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