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(const Value *Ptr, ArrayRef<const Value *> Operands) const;
 140
 141   /// \brief Estimate the cost of a function call when lowered.
 142   ///
 143   /// The contract for this is the same as \c getOperationCost except that it
 144   /// supports an interface that provides extra information specific to call
 145   /// instructions.
 146   ///
 147   /// This is the most basic query for estimating call cost: it only knows the
 148   /// function type and (potentially) the number of arguments at the call site.
 149   /// The latter is only interesting for varargs function types.
 150   unsigned getCallCost(FunctionType *FTy, int NumArgs = -1) const;
 151
 152   /// \brief Estimate the cost of calling a specific function when lowered.
 153   ///
 154   /// This overload adds the ability to reason about the particular function
 155   /// being called in the event it is a library call with special lowering.
 156   unsigned getCallCost(const Function *F, int NumArgs = -1) const;
 157
 158   /// \brief Estimate the cost of calling a specific function when lowered.
 159   ///
 160   /// This overload allows specifying a set of candidate argument values.
 161   unsigned getCallCost(const Function *F,
 162                        ArrayRef<const Value *> Arguments) const;
 163
 164   /// \brief Estimate the cost of an intrinsic when lowered.
 165   ///
 166   /// Mirrors the \c getCallCost method but uses an intrinsic identifier.
 167   unsigned getIntrinsicCost(Intrinsic::ID IID, Type *RetTy,
 168                             ArrayRef<Type *> ParamTys) const;
 169
 170   /// \brief Estimate the cost of an intrinsic when lowered.
 171   ///
 172   /// Mirrors the \c getCallCost method but uses an intrinsic identifier.
 173   unsigned getIntrinsicCost(Intrinsic::ID IID, Type *RetTy,
 174                             ArrayRef<const Value *> Arguments) const;
 175
 176   /// \brief Estimate the cost of a given IR user when lowered.
 177   ///
 178   /// This can estimate the cost of either a ConstantExpr or Instruction when
 179   /// lowered. It has two primary advantages over the \c getOperationCost and
 180   /// \c getGEPCost above, and one significant disadvantage: it can only be
 181   /// used when the IR construct has already been formed.
 182   ///
 183   /// The advantages are that it can inspect the SSA use graph to reason more
 184   /// accurately about the cost. For example, all-constant-GEPs can often be
 185   /// folded into a load or other instruction, but if they are used in some
 186   /// other context they may not be folded. This routine can distinguish such
 187   /// cases.
 188   ///
 189   /// The returned cost is defined in terms of \c TargetCostConstants, see its
 190   /// comments for a detailed explanation of the cost values.
 191   unsigned getUserCost(const User *U) const;
 192
 193   /// \brief hasBranchDivergence - Return true if branch divergence exists.
 194   /// Branch divergence has a significantly negative impact on GPU performance
 195   /// when threads in the same wavefront take different paths due to conditional
 196   /// branches.
 197   bool hasBranchDivergence() const;
 198
 199   /// \brief Test whether calls to a function lower to actual program function
 200   /// calls.
 201   ///
 202   /// The idea is to test whether the program is likely to require a 'call'
 203   /// instruction or equivalent in order to call the given function.
 204   ///
 205   /// FIXME: It's not clear that this is a good or useful query API. Client's
 206   /// should probably move to simpler cost metrics using the above.
 207   /// Alternatively, we could split the cost interface into distinct code-size
 208   /// and execution-speed costs. This would allow modelling the core of this
 209   /// query more accurately as a call is a single small instruction, but
 210   /// incurs significant execution cost.
 211   bool isLoweredToCall(const Function *F) const;
 212
 213   /// Parameters that control the generic loop unrolling transformation.
 214   struct UnrollingPreferences {
 215     /// The cost threshold for the unrolled loop, compared to
 216     /// CodeMetrics.NumInsts aggregated over all basic blocks in the loop body.
 217     /// The unrolling factor is set such that the unrolled loop body does not
 218     /// exceed this cost. Set this to UINT_MAX to disable the loop body cost
 219     /// restriction.
 220     unsigned Threshold;
 221     /// If complete unrolling could help other optimizations (e.g. InstSimplify)
 222     /// to remove N% of instructions, then we can go beyond unroll threshold.
 223     /// This value set the minimal percent for allowing that.
 224     unsigned MinPercentOfOptimized;
 225     /// The absolute cost threshold. We won't go beyond this even if complete
 226     /// unrolling could result in optimizing out 90% of instructions.
 227     unsigned AbsoluteThreshold;
 228     /// The cost threshold for the unrolled loop when optimizing for size (set
 229     /// to UINT_MAX to disable).
 230     unsigned OptSizeThreshold;
 231     /// The cost threshold for the unrolled loop, like Threshold, but used
 232     /// for partial/runtime unrolling (set to UINT_MAX to disable).
 233     unsigned PartialThreshold;
 234     /// The cost threshold for the unrolled loop when optimizing for size, like
 235     /// OptSizeThreshold, but used for partial/runtime unrolling (set to
 236     /// UINT_MAX to disable).
 237     unsigned PartialOptSizeThreshold;
 238     /// A forced unrolling factor (the number of concatenated bodies of the
 239     /// original loop in the unrolled loop body). When set to 0, the unrolling
 240     /// transformation will select an unrolling factor based on the current cost
 241     /// threshold and other factors.
 242     unsigned Count;
 243     // Set the maximum unrolling factor. The unrolling factor may be selected
 244     // using the appropriate cost threshold, but may not exceed this number
 245     // (set to UINT_MAX to disable). This does not apply in cases where the
 246     // loop is being fully unrolled.
 247     unsigned MaxCount;
 248     /// Allow partial unrolling (unrolling of loops to expand the size of the
 249     /// loop body, not only to eliminate small constant-trip-count loops).
 250     bool Partial;
 251     /// Allow runtime unrolling (unrolling of loops to expand the size of the
 252     /// loop body even when the number of loop iterations is not known at
 253     /// compile time).
 254     bool Runtime;
 255   };
 256
 257   /// \brief Get target-customized preferences for the generic loop unrolling
 258   /// transformation. The caller will initialize UP with the current
 259   /// target-independent defaults.
 260   void getUnrollingPreferences(Loop *L, UnrollingPreferences &UP) const;
 261
 262   /// @}
 263
 264   /// \name Scalar Target Information
 265   /// @{
 266
 267   /// \brief Flags indicating the kind of support for population count.
 268   ///
 269   /// Compared to the SW implementation, HW support is supposed to
 270   /// significantly boost the performance when the population is dense, and it
 271   /// may or may not degrade performance if the population is sparse. A HW
 272   /// support is considered as "Fast" if it can outperform, or is on a par
 273   /// with, SW implementation when the population is sparse; otherwise, it is
 274   /// considered as "Slow".
 275   enum PopcntSupportKind { PSK_Software, PSK_SlowHardware, PSK_FastHardware };
 276
 277   /// \brief Return true if the specified immediate is legal add immediate, that
 278   /// is the target has add instructions which can add a register with the
 279   /// immediate without having to materialize the immediate into a register.
 280   bool isLegalAddImmediate(int64_t Imm) const;
 281
 282   /// \brief Return true if the specified immediate is legal icmp immediate,
 283   /// that is the target has icmp instructions which can compare a register
 284   /// against the immediate without having to materialize the immediate into a
 285   /// register.
 286   bool isLegalICmpImmediate(int64_t Imm) const;
 287
 288   /// \brief Return true if the addressing mode represented by AM is legal for
 289   /// this target, for a load/store of the specified type.
 290   /// The type may be VoidTy, in which case only return true if the addressing
 291   /// mode is legal for a load/store of any legal type.
 292   /// TODO: Handle pre/postinc as well.
 293   bool isLegalAddressingMode(Type *Ty, GlobalValue *BaseGV, int64_t BaseOffset,
 294                              bool HasBaseReg, int64_t Scale) const;
 295
 296   /// \brief Return true if the target works with masked instruction
 297   /// AVX2 allows masks for consecutive load and store for i32 and i64 elements.
 298   /// AVX-512 architecture will also allow masks for non-consecutive memory
 299   /// accesses.
 300   bool isLegalMaskedStore(Type *DataType, int Consecutive) const;
 301   bool isLegalMaskedLoad(Type *DataType, int Consecutive) const;
 302
 303   /// \brief Return the cost of the scaling factor used in the addressing
 304   /// mode represented by AM for this target, for a load/store
 305   /// of the specified type.
 306   /// If the AM is supported, the return value must be >= 0.
 307   /// If the AM is not supported, it returns a negative value.
 308   /// TODO: Handle pre/postinc as well.
 309   int getScalingFactorCost(Type *Ty, GlobalValue *BaseGV, int64_t BaseOffset,
 310                            bool HasBaseReg, int64_t Scale) const;
 311
 312   /// \brief Return true if it's free to truncate a value of type Ty1 to type
 313   /// Ty2. e.g. On x86 it's free to truncate a i32 value in register EAX to i16
 314   /// by referencing its sub-register AX.
 315   bool isTruncateFree(Type *Ty1, Type *Ty2) const;
 316
 317   /// \brief Return true if it is profitable to hoist instruction in the
 318   /// then/else to before if.
 319   bool isProfitableToHoist(Instruction *I) const;
 320
 321   /// \brief Return true if this type is legal.
 322   bool isTypeLegal(Type *Ty) const;
 323
 324   /// \brief Returns the target's jmp_buf alignment in bytes.
 325   unsigned getJumpBufAlignment() const;
 326
 327   /// \brief Returns the target's jmp_buf size in bytes.
 328   unsigned getJumpBufSize() const;
 329
 330   /// \brief Return true if switches should be turned into lookup tables for the
 331   /// target.
 332   bool shouldBuildLookupTables() const;
 333
 334   /// \brief Don't restrict interleaved unrolling to small loops.
 335   bool enableAggressiveInterleaving(bool LoopHasReductions) const;
 336
 337   /// \brief Return hardware support for population count.
 338   PopcntSupportKind getPopcntSupport(unsigned IntTyWidthInBit) const;
 339
 340   /// \brief Return true if the hardware has a fast square-root instruction.
 341   bool haveFastSqrt(Type *Ty) const;
 342
 343   /// \brief Return the expected cost of supporting the floating point operation
 344   /// of the specified type.
 345   unsigned getFPOpCost(Type *Ty) const;
 346
 347   /// \brief Return the expected cost of materializing for the given integer
 348   /// immediate of the specified type.
 349   unsigned getIntImmCost(const APInt &Imm, Type *Ty) const;
 350
 351   /// \brief Return the expected cost of materialization for the given integer
 352   /// immediate of the specified type for a given instruction. The cost can be
 353   /// zero if the immediate can be folded into the specified instruction.
 354   unsigned getIntImmCost(unsigned Opc, unsigned Idx, const APInt &Imm,
 355                          Type *Ty) const;
 356   unsigned getIntImmCost(Intrinsic::ID IID, unsigned Idx, const APInt &Imm,
 357                          Type *Ty) const;
 358   /// @}
 359
 360   /// \name Vector Target Information
 361   /// @{
 362
 363   /// \brief The various kinds of shuffle patterns for vector queries.
 364   enum ShuffleKind {
 365     SK_Broadcast,       ///< Broadcast element 0 to all other elements.
 366     SK_Reverse,         ///< Reverse the order of the vector.
 367     SK_Alternate,       ///< Choose alternate elements from vector.
 368     SK_InsertSubvector, ///< InsertSubvector. Index indicates start offset.
 369     SK_ExtractSubvector ///< ExtractSubvector Index indicates start offset.
 370   };
 371
 372   /// \brief Additional information about an operand's possible values.
 373   enum OperandValueKind {
 374     OK_AnyValue,               // Operand can have any value.
 375     OK_UniformValue,           // Operand is uniform (splat of a value).
 376     OK_UniformConstantValue,   // Operand is uniform constant.
 377     OK_NonUniformConstantValue // Operand is a non uniform constant value.
 378   };
 379
 380   /// \brief Additional properties of an operand's values.
 381   enum OperandValueProperties { OP_None = 0, OP_PowerOf2 = 1 };
 382
 383   /// \return The number of scalar or vector registers that the target has.
 384   /// If 'Vectors' is true, it returns the number of vector registers. If it is
 385   /// set to false, it returns the number of scalar registers.
 386   unsigned getNumberOfRegisters(bool Vector) const;
 387
 388   /// \return The width of the largest scalar or vector register type.
 389   unsigned getRegisterBitWidth(bool Vector) const;
 390
 391   /// \return The maximum interleave factor that any transform should try to
 392   /// perform for this target. This number depends on the level of parallelism
 393   /// and the number of execution units in the CPU.
 394   unsigned getMaxInterleaveFactor() const;
 395
 396   /// \return The expected cost of arithmetic ops, such as mul, xor, fsub, etc.
 397   unsigned
 398   getArithmeticInstrCost(unsigned Opcode, Type *Ty,
 399                          OperandValueKind Opd1Info = OK_AnyValue,
 400                          OperandValueKind Opd2Info = OK_AnyValue,
 401                          OperandValueProperties Opd1PropInfo = OP_None,
 402                          OperandValueProperties Opd2PropInfo = OP_None) const;
 403
 404   /// \return The cost of a shuffle instruction of kind Kind and of type Tp.
 405   /// The index and subtype parameters are used by the subvector insertion and
 406   /// extraction shuffle kinds.
 407   unsigned getShuffleCost(ShuffleKind Kind, Type *Tp, int Index = 0,
 408                           Type *SubTp = nullptr) const;
 409
 410   /// \return The expected cost of cast instructions, such as bitcast, trunc,
 411   /// zext, etc.
 412   unsigned getCastInstrCost(unsigned Opcode, Type *Dst, Type *Src) const;
 413
 414   /// \return The expected cost of control-flow related instructions such as
 415   /// Phi, Ret, Br.
 416   unsigned getCFInstrCost(unsigned Opcode) const;
 417
 418   /// \returns The expected cost of compare and select instructions.
 419   unsigned getCmpSelInstrCost(unsigned Opcode, Type *ValTy,
 420                               Type *CondTy = nullptr) const;
 421
 422   /// \return The expected cost of vector Insert and Extract.
 423   /// Use -1 to indicate that there is no information on the index value.
 424   unsigned getVectorInstrCost(unsigned Opcode, Type *Val,
 425                               unsigned Index = -1) const;
 426
 427   /// \return The cost of Load and Store instructions.
 428   unsigned getMemoryOpCost(unsigned Opcode, Type *Src, unsigned Alignment,
 429                            unsigned AddressSpace) const;
 430
 431   /// \return The cost of masked Load and Store instructions.
 432   unsigned getMaskedMemoryOpCost(unsigned Opcode, Type *Src, unsigned Alignment,
 433                                  unsigned AddressSpace) const;
 434
 435   /// \brief Calculate the cost of performing a vector reduction.
 436   ///
 437   /// This is the cost of reducing the vector value of type \p Ty to a scalar
 438   /// value using the operation denoted by \p Opcode. The form of the reduction
 439   /// can either be a pairwise reduction or a reduction that splits the vector
 440   /// at every reduction level.
 441   ///
 442   /// Pairwise:
 443   ///  (v0, v1, v2, v3)
 444   ///  ((v0+v1), (v2, v3), undef, undef)
 445   /// Split:
 446   ///  (v0, v1, v2, v3)
 447   ///  ((v0+v2), (v1+v3), undef, undef)
 448   unsigned getReductionCost(unsigned Opcode, Type *Ty,
 449                             bool IsPairwiseForm) const;
 450
 451   /// \returns The cost of Intrinsic instructions.
 452   unsigned getIntrinsicInstrCost(Intrinsic::ID ID, Type *RetTy,
 453                                  ArrayRef<Type *> Tys) const;
 454
 455   /// \returns The number of pieces into which the provided type must be
 456   /// split during legalization. Zero is returned when the answer is unknown.
 457   unsigned getNumberOfParts(Type *Tp) const;
 458
 459   /// \returns The cost of the address computation. For most targets this can be
 460   /// merged into the instruction indexing mode. Some targets might want to
 461   /// distinguish between address computation for memory operations on vector
 462   /// types and scalar types. Such targets should override this function.
 463   /// The 'IsComplex' parameter is a hint that the address computation is likely
 464   /// to involve multiple instructions and as such unlikely to be merged into
 465   /// the address indexing mode.
 466   unsigned getAddressComputationCost(Type *Ty, bool IsComplex = false) const;
 467
 468   /// \returns The cost, if any, of keeping values of the given types alive
 469   /// over a callsite.
 470   ///
 471   /// Some types may require the use of register classes that do not have
 472   /// any callee-saved registers, so would require a spill and fill.
 473   unsigned getCostOfKeepingLiveOverCall(ArrayRef<Type *> Tys) const;
 474
 475   /// \returns True if the intrinsic is a supported memory intrinsic.  Info
 476   /// will contain additional information - whether the intrinsic may write
 477   /// or read to memory, volatility and the pointer.  Info is undefined
 478   /// if false is returned.
 479   bool getTgtMemIntrinsic(IntrinsicInst *Inst, MemIntrinsicInfo &Info) const;
 480
 481   /// \returns A value which is the result of the given memory intrinsic.  New
 482   /// instructions may be created to extract the result from the given intrinsic
 483   /// memory operation.  Returns nullptr if the target cannot create a result
 484   /// from the given intrinsic.
 485   Value *getOrCreateResultFromMemIntrinsic(IntrinsicInst *Inst,
 486                                            Type *ExpectedType) const;
 487
 488   /// @}
 489
 490 private:
 491   /// \brief The abstract base class used to type erase specific TTI
 492   /// implementations.
 493   class Concept;
 494
 495   /// \brief The template model for the base class which wraps a concrete
 496   /// implementation in a type erased interface.
 497   template <typename T> class Model;
 498
 499   std::unique_ptr<Concept> TTIImpl;
 500 };
 501
 502 class TargetTransformInfo::Concept {
 503 public:
 504   virtual ~Concept() = 0;
 505
 506   virtual unsigned getOperationCost(unsigned Opcode, Type *Ty, Type *OpTy) = 0;
 507   virtual unsigned getGEPCost(const Value *Ptr,
 508                               ArrayRef<const Value *> Operands) = 0;
 509   virtual unsigned getCallCost(FunctionType *FTy, int NumArgs) = 0;
 510   virtual unsigned getCallCost(const Function *F, int NumArgs) = 0;
 511   virtual unsigned getCallCost(const Function *F,
 512                                ArrayRef<const Value *> Arguments) = 0;
 513   virtual unsigned getIntrinsicCost(Intrinsic::ID IID, Type *RetTy,
 514                                     ArrayRef<Type *> ParamTys) = 0;
 515   virtual unsigned getIntrinsicCost(Intrinsic::ID IID, Type *RetTy,
 516                                     ArrayRef<const Value *> Arguments) = 0;
 517   virtual unsigned getUserCost(const User *U) = 0;
 518   virtual bool hasBranchDivergence() = 0;
 519   virtual bool isLoweredToCall(const Function *F) = 0;
 520   virtual void getUnrollingPreferences(Loop *L, UnrollingPreferences &UP) = 0;
 521   virtual bool isLegalAddImmediate(int64_t Imm) = 0;
 522   virtual bool isLegalICmpImmediate(int64_t Imm) = 0;
 523   virtual bool isLegalAddressingMode(Type *Ty, GlobalValue *BaseGV,
 524                                      int64_t BaseOffset, bool HasBaseReg,
 525                                      int64_t Scale) = 0;
 526   virtual bool isLegalMaskedStore(Type *DataType, int Consecutive) = 0;
 527   virtual bool isLegalMaskedLoad(Type *DataType, int Consecutive) = 0;
 528   virtual int getScalingFactorCost(Type *Ty, GlobalValue *BaseGV,
 529                                    int64_t BaseOffset, bool HasBaseReg,
 530                                    int64_t Scale) = 0;
 531   virtual bool isTruncateFree(Type *Ty1, Type *Ty2) = 0;
 532   virtual bool isProfitableToHoist(Instruction *I) = 0;
 533   virtual bool isTypeLegal(Type *Ty) = 0;
 534   virtual unsigned getJumpBufAlignment() = 0;
 535   virtual unsigned getJumpBufSize() = 0;
 536   virtual bool shouldBuildLookupTables() = 0;
 537   virtual bool enableAggressiveInterleaving(bool LoopHasReductions) = 0;
 538   virtual PopcntSupportKind getPopcntSupport(unsigned IntTyWidthInBit) = 0;
 539   virtual bool haveFastSqrt(Type *Ty) = 0;
 540   virtual unsigned getFPOpCost(Type *Ty) = 0;
 541   virtual unsigned getIntImmCost(const APInt &Imm, Type *Ty) = 0;
 542   virtual unsigned getIntImmCost(unsigned Opc, unsigned Idx, const APInt &Imm,
 543                                  Type *Ty) = 0;
 544   virtual unsigned getIntImmCost(Intrinsic::ID IID, unsigned Idx,
 545                                  const APInt &Imm, Type *Ty) = 0;
 546   virtual unsigned getNumberOfRegisters(bool Vector) = 0;
 547   virtual unsigned getRegisterBitWidth(bool Vector) = 0;
 548   virtual unsigned getMaxInterleaveFactor() = 0;
 549   virtual unsigned
 550   getArithmeticInstrCost(unsigned Opcode, Type *Ty, OperandValueKind Opd1Info,
 551                          OperandValueKind Opd2Info,
 552                          OperandValueProperties Opd1PropInfo,
 553                          OperandValueProperties Opd2PropInfo) = 0;
 554   virtual unsigned getShuffleCost(ShuffleKind Kind, Type *Tp, int Index,
 555                                   Type *SubTp) = 0;
 556   virtual unsigned getCastInstrCost(unsigned Opcode, Type *Dst, Type *Src) = 0;
 557   virtual unsigned getCFInstrCost(unsigned Opcode) = 0;
 558   virtual unsigned getCmpSelInstrCost(unsigned Opcode, Type *ValTy,
 559                                       Type *CondTy) = 0;
 560   virtual unsigned getVectorInstrCost(unsigned Opcode, Type *Val,
 561                                       unsigned Index) = 0;
 562   virtual unsigned getMemoryOpCost(unsigned Opcode, Type *Src,
 563                                    unsigned Alignment,
 564                                    unsigned AddressSpace) = 0;
 565   virtual unsigned getMaskedMemoryOpCost(unsigned Opcode, Type *Src,
 566                                          unsigned Alignment,
 567                                          unsigned AddressSpace) = 0;
 568   virtual unsigned getReductionCost(unsigned Opcode, Type *Ty,
 569                                     bool IsPairwiseForm) = 0;
 570   virtual unsigned getIntrinsicInstrCost(Intrinsic::ID ID, Type *RetTy,
 571                                          ArrayRef<Type *> Tys) = 0;
 572   virtual unsigned getNumberOfParts(Type *Tp) = 0;
 573   virtual unsigned getAddressComputationCost(Type *Ty, bool IsComplex) = 0;
 574   virtual unsigned getCostOfKeepingLiveOverCall(ArrayRef<Type *> Tys) = 0;
 575   virtual bool getTgtMemIntrinsic(IntrinsicInst *Inst,
 576                                   MemIntrinsicInfo &Info) = 0;
 577   virtual Value *getOrCreateResultFromMemIntrinsic(IntrinsicInst *Inst,
 578                                                    Type *ExpectedType) = 0;
 579 };
 580
 581 template <typename T>
 582 class TargetTransformInfo::Model final : public TargetTransformInfo::Concept {
 583   T Impl;
 584
 585 public:
 586   Model(T Impl) : Impl(std::move(Impl)) {}
 587   ~Model() override {}
 588
 589   unsigned getOperationCost(unsigned Opcode, Type *Ty, Type *OpTy) override {
 590     return Impl.getOperationCost(Opcode, Ty, OpTy);
 591   }
 592   unsigned getGEPCost(const Value *Ptr,
 593                       ArrayRef<const Value *> Operands) override {
 594     return Impl.getGEPCost(Ptr, Operands);
 595   }
 596   unsigned getCallCost(FunctionType *FTy, int NumArgs) override {
 597     return Impl.getCallCost(FTy, NumArgs);
 598   }
 599   unsigned getCallCost(const Function *F, int NumArgs) override {
 600     return Impl.getCallCost(F, NumArgs);
 601   }
 602   unsigned getCallCost(const Function *F,
 603                        ArrayRef<const Value *> Arguments) override {
 604     return Impl.getCallCost(F, Arguments);
 605   }
 606   unsigned getIntrinsicCost(Intrinsic::ID IID, Type *RetTy,
 607                             ArrayRef<Type *> ParamTys) override {
 608     return Impl.getIntrinsicCost(IID, RetTy, ParamTys);
 609   }
 610   unsigned getIntrinsicCost(Intrinsic::ID IID, Type *RetTy,
 611                             ArrayRef<const Value *> Arguments) override {
 612     return Impl.getIntrinsicCost(IID, RetTy, Arguments);
 613   }
 614   unsigned getUserCost(const User *U) override { return Impl.getUserCost(U); }
 615   bool hasBranchDivergence() override { return Impl.hasBranchDivergence(); }
 616   bool isLoweredToCall(const Function *F) override {
 617     return Impl.isLoweredToCall(F);
 618   }
 619   void getUnrollingPreferences(Loop *L, UnrollingPreferences &UP) override {
 620     return Impl.getUnrollingPreferences(L, UP);
 621   }
 622   bool isLegalAddImmediate(int64_t Imm) override {
 623     return Impl.isLegalAddImmediate(Imm);
 624   }
 625   bool isLegalICmpImmediate(int64_t Imm) override {
 626     return Impl.isLegalICmpImmediate(Imm);
 627   }
 628   bool isLegalAddressingMode(Type *Ty, GlobalValue *BaseGV, int64_t BaseOffset,
 629                              bool HasBaseReg, int64_t Scale) override {
 630     return Impl.isLegalAddressingMode(Ty, BaseGV, BaseOffset, HasBaseReg,
 631                                       Scale);
 632   }
 633   bool isLegalMaskedStore(Type *DataType, int Consecutive) override {
 634     return Impl.isLegalMaskedStore(DataType, Consecutive);
 635   }
 636   bool isLegalMaskedLoad(Type *DataType, int Consecutive) override {
 637     return Impl.isLegalMaskedLoad(DataType, Consecutive);
 638   }
 639   int getScalingFactorCost(Type *Ty, GlobalValue *BaseGV, int64_t BaseOffset,
 640                            bool HasBaseReg, int64_t Scale) override {
 641     return Impl.getScalingFactorCost(Ty, BaseGV, BaseOffset, HasBaseReg, Scale);
 642   }
 643   bool isTruncateFree(Type *Ty1, Type *Ty2) override {
 644     return Impl.isTruncateFree(Ty1, Ty2);
 645   }
 646   bool isProfitableToHoist(Instruction *I) override {
 647     return Impl.isProfitableToHoist(I);
 648   }
 649   bool isTypeLegal(Type *Ty) override { return Impl.isTypeLegal(Ty); }
 650   unsigned getJumpBufAlignment() override { return Impl.getJumpBufAlignment(); }
 651   unsigned getJumpBufSize() override { return Impl.getJumpBufSize(); }
 652   bool shouldBuildLookupTables() override {
 653     return Impl.shouldBuildLookupTables();
 654   }
 655   bool enableAggressiveInterleaving(bool LoopHasReductions) override {
 656     return Impl.enableAggressiveInterleaving(LoopHasReductions);
 657   }
 658   PopcntSupportKind getPopcntSupport(unsigned IntTyWidthInBit) override {
 659     return Impl.getPopcntSupport(IntTyWidthInBit);
 660   }
 661   bool haveFastSqrt(Type *Ty) override { return Impl.haveFastSqrt(Ty); }
 662
 663   unsigned getFPOpCost(Type *Ty) override {
 664     return Impl.getFPOpCost(Ty);
 665   }
 666
 667   unsigned getIntImmCost(const APInt &Imm, Type *Ty) override {
 668     return Impl.getIntImmCost(Imm, Ty);
 669   }
 670   unsigned getIntImmCost(unsigned Opc, unsigned Idx, const APInt &Imm,
 671                          Type *Ty) override {
 672     return Impl.getIntImmCost(Opc, Idx, Imm, Ty);
 673   }
 674   unsigned getIntImmCost(Intrinsic::ID IID, unsigned Idx, const APInt &Imm,
 675                          Type *Ty) override {
 676     return Impl.getIntImmCost(IID, Idx, Imm, Ty);
 677   }
 678   unsigned getNumberOfRegisters(bool Vector) override {
 679     return Impl.getNumberOfRegisters(Vector);
 680   }
 681   unsigned getRegisterBitWidth(bool Vector) override {
 682     return Impl.getRegisterBitWidth(Vector);
 683   }
 684   unsigned getMaxInterleaveFactor() override {
 685     return Impl.getMaxInterleaveFactor();
 686   }
 687   unsigned
 688   getArithmeticInstrCost(unsigned Opcode, Type *Ty, OperandValueKind Opd1Info,
 689                          OperandValueKind Opd2Info,
 690                          OperandValueProperties Opd1PropInfo,
 691                          OperandValueProperties Opd2PropInfo) override {
 692     return Impl.getArithmeticInstrCost(Opcode, Ty, Opd1Info, Opd2Info,
 693                                        Opd1PropInfo, Opd2PropInfo);
 694   }
 695   unsigned getShuffleCost(ShuffleKind Kind, Type *Tp, int Index,
 696                           Type *SubTp) override {
 697     return Impl.getShuffleCost(Kind, Tp, Index, SubTp);
 698   }
 699   unsigned getCastInstrCost(unsigned Opcode, Type *Dst, Type *Src) override {
 700     return Impl.getCastInstrCost(Opcode, Dst, Src);
 701   }
 702   unsigned getCFInstrCost(unsigned Opcode) override {
 703     return Impl.getCFInstrCost(Opcode);
 704   }
 705   unsigned getCmpSelInstrCost(unsigned Opcode, Type *ValTy,
 706                               Type *CondTy) override {
 707     return Impl.getCmpSelInstrCost(Opcode, ValTy, CondTy);
 708   }
 709   unsigned getVectorInstrCost(unsigned Opcode, Type *Val,
 710                               unsigned Index) override {
 711     return Impl.getVectorInstrCost(Opcode, Val, Index);
 712   }
 713   unsigned getMemoryOpCost(unsigned Opcode, Type *Src, unsigned Alignment,
 714                            unsigned AddressSpace) override {
 715     return Impl.getMemoryOpCost(Opcode, Src, Alignment, AddressSpace);
 716   }
 717   unsigned getMaskedMemoryOpCost(unsigned Opcode, Type *Src, unsigned Alignment,
 718                                  unsigned AddressSpace) override {
 719     return Impl.getMaskedMemoryOpCost(Opcode, Src, Alignment, AddressSpace);
 720   }
 721   unsigned getReductionCost(unsigned Opcode, Type *Ty,
 722                             bool IsPairwiseForm) override {
 723     return Impl.getReductionCost(Opcode, Ty, IsPairwiseForm);
 724   }
 725   unsigned getIntrinsicInstrCost(Intrinsic::ID ID, Type *RetTy,
 726                                  ArrayRef<Type *> Tys) override {
 727     return Impl.getIntrinsicInstrCost(ID, RetTy, Tys);
 728   }
 729   unsigned getNumberOfParts(Type *Tp) override {
 730     return Impl.getNumberOfParts(Tp);
 731   }
 732   unsigned getAddressComputationCost(Type *Ty, bool IsComplex) override {
 733     return Impl.getAddressComputationCost(Ty, IsComplex);
 734   }
 735   unsigned getCostOfKeepingLiveOverCall(ArrayRef<Type *> Tys) override {
 736     return Impl.getCostOfKeepingLiveOverCall(Tys);
 737   }
 738   bool getTgtMemIntrinsic(IntrinsicInst *Inst,
 739                           MemIntrinsicInfo &Info) override {
 740     return Impl.getTgtMemIntrinsic(Inst, Info);
 741   }
 742   Value *getOrCreateResultFromMemIntrinsic(IntrinsicInst *Inst,
 743                                            Type *ExpectedType) override {
 744     return Impl.getOrCreateResultFromMemIntrinsic(Inst, ExpectedType);
 745   }
 746 };
 747
 748 template <typename T>
 749 TargetTransformInfo::TargetTransformInfo(T Impl)
 750     : TTIImpl(new Model<T>(Impl)) {}
 751
 752 /// \brief Analysis pass providing the \c TargetTransformInfo.
 753 ///
 754 /// The core idea of the TargetIRAnalysis is to expose an interface through
 755 /// which LLVM targets can analyze and provide information about the middle
 756 /// end's target-independent IR. This supports use cases such as target-aware
 757 /// cost modeling of IR constructs.
 758 ///
 759 /// This is a function analysis because much of the cost modeling for targets
 760 /// is done in a subtarget specific way and LLVM supports compiling different
 761 /// functions targeting different subtargets in order to support runtime
 762 /// dispatch according to the observed subtarget.
 763 class TargetIRAnalysis {
 764 public:
 765   typedef TargetTransformInfo Result;
 766
 767   /// \brief Opaque, unique identifier for this analysis pass.
 768   static void *ID() { return (void *)&PassID; }
 769
 770   /// \brief Provide access to a name for this pass for debugging purposes.
 771   static StringRef name() { return "TargetIRAnalysis"; }
 772
 773   /// \brief Default construct a target IR analysis.
 774   ///
 775   /// This will use the module's datalayout to construct a baseline
 776   /// conservative TTI result.
 777   TargetIRAnalysis();
 778
 779   /// \brief Construct an IR analysis pass around a target-provide callback.
 780   ///
 781   /// The callback will be called with a particular function for which the TTI
 782   /// is needed and must return a TTI object for that function.
 783   TargetIRAnalysis(std::function<Result(Function &)> TTICallback);
 784
 785   // Value semantics. We spell out the constructors for MSVC.
 786   TargetIRAnalysis(const TargetIRAnalysis &Arg)
 787       : TTICallback(Arg.TTICallback) {}
 788   TargetIRAnalysis(TargetIRAnalysis &&Arg)
 789       : TTICallback(std::move(Arg.TTICallback)) {}
 790   TargetIRAnalysis &operator=(const TargetIRAnalysis &RHS) {
 791     TTICallback = RHS.TTICallback;
 792     return *this;
 793   }
 794   TargetIRAnalysis &operator=(TargetIRAnalysis &&RHS) {
 795     TTICallback = std::move(RHS.TTICallback);
 796     return *this;
 797   }
 798
 799   Result run(Function &F);
 800
 801 private:
 802   static char PassID;
 803
 804   /// \brief The callback used to produce a result.
 805   ///
 806   /// We use a completely opaque callback so that targets can provide whatever
 807   /// mechanism they desire for constructing the TTI for a given function.
 808   ///
 809   /// FIXME: Should we really use std::function? It's relatively inefficient.
 810   /// It might be possible to arrange for even stateful callbacks to outlive
 811   /// the analysis and thus use a function_ref which would be lighter weight.
 812   /// This may also be less error prone as the callback is likely to reference
 813   /// the external TargetMachine, and that reference needs to never dangle.
 814   std::function<Result(Function &)> TTICallback;
 815
 816   /// \brief Helper function used as the callback in the default constructor.
 817   static Result getDefaultTTI(Function &F);
 818 };
 819
 820 /// \brief Wrapper pass for TargetTransformInfo.
 821 ///
 822 /// This pass can be constructed from a TTI object which it stores internally
 823 /// and is queried by passes.
 824 class TargetTransformInfoWrapperPass : public ImmutablePass {
 825   TargetIRAnalysis TIRA;
 826   Optional<TargetTransformInfo> TTI;
 827
 828   virtual void anchor();
 829
 830 public:
 831   static char ID;
 832
 833   /// \brief We must provide a default constructor for the pass but it should
 834   /// never be used.
 835   ///
 836   /// Use the constructor below or call one of the creation routines.
 837   TargetTransformInfoWrapperPass();
 838
 839   explicit TargetTransformInfoWrapperPass(TargetIRAnalysis TIRA);
 840
 841   TargetTransformInfo &getTTI(Function &F);
 842 };
 843
 844 /// \brief Create an analysis pass wrapper around a TTI object.
 845 ///
 846 /// This analysis pass just holds the TTI instance and makes it available to
 847 /// clients.
 848 ImmutablePass *createTargetTransformInfoWrapperPass(TargetIRAnalysis TIRA);
 849
 850 } // End llvm namespace
 851
 852 #endif