in the inputs are known zeros, return zero.
 175       if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|LHSKnownZero)) == DemandedMask)
 176         return Constant::getNullValue(VTy);
 177
 178     } else if (I->getOpcode() == Instruction::Or) {
 179       // We can simplify (X|Y) -> X or Y in the user's context if we know that
 180       // only bits from X or Y are demanded.
 181
 182       // If either the LHS or the RHS are One, the result is One.
 183       ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), DemandedMask,
 184                         RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1);
 185       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), DemandedMask & ~RHSKnownOne,
 186                         LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1);
 187
 188       // If all of the demanded bits are known zero on one side, return the
 189       // other.  These bits cannot contribute to the result of the 'or' in this
 190       // context.
 191       if ((DemandedMask & ~LHSKnownOne & RHSKnownZero) ==
 192           (DemandedMask & ~LHSKnownOne))
 193         return I->getOperand(0);
 194       if ((DemandedMask & ~RHSKnownOne & LHSKnownZero) ==
 195           (DemandedMask & ~RHSKnownOne))
 196         return I->getOperand(1);
 197
 198       // If all of the potentially set bits on one side are known to be set on
 199       // the other side, just use the 'other' side.
 200       if ((DemandedMask & (~RHSKnownZero) & LHSKnownOne) ==
 201           (DemandedMask & (~RHSKnownZero)))
 202         return I->getOperand(0);
 203       if ((DemandedMask & (~LHSKnownZero) & RHSKnownOne) ==
 204           (DemandedMask & (~LHSKnownZero)))
 205         return I->getOperand(1);
 206     }
 207
 208     // Compute the KnownZero/KnownOne bits to simplify things downstream.
 209     ComputeMaskedBits(I, DemandedMask, KnownZero, KnownOne, Depth);
 210     return 0;
 211   }
 212
 213   // If this is the root being simplified, allow it to have multiple uses,
 214   // just set the DemandedMask to all bits so that we can try to simplify the
 215   // operands.  This allows visitTruncInst (for example) to simplify the
 216   // operand of a trunc without duplicating all the logic below.
 217   if (Depth == 0 && !V->hasOneUse())
 218     DemandedMask = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
 219
 220   switch (I->getOpcode()) {
 221   default:
 222     ComputeMaskedBits(I, DemandedMask, KnownZero, KnownOne, Depth);
 223     break;
 224   case Instruction::And:
 225     // If either the LHS or the RHS are Zero, the result is zero.
 226     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(1), DemandedMask,
 227                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1) ||
 228         SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedMask & ~RHSKnownZero,
 229                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
 230       return I;
 231     assert(!(RHSKnownZero & RHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?");
 232     assert(!(LHSKnownZero & LHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?");
 233
 234     // If all of the demanded bits are known 1 on one side, return the other.
 235     // These bits cannot contribute to the result of the 'and'.
 236     if ((DemandedMask & ~LHSKnownZero & RHSKnownOne) ==
 237         (DemandedMask & ~LHSKnownZero))
 238       return I->getOperand(0);
 239     if ((DemandedMask & ~RHSKnownZero & LHSKnownOne) ==
 240         (DemandedMask & ~RHSKnownZero))
 241       return I->getOperand(1);
 242
 243     // If all of the demanded bits in the inputs are known zeros, return zero.
 244     if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|LHSKnownZero)) == DemandedMask)
 245       return Constant::getNullValue(VTy);
 246
 247     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
 248     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask & ~LHSKnownZero))
 249       return I;
 250
 251     // Output known-1 bits are only known if set in both the LHS & RHS.
 252     KnownOne = RHSKnownOne & LHSKnownOne;
 253     // Output known-0 are known to be clear if zero in either the LHS | RHS.
 254     KnownZero = RHSKnownZero | LHSKnownZero;
 255     break;
 256   case Instruction::Or:
 257     // If either the LHS or the RHS are One, the result is One.
 258     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(1), DemandedMask,
 259                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1) ||
 260         SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedMask & ~RHSKnownOne,
 261                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
 262       return I;
 263     assert(!(RHSKnownZero & RHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?");
 264     assert(!(LHSKnownZero & LHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?");
 265
 266     // If all of the demanded bits are known zero on one side, return the other.
 267     // These bits cannot contribute to the result of the 'or'.
 268     if ((DemandedMask & ~LHSKnownOne & RHSKnownZero) ==
 269         (DemandedMask & ~LHSKnownOne))
 270       return I->getOperand(0);
 271     if ((DemandedMask & ~RHSKnownOne & LHSKnownZero) ==
 272         (DemandedMask & ~RHSKnownOne))
 273       return I->getOperand(1);
 274
 275     // If all of the potentially set bits on one side are known to be set on
 276     // the other side, just use the 'other' side.
 277     if ((DemandedMask & (~RHSKnownZero) & LHSKnownOne) ==
 278         (DemandedMask & (~RHSKnownZero)))
 279       return I->getOperand(0);
 280     if ((DemandedMask & (~LHSKnownZero) & RHSKnownOne) ==
 281         (DemandedMask & (~LHSKnownZero)))
 282       return I->getOperand(1);
 283
 284     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
 285     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
 286       return I;
 287
 288     // Output known-0 bits are only known if clear in both the LHS & RHS.
 289     KnownZero = RHSKnownZero & LHSKnownZero;
 290     // Output known-1 are known to be set if set in either the LHS | RHS.
 291     KnownOne = RHSKnownOne | LHSKnownOne;
 292     break;
 293   case Instruction::Xor: {
 294     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(1), DemandedMask,
 295                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1) ||
 296         SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedMask,
 297                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
 298       return I;
 299     assert(!(RHSKnownZero & RHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?");
 300     assert(!(LHSKnownZero & LHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?");
 301
 302     // If all of the demanded bits are known zero on one side, return the other.
 303     // These bits cannot contribute to the result of the 'xor'.
 304     if ((DemandedMask & RHSKnownZero) == DemandedMask)
 305       return I->getOperand(0);
 306     if ((DemandedMask & LHSKnownZero) == DemandedMask)
 307       return I->getOperand(1);
 308
 309     // If all of the demanded bits are known to be zero on one side or the
 310     // other, turn this into an *inclusive* or.
 311     //    e.g. (A & C1)^(B & C2) -> (A & C1)|(B & C2) iff C1&C2 == 0
 312     if ((DemandedMask & ~RHSKnownZero & ~LHSKnownZero) == 0) {
 313       Instruction *Or =
 314         BinaryOperator::CreateOr(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
 315                                  I->getName());
 316       return InsertNewInstWith(Or, *I);
 317     }
 318
 319     // If all of the demanded bits on one side are known, and all of the set
 320     // bits on that side are also known to be set on the other side, turn this
 321     // into an AND, as we know the bits will be cleared.
 322     //    e.g. (X | C1) ^ C2 --> (X | C1) & ~C2 iff (C1&C2) == C2
 323     if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|RHSKnownOne)) == DemandedMask) {
 324       // all known
 325       if ((RHSKnownOne & LHSKnownOne) == RHSKnownOne) {
 326         Constant *AndC = Constant::getIntegerValue(VTy,
 327                                                    ~RHSKnownOne & DemandedMask);
 328         Instruction *And = BinaryOperator::CreateAnd(I->getOperand(0), AndC);
 329         return InsertNewInstWith(And, *I);
 330       }
 331     }
 332
 333     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
 334     // FIXME: for XOR, we prefer to force bits to 1 if they will make a -1.
 335     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
 336       return I;
 337
 338     // If our LHS is an 'and' and if it has one use, and if any of the bits we
 339     // are flipping are known to be set, then the xor is just resetting those
 340     // bits to zero.  We can just knock out bits from the 'and' and the 'xor',
 341     // simplifying both of them.
 342     if (Instruction *LHSInst = dyn_cast<Instruction>(I->getOperand(0)))
 343       if (LHSInst->getOpcode() == Instruction::And && LHSInst->hasOneUse() &&
 344           isa<ConstantInt>(I->getOperand(1)) &&
 345           isa<ConstantInt>(LHSInst->getOperand(1)) &&
 346           (LHSKnownOne & RHSKnownOne & DemandedMask) != 0) {
 347         ConstantInt *AndRHS = cast<ConstantInt>(LHSInst->getOperand(1));
 348         ConstantInt *XorRHS = cast<ConstantInt>(I->getOperand(1));
 349         APInt NewMask = ~(LHSKnownOne & RHSKnownOne & DemandedMask);
 350
 351         Constant *AndC =
 352           ConstantInt::get(I->getType(), NewMask & AndRHS->getValue());
 353         Instruction *NewAnd = BinaryOperator::CreateAnd(I->getOperand(0), AndC);
 354         InsertNewInstWith(NewAnd, *I);
 355
 356         Constant *XorC =
 357           ConstantInt::get(I->getType(), NewMask & XorRHS->getValue());
 358         Instruction *NewXor = BinaryOperator::CreateXor(NewAnd, XorC);
 359         return InsertNewInstWith(NewXor, *I);
 360       }
 361
 362     // Output known-0 bits are known if clear or set in both the LHS & RHS.
 363     KnownZero= (RHSKnownZero & LHSKnownZero) | (RHSKnownOne & LHSKnownOne);
 364     // Output known-1 are known to be set if set in only one of the LHS, RHS.
 365     KnownOne = (RHSKnownZero & LHSKnownOne) | (RHSKnownOne & LHSKnownZero);
 366     break;
 367   }
 368   case Instruction::Select:
 369     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(2), DemandedMask,
 370                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1) ||
 371         SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(1), DemandedMask,
 372                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
 373       return I;
 374     assert(!(RHSKnownZero & RHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?");
 375     assert(!(LHSKnownZero & LHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?");
 376
 377     // If the operands are constants, see if we can simplify them.
 378     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask) ||
 379         ShrinkDemandedConstant(I, 2, DemandedMask))
 380       return I;
 381
 382     // Only known if known in both the LHS and RHS.
 383     KnownOne = RHSKnownOne & LHSKnownOne;
 384     KnownZero = RHSKnownZero & LHSKnownZero;
 385     break;
 386   case Instruction::Trunc: {
 387     unsigned truncBf = I->getOperand(0)->getType()->getScalarSizeInBits();
 388     DemandedMask = DemandedMask.zext(truncBf);
 389     KnownZero = KnownZero.zext(truncBf);
 390     KnownOne = KnownOne.zext(truncBf);
 391     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedMask,
 392                              KnownZero, KnownOne, Depth+1))
 393       return I;
 394     DemandedMask = DemandedMask.trunc(BitWidth);
 395     KnownZero = KnownZero.trunc(BitWidth);
 396     KnownOne = KnownOne.trunc(BitWidth);
 397     assert(!(KnownZero & KnownOne) && "Bits known to be one AND zero?");
 398     break;
 399   }
 400   case Instruction::BitCast:
 401     if (!I->getOperand(0)->getType()->isIntOrIntVectorTy())
 402       return 0;  // vector->int or fp->int?
 403
 404     if (VectorType *DstVTy = dyn_cast<VectorType>(I->getType())) {
 405       if (VectorType *SrcVTy =
 406             dyn_cast<VectorType>(I->getOperand(0)->getType())) {
 407         if (DstVTy->getNumElements() != SrcVTy->getNumElements())
 408           // Don't touch a bitcast between vectors of different element counts.
 409           return 0;
 410       } else
 411         // Don't touch a scalar-to-vector bitcast.
 412         return 0;
 413     } else if (I->getOperand(0)->getType()->isVectorTy())
 414       // Don't touch a vector-to-scalar bitcast.
 415       return 0;
 416
 417     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedMask,
 418                              KnownZero, KnownOne, Depth+1))
 419       return I;
 420     assert(!(KnownZero & KnownOne) && "Bits known to be one AND zero?");
 421     break;
 422   case Instruction::ZExt: {
 423     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
 424     unsigned SrcBitWidth =I->getOperand(0)->getType()->getScalarSizeInBits();
 425
 426     DemandedMask = DemandedMask.trunc(SrcBitWidth);
 427     KnownZero = KnownZero.trunc(SrcBitWidth);
 428     KnownOne = KnownOne.trunc(SrcBitWidth);
 429     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedMask,
 430                              KnownZero, KnownOne, Depth+1))
 431       return I;
 432     DemandedMask = DemandedMask.zext(BitWidth);
 433     KnownZero = KnownZero.zext(BitWidth);
 434     KnownOne = KnownOne.zext(BitWidth);
 435     assert(!(KnownZero & KnownOne) && "Bits known to be one AND zero?");
 436     // The top bits are known to be zero.
 437     KnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth);
 438     break;
 439   }
 440   case Instruction::SExt: {
 441     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
 442     unsigned SrcBitWidth =I->getOperand(0)->getType()->getScalarSizeInBits();
 443
 444     APInt InputDemandedBits = DemandedMask &
 445                               APInt::getLowBitsSet(BitWidth, SrcBitWidth);
 446
 447     APInt NewBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth));
 448     // If any of the sign extended bits are demanded, we know that the sign
 449     // bit is demanded.
 450     if ((NewBits & DemandedMask) != 0)
 451       InputDemandedBits.setBit(SrcBitWidth-1);
 452
 453     InputDemandedBits = InputDemandedBits.trunc(SrcBitWidth);
 454     KnownZero = KnownZero.trunc(SrcBitWidth);
 455     KnownOne = KnownOne.trunc(SrcBitWidth);
 456     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), InputDemandedBits,
 457                              KnownZero, KnownOne, Depth+1))
 458       return I;
 459     InputDemandedBits = InputDemandedBits.zext(BitWidth);
 460     KnownZero = KnownZero.zext(BitWidth);
 461     KnownOne = KnownOne.zext(BitWidth);
 462     assert(!(KnownZero & KnownOne) && "Bits known to be one AND zero?");
 463
 464     // If the sign bit of the input is known set or clear, then we know the
 465     // top bits of the result.
 466
 467     // If the input sign bit is known zero, or if the NewBits are not demanded
 468     // convert this into a zero extension.
 469     if (KnownZero[SrcBitWidth-1] || (NewBits & ~DemandedMask) == NewBits) {
 470       // Convert to ZExt cast
 471       CastInst *NewCast = new ZExtInst(I->getOperand(0), VTy, I->getName());
 472       return InsertNewInstWith(NewCast, *I);
 473     } else if (KnownOne[SrcBitWidth-1]) {    // Input sign bit known set
 474       KnownOne |= NewBits;
 475     }
 476     break;
 477   }
 478   case Instruction::Add: {
 479     // Figure out what the input bits are.  If the top bits of the and result
 480     // are not demanded, then the add doesn't demand them from its input
 481     // either.
 482     unsigned NLZ = DemandedMask.countLeadingZeros();
 483
 484     // If there is a constant on the RHS, there are a variety of xformations
 485     // we can do.
 486     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
 487       // If null, this should be simplified elsewhere.  Some of the xforms here
 488       // won't work if the RHS is zero.
 489       if (RHS->isZero())
 490         break;
 491
 492       // If the top bit of the output is demanded, demand everything from the
 493       // input.  Otherwise, we demand all the input bits except NLZ top bits.
 494       APInt InDemandedBits(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - NLZ));
 495
 496       // Find information about known zero/one bits in the input.
 497       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), InDemandedBits,
 498                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
 499         return I;
 500
 501       // If the RHS of the add has bits set that can't affect the input, reduce
 502       // the constant.
 503       if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, InDemandedBits))
 504         return I;
 505
 506       // Avoid excess work.
 507       if (LHSKnownZero == 0 && LHSKnownOne == 0)
 508         break;
 509
 510       // Turn it into OR if input bits are zero.
 511       if ((LHSKnownZero & RHS->getValue()) == RHS->getValue()) {
 512         Instruction *Or =
 513           BinaryOperator::CreateOr(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
 514                                    I->getName());
 515         return InsertNewInstWith(Or, *I);
 516       }
 517
 518       // We can say something about the output known-zero and known-one bits,
 519       // depending on potential carries from the input constant and the
 520       // unknowns.  For example if the LHS is known to have at most the 0x0F0F0
 521       // bits set and the RHS constant is 0x01001, then we know we have a known
 522       // one mask of 0x00001 and a known zero mask of 0xE0F0E.
 523
 524       // To compute this, we first compute the potential carry bits.  These are
 525       // the bits which may be modified.  I'm not aware of a better way to do
 526       // this scan.
 527       const APInt &RHSVal = RHS->getValue();
 528       APInt CarryBits((~LHSKnownZero + RHSVal) ^ (~LHSKnownZero ^ RHSVal));
 529
 530       // Now that we know which bits have carries, compute the known-1/0 sets.
 531
 532       // Bits are known one if they are known zero in one operand and one in the
 533       // other, and there is no input carry.
 534       KnownOne = ((LHSKnownZero & RHSVal) |
 535                   (LHSKnownOne & ~RHSVal)) & ~CarryBits;
 536
 537       // Bits are known zero if they are known zero in both operands and there
 538       // is no input carry.
 539       KnownZero = LHSKnownZero & ~RHSVal & ~CarryBits;
 540     } else {
 541       // If the high-bits of this ADD are not demanded, then it does not demand
 542       // the high bits of its LHS or RHS.
 543       if (DemandedMask[BitWidth-1] == 0) {
 544         // Right fill the mask of bits for this ADD to demand the most
 545         // significant bit and all those below it.
 546         APInt DemandedFromOps(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth-NLZ));
 547         if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedFromOps,
 548                                  LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1) ||
 549             SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(1), DemandedFromOps,
 550                                  LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
 551           return I;
 552       }
 553     }
 554     break;
 555   }
 556   case Instruction::Sub:
 557     // If the high-bits of this SUB are not demanded, then it does not demand
 558     // the high bits of its LHS or RHS.
 559     if (DemandedMask[BitWidth-1] == 0) {
 560       // Right fill the mask of bits for this SUB to demand the most
 561       // significant bit and all those below it.
 562       uint32_t NLZ = DemandedMask.countLeadingZeros();
 563       APInt DemandedFromOps(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth-NLZ));
 564       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedFromOps,
 565                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1) ||
 566           SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(1), DemandedFromOps,
 567                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
 568         return I;
 569     }
 570     // Otherwise just hand the sub off to ComputeMaskedBits to fill in
 571     // the known zeros and ones.
 572     ComputeMaskedBits(V, DemandedMask, KnownZero, KnownOne, Depth);
 573     break;
 574   case Instruction::Shl:
 575     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
 576       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth-1);
 577       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.lshr(ShiftAmt));
 578
 579       // If the shift is NUW/NSW, then it does demand the high bits.
 580       ShlOperator *IOp = cast<ShlOperator>(I);
 581       if (IOp->hasNoSignedWrap())
 582         DemandedMaskIn |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt+1);
 583       else if (IOp->hasNoUnsignedWrap())
 584         DemandedMaskIn |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt);
 585
 586       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedMaskIn,
 587                                KnownZero, KnownOne, Depth+1))
 588         return I;
 589       assert(!(KnownZero & KnownOne) && "Bits known to be one AND zero?");
 590       KnownZero <<= ShiftAmt;
 591       KnownOne  <<= ShiftAmt;
 592       // low bits known zero.
 593       if (ShiftAmt)
 594         KnownZero |= APInt::getLowBitsSet(BitWidth, ShiftAmt);
 595     }
 596     break;
 597   case Instruction::LShr:
 598     // For a logical shift right
 599     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
 600       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth-1);
 601
 602       // Unsigned shift right.
 603       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.shl(ShiftAmt));
 604
 605       // If the shift is exact, then it does demand the low bits (and knows that
 606       // they are zero).
 607       if (cast<LShrOperator>(I)->isExact())
 608         DemandedMaskIn |= APInt::getLowBitsSet(BitWidth, ShiftAmt);
 609
 610       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedMaskIn,
 611                                KnownZero, KnownOne, Depth+1))
 612         return I;
 613       assert(!(KnownZero & KnownOne) && "Bits known to be one AND zero?");
 614       KnownZero = APIntOps::lshr(KnownZero, ShiftAmt);
 615       KnownOne  = APIntOps::lshr(KnownOne, ShiftAmt);
 616       if (ShiftAmt) {
 617         // Compute the new bits that are at the top now.
 618         APInt HighBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt));
 619         KnownZero |= HighBits;  // high bits known zero.
 620       }
 621     }
 622     break;
 623   case Instruction::AShr:
 624     // If this is an arithmetic shift right and only the low-bit is set, we can
 625     // always convert this into a logical shr, even if the shift amount is
 626     // variable.  The low bit of the shift cannot be an input sign bit unless
 627     // the shift amount is >= the size of the datatype, which is undefined.
 628     if (DemandedMask == 1) {
 629       // Perform the logical shift right.
 630       Instruction *NewVal = BinaryOperator::CreateLShr(
 631                         I->getOperand(0), I->getOperand(1), I->getName());
 632       return InsertNewInstWith(NewVal, *I);
 633     }
 634
 635     // If the sign bit is the only bit demanded by this ashr, then there is no
 636     // need to do it, the shift doesn't change the high bit.
 637     if (DemandedMask.isSignBit())
 638       return I->getOperand(0);
 639
 640     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
 641       uint32_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth-1);
 642
 643       // Signed shift right.
 644       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.shl(ShiftAmt));
 645       // If any of the "high bits" are demanded, we should set the sign bit as
 646       // demanded.
 647       if (DemandedMask.countLeadingZeros() <= ShiftAmt)
 648         DemandedMaskIn.setBit(BitWidth-1);
 649
 650       // If the shift is exact, then it does demand the low bits (and knows that
 651       // they are zero).
 652       if (cast<AShrOperator>(I)->isExact())
 653         DemandedMaskIn |= APInt::getLowBitsSet(BitWidth, ShiftAmt);
 654
 655       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedMaskIn,
 656                                KnownZero, KnownOne, Depth+1))
 657         return I;
 658       assert(!(KnownZero & KnownOne) && "Bits known to be one AND zero?");
 659       // Compute the new bits that are at the top now.
 660       APInt HighBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt));
 661       KnownZero = APIntOps::lshr(KnownZero, ShiftAmt);
 662       KnownOne  = APIntOps::lshr(KnownOne, ShiftAmt);
 663
 664       // Handle the sign bits.
 665       APInt SignBit(APInt::getSignBit(BitWidth));
 666       // Adjust to where it is now in the mask.
 667       SignBit = APIntOps::lshr(SignBit, ShiftAmt);
 668
 669       // If the input sign bit is known to be zero, or if none of the top bits
 670       // are demanded, turn this into an unsigned shift right.
 671       if (BitWidth <= ShiftAmt || KnownZero[BitWidth-ShiftAmt-1] ||
 672           (HighBits & ~DemandedMask) == HighBits) {
 673         // Perform the logical shift right.
 674         Instruction *NewVal = BinaryOperator::CreateLShr(
 675                           I->getOperand(0), SA, I->getName());
 676         return InsertNewInstWith(NewVal, *I);
 677       } else if ((KnownOne & SignBit) != 0) { // New bits are known one.
 678         KnownOne |= HighBits;
 679       }
 680     }
 681     break;
 682   case Instruction::SRem:
 683     if (ConstantInt *Rem = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
 684       // X % -1 demands all the bits because we don't want to introduce
 685       // INT_MIN % -1 (== undef) by accident.
 686       if (Rem->isAllOnesValue())
 687         break;
 688       APInt RA = Rem->getValue().abs();
 689       if (RA.isPowerOf2()) {
 690         if (DemandedMask.ult(RA))    // srem won't affect demanded bits
 691           return I->getOperand(0);
 692
 693         APInt LowBits = RA - 1;
 694         APInt Mask2 = LowBits | APInt::getSignBit(BitWidth);
 695         if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), Mask2,
 696                                  LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
 697           return I;
 698
 699         // The low bits of LHS are unchanged by the srem.
 700         KnownZero = LHSKnownZero & LowBits;
 701         KnownOne = LHSKnownOne & LowBits;
 702
 703         // If LHS is non-negative or has all low bits zero, then the upper bits
 704         // are all zero.
 705         if (LHSKnownZero[BitWidth-1] || ((LHSKnownZero & LowBits) == LowBits))
 706           KnownZero |= ~LowBits;
 707
 708         // If LHS is negative and not all low bits are zero, then the upper bits
 709         // are all one.
 710         if (LHSKnownOne[BitWidth-1] && ((LHSKnownOne & LowBits) != 0))
 711           KnownOne |= ~LowBits;
 712
 713         assert(!(KnownZero & KnownOne) && "Bits known to be one AND zero?");
 714       }
 715     }
 716
 717     // The sign bit is the LHS's sign bit, except when the result of the
 718     // remainder is zero.
 719     if (DemandedMask.isNegative() && KnownZero.isNonNegative()) {
 720       APInt Mask2 = APInt::getSignBit(BitWidth);
 721       APInt LHSKnownZero(BitWidth, 0), LHSKnownOne(BitWidth, 0);
 722       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask2, LHSKnownZero, LHSKnownOne,
 723                         Depth+1);
 724       // If it's known zero, our sign bit is also zero.
 725       if (LHSKnownZero.isNegative())
 726         KnownZero |= LHSKnownZero;
 727     }
 728     break;
 729   case Instruction::URem: {
 730     APInt KnownZero2(BitWidth, 0), KnownOne2(BitWidth, 0);
 731     APInt AllOnes = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
 732     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), AllOnes,
 733                              KnownZero2, KnownOne2, Depth+1) ||
 734         SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(1), AllOnes,
 735                              KnownZero2, KnownOne2, Depth+1))
 736       return I;
 737
 738     unsigned Leaders = KnownZero2.countLeadingOnes();
 739     Leaders = std::max(Leaders,
 740                        KnownZero2.countLeadingOnes());
 741     KnownZero = APInt::getHighBitsSet(BitWidth, Leaders) & DemandedMask;
 742     break;
 743   }
 744   case Instruction::Call:
 745     if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I)) {
 746       switch (II->getIntrinsicID()) {
 747       default: break;
 748       case Intrinsic::bswap: {
 749         // If the only bits demanded come from one byte of the bswap result,
 750         // just shift the input byte into position to eliminate the bswap.
 751         unsigned NLZ = DemandedMask.countLeadingZeros();
 752         unsigned NTZ = DemandedMask.countTrailingZeros();
 753
 754         // Round NTZ down to the next byte.  If we have 11 trailing zeros, then
 755         // we need all the bits down to bit 8.  Likewise, round NLZ.  If we
 756         // have 14 leading zeros, round to 8.
 757         NLZ &= ~7;
 758         NTZ &= ~7;
 759         // If we need exactly one byte, we can do this transformation.
 760         if (BitWidth-NLZ-NTZ == 8) {
 761           unsigned ResultBit = NTZ;
 762           unsigned InputBit = BitWidth-NTZ-8;
 763
 764           // Replace this with either a left or right shift to get the byte into
 765           // the right place.
 766           Instruction *NewVal;
 767           if (InputBit > ResultBit)
 768             NewVal = BinaryOperator::CreateLShr(II->getArgOperand(0),
 769                     ConstantInt::get(I->getType(), InputBit-ResultBit));
 770           else
 771             NewVal = BinaryOperator::CreateShl(II->getArgOperand(0),
 772                     ConstantInt::get(I->getType(), ResultBit-InputBit));
 773           NewVal->takeName(I);
 774           return InsertNewInstWith(NewVal, *I);
 775         }
 776
 777         // TODO: Could compute known zero/one bits based on the input.
 778         break;
 779       }
 780       case Intrinsic::x86_sse42_crc32_64_8:
 781       case Intrinsic::x86_sse42_crc32_64_64:
 782         KnownZero = APInt::getHighBitsSet(64, 32);
 783         return 0;
 784       }
 785     }
 786     ComputeMaskedBits(V, DemandedMask, KnownZero, KnownOne, Depth);
 787     break;
 788   }
 789
 790   // If the client is only demanding bits that we know, return the known
 791   // constant.
 792   if ((DemandedMask & (KnownZero|KnownOne)) == DemandedMask)
 793     return Constant::getIntegerValue(VTy, KnownOne);
 794   return 0;
 795 }
 796
 797
 798 /// SimplifyDemandedVectorElts - The specified value produces a vector with
 799 /// any number of elements. DemandedElts contains the set of elements that are
 800 /// actually used by the caller.  This method analyzes which elements of the
 801 /// operand are undef and returns that information in UndefElts.
 802 ///
 803 /// If the information about demanded elements can be used to simplify the
 804 /// operation, the operation is simplified, then the resultant value is
 805 /// returned.  This returns null if no change was made.
 806 Value *InstCombiner::SimplifyDemandedVectorElts(Value *V, APInt DemandedElts,
 807                                                 APInt &UndefElts,
 808                                                 unsigned Depth) {
 809   unsigned VWidth = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
 810   APInt EltMask(APInt::getAllOnesValue(VWidth));
 811   assert((DemandedElts & ~EltMask) == 0 && "Invalid DemandedElts!");
 812
 813   if (isa<UndefValue>(V)) {
 814     // If the entire vector is undefined, just return this info.
 815     UndefElts = EltMask;
 816     return 0;
 817   }
 818
 819   if (DemandedElts == 0) { // If nothing is demanded, provide undef.
 820     UndefElts = EltMask;
 821     return UndefValue::get(V->getType());
 822   }
 823
 824   UndefElts = 0;
 825   if (ConstantVector *CV = dyn_cast<ConstantVector>(V)) {
 826     Type *EltTy = cast<VectorType>(V->getType())->getElementType();
 827     Constant *Undef = UndefValue::get(EltTy);
 828
 829     std::vector<Constant*> Elts;
 830     for (unsigned i = 0; i != VWidth; ++i)
 831       if (!DemandedElts[i]) {   // If not demanded, set to undef.
 832         Elts.push_back(Undef);
 833         UndefElts.setBit(i);
 834       } else if (isa<UndefValue>(CV->getOperand(i))) {   // Already undef.
 835         Elts.push_back(Undef);
 836         UndefElts.setBit(i);
 837       } else {                               // Otherwise, defined.
 838         Elts.push_back(CV->getOperand(i));
 839       }
 840
 841     // If we changed the constant, return it.
 842     Constant *NewCP = ConstantVector::get(Elts);
 843     return NewCP != CV ? NewCP : 0;
 844   }
 845
 846   if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) {
 847     // Simplify the CAZ to a ConstantVector where the non-demanded elements are
 848     // set to undef.
 849
 850     // Check if this is identity. If so, return 0 since we are not simplifying
 851     // anything.
 852     if (DemandedElts.isAllOnesValue())
 853       return 0;
 854
 855     Type *EltTy = cast<VectorType>(V->getType())->getElementType();
 856     Constant *Zero = Constant::getNullValue(EltTy);
 857     Constant *Undef = UndefValue::get(EltTy);
 858     std::vector<Constant*> Elts;
 859     for (unsigned i = 0; i != VWidth; ++i) {
 860       Constant *Elt = DemandedElts[i] ? Zero : Undef;
 861       Elts.push_back(Elt);
 862     }
 863     UndefElts = DemandedElts ^ EltMask;
 864     return ConstantVector::get(Elts);
 865   }
 866
 867   // Limit search depth.
 868   if (Depth == 10)
 869     return 0;
 870
 871   // If multiple users are using the root value, proceed with
 872   // simplification conservatively assuming that all elements
 873   // are needed.
 874   if (!V->hasOneUse()) {
 875     // Quit if we find multiple users of a non-root value though.
 876     // They'll be handled when it's their turn to be visited by
 877     // the main instcombine process.
 878     if (Depth != 0)
 879       // TODO: Just compute the UndefElts information recursively.
 880       return 0;
 881
 882     // Conservatively assume that all elements are needed.
 883     DemandedElts = EltMask;
 884   }
 885
 886   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
 887   if (!I) return 0;        // Only analyze instructions.
 888
 889   bool MadeChange = false;
 890   APInt UndefElts2(VWidth, 0);
 891   Value *TmpV;
 892   switch (I->getOpcode()) {
 893   default: break;
 894
 895   case Instruction::InsertElement: {
 896     // If this is a variable index, we don't know which element it overwrites.
 897     // demand exactly the same input as we produce.
 898     ConstantInt *Idx = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(2));
 899     if (Idx == 0) {
 900       // Note that we can't propagate undef elt info, because we don't know
 901       // which elt is getting updated.
 902       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), DemandedElts,
 903                                         UndefElts2, Depth+1);
 904       if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
 905       break;
 906     }
 907
 908     // If this is inserting an element that isn't demanded, remove this
 909     // insertelement.
 910     unsigned IdxNo = Idx->getZExtValue();
 911     if (IdxNo >= VWidth || !DemandedElts[IdxNo]) {
 912       Worklist.Add(I);
 913       return I->getOperand(0);
 914     }
 915
 916     // Otherwise, the element inserted overwrites whatever was there, so the
 917     // input demanded set is simpler than the output set.
 918     APInt DemandedElts2 = DemandedElts;
 919     DemandedElts2.clearBit(IdxNo);
 920     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), DemandedElts2,
 921                                       UndefElts, Depth+1);
 922     if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
 923
 924     // The inserted element is defined.
 925     UndefElts.clearBit(IdxNo);
 926     break;
 927   }
 928   case Instruction::ShuffleVector: {
 929     ShuffleVectorInst *Shuffle = cast<ShuffleVectorInst>(I);
 930     uint64_t LHSVWidth =
 931       cast<VectorType>(Shuffle->getOperand(0)->getType())->getNumElements();
 932     APInt LeftDemanded(LHSVWidth, 0), RightDemanded(LHSVWidth, 0);
 933     for (unsigned i = 0; i < VWidth; i++) {
 934       if (DemandedElts[i]) {
 935         unsigned MaskVal = Shuffle->getMaskValue(i);
 936         if (MaskVal != -1u) {
 937           assert(MaskVal < LHSVWidth * 2 &&
 938                  "shufflevector mask index out of range!");
 939           if (MaskVal < LHSVWidth)
 940             LeftDemanded.setBit(MaskVal);
 941           else
 942             RightDemanded.setBit(MaskVal - LHSVWidth);
 943         }
 944       }
 945     }
 946
 947     APInt UndefElts4(LHSVWidth, 0);
 948     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), LeftDemanded,
 949                                       UndefElts4, Depth+1);
 950     if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
 951
 952     APInt UndefElts3(LHSVWidth, 0);
 953     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(1), RightDemanded,
 954                                       UndefElts3, Depth+1);
 955     if (TmpV) { I->setOperand(1, TmpV); MadeChange = true; }
 956
 957     bool NewUndefElts = false;
 958     for (unsigned i = 0; i < VWidth; i++) {
 959       unsigned MaskVal = Shuffle->getMaskValue(i);
 960       if (MaskVal == -1u) {
 961         UndefElts.setBit(i);
 962       } else if (!DemandedElts[i]) {
 963         NewUndefElts = true;
 964         UndefElts.setBit(i);
 965       } else if (MaskVal < LHSVWidth) {
 966         if (UndefElts4[MaskVal]) {
 967           NewUndefElts = true;
 968           UndefElts.setBit(i);
 969         }
 970       } else {
 971         if (UndefElts3[MaskVal - LHSVWidth]) {
 972           NewUndefElts = true;
 973           UndefElts.setBit(i);
 974         }
 975       }
 976     }
 977
 978     if (NewUndefElts) {
 979       // Add additional discovered undefs.
 980       std::vector<Constant*> Elts;
 981       for (unsigned i = 0; i < VWidth; ++i) {
 982         if (UndefElts[i])
 983           Elts.push_back(UndefValue::get(Type::getInt32Ty(I->getContext())));
 984         else
 985           Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(I->getContext()),
 986                                           Shuffle->getMaskValue(i)));
 987       }
 988       I->setOperand(2, ConstantVector::get(Elts));
 989       MadeChange = true;
 990     }
 991     break;
 992   }
 993   case Instruction::BitCast: {
 994     // Vector->vector casts only.
 995     VectorType *VTy = dyn_cast<VectorType>(I->getOperand(0)->getType());
 996     if (!VTy) break;
 997     unsigned InVWidth = VTy->getNumElements();
 998     APInt InputDemandedElts(InVWidth, 0);
 999     unsigned Ratio;
1000
1001     if (VWidth == InVWidth) {
1002       // If we are converting from <4 x i32> -> <4 x f32>, we demand the same
1003       // elements as are demanded of us.
1004       Ratio = 1;
1005       InputDemandedElts = DemandedElts;
1006     } else if (VWidth > InVWidth) {
1007       // Untested so far.
1008       break;
1009
1010       // If there are more elements in the result than there are in the source,
1011       // then an input element is live if any of the corresponding output
1012       // elements are live.
1013       Ratio = VWidth/InVWidth;
1014       for (unsigned OutIdx = 0; OutIdx != VWidth; ++OutIdx) {
1015         if (DemandedElts[OutIdx])
1016           InputDemandedElts.setBit(OutIdx/Ratio);
1017       }
1018     } else {
1019       // Untested so far.
1020       break;
1021
1022       // If there are more elements in the source than there are in the result,
1023       // then an input element is live if the corresponding output element is
1024       // live.
1025       Ratio = InVWidth/VWidth;
1026       for (unsigned InIdx = 0; InIdx != InVWidth; ++InIdx)
1027         if (DemandedElts[InIdx/Ratio])
1028           InputDemandedElts.setBit(InIdx);
1029     }
1030
1031     // div/rem demand all inputs, because they don't want divide by zero.
1032     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), InputDemandedElts,
1033                                       UndefElts2, Depth+1);
1034     if (TmpV) {
1035       I->setOperand(0, TmpV);
1036       MadeChange = true;
1037     }
1038
1039     UndefElts = UndefElts2;
1040     if (VWidth > InVWidth) {
1041       llvm_unreachable("Unimp");
1042       // If there are more elements in the result than there are in the source,
1043       // then an output element is undef if the corresponding input element is
1044       // undef.
1045       for (unsigned OutIdx = 0; OutIdx != VWidth; ++OutIdx)
1046         if (UndefElts2[OutIdx/Ratio])
1047           UndefElts.setBit(OutIdx);
1048     } else if (VWidth < InVWidth) {
1049       llvm_unreachable("Unimp");
1050       // If there are more elements in the source than there are in the result,
1051       // then a result element is undef if all of the corresponding input
1052       // elements are undef.
1053       UndefElts = ~0ULL >> (64-VWidth);  // Start out all undef.
1054       for (unsigned InIdx = 0; InIdx != InVWidth; ++InIdx)
1055         if (!UndefElts2[InIdx])            // Not undef?
1056           UndefElts.clearBit(InIdx/Ratio);    // Clear undef bit.
1057     }
1058     break;
1059   }
1060   case Instruction::And:
1061   case Instruction::Or:
1062   case Instruction::Xor:
1063   case Instruction::Add:
1064   case Instruction::Sub:
1065   case Instruction::Mul:
1066     // div/rem demand all inputs, because they don't want divide by zero.
1067     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), DemandedElts,
1068                                       UndefElts, Depth+1);
1069     if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1070     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(1), DemandedElts,
1071                                       UndefElts2, Depth+1);
1072     if (TmpV) { I->setOperand(1, TmpV); MadeChange = true; }
1073
1074     // Output elements are undefined if both are undefined.  Consider things
1075     // like undef&0.  The result is known zero, not undef.
1076     UndefElts &= UndefElts2;
1077     break;
1078
1079   case Instruction::Call: {
1080     IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I);
1081     if (!II) break;
1082     switch (II->getIntrinsicID()) {
1083     default: break;
1084
1085     // Binary vector operations that work column-wise.  A dest element is a
1086     // function of the corresponding input elements from the two inputs.
1087     case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1088     case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1089     case Intrinsic::x86_sse_min_ss:
1090     case Intrinsic::x86_sse_max_ss:
1091     case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1092     case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1093     case Intrinsic::x86_sse2_min_sd:
1094     case Intrinsic::x86_sse2_max_sd:
1095       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(II->getArgOperand(0), DemandedElts,
1096                                         UndefElts, Depth+1);
1097       if (TmpV) { II->setArgOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1098       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(II->getArgOperand(1), DemandedElts,
1099                                         UndefElts2, Depth+1);
1100       if (TmpV) { II->setArgOperand(1, TmpV); MadeChange = true; }
1101
1102       // If only the low elt is demanded and this is a scalarizable intrinsic,
1103       // scalarize it now.
1104       if (DemandedElts == 1) {
1105         switch (II->getIntrinsicID()) {
1106         default: break;
1107         case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1108         case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1109         case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1110         case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1111           // TODO: Lower MIN/MAX/ABS/etc
1112           Value *LHS = II->getArgOperand(0);
1113           Value *RHS = II->getArgOperand(1);
1114           // Extract the element as scalars.
1115           LHS = InsertNewInstWith(ExtractElementInst::Create(LHS,
1116             ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(I->getContext()), 0U)), *II);
1117           RHS = InsertNewInstWith(ExtractElementInst::Create(RHS,
1118             ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(I->getContext()), 0U)), *II);
1119
1120           switch (II->getIntrinsicID()) {
1121           default: llvm_unreachable("Case stmts out of sync!");
1122           case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1123           case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1124             TmpV = InsertNewInstWith(BinaryOperator::CreateFSub(LHS, RHS,
1125                                                         II->getName()), *II);
1126             break;
1127           case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1128           case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1129             TmpV = InsertNewInstWith(BinaryOperator::CreateFMul(LHS, RHS,
1130                                                          II->getName()), *II);
1131             break;
1132           }
1133
1134           Instruction *New =
1135             InsertElementInst::Create(
1136               UndefValue::get(II->getType()), TmpV,
1137               ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(I->getContext()), 0U, false),
1138                                       II->getName());
1139           InsertNewInstWith(New, *II);
1140           return New;
1141         }
1142       }
1143
1144       // Output elements are undefined if both are undefined.  Consider things
1145       // like undef&0.  The result is known zero, not undef.
1146       UndefElts &= UndefElts2;
1147       break;
1148     }
1149     break;
1150   }
1151   }
1152   return MadeChange ? I : 0;
1153 }