llvm/test/Transforms/InstCombine/canonicalize-shl-lshr-to-masking.ll

   1 ; NOTE: Assertions have been autogenerated by utils/update_test_checks.py
   2 ; RUN: opt < %s -passes=instcombine -S | FileCheck %s
   3
   4 ; https://bugs.llvm.org/show_bug.cgi?id=37603
   5
   6 ; Pattern:
   7 ;   x << y >> y
   8 ; Should be transformed into:
   9 ;   x & (-1 >> y)
  10
  11 ; ============================================================================ ;
  12 ; Basic positive tests
  13 ; ============================================================================ ;
  14
  15 define i32 @positive_samevar(i32 %x, i32 %y) {
  16 ; CHECK-LABEL: @positive_samevar(
  17 ; CHECK-NEXT:    [[TMP1:%.*]] = lshr i32 -1, [[Y:%.*]]
  18 ; CHECK-NEXT:    [[RET:%.*]] = and i32 [[TMP1]], [[X:%.*]]
  19 ; CHECK-NEXT:    ret i32 [[RET]]
  20 ;
  21   %t0 = shl i32 %x, %y
  22   %ret = lshr i32 %t0, %y
  23   ret i32 %ret
  24 }
  25
  26 define i32 @positive_sameconst(i32 %x) {
  27 ; CHECK-LABEL: @positive_sameconst(
  28 ; CHECK-NEXT:    [[T0:%.*]] = and i32 [[X:%.*]], 134217727
  29 ; CHECK-NEXT:    ret i32 [[T0]]
  30 ;
  31   %t0 = shl i32 %x, 5
  32   %ret = lshr i32 %t0, 5
  33   ret i32 %ret
  34 }
  35
  36 define i32 @positive_biggerShl(i32 %x) {
  37 ; CHECK-LABEL: @positive_biggerShl(
  38 ; CHECK-NEXT:    [[TMP1:%.*]] = shl i32 [[X:%.*]], 5
  39 ; CHECK-NEXT:    [[RET:%.*]] = and i32 [[TMP1]], 134217696
  40 ; CHECK-NEXT:    ret i32 [[RET]]
  41 ;
  42   %t0 = shl i32 %x, 10
  43   %ret = lshr i32 %t0, 5
  44   ret i32 %ret
  45 }
  46
  47 define i32 @positive_biggerLshr(i32 %x) {
  48 ; CHECK-LABEL: @positive_biggerLshr(
  49 ; CHECK-NEXT:    [[TMP1:%.*]] = lshr i32 [[X:%.*]], 5
  50 ; CHECK-NEXT:    [[RET:%.*]] = and i32 [[TMP1]], 4194303
  51 ; CHECK-NEXT:    ret i32 [[RET]]
  52 ;
  53   %t0 = shl i32 %x, 5
  54   %ret = lshr i32 %t0, 10
  55   ret i32 %ret
  56 }
  57
  58 define i32 @positive_biggerLshr_lshrexact(i32 %x) {
  59 ; CHECK-LABEL: @positive_biggerLshr_lshrexact(
  60 ; CHECK-NEXT:    [[TMP1:%.*]] = lshr exact i32 [[X:%.*]], 5
  61 ; CHECK-NEXT:    [[RET:%.*]] = and i32 [[TMP1]], 4194303
  62 ; CHECK-NEXT:    ret i32 [[RET]]
  63 ;
  64   %t0 = shl i32 %x, 5
  65   %ret = lshr exact i32 %t0, 10
  66   ret i32 %ret
  67 }
  68
  69 ; ============================================================================ ;
  70 ; NUW on the first shift
  71 ; ============================================================================ ;
  72
  73 define i32 @positive_samevar_shlnuw(i32 %x, i32 %y) {
  74 ; CHECK-LABEL: @positive_samevar_shlnuw(
  75 ; CHECK-NEXT:    ret i32 [[X:%.*]]
  76 ;
  77   %t0 = shl nuw i32 %x, %y
  78   %ret = lshr i32 %t0, %y ; this one is obviously 'exact'.
  79   ret i32 %ret
  80 }
  81
  82 define i32 @positive_sameconst_shlnuw(i32 %x) {
  83 ; CHECK-LABEL: @positive_sameconst_shlnuw(
  84 ; CHECK-NEXT:    ret i32 [[X:%.*]]
  85 ;
  86   %t0 = shl nuw i32 %x, 5
  87   %ret = lshr i32 %t0, 5 ; this one is obviously 'exact'.
  88   ret i32 %ret
  89 }
  90
  91 define i32 @positive_biggerShl_shlnuw(i32 %x) {
  92 ; CHECK-LABEL: @positive_biggerShl_shlnuw(
  93 ; CHECK-NEXT:    [[RET:%.*]] = shl nuw nsw i32 [[X:%.*]], 5
  94 ; CHECK-NEXT:    ret i32 [[RET]]
  95 ;
  96   %t0 = shl nuw i32 %x, 10
  97   %ret = lshr i32 %t0, 5 ; this one is obviously 'exact'.
  98   ret i32 %ret
  99 }
 100
 101 define i32 @positive_biggerLshr_shlnuw(i32 %x) {
 102 ; CHECK-LABEL: @positive_biggerLshr_shlnuw(
 103 ; CHECK-NEXT:    [[RET:%.*]] = lshr i32 [[X:%.*]], 5
 104 ; CHECK-NEXT:    ret i32 [[RET]]
 105 ;
 106   %t0 = shl nuw i32 %x, 5
 107   %ret = lshr i32 %t0, 10
 108   ret i32 %ret
 109 }
 110
 111 define i32 @positive_biggerLshr_shlnuw_lshrexact(i32 %x) {
 112 ; CHECK-LABEL: @positive_biggerLshr_shlnuw_lshrexact(
 113 ; CHECK-NEXT:    [[RET:%.*]] = lshr exact i32 [[X:%.*]], 5
 114 ; CHECK-NEXT:    ret i32 [[RET]]
 115 ;
 116   %t0 = shl nuw i32 %x, 5
 117   %ret = lshr exact i32 %t0, 10
 118   ret i32 %ret
 119 }
 120
 121 ; ============================================================================ ;
 122 ; Vector
 123 ; ============================================================================ ;
 124
 125 define <2 x i32> @positive_samevar_vec(<2 x i32> %x, <2 x i32> %y) {
 126 ; CHECK-LABEL: @positive_samevar_vec(
 127 ; CHECK-NEXT:    [[TMP1:%.*]] = lshr <2 x i32> <i32 -1, i32 -1>, [[Y:%.*]]
 128 ; CHECK-NEXT:    [[RET:%.*]] = and <2 x i32> [[TMP1]], [[X:%.*]]
 129 ; CHECK-NEXT:    ret <2 x i32> [[RET]]
 130 ;
 131   %t0 = shl <2 x i32> %x, %y
 132   %ret = lshr <2 x i32> %t0, %y
 133   ret <2 x i32> %ret
 134 }
 135
 136 ; ============================================================================ ;
 137 ; Constant Vectors
 138 ; ============================================================================ ;
 139
 140 define <2 x i32> @positive_sameconst_vec(<2 x i32> %x) {
 141 ; CHECK-LABEL: @positive_sameconst_vec(
 142 ; CHECK-NEXT:    [[T0:%.*]] = and <2 x i32> [[X:%.*]], <i32 134217727, i32 134217727>
 143 ; CHECK-NEXT:    ret <2 x i32> [[T0]]
 144 ;
 145   %t0 = shl <2 x i32> %x, <i32 5, i32 5>
 146   %ret = lshr <2 x i32> %t0, <i32 5, i32 5>
 147   ret <2 x i32> %ret
 148 }
 149
 150 define <3 x i32> @positive_sameconst_vec_undef0(<3 x i32> %x) {
 151 ; CHECK-LABEL: @positive_sameconst_vec_undef0(
 152 ; CHECK-NEXT:    [[T0:%.*]] = shl <3 x i32> [[X:%.*]], <i32 5, i32 undef, i32 5>
 153 ; CHECK-NEXT:    [[RET:%.*]] = lshr <3 x i32> [[T0]], <i32 5, i32 5, i32 5>
 154 ; CHECK-NEXT:    ret <3 x i32> [[RET]]
 155 ;
 156   %t0 = shl <3 x i32> %x, <i32 5, i32 undef, i32 5>
 157   %ret = lshr <3 x i32> %t0, <i32 5, i32 5, i32 5>
 158   ret <3 x i32> %ret
 159 }
 160
 161 define <3 x i32> @positive_sameconst_vec_undef1(<3 x i32> %x) {
 162 ; CHECK-LABEL: @positive_sameconst_vec_undef1(
 163 ; CHECK-NEXT:    [[T0:%.*]] = shl <3 x i32> [[X:%.*]], <i32 5, i32 5, i32 5>
 164 ; CHECK-NEXT:    [[RET:%.*]] = lshr <3 x i32> [[T0]], <i32 5, i32 undef, i32 5>
 165 ; CHECK-NEXT:    ret <3 x i32> [[RET]]
 166 ;
 167   %t0 = shl <3 x i32> %x, <i32 5, i32 5, i32 5>
 168   %ret = lshr <3 x i32> %t0, <i32 5, i32 undef, i32 5>
 169   ret <3 x i32> %ret
 170 }
 171
 172 define <3 x i32> @positive_sameconst_vec_undef2(<3 x i32> %x) {
 173 ; CHECK-LABEL: @positive_sameconst_vec_undef2(
 174 ; CHECK-NEXT:    [[RET:%.*]] = and <3 x i32> [[X:%.*]], <i32 134217727, i32 poison, i32 134217727>
 175 ; CHECK-NEXT:    ret <3 x i32> [[RET]]
 176 ;
 177   %t0 = shl <3 x i32> %x, <i32 5, i32 undef, i32 5>
 178   %ret = lshr <3 x i32> %t0, <i32 5, i32 undef, i32 5>
 179   ret <3 x i32> %ret
 180 }
 181
 182 define <2 x i32> @positive_biggerShl_vec(<2 x i32> %x) {
 183 ; CHECK-LABEL: @positive_biggerShl_vec(
 184 ; CHECK-NEXT:    [[TMP1:%.*]] = shl <2 x i32> [[X:%.*]], <i32 5, i32 5>
 185 ; CHECK-NEXT:    [[RET:%.*]] = and <2 x i32> [[TMP1]], <i32 134217696, i32 134217696>
 186 ; CHECK-NEXT:    ret <2 x i32> [[RET]]
 187 ;
 188   %t0 = shl <2 x i32> %x, <i32 10, i32 10>
 189   %ret = lshr <2 x i32> %t0, <i32 5, i32 5>
 190   ret <2 x i32> %ret
 191 }
 192
 193 define <3 x i32> @positive_biggerShl_vec_undef0(<3 x i32> %x) {
 194 ; CHECK-LABEL: @positive_biggerShl_vec_undef0(
 195 ; CHECK-NEXT:    [[T0:%.*]] = shl <3 x i32> [[X:%.*]], <i32 10, i32 undef, i32 10>
 196 ; CHECK-NEXT:    [[RET:%.*]] = lshr <3 x i32> [[T0]], <i32 5, i32 5, i32 5>
 197 ; CHECK-NEXT:    ret <3 x i32> [[RET]]
 198 ;
 199   %t0 = shl <3 x i32> %x, <i32 10, i32 undef, i32 10>
 200   %ret = lshr <3 x i32> %t0, <i32 5, i32 5, i32 5>
 201   ret <3 x i32> %ret
 202 }
 203
 204 define <3 x i32> @positive_biggerShl_vec_undef1(<3 x i32> %x) {
 205 ; CHECK-LABEL: @positive_biggerShl_vec_undef1(
 206 ; CHECK-NEXT:    [[T0:%.*]] = shl <3 x i32> [[X:%.*]], <i32 10, i32 10, i32 10>
 207 ; CHECK-NEXT:    [[RET:%.*]] = lshr <3 x i32> [[T0]], <i32 5, i32 undef, i32 5>
 208 ; CHECK-NEXT:    ret <3 x i32> [[RET]]
 209 ;
 210   %t0 = shl <3 x i32> %x, <i32 10, i32 10, i32 10>
 211   %ret = lshr <3 x i32> %t0, <i32 5, i32 undef, i32 5>
 212   ret <3 x i32> %ret
 213 }
 214
 215 define <3 x i32> @positive_biggerShl_vec_undef2(<3 x i32> %x) {
 216 ; CHECK-LABEL: @positive_biggerShl_vec_undef2(
 217 ; CHECK-NEXT:    [[T0:%.*]] = shl <3 x i32> [[X:%.*]], <i32 10, i32 undef, i32 10>
 218 ; CHECK-NEXT:    [[RET:%.*]] = lshr <3 x i32> [[T0]], <i32 5, i32 undef, i32 5>
 219 ; CHECK-NEXT:    ret <3 x i32> [[RET]]
 220 ;
 221   %t0 = shl <3 x i32> %x, <i32 10, i32 undef, i32 10>
 222   %ret = lshr <3 x i32> %t0, <i32 5, i32 undef, i32 5>
 223   ret <3 x i32> %ret
 224 }
 225
 226 define <2 x i32> @positive_biggerLshr_vec(<2 x i32> %x) {
 227 ; CHECK-LABEL: @positive_biggerLshr_vec(
 228 ; CHECK-NEXT:    [[TMP1:%.*]] = lshr <2 x i32> [[X:%.*]], <i32 5, i32 5>
 229 ; CHECK-NEXT:    [[RET:%.*]] = and <2 x i32> [[TMP1]], <i32 4194303, i32 4194303>
 230 ; CHECK-NEXT:    ret <2 x i32> [[RET]]
 231 ;
 232   %t0 = shl <2 x i32> %x, <i32 5, i32 5>
 233   %ret = lshr <2 x i32> %t0, <i32 10, i32 10>
 234   ret <2 x i32> %ret
 235 }
 236
 237 define <3 x i32> @positive_biggerLshr_vec_undef0(<3 x i32> %x) {
 238 ; CHECK-LABEL: @positive_biggerLshr_vec_undef0(
 239 ; CHECK-NEXT:    [[T0:%.*]] = shl <3 x i32> [[X:%.*]], <i32 5, i32 undef, i32 5>
 240 ; CHECK-NEXT:    [[RET:%.*]] = lshr <3 x i32> [[T0]], <i32 10, i32 10, i32 10>
 241 ; CHECK-NEXT:    ret <3 x i32> [[RET]]
 242 ;
 243   %t0 = shl <3 x i32> %x, <i32 5, i32 undef, i32 5>
 244   %ret = lshr <3 x i32> %t0, <i32 10, i32 10, i32 10>
 245   ret <3 x i32> %ret
 246 }
 247
 248 define <3 x i32> @positive_biggerLshr_vec_undef1(<3 x i32> %x) {
 249 ; CHECK-LABEL: @positive_biggerLshr_vec_undef1(
 250 ; CHECK-NEXT:    [[T0:%.*]] = shl <3 x i32> [[X:%.*]], <i32 5, i32 5, i32 5>
 251 ; CHECK-NEXT:    [[RET:%.*]] = lshr <3 x i32> [[T0]], <i32 10, i32 undef, i32 10>
 252 ; CHECK-NEXT:    ret <3 x i32> [[RET]]
 253 ;
 254   %t0 = shl <3 x i32> %x, <i32 5, i32 5, i32 5>
 255   %ret = lshr <3 x i32> %t0, <i32 10, i32 undef, i32 10>
 256   ret <3 x i32> %ret
 257 }
 258
 259 define <3 x i32> @positive_biggerLshr_vec_undef2(<3 x i32> %x) {
 260 ; CHECK-LABEL: @positive_biggerLshr_vec_undef2(
 261 ; CHECK-NEXT:    [[T0:%.*]] = shl <3 x i32> [[X:%.*]], <i32 5, i32 undef, i32 5>
 262 ; CHECK-NEXT:    [[RET:%.*]] = lshr <3 x i32> [[T0]], <i32 10, i32 undef, i32 10>
 263 ; CHECK-NEXT:    ret <3 x i32> [[RET]]
 264 ;
 265   %t0 = shl <3 x i32> %x, <i32 5, i32 undef, i32 5>
 266   %ret = lshr <3 x i32> %t0, <i32 10, i32 undef, i32 10>
 267   ret <3 x i32> %ret
 268 }
 269
 270 ; ============================================================================ ;
 271 ; Positive multi-use tests with constant
 272 ; ============================================================================ ;
 273
 274 define i32 @positive_sameconst_multiuse(i32 %x) {
 275 ; CHECK-LABEL: @positive_sameconst_multiuse(
 276 ; CHECK-NEXT:    [[T0:%.*]] = shl i32 [[X:%.*]], 5
 277 ; CHECK-NEXT:    call void @use32(i32 [[T0]])
 278 ; CHECK-NEXT:    [[RET:%.*]] = and i32 [[X]], 134217727
 279 ; CHECK-NEXT:    ret i32 [[RET]]
 280 ;
 281   %t0 = shl i32 %x, 5
 282   call void @use32(i32 %t0)
 283   %ret = lshr i32 %t0, 5
 284   ret i32 %ret
 285 }
 286
 287 define i32 @positive_biggerShl_shlnuw_multiuse(i32 %x) {
 288 ; CHECK-LABEL: @positive_biggerShl_shlnuw_multiuse(
 289 ; CHECK-NEXT:    [[T0:%.*]] = shl nuw i32 [[X:%.*]], 10
 290 ; CHECK-NEXT:    call void @use32(i32 [[T0]])
 291 ; CHECK-NEXT:    [[RET:%.*]] = shl nuw nsw i32 [[X]], 5
 292 ; CHECK-NEXT:    ret i32 [[RET]]
 293 ;
 294   %t0 = shl nuw i32 %x, 10
 295   call void @use32(i32 %t0)
 296   %ret = lshr i32 %t0, 5
 297   ret i32 %ret
 298 }
 299
 300 define i32 @positive_biggerLshr_shlnuw_multiuse(i32 %x) {
 301 ; CHECK-LABEL: @positive_biggerLshr_shlnuw_multiuse(
 302 ; CHECK-NEXT:    [[T0:%.*]] = shl nuw i32 [[X:%.*]], 5
 303 ; CHECK-NEXT:    call void @use32(i32 [[T0]])
 304 ; CHECK-NEXT:    [[RET:%.*]] = lshr i32 [[X]], 5
 305 ; CHECK-NEXT:    ret i32 [[RET]]
 306 ;
 307   %t0 = shl nuw i32 %x, 5
 308   call void @use32(i32 %t0)
 309   %ret = lshr i32 %t0, 10
 310   ret i32 %ret
 311 }
 312
 313 ; negative test - don't create extra instructions
 314
 315 define i32 @positive_biggerShl_multiuse_extrainstr(i32 %x) {
 316 ; CHECK-LABEL: @positive_biggerShl_multiuse_extrainstr(
 317 ; CHECK-NEXT:    [[T0:%.*]] = shl i32 [[X:%.*]], 10
 318 ; CHECK-NEXT:    call void @use32(i32 [[T0]])
 319 ; CHECK-NEXT:    [[RET:%.*]] = lshr exact i32 [[T0]], 5
 320 ; CHECK-NEXT:    ret i32 [[RET]]
 321 ;
 322   %t0 = shl i32 %x, 10
 323   call void @use32(i32 %t0)
 324   %ret = lshr i32 %t0, 5
 325   ret i32 %ret
 326 }
 327
 328 ; negative test - don't create extra instructions
 329
 330 define i32 @positive_biggerLshr_multiuse_extrainstr(i32 %x) {
 331 ; CHECK-LABEL: @positive_biggerLshr_multiuse_extrainstr(
 332 ; CHECK-NEXT:    [[T0:%.*]] = shl i32 [[X:%.*]], 5
 333 ; CHECK-NEXT:    call void @use32(i32 [[T0]])
 334 ; CHECK-NEXT:    [[RET:%.*]] = lshr i32 [[T0]], 10
 335 ; CHECK-NEXT:    ret i32 [[RET]]
 336 ;
 337   %t0 = shl i32 %x, 5
 338   call void @use32(i32 %t0)
 339   %ret = lshr i32 %t0, 10
 340   ret i32 %ret
 341 }
 342
 343 ; ============================================================================ ;
 344 ; Constant Non-Splat Vectors
 345 ; ============================================================================ ;
 346
 347 define <2 x i32> @positive_biggerShl_vec_nonsplat(<2 x i32> %x) {
 348 ; CHECK-LABEL: @positive_biggerShl_vec_nonsplat(
 349 ; CHECK-NEXT:    [[T0:%.*]] = shl <2 x i32> [[X:%.*]], <i32 5, i32 5>
 350 ; CHECK-NEXT:    [[RET:%.*]] = lshr <2 x i32> [[T0]], <i32 5, i32 10>
 351 ; CHECK-NEXT:    ret <2 x i32> [[RET]]
 352 ;
 353   %t0 = shl <2 x i32> %x, <i32 5, i32 5>
 354   %ret = lshr <2 x i32> %t0, <i32 5, i32 10>
 355   ret <2 x i32> %ret
 356 }
 357
 358 define <2 x i32> @positive_biggerLshl_vec_nonsplat(<2 x i32> %x) {
 359 ; CHECK-LABEL: @positive_biggerLshl_vec_nonsplat(
 360 ; CHECK-NEXT:    [[T0:%.*]] = shl <2 x i32> [[X:%.*]], <i32 5, i32 10>
 361 ; CHECK-NEXT:    [[RET:%.*]] = lshr <2 x i32> [[T0]], <i32 5, i32 5>
 362 ; CHECK-NEXT:    ret <2 x i32> [[RET]]
 363 ;
 364   %t0 = shl <2 x i32> %x, <i32 5, i32 10>
 365   %ret = lshr <2 x i32> %t0, <i32 5, i32 5>
 366   ret <2 x i32> %ret
 367 }
 368
 369 ; ============================================================================ ;
 370 ; Negative tests. Should not be folded.
 371 ; ============================================================================ ;
 372
 373 define i32 @negative_twovars(i32 %x, i32 %y, i32 %z) {
 374 ; CHECK-LABEL: @negative_twovars(
 375 ; CHECK-NEXT:    [[T0:%.*]] = shl i32 [[X:%.*]], [[Y:%.*]]
 376 ; CHECK-NEXT:    [[RET:%.*]] = lshr i32 [[T0]], [[Z:%.*]]
 377 ; CHECK-NEXT:    ret i32 [[RET]]
 378 ;
 379   %t0 = shl i32 %x, %y
 380   %ret = lshr i32 %t0, %z ; $z, not %y
 381   ret i32 %ret
 382 }
 383
 384 declare void @use32(i32)
 385
 386 ; One use only.
 387 define i32 @negative_oneuse(i32 %x, i32 %y) {
 388 ; CHECK-LABEL: @negative_oneuse(
 389 ; CHECK-NEXT:    [[T0:%.*]] = shl i32 [[X:%.*]], [[Y:%.*]]
 390 ; CHECK-NEXT:    call void @use32(i32 [[T0]])
 391 ; CHECK-NEXT:    [[RET:%.*]] = lshr exact i32 [[T0]], [[Y]]
 392 ; CHECK-NEXT:    ret i32 [[RET]]
 393 ;
 394   %t0 = shl i32 %x, %y
 395   call void @use32(i32 %t0)
 396   %ret = lshr i32 %t0, %y
 397   ret i32 %ret
 398 }