include/llvm/Analysis/TargetTransformInfo.h

   1 //===- TargetTransformInfo.h ------------------------------------*- C++ -*-===//
   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 /// \file
  10 /// This pass exposes codegen information to IR-level passes. Every
  11 /// transformation that uses codegen information is broken into three parts:
  12 /// 1. The IR-level analysis pass.
  13 /// 2. The IR-level transformation interface which provides the needed
  14 ///    information.
  15 /// 3. Codegen-level implementation which uses target-specific hooks.
  16 ///
  17 /// This file defines #2, which is the interface that IR-level transformations
  18 /// use for querying the codegen.
  19 ///
  20 //===----------------------------------------------------------------------===//
  21
  22 #ifndef LLVM_ANALYSIS_TARGETTRANSFORMINFO_H
  23 #define LLVM_ANALYSIS_TARGETTRANSFORMINFO_H
  24
  25 #include "llvm/ADT/Optional.h"
  26 #include "llvm/IR/IntrinsicInst.h"
  27 #include "llvm/IR/Intrinsics.h"
  28 #include "llvm/Pass.h"
  29 #include "llvm/Support/DataTypes.h"
  30 #include <functional>
  31
  32 namespace llvm {
  33
  34 class Function;
  35 class GlobalValue;
  36 class Loop;
  37 class PreservedAnalyses;
  38 class Type;
  39 class User;
  40 class Value;
  41
  42 /// \brief Information about a load/store intrinsic defined by the target.
  43 struct MemIntrinsicInfo {
  44   MemIntrinsicInfo()
  45       : ReadMem(false), WriteMem(false), Vol(false), MatchingId(0),
  46         NumMemRefs(0), PtrVal(nullptr) {}
  47   bool ReadMem;
  48   bool WriteMem;
  49   bool Vol;
  50   // Same Id is set by the target for corresponding load/store intrinsics.
  51   unsigned short MatchingId;
  52   int NumMemRefs;
  53   Value *PtrVal;
  54 };
  55
  56 /// \brief This pass provides access to the codegen interfaces that are needed
  57 /// for IR-level transformations.
  58 class TargetTransformInfo {
  59 public:
  60   /// \brief Construct a TTI object using a type implementing the \c Concept
  61   /// API below.
  62   ///
  63   /// This is used by targets to construct a TTI wrapping their target-specific
  64   /// implementaion that encodes appropriate costs for their target.
  65   template <typename T> TargetTransformInfo(T Impl);
  66
  67   /// \brief Construct a baseline TTI object using a minimal implementation of
  68   /// the \c Concept API below.
  69   ///
  70   /// The TTI implementation will reflect the information in the DataLayout
  71   /// provided if non-null.
  72   explicit TargetTransformInfo(const DataLayout &DL);
  73
  74   // Provide move semantics.
  75   TargetTransformInfo(TargetTransformInfo &&Arg);
  76   TargetTransformInfo &operator=(TargetTransformInfo &&RHS);
  77
  78   // We need to define the destructor out-of-line to define our sub-classes
  79   // out-of-line.
  80   ~TargetTransformInfo();
  81
  82   /// \brief Handle the invalidation of this information.
  83   ///
  84   /// When used as a result of \c TargetIRAnalysis this method will be called
  85   /// when the function this was computed for changes. When it returns false,
  86   /// the information is preserved across those changes.
  87   bool invalidate(Function &, const PreservedAnalyses &) {
  88     // FIXME: We should probably in some way ensure that the subtarget
  89     // information for a function hasn't changed.
  90     return false;
  91   }
  92
  93   /// \name Generic Target Information
  94   /// @{
  95
  96   /// \brief Underlying constants for 'cost' values in this interface.
  97   ///
  98   /// Many APIs in this interface return a cost. This enum defines the
  99   /// fundamental values that should be used to interpret (and produce) those
 100   /// costs. The costs are returned as an unsigned rather than a member of this
 101   /// enumeration because it is expected that the cost of one IR instruction
 102   /// may have a multiplicative factor to it or otherwise won't fit directly
 103   /// into the enum. Moreover, it is common to sum or average costs which works
 104   /// better as simple integral values. Thus this enum only provides constants.
 105   ///
 106   /// Note that these costs should usually reflect the intersection of code-size
 107   /// cost and execution cost. A free instruction is typically one that folds
 108   /// into another instruction. For example, reg-to-reg moves can often be
 109   /// skipped by renaming the registers in the CPU, but they still are encoded
 110   /// and thus wouldn't be considered 'free' here.
 111   enum TargetCostConstants {
 112     TCC_Free = 0,     ///< Expected to fold away in lowering.
 113     TCC_Basic = 1,    ///< The cost of a typical 'add' instruction.
 114     TCC_Expensive = 4 ///< The cost of a 'div' instruction on x86.
 115   };
 116
 117   /// \brief Estimate the cost of a specific operation when lowered.
 118   ///
 119   /// Note that this is designed to work on an arbitrary synthetic opcode, and
 120   /// thus work for hypothetical queries before an instruction has even been
 121   /// formed. However, this does *not* work for GEPs, and must not be called
 122   /// for a GEP instruction. Instead, use the dedicated getGEPCost interface as
 123   /// analyzing a GEP's cost required more information.
 124   ///
 125   /// Typically only the result type is required, and the operand type can be
 126   /// omitted. However, if the opcode is one of the cast instructions, the
 127   /// operand type is required.
 128   ///
 129   /// The returned cost is defined in terms of \c TargetCostConstants, see its
 130   /// comments for a detailed explanation of the cost values.
 131   unsigned getOperationCost(unsigned Opcode, Type *Ty,
 132                             Type *OpTy = nullptr) const;
 133
 134   /// \brief Estimate the cost of a GEP operation when lowered.
 135   ///
 136   /// The contract for this function is the same as \c getOperationCost except
 137   /// that it supports an interface that provides extra information specific to
 138   /// the GEP operation.
 139   unsigned getGEPCost(Type *PointeeType, const Value *Ptr,
 140                       ArrayRef<const Value *> Operands) const;
 141
 142   /// \brief Estimate the cost of a function call when lowered.
 143   ///
 144   /// The contract for this is the same as \c getOperationCost except that it
 145   /// supports an interface that provides extra information specific to call
 146   /// instructions.
 147   ///
 148   /// This is the most basic query for estimating call cost: it only knows the
 149   /// function type and (potentially) the number of arguments at the call site.
 150   /// The latter is only interesting for varargs function types.
 151   unsigned getCallCost(FunctionType *FTy, int NumArgs = -1) const;
 152
 153   /// \brief Estimate the cost of calling a specific function when lowered.
 154   ///
 155   /// This overload adds the ability to reason about the particular function
 156   /// being called in the event it is a library call with special lowering.
 157   unsigned getCallCost(const Function *F, int NumArgs = -1) const;
 158
 159   /// \brief Estimate the cost of calling a specific function when lowered.
 160   ///
 161   /// This overload allows specifying a set of candidate argument values.
 162   unsigned getCallCost(const Function *F,
 163                        ArrayRef<const Value *> Arguments) const;
 164
 165   /// \brief Estimate the cost of an intrinsic when lowered.
 166   ///
 167   /// Mirrors the \c getCallCost method but uses an intrinsic identifier.
 168   unsigned getIntrinsicCost(Intrinsic::ID IID, Type *RetTy,
 169                             ArrayRef<Type *> ParamTys) const;
 170
 171   /// \brief Estimate the cost of an intrinsic when lowered.
 172   ///
 173   /// Mirrors the \c getCallCost method but uses an intrinsic identifier.
 174   unsigned getIntrinsicCost(Intrinsic::ID IID, Type *RetTy,
 175                             ArrayRef<const Value *> Arguments) const;
 176
 177   /// \brief Estimate the cost of a given IR user when lowered.
 178   ///
 179   /// This can estimate the cost of either a ConstantExpr or Instruction when
 180   /// lowered. It has two primary advantages over the \c getOperationCost and
 181   /// \c getGEPCost above, and one significant disadvantage: it can only be
 182   /// used when the IR construct has already been formed.
 183   ///
 184   /// The advantages are that it can inspect the SSA use graph to reason more
 185   /// accurately about the cost. For example, all-constant-GEPs can often be
 186   /// folded into a load or other instruction, but if they are used in some
 187   /// other context they may not be folded. This routine can distinguish such
 188   /// cases.
 189   ///
 190   /// The returned cost is defined in terms of \c TargetCostConstants, see its
 191   /// comments for a detailed explanation of the cost values.
 192   unsigned getUserCost(const User *U) const;
 193
 194   /// \brief Return true if branch divergence exists.
 195   ///
 196   /// Branch divergence has a significantly negative impact on GPU performance
 197   /// when threads in the same wavefront take different paths due to conditional
 198   /// branches.
 199   bool hasBranchDivergence() const;
 200
 201   /// \brief Returns whether V is a source of divergence.
 202   ///
 203   /// This function provides the target-dependent information for
 204   /// the target-independent DivergenceAnalysis. DivergenceAnalysis first
 205   /// builds the dependency graph, and then runs the reachability algorithm
 206   /// starting with the sources of divergence.
 207   bool isSourceOfDivergence(const Value *V) const;
 208
 209   /// \brief Test whether calls to a function lower to actual program function
 210   /// calls.
 211   ///
 212   /// The idea is to test whether the program is likely to require a 'call'
 213   /// instruction or equivalent in order to call the given function.
 214   ///
 215   /// FIXME: It's not clear that this is a good or useful query API. Client's
 216   /// should probably move to simpler cost metrics using the above.
 217   /// Alternatively, we could split the cost interface into distinct code-size
 218   /// and execution-speed costs. This would allow modelling the core of this
 219   /// query more accurately as a call is a single small instruction, but
 220   /// incurs significant execution cost.
 221   bool isLoweredToCall(const Function *F) const;
 222
 223   /// Parameters that control the generic loop unrolling transformation.
 224   struct UnrollingPreferences {
 225     /// The cost threshold for the unrolled loop. Should be relative to the
 226     /// getUserCost values returned by this API, and the expectation is that
 227     /// the unrolled loop's instructions when run through that interface should
 228     /// not exceed this cost. However, this is only an estimate. Also, specific
 229     /// loops may be unrolled even with a cost above this threshold if deemed
 230     /// profitable. Set this to UINT_MAX to disable the loop body cost
 231     /// restriction.
 232     unsigned Threshold;
 233     /// If complete unrolling will reduce the cost of the loop below its
 234     /// expected dynamic cost while rolled by this percentage, apply a discount
 235     /// (below) to its unrolled cost.
 236     unsigned PercentDynamicCostSavedThreshold;
 237     /// The discount applied to the unrolled cost when the *dynamic* cost
 238     /// savings of unrolling exceed the \c PercentDynamicCostSavedThreshold.
 239     unsigned DynamicCostSavingsDiscount;
 240     /// The cost threshold for the unrolled loop when optimizing for size (set
 241     /// to UINT_MAX to disable).
 242     unsigned OptSizeThreshold;
 243     /// The cost threshold for the unrolled loop, like Threshold, but used
 244     /// for partial/runtime unrolling (set to UINT_MAX to disable).
 245     unsigned PartialThreshold;
 246     /// The cost threshold for the unrolled loop when optimizing for size, like
 247     /// OptSizeThreshold, but used for partial/runtime unrolling (set to
 248     /// UINT_MAX to disable).
 249     unsigned PartialOptSizeThreshold;
 250     /// A forced unrolling factor (the number of concatenated bodies of the
 251     /// original loop in the unrolled loop body). When set to 0, the unrolling
 252     /// transformation will select an unrolling factor based on the current cost
 253     /// threshold and other factors.
 254     unsigned Count;
 255     // Set the maximum unrolling factor. The unrolling factor may be selected
 256     // using the appropriate cost threshold, but may not exceed this number
 257     // (set to UINT_MAX to disable). This does not apply in cases where the
 258     // loop is being fully unrolled.
 259     unsigned MaxCount;
 260     /// Allow partial unrolling (unrolling of loops to expand the size of the
 261     /// loop body, not only to eliminate small constant-trip-count loops).
 262     bool Partial;
 263     /// Allow runtime unrolling (unrolling of loops to expand the size of the
 264     /// loop body even when the number of loop iterations is not known at
 265     /// compile time).
 266     bool Runtime;
 267     /// Allow emitting expensive instructions (such as divisions) when computing
 268     /// the trip count of a loop for runtime unrolling.
 269     bool AllowExpensiveTripCount;
 270   };
 271
 272   /// \brief Get target-customized preferences for the generic loop unrolling
 273   /// transformation. The caller will initialize UP with the current
 274   /// target-independent defaults.
 275   void getUnrollingPreferences(Loop *L, UnrollingPreferences &UP) const;
 276
 277   /// @}
 278
 279   /// \name Scalar Target Information
 280   /// @{
 281
 282   /// \brief Flags indicating the kind of support for population count.
 283   ///
 284   /// Compared to the SW implementation, HW support is supposed to
 285   /// significantly boost the performance when the population is dense, and it
 286   /// may or may not degrade performance if the population is sparse. A HW
 287   /// support is considered as "Fast" if it can outperform, or is on a par
 288   /// with, SW implementation when the population is sparse; otherwise, it is
 289   /// considered as "Slow".
 290   enum PopcntSupportKind { PSK_Software, PSK_SlowHardware, PSK_FastHardware };
 291
 292   /// \brief Return true if the specified immediate is legal add immediate, that
 293   /// is the target has add instructions which can add a register with the
 294   /// immediate without having to materialize the immediate into a register.
 295   bool isLegalAddImmediate(int64_t Imm) const;
 296
 297   /// \brief Return true if the specified immediate is legal icmp immediate,
 298   /// that is the target has icmp instructions which can compare a register
 299   /// against the immediate without having to materialize the immediate into a
 300   /// register.
 301   bool isLegalICmpImmediate(int64_t Imm) const;
 302
 303   /// \brief Return true if the addressing mode represented by AM is legal for
 304   /// this target, for a load/store of the specified type.
 305   /// The type may be VoidTy, in which case only return true if the addressing
 306   /// mode is legal for a load/store of any legal type.
 307   /// TODO: Handle pre/postinc as well.
 308   bool isLegalAddressingMode(Type *Ty, GlobalValue *BaseGV, int64_t BaseOffset,
 309                              bool HasBaseReg, int64_t Scale,
 310                              unsigned AddrSpace = 0) const;
 311
 312   /// \brief Return true if the target works with masked instruction
 313   /// AVX2 allows masks for consecutive load and store for i32 and i64 elements.
 314   /// AVX-512 architecture will also allow masks for non-consecutive memory
 315   /// accesses.
 316   bool isLegalMaskedStore(Type *DataType, int Consecutive) const;
 317   bool isLegalMaskedLoad(Type *DataType, int Consecutive) const;
 318
 319   /// \brief Return the cost of the scaling factor used in the addressing
 320   /// mode represented by AM for this target, for a load/store
 321   /// of the specified type.
 322   /// If the AM is supported, the return value must be >= 0.
 323   /// If the AM is not supported, it returns a negative value.
 324   /// TODO: Handle pre/postinc as well.
 325   int getScalingFactorCost(Type *Ty, GlobalValue *BaseGV, int64_t BaseOffset,
 326                            bool HasBaseReg, int64_t Scale,
 327                            unsigned AddrSpace = 0) const;
 328
 329   /// \brief Return true if it's free to truncate a value of type Ty1 to type
 330   /// Ty2. e.g. On x86 it's free to truncate a i32 value in register EAX to i16
 331   /// by referencing its sub-register AX.
 332   bool isTruncateFree(Type *Ty1, Type *Ty2) const;
 333
 334   /// \brief Return true if it is profitable to hoist instruction in the
 335   /// then/else to before if.
 336   bool isProfitableToHoist(Instruction *I) const;
 337
 338   /// \brief Return true if this type is legal.
 339   bool isTypeLegal(Type *Ty) const;
 340
 341   /// \brief Returns the target's jmp_buf alignment in bytes.
 342   unsigned getJumpBufAlignment() const;
 343
 344   /// \brief Returns the target's jmp_buf size in bytes.
 345   unsigned getJumpBufSize() const;
 346
 347   /// \brief Return true if switches should be turned into lookup tables for the
 348   /// target.
 349   bool shouldBuildLookupTables() const;
 350
 351   /// \brief Don't restrict interleaved unrolling to small loops.
 352   bool enableAggressiveInterleaving(bool LoopHasReductions) const;
 353
 354   /// \brief Return hardware support for population count.
 355   PopcntSupportKind getPopcntSupport(unsigned IntTyWidthInBit) const;
 356
 357   /// \brief Return true if the hardware has a fast square-root instruction.
 358   bool haveFastSqrt(Type *Ty) const;
 359
 360   /// \brief Return the expected cost of supporting the floating point operation
 361   /// of the specified type.
 362   unsigned getFPOpCost(Type *Ty) const;
 363
 364   /// \brief Return the expected cost of materializing for the given integer
 365   /// immediate of the specified type.
 366   unsigned getIntImmCost(const APInt &Imm, Type *Ty) const;
 367
 368   /// \brief Return the expected cost of materialization for the given integer
 369   /// immediate of the specified type for a given instruction. The cost can be
 370   /// zero if the immediate can be folded into the specified instruction.
 371   unsigned getIntImmCost(unsigned Opc, unsigned Idx, const APInt &Imm,
 372                          Type *Ty) const;
 373   unsigned getIntImmCost(Intrinsic::ID IID, unsigned Idx, const APInt &Imm,
 374                          Type *Ty) const;
 375   /// @}
 376
 377   /// \name Vector Target Information
 378   /// @{
 379
 380   /// \brief The various kinds of shuffle patterns for vector queries.
 381   enum ShuffleKind {
 382     SK_Broadcast,       ///< Broadcast element 0 to all other elements.
 383     SK_Reverse,         ///< Reverse the order of the vector.
 384     SK_Alternate,       ///< Choose alternate elements from vector.
 385     SK_InsertSubvector, ///< InsertSubvector. Index indicates start offset.
 386     SK_ExtractSubvector ///< ExtractSubvector Index indicates start offset.
 387   };
 388
 389   /// \brief Additional information about an operand's possible values.
 390   enum OperandValueKind {
 391     OK_AnyValue,               // Operand can have any value.
 392     OK_UniformValue,           // Operand is uniform (splat of a value).
 393     OK_UniformConstantValue,   // Operand is uniform constant.
 394     OK_NonUniformConstantValue // Operand is a non uniform constant value.
 395   };
 396
 397   /// \brief Additional properties of an operand's values.
 398   enum OperandValueProperties { OP_None = 0, OP_PowerOf2 = 1 };
 399
 400   /// \return The number of scalar or vector registers that the target has.
 401   /// If 'Vectors' is true, it returns the number of vector registers. If it is
 402   /// set to false, it returns the number of scalar registers.
 403   unsigned getNumberOfRegisters(bool Vector) const;
 404
 405   /// \return The width of the largest scalar or vector register type.
 406   unsigned getRegisterBitWidth(bool Vector) const;
 407
 408   /// \return The maximum interleave factor that any transform should try to
 409   /// perform for this target. This number depends on the level of parallelism
 410   /// and the number of execution units in the CPU.
 411   unsigned getMaxInterleaveFactor(unsigned VF) const;
 412
 413   /// \return The expected cost of arithmetic ops, such as mul, xor, fsub, etc.
 414   unsigned
 415   getArithmeticInstrCost(unsigned Opcode, Type *Ty,
 416                          OperandValueKind Opd1Info = OK_AnyValue,
 417                          OperandValueKind Opd2Info = OK_AnyValue,
 418                          OperandValueProperties Opd1PropInfo = OP_None,
 419                          OperandValueProperties Opd2PropInfo = OP_None) const;
 420
 421   /// \return The cost of a shuffle instruction of kind Kind and of type Tp.
 422   /// The index and subtype parameters are used by the subvector insertion and
 423   /// extraction shuffle kinds.
 424   unsigned getShuffleCost(ShuffleKind Kind, Type *Tp, int Index = 0,
 425                           Type *SubTp = nullptr) const;
 426
 427   /// \return The expected cost of cast instructions, such as bitcast, trunc,
 428   /// zext, etc.
 429   unsigned getCastInstrCost(unsigned Opcode, Type *Dst, Type *Src) const;
 430
 431   /// \return The expected cost of control-flow related instructions such as
 432   /// Phi, Ret, Br.
 433   unsigned getCFInstrCost(unsigned Opcode) const;
 434
 435   /// \returns The expected cost of compare and select instructions.
 436   unsigned getCmpSelInstrCost(unsigned Opcode, Type *ValTy,
 437                               Type *CondTy = nullptr) const;
 438
 439   /// \return The expected cost of vector Insert and Extract.
 440   /// Use -1 to indicate that there is no information on the index value.
 441   unsigned getVectorInstrCost(unsigned Opcode, Type *Val,
 442                               unsigned Index = -1) const;
 443
 444   /// \return The cost of Load and Store instructions.
 445   unsigned getMemoryOpCost(unsigned Opcode, Type *Src, unsigned Alignment,
 446                            unsigned AddressSpace) const;
 447
 448   /// \return The cost of masked Load and Store instructions.
 449   unsigned getMaskedMemoryOpCost(unsigned Opcode, Type *Src, unsigned Alignment,
 450                                  unsigned AddressSpace) const;
 451
 452   /// \return The cost of the interleaved memory operation.
 453   /// \p Opcode is the memory operation code
 454   /// \p VecTy is the vector type of the interleaved access.
 455   /// \p Factor is the interleave factor
 456   /// \p Indices is the indices for interleaved load members (as interleaved
 457   ///    load allows gaps)
 458   /// \p Alignment is the alignment of the memory operation
 459   /// \p AddressSpace is address space of the pointer.
 460   unsigned getInterleavedMemoryOpCost(unsigned Opcode, Type *VecTy,
 461                                       unsigned Factor,
 462                                       ArrayRef<unsigned> Indices,
 463                                       unsigned Alignment,
 464                                       unsigned AddressSpace) const;
 465
 466   /// \brief Calculate the cost of performing a vector reduction.
 467   ///
 468   /// This is the cost of reducing the vector value of type \p Ty to a scalar
 469   /// value using the operation denoted by \p Opcode. The form of the reduction
 470   /// can either be a pairwise reduction or a reduction that splits the vector
 471   /// at every reduction level.
 472   ///
 473   /// Pairwise:
 474   ///  (v0, v1, v2, v3)
 475   ///  ((v0+v1), (v2, v3), undef, undef)
 476   /// Split:
 477   ///  (v0, v1, v2, v3)
 478   ///  ((v0+v2), (v1+v3), undef, undef)
 479   unsigned getReductionCost(unsigned Opcode, Type *Ty,
 480                             bool IsPairwiseForm) const;
 481
 482   /// \returns The cost of Intrinsic instructions.
 483   unsigned getIntrinsicInstrCost(Intrinsic::ID ID, Type *RetTy,
 484                                  ArrayRef<Type *> Tys) const;
 485
 486   /// \returns The cost of Call instructions.
 487   unsigned getCallInstrCost(Function *F, Type *RetTy,
 488                             ArrayRef<Type *> Tys) const;
 489
 490   /// \returns The number of pieces into which the provided type must be
 491   /// split during legalization. Zero is returned when the answer is unknown.
 492   unsigned getNumberOfParts(Type *Tp) const;
 493
 494   /// \returns The cost of the address computation. For most targets this can be
 495   /// merged into the instruction indexing mode. Some targets might want to
 496   /// distinguish between address computation for memory operations on vector
 497   /// types and scalar types. Such targets should override this function.
 498   /// The 'IsComplex' parameter is a hint that the address computation is likely
 499   /// to involve multiple instructions and as such unlikely to be merged into
 500   /// the address indexing mode.
 501   unsigned getAddressComputationCost(Type *Ty, bool IsComplex = false) const;
 502
 503   /// \returns The cost, if any, of keeping values of the given types alive
 504   /// over a callsite.
 505   ///
 506   /// Some types may require the use of register classes that do not have
 507   /// any callee-saved registers, so would require a spill and fill.
 508   unsigned getCostOfKeepingLiveOverCall(ArrayRef<Type *> Tys) const;
 509
 510   /// \returns True if the intrinsic is a supported memory intrinsic.  Info
 511   /// will contain additional information - whether the intrinsic may write
 512   /// or read to memory, volatility and the pointer.  Info is undefined
 513   /// if false is returned.
 514   bool getTgtMemIntrinsic(IntrinsicInst *Inst, MemIntrinsicInfo &Info) const;
 515
 516   /// \returns A value which is the result of the given memory intrinsic.  New
 517   /// instructions may be created to extract the result from the given intrinsic
 518   /// memory operation.  Returns nullptr if the target cannot create a result
 519   /// from the given intrinsic.
 520   Value *getOrCreateResultFromMemIntrinsic(IntrinsicInst *Inst,
 521                                            Type *ExpectedType) const;
 522
 523   /// \returns True if the two functions have compatible attributes for inlining
 524   /// purposes.
 525   bool hasCompatibleFunctionAttributes(const Function *Caller,
 526                                        const Function *Callee) const;
 527
 528   /// @}
 529
 530 private:
 531   /// \brief The abstract base class used to type erase specific TTI
 532   /// implementations.
 533   class Concept;
 534
 535   /// \brief The template model for the base class which wraps a concrete
 536   /// implementation in a type erased interface.
 537   template <typename T> class Model;
 538
 539   std::unique_ptr<Concept> TTIImpl;
 540 };
 541
 542 class TargetTransformInfo::Concept {
 543 public:
 544   virtual ~Concept() = 0;
 545   virtual const DataLayout &getDataLayout() const = 0;
 546   virtual unsigned getOperationCost(unsigned Opcode, Type *Ty, Type *OpTy) = 0;
 547   virtual unsigned getGEPCost(Type *PointeeType, const Value *Ptr,
 548                               ArrayRef<const Value *> Operands) = 0;
 549   virtual unsigned getCallCost(FunctionType *FTy, int NumArgs) = 0;
 550   virtual unsigned getCallCost(const Function *F, int NumArgs) = 0;
 551   virtual unsigned getCallCost(const Function *F,
 552                                ArrayRef<const Value *> Arguments) = 0;
 553   virtual unsigned getIntrinsicCost(Intrinsic::ID IID, Type *RetTy,
 554                                     ArrayRef<Type *> ParamTys) = 0;
 555   virtual unsigned getIntrinsicCost(Intrinsic::ID IID, Type *RetTy,
 556                                     ArrayRef<const Value *> Arguments) = 0;
 557   virtual unsigned getUserCost(const User *U) = 0;
 558   virtual bool hasBranchDivergence() = 0;
 559   virtual bool isSourceOfDivergence(const Value *V) = 0;
 560   virtual bool isLoweredToCall(const Function *F) = 0;
 561   virtual void getUnrollingPreferences(Loop *L, UnrollingPreferences &UP) = 0;
 562   virtual bool isLegalAddImmediate(int64_t Imm) = 0;
 563   virtual bool isLegalICmpImmediate(int64_t Imm) = 0;
 564   virtual bool isLegalAddressingMode(Type *Ty, GlobalValue *BaseGV,
 565                                      int64_t BaseOffset, bool HasBaseReg,
 566                                      int64_t Scale,
 567                                      unsigned AddrSpace) = 0;
 568   virtual bool isLegalMaskedStore(Type *DataType, int Consecutive) = 0;
 569   virtual bool isLegalMaskedLoad(Type *DataType, int Consecutive) = 0;
 570   virtual int getScalingFactorCost(Type *Ty, GlobalValue *BaseGV,
 571                                    int64_t BaseOffset, bool HasBaseReg,
 572                                    int64_t Scale, unsigned AddrSpace) = 0;
 573   virtual bool isTruncateFree(Type *Ty1, Type *Ty2) = 0;
 574   virtual bool isProfitableToHoist(Instruction *I) = 0;
 575   virtual bool isTypeLegal(Type *Ty) = 0;
 576   virtual unsigned getJumpBufAlignment() = 0;
 577   virtual unsigned getJumpBufSize() = 0;
 578   virtual bool shouldBuildLookupTables() = 0;
 579   virtual bool enableAggressiveInterleaving(bool LoopHasReductions) = 0;
 580   virtual PopcntSupportKind getPopcntSupport(unsigned IntTyWidthInBit) = 0;
 581   virtual bool haveFastSqrt(Type *Ty) = 0;
 582   virtual unsigned getFPOpCost(Type *Ty) = 0;
 583   virtual unsigned getIntImmCost(const APInt &Imm, Type *Ty) = 0;
 584   virtual unsigned getIntImmCost(unsigned Opc, unsigned Idx, const APInt &Imm,
 585                                  Type *Ty) = 0;
 586   virtual unsigned getIntImmCost(Intrinsic::ID IID, unsigned Idx,
 587                                  const APInt &Imm, Type *Ty) = 0;
 588   virtual unsigned getNumberOfRegisters(bool Vector) = 0;
 589   virtual unsigned getRegisterBitWidth(bool Vector) = 0;
 590   virtual unsigned getMaxInterleaveFactor(unsigned VF) = 0;
 591   virtual unsigned
 592   getArithmeticInstrCost(unsigned Opcode, Type *Ty, OperandValueKind Opd1Info,
 593                          OperandValueKind Opd2Info,
 594                          OperandValueProperties Opd1PropInfo,
 595                          OperandValueProperties Opd2PropInfo) = 0;
 596   virtual unsigned getShuffleCost(ShuffleKind Kind, Type *Tp, int Index,
 597                                   Type *SubTp) = 0;
 598   virtual unsigned getCastInstrCost(unsigned Opcode, Type *Dst, Type *Src) = 0;
 599   virtual unsigned getCFInstrCost(unsigned Opcode) = 0;
 600   virtual unsigned getCmpSelInstrCost(unsigned Opcode, Type *ValTy,
 601                                       Type *CondTy) = 0;
 602   virtual unsigned getVectorInstrCost(unsigned Opcode, Type *Val,
 603                                       unsigned Index) = 0;
 604   virtual unsigned getMemoryOpCost(unsigned Opcode, Type *Src,
 605                                    unsigned Alignment,
 606                                    unsigned AddressSpace) = 0;
 607   virtual unsigned getMaskedMemoryOpCost(unsigned Opcode, Type *Src,
 608                                          unsigned Alignment,
 609                                          unsigned AddressSpace) = 0;
 610   virtual unsigned getInterleavedMemoryOpCost(unsigned Opcode, Type *VecTy,
 611                                               unsigned Factor,
 612                                               ArrayRef<unsigned> Indices,
 613                                               unsigned Alignment,
 614                                               unsigned AddressSpace) = 0;
 615   virtual unsigned getReductionCost(unsigned Opcode, Type *Ty,
 616                                     bool IsPairwiseForm) = 0;
 617   virtual unsigned getIntrinsicInstrCost(Intrinsic::ID ID, Type *RetTy,
 618                                          ArrayRef<Type *> Tys) = 0;
 619   virtual unsigned getCallInstrCost(Function *F, Type *RetTy,
 620                                     ArrayRef<Type *> Tys) = 0;
 621   virtual unsigned getNumberOfParts(Type *Tp) = 0;
 622   virtual unsigned getAddressComputationCost(Type *Ty, bool IsComplex) = 0;
 623   virtual unsigned getCostOfKeepingLiveOverCall(ArrayRef<Type *> Tys) = 0;
 624   virtual bool getTgtMemIntrinsic(IntrinsicInst *Inst,
 625                                   MemIntrinsicInfo &Info) = 0;
 626   virtual Value *getOrCreateResultFromMemIntrinsic(IntrinsicInst *Inst,
 627                                                    Type *ExpectedType) = 0;
 628   virtual bool hasCompatibleFunctionAttributes(const Function *Caller,
 629                                                const Function *Callee) const = 0;
 630 };
 631
 632 template <typename T>
 633 class TargetTransformInfo::Model final : public TargetTransformInfo::Concept {
 634   T Impl;
 635
 636 public:
 637   Model(T Impl) : Impl(std::move(Impl)) {}
 638   ~Model() override {}
 639
 640   const DataLayout &getDataLayout() const override {
 641     return Impl.getDataLayout();
 642   }
 643
 644   unsigned getOperationCost(unsigned Opcode, Type *Ty, Type *OpTy) override {
 645     return Impl.getOperationCost(Opcode, Ty, OpTy);
 646   }
 647   unsigned getGEPCost(Type *PointeeType, const Value *Ptr,
 648                       ArrayRef<const Value *> Operands) override {
 649     return Impl.getGEPCost(PointeeType, Ptr, Operands);
 650   }
 651   unsigned getCallCost(FunctionType *FTy, int NumArgs) override {
 652     return Impl.getCallCost(FTy, NumArgs);
 653   }
 654   unsigned getCallCost(const Function *F, int NumArgs) override {
 655     return Impl.getCallCost(F, NumArgs);
 656   }
 657   unsigned getCallCost(const Function *F,
 658                        ArrayRef<const Value *> Arguments) override {
 659     return Impl.getCallCost(F, Arguments);
 660   }
 661   unsigned getIntrinsicCost(Intrinsic::ID IID, Type *RetTy,
 662                             ArrayRef<Type *> ParamTys) override {
 663     return Impl.getIntrinsicCost(IID, RetTy, ParamTys);
 664   }
 665   unsigned getIntrinsicCost(Intrinsic::ID IID, Type *RetTy,
 666                             ArrayRef<const Value *> Arguments) override {
 667     return Impl.getIntrinsicCost(IID, RetTy, Arguments);
 668   }
 669   unsigned getUserCost(const User *U) override { return Impl.getUserCost(U); }
 670   bool hasBranchDivergence() override { return Impl.hasBranchDivergence(); }
 671   bool isSourceOfDivergence(const Value *V) override {
 672     return Impl.isSourceOfDivergence(V);
 673   }
 674   bool isLoweredToCall(const Function *F) override {
 675     return Impl.isLoweredToCall(F);
 676   }
 677   void getUnrollingPreferences(Loop *L, UnrollingPreferences &UP) override {
 678     return Impl.getUnrollingPreferences(L, UP);
 679   }
 680   bool isLegalAddImmediate(int64_t Imm) override {
 681     return Impl.isLegalAddImmediate(Imm);
 682   }
 683   bool isLegalICmpImmediate(int64_t Imm) override {
 684     return Impl.isLegalICmpImmediate(Imm);
 685   }
 686   bool isLegalAddressingMode(Type *Ty, GlobalValue *BaseGV, int64_t BaseOffset,
 687                              bool HasBaseReg, int64_t Scale,
 688                              unsigned AddrSpace) override {
 689     return Impl.isLegalAddressingMode(Ty, BaseGV, BaseOffset, HasBaseReg,
 690                                       Scale, AddrSpace);
 691   }
 692   bool isLegalMaskedStore(Type *DataType, int Consecutive) override {
 693     return Impl.isLegalMaskedStore(DataType, Consecutive);
 694   }
 695   bool isLegalMaskedLoad(Type *DataType, int Consecutive) override {
 696     return Impl.isLegalMaskedLoad(DataType, Consecutive);
 697   }
 698   int getScalingFactorCost(Type *Ty, GlobalValue *BaseGV, int64_t BaseOffset,
 699                            bool HasBaseReg, int64_t Scale,
 700                            unsigned AddrSpace) override {
 701     return Impl.getScalingFactorCost(Ty, BaseGV, BaseOffset, HasBaseReg,
 702                                      Scale, AddrSpace);
 703   }
 704   bool isTruncateFree(Type *Ty1, Type *Ty2) override {
 705     return Impl.isTruncateFree(Ty1, Ty2);
 706   }
 707   bool isProfitableToHoist(Instruction *I) override {
 708     return Impl.isProfitableToHoist(I);
 709   }
 710   bool isTypeLegal(Type *Ty) override { return Impl.isTypeLegal(Ty); }
 711   unsigned getJumpBufAlignment() override { return Impl.getJumpBufAlignment(); }
 712   unsigned getJumpBufSize() override { return Impl.getJumpBufSize(); }
 713   bool shouldBuildLookupTables() override {
 714     return Impl.shouldBuildLookupTables();
 715   }
 716   bool enableAggressiveInterleaving(bool LoopHasReductions) override {
 717     return Impl.enableAggressiveInterleaving(LoopHasReductions);
 718   }
 719   PopcntSupportKind getPopcntSupport(unsigned IntTyWidthInBit) override {
 720     return Impl.getPopcntSupport(IntTyWidthInBit);
 721   }
 722   bool haveFastSqrt(Type *Ty) override { return Impl.haveFastSqrt(Ty); }
 723
 724   unsigned getFPOpCost(Type *Ty) override {
 725     return Impl.getFPOpCost(Ty);
 726   }
 727
 728   unsigned getIntImmCost(const APInt &Imm, Type *Ty) override {
 729     return Impl.getIntImmCost(Imm, Ty);
 730   }
 731   unsigned getIntImmCost(unsigned Opc, unsigned Idx, const APInt &Imm,
 732                          Type *Ty) override {
 733     return Impl.getIntImmCost(Opc, Idx, Imm, Ty);
 734   }
 735   unsigned getIntImmCost(Intrinsic::ID IID, unsigned Idx, const APInt &Imm,
 736                          Type *Ty) override {
 737     return Impl.getIntImmCost(IID, Idx, Imm, Ty);
 738   }
 739   unsigned getNumberOfRegisters(bool Vector) override {
 740     return Impl.getNumberOfRegisters(Vector);
 741   }
 742   unsigned getRegisterBitWidth(bool Vector) override {
 743     return Impl.getRegisterBitWidth(Vector);
 744   }
 745   unsigned getMaxInterleaveFactor(unsigned VF) override {
 746     return Impl.getMaxInterleaveFactor(VF);
 747   }
 748   unsigned
 749   getArithmeticInstrCost(unsigned Opcode, Type *Ty, OperandValueKind Opd1Info,
 750                          OperandValueKind Opd2Info,
 751                          OperandValueProperties Opd1PropInfo,
 752                          OperandValueProperties Opd2PropInfo) override {
 753     return Impl.getArithmeticInstrCost(Opcode, Ty, Opd1Info, Opd2Info,
 754                                        Opd1PropInfo, Opd2PropInfo);
 755   }
 756   unsigned getShuffleCost(ShuffleKind Kind, Type *Tp, int Index,
 757                           Type *SubTp) override {
 758     return Impl.getShuffleCost(Kind, Tp, Index, SubTp);
 759   }
 760   unsigned getCastInstrCost(unsigned Opcode, Type *Dst, Type *Src) override {
 761     return Impl.getCastInstrCost(Opcode, Dst, Src);
 762   }
 763   unsigned getCFInstrCost(unsigned Opcode) override {
 764     return Impl.getCFInstrCost(Opcode);
 765   }
 766   unsigned getCmpSelInstrCost(unsigned Opcode, Type *ValTy,
 767                               Type *CondTy) override {
 768     return Impl.getCmpSelInstrCost(Opcode, ValTy, CondTy);
 769   }
 770   unsigned getVectorInstrCost(unsigned Opcode, Type *Val,
 771                               unsigned Index) override {
 772     return Impl.getVectorInstrCost(Opcode, Val, Index);
 773   }
 774   unsigned getMemoryOpCost(unsigned Opcode, Type *Src, unsigned Alignment,
 775                            unsigned AddressSpace) override {
 776     return Impl.getMemoryOpCost(Opcode, Src, Alignment, AddressSpace);
 777   }
 778   unsigned getMaskedMemoryOpCost(unsigned Opcode, Type *Src, unsigned Alignment,
 779                                  unsigned AddressSpace) override {
 780     return Impl.getMaskedMemoryOpCost(Opcode, Src, Alignment, AddressSpace);
 781   }
 782   unsigned getInterleavedMemoryOpCost(unsigned Opcode, Type *VecTy,
 783                                       unsigned Factor,
 784                                       ArrayRef<unsigned> Indices,
 785                                       unsigned Alignment,
 786                                       unsigned AddressSpace) override {
 787     return Impl.getInterleavedMemoryOpCost(Opcode, VecTy, Factor, Indices,
 788                                            Alignment, AddressSpace);
 789   }
 790   unsigned getReductionCost(unsigned Opcode, Type *Ty,
 791                             bool IsPairwiseForm) override {
 792     return Impl.getReductionCost(Opcode, Ty, IsPairwiseForm);
 793   }
 794   unsigned getIntrinsicInstrCost(Intrinsic::ID ID, Type *RetTy,
 795                                  ArrayRef<Type *> Tys) override {
 796     return Impl.getIntrinsicInstrCost(ID, RetTy, Tys);
 797   }
 798   unsigned getCallInstrCost(Function *F, Type *RetTy,
 799                             ArrayRef<Type *> Tys) override {
 800     return Impl.getCallInstrCost(F, RetTy, Tys);
 801   }
 802   unsigned getNumberOfParts(Type *Tp) override {
 803     return Impl.getNumberOfParts(Tp);
 804   }
 805   unsigned getAddressComputationCost(Type *Ty, bool IsComplex) override {
 806     return Impl.getAddressComputationCost(Ty, IsComplex);
 807   }
 808   unsigned getCostOfKeepingLiveOverCall(ArrayRef<Type *> Tys) override {
 809     return Impl.getCostOfKeepingLiveOverCall(Tys);
 810   }
 811   bool getTgtMemIntrinsic(IntrinsicInst *Inst,
 812                           MemIntrinsicInfo &Info) override {
 813     return Impl.getTgtMemIntrinsic(Inst, Info);
 814   }
 815   Value *getOrCreateResultFromMemIntrinsic(IntrinsicInst *Inst,
 816                                            Type *ExpectedType) override {
 817     return Impl.getOrCreateResultFromMemIntrinsic(Inst, ExpectedType);
 818   }
 819   bool hasCompatibleFunctionAttributes(const Function *Caller,
 820                                        const Function *Callee) const override {
 821     return Impl.hasCompatibleFunctionAttributes(Caller, Callee);
 822   }
 823 };
 824
 825 template <typename T>
 826 TargetTransformInfo::TargetTransformInfo(T Impl)
 827     : TTIImpl(new Model<T>(Impl)) {}
 828
 829 /// \brief Analysis pass providing the \c TargetTransformInfo.
 830 ///
 831 /// The core idea of the TargetIRAnalysis is to expose an interface through
 832 /// which LLVM targets can analyze and provide information about the middle
 833 /// end's target-independent IR. This supports use cases such as target-aware
 834 /// cost modeling of IR constructs.
 835 ///
 836 /// This is a function analysis because much of the cost modeling for targets
 837 /// is done in a subtarget specific way and LLVM supports compiling different
 838 /// functions targeting different subtargets in order to support runtime
 839 /// dispatch according to the observed subtarget.
 840 class TargetIRAnalysis {
 841 public:
 842   typedef TargetTransformInfo Result;
 843
 844   /// \brief Opaque, unique identifier for this analysis pass.
 845   static void *ID() { return (void *)&PassID; }
 846
 847   /// \brief Provide access to a name for this pass for debugging purposes.
 848   static StringRef name() { return "TargetIRAnalysis"; }
 849
 850   /// \brief Default construct a target IR analysis.
 851   ///
 852   /// This will use the module's datalayout to construct a baseline
 853   /// conservative TTI result.
 854   TargetIRAnalysis();
 855
 856   /// \brief Construct an IR analysis pass around a target-provide callback.
 857   ///
 858   /// The callback will be called with a particular function for which the TTI
 859   /// is needed and must return a TTI object for that function.
 860   TargetIRAnalysis(std::function<Result(Function &)> TTICallback);
 861
 862   // Value semantics. We spell out the constructors for MSVC.
 863   TargetIRAnalysis(const TargetIRAnalysis &Arg)
 864       : TTICallback(Arg.TTICallback) {}
 865   TargetIRAnalysis(TargetIRAnalysis &&Arg)
 866       : TTICallback(std::move(Arg.TTICallback)) {}
 867   TargetIRAnalysis &operator=(const TargetIRAnalysis &RHS) {
 868     TTICallback = RHS.TTICallback;
 869     return *this;
 870   }
 871   TargetIRAnalysis &operator=(TargetIRAnalysis &&RHS) {
 872     TTICallback = std::move(RHS.TTICallback);
 873     return *this;
 874   }
 875
 876   Result run(Function &F);
 877
 878 private:
 879   static char PassID;
 880
 881   /// \brief The callback used to produce a result.
 882   ///
 883   /// We use a completely opaque callback so that targets can provide whatever
 884   /// mechanism they desire for constructing the TTI for a given function.
 885   ///
 886   /// FIXME: Should we really use std::function? It's relatively inefficient.
 887   /// It might be possible to arrange for even stateful callbacks to outlive
 888   /// the analysis and thus use a function_ref which would be lighter weight.
 889   /// This may also be less error prone as the callback is likely to reference
 890   /// the external TargetMachine, and that reference needs to never dangle.
 891   std::function<Result(Function &)> TTICallback;
 892
 893   /// \brief Helper function used as the callback in the default constructor.
 894   static Result getDefaultTTI(Function &F);
 895 };
 896
 897 /// \brief Wrapper pass for TargetTransformInfo.
 898 ///
 899 /// This pass can be constructed from a TTI object which it stores internally
 900 /// and is queried by passes.
 901 class TargetTransformInfoWrapperPass : public ImmutablePass {
 902   TargetIRAnalysis TIRA;
 903   Optional<TargetTransformInfo> TTI;
 904
 905   virtual void anchor();
 906
 907 public:
 908   static char ID;
 909
 910   /// \brief We must provide a default constructor for the pass but it should
 911   /// never be used.
 912   ///
 913   /// Use the constructor below or call one of the creation routines.
 914   TargetTransformInfoWrapperPass();
 915
 916   explicit TargetTransformInfoWrapperPass(TargetIRAnalysis TIRA);
 917
 918   TargetTransformInfo &getTTI(Function &F);
 919 };
 920
 921 /// \brief Create an analysis pass wrapper around a TTI object.
 922 ///
 923 /// This analysis pass just holds the TTI instance and makes it available to
 924 /// clients.
 925 ImmutablePass *createTargetTransformInfoWrapperPass(TargetIRAnalysis TIRA);
 926
 927 } // End llvm namespace
 928
 929 #endif