82cd3801f5832ee5e4b1babeb2838f9dc0faedae
[oota-llvm.git] / lib / CodeGen / CodeGenPrepare.cpp
1 //===- CodeGenPrepare.cpp - Prepare a function for code generation --------===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
6 // License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // This pass munges the code in the input function to better prepare it for
11 // SelectionDAG-based code generation. This works around limitations in it's
12 // basic-block-at-a-time approach. It should eventually be removed.
13 //
14 //===----------------------------------------------------------------------===//
15
16 #include "llvm/CodeGen/Passes.h"
17 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
18 #include "llvm/ADT/SmallSet.h"
19 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
20 #include "llvm/Analysis/InstructionSimplify.h"
21 #include "llvm/Analysis/TargetTransformInfo.h"
22 #include "llvm/IR/CallSite.h"
23 #include "llvm/IR/Constants.h"
24 #include "llvm/IR/DataLayout.h"
25 #include "llvm/IR/DerivedTypes.h"
26 #include "llvm/IR/Dominators.h"
27 #include "llvm/IR/Function.h"
28 #include "llvm/IR/GetElementPtrTypeIterator.h"
29 #include "llvm/IR/IRBuilder.h"
30 #include "llvm/IR/InlineAsm.h"
31 #include "llvm/IR/Instructions.h"
32 #include "llvm/IR/IntrinsicInst.h"
33 #include "llvm/IR/MDBuilder.h"
34 #include "llvm/IR/PatternMatch.h"
35 #include "llvm/IR/ValueHandle.h"
36 #include "llvm/IR/ValueMap.h"
37 #include "llvm/Pass.h"
38 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
39 #include "llvm/Support/Debug.h"
40 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
41 #include "llvm/Target/TargetLibraryInfo.h"
42 #include "llvm/Target/TargetLowering.h"
43 #include "llvm/Target/TargetSubtargetInfo.h"
44 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
45 #include "llvm/Transforms/Utils/BuildLibCalls.h"
46 #include "llvm/Transforms/Utils/BypassSlowDivision.h"
47 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
48 #include "llvm/Transforms/Utils/SimplifyLibCalls.h"
49 using namespace llvm;
50 using namespace llvm::PatternMatch;
51
52 #define DEBUG_TYPE "codegenprepare"
53
54 STATISTIC(NumBlocksElim, "Number of blocks eliminated");
55 STATISTIC(NumPHIsElim,   "Number of trivial PHIs eliminated");
56 STATISTIC(NumGEPsElim,   "Number of GEPs converted to casts");
57 STATISTIC(NumCmpUses, "Number of uses of Cmp expressions replaced with uses of "
58                       "sunken Cmps");
59 STATISTIC(NumCastUses, "Number of uses of Cast expressions replaced with uses "
60                        "of sunken Casts");
61 STATISTIC(NumMemoryInsts, "Number of memory instructions whose address "
62                           "computations were sunk");
63 STATISTIC(NumExtsMoved,  "Number of [s|z]ext instructions combined with loads");
64 STATISTIC(NumExtUses,    "Number of uses of [s|z]ext instructions optimized");
65 STATISTIC(NumRetsDup,    "Number of return instructions duplicated");
66 STATISTIC(NumDbgValueMoved, "Number of debug value instructions moved");
67 STATISTIC(NumSelectsExpanded, "Number of selects turned into branches");
68 STATISTIC(NumAndCmpsMoved, "Number of and/cmp's pushed into branches");
69 STATISTIC(NumStoreExtractExposed, "Number of store(extractelement) exposed");
70
71 static cl::opt<bool> DisableBranchOpts(
72   "disable-cgp-branch-opts", cl::Hidden, cl::init(false),
73   cl::desc("Disable branch optimizations in CodeGenPrepare"));
74
75 static cl::opt<bool> DisableSelectToBranch(
76   "disable-cgp-select2branch", cl::Hidden, cl::init(false),
77   cl::desc("Disable select to branch conversion."));
78
79 static cl::opt<bool> AddrSinkUsingGEPs(
80   "addr-sink-using-gep", cl::Hidden, cl::init(false),
81   cl::desc("Address sinking in CGP using GEPs."));
82
83 static cl::opt<bool> EnableAndCmpSinking(
84    "enable-andcmp-sinking", cl::Hidden, cl::init(true),
85    cl::desc("Enable sinkinig and/cmp into branches."));
86
87 static cl::opt<bool> DisableStoreExtract(
88     "disable-cgp-store-extract", cl::Hidden, cl::init(false),
89     cl::desc("Disable store(extract) optimizations in CodeGenPrepare"));
90
91 static cl::opt<bool> StressStoreExtract(
92     "stress-cgp-store-extract", cl::Hidden, cl::init(false),
93     cl::desc("Stress test store(extract) optimizations in CodeGenPrepare"));
94
95 static cl::opt<bool> DisableExtLdPromotion(
96     "disable-cgp-ext-ld-promotion", cl::Hidden, cl::init(false),
97     cl::desc("Disable ext(promotable(ld)) -> promoted(ext(ld)) optimization in "
98              "CodeGenPrepare"));
99
100 static cl::opt<bool> StressExtLdPromotion(
101     "stress-cgp-ext-ld-promotion", cl::Hidden, cl::init(false),
102     cl::desc("Stress test ext(promotable(ld)) -> promoted(ext(ld)) "
103              "optimization in CodeGenPrepare"));
104
105 namespace {
106 typedef SmallPtrSet<Instruction *, 16> SetOfInstrs;
107 struct TypeIsSExt {
108   Type *Ty;
109   bool IsSExt;
110   TypeIsSExt(Type *Ty, bool IsSExt) : Ty(Ty), IsSExt(IsSExt) {}
111 };
112 typedef DenseMap<Instruction *, TypeIsSExt> InstrToOrigTy;
113 class TypePromotionTransaction;
114
115   class CodeGenPrepare : public FunctionPass {
116     /// TLI - Keep a pointer of a TargetLowering to consult for determining
117     /// transformation profitability.
118     const TargetMachine *TM;
119     const TargetLowering *TLI;
120     const TargetTransformInfo *TTI;
121     const TargetLibraryInfo *TLInfo;
122     DominatorTree *DT;
123
124     /// CurInstIterator - As we scan instructions optimizing them, this is the
125     /// next instruction to optimize.  Xforms that can invalidate this should
126     /// update it.
127     BasicBlock::iterator CurInstIterator;
128
129     /// Keeps track of non-local addresses that have been sunk into a block.
130     /// This allows us to avoid inserting duplicate code for blocks with
131     /// multiple load/stores of the same address.
132     ValueMap<Value*, Value*> SunkAddrs;
133
134     /// Keeps track of all truncates inserted for the current function.
135     SetOfInstrs InsertedTruncsSet;
136     /// Keeps track of the type of the related instruction before their
137     /// promotion for the current function.
138     InstrToOrigTy PromotedInsts;
139
140     /// ModifiedDT - If CFG is modified in anyway, dominator tree may need to
141     /// be updated.
142     bool ModifiedDT;
143
144     /// OptSize - True if optimizing for size.
145     bool OptSize;
146
147   public:
148     static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
149     explicit CodeGenPrepare(const TargetMachine *TM = nullptr)
150         : FunctionPass(ID), TM(TM), TLI(nullptr), TTI(nullptr) {
151         initializeCodeGenPreparePass(*PassRegistry::getPassRegistry());
152       }
153     bool runOnFunction(Function &F) override;
154
155     const char *getPassName() const override { return "CodeGen Prepare"; }
156
157     void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const override {
158       AU.addPreserved<DominatorTreeWrapperPass>();
159       AU.addRequired<TargetLibraryInfo>();
160       AU.addRequired<TargetTransformInfo>();
161     }
162
163   private:
164     bool EliminateFallThrough(Function &F);
165     bool EliminateMostlyEmptyBlocks(Function &F);
166     bool CanMergeBlocks(const BasicBlock *BB, const BasicBlock *DestBB) const;
167     void EliminateMostlyEmptyBlock(BasicBlock *BB);
168     bool OptimizeBlock(BasicBlock &BB, bool& ModifiedDT);
169     bool OptimizeInst(Instruction *I, bool& ModifiedDT);
170     bool OptimizeMemoryInst(Instruction *I, Value *Addr, Type *AccessTy);
171     bool OptimizeInlineAsmInst(CallInst *CS);
172     bool OptimizeCallInst(CallInst *CI, bool& ModifiedDT);
173     bool MoveExtToFormExtLoad(Instruction *&I);
174     bool OptimizeExtUses(Instruction *I);
175     bool OptimizeSelectInst(SelectInst *SI);
176     bool OptimizeShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst *SI);
177     bool OptimizeExtractElementInst(Instruction *Inst);
178     bool DupRetToEnableTailCallOpts(BasicBlock *BB);
179     bool PlaceDbgValues(Function &F);
180     bool sinkAndCmp(Function &F);
181     bool ExtLdPromotion(TypePromotionTransaction &TPT, LoadInst *&LI,
182                         Instruction *&Inst,
183                         const SmallVectorImpl<Instruction *> &Exts,
184                         unsigned CreatedInst);
185     bool splitBranchCondition(Function &F);
186   };
187 }
188
189 char CodeGenPrepare::ID = 0;
190 INITIALIZE_TM_PASS(CodeGenPrepare, "codegenprepare",
191                    "Optimize for code generation", false, false)
192
193 FunctionPass *llvm::createCodeGenPreparePass(const TargetMachine *TM) {
194   return new CodeGenPrepare(TM);
195 }
196
197 bool CodeGenPrepare::runOnFunction(Function &F) {
198   if (skipOptnoneFunction(F))
199     return false;
200
201   bool EverMadeChange = false;
202   // Clear per function information.
203   InsertedTruncsSet.clear();
204   PromotedInsts.clear();
205
206   ModifiedDT = false;
207   if (TM)
208     TLI = TM->getSubtargetImpl()->getTargetLowering();
209   TLInfo = &getAnalysis<TargetLibraryInfo>();
210   TTI = &getAnalysis<TargetTransformInfo>();
211   DominatorTreeWrapperPass *DTWP =
212       getAnalysisIfAvailable<DominatorTreeWrapperPass>();
213   DT = DTWP ? &DTWP->getDomTree() : nullptr;
214   OptSize = F.getAttributes().hasAttribute(AttributeSet::FunctionIndex,
215                                            Attribute::OptimizeForSize);
216
217   /// This optimization identifies DIV instructions that can be
218   /// profitably bypassed and carried out with a shorter, faster divide.
219   if (!OptSize && TLI && TLI->isSlowDivBypassed()) {
220     const DenseMap<unsigned int, unsigned int> &BypassWidths =
221        TLI->getBypassSlowDivWidths();
222     for (Function::iterator I = F.begin(); I != F.end(); I++)
223       EverMadeChange |= bypassSlowDivision(F, I, BypassWidths);
224   }
225
226   // Eliminate blocks that contain only PHI nodes and an
227   // unconditional branch.
228   EverMadeChange |= EliminateMostlyEmptyBlocks(F);
229
230   // llvm.dbg.value is far away from the value then iSel may not be able
231   // handle it properly. iSel will drop llvm.dbg.value if it can not
232   // find a node corresponding to the value.
233   EverMadeChange |= PlaceDbgValues(F);
234
235   // If there is a mask, compare against zero, and branch that can be combined
236   // into a single target instruction, push the mask and compare into branch
237   // users. Do this before OptimizeBlock -> OptimizeInst ->
238   // OptimizeCmpExpression, which perturbs the pattern being searched for.
239   if (!DisableBranchOpts) {
240     EverMadeChange |= sinkAndCmp(F);
241     EverMadeChange |= splitBranchCondition(F);
242   }
243
244   bool MadeChange = true;
245   while (MadeChange) {
246     MadeChange = false;
247     for (Function::iterator I = F.begin(); I != F.end(); ) {
248       BasicBlock *BB = I++;
249       bool ModifiedDTOnIteration = false;
250       MadeChange |= OptimizeBlock(*BB, ModifiedDTOnIteration);
251       
252       // Restart BB iteration if the dominator tree of the Function was changed
253       ModifiedDT |= ModifiedDTOnIteration;
254       if (ModifiedDTOnIteration)
255         break;
256     }
257     EverMadeChange |= MadeChange;
258   }
259
260   SunkAddrs.clear();
261
262   if (!DisableBranchOpts) {
263     MadeChange = false;
264     SmallPtrSet<BasicBlock*, 8> WorkList;
265     for (BasicBlock &BB : F) {
266       SmallVector<BasicBlock *, 2> Successors(succ_begin(&BB), succ_end(&BB));
267       MadeChange |= ConstantFoldTerminator(&BB, true);
268       if (!MadeChange) continue;
269
270       for (SmallVectorImpl<BasicBlock*>::iterator
271              II = Successors.begin(), IE = Successors.end(); II != IE; ++II)
272         if (pred_begin(*II) == pred_end(*II))
273           WorkList.insert(*II);
274     }
275
276     // Delete the dead blocks and any of their dead successors.
277     MadeChange |= !WorkList.empty();
278     while (!WorkList.empty()) {
279       BasicBlock *BB = *WorkList.begin();
280       WorkList.erase(BB);
281       SmallVector<BasicBlock*, 2> Successors(succ_begin(BB), succ_end(BB));
282
283       DeleteDeadBlock(BB);
284
285       for (SmallVectorImpl<BasicBlock*>::iterator
286              II = Successors.begin(), IE = Successors.end(); II != IE; ++II)
287         if (pred_begin(*II) == pred_end(*II))
288           WorkList.insert(*II);
289     }
290
291     // Merge pairs of basic blocks with unconditional branches, connected by
292     // a single edge.
293     if (EverMadeChange || MadeChange)
294       MadeChange |= EliminateFallThrough(F);
295
296     if (MadeChange)
297       ModifiedDT = true;
298     EverMadeChange |= MadeChange;
299   }
300
301   if (ModifiedDT && DT)
302     DT->recalculate(F);
303
304   return EverMadeChange;
305 }
306
307 /// EliminateFallThrough - Merge basic blocks which are connected
308 /// by a single edge, where one of the basic blocks has a single successor
309 /// pointing to the other basic block, which has a single predecessor.
310 bool CodeGenPrepare::EliminateFallThrough(Function &F) {
311   bool Changed = false;
312   // Scan all of the blocks in the function, except for the entry block.
313   for (Function::iterator I = std::next(F.begin()), E = F.end(); I != E;) {
314     BasicBlock *BB = I++;
315     // If the destination block has a single pred, then this is a trivial
316     // edge, just collapse it.
317     BasicBlock *SinglePred = BB->getSinglePredecessor();
318
319     // Don't merge if BB's address is taken.
320     if (!SinglePred || SinglePred == BB || BB->hasAddressTaken()) continue;
321
322     BranchInst *Term = dyn_cast<BranchInst>(SinglePred->getTerminator());
323     if (Term && !Term->isConditional()) {
324       Changed = true;
325       DEBUG(dbgs() << "To merge:\n"<< *SinglePred << "\n\n\n");
326       // Remember if SinglePred was the entry block of the function.
327       // If so, we will need to move BB back to the entry position.
328       bool isEntry = SinglePred == &SinglePred->getParent()->getEntryBlock();
329       MergeBasicBlockIntoOnlyPred(BB, this);
330
331       if (isEntry && BB != &BB->getParent()->getEntryBlock())
332         BB->moveBefore(&BB->getParent()->getEntryBlock());
333
334       // We have erased a block. Update the iterator.
335       I = BB;
336     }
337   }
338   return Changed;
339 }
340
341 /// EliminateMostlyEmptyBlocks - eliminate blocks that contain only PHI nodes,
342 /// debug info directives, and an unconditional branch.  Passes before isel
343 /// (e.g. LSR/loopsimplify) often split edges in ways that are non-optimal for
344 /// isel.  Start by eliminating these blocks so we can split them the way we
345 /// want them.
346 bool CodeGenPrepare::EliminateMostlyEmptyBlocks(Function &F) {
347   bool MadeChange = false;
348   // Note that this intentionally skips the entry block.
349   for (Function::iterator I = std::next(F.begin()), E = F.end(); I != E;) {
350     BasicBlock *BB = I++;
351
352     // If this block doesn't end with an uncond branch, ignore it.
353     BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BB->getTerminator());
354     if (!BI || !BI->isUnconditional())
355       continue;
356
357     // If the instruction before the branch (skipping debug info) isn't a phi
358     // node, then other stuff is happening here.
359     BasicBlock::iterator BBI = BI;
360     if (BBI != BB->begin()) {
361       --BBI;
362       while (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI)) {
363         if (BBI == BB->begin())
364           break;
365         --BBI;
366       }
367       if (!isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI) && !isa<PHINode>(BBI))
368         continue;
369     }
370
371     // Do not break infinite loops.
372     BasicBlock *DestBB = BI->getSuccessor(0);
373     if (DestBB == BB)
374       continue;
375
376     if (!CanMergeBlocks(BB, DestBB))
377       continue;
378
379     EliminateMostlyEmptyBlock(BB);
380     MadeChange = true;
381   }
382   return MadeChange;
383 }
384
385 /// CanMergeBlocks - Return true if we can merge BB into DestBB if there is a
386 /// single uncond branch between them, and BB contains no other non-phi
387 /// instructions.
388 bool CodeGenPrepare::CanMergeBlocks(const BasicBlock *BB,
389                                     const BasicBlock *DestBB) const {
390   // We only want to eliminate blocks whose phi nodes are used by phi nodes in
391   // the successor.  If there are more complex condition (e.g. preheaders),
392   // don't mess around with them.
393   BasicBlock::const_iterator BBI = BB->begin();
394   while (const PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BBI++)) {
395     for (const User *U : PN->users()) {
396       const Instruction *UI = cast<Instruction>(U);
397       if (UI->getParent() != DestBB || !isa<PHINode>(UI))
398         return false;
399       // If User is inside DestBB block and it is a PHINode then check
400       // incoming value. If incoming value is not from BB then this is
401       // a complex condition (e.g. preheaders) we want to avoid here.
402       if (UI->getParent() == DestBB) {
403         if (const PHINode *UPN = dyn_cast<PHINode>(UI))
404           for (unsigned I = 0, E = UPN->getNumIncomingValues(); I != E; ++I) {
405             Instruction *Insn = dyn_cast<Instruction>(UPN->getIncomingValue(I));
406             if (Insn && Insn->getParent() == BB &&
407                 Insn->getParent() != UPN->getIncomingBlock(I))
408               return false;
409           }
410       }
411     }
412   }
413
414   // If BB and DestBB contain any common predecessors, then the phi nodes in BB
415   // and DestBB may have conflicting incoming values for the block.  If so, we
416   // can't merge the block.
417   const PHINode *DestBBPN = dyn_cast<PHINode>(DestBB->begin());
418   if (!DestBBPN) return true;  // no conflict.
419
420   // Collect the preds of BB.
421   SmallPtrSet<const BasicBlock*, 16> BBPreds;
422   if (const PHINode *BBPN = dyn_cast<PHINode>(BB->begin())) {
423     // It is faster to get preds from a PHI than with pred_iterator.
424     for (unsigned i = 0, e = BBPN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
425       BBPreds.insert(BBPN->getIncomingBlock(i));
426   } else {
427     BBPreds.insert(pred_begin(BB), pred_end(BB));
428   }
429
430   // Walk the preds of DestBB.
431   for (unsigned i = 0, e = DestBBPN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
432     BasicBlock *Pred = DestBBPN->getIncomingBlock(i);
433     if (BBPreds.count(Pred)) {   // Common predecessor?
434       BBI = DestBB->begin();
435       while (const PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BBI++)) {
436         const Value *V1 = PN->getIncomingValueForBlock(Pred);
437         const Value *V2 = PN->getIncomingValueForBlock(BB);
438
439         // If V2 is a phi node in BB, look up what the mapped value will be.
440         if (const PHINode *V2PN = dyn_cast<PHINode>(V2))
441           if (V2PN->getParent() == BB)
442             V2 = V2PN->getIncomingValueForBlock(Pred);
443
444         // If there is a conflict, bail out.
445         if (V1 != V2) return false;
446       }
447     }
448   }
449
450   return true;
451 }
452
453
454 /// EliminateMostlyEmptyBlock - Eliminate a basic block that have only phi's and
455 /// an unconditional branch in it.
456 void CodeGenPrepare::EliminateMostlyEmptyBlock(BasicBlock *BB) {
457   BranchInst *BI = cast<BranchInst>(BB->getTerminator());
458   BasicBlock *DestBB = BI->getSuccessor(0);
459
460   DEBUG(dbgs() << "MERGING MOSTLY EMPTY BLOCKS - BEFORE:\n" << *BB << *DestBB);
461
462   // If the destination block has a single pred, then this is a trivial edge,
463   // just collapse it.
464   if (BasicBlock *SinglePred = DestBB->getSinglePredecessor()) {
465     if (SinglePred != DestBB) {
466       // Remember if SinglePred was the entry block of the function.  If so, we
467       // will need to move BB back to the entry position.
468       bool isEntry = SinglePred == &SinglePred->getParent()->getEntryBlock();
469       MergeBasicBlockIntoOnlyPred(DestBB, this);
470
471       if (isEntry && BB != &BB->getParent()->getEntryBlock())
472         BB->moveBefore(&BB->getParent()->getEntryBlock());
473
474       DEBUG(dbgs() << "AFTER:\n" << *DestBB << "\n\n\n");
475       return;
476     }
477   }
478
479   // Otherwise, we have multiple predecessors of BB.  Update the PHIs in DestBB
480   // to handle the new incoming edges it is about to have.
481   PHINode *PN;
482   for (BasicBlock::iterator BBI = DestBB->begin();
483        (PN = dyn_cast<PHINode>(BBI)); ++BBI) {
484     // Remove the incoming value for BB, and remember it.
485     Value *InVal = PN->removeIncomingValue(BB, false);
486
487     // Two options: either the InVal is a phi node defined in BB or it is some
488     // value that dominates BB.
489     PHINode *InValPhi = dyn_cast<PHINode>(InVal);
490     if (InValPhi && InValPhi->getParent() == BB) {
491       // Add all of the input values of the input PHI as inputs of this phi.
492       for (unsigned i = 0, e = InValPhi->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
493         PN->addIncoming(InValPhi->getIncomingValue(i),
494                         InValPhi->getIncomingBlock(i));
495     } else {
496       // Otherwise, add one instance of the dominating value for each edge that
497       // we will be adding.
498       if (PHINode *BBPN = dyn_cast<PHINode>(BB->begin())) {
499         for (unsigned i = 0, e = BBPN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
500           PN->addIncoming(InVal, BBPN->getIncomingBlock(i));
501       } else {
502         for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI)
503           PN->addIncoming(InVal, *PI);
504       }
505     }
506   }
507
508   // The PHIs are now updated, change everything that refers to BB to use
509   // DestBB and remove BB.
510   BB->replaceAllUsesWith(DestBB);
511   if (DT && !ModifiedDT) {
512     BasicBlock *BBIDom  = DT->getNode(BB)->getIDom()->getBlock();
513     BasicBlock *DestBBIDom = DT->getNode(DestBB)->getIDom()->getBlock();
514     BasicBlock *NewIDom = DT->findNearestCommonDominator(BBIDom, DestBBIDom);
515     DT->changeImmediateDominator(DestBB, NewIDom);
516     DT->eraseNode(BB);
517   }
518   BB->eraseFromParent();
519   ++NumBlocksElim;
520
521   DEBUG(dbgs() << "AFTER:\n" << *DestBB << "\n\n\n");
522 }
523
524 /// SinkCast - Sink the specified cast instruction into its user blocks
525 static bool SinkCast(CastInst *CI) {
526   BasicBlock *DefBB = CI->getParent();
527
528   /// InsertedCasts - Only insert a cast in each block once.
529   DenseMap<BasicBlock*, CastInst*> InsertedCasts;
530
531   bool MadeChange = false;
532   for (Value::user_iterator UI = CI->user_begin(), E = CI->user_end();
533        UI != E; ) {
534     Use &TheUse = UI.getUse();
535     Instruction *User = cast<Instruction>(*UI);
536
537     // Figure out which BB this cast is used in.  For PHI's this is the
538     // appropriate predecessor block.
539     BasicBlock *UserBB = User->getParent();
540     if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(User)) {
541       UserBB = PN->getIncomingBlock(TheUse);
542     }
543
544     // Preincrement use iterator so we don't invalidate it.
545     ++UI;
546
547     // If this user is in the same block as the cast, don't change the cast.
548     if (UserBB == DefBB) continue;
549
550     // If we have already inserted a cast into this block, use it.
551     CastInst *&InsertedCast = InsertedCasts[UserBB];
552
553     if (!InsertedCast) {
554       BasicBlock::iterator InsertPt = UserBB->getFirstInsertionPt();
555       InsertedCast =
556         CastInst::Create(CI->getOpcode(), CI->getOperand(0), CI->getType(), "",
557                          InsertPt);
558       MadeChange = true;
559     }
560
561     // Replace a use of the cast with a use of the new cast.
562     TheUse = InsertedCast;
563     ++NumCastUses;
564   }
565
566   // If we removed all uses, nuke the cast.
567   if (CI->use_empty()) {
568     CI->eraseFromParent();
569     MadeChange = true;
570   }
571
572   return MadeChange;
573 }
574
575 /// OptimizeNoopCopyExpression - If the specified cast instruction is a noop
576 /// copy (e.g. it's casting from one pointer type to another, i32->i8 on PPC),
577 /// sink it into user blocks to reduce the number of virtual
578 /// registers that must be created and coalesced.
579 ///
580 /// Return true if any changes are made.
581 ///
582 static bool OptimizeNoopCopyExpression(CastInst *CI, const TargetLowering &TLI){
583   // If this is a noop copy,
584   EVT SrcVT = TLI.getValueType(CI->getOperand(0)->getType());
585   EVT DstVT = TLI.getValueType(CI->getType());
586
587   // This is an fp<->int conversion?
588   if (SrcVT.isInteger() != DstVT.isInteger())
589     return false;
590
591   // If this is an extension, it will be a zero or sign extension, which
592   // isn't a noop.
593   if (SrcVT.bitsLT(DstVT)) return false;
594
595   // If these values will be promoted, find out what they will be promoted
596   // to.  This helps us consider truncates on PPC as noop copies when they
597   // are.
598   if (TLI.getTypeAction(CI->getContext(), SrcVT) ==
599       TargetLowering::TypePromoteInteger)
600     SrcVT = TLI.getTypeToTransformTo(CI->getContext(), SrcVT);
601   if (TLI.getTypeAction(CI->getContext(), DstVT) ==
602       TargetLowering::TypePromoteInteger)
603     DstVT = TLI.getTypeToTransformTo(CI->getContext(), DstVT);
604
605   // If, after promotion, these are the same types, this is a noop copy.
606   if (SrcVT != DstVT)
607     return false;
608
609   return SinkCast(CI);
610 }
611
612 /// OptimizeCmpExpression - sink the given CmpInst into user blocks to reduce
613 /// the number of virtual registers that must be created and coalesced.  This is
614 /// a clear win except on targets with multiple condition code registers
615 ///  (PowerPC), where it might lose; some adjustment may be wanted there.
616 ///
617 /// Return true if any changes are made.
618 static bool OptimizeCmpExpression(CmpInst *CI) {
619   BasicBlock *DefBB = CI->getParent();
620
621   /// InsertedCmp - Only insert a cmp in each block once.
622   DenseMap<BasicBlock*, CmpInst*> InsertedCmps;
623
624   bool MadeChange = false;
625   for (Value::user_iterator UI = CI->user_begin(), E = CI->user_end();
626        UI != E; ) {
627     Use &TheUse = UI.getUse();
628     Instruction *User = cast<Instruction>(*UI);
629
630     // Preincrement use iterator so we don't invalidate it.
631     ++UI;
632
633     // Don't bother for PHI nodes.
634     if (isa<PHINode>(User))
635       continue;
636
637     // Figure out which BB this cmp is used in.
638     BasicBlock *UserBB = User->getParent();
639
640     // If this user is in the same block as the cmp, don't change the cmp.
641     if (UserBB == DefBB) continue;
642
643     // If we have already inserted a cmp into this block, use it.
644     CmpInst *&InsertedCmp = InsertedCmps[UserBB];
645
646     if (!InsertedCmp) {
647       BasicBlock::iterator InsertPt = UserBB->getFirstInsertionPt();
648       InsertedCmp =
649         CmpInst::Create(CI->getOpcode(),
650                         CI->getPredicate(),  CI->getOperand(0),
651                         CI->getOperand(1), "", InsertPt);
652       MadeChange = true;
653     }
654
655     // Replace a use of the cmp with a use of the new cmp.
656     TheUse = InsertedCmp;
657     ++NumCmpUses;
658   }
659
660   // If we removed all uses, nuke the cmp.
661   if (CI->use_empty())
662     CI->eraseFromParent();
663
664   return MadeChange;
665 }
666
667 /// isExtractBitsCandidateUse - Check if the candidates could
668 /// be combined with shift instruction, which includes:
669 /// 1. Truncate instruction
670 /// 2. And instruction and the imm is a mask of the low bits:
671 /// imm & (imm+1) == 0
672 static bool isExtractBitsCandidateUse(Instruction *User) {
673   if (!isa<TruncInst>(User)) {
674     if (User->getOpcode() != Instruction::And ||
675         !isa<ConstantInt>(User->getOperand(1)))
676       return false;
677
678     const APInt &Cimm = cast<ConstantInt>(User->getOperand(1))->getValue();
679
680     if ((Cimm & (Cimm + 1)).getBoolValue())
681       return false;
682   }
683   return true;
684 }
685
686 /// SinkShiftAndTruncate - sink both shift and truncate instruction
687 /// to the use of truncate's BB.
688 static bool
689 SinkShiftAndTruncate(BinaryOperator *ShiftI, Instruction *User, ConstantInt *CI,
690                      DenseMap<BasicBlock *, BinaryOperator *> &InsertedShifts,
691                      const TargetLowering &TLI) {
692   BasicBlock *UserBB = User->getParent();
693   DenseMap<BasicBlock *, CastInst *> InsertedTruncs;
694   TruncInst *TruncI = dyn_cast<TruncInst>(User);
695   bool MadeChange = false;
696
697   for (Value::user_iterator TruncUI = TruncI->user_begin(),
698                             TruncE = TruncI->user_end();
699        TruncUI != TruncE;) {
700
701     Use &TruncTheUse = TruncUI.getUse();
702     Instruction *TruncUser = cast<Instruction>(*TruncUI);
703     // Preincrement use iterator so we don't invalidate it.
704
705     ++TruncUI;
706
707     int ISDOpcode = TLI.InstructionOpcodeToISD(TruncUser->getOpcode());
708     if (!ISDOpcode)
709       continue;
710
711     // If the use is actually a legal node, there will not be an
712     // implicit truncate.
713     // FIXME: always querying the result type is just an
714     // approximation; some nodes' legality is determined by the
715     // operand or other means. There's no good way to find out though.
716     if (TLI.isOperationLegalOrCustom(
717             ISDOpcode, TLI.getValueType(TruncUser->getType(), true)))
718       continue;
719
720     // Don't bother for PHI nodes.
721     if (isa<PHINode>(TruncUser))
722       continue;
723
724     BasicBlock *TruncUserBB = TruncUser->getParent();
725
726     if (UserBB == TruncUserBB)
727       continue;
728
729     BinaryOperator *&InsertedShift = InsertedShifts[TruncUserBB];
730     CastInst *&InsertedTrunc = InsertedTruncs[TruncUserBB];
731
732     if (!InsertedShift && !InsertedTrunc) {
733       BasicBlock::iterator InsertPt = TruncUserBB->getFirstInsertionPt();
734       // Sink the shift
735       if (ShiftI->getOpcode() == Instruction::AShr)
736         InsertedShift =
737             BinaryOperator::CreateAShr(ShiftI->getOperand(0), CI, "", InsertPt);
738       else
739         InsertedShift =
740             BinaryOperator::CreateLShr(ShiftI->getOperand(0), CI, "", InsertPt);
741
742       // Sink the trunc
743       BasicBlock::iterator TruncInsertPt = TruncUserBB->getFirstInsertionPt();
744       TruncInsertPt++;
745
746       InsertedTrunc = CastInst::Create(TruncI->getOpcode(), InsertedShift,
747                                        TruncI->getType(), "", TruncInsertPt);
748
749       MadeChange = true;
750
751       TruncTheUse = InsertedTrunc;
752     }
753   }
754   return MadeChange;
755 }
756
757 /// OptimizeExtractBits - sink the shift *right* instruction into user blocks if
758 /// the uses could potentially be combined with this shift instruction and
759 /// generate BitExtract instruction. It will only be applied if the architecture
760 /// supports BitExtract instruction. Here is an example:
761 /// BB1:
762 ///   %x.extract.shift = lshr i64 %arg1, 32
763 /// BB2:
764 ///   %x.extract.trunc = trunc i64 %x.extract.shift to i16
765 /// ==>
766 ///
767 /// BB2:
768 ///   %x.extract.shift.1 = lshr i64 %arg1, 32
769 ///   %x.extract.trunc = trunc i64 %x.extract.shift.1 to i16
770 ///
771 /// CodeGen will recoginze the pattern in BB2 and generate BitExtract
772 /// instruction.
773 /// Return true if any changes are made.
774 static bool OptimizeExtractBits(BinaryOperator *ShiftI, ConstantInt *CI,
775                                 const TargetLowering &TLI) {
776   BasicBlock *DefBB = ShiftI->getParent();
777
778   /// Only insert instructions in each block once.
779   DenseMap<BasicBlock *, BinaryOperator *> InsertedShifts;
780
781   bool shiftIsLegal = TLI.isTypeLegal(TLI.getValueType(ShiftI->getType()));
782
783   bool MadeChange = false;
784   for (Value::user_iterator UI = ShiftI->user_begin(), E = ShiftI->user_end();
785        UI != E;) {
786     Use &TheUse = UI.getUse();
787     Instruction *User = cast<Instruction>(*UI);
788     // Preincrement use iterator so we don't invalidate it.
789     ++UI;
790
791     // Don't bother for PHI nodes.
792     if (isa<PHINode>(User))
793       continue;
794
795     if (!isExtractBitsCandidateUse(User))
796       continue;
797
798     BasicBlock *UserBB = User->getParent();
799
800     if (UserBB == DefBB) {
801       // If the shift and truncate instruction are in the same BB. The use of
802       // the truncate(TruncUse) may still introduce another truncate if not
803       // legal. In this case, we would like to sink both shift and truncate
804       // instruction to the BB of TruncUse.
805       // for example:
806       // BB1:
807       // i64 shift.result = lshr i64 opnd, imm
808       // trunc.result = trunc shift.result to i16
809       //
810       // BB2:
811       //   ----> We will have an implicit truncate here if the architecture does
812       //   not have i16 compare.
813       // cmp i16 trunc.result, opnd2
814       //
815       if (isa<TruncInst>(User) && shiftIsLegal
816           // If the type of the truncate is legal, no trucate will be
817           // introduced in other basic blocks.
818           && (!TLI.isTypeLegal(TLI.getValueType(User->getType()))))
819         MadeChange =
820             SinkShiftAndTruncate(ShiftI, User, CI, InsertedShifts, TLI);
821
822       continue;
823     }
824     // If we have already inserted a shift into this block, use it.
825     BinaryOperator *&InsertedShift = InsertedShifts[UserBB];
826
827     if (!InsertedShift) {
828       BasicBlock::iterator InsertPt = UserBB->getFirstInsertionPt();
829
830       if (ShiftI->getOpcode() == Instruction::AShr)
831         InsertedShift =
832             BinaryOperator::CreateAShr(ShiftI->getOperand(0), CI, "", InsertPt);
833       else
834         InsertedShift =
835             BinaryOperator::CreateLShr(ShiftI->getOperand(0), CI, "", InsertPt);
836
837       MadeChange = true;
838     }
839
840     // Replace a use of the shift with a use of the new shift.
841     TheUse = InsertedShift;
842   }
843
844   // If we removed all uses, nuke the shift.
845   if (ShiftI->use_empty())
846     ShiftI->eraseFromParent();
847
848   return MadeChange;
849 }
850
851 //  ScalarizeMaskedLoad() translates masked load intrinsic, like 
852 // <16 x i32 > @llvm.masked.load( <16 x i32>* %addr, i32 align,
853 //                               <16 x i1> %mask, <16 x i32> %passthru)
854 // to a chain of basic blocks, whith loading element one-by-one if
855 // the appropriate mask bit is set
856 // 
857 //  %1 = bitcast i8* %addr to i32*
858 //  %2 = extractelement <16 x i1> %mask, i32 0
859 //  %3 = icmp eq i1 %2, true
860 //  br i1 %3, label %cond.load, label %else
861 //
862 //cond.load:                                        ; preds = %0
863 //  %4 = getelementptr i32* %1, i32 0
864 //  %5 = load i32* %4
865 //  %6 = insertelement <16 x i32> undef, i32 %5, i32 0
866 //  br label %else
867 //
868 //else:                                             ; preds = %0, %cond.load
869 //  %res.phi.else = phi <16 x i32> [ %6, %cond.load ], [ undef, %0 ]
870 //  %7 = extractelement <16 x i1> %mask, i32 1
871 //  %8 = icmp eq i1 %7, true
872 //  br i1 %8, label %cond.load1, label %else2
873 //
874 //cond.load1:                                       ; preds = %else
875 //  %9 = getelementptr i32* %1, i32 1
876 //  %10 = load i32* %9
877 //  %11 = insertelement <16 x i32> %res.phi.else, i32 %10, i32 1
878 //  br label %else2
879 //
880 //else2:                                            ; preds = %else, %cond.load1
881 //  %res.phi.else3 = phi <16 x i32> [ %11, %cond.load1 ], [ %res.phi.else, %else ]
882 //  %12 = extractelement <16 x i1> %mask, i32 2
883 //  %13 = icmp eq i1 %12, true
884 //  br i1 %13, label %cond.load4, label %else5
885 //
886 static void ScalarizeMaskedLoad(CallInst *CI) {
887   Value *Ptr  = CI->getArgOperand(0);
888   Value *Src0 = CI->getArgOperand(3);
889   Value *Mask = CI->getArgOperand(2);
890   VectorType *VecType = dyn_cast<VectorType>(CI->getType());
891   Type *EltTy = VecType->getElementType();
892
893   assert(VecType && "Unexpected return type of masked load intrinsic");
894
895   IRBuilder<> Builder(CI->getContext());
896   Instruction *InsertPt = CI;
897   BasicBlock *IfBlock = CI->getParent();
898   BasicBlock *CondBlock = nullptr;
899   BasicBlock *PrevIfBlock = CI->getParent();
900   Builder.SetInsertPoint(InsertPt);
901
902   Builder.SetCurrentDebugLocation(CI->getDebugLoc());
903
904   // Bitcast %addr fron i8* to EltTy*
905   Type *NewPtrType =
906     EltTy->getPointerTo(cast<PointerType>(Ptr->getType())->getAddressSpace());
907   Value *FirstEltPtr = Builder.CreateBitCast(Ptr, NewPtrType);
908   Value *UndefVal = UndefValue::get(VecType);
909
910   // The result vector
911   Value *VResult = UndefVal;
912
913   PHINode *Phi = nullptr;
914   Value *PrevPhi = UndefVal;
915
916   unsigned VectorWidth = VecType->getNumElements();
917   for (unsigned Idx = 0; Idx < VectorWidth; ++Idx) {
918
919     // Fill the "else" block, created in the previous iteration
920     //
921     //  %res.phi.else3 = phi <16 x i32> [ %11, %cond.load1 ], [ %res.phi.else, %else ]
922     //  %mask_1 = extractelement <16 x i1> %mask, i32 Idx
923     //  %to_load = icmp eq i1 %mask_1, true
924     //  br i1 %to_load, label %cond.load, label %else
925     //
926     if (Idx > 0) {
927       Phi = Builder.CreatePHI(VecType, 2, "res.phi.else");
928       Phi->addIncoming(VResult, CondBlock);
929       Phi->addIncoming(PrevPhi, PrevIfBlock);
930       PrevPhi = Phi;
931       VResult = Phi;
932     }
933
934     Value *Predicate = Builder.CreateExtractElement(Mask, Builder.getInt32(Idx));
935     Value *Cmp = Builder.CreateICmp(ICmpInst::ICMP_EQ, Predicate,
936                                     ConstantInt::get(Predicate->getType(), 1));
937
938     // Create "cond" block
939     //
940     //  %EltAddr = getelementptr i32* %1, i32 0
941     //  %Elt = load i32* %EltAddr
942     //  VResult = insertelement <16 x i32> VResult, i32 %Elt, i32 Idx
943     //
944     CondBlock = IfBlock->splitBasicBlock(InsertPt, "cond.load");
945     Builder.SetInsertPoint(InsertPt);
946     
947     Value* Gep = Builder.CreateInBoundsGEP(FirstEltPtr, Builder.getInt32(Idx));
948     LoadInst* Load = Builder.CreateLoad(Gep, false);
949     VResult = Builder.CreateInsertElement(VResult, Load, Builder.getInt32(Idx));
950
951     // Create "else" block, fill it in the next iteration
952     BasicBlock *NewIfBlock = CondBlock->splitBasicBlock(InsertPt, "else");
953     Builder.SetInsertPoint(InsertPt);
954     Instruction *OldBr = IfBlock->getTerminator();
955     BranchInst::Create(CondBlock, NewIfBlock, Cmp, OldBr);
956     OldBr->eraseFromParent();
957     PrevIfBlock = IfBlock;
958     IfBlock = NewIfBlock;
959   }
960
961   Phi = Builder.CreatePHI(VecType, 2, "res.phi.select");
962   Phi->addIncoming(VResult, CondBlock);
963   Phi->addIncoming(PrevPhi, PrevIfBlock);
964   Value *NewI = Builder.CreateSelect(Mask, Phi, Src0);
965   CI->replaceAllUsesWith(NewI);
966   CI->eraseFromParent();
967 }
968
969 //  ScalarizeMaskedStore() translates masked store intrinsic, like
970 // void @llvm.masked.store(<16 x i32> %src, <16 x i32>* %addr, i32 align,
971 //                               <16 x i1> %mask)
972 // to a chain of basic blocks, that stores element one-by-one if
973 // the appropriate mask bit is set
974 //
975 //   %1 = bitcast i8* %addr to i32*
976 //   %2 = extractelement <16 x i1> %mask, i32 0
977 //   %3 = icmp eq i1 %2, true
978 //   br i1 %3, label %cond.store, label %else
979 //
980 // cond.store:                                       ; preds = %0
981 //   %4 = extractelement <16 x i32> %val, i32 0
982 //   %5 = getelementptr i32* %1, i32 0
983 //   store i32 %4, i32* %5
984 //   br label %else
985 // 
986 // else:                                             ; preds = %0, %cond.store
987 //   %6 = extractelement <16 x i1> %mask, i32 1
988 //   %7 = icmp eq i1 %6, true
989 //   br i1 %7, label %cond.store1, label %else2
990 // 
991 // cond.store1:                                      ; preds = %else
992 //   %8 = extractelement <16 x i32> %val, i32 1
993 //   %9 = getelementptr i32* %1, i32 1
994 //   store i32 %8, i32* %9
995 //   br label %else2
996 //   . . .
997 static void ScalarizeMaskedStore(CallInst *CI) {
998   Value *Ptr  = CI->getArgOperand(1);
999   Value *Src = CI->getArgOperand(0);
1000   Value *Mask = CI->getArgOperand(3);
1001
1002   VectorType *VecType = dyn_cast<VectorType>(Src->getType());
1003   Type *EltTy = VecType->getElementType();
1004
1005   assert(VecType && "Unexpected data type in masked store intrinsic");
1006
1007   IRBuilder<> Builder(CI->getContext());
1008   Instruction *InsertPt = CI;
1009   BasicBlock *IfBlock = CI->getParent();
1010   Builder.SetInsertPoint(InsertPt);
1011   Builder.SetCurrentDebugLocation(CI->getDebugLoc());
1012
1013   // Bitcast %addr fron i8* to EltTy*
1014   Type *NewPtrType =
1015     EltTy->getPointerTo(cast<PointerType>(Ptr->getType())->getAddressSpace());
1016   Value *FirstEltPtr = Builder.CreateBitCast(Ptr, NewPtrType);
1017
1018   unsigned VectorWidth = VecType->getNumElements();
1019   for (unsigned Idx = 0; Idx < VectorWidth; ++Idx) {
1020
1021     // Fill the "else" block, created in the previous iteration
1022     //
1023     //  %mask_1 = extractelement <16 x i1> %mask, i32 Idx
1024     //  %to_store = icmp eq i1 %mask_1, true
1025     //  br i1 %to_load, label %cond.store, label %else
1026     //
1027     Value *Predicate = Builder.CreateExtractElement(Mask, Builder.getInt32(Idx));
1028     Value *Cmp = Builder.CreateICmp(ICmpInst::ICMP_EQ, Predicate,
1029                                     ConstantInt::get(Predicate->getType(), 1));
1030
1031     // Create "cond" block
1032     //
1033     //  %OneElt = extractelement <16 x i32> %Src, i32 Idx
1034     //  %EltAddr = getelementptr i32* %1, i32 0
1035     //  %store i32 %OneElt, i32* %EltAddr
1036     //
1037     BasicBlock *CondBlock = IfBlock->splitBasicBlock(InsertPt, "cond.store");
1038     Builder.SetInsertPoint(InsertPt);
1039     
1040     Value *OneElt = Builder.CreateExtractElement(Src, Builder.getInt32(Idx));
1041     Value* Gep = Builder.CreateInBoundsGEP(FirstEltPtr, Builder.getInt32(Idx));
1042     Builder.CreateStore(OneElt, Gep);
1043
1044     // Create "else" block, fill it in the next iteration
1045     BasicBlock *NewIfBlock = CondBlock->splitBasicBlock(InsertPt, "else");
1046     Builder.SetInsertPoint(InsertPt);
1047     Instruction *OldBr = IfBlock->getTerminator();
1048     BranchInst::Create(CondBlock, NewIfBlock, Cmp, OldBr);
1049     OldBr->eraseFromParent();
1050     IfBlock = NewIfBlock;
1051   }
1052   CI->eraseFromParent();
1053 }
1054
1055 bool CodeGenPrepare::OptimizeCallInst(CallInst *CI, bool& ModifiedDT) {
1056   BasicBlock *BB = CI->getParent();
1057
1058   // Lower inline assembly if we can.
1059   // If we found an inline asm expession, and if the target knows how to
1060   // lower it to normal LLVM code, do so now.
1061   if (TLI && isa<InlineAsm>(CI->getCalledValue())) {
1062     if (TLI->ExpandInlineAsm(CI)) {
1063       // Avoid invalidating the iterator.
1064       CurInstIterator = BB->begin();
1065       // Avoid processing instructions out of order, which could cause
1066       // reuse before a value is defined.
1067       SunkAddrs.clear();
1068       return true;
1069     }
1070     // Sink address computing for memory operands into the block.
1071     if (OptimizeInlineAsmInst(CI))
1072       return true;
1073   }
1074
1075   IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(CI);
1076   if (II) {
1077     switch (II->getIntrinsicID()) {
1078     default: break;
1079     case Intrinsic::objectsize: {
1080       // Lower all uses of llvm.objectsize.*
1081       bool Min = (cast<ConstantInt>(II->getArgOperand(1))->getZExtValue() == 1);
1082       Type *ReturnTy = CI->getType();
1083       Constant *RetVal = ConstantInt::get(ReturnTy, Min ? 0 : -1ULL);
1084
1085       // Substituting this can cause recursive simplifications, which can
1086       // invalidate our iterator.  Use a WeakVH to hold onto it in case this
1087       // happens.
1088       WeakVH IterHandle(CurInstIterator);
1089
1090       replaceAndRecursivelySimplify(CI, RetVal,
1091                                     TLI ? TLI->getDataLayout() : nullptr,
1092                                     TLInfo, ModifiedDT ? nullptr : DT);
1093
1094       // If the iterator instruction was recursively deleted, start over at the
1095       // start of the block.
1096       if (IterHandle != CurInstIterator) {
1097         CurInstIterator = BB->begin();
1098         SunkAddrs.clear();
1099       }
1100       return true;
1101     }
1102     case Intrinsic::masked_load: {
1103       // Scalarize unsupported vector masked load
1104       if (!TTI->isLegalMaskedLoad(CI->getType(), 1)) {
1105         ScalarizeMaskedLoad(CI);
1106         ModifiedDT = true;
1107         return true;
1108       }
1109       return false;
1110     }
1111     case Intrinsic::masked_store: {
1112       if (!TTI->isLegalMaskedStore(CI->getArgOperand(0)->getType(), 1)) {
1113         ScalarizeMaskedStore(CI);
1114         ModifiedDT = true;
1115         return true;
1116       }
1117       return false;
1118     }
1119     }
1120
1121     if (TLI) {
1122       SmallVector<Value*, 2> PtrOps;
1123       Type *AccessTy;
1124       if (TLI->GetAddrModeArguments(II, PtrOps, AccessTy))
1125         while (!PtrOps.empty())
1126           if (OptimizeMemoryInst(II, PtrOps.pop_back_val(), AccessTy))
1127             return true;
1128     }
1129   }
1130
1131   // From here on out we're working with named functions.
1132   if (!CI->getCalledFunction()) return false;
1133
1134   // We'll need DataLayout from here on out.
1135   const DataLayout *TD = TLI ? TLI->getDataLayout() : nullptr;
1136   if (!TD) return false;
1137
1138   // Lower all default uses of _chk calls.  This is very similar
1139   // to what InstCombineCalls does, but here we are only lowering calls
1140   // to fortified library functions (e.g. __memcpy_chk) that have the default
1141   // "don't know" as the objectsize.  Anything else should be left alone.
1142   FortifiedLibCallSimplifier Simplifier(TD, TLInfo, true);
1143   if (Value *V = Simplifier.optimizeCall(CI)) {
1144     CI->replaceAllUsesWith(V);
1145     CI->eraseFromParent();
1146     return true;
1147   }
1148   return false;
1149 }
1150
1151 /// DupRetToEnableTailCallOpts - Look for opportunities to duplicate return
1152 /// instructions to the predecessor to enable tail call optimizations. The
1153 /// case it is currently looking for is:
1154 /// @code
1155 /// bb0:
1156 ///   %tmp0 = tail call i32 @f0()
1157 ///   br label %return
1158 /// bb1:
1159 ///   %tmp1 = tail call i32 @f1()
1160 ///   br label %return
1161 /// bb2:
1162 ///   %tmp2 = tail call i32 @f2()
1163 ///   br label %return
1164 /// return:
1165 ///   %retval = phi i32 [ %tmp0, %bb0 ], [ %tmp1, %bb1 ], [ %tmp2, %bb2 ]
1166 ///   ret i32 %retval
1167 /// @endcode
1168 ///
1169 /// =>
1170 ///
1171 /// @code
1172 /// bb0:
1173 ///   %tmp0 = tail call i32 @f0()
1174 ///   ret i32 %tmp0
1175 /// bb1:
1176 ///   %tmp1 = tail call i32 @f1()
1177 ///   ret i32 %tmp1
1178 /// bb2:
1179 ///   %tmp2 = tail call i32 @f2()
1180 ///   ret i32 %tmp2
1181 /// @endcode
1182 bool CodeGenPrepare::DupRetToEnableTailCallOpts(BasicBlock *BB) {
1183   if (!TLI)
1184     return false;
1185
1186   ReturnInst *RI = dyn_cast<ReturnInst>(BB->getTerminator());
1187   if (!RI)
1188     return false;
1189
1190   PHINode *PN = nullptr;
1191   BitCastInst *BCI = nullptr;
1192   Value *V = RI->getReturnValue();
1193   if (V) {
1194     BCI = dyn_cast<BitCastInst>(V);
1195     if (BCI)
1196       V = BCI->getOperand(0);
1197
1198     PN = dyn_cast<PHINode>(V);
1199     if (!PN)
1200       return false;
1201   }
1202
1203   if (PN && PN->getParent() != BB)
1204     return false;
1205
1206   // It's not safe to eliminate the sign / zero extension of the return value.
1207   // See llvm::isInTailCallPosition().
1208   const Function *F = BB->getParent();
1209   AttributeSet CallerAttrs = F->getAttributes();
1210   if (CallerAttrs.hasAttribute(AttributeSet::ReturnIndex, Attribute::ZExt) ||
1211       CallerAttrs.hasAttribute(AttributeSet::ReturnIndex, Attribute::SExt))
1212     return false;
1213
1214   // Make sure there are no instructions between the PHI and return, or that the
1215   // return is the first instruction in the block.
1216   if (PN) {
1217     BasicBlock::iterator BI = BB->begin();
1218     do { ++BI; } while (isa<DbgInfoIntrinsic>(BI));
1219     if (&*BI == BCI)
1220       // Also skip over the bitcast.
1221       ++BI;
1222     if (&*BI != RI)
1223       return false;
1224   } else {
1225     BasicBlock::iterator BI = BB->begin();
1226     while (isa<DbgInfoIntrinsic>(BI)) ++BI;
1227     if (&*BI != RI)
1228       return false;
1229   }
1230
1231   /// Only dup the ReturnInst if the CallInst is likely to be emitted as a tail
1232   /// call.
1233   SmallVector<CallInst*, 4> TailCalls;
1234   if (PN) {
1235     for (unsigned I = 0, E = PN->getNumIncomingValues(); I != E; ++I) {
1236       CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(PN->getIncomingValue(I));
1237       // Make sure the phi value is indeed produced by the tail call.
1238       if (CI && CI->hasOneUse() && CI->getParent() == PN->getIncomingBlock(I) &&
1239           TLI->mayBeEmittedAsTailCall(CI))
1240         TailCalls.push_back(CI);
1241     }
1242   } else {
1243     SmallPtrSet<BasicBlock*, 4> VisitedBBs;
1244     for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), PE = pred_end(BB); PI != PE; ++PI) {
1245       if (!VisitedBBs.insert(*PI).second)
1246         continue;
1247
1248       BasicBlock::InstListType &InstList = (*PI)->getInstList();
1249       BasicBlock::InstListType::reverse_iterator RI = InstList.rbegin();
1250       BasicBlock::InstListType::reverse_iterator RE = InstList.rend();
1251       do { ++RI; } while (RI != RE && isa<DbgInfoIntrinsic>(&*RI));
1252       if (RI == RE)
1253         continue;
1254
1255       CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(&*RI);
1256       if (CI && CI->use_empty() && TLI->mayBeEmittedAsTailCall(CI))
1257         TailCalls.push_back(CI);
1258     }
1259   }
1260
1261   bool Changed = false;
1262   for (unsigned i = 0, e = TailCalls.size(); i != e; ++i) {
1263     CallInst *CI = TailCalls[i];
1264     CallSite CS(CI);
1265
1266     // Conservatively require the attributes of the call to match those of the
1267     // return. Ignore noalias because it doesn't affect the call sequence.
1268     AttributeSet CalleeAttrs = CS.getAttributes();
1269     if (AttrBuilder(CalleeAttrs, AttributeSet::ReturnIndex).
1270           removeAttribute(Attribute::NoAlias) !=
1271         AttrBuilder(CalleeAttrs, AttributeSet::ReturnIndex).
1272           removeAttribute(Attribute::NoAlias))
1273       continue;
1274
1275     // Make sure the call instruction is followed by an unconditional branch to
1276     // the return block.
1277     BasicBlock *CallBB = CI->getParent();
1278     BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(CallBB->getTerminator());
1279     if (!BI || !BI->isUnconditional() || BI->getSuccessor(0) != BB)
1280       continue;
1281
1282     // Duplicate the return into CallBB.
1283     (void)FoldReturnIntoUncondBranch(RI, BB, CallBB);
1284     ModifiedDT = Changed = true;
1285     ++NumRetsDup;
1286   }
1287
1288   // If we eliminated all predecessors of the block, delete the block now.
1289   if (Changed && !BB->hasAddressTaken() && pred_begin(BB) == pred_end(BB))
1290     BB->eraseFromParent();
1291
1292   return Changed;
1293 }
1294
1295 //===----------------------------------------------------------------------===//
1296 // Memory Optimization
1297 //===----------------------------------------------------------------------===//
1298
1299 namespace {
1300
1301 /// ExtAddrMode - This is an extended version of TargetLowering::AddrMode
1302 /// which holds actual Value*'s for register values.
1303 struct ExtAddrMode : public TargetLowering::AddrMode {
1304   Value *BaseReg;
1305   Value *ScaledReg;
1306   ExtAddrMode() : BaseReg(nullptr), ScaledReg(nullptr) {}
1307   void print(raw_ostream &OS) const;
1308   void dump() const;
1309
1310   bool operator==(const ExtAddrMode& O) const {
1311     return (BaseReg == O.BaseReg) && (ScaledReg == O.ScaledReg) &&
1312            (BaseGV == O.BaseGV) && (BaseOffs == O.BaseOffs) &&
1313            (HasBaseReg == O.HasBaseReg) && (Scale == O.Scale);
1314   }
1315 };
1316
1317 #ifndef NDEBUG
1318 static inline raw_ostream &operator<<(raw_ostream &OS, const ExtAddrMode &AM) {
1319   AM.print(OS);
1320   return OS;
1321 }
1322 #endif
1323
1324 void ExtAddrMode::print(raw_ostream &OS) const {
1325   bool NeedPlus = false;
1326   OS << "[";
1327   if (BaseGV) {
1328     OS << (NeedPlus ? " + " : "")
1329        << "GV:";
1330     BaseGV->printAsOperand(OS, /*PrintType=*/false);
1331     NeedPlus = true;
1332   }
1333
1334   if (BaseOffs) {
1335     OS << (NeedPlus ? " + " : "")
1336        << BaseOffs;
1337     NeedPlus = true;
1338   }
1339
1340   if (BaseReg) {
1341     OS << (NeedPlus ? " + " : "")
1342        << "Base:";
1343     BaseReg->printAsOperand(OS, /*PrintType=*/false);
1344     NeedPlus = true;
1345   }
1346   if (Scale) {
1347     OS << (NeedPlus ? " + " : "")
1348        << Scale << "*";
1349     ScaledReg->printAsOperand(OS, /*PrintType=*/false);
1350   }
1351
1352   OS << ']';
1353 }
1354
1355 #if !defined(NDEBUG) || defined(LLVM_ENABLE_DUMP)
1356 void ExtAddrMode::dump() const {
1357   print(dbgs());
1358   dbgs() << '\n';
1359 }
1360 #endif
1361
1362 /// \brief This class provides transaction based operation on the IR.
1363 /// Every change made through this class is recorded in the internal state and
1364 /// can be undone (rollback) until commit is called.
1365 class TypePromotionTransaction {
1366
1367   /// \brief This represents the common interface of the individual transaction.
1368   /// Each class implements the logic for doing one specific modification on
1369   /// the IR via the TypePromotionTransaction.
1370   class TypePromotionAction {
1371   protected:
1372     /// The Instruction modified.
1373     Instruction *Inst;
1374
1375   public:
1376     /// \brief Constructor of the action.
1377     /// The constructor performs the related action on the IR.
1378     TypePromotionAction(Instruction *Inst) : Inst(Inst) {}
1379
1380     virtual ~TypePromotionAction() {}
1381
1382     /// \brief Undo the modification done by this action.
1383     /// When this method is called, the IR must be in the same state as it was
1384     /// before this action was applied.
1385     /// \pre Undoing the action works if and only if the IR is in the exact same
1386     /// state as it was directly after this action was applied.
1387     virtual void undo() = 0;
1388
1389     /// \brief Advocate every change made by this action.
1390     /// When the results on the IR of the action are to be kept, it is important
1391     /// to call this function, otherwise hidden information may be kept forever.
1392     virtual void commit() {
1393       // Nothing to be done, this action is not doing anything.
1394     }
1395   };
1396
1397   /// \brief Utility to remember the position of an instruction.
1398   class InsertionHandler {
1399     /// Position of an instruction.
1400     /// Either an instruction:
1401     /// - Is the first in a basic block: BB is used.
1402     /// - Has a previous instructon: PrevInst is used.
1403     union {
1404       Instruction *PrevInst;
1405       BasicBlock *BB;
1406     } Point;
1407     /// Remember whether or not the instruction had a previous instruction.
1408     bool HasPrevInstruction;
1409
1410   public:
1411     /// \brief Record the position of \p Inst.
1412     InsertionHandler(Instruction *Inst) {
1413       BasicBlock::iterator It = Inst;
1414       HasPrevInstruction = (It != (Inst->getParent()->begin()));
1415       if (HasPrevInstruction)
1416         Point.PrevInst = --It;
1417       else
1418         Point.BB = Inst->getParent();
1419     }
1420
1421     /// \brief Insert \p Inst at the recorded position.
1422     void insert(Instruction *Inst) {
1423       if (HasPrevInstruction) {
1424         if (Inst->getParent())
1425           Inst->removeFromParent();
1426         Inst->insertAfter(Point.PrevInst);
1427       } else {
1428         Instruction *Position = Point.BB->getFirstInsertionPt();
1429         if (Inst->getParent())
1430           Inst->moveBefore(Position);
1431         else
1432           Inst->insertBefore(Position);
1433       }
1434     }
1435   };
1436
1437   /// \brief Move an instruction before another.
1438   class InstructionMoveBefore : public TypePromotionAction {
1439     /// Original position of the instruction.
1440     InsertionHandler Position;
1441
1442   public:
1443     /// \brief Move \p Inst before \p Before.
1444     InstructionMoveBefore(Instruction *Inst, Instruction *Before)
1445         : TypePromotionAction(Inst), Position(Inst) {
1446       DEBUG(dbgs() << "Do: move: " << *Inst << "\nbefore: " << *Before << "\n");
1447       Inst->moveBefore(Before);
1448     }
1449
1450     /// \brief Move the instruction back to its original position.
1451     void undo() override {
1452       DEBUG(dbgs() << "Undo: moveBefore: " << *Inst << "\n");
1453       Position.insert(Inst);
1454     }
1455   };
1456
1457   /// \brief Set the operand of an instruction with a new value.
1458   class OperandSetter : public TypePromotionAction {
1459     /// Original operand of the instruction.
1460     Value *Origin;
1461     /// Index of the modified instruction.
1462     unsigned Idx;
1463
1464   public:
1465     /// \brief Set \p Idx operand of \p Inst with \p NewVal.
1466     OperandSetter(Instruction *Inst, unsigned Idx, Value *NewVal)
1467         : TypePromotionAction(Inst), Idx(Idx) {
1468       DEBUG(dbgs() << "Do: setOperand: " << Idx << "\n"
1469                    << "for:" << *Inst << "\n"
1470                    << "with:" << *NewVal << "\n");
1471       Origin = Inst->getOperand(Idx);
1472       Inst->setOperand(Idx, NewVal);
1473     }
1474
1475     /// \brief Restore the original value of the instruction.
1476     void undo() override {
1477       DEBUG(dbgs() << "Undo: setOperand:" << Idx << "\n"
1478                    << "for: " << *Inst << "\n"
1479                    << "with: " << *Origin << "\n");
1480       Inst->setOperand(Idx, Origin);
1481     }
1482   };
1483
1484   /// \brief Hide the operands of an instruction.
1485   /// Do as if this instruction was not using any of its operands.
1486   class OperandsHider : public TypePromotionAction {
1487     /// The list of original operands.
1488     SmallVector<Value *, 4> OriginalValues;
1489
1490   public:
1491     /// \brief Remove \p Inst from the uses of the operands of \p Inst.
1492     OperandsHider(Instruction *Inst) : TypePromotionAction(Inst) {
1493       DEBUG(dbgs() << "Do: OperandsHider: " << *Inst << "\n");
1494       unsigned NumOpnds = Inst->getNumOperands();
1495       OriginalValues.reserve(NumOpnds);
1496       for (unsigned It = 0; It < NumOpnds; ++It) {
1497         // Save the current operand.
1498         Value *Val = Inst->getOperand(It);
1499         OriginalValues.push_back(Val);
1500         // Set a dummy one.
1501         // We could use OperandSetter here, but that would implied an overhead
1502         // that we are not willing to pay.
1503         Inst->setOperand(It, UndefValue::get(Val->getType()));
1504       }
1505     }
1506
1507     /// \brief Restore the original list of uses.
1508     void undo() override {
1509       DEBUG(dbgs() << "Undo: OperandsHider: " << *Inst << "\n");
1510       for (unsigned It = 0, EndIt = OriginalValues.size(); It != EndIt; ++It)
1511         Inst->setOperand(It, OriginalValues[It]);
1512     }
1513   };
1514
1515   /// \brief Build a truncate instruction.
1516   class TruncBuilder : public TypePromotionAction {
1517     Value *Val;
1518   public:
1519     /// \brief Build a truncate instruction of \p Opnd producing a \p Ty
1520     /// result.
1521     /// trunc Opnd to Ty.
1522     TruncBuilder(Instruction *Opnd, Type *Ty) : TypePromotionAction(Opnd) {
1523       IRBuilder<> Builder(Opnd);
1524       Val = Builder.CreateTrunc(Opnd, Ty, "promoted");
1525       DEBUG(dbgs() << "Do: TruncBuilder: " << *Val << "\n");
1526     }
1527
1528     /// \brief Get the built value.
1529     Value *getBuiltValue() { return Val; }
1530
1531     /// \brief Remove the built instruction.
1532     void undo() override {
1533       DEBUG(dbgs() << "Undo: TruncBuilder: " << *Val << "\n");
1534       if (Instruction *IVal = dyn_cast<Instruction>(Val))
1535         IVal->eraseFromParent();
1536     }
1537   };
1538
1539   /// \brief Build a sign extension instruction.
1540   class SExtBuilder : public TypePromotionAction {
1541     Value *Val;
1542   public:
1543     /// \brief Build a sign extension instruction of \p Opnd producing a \p Ty
1544     /// result.
1545     /// sext Opnd to Ty.
1546     SExtBuilder(Instruction *InsertPt, Value *Opnd, Type *Ty)
1547         : TypePromotionAction(InsertPt) {
1548       IRBuilder<> Builder(InsertPt);
1549       Val = Builder.CreateSExt(Opnd, Ty, "promoted");
1550       DEBUG(dbgs() << "Do: SExtBuilder: " << *Val << "\n");
1551     }
1552
1553     /// \brief Get the built value.
1554     Value *getBuiltValue() { return Val; }
1555
1556     /// \brief Remove the built instruction.
1557     void undo() override {
1558       DEBUG(dbgs() << "Undo: SExtBuilder: " << *Val << "\n");
1559       if (Instruction *IVal = dyn_cast<Instruction>(Val))
1560         IVal->eraseFromParent();
1561     }
1562   };
1563
1564   /// \brief Build a zero extension instruction.
1565   class ZExtBuilder : public TypePromotionAction {
1566     Value *Val;
1567   public:
1568     /// \brief Build a zero extension instruction of \p Opnd producing a \p Ty
1569     /// result.
1570     /// zext Opnd to Ty.
1571     ZExtBuilder(Instruction *InsertPt, Value *Opnd, Type *Ty)
1572         : TypePromotionAction(InsertPt) {
1573       IRBuilder<> Builder(InsertPt);
1574       Val = Builder.CreateZExt(Opnd, Ty, "promoted");
1575       DEBUG(dbgs() << "Do: ZExtBuilder: " << *Val << "\n");
1576     }
1577
1578     /// \brief Get the built value.
1579     Value *getBuiltValue() { return Val; }
1580
1581     /// \brief Remove the built instruction.
1582     void undo() override {
1583       DEBUG(dbgs() << "Undo: ZExtBuilder: " << *Val << "\n");
1584       if (Instruction *IVal = dyn_cast<Instruction>(Val))
1585         IVal->eraseFromParent();
1586     }
1587   };
1588
1589   /// \brief Mutate an instruction to another type.
1590   class TypeMutator : public TypePromotionAction {
1591     /// Record the original type.
1592     Type *OrigTy;
1593
1594   public:
1595     /// \brief Mutate the type of \p Inst into \p NewTy.
1596     TypeMutator(Instruction *Inst, Type *NewTy)
1597         : TypePromotionAction(Inst), OrigTy(Inst->getType()) {
1598       DEBUG(dbgs() << "Do: MutateType: " << *Inst << " with " << *NewTy
1599                    << "\n");
1600       Inst->mutateType(NewTy);
1601     }
1602
1603     /// \brief Mutate the instruction back to its original type.
1604     void undo() override {
1605       DEBUG(dbgs() << "Undo: MutateType: " << *Inst << " with " << *OrigTy
1606                    << "\n");
1607       Inst->mutateType(OrigTy);
1608     }
1609   };
1610
1611   /// \brief Replace the uses of an instruction by another instruction.
1612   class UsesReplacer : public TypePromotionAction {
1613     /// Helper structure to keep track of the replaced uses.
1614     struct InstructionAndIdx {
1615       /// The instruction using the instruction.
1616       Instruction *Inst;
1617       /// The index where this instruction is used for Inst.
1618       unsigned Idx;
1619       InstructionAndIdx(Instruction *Inst, unsigned Idx)
1620           : Inst(Inst), Idx(Idx) {}
1621     };
1622
1623     /// Keep track of the original uses (pair Instruction, Index).
1624     SmallVector<InstructionAndIdx, 4> OriginalUses;
1625     typedef SmallVectorImpl<InstructionAndIdx>::iterator use_iterator;
1626
1627   public:
1628     /// \brief Replace all the use of \p Inst by \p New.
1629     UsesReplacer(Instruction *Inst, Value *New) : TypePromotionAction(Inst) {
1630       DEBUG(dbgs() << "Do: UsersReplacer: " << *Inst << " with " << *New
1631                    << "\n");
1632       // Record the original uses.
1633       for (Use &U : Inst->uses()) {
1634         Instruction *UserI = cast<Instruction>(U.getUser());
1635         OriginalUses.push_back(InstructionAndIdx(UserI, U.getOperandNo()));
1636       }
1637       // Now, we can replace the uses.
1638       Inst->replaceAllUsesWith(New);
1639     }
1640
1641     /// \brief Reassign the original uses of Inst to Inst.
1642     void undo() override {
1643       DEBUG(dbgs() << "Undo: UsersReplacer: " << *Inst << "\n");
1644       for (use_iterator UseIt = OriginalUses.begin(),
1645                         EndIt = OriginalUses.end();
1646            UseIt != EndIt; ++UseIt) {
1647         UseIt->Inst->setOperand(UseIt->Idx, Inst);
1648       }
1649     }
1650   };
1651
1652   /// \brief Remove an instruction from the IR.
1653   class InstructionRemover : public TypePromotionAction {
1654     /// Original position of the instruction.
1655     InsertionHandler Inserter;
1656     /// Helper structure to hide all the link to the instruction. In other
1657     /// words, this helps to do as if the instruction was removed.
1658     OperandsHider Hider;
1659     /// Keep track of the uses replaced, if any.
1660     UsesReplacer *Replacer;
1661
1662   public:
1663     /// \brief Remove all reference of \p Inst and optinally replace all its
1664     /// uses with New.
1665     /// \pre If !Inst->use_empty(), then New != nullptr
1666     InstructionRemover(Instruction *Inst, Value *New = nullptr)
1667         : TypePromotionAction(Inst), Inserter(Inst), Hider(Inst),
1668           Replacer(nullptr) {
1669       if (New)
1670         Replacer = new UsesReplacer(Inst, New);
1671       DEBUG(dbgs() << "Do: InstructionRemover: " << *Inst << "\n");
1672       Inst->removeFromParent();
1673     }
1674
1675     ~InstructionRemover() { delete Replacer; }
1676
1677     /// \brief Really remove the instruction.
1678     void commit() override { delete Inst; }
1679
1680     /// \brief Resurrect the instruction and reassign it to the proper uses if
1681     /// new value was provided when build this action.
1682     void undo() override {
1683       DEBUG(dbgs() << "Undo: InstructionRemover: " << *Inst << "\n");
1684       Inserter.insert(Inst);
1685       if (Replacer)
1686         Replacer->undo();
1687       Hider.undo();
1688     }
1689   };
1690
1691 public:
1692   /// Restoration point.
1693   /// The restoration point is a pointer to an action instead of an iterator
1694   /// because the iterator may be invalidated but not the pointer.
1695   typedef const TypePromotionAction *ConstRestorationPt;
1696   /// Advocate every changes made in that transaction.
1697   void commit();
1698   /// Undo all the changes made after the given point.
1699   void rollback(ConstRestorationPt Point);
1700   /// Get the current restoration point.
1701   ConstRestorationPt getRestorationPoint() const;
1702
1703   /// \name API for IR modification with state keeping to support rollback.
1704   /// @{
1705   /// Same as Instruction::setOperand.
1706   void setOperand(Instruction *Inst, unsigned Idx, Value *NewVal);
1707   /// Same as Instruction::eraseFromParent.
1708   void eraseInstruction(Instruction *Inst, Value *NewVal = nullptr);
1709   /// Same as Value::replaceAllUsesWith.
1710   void replaceAllUsesWith(Instruction *Inst, Value *New);
1711   /// Same as Value::mutateType.
1712   void mutateType(Instruction *Inst, Type *NewTy);
1713   /// Same as IRBuilder::createTrunc.
1714   Value *createTrunc(Instruction *Opnd, Type *Ty);
1715   /// Same as IRBuilder::createSExt.
1716   Value *createSExt(Instruction *Inst, Value *Opnd, Type *Ty);
1717   /// Same as IRBuilder::createZExt.
1718   Value *createZExt(Instruction *Inst, Value *Opnd, Type *Ty);
1719   /// Same as Instruction::moveBefore.
1720   void moveBefore(Instruction *Inst, Instruction *Before);
1721   /// @}
1722
1723 private:
1724   /// The ordered list of actions made so far.
1725   SmallVector<std::unique_ptr<TypePromotionAction>, 16> Actions;
1726   typedef SmallVectorImpl<std::unique_ptr<TypePromotionAction>>::iterator CommitPt;
1727 };
1728
1729 void TypePromotionTransaction::setOperand(Instruction *Inst, unsigned Idx,
1730                                           Value *NewVal) {
1731   Actions.push_back(
1732       make_unique<TypePromotionTransaction::OperandSetter>(Inst, Idx, NewVal));
1733 }
1734
1735 void TypePromotionTransaction::eraseInstruction(Instruction *Inst,
1736                                                 Value *NewVal) {
1737   Actions.push_back(
1738       make_unique<TypePromotionTransaction::InstructionRemover>(Inst, NewVal));
1739 }
1740
1741 void TypePromotionTransaction::replaceAllUsesWith(Instruction *Inst,
1742                                                   Value *New) {
1743   Actions.push_back(make_unique<TypePromotionTransaction::UsesReplacer>(Inst, New));
1744 }
1745
1746 void TypePromotionTransaction::mutateType(Instruction *Inst, Type *NewTy) {
1747   Actions.push_back(make_unique<TypePromotionTransaction::TypeMutator>(Inst, NewTy));
1748 }
1749
1750 Value *TypePromotionTransaction::createTrunc(Instruction *Opnd,
1751                                              Type *Ty) {
1752   std::unique_ptr<TruncBuilder> Ptr(new TruncBuilder(Opnd, Ty));
1753   Value *Val = Ptr->getBuiltValue();
1754   Actions.push_back(std::move(Ptr));
1755   return Val;
1756 }
1757
1758 Value *TypePromotionTransaction::createSExt(Instruction *Inst,
1759                                             Value *Opnd, Type *Ty) {
1760   std::unique_ptr<SExtBuilder> Ptr(new SExtBuilder(Inst, Opnd, Ty));
1761   Value *Val = Ptr->getBuiltValue();
1762   Actions.push_back(std::move(Ptr));
1763   return Val;
1764 }
1765
1766 Value *TypePromotionTransaction::createZExt(Instruction *Inst,
1767                                             Value *Opnd, Type *Ty) {
1768   std::unique_ptr<ZExtBuilder> Ptr(new ZExtBuilder(Inst, Opnd, Ty));
1769   Value *Val = Ptr->getBuiltValue();
1770   Actions.push_back(std::move(Ptr));
1771   return Val;
1772 }
1773
1774 void TypePromotionTransaction::moveBefore(Instruction *Inst,
1775                                           Instruction *Before) {
1776   Actions.push_back(
1777       make_unique<TypePromotionTransaction::InstructionMoveBefore>(Inst, Before));
1778 }
1779
1780 TypePromotionTransaction::ConstRestorationPt
1781 TypePromotionTransaction::getRestorationPoint() const {
1782   return !Actions.empty() ? Actions.back().get() : nullptr;
1783 }
1784
1785 void TypePromotionTransaction::commit() {
1786   for (CommitPt It = Actions.begin(), EndIt = Actions.end(); It != EndIt;
1787        ++It)
1788     (*It)->commit();
1789   Actions.clear();
1790 }
1791
1792 void TypePromotionTransaction::rollback(
1793     TypePromotionTransaction::ConstRestorationPt Point) {
1794   while (!Actions.empty() && Point != Actions.back().get()) {
1795     std::unique_ptr<TypePromotionAction> Curr = Actions.pop_back_val();
1796     Curr->undo();
1797   }
1798 }
1799
1800 /// \brief A helper class for matching addressing modes.
1801 ///
1802 /// This encapsulates the logic for matching the target-legal addressing modes.
1803 class AddressingModeMatcher {
1804   SmallVectorImpl<Instruction*> &AddrModeInsts;
1805   const TargetLowering &TLI;
1806
1807   /// AccessTy/MemoryInst - This is the type for the access (e.g. double) and
1808   /// the memory instruction that we're computing this address for.
1809   Type *AccessTy;
1810   Instruction *MemoryInst;
1811
1812   /// AddrMode - This is the addressing mode that we're building up.  This is
1813   /// part of the return value of this addressing mode matching stuff.
1814   ExtAddrMode &AddrMode;
1815
1816   /// The truncate instruction inserted by other CodeGenPrepare optimizations.
1817   const SetOfInstrs &InsertedTruncs;
1818   /// A map from the instructions to their type before promotion.
1819   InstrToOrigTy &PromotedInsts;
1820   /// The ongoing transaction where every action should be registered.
1821   TypePromotionTransaction &TPT;
1822
1823   /// IgnoreProfitability - This is set to true when we should not do
1824   /// profitability checks.  When true, IsProfitableToFoldIntoAddressingMode
1825   /// always returns true.
1826   bool IgnoreProfitability;
1827
1828   AddressingModeMatcher(SmallVectorImpl<Instruction*> &AMI,
1829                         const TargetLowering &T, Type *AT,
1830                         Instruction *MI, ExtAddrMode &AM,
1831                         const SetOfInstrs &InsertedTruncs,
1832                         InstrToOrigTy &PromotedInsts,
1833                         TypePromotionTransaction &TPT)
1834       : AddrModeInsts(AMI), TLI(T), AccessTy(AT), MemoryInst(MI), AddrMode(AM),
1835         InsertedTruncs(InsertedTruncs), PromotedInsts(PromotedInsts), TPT(TPT) {
1836     IgnoreProfitability = false;
1837   }
1838 public:
1839
1840   /// Match - Find the maximal addressing mode that a load/store of V can fold,
1841   /// give an access type of AccessTy.  This returns a list of involved
1842   /// instructions in AddrModeInsts.
1843   /// \p InsertedTruncs The truncate instruction inserted by other
1844   /// CodeGenPrepare
1845   /// optimizations.
1846   /// \p PromotedInsts maps the instructions to their type before promotion.
1847   /// \p The ongoing transaction where every action should be registered.
1848   static ExtAddrMode Match(Value *V, Type *AccessTy,
1849                            Instruction *MemoryInst,
1850                            SmallVectorImpl<Instruction*> &AddrModeInsts,
1851                            const TargetLowering &TLI,
1852                            const SetOfInstrs &InsertedTruncs,
1853                            InstrToOrigTy &PromotedInsts,
1854                            TypePromotionTransaction &TPT) {
1855     ExtAddrMode Result;
1856
1857     bool Success = AddressingModeMatcher(AddrModeInsts, TLI, AccessTy,
1858                                          MemoryInst, Result, InsertedTruncs,
1859                                          PromotedInsts, TPT).MatchAddr(V, 0);
1860     (void)Success; assert(Success && "Couldn't select *anything*?");
1861     return Result;
1862   }
1863 private:
1864   bool MatchScaledValue(Value *ScaleReg, int64_t Scale, unsigned Depth);
1865   bool MatchAddr(Value *V, unsigned Depth);
1866   bool MatchOperationAddr(User *Operation, unsigned Opcode, unsigned Depth,
1867                           bool *MovedAway = nullptr);
1868   bool IsProfitableToFoldIntoAddressingMode(Instruction *I,
1869                                             ExtAddrMode &AMBefore,
1870                                             ExtAddrMode &AMAfter);
1871   bool ValueAlreadyLiveAtInst(Value *Val, Value *KnownLive1, Value *KnownLive2);
1872   bool IsPromotionProfitable(unsigned MatchedSize, unsigned SizeWithPromotion,
1873                              Value *PromotedOperand) const;
1874 };
1875
1876 /// MatchScaledValue - Try adding ScaleReg*Scale to the current addressing mode.
1877 /// Return true and update AddrMode if this addr mode is legal for the target,
1878 /// false if not.
1879 bool AddressingModeMatcher::MatchScaledValue(Value *ScaleReg, int64_t Scale,
1880                                              unsigned Depth) {
1881   // If Scale is 1, then this is the same as adding ScaleReg to the addressing
1882   // mode.  Just process that directly.
1883   if (Scale == 1)
1884     return MatchAddr(ScaleReg, Depth);
1885
1886   // If the scale is 0, it takes nothing to add this.
1887   if (Scale == 0)
1888     return true;
1889
1890   // If we already have a scale of this value, we can add to it, otherwise, we
1891   // need an available scale field.
1892   if (AddrMode.Scale != 0 && AddrMode.ScaledReg != ScaleReg)
1893     return false;
1894
1895   ExtAddrMode TestAddrMode = AddrMode;
1896
1897   // Add scale to turn X*4+X*3 -> X*7.  This could also do things like
1898   // [A+B + A*7] -> [B+A*8].
1899   TestAddrMode.Scale += Scale;
1900   TestAddrMode.ScaledReg = ScaleReg;
1901
1902   // If the new address isn't legal, bail out.
1903   if (!TLI.isLegalAddressingMode(TestAddrMode, AccessTy))
1904     return false;
1905
1906   // It was legal, so commit it.
1907   AddrMode = TestAddrMode;
1908
1909   // Okay, we decided that we can add ScaleReg+Scale to AddrMode.  Check now
1910   // to see if ScaleReg is actually X+C.  If so, we can turn this into adding
1911   // X*Scale + C*Scale to addr mode.
1912   ConstantInt *CI = nullptr; Value *AddLHS = nullptr;
1913   if (isa<Instruction>(ScaleReg) &&  // not a constant expr.
1914       match(ScaleReg, m_Add(m_Value(AddLHS), m_ConstantInt(CI)))) {
1915     TestAddrMode.ScaledReg = AddLHS;
1916     TestAddrMode.BaseOffs += CI->getSExtValue()*TestAddrMode.Scale;
1917
1918     // If this addressing mode is legal, commit it and remember that we folded
1919     // this instruction.
1920     if (TLI.isLegalAddressingMode(TestAddrMode, AccessTy)) {
1921       AddrModeInsts.push_back(cast<Instruction>(ScaleReg));
1922       AddrMode = TestAddrMode;
1923       return true;
1924     }
1925   }
1926
1927   // Otherwise, not (x+c)*scale, just return what we have.
1928   return true;
1929 }
1930
1931 /// MightBeFoldableInst - This is a little filter, which returns true if an
1932 /// addressing computation involving I might be folded into a load/store
1933 /// accessing it.  This doesn't need to be perfect, but needs to accept at least
1934 /// the set of instructions that MatchOperationAddr can.
1935 static bool MightBeFoldableInst(Instruction *I) {
1936   switch (I->getOpcode()) {
1937   case Instruction::BitCast:
1938   case Instruction::AddrSpaceCast:
1939     // Don't touch identity bitcasts.
1940     if (I->getType() == I->getOperand(0)->getType())
1941       return false;
1942     return I->getType()->isPointerTy() || I->getType()->isIntegerTy();
1943   case Instruction::PtrToInt:
1944     // PtrToInt is always a noop, as we know that the int type is pointer sized.
1945     return true;
1946   case Instruction::IntToPtr:
1947     // We know the input is intptr_t, so this is foldable.
1948     return true;
1949   case Instruction::Add:
1950     return true;
1951   case Instruction::Mul:
1952   case Instruction::Shl:
1953     // Can only handle X*C and X << C.
1954     return isa<ConstantInt>(I->getOperand(1));
1955   case Instruction::GetElementPtr:
1956     return true;
1957   default:
1958     return false;
1959   }
1960 }
1961
1962 /// \brief Check whether or not \p Val is a legal instruction for \p TLI.
1963 /// \note \p Val is assumed to be the product of some type promotion.
1964 /// Therefore if \p Val has an undefined state in \p TLI, this is assumed
1965 /// to be legal, as the non-promoted value would have had the same state.
1966 static bool isPromotedInstructionLegal(const TargetLowering &TLI, Value *Val) {
1967   Instruction *PromotedInst = dyn_cast<Instruction>(Val);
1968   if (!PromotedInst)
1969     return false;
1970   int ISDOpcode = TLI.InstructionOpcodeToISD(PromotedInst->getOpcode());
1971   // If the ISDOpcode is undefined, it was undefined before the promotion.
1972   if (!ISDOpcode)
1973     return true;
1974   // Otherwise, check if the promoted instruction is legal or not.
1975   return TLI.isOperationLegalOrCustom(
1976       ISDOpcode, TLI.getValueType(PromotedInst->getType()));
1977 }
1978
1979 /// \brief Hepler class to perform type promotion.
1980 class TypePromotionHelper {
1981   /// \brief Utility function to check whether or not a sign or zero extension
1982   /// of \p Inst with \p ConsideredExtType can be moved through \p Inst by
1983   /// either using the operands of \p Inst or promoting \p Inst.
1984   /// The type of the extension is defined by \p IsSExt.
1985   /// In other words, check if:
1986   /// ext (Ty Inst opnd1 opnd2 ... opndN) to ConsideredExtType.
1987   /// #1 Promotion applies:
1988   /// ConsideredExtType Inst (ext opnd1 to ConsideredExtType, ...).
1989   /// #2 Operand reuses:
1990   /// ext opnd1 to ConsideredExtType.
1991   /// \p PromotedInsts maps the instructions to their type before promotion.
1992   static bool canGetThrough(const Instruction *Inst, Type *ConsideredExtType,
1993                             const InstrToOrigTy &PromotedInsts, bool IsSExt);
1994
1995   /// \brief Utility function to determine if \p OpIdx should be promoted when
1996   /// promoting \p Inst.
1997   static bool shouldExtOperand(const Instruction *Inst, int OpIdx) {
1998     if (isa<SelectInst>(Inst) && OpIdx == 0)
1999       return false;
2000     return true;
2001   }
2002
2003   /// \brief Utility function to promote the operand of \p Ext when this
2004   /// operand is a promotable trunc or sext or zext.
2005   /// \p PromotedInsts maps the instructions to their type before promotion.
2006   /// \p CreatedInsts[out] contains how many non-free instructions have been
2007   /// created to promote the operand of Ext.
2008   /// Newly added extensions are inserted in \p Exts.
2009   /// Newly added truncates are inserted in \p Truncs.
2010   /// Should never be called directly.
2011   /// \return The promoted value which is used instead of Ext.
2012   static Value *promoteOperandForTruncAndAnyExt(
2013       Instruction *Ext, TypePromotionTransaction &TPT,
2014       InstrToOrigTy &PromotedInsts, unsigned &CreatedInsts,
2015       SmallVectorImpl<Instruction *> *Exts,
2016       SmallVectorImpl<Instruction *> *Truncs);
2017
2018   /// \brief Utility function to promote the operand of \p Ext when this
2019   /// operand is promotable and is not a supported trunc or sext.
2020   /// \p PromotedInsts maps the instructions to their type before promotion.
2021   /// \p CreatedInsts[out] contains how many non-free instructions have been
2022   /// created to promote the operand of Ext.
2023   /// Newly added extensions are inserted in \p Exts.
2024   /// Newly added truncates are inserted in \p Truncs.
2025   /// Should never be called directly.
2026   /// \return The promoted value which is used instead of Ext.
2027   static Value *
2028   promoteOperandForOther(Instruction *Ext, TypePromotionTransaction &TPT,
2029                          InstrToOrigTy &PromotedInsts, unsigned &CreatedInsts,
2030                          SmallVectorImpl<Instruction *> *Exts,
2031                          SmallVectorImpl<Instruction *> *Truncs, bool IsSExt);
2032
2033   /// \see promoteOperandForOther.
2034   static Value *
2035   signExtendOperandForOther(Instruction *Ext, TypePromotionTransaction &TPT,
2036                             InstrToOrigTy &PromotedInsts,
2037                             unsigned &CreatedInsts,
2038                             SmallVectorImpl<Instruction *> *Exts,
2039                             SmallVectorImpl<Instruction *> *Truncs) {
2040     return promoteOperandForOther(Ext, TPT, PromotedInsts, CreatedInsts, Exts,
2041                                   Truncs, true);
2042   }
2043
2044   /// \see promoteOperandForOther.
2045   static Value *
2046   zeroExtendOperandForOther(Instruction *Ext, TypePromotionTransaction &TPT,
2047                             InstrToOrigTy &PromotedInsts,
2048                             unsigned &CreatedInsts,
2049                             SmallVectorImpl<Instruction *> *Exts,
2050                             SmallVectorImpl<Instruction *> *Truncs) {
2051     return promoteOperandForOther(Ext, TPT, PromotedInsts, CreatedInsts, Exts,
2052                                   Truncs, false);
2053   }
2054
2055 public:
2056   /// Type for the utility function that promotes the operand of Ext.
2057   typedef Value *(*Action)(Instruction *Ext, TypePromotionTransaction &TPT,
2058                            InstrToOrigTy &PromotedInsts, unsigned &CreatedInsts,
2059                            SmallVectorImpl<Instruction *> *Exts,
2060                            SmallVectorImpl<Instruction *> *Truncs);
2061   /// \brief Given a sign/zero extend instruction \p Ext, return the approriate
2062   /// action to promote the operand of \p Ext instead of using Ext.
2063   /// \return NULL if no promotable action is possible with the current
2064   /// sign extension.
2065   /// \p InsertedTruncs keeps track of all the truncate instructions inserted by
2066   /// the others CodeGenPrepare optimizations. This information is important
2067   /// because we do not want to promote these instructions as CodeGenPrepare
2068   /// will reinsert them later. Thus creating an infinite loop: create/remove.
2069   /// \p PromotedInsts maps the instructions to their type before promotion.
2070   static Action getAction(Instruction *Ext, const SetOfInstrs &InsertedTruncs,
2071                           const TargetLowering &TLI,
2072                           const InstrToOrigTy &PromotedInsts);
2073 };
2074
2075 bool TypePromotionHelper::canGetThrough(const Instruction *Inst,
2076                                         Type *ConsideredExtType,
2077                                         const InstrToOrigTy &PromotedInsts,
2078                                         bool IsSExt) {
2079   // The promotion helper does not know how to deal with vector types yet.
2080   // To be able to fix that, we would need to fix the places where we
2081   // statically extend, e.g., constants and such.
2082   if (Inst->getType()->isVectorTy())
2083     return false;
2084
2085   // We can always get through zext.
2086   if (isa<ZExtInst>(Inst))
2087     return true;
2088
2089   // sext(sext) is ok too.
2090   if (IsSExt && isa<SExtInst>(Inst))
2091     return true;
2092
2093   // We can get through binary operator, if it is legal. In other words, the
2094   // binary operator must have a nuw or nsw flag.
2095   const BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(Inst);
2096   if (BinOp && isa<OverflowingBinaryOperator>(BinOp) &&
2097       ((!IsSExt && BinOp->hasNoUnsignedWrap()) ||
2098        (IsSExt && BinOp->hasNoSignedWrap())))
2099     return true;
2100
2101   // Check if we can do the following simplification.
2102   // ext(trunc(opnd)) --> ext(opnd)
2103   if (!isa<TruncInst>(Inst))
2104     return false;
2105
2106   Value *OpndVal = Inst->getOperand(0);
2107   // Check if we can use this operand in the extension.
2108   // If the type is larger than the result type of the extension,
2109   // we cannot.
2110   if (!OpndVal->getType()->isIntegerTy() ||
2111       OpndVal->getType()->getIntegerBitWidth() >
2112           ConsideredExtType->getIntegerBitWidth())
2113     return false;
2114
2115   // If the operand of the truncate is not an instruction, we will not have
2116   // any information on the dropped bits.
2117   // (Actually we could for constant but it is not worth the extra logic).
2118   Instruction *Opnd = dyn_cast<Instruction>(OpndVal);
2119   if (!Opnd)
2120     return false;
2121
2122   // Check if the source of the type is narrow enough.
2123   // I.e., check that trunc just drops extended bits of the same kind of
2124   // the extension.
2125   // #1 get the type of the operand and check the kind of the extended bits.
2126   const Type *OpndType;
2127   InstrToOrigTy::const_iterator It = PromotedInsts.find(Opnd);
2128   if (It != PromotedInsts.end() && It->second.IsSExt == IsSExt)
2129     OpndType = It->second.Ty;
2130   else if ((IsSExt && isa<SExtInst>(Opnd)) || (!IsSExt && isa<ZExtInst>(Opnd)))
2131     OpndType = Opnd->getOperand(0)->getType();
2132   else
2133     return false;
2134
2135   // #2 check that the truncate just drop extended bits.
2136   if (Inst->getType()->getIntegerBitWidth() >= OpndType->getIntegerBitWidth())
2137     return true;
2138
2139   return false;
2140 }
2141
2142 TypePromotionHelper::Action TypePromotionHelper::getAction(
2143     Instruction *Ext, const SetOfInstrs &InsertedTruncs,
2144     const TargetLowering &TLI, const InstrToOrigTy &PromotedInsts) {
2145   assert((isa<SExtInst>(Ext) || isa<ZExtInst>(Ext)) &&
2146          "Unexpected instruction type");
2147   Instruction *ExtOpnd = dyn_cast<Instruction>(Ext->getOperand(0));
2148   Type *ExtTy = Ext->getType();
2149   bool IsSExt = isa<SExtInst>(Ext);
2150   // If the operand of the extension is not an instruction, we cannot
2151   // get through.
2152   // If it, check we can get through.
2153   if (!ExtOpnd || !canGetThrough(ExtOpnd, ExtTy, PromotedInsts, IsSExt))
2154     return nullptr;
2155
2156   // Do not promote if the operand has been added by codegenprepare.
2157   // Otherwise, it means we are undoing an optimization that is likely to be
2158   // redone, thus causing potential infinite loop.
2159   if (isa<TruncInst>(ExtOpnd) && InsertedTruncs.count(ExtOpnd))
2160     return nullptr;
2161
2162   // SExt or Trunc instructions.
2163   // Return the related handler.
2164   if (isa<SExtInst>(ExtOpnd) || isa<TruncInst>(ExtOpnd) ||
2165       isa<ZExtInst>(ExtOpnd))
2166     return promoteOperandForTruncAndAnyExt;
2167
2168   // Regular instruction.
2169   // Abort early if we will have to insert non-free instructions.
2170   if (!ExtOpnd->hasOneUse() && !TLI.isTruncateFree(ExtTy, ExtOpnd->getType()))
2171     return nullptr;
2172   return IsSExt ? signExtendOperandForOther : zeroExtendOperandForOther;
2173 }
2174
2175 Value *TypePromotionHelper::promoteOperandForTruncAndAnyExt(
2176     llvm::Instruction *SExt, TypePromotionTransaction &TPT,
2177     InstrToOrigTy &PromotedInsts, unsigned &CreatedInsts,
2178     SmallVectorImpl<Instruction *> *Exts,
2179     SmallVectorImpl<Instruction *> *Truncs) {
2180   // By construction, the operand of SExt is an instruction. Otherwise we cannot
2181   // get through it and this method should not be called.
2182   Instruction *SExtOpnd = cast<Instruction>(SExt->getOperand(0));
2183   Value *ExtVal = SExt;
2184   if (isa<ZExtInst>(SExtOpnd)) {
2185     // Replace s|zext(zext(opnd))
2186     // => zext(opnd).
2187     Value *ZExt =
2188         TPT.createZExt(SExt, SExtOpnd->getOperand(0), SExt->getType());
2189     TPT.replaceAllUsesWith(SExt, ZExt);
2190     TPT.eraseInstruction(SExt);
2191     ExtVal = ZExt;
2192   } else {
2193     // Replace z|sext(trunc(opnd)) or sext(sext(opnd))
2194     // => z|sext(opnd).
2195     TPT.setOperand(SExt, 0, SExtOpnd->getOperand(0));
2196   }
2197   CreatedInsts = 0;
2198
2199   // Remove dead code.
2200   if (SExtOpnd->use_empty())
2201     TPT.eraseInstruction(SExtOpnd);
2202
2203   // Check if the extension is still needed.
2204   Instruction *ExtInst = dyn_cast<Instruction>(ExtVal);
2205   if (!ExtInst || ExtInst->getType() != ExtInst->getOperand(0)->getType()) {
2206     if (ExtInst && Exts)
2207       Exts->push_back(ExtInst);
2208     return ExtVal;
2209   }
2210
2211   // At this point we have: ext ty opnd to ty.
2212   // Reassign the uses of ExtInst to the opnd and remove ExtInst.
2213   Value *NextVal = ExtInst->getOperand(0);
2214   TPT.eraseInstruction(ExtInst, NextVal);
2215   return NextVal;
2216 }
2217
2218 Value *TypePromotionHelper::promoteOperandForOther(
2219     Instruction *Ext, TypePromotionTransaction &TPT,
2220     InstrToOrigTy &PromotedInsts, unsigned &CreatedInsts,
2221     SmallVectorImpl<Instruction *> *Exts,
2222     SmallVectorImpl<Instruction *> *Truncs, bool IsSExt) {
2223   // By construction, the operand of Ext is an instruction. Otherwise we cannot
2224   // get through it and this method should not be called.
2225   Instruction *ExtOpnd = cast<Instruction>(Ext->getOperand(0));
2226   CreatedInsts = 0;
2227   if (!ExtOpnd->hasOneUse()) {
2228     // ExtOpnd will be promoted.
2229     // All its uses, but Ext, will need to use a truncated value of the
2230     // promoted version.
2231     // Create the truncate now.
2232     Value *Trunc = TPT.createTrunc(Ext, ExtOpnd->getType());
2233     if (Instruction *ITrunc = dyn_cast<Instruction>(Trunc)) {
2234       ITrunc->removeFromParent();
2235       // Insert it just after the definition.
2236       ITrunc->insertAfter(ExtOpnd);
2237       if (Truncs)
2238         Truncs->push_back(ITrunc);
2239     }
2240
2241     TPT.replaceAllUsesWith(ExtOpnd, Trunc);
2242     // Restore the operand of Ext (which has been replace by the previous call
2243     // to replaceAllUsesWith) to avoid creating a cycle trunc <-> sext.
2244     TPT.setOperand(Ext, 0, ExtOpnd);
2245   }
2246
2247   // Get through the Instruction:
2248   // 1. Update its type.
2249   // 2. Replace the uses of Ext by Inst.
2250   // 3. Extend each operand that needs to be extended.
2251
2252   // Remember the original type of the instruction before promotion.
2253   // This is useful to know that the high bits are sign extended bits.
2254   PromotedInsts.insert(std::pair<Instruction *, TypeIsSExt>(
2255       ExtOpnd, TypeIsSExt(ExtOpnd->getType(), IsSExt)));
2256   // Step #1.
2257   TPT.mutateType(ExtOpnd, Ext->getType());
2258   // Step #2.
2259   TPT.replaceAllUsesWith(Ext, ExtOpnd);
2260   // Step #3.
2261   Instruction *ExtForOpnd = Ext;
2262
2263   DEBUG(dbgs() << "Propagate Ext to operands\n");
2264   for (int OpIdx = 0, EndOpIdx = ExtOpnd->getNumOperands(); OpIdx != EndOpIdx;
2265        ++OpIdx) {
2266     DEBUG(dbgs() << "Operand:\n" << *(ExtOpnd->getOperand(OpIdx)) << '\n');
2267     if (ExtOpnd->getOperand(OpIdx)->getType() == Ext->getType() ||
2268         !shouldExtOperand(ExtOpnd, OpIdx)) {
2269       DEBUG(dbgs() << "No need to propagate\n");
2270       continue;
2271     }
2272     // Check if we can statically extend the operand.
2273     Value *Opnd = ExtOpnd->getOperand(OpIdx);
2274     if (const ConstantInt *Cst = dyn_cast<ConstantInt>(Opnd)) {
2275       DEBUG(dbgs() << "Statically extend\n");
2276       unsigned BitWidth = Ext->getType()->getIntegerBitWidth();
2277       APInt CstVal = IsSExt ? Cst->getValue().sext(BitWidth)
2278                             : Cst->getValue().zext(BitWidth);
2279       TPT.setOperand(ExtOpnd, OpIdx, ConstantInt::get(Ext->getType(), CstVal));
2280       continue;
2281     }
2282     // UndefValue are typed, so we have to statically sign extend them.
2283     if (isa<UndefValue>(Opnd)) {
2284       DEBUG(dbgs() << "Statically extend\n");
2285       TPT.setOperand(ExtOpnd, OpIdx, UndefValue::get(Ext->getType()));
2286       continue;
2287     }
2288
2289     // Otherwise we have to explicity sign extend the operand.
2290     // Check if Ext was reused to extend an operand.
2291     if (!ExtForOpnd) {
2292       // If yes, create a new one.
2293       DEBUG(dbgs() << "More operands to ext\n");
2294       Value *ValForExtOpnd = IsSExt ? TPT.createSExt(Ext, Opnd, Ext->getType())
2295         : TPT.createZExt(Ext, Opnd, Ext->getType());
2296       if (!isa<Instruction>(ValForExtOpnd)) {
2297         TPT.setOperand(ExtOpnd, OpIdx, ValForExtOpnd);
2298         continue;
2299       }
2300       ExtForOpnd = cast<Instruction>(ValForExtOpnd);
2301       ++CreatedInsts;
2302     }
2303     if (Exts)
2304       Exts->push_back(ExtForOpnd);
2305     TPT.setOperand(ExtForOpnd, 0, Opnd);
2306
2307     // Move the sign extension before the insertion point.
2308     TPT.moveBefore(ExtForOpnd, ExtOpnd);
2309     TPT.setOperand(ExtOpnd, OpIdx, ExtForOpnd);
2310     // If more sext are required, new instructions will have to be created.
2311     ExtForOpnd = nullptr;
2312   }
2313   if (ExtForOpnd == Ext) {
2314     DEBUG(dbgs() << "Extension is useless now\n");
2315     TPT.eraseInstruction(Ext);
2316   }
2317   return ExtOpnd;
2318 }
2319
2320 /// IsPromotionProfitable - Check whether or not promoting an instruction
2321 /// to a wider type was profitable.
2322 /// \p MatchedSize gives the number of instructions that have been matched
2323 /// in the addressing mode after the promotion was applied.
2324 /// \p SizeWithPromotion gives the number of created instructions for
2325 /// the promotion plus the number of instructions that have been
2326 /// matched in the addressing mode before the promotion.
2327 /// \p PromotedOperand is the value that has been promoted.
2328 /// \return True if the promotion is profitable, false otherwise.
2329 bool
2330 AddressingModeMatcher::IsPromotionProfitable(unsigned MatchedSize,
2331                                              unsigned SizeWithPromotion,
2332                                              Value *PromotedOperand) const {
2333   // We folded less instructions than what we created to promote the operand.
2334   // This is not profitable.
2335   if (MatchedSize < SizeWithPromotion)
2336     return false;
2337   if (MatchedSize > SizeWithPromotion)
2338     return true;
2339   // The promotion is neutral but it may help folding the sign extension in
2340   // loads for instance.
2341   // Check that we did not create an illegal instruction.
2342   return isPromotedInstructionLegal(TLI, PromotedOperand);
2343 }
2344
2345 /// MatchOperationAddr - Given an instruction or constant expr, see if we can
2346 /// fold the operation into the addressing mode.  If so, update the addressing
2347 /// mode and return true, otherwise return false without modifying AddrMode.
2348 /// If \p MovedAway is not NULL, it contains the information of whether or
2349 /// not AddrInst has to be folded into the addressing mode on success.
2350 /// If \p MovedAway == true, \p AddrInst will not be part of the addressing
2351 /// because it has been moved away.
2352 /// Thus AddrInst must not be added in the matched instructions.
2353 /// This state can happen when AddrInst is a sext, since it may be moved away.
2354 /// Therefore, AddrInst may not be valid when MovedAway is true and it must
2355 /// not be referenced anymore.
2356 bool AddressingModeMatcher::MatchOperationAddr(User *AddrInst, unsigned Opcode,
2357                                                unsigned Depth,
2358                                                bool *MovedAway) {
2359   // Avoid exponential behavior on extremely deep expression trees.
2360   if (Depth >= 5) return false;
2361
2362   // By default, all matched instructions stay in place.
2363   if (MovedAway)
2364     *MovedAway = false;
2365
2366   switch (Opcode) {
2367   case Instruction::PtrToInt:
2368     // PtrToInt is always a noop, as we know that the int type is pointer sized.
2369     return MatchAddr(AddrInst->getOperand(0), Depth);
2370   case Instruction::IntToPtr:
2371     // This inttoptr is a no-op if the integer type is pointer sized.
2372     if (TLI.getValueType(AddrInst->getOperand(0)->getType()) ==
2373         TLI.getPointerTy(AddrInst->getType()->getPointerAddressSpace()))
2374       return MatchAddr(AddrInst->getOperand(0), Depth);
2375     return false;
2376   case Instruction::BitCast:
2377   case Instruction::AddrSpaceCast:
2378     // BitCast is always a noop, and we can handle it as long as it is
2379     // int->int or pointer->pointer (we don't want int<->fp or something).
2380     if ((AddrInst->getOperand(0)->getType()->isPointerTy() ||
2381          AddrInst->getOperand(0)->getType()->isIntegerTy()) &&
2382         // Don't touch identity bitcasts.  These were probably put here by LSR,
2383         // and we don't want to mess around with them.  Assume it knows what it
2384         // is doing.
2385         AddrInst->getOperand(0)->getType() != AddrInst->getType())
2386       return MatchAddr(AddrInst->getOperand(0), Depth);
2387     return false;
2388   case Instruction::Add: {
2389     // Check to see if we can merge in the RHS then the LHS.  If so, we win.
2390     ExtAddrMode BackupAddrMode = AddrMode;
2391     unsigned OldSize = AddrModeInsts.size();
2392     // Start a transaction at this point.
2393     // The LHS may match but not the RHS.
2394     // Therefore, we need a higher level restoration point to undo partially
2395     // matched operation.
2396     TypePromotionTransaction::ConstRestorationPt LastKnownGood =
2397         TPT.getRestorationPoint();
2398
2399     if (MatchAddr(AddrInst->getOperand(1), Depth+1) &&
2400         MatchAddr(AddrInst->getOperand(0), Depth+1))
2401       return true;
2402
2403     // Restore the old addr mode info.
2404     AddrMode = BackupAddrMode;
2405     AddrModeInsts.resize(OldSize);
2406     TPT.rollback(LastKnownGood);
2407
2408     // Otherwise this was over-aggressive.  Try merging in the LHS then the RHS.
2409     if (MatchAddr(AddrInst->getOperand(0), Depth+1) &&
2410         MatchAddr(AddrInst->getOperand(1), Depth+1))
2411       return true;
2412
2413     // Otherwise we definitely can't merge the ADD in.
2414     AddrMode = BackupAddrMode;
2415     AddrModeInsts.resize(OldSize);
2416     TPT.rollback(LastKnownGood);
2417     break;
2418   }
2419   //case Instruction::Or:
2420   // TODO: We can handle "Or Val, Imm" iff this OR is equivalent to an ADD.
2421   //break;
2422   case Instruction::Mul:
2423   case Instruction::Shl: {
2424     // Can only handle X*C and X << C.
2425     ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(AddrInst->getOperand(1));
2426     if (!RHS)
2427       return false;
2428     int64_t Scale = RHS->getSExtValue();
2429     if (Opcode == Instruction::Shl)
2430       Scale = 1LL << Scale;
2431
2432     return MatchScaledValue(AddrInst->getOperand(0), Scale, Depth);
2433   }
2434   case Instruction::GetElementPtr: {
2435     // Scan the GEP.  We check it if it contains constant offsets and at most
2436     // one variable offset.
2437     int VariableOperand = -1;
2438     unsigned VariableScale = 0;
2439
2440     int64_t ConstantOffset = 0;
2441     const DataLayout *TD = TLI.getDataLayout();
2442     gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(AddrInst);
2443     for (unsigned i = 1, e = AddrInst->getNumOperands(); i != e; ++i, ++GTI) {
2444       if (StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
2445         const StructLayout *SL = TD->getStructLayout(STy);
2446         unsigned Idx =
2447           cast<ConstantInt>(AddrInst->getOperand(i))->getZExtValue();
2448         ConstantOffset += SL->getElementOffset(Idx);
2449       } else {
2450         uint64_t TypeSize = TD->getTypeAllocSize(GTI.getIndexedType());
2451         if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(AddrInst->getOperand(i))) {
2452           ConstantOffset += CI->getSExtValue()*TypeSize;
2453         } else if (TypeSize) {  // Scales of zero don't do anything.
2454           // We only allow one variable index at the moment.
2455           if (VariableOperand != -1)
2456             return false;
2457
2458           // Remember the variable index.
2459           VariableOperand = i;
2460           VariableScale = TypeSize;
2461         }
2462       }
2463     }
2464
2465     // A common case is for the GEP to only do a constant offset.  In this case,
2466     // just add it to the disp field and check validity.
2467     if (VariableOperand == -1) {
2468       AddrMode.BaseOffs += ConstantOffset;
2469       if (ConstantOffset == 0 || TLI.isLegalAddressingMode(AddrMode, AccessTy)){
2470         // Check to see if we can fold the base pointer in too.
2471         if (MatchAddr(AddrInst->getOperand(0), Depth+1))
2472           return true;
2473       }
2474       AddrMode.BaseOffs -= ConstantOffset;
2475       return false;
2476     }
2477
2478     // Save the valid addressing mode in case we can't match.
2479     ExtAddrMode BackupAddrMode = AddrMode;
2480     unsigned OldSize = AddrModeInsts.size();
2481
2482     // See if the scale and offset amount is valid for this target.
2483     AddrMode.BaseOffs += ConstantOffset;
2484
2485     // Match the base operand of the GEP.
2486     if (!MatchAddr(AddrInst->getOperand(0), Depth+1)) {
2487       // If it couldn't be matched, just stuff the value in a register.
2488       if (AddrMode.HasBaseReg) {
2489         AddrMode = BackupAddrMode;
2490         AddrModeInsts.resize(OldSize);
2491         return false;
2492       }
2493       AddrMode.HasBaseReg = true;
2494       AddrMode.BaseReg = AddrInst->getOperand(0);
2495     }
2496
2497     // Match the remaining variable portion of the GEP.
2498     if (!MatchScaledValue(AddrInst->getOperand(VariableOperand), VariableScale,
2499                           Depth)) {
2500       // If it couldn't be matched, try stuffing the base into a register
2501       // instead of matching it, and retrying the match of the scale.
2502       AddrMode = BackupAddrMode;
2503       AddrModeInsts.resize(OldSize);
2504       if (AddrMode.HasBaseReg)
2505         return false;
2506       AddrMode.HasBaseReg = true;
2507       AddrMode.BaseReg = AddrInst->getOperand(0);
2508       AddrMode.BaseOffs += ConstantOffset;
2509       if (!MatchScaledValue(AddrInst->getOperand(VariableOperand),
2510                             VariableScale, Depth)) {
2511         // If even that didn't work, bail.
2512         AddrMode = BackupAddrMode;
2513         AddrModeInsts.resize(OldSize);
2514         return false;
2515       }
2516     }
2517
2518     return true;
2519   }
2520   case Instruction::SExt:
2521   case Instruction::ZExt: {
2522     Instruction *Ext = dyn_cast<Instruction>(AddrInst);
2523     if (!Ext)
2524       return false;
2525
2526     // Try to move this ext out of the way of the addressing mode.
2527     // Ask for a method for doing so.
2528     TypePromotionHelper::Action TPH =
2529         TypePromotionHelper::getAction(Ext, InsertedTruncs, TLI, PromotedInsts);
2530     if (!TPH)
2531       return false;
2532
2533     TypePromotionTransaction::ConstRestorationPt LastKnownGood =
2534         TPT.getRestorationPoint();
2535     unsigned CreatedInsts = 0;
2536     Value *PromotedOperand =
2537         TPH(Ext, TPT, PromotedInsts, CreatedInsts, nullptr, nullptr);
2538     // SExt has been moved away.
2539     // Thus either it will be rematched later in the recursive calls or it is
2540     // gone. Anyway, we must not fold it into the addressing mode at this point.
2541     // E.g.,
2542     // op = add opnd, 1
2543     // idx = ext op
2544     // addr = gep base, idx
2545     // is now:
2546     // promotedOpnd = ext opnd            <- no match here
2547     // op = promoted_add promotedOpnd, 1  <- match (later in recursive calls)
2548     // addr = gep base, op                <- match
2549     if (MovedAway)
2550       *MovedAway = true;
2551
2552     assert(PromotedOperand &&
2553            "TypePromotionHelper should have filtered out those cases");
2554
2555     ExtAddrMode BackupAddrMode = AddrMode;
2556     unsigned OldSize = AddrModeInsts.size();
2557
2558     if (!MatchAddr(PromotedOperand, Depth) ||
2559         !IsPromotionProfitable(AddrModeInsts.size(), OldSize + CreatedInsts,
2560                                PromotedOperand)) {
2561       AddrMode = BackupAddrMode;
2562       AddrModeInsts.resize(OldSize);
2563       DEBUG(dbgs() << "Sign extension does not pay off: rollback\n");
2564       TPT.rollback(LastKnownGood);
2565       return false;
2566     }
2567     return true;
2568   }
2569   }
2570   return false;
2571 }
2572
2573 /// MatchAddr - If we can, try to add the value of 'Addr' into the current
2574 /// addressing mode.  If Addr can't be added to AddrMode this returns false and
2575 /// leaves AddrMode unmodified.  This assumes that Addr is either a pointer type
2576 /// or intptr_t for the target.
2577 ///
2578 bool AddressingModeMatcher::MatchAddr(Value *Addr, unsigned Depth) {
2579   // Start a transaction at this point that we will rollback if the matching
2580   // fails.
2581   TypePromotionTransaction::ConstRestorationPt LastKnownGood =
2582       TPT.getRestorationPoint();
2583   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Addr)) {
2584     // Fold in immediates if legal for the target.
2585     AddrMode.BaseOffs += CI->getSExtValue();
2586     if (TLI.isLegalAddressingMode(AddrMode, AccessTy))
2587       return true;
2588     AddrMode.BaseOffs -= CI->getSExtValue();
2589   } else if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(Addr)) {
2590     // If this is a global variable, try to fold it into the addressing mode.
2591     if (!AddrMode.BaseGV) {
2592       AddrMode.BaseGV = GV;
2593       if (TLI.isLegalAddressingMode(AddrMode, AccessTy))
2594         return true;
2595       AddrMode.BaseGV = nullptr;
2596     }
2597   } else if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Addr)) {
2598     ExtAddrMode BackupAddrMode = AddrMode;
2599     unsigned OldSize = AddrModeInsts.size();
2600
2601     // Check to see if it is possible to fold this operation.
2602     bool MovedAway = false;
2603     if (MatchOperationAddr(I, I->getOpcode(), Depth, &MovedAway)) {
2604       // This instruction may have been move away. If so, there is nothing
2605       // to check here.
2606       if (MovedAway)
2607         return true;
2608       // Okay, it's possible to fold this.  Check to see if it is actually
2609       // *profitable* to do so.  We use a simple cost model to avoid increasing
2610       // register pressure too much.
2611       if (I->hasOneUse() ||
2612           IsProfitableToFoldIntoAddressingMode(I, BackupAddrMode, AddrMode)) {
2613         AddrModeInsts.push_back(I);
2614         return true;
2615       }
2616
2617       // It isn't profitable to do this, roll back.
2618       //cerr << "NOT FOLDING: " << *I;
2619       AddrMode = BackupAddrMode;
2620       AddrModeInsts.resize(OldSize);
2621       TPT.rollback(LastKnownGood);
2622     }
2623   } else if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Addr)) {
2624     if (MatchOperationAddr(CE, CE->getOpcode(), Depth))
2625       return true;
2626     TPT.rollback(LastKnownGood);
2627   } else if (isa<ConstantPointerNull>(Addr)) {
2628     // Null pointer gets folded without affecting the addressing mode.
2629     return true;
2630   }
2631
2632   // Worse case, the target should support [reg] addressing modes. :)
2633   if (!AddrMode.HasBaseReg) {
2634     AddrMode.HasBaseReg = true;
2635     AddrMode.BaseReg = Addr;
2636     // Still check for legality in case the target supports [imm] but not [i+r].
2637     if (TLI.isLegalAddressingMode(AddrMode, AccessTy))
2638       return true;
2639     AddrMode.HasBaseReg = false;
2640     AddrMode.BaseReg = nullptr;
2641   }
2642
2643   // If the base register is already taken, see if we can do [r+r].
2644   if (AddrMode.Scale == 0) {
2645     AddrMode.Scale = 1;
2646     AddrMode.ScaledReg = Addr;
2647     if (TLI.isLegalAddressingMode(AddrMode, AccessTy))
2648       return true;
2649     AddrMode.Scale = 0;
2650     AddrMode.ScaledReg = nullptr;
2651   }
2652   // Couldn't match.
2653   TPT.rollback(LastKnownGood);
2654   return false;
2655 }
2656
2657 /// IsOperandAMemoryOperand - Check to see if all uses of OpVal by the specified
2658 /// inline asm call are due to memory operands.  If so, return true, otherwise
2659 /// return false.
2660 static bool IsOperandAMemoryOperand(CallInst *CI, InlineAsm *IA, Value *OpVal,
2661                                     const TargetLowering &TLI) {
2662   TargetLowering::AsmOperandInfoVector TargetConstraints = TLI.ParseConstraints(ImmutableCallSite(CI));
2663   for (unsigned i = 0, e = TargetConstraints.size(); i != e; ++i) {
2664     TargetLowering::AsmOperandInfo &OpInfo = TargetConstraints[i];
2665
2666     // Compute the constraint code and ConstraintType to use.
2667     TLI.ComputeConstraintToUse(OpInfo, SDValue());
2668
2669     // If this asm operand is our Value*, and if it isn't an indirect memory
2670     // operand, we can't fold it!
2671     if (OpInfo.CallOperandVal == OpVal &&
2672         (OpInfo.ConstraintType != TargetLowering::C_Memory ||
2673          !OpInfo.isIndirect))
2674       return false;
2675   }
2676
2677   return true;
2678 }
2679
2680 /// FindAllMemoryUses - Recursively walk all the uses of I until we find a
2681 /// memory use.  If we find an obviously non-foldable instruction, return true.
2682 /// Add the ultimately found memory instructions to MemoryUses.
2683 static bool FindAllMemoryUses(Instruction *I,
2684                 SmallVectorImpl<std::pair<Instruction*,unsigned> > &MemoryUses,
2685                               SmallPtrSetImpl<Instruction*> &ConsideredInsts,
2686                               const TargetLowering &TLI) {
2687   // If we already considered this instruction, we're done.
2688   if (!ConsideredInsts.insert(I).second)
2689     return false;
2690
2691   // If this is an obviously unfoldable instruction, bail out.
2692   if (!MightBeFoldableInst(I))
2693     return true;
2694
2695   // Loop over all the uses, recursively processing them.
2696   for (Use &U : I->uses()) {
2697     Instruction *UserI = cast<Instruction>(U.getUser());
2698
2699     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(UserI)) {
2700       MemoryUses.push_back(std::make_pair(LI, U.getOperandNo()));
2701       continue;
2702     }
2703
2704     if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(UserI)) {
2705       unsigned opNo = U.getOperandNo();
2706       if (opNo == 0) return true; // Storing addr, not into addr.
2707       MemoryUses.push_back(std::make_pair(SI, opNo));
2708       continue;
2709     }
2710
2711     if (CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(UserI)) {
2712       InlineAsm *IA = dyn_cast<InlineAsm>(CI->getCalledValue());
2713       if (!IA) return true;
2714
2715       // If this is a memory operand, we're cool, otherwise bail out.
2716       if (!IsOperandAMemoryOperand(CI, IA, I, TLI))
2717         return true;
2718       continue;
2719     }
2720
2721     if (FindAllMemoryUses(UserI, MemoryUses, ConsideredInsts, TLI))
2722       return true;
2723   }
2724
2725   return false;
2726 }
2727
2728 /// ValueAlreadyLiveAtInst - Retrn true if Val is already known to be live at
2729 /// the use site that we're folding it into.  If so, there is no cost to
2730 /// include it in the addressing mode.  KnownLive1 and KnownLive2 are two values
2731 /// that we know are live at the instruction already.
2732 bool AddressingModeMatcher::ValueAlreadyLiveAtInst(Value *Val,Value *KnownLive1,
2733                                                    Value *KnownLive2) {
2734   // If Val is either of the known-live values, we know it is live!
2735   if (Val == nullptr || Val == KnownLive1 || Val == KnownLive2)
2736     return true;
2737
2738   // All values other than instructions and arguments (e.g. constants) are live.
2739   if (!isa<Instruction>(Val) && !isa<Argument>(Val)) return true;
2740
2741   // If Val is a constant sized alloca in the entry block, it is live, this is
2742   // true because it is just a reference to the stack/frame pointer, which is
2743   // live for the whole function.
2744   if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(Val))
2745     if (AI->isStaticAlloca())
2746       return true;
2747
2748   // Check to see if this value is already used in the memory instruction's
2749   // block.  If so, it's already live into the block at the very least, so we
2750   // can reasonably fold it.
2751   return Val->isUsedInBasicBlock(MemoryInst->getParent());
2752 }
2753
2754 /// IsProfitableToFoldIntoAddressingMode - It is possible for the addressing
2755 /// mode of the machine to fold the specified instruction into a load or store
2756 /// that ultimately uses it.  However, the specified instruction has multiple
2757 /// uses.  Given this, it may actually increase register pressure to fold it
2758 /// into the load.  For example, consider this code:
2759 ///
2760 ///     X = ...
2761 ///     Y = X+1
2762 ///     use(Y)   -> nonload/store
2763 ///     Z = Y+1
2764 ///     load Z
2765 ///
2766 /// In this case, Y has multiple uses, and can be folded into the load of Z
2767 /// (yielding load [X+2]).  However, doing this will cause both "X" and "X+1" to
2768 /// be live at the use(Y) line.  If we don't fold Y into load Z, we use one
2769 /// fewer register.  Since Y can't be folded into "use(Y)" we don't increase the
2770 /// number of computations either.
2771 ///
2772 /// Note that this (like most of CodeGenPrepare) is just a rough heuristic.  If
2773 /// X was live across 'load Z' for other reasons, we actually *would* want to
2774 /// fold the addressing mode in the Z case.  This would make Y die earlier.
2775 bool AddressingModeMatcher::
2776 IsProfitableToFoldIntoAddressingMode(Instruction *I, ExtAddrMode &AMBefore,
2777                                      ExtAddrMode &AMAfter) {
2778   if (IgnoreProfitability) return true;
2779
2780   // AMBefore is the addressing mode before this instruction was folded into it,
2781   // and AMAfter is the addressing mode after the instruction was folded.  Get
2782   // the set of registers referenced by AMAfter and subtract out those
2783   // referenced by AMBefore: this is the set of values which folding in this
2784   // address extends the lifetime of.
2785   //
2786   // Note that there are only two potential values being referenced here,
2787   // BaseReg and ScaleReg (global addresses are always available, as are any
2788   // folded immediates).
2789   Value *BaseReg = AMAfter.BaseReg, *ScaledReg = AMAfter.ScaledReg;
2790
2791   // If the BaseReg or ScaledReg was referenced by the previous addrmode, their
2792   // lifetime wasn't extended by adding this instruction.
2793   if (ValueAlreadyLiveAtInst(BaseReg, AMBefore.BaseReg, AMBefore.ScaledReg))
2794     BaseReg = nullptr;
2795   if (ValueAlreadyLiveAtInst(ScaledReg, AMBefore.BaseReg, AMBefore.ScaledReg))
2796     ScaledReg = nullptr;
2797
2798   // If folding this instruction (and it's subexprs) didn't extend any live
2799   // ranges, we're ok with it.
2800   if (!BaseReg && !ScaledReg)
2801     return true;
2802
2803   // If all uses of this instruction are ultimately load/store/inlineasm's,
2804   // check to see if their addressing modes will include this instruction.  If
2805   // so, we can fold it into all uses, so it doesn't matter if it has multiple
2806   // uses.
2807   SmallVector<std::pair<Instruction*,unsigned>, 16> MemoryUses;
2808   SmallPtrSet<Instruction*, 16> ConsideredInsts;
2809   if (FindAllMemoryUses(I, MemoryUses, ConsideredInsts, TLI))
2810     return false;  // Has a non-memory, non-foldable use!
2811
2812   // Now that we know that all uses of this instruction are part of a chain of
2813   // computation involving only operations that could theoretically be folded
2814   // into a memory use, loop over each of these uses and see if they could
2815   // *actually* fold the instruction.
2816   SmallVector<Instruction*, 32> MatchedAddrModeInsts;
2817   for (unsigned i = 0, e = MemoryUses.size(); i != e; ++i) {
2818     Instruction *User = MemoryUses[i].first;
2819     unsigned OpNo = MemoryUses[i].second;
2820
2821     // Get the access type of this use.  If the use isn't a pointer, we don't
2822     // know what it accesses.
2823     Value *Address = User->getOperand(OpNo);
2824     if (!Address->getType()->isPointerTy())
2825       return false;
2826     Type *AddressAccessTy = Address->getType()->getPointerElementType();
2827
2828     // Do a match against the root of this address, ignoring profitability. This
2829     // will tell us if the addressing mode for the memory operation will
2830     // *actually* cover the shared instruction.
2831     ExtAddrMode Result;
2832     TypePromotionTransaction::ConstRestorationPt LastKnownGood =
2833         TPT.getRestorationPoint();
2834     AddressingModeMatcher Matcher(MatchedAddrModeInsts, TLI, AddressAccessTy,
2835                                   MemoryInst, Result, InsertedTruncs,
2836                                   PromotedInsts, TPT);
2837     Matcher.IgnoreProfitability = true;
2838     bool Success = Matcher.MatchAddr(Address, 0);
2839     (void)Success; assert(Success && "Couldn't select *anything*?");
2840
2841     // The match was to check the profitability, the changes made are not
2842     // part of the original matcher. Therefore, they should be dropped
2843     // otherwise the original matcher will not present the right state.
2844     TPT.rollback(LastKnownGood);
2845
2846     // If the match didn't cover I, then it won't be shared by it.
2847     if (std::find(MatchedAddrModeInsts.begin(), MatchedAddrModeInsts.end(),
2848                   I) == MatchedAddrModeInsts.end())
2849       return false;
2850
2851     MatchedAddrModeInsts.clear();
2852   }
2853
2854   return true;
2855 }
2856
2857 } // end anonymous namespace
2858
2859 /// IsNonLocalValue - Return true if the specified values are defined in a
2860 /// different basic block than BB.
2861 static bool IsNonLocalValue(Value *V, BasicBlock *BB) {
2862   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
2863     return I->getParent() != BB;
2864   return false;
2865 }
2866
2867 /// OptimizeMemoryInst - Load and Store Instructions often have
2868 /// addressing modes that can do significant amounts of computation.  As such,
2869 /// instruction selection will try to get the load or store to do as much
2870 /// computation as possible for the program.  The problem is that isel can only
2871 /// see within a single block.  As such, we sink as much legal addressing mode
2872 /// stuff into the block as possible.
2873 ///
2874 /// This method is used to optimize both load/store and inline asms with memory
2875 /// operands.
2876 bool CodeGenPrepare::OptimizeMemoryInst(Instruction *MemoryInst, Value *Addr,
2877                                         Type *AccessTy) {
2878   Value *Repl = Addr;
2879
2880   // Try to collapse single-value PHI nodes.  This is necessary to undo
2881   // unprofitable PRE transformations.
2882   SmallVector<Value*, 8> worklist;
2883   SmallPtrSet<Value*, 16> Visited;
2884   worklist.push_back(Addr);
2885
2886   // Use a worklist to iteratively look through PHI nodes, and ensure that
2887   // the addressing mode obtained from the non-PHI roots of the graph
2888   // are equivalent.
2889   Value *Consensus = nullptr;
2890   unsigned NumUsesConsensus = 0;
2891   bool IsNumUsesConsensusValid = false;
2892   SmallVector<Instruction*, 16> AddrModeInsts;
2893   ExtAddrMode AddrMode;
2894   TypePromotionTransaction TPT;
2895   TypePromotionTransaction::ConstRestorationPt LastKnownGood =
2896       TPT.getRestorationPoint();
2897   while (!worklist.empty()) {
2898     Value *V = worklist.back();
2899     worklist.pop_back();
2900
2901     // Break use-def graph loops.
2902     if (!Visited.insert(V).second) {
2903       Consensus = nullptr;
2904       break;
2905     }
2906
2907     // For a PHI node, push all of its incoming values.
2908     if (PHINode *P = dyn_cast<PHINode>(V)) {
2909       for (unsigned i = 0, e = P->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
2910         worklist.push_back(P->getIncomingValue(i));
2911       continue;
2912     }
2913
2914     // For non-PHIs, determine the addressing mode being computed.
2915     SmallVector<Instruction*, 16> NewAddrModeInsts;
2916     ExtAddrMode NewAddrMode = AddressingModeMatcher::Match(
2917         V, AccessTy, MemoryInst, NewAddrModeInsts, *TLI, InsertedTruncsSet,
2918         PromotedInsts, TPT);
2919
2920     // This check is broken into two cases with very similar code to avoid using
2921     // getNumUses() as much as possible. Some values have a lot of uses, so
2922     // calling getNumUses() unconditionally caused a significant compile-time
2923     // regression.
2924     if (!Consensus) {
2925       Consensus = V;
2926       AddrMode = NewAddrMode;
2927       AddrModeInsts = NewAddrModeInsts;
2928       continue;
2929     } else if (NewAddrMode == AddrMode) {
2930       if (!IsNumUsesConsensusValid) {
2931         NumUsesConsensus = Consensus->getNumUses();
2932         IsNumUsesConsensusValid = true;
2933       }
2934
2935       // Ensure that the obtained addressing mode is equivalent to that obtained
2936       // for all other roots of the PHI traversal.  Also, when choosing one
2937       // such root as representative, select the one with the most uses in order
2938       // to keep the cost modeling heuristics in AddressingModeMatcher
2939       // applicable.
2940       unsigned NumUses = V->getNumUses();
2941       if (NumUses > NumUsesConsensus) {
2942         Consensus = V;
2943         NumUsesConsensus = NumUses;
2944         AddrModeInsts = NewAddrModeInsts;
2945       }
2946       continue;
2947     }
2948
2949     Consensus = nullptr;
2950     break;
2951   }
2952
2953   // If the addressing mode couldn't be determined, or if multiple different
2954   // ones were determined, bail out now.
2955   if (!Consensus) {
2956     TPT.rollback(LastKnownGood);
2957     return false;
2958   }
2959   TPT.commit();
2960
2961   // Check to see if any of the instructions supersumed by this addr mode are
2962   // non-local to I's BB.
2963   bool AnyNonLocal = false;
2964   for (unsigned i = 0, e = AddrModeInsts.size(); i != e; ++i) {
2965     if (IsNonLocalValue(AddrModeInsts[i], MemoryInst->getParent())) {
2966       AnyNonLocal = true;
2967       break;
2968     }
2969   }
2970
2971   // If all the instructions matched are already in this BB, don't do anything.
2972   if (!AnyNonLocal) {
2973     DEBUG(dbgs() << "CGP: Found      local addrmode: " << AddrMode << "\n");
2974     return false;
2975   }
2976
2977   // Insert this computation right after this user.  Since our caller is
2978   // scanning from the top of the BB to the bottom, reuse of the expr are
2979   // guaranteed to happen later.
2980   IRBuilder<> Builder(MemoryInst);
2981
2982   // Now that we determined the addressing expression we want to use and know
2983   // that we have to sink it into this block.  Check to see if we have already
2984   // done this for some other load/store instr in this block.  If so, reuse the
2985   // computation.
2986   Value *&SunkAddr = SunkAddrs[Addr];
2987   if (SunkAddr) {
2988     DEBUG(dbgs() << "CGP: Reusing nonlocal addrmode: " << AddrMode << " for "
2989                  << *MemoryInst << "\n");
2990     if (SunkAddr->getType() != Addr->getType())
2991       SunkAddr = Builder.CreateBitCast(SunkAddr, Addr->getType());
2992   } else if (AddrSinkUsingGEPs || (!AddrSinkUsingGEPs.getNumOccurrences() &&
2993                TM && TM->getSubtarget<TargetSubtargetInfo>().useAA())) {
2994     // By default, we use the GEP-based method when AA is used later. This
2995     // prevents new inttoptr/ptrtoint pairs from degrading AA capabilities.
2996     DEBUG(dbgs() << "CGP: SINKING nonlocal addrmode: " << AddrMode << " for "
2997                  << *MemoryInst << "\n");
2998     Type *IntPtrTy = TLI->getDataLayout()->getIntPtrType(Addr->getType());
2999     Value *ResultPtr = nullptr, *ResultIndex = nullptr;
3000
3001     // First, find the pointer.
3002     if (AddrMode.BaseReg && AddrMode.BaseReg->getType()->isPointerTy()) {
3003       ResultPtr = AddrMode.BaseReg;
3004       AddrMode.BaseReg = nullptr;
3005     }
3006
3007     if (AddrMode.Scale && AddrMode.ScaledReg->getType()->isPointerTy()) {
3008       // We can't add more than one pointer together, nor can we scale a
3009       // pointer (both of which seem meaningless).
3010       if (ResultPtr || AddrMode.Scale != 1)
3011         return false;
3012
3013       ResultPtr = AddrMode.ScaledReg;
3014       AddrMode.Scale = 0;
3015     }
3016
3017     if (AddrMode.BaseGV) {
3018       if (ResultPtr)
3019         return false;
3020
3021       ResultPtr = AddrMode.BaseGV;
3022     }
3023
3024     // If the real base value actually came from an inttoptr, then the matcher
3025     // will look through it and provide only the integer value. In that case,
3026     // use it here.
3027     if (!ResultPtr && AddrMode.BaseReg) {
3028       ResultPtr =
3029         Builder.CreateIntToPtr(AddrMode.BaseReg, Addr->getType(), "sunkaddr");
3030       AddrMode.BaseReg = nullptr;
3031     } else if (!ResultPtr && AddrMode.Scale == 1) {
3032       ResultPtr =
3033         Builder.CreateIntToPtr(AddrMode.ScaledReg, Addr->getType(), "sunkaddr");
3034       AddrMode.Scale = 0;
3035     }
3036
3037     if (!ResultPtr &&
3038         !AddrMode.BaseReg && !AddrMode.Scale && !AddrMode.BaseOffs) {
3039       SunkAddr = Constant::getNullValue(Addr->getType());
3040     } else if (!ResultPtr) {
3041       return false;
3042     } else {
3043       Type *I8PtrTy =
3044         Builder.getInt8PtrTy(Addr->getType()->getPointerAddressSpace());
3045
3046       // Start with the base register. Do this first so that subsequent address
3047       // matching finds it last, which will prevent it from trying to match it
3048       // as the scaled value in case it happens to be a mul. That would be
3049       // problematic if we've sunk a different mul for the scale, because then
3050       // we'd end up sinking both muls.
3051       if (AddrMode.BaseReg) {
3052         Value *V = AddrMode.BaseReg;
3053         if (V->getType() != IntPtrTy)
3054           V = Builder.CreateIntCast(V, IntPtrTy, /*isSigned=*/true, "sunkaddr");
3055
3056         ResultIndex = V;
3057       }
3058
3059       // Add the scale value.
3060       if (AddrMode.Scale) {
3061         Value *V = AddrMode.ScaledReg;
3062         if (V->getType() == IntPtrTy) {
3063           // done.
3064         } else if (cast<IntegerType>(IntPtrTy)->getBitWidth() <
3065                    cast<IntegerType>(V->getType())->getBitWidth()) {
3066           V = Builder.CreateTrunc(V, IntPtrTy, "sunkaddr");
3067         } else {
3068           // It is only safe to sign extend the BaseReg if we know that the math
3069           // required to create it did not overflow before we extend it. Since
3070           // the original IR value was tossed in favor of a constant back when
3071           // the AddrMode was created we need to bail out gracefully if widths
3072           // do not match instead of extending it.
3073           Instruction *I = dyn_cast_or_null<Instruction>(ResultIndex);
3074           if (I && (ResultIndex != AddrMode.BaseReg))
3075             I->eraseFromParent();
3076           return false;
3077         }
3078
3079         if (AddrMode.Scale != 1)
3080           V = Builder.CreateMul(V, ConstantInt::get(IntPtrTy, AddrMode.Scale),
3081                                 "sunkaddr");
3082         if (ResultIndex)
3083           ResultIndex = Builder.CreateAdd(ResultIndex, V, "sunkaddr");
3084         else
3085           ResultIndex = V;
3086       }
3087
3088       // Add in the Base Offset if present.
3089       if (AddrMode.BaseOffs) {
3090         Value *V = ConstantInt::get(IntPtrTy, AddrMode.BaseOffs);
3091         if (ResultIndex) {
3092           // We need to add this separately from the scale above to help with
3093           // SDAG consecutive load/store merging.
3094           if (ResultPtr->getType() != I8PtrTy)
3095             ResultPtr = Builder.CreateBitCast(ResultPtr, I8PtrTy);
3096           ResultPtr = Builder.CreateGEP(ResultPtr, ResultIndex, "sunkaddr");
3097         }
3098
3099         ResultIndex = V;
3100       }
3101
3102       if (!ResultIndex) {
3103         SunkAddr = ResultPtr;
3104       } else {
3105         if (ResultPtr->getType() != I8PtrTy)
3106           ResultPtr = Builder.CreateBitCast(ResultPtr, I8PtrTy);
3107         SunkAddr = Builder.CreateGEP(ResultPtr, ResultIndex, "sunkaddr");
3108       }
3109
3110       if (SunkAddr->getType() != Addr->getType())
3111         SunkAddr = Builder.CreateBitCast(SunkAddr, Addr->getType());
3112     }
3113   } else {
3114     DEBUG(dbgs() << "CGP: SINKING nonlocal addrmode: " << AddrMode << " for "
3115                  << *MemoryInst << "\n");
3116     Type *IntPtrTy = TLI->getDataLayout()->getIntPtrType(Addr->getType());
3117     Value *Result = nullptr;
3118
3119     // Start with the base register. Do this first so that subsequent address
3120     // matching finds it last, which will prevent it from trying to match it
3121     // as the scaled value in case it happens to be a mul. That would be
3122     // problematic if we've sunk a different mul for the scale, because then
3123     // we'd end up sinking both muls.
3124     if (AddrMode.BaseReg) {
3125       Value *V = AddrMode.BaseReg;
3126       if (V->getType()->isPointerTy())
3127         V = Builder.CreatePtrToInt(V, IntPtrTy, "sunkaddr");
3128       if (V->getType() != IntPtrTy)
3129         V = Builder.CreateIntCast(V, IntPtrTy, /*isSigned=*/true, "sunkaddr");
3130       Result = V;
3131     }
3132
3133     // Add the scale value.
3134     if (AddrMode.Scale) {
3135       Value *V = AddrMode.ScaledReg;
3136       if (V->getType() == IntPtrTy) {
3137         // done.
3138       } else if (V->getType()->isPointerTy()) {
3139         V = Builder.CreatePtrToInt(V, IntPtrTy, "sunkaddr");
3140       } else if (cast<IntegerType>(IntPtrTy)->getBitWidth() <
3141                  cast<IntegerType>(V->getType())->getBitWidth()) {
3142         V = Builder.CreateTrunc(V, IntPtrTy, "sunkaddr");
3143       } else {
3144         // It is only safe to sign extend the BaseReg if we know that the math
3145         // required to create it did not overflow before we extend it. Since
3146         // the original IR value was tossed in favor of a constant back when
3147         // the AddrMode was created we need to bail out gracefully if widths
3148         // do not match instead of extending it.
3149         Instruction *I = dyn_cast_or_null<Instruction>(Result);
3150         if (I && (Result != AddrMode.BaseReg))
3151           I->eraseFromParent();
3152         return false;
3153       }
3154       if (AddrMode.Scale != 1)
3155         V = Builder.CreateMul(V, ConstantInt::get(IntPtrTy, AddrMode.Scale),
3156                               "sunkaddr");
3157       if (Result)
3158         Result = Builder.CreateAdd(Result, V, "sunkaddr");
3159       else
3160         Result = V;
3161     }
3162
3163     // Add in the BaseGV if present.
3164     if (AddrMode.BaseGV) {
3165       Value *V = Builder.CreatePtrToInt(AddrMode.BaseGV, IntPtrTy, "sunkaddr");
3166       if (Result)
3167         Result = Builder.CreateAdd(Result, V, "sunkaddr");
3168       else
3169         Result = V;
3170     }
3171
3172     // Add in the Base Offset if present.
3173     if (AddrMode.BaseOffs) {
3174       Value *V = ConstantInt::get(IntPtrTy, AddrMode.BaseOffs);
3175       if (Result)
3176         Result = Builder.CreateAdd(Result, V, "sunkaddr");
3177       else
3178         Result = V;
3179     }
3180
3181     if (!Result)
3182       SunkAddr = Constant::getNullValue(Addr->getType());
3183     else
3184       SunkAddr = Builder.CreateIntToPtr(Result, Addr->getType(), "sunkaddr");
3185   }
3186
3187   MemoryInst->replaceUsesOfWith(Repl, SunkAddr);
3188
3189   // If we have no uses, recursively delete the value and all dead instructions
3190   // using it.
3191   if (Repl->use_empty()) {
3192     // This can cause recursive deletion, which can invalidate our iterator.
3193     // Use a WeakVH to hold onto it in case this happens.
3194     WeakVH IterHandle(CurInstIterator);
3195     BasicBlock *BB = CurInstIterator->getParent();
3196
3197     RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(Repl, TLInfo);
3198
3199     if (IterHandle != CurInstIterator) {
3200       // If the iterator instruction was recursively deleted, start over at the
3201       // start of the block.
3202       CurInstIterator = BB->begin();
3203       SunkAddrs.clear();
3204     }
3205   }
3206   ++NumMemoryInsts;
3207   return true;
3208 }
3209
3210 /// OptimizeInlineAsmInst - If there are any memory operands, use
3211 /// OptimizeMemoryInst to sink their address computing into the block when
3212 /// possible / profitable.
3213 bool CodeGenPrepare::OptimizeInlineAsmInst(CallInst *CS) {
3214   bool MadeChange = false;
3215
3216   TargetLowering::AsmOperandInfoVector
3217     TargetConstraints = TLI->ParseConstraints(CS);
3218   unsigned ArgNo = 0;
3219   for (unsigned i = 0, e = TargetConstraints.size(); i != e; ++i) {
3220     TargetLowering::AsmOperandInfo &OpInfo = TargetConstraints[i];
3221
3222     // Compute the constraint code and ConstraintType to use.
3223     TLI->ComputeConstraintToUse(OpInfo, SDValue());
3224
3225     if (OpInfo.ConstraintType == TargetLowering::C_Memory &&
3226         OpInfo.isIndirect) {
3227       Value *OpVal = CS->getArgOperand(ArgNo++);
3228       MadeChange |= OptimizeMemoryInst(CS, OpVal, OpVal->getType());
3229     } else if (OpInfo.Type == InlineAsm::isInput)
3230       ArgNo++;
3231   }
3232
3233   return MadeChange;
3234 }
3235
3236 /// \brief Check if all the uses of \p Inst are equivalent (or free) zero or
3237 /// sign extensions.
3238 static bool hasSameExtUse(Instruction *Inst, const TargetLowering &TLI) {
3239   assert(!Inst->use_empty() && "Input must have at least one use");
3240   const Instruction *FirstUser = cast<Instruction>(*Inst->user_begin());
3241   bool IsSExt = isa<SExtInst>(FirstUser);
3242   Type *ExtTy = FirstUser->getType();
3243   for (const User *U : Inst->users()) {
3244     const Instruction *UI = cast<Instruction>(U);
3245     if ((IsSExt && !isa<SExtInst>(UI)) || (!IsSExt && !isa<ZExtInst>(UI)))
3246       return false;
3247     Type *CurTy = UI->getType();
3248     // Same input and output types: Same instruction after CSE.
3249     if (CurTy == ExtTy)
3250       continue;
3251
3252     // If IsSExt is true, we are in this situation:
3253     // a = Inst
3254     // b = sext ty1 a to ty2
3255     // c = sext ty1 a to ty3
3256     // Assuming ty2 is shorter than ty3, this could be turned into:
3257     // a = Inst
3258     // b = sext ty1 a to ty2
3259     // c = sext ty2 b to ty3
3260     // However, the last sext is not free.
3261     if (IsSExt)
3262       return false;
3263
3264     // This is a ZExt, maybe this is free to extend from one type to another.
3265     // In that case, we would not account for a different use.
3266     Type *NarrowTy;
3267     Type *LargeTy;
3268     if (ExtTy->getScalarType()->getIntegerBitWidth() >
3269         CurTy->getScalarType()->getIntegerBitWidth()) {
3270       NarrowTy = CurTy;
3271       LargeTy = ExtTy;
3272     } else {
3273       NarrowTy = ExtTy;
3274       LargeTy = CurTy;
3275     }
3276
3277     if (!TLI.isZExtFree(NarrowTy, LargeTy))
3278       return false;
3279   }
3280   // All uses are the same or can be derived from one another for free.
3281   return true;
3282 }
3283
3284 /// \brief Try to form ExtLd by promoting \p Exts until they reach a
3285 /// load instruction.
3286 /// If an ext(load) can be formed, it is returned via \p LI for the load
3287 /// and \p Inst for the extension.
3288 /// Otherwise LI == nullptr and Inst == nullptr.
3289 /// When some promotion happened, \p TPT contains the proper state to
3290 /// revert them.
3291 ///
3292 /// \return true when promoting was necessary to expose the ext(load)
3293 /// opportunity, false otherwise.
3294 ///
3295 /// Example:
3296 /// \code
3297 /// %ld = load i32* %addr
3298 /// %add = add nuw i32 %ld, 4
3299 /// %zext = zext i32 %add to i64
3300 /// \endcode
3301 /// =>
3302 /// \code
3303 /// %ld = load i32* %addr
3304 /// %zext = zext i32 %ld to i64
3305 /// %add = add nuw i64 %zext, 4
3306 /// \encode
3307 /// Thanks to the promotion, we can match zext(load i32*) to i64.
3308 bool CodeGenPrepare::ExtLdPromotion(TypePromotionTransaction &TPT,
3309                                     LoadInst *&LI, Instruction *&Inst,
3310                                     const SmallVectorImpl<Instruction *> &Exts,
3311                                     unsigned CreatedInsts = 0) {
3312   // Iterate over all the extensions to see if one form an ext(load).
3313   for (auto I : Exts) {
3314     // Check if we directly have ext(load).
3315     if ((LI = dyn_cast<LoadInst>(I->getOperand(0)))) {
3316       Inst = I;
3317       // No promotion happened here.
3318       return false;
3319     }
3320     // Check whether or not we want to do any promotion.
3321     if (!TLI || !TLI->enableExtLdPromotion() || DisableExtLdPromotion)
3322       continue;
3323     // Get the action to perform the promotion.
3324     TypePromotionHelper::Action TPH = TypePromotionHelper::getAction(
3325         I, InsertedTruncsSet, *TLI, PromotedInsts);
3326     // Check if we can promote.
3327     if (!TPH)
3328       continue;
3329     // Save the current state.
3330     TypePromotionTransaction::ConstRestorationPt LastKnownGood =
3331         TPT.getRestorationPoint();
3332     SmallVector<Instruction *, 4> NewExts;
3333     unsigned NewCreatedInsts = 0;
3334     // Promote.
3335     Value *PromotedVal =
3336         TPH(I, TPT, PromotedInsts, NewCreatedInsts, &NewExts, nullptr);
3337     assert(PromotedVal &&
3338            "TypePromotionHelper should have filtered out those cases");
3339
3340     // We would be able to merge only one extension in a load.
3341     // Therefore, if we have more than 1 new extension we heuristically
3342     // cut this search path, because it means we degrade the code quality.
3343     // With exactly 2, the transformation is neutral, because we will merge
3344     // one extension but leave one. However, we optimistically keep going,
3345     // because the new extension may be removed too.
3346     unsigned TotalCreatedInsts = CreatedInsts + NewCreatedInsts;
3347     if (!StressExtLdPromotion &&
3348         (TotalCreatedInsts > 1 ||
3349          !isPromotedInstructionLegal(*TLI, PromotedVal))) {
3350       // The promotion is not profitable, rollback to the previous state.
3351       TPT.rollback(LastKnownGood);
3352       continue;
3353     }
3354     // The promotion is profitable.
3355     // Check if it exposes an ext(load).
3356     (void)ExtLdPromotion(TPT, LI, Inst, NewExts, TotalCreatedInsts);
3357     if (LI && (StressExtLdPromotion || NewCreatedInsts == 0 ||
3358                // If we have created a new extension, i.e., now we have two
3359                // extensions. We must make sure one of them is merged with
3360                // the load, otherwise we may degrade the code quality.
3361                (LI->hasOneUse() || hasSameExtUse(LI, *TLI))))
3362       // Promotion happened.
3363       return true;
3364     // If this does not help to expose an ext(load) then, rollback.
3365     TPT.rollback(LastKnownGood);
3366   }
3367   // None of the extension can form an ext(load).
3368   LI = nullptr;
3369   Inst = nullptr;
3370   return false;
3371 }
3372
3373 /// MoveExtToFormExtLoad - Move a zext or sext fed by a load into the same
3374 /// basic block as the load, unless conditions are unfavorable. This allows
3375 /// SelectionDAG to fold the extend into the load.
3376 /// \p I[in/out] the extension may be modified during the process if some
3377 /// promotions apply.
3378 ///
3379 bool CodeGenPrepare::MoveExtToFormExtLoad(Instruction *&I) {
3380   // Try to promote a chain of computation if it allows to form
3381   // an extended load.
3382   TypePromotionTransaction TPT;
3383   TypePromotionTransaction::ConstRestorationPt LastKnownGood =
3384     TPT.getRestorationPoint();
3385   SmallVector<Instruction *, 1> Exts;
3386   Exts.push_back(I);
3387   // Look for a load being extended.
3388   LoadInst *LI = nullptr;
3389   Instruction *OldExt = I;
3390   bool HasPromoted = ExtLdPromotion(TPT, LI, I, Exts);
3391   if (!LI || !I) {
3392     assert(!HasPromoted && !LI && "If we did not match any load instruction "
3393                                   "the code must remain the same");
3394     I = OldExt;
3395     return false;
3396   }
3397
3398   // If they're already in the same block, there's nothing to do.
3399   // Make the cheap checks first if we did not promote.
3400   // If we promoted, we need to check if it is indeed profitable.
3401   if (!HasPromoted && LI->getParent() == I->getParent())
3402     return false;
3403
3404   EVT VT = TLI->getValueType(I->getType());
3405   EVT LoadVT = TLI->getValueType(LI->getType());
3406
3407   // If the load has other users and the truncate is not free, this probably
3408   // isn't worthwhile.
3409   if (!LI->hasOneUse() && TLI &&
3410       (TLI->isTypeLegal(LoadVT) || !TLI->isTypeLegal(VT)) &&
3411       !TLI->isTruncateFree(I->getType(), LI->getType())) {
3412     I = OldExt;
3413     TPT.rollback(LastKnownGood);
3414     return false;
3415   }
3416
3417   // Check whether the target supports casts folded into loads.
3418   unsigned LType;
3419   if (isa<ZExtInst>(I))
3420     LType = ISD::ZEXTLOAD;
3421   else {
3422     assert(isa<SExtInst>(I) && "Unexpected ext type!");
3423     LType = ISD::SEXTLOAD;
3424   }
3425   if (TLI && !TLI->isLoadExtLegal(LType, VT, LoadVT)) {
3426     I = OldExt;
3427     TPT.rollback(LastKnownGood);
3428     return false;
3429   }
3430
3431   // Move the extend into the same block as the load, so that SelectionDAG
3432   // can fold it.
3433   TPT.commit();
3434   I->removeFromParent();
3435   I->insertAfter(LI);
3436   ++NumExtsMoved;
3437   return true;
3438 }
3439
3440 bool CodeGenPrepare::OptimizeExtUses(Instruction *I) {
3441   BasicBlock *DefBB = I->getParent();
3442
3443   // If the result of a {s|z}ext and its source are both live out, rewrite all
3444   // other uses of the source with result of extension.
3445   Value *Src = I->getOperand(0);
3446   if (Src->hasOneUse())
3447     return false;
3448
3449   // Only do this xform if truncating is free.
3450   if (TLI && !TLI->isTruncateFree(I->getType(), Src->getType()))
3451     return false;
3452
3453   // Only safe to perform the optimization if the source is also defined in
3454   // this block.
3455   if (!isa<Instruction>(Src) || DefBB != cast<Instruction>(Src)->getParent())
3456     return false;
3457
3458   bool DefIsLiveOut = false;
3459   for (User *U : I->users()) {
3460     Instruction *UI = cast<Instruction>(U);
3461
3462     // Figure out which BB this ext is used in.
3463     BasicBlock *UserBB = UI->getParent();
3464     if (UserBB == DefBB) continue;
3465     DefIsLiveOut = true;
3466     break;
3467   }
3468   if (!DefIsLiveOut)
3469     return false;
3470
3471   // Make sure none of the uses are PHI nodes.
3472   for (User *U : Src->users()) {
3473     Instruction *UI = cast<Instruction>(U);
3474     BasicBlock *UserBB = UI->getParent();
3475     if (UserBB == DefBB) continue;
3476     // Be conservative. We don't want this xform to end up introducing
3477     // reloads just before load / store instructions.
3478     if (isa<PHINode>(UI) || isa<LoadInst>(UI) || isa<StoreInst>(UI))
3479       return false;
3480   }
3481
3482   // InsertedTruncs - Only insert one trunc in each block once.
3483   DenseMap<BasicBlock*, Instruction*> InsertedTruncs;
3484
3485   bool MadeChange = false;
3486   for (Use &U : Src->uses()) {
3487     Instruction *User = cast<Instruction>(U.getUser());
3488
3489     // Figure out which BB this ext is used in.
3490     BasicBlock *UserBB = User->getParent();
3491     if (UserBB == DefBB) continue;
3492
3493     // Both src and def are live in this block. Rewrite the use.
3494     Instruction *&InsertedTrunc = InsertedTruncs[UserBB];
3495
3496     if (!InsertedTrunc) {
3497       BasicBlock::iterator InsertPt = UserBB->getFirstInsertionPt();
3498       InsertedTrunc = new TruncInst(I, Src->getType(), "", InsertPt);
3499       InsertedTruncsSet.insert(InsertedTrunc);
3500     }
3501
3502     // Replace a use of the {s|z}ext source with a use of the result.
3503     U = InsertedTrunc;
3504     ++NumExtUses;
3505     MadeChange = true;
3506   }
3507
3508   return MadeChange;
3509 }
3510
3511 /// isFormingBranchFromSelectProfitable - Returns true if a SelectInst should be
3512 /// turned into an explicit branch.
3513 static bool isFormingBranchFromSelectProfitable(SelectInst *SI) {
3514   // FIXME: This should use the same heuristics as IfConversion to determine
3515   // whether a select is better represented as a branch.  This requires that
3516   // branch probability metadata is preserved for the select, which is not the
3517   // case currently.
3518
3519   CmpInst *Cmp = dyn_cast<CmpInst>(SI->getCondition());
3520
3521   // If the branch is predicted right, an out of order CPU can avoid blocking on
3522   // the compare.  Emit cmovs on compares with a memory operand as branches to
3523   // avoid stalls on the load from memory.  If the compare has more than one use
3524   // there's probably another cmov or setcc around so it's not worth emitting a
3525   // branch.
3526   if (!Cmp)
3527     return false;
3528
3529   Value *CmpOp0 = Cmp->getOperand(0);
3530   Value *CmpOp1 = Cmp->getOperand(1);
3531
3532   // We check that the memory operand has one use to avoid uses of the loaded
3533   // value directly after the compare, making branches unprofitable.
3534   return Cmp->hasOneUse() &&
3535          ((isa<LoadInst>(CmpOp0) && CmpOp0->hasOneUse()) ||
3536           (isa<LoadInst>(CmpOp1) && CmpOp1->hasOneUse()));
3537 }
3538
3539
3540 /// If we have a SelectInst that will likely profit from branch prediction,
3541 /// turn it into a branch.
3542 bool CodeGenPrepare::OptimizeSelectInst(SelectInst *SI) {
3543   bool VectorCond = !SI->getCondition()->getType()->isIntegerTy(1);
3544
3545   // Can we convert the 'select' to CF ?
3546   if (DisableSelectToBranch || OptSize || !TLI || VectorCond)
3547     return false;
3548
3549   TargetLowering::SelectSupportKind SelectKind;
3550   if (VectorCond)
3551     SelectKind = TargetLowering::VectorMaskSelect;
3552   else if (SI->getType()->isVectorTy())
3553     SelectKind = TargetLowering::ScalarCondVectorVal;
3554   else
3555     SelectKind = TargetLowering::ScalarValSelect;
3556
3557   // Do we have efficient codegen support for this kind of 'selects' ?
3558   if (TLI->isSelectSupported(SelectKind)) {
3559     // We have efficient codegen support for the select instruction.
3560     // Check if it is profitable to keep this 'select'.
3561     if (!TLI->isPredictableSelectExpensive() ||
3562         !isFormingBranchFromSelectProfitable(SI))
3563       return false;
3564   }
3565
3566   ModifiedDT = true;
3567
3568   // First, we split the block containing the select into 2 blocks.
3569   BasicBlock *StartBlock = SI->getParent();
3570   BasicBlock::iterator SplitPt = ++(BasicBlock::iterator(SI));
3571   BasicBlock *NextBlock = StartBlock->splitBasicBlock(SplitPt, "select.end");
3572
3573   // Create a new block serving as the landing pad for the branch.
3574   BasicBlock *SmallBlock = BasicBlock::Create(SI->getContext(), "select.mid",
3575                                              NextBlock->getParent(), NextBlock);
3576
3577   // Move the unconditional branch from the block with the select in it into our
3578   // landing pad block.
3579   StartBlock->getTerminator()->eraseFromParent();
3580   BranchInst::Create(NextBlock, SmallBlock);
3581
3582   // Insert the real conditional branch based on the original condition.
3583   BranchInst::Create(NextBlock, SmallBlock, SI->getCondition(), SI);
3584
3585   // The select itself is replaced with a PHI Node.
3586   PHINode *PN = PHINode::Create(SI->getType(), 2, "", NextBlock->begin());
3587   PN->takeName(SI);
3588   PN->addIncoming(SI->getTrueValue(), StartBlock);
3589   PN->addIncoming(SI->getFalseValue(), SmallBlock);
3590   SI->replaceAllUsesWith(PN);
3591   SI->eraseFromParent();
3592
3593   // Instruct OptimizeBlock to skip to the next block.
3594   CurInstIterator = StartBlock->end();
3595   ++NumSelectsExpanded;
3596   return true;
3597 }
3598
3599 static bool isBroadcastShuffle(ShuffleVectorInst *SVI) {
3600   SmallVector<int, 16> Mask(SVI->getShuffleMask());
3601   int SplatElem = -1;
3602   for (unsigned i = 0; i < Mask.size(); ++i) {
3603     if (SplatElem != -1 && Mask[i] != -1 && Mask[i] != SplatElem)
3604       return false;
3605     SplatElem = Mask[i];
3606   }
3607
3608   return true;
3609 }
3610
3611 /// Some targets have expensive vector shifts if the lanes aren't all the same
3612 /// (e.g. x86 only introduced "vpsllvd" and friends with AVX2). In these cases
3613 /// it's often worth sinking a shufflevector splat down to its use so that
3614 /// codegen can spot all lanes are identical.
3615 bool CodeGenPrepare::OptimizeShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst *SVI) {
3616   BasicBlock *DefBB = SVI->getParent();
3617
3618   // Only do this xform if variable vector shifts are particularly expensive.
3619   if (!TLI || !TLI->isVectorShiftByScalarCheap(SVI->getType()))
3620     return false;
3621
3622   // We only expect better codegen by sinking a shuffle if we can recognise a
3623   // constant splat.
3624   if (!isBroadcastShuffle(SVI))
3625     return false;
3626
3627   // InsertedShuffles - Only insert a shuffle in each block once.
3628   DenseMap<BasicBlock*, Instruction*> InsertedShuffles;
3629
3630   bool MadeChange = false;
3631   for (User *U : SVI->users()) {
3632     Instruction *UI = cast<Instruction>(U);
3633
3634     // Figure out which BB this ext is used in.
3635     BasicBlock *UserBB = UI->getParent();
3636     if (UserBB == DefBB) continue;
3637
3638     // For now only apply this when the splat is used by a shift instruction.
3639     if (!UI->isShift()) continue;
3640
3641     // Everything checks out, sink the shuffle if the user's block doesn't
3642     // already have a copy.
3643     Instruction *&InsertedShuffle = InsertedShuffles[UserBB];
3644
3645     if (!InsertedShuffle) {
3646       BasicBlock::iterator InsertPt = UserBB->getFirstInsertionPt();
3647       InsertedShuffle = new ShuffleVectorInst(SVI->getOperand(0),
3648                                               SVI->getOperand(1),
3649                                               SVI->getOperand(2), "", InsertPt);
3650     }
3651
3652     UI->replaceUsesOfWith(SVI, InsertedShuffle);
3653     MadeChange = true;
3654   }
3655
3656   // If we removed all uses, nuke the shuffle.
3657   if (SVI->use_empty()) {
3658     SVI->eraseFromParent();
3659     MadeChange = true;
3660   }
3661
3662   return MadeChange;
3663 }
3664
3665 namespace {
3666 /// \brief Helper class to promote a scalar operation to a vector one.
3667 /// This class is used to move downward extractelement transition.
3668 /// E.g.,
3669 /// a = vector_op <2 x i32>
3670 /// b = extractelement <2 x i32> a, i32 0
3671 /// c = scalar_op b
3672 /// store c
3673 ///
3674 /// =>
3675 /// a = vector_op <2 x i32>
3676 /// c = vector_op a (equivalent to scalar_op on the related lane)
3677 /// * d = extractelement <2 x i32> c, i32 0
3678 /// * store d
3679 /// Assuming both extractelement and store can be combine, we get rid of the
3680 /// transition.
3681 class VectorPromoteHelper {
3682   /// Used to perform some checks on the legality of vector operations.
3683   const TargetLowering &TLI;
3684
3685   /// Used to estimated the cost of the promoted chain.
3686   const TargetTransformInfo &TTI;
3687
3688   /// The transition being moved downwards.
3689   Instruction *Transition;
3690   /// The sequence of instructions to be promoted.
3691   SmallVector<Instruction *, 4> InstsToBePromoted;
3692   /// Cost of combining a store and an extract.
3693   unsigned StoreExtractCombineCost;
3694   /// Instruction that will be combined with the transition.
3695   Instruction *CombineInst;
3696
3697   /// \brief The instruction that represents the current end of the transition.
3698   /// Since we are faking the promotion until we reach the end of the chain
3699   /// of computation, we need a way to get the current end of the transition.
3700   Instruction *getEndOfTransition() const {
3701     if (InstsToBePromoted.empty())
3702       return Transition;
3703     return InstsToBePromoted.back();
3704   }
3705
3706   /// \brief Return the index of the original value in the transition.
3707   /// E.g., for "extractelement <2 x i32> c, i32 1" the original value,
3708   /// c, is at index 0.
3709   unsigned getTransitionOriginalValueIdx() const {
3710     assert(isa<ExtractElementInst>(Transition) &&
3711            "Other kind of transitions are not supported yet");
3712     return 0;
3713   }
3714
3715   /// \brief Return the index of the index in the transition.
3716   /// E.g., for "extractelement <2 x i32> c, i32 0" the index
3717   /// is at index 1.
3718   unsigned getTransitionIdx() const {
3719     assert(isa<ExtractElementInst>(Transition) &&
3720            "Other kind of transitions are not supported yet");
3721     return 1;
3722   }
3723
3724   /// \brief Get the type of the transition.
3725   /// This is the type of the original value.
3726   /// E.g., for "extractelement <2 x i32> c, i32 1" the type of the
3727   /// transition is <2 x i32>.
3728   Type *getTransitionType() const {
3729     return Transition->getOperand(getTransitionOriginalValueIdx())->getType();
3730   }
3731
3732   /// \brief Promote \p ToBePromoted by moving \p Def downward through.
3733   /// I.e., we have the following sequence:
3734   /// Def = Transition <ty1> a to <ty2>
3735   /// b = ToBePromoted <ty2> Def, ...
3736   /// =>
3737   /// b = ToBePromoted <ty1> a, ...
3738   /// Def = Transition <ty1> ToBePromoted to <ty2>
3739   void promoteImpl(Instruction *ToBePromoted);
3740
3741   /// \brief Check whether or not it is profitable to promote all the
3742   /// instructions enqueued to be promoted.
3743   bool isProfitableToPromote() {
3744     Value *ValIdx = Transition->getOperand(getTransitionOriginalValueIdx());
3745     unsigned Index = isa<ConstantInt>(ValIdx)
3746                          ? cast<ConstantInt>(ValIdx)->getZExtValue()
3747                          : -1;
3748     Type *PromotedType = getTransitionType();
3749
3750     StoreInst *ST = cast<StoreInst>(CombineInst);
3751     unsigned AS = ST->getPointerAddressSpace();
3752     unsigned Align = ST->getAlignment();
3753     // Check if this store is supported.
3754     if (!TLI.allowsMisalignedMemoryAccesses(
3755             TLI.getValueType(ST->getValueOperand()->getType()), AS, Align)) {
3756       // If this is not supported, there is no way we can combine
3757       // the extract with the store.
3758       return false;
3759     }
3760
3761     // The scalar chain of computation has to pay for the transition
3762     // scalar to vector.
3763     // The vector chain has to account for the combining cost.
3764     uint64_t ScalarCost =
3765         TTI.getVectorInstrCost(Transition->getOpcode(), PromotedType, Index);
3766     uint64_t VectorCost = StoreExtractCombineCost;
3767     for (const auto &Inst : InstsToBePromoted) {
3768       // Compute the cost.
3769       // By construction, all instructions being promoted are arithmetic ones.
3770       // Moreover, one argument is a constant that can be viewed as a splat
3771       // constant.
3772       Value *Arg0 = Inst->getOperand(0);
3773       bool IsArg0Constant = isa<UndefValue>(Arg0) || isa<ConstantInt>(Arg0) ||
3774                             isa<ConstantFP>(Arg0);
3775       TargetTransformInfo::OperandValueKind Arg0OVK =
3776           IsArg0Constant ? TargetTransformInfo::OK_UniformConstantValue
3777                          : TargetTransformInfo::OK_AnyValue;
3778       TargetTransformInfo::OperandValueKind Arg1OVK =
3779           !IsArg0Constant ? TargetTransformInfo::OK_UniformConstantValue
3780                           : TargetTransformInfo::OK_AnyValue;
3781       ScalarCost += TTI.getArithmeticInstrCost(
3782           Inst->getOpcode(), Inst->getType(), Arg0OVK, Arg1OVK);
3783       VectorCost += TTI.getArithmeticInstrCost(Inst->getOpcode(), PromotedType,
3784                                                Arg0OVK, Arg1OVK);
3785     }
3786     DEBUG(dbgs() << "Estimated cost of computation to be promoted:\nScalar: "
3787                  << ScalarCost << "\nVector: " << VectorCost << '\n');
3788     return ScalarCost > VectorCost;
3789   }
3790
3791   /// \brief Generate a constant vector with \p Val with the same
3792   /// number of elements as the transition.
3793   /// \p UseSplat defines whether or not \p Val should be replicated
3794   /// accross the whole vector.
3795   /// In other words, if UseSplat == true, we generate <Val, Val, ..., Val>,
3796   /// otherwise we generate a vector with as many undef as possible:
3797   /// <undef, ..., undef, Val, undef, ..., undef> where \p Val is only
3798   /// used at the index of the extract.
3799   Value *getConstantVector(Constant *Val, bool UseSplat) const {
3800     unsigned ExtractIdx = UINT_MAX;
3801     if (!UseSplat) {
3802       // If we cannot determine where the constant must be, we have to
3803       // use a splat constant.
3804       Value *ValExtractIdx = Transition->getOperand(getTransitionIdx());
3805       if (ConstantInt *CstVal = dyn_cast<ConstantInt>(ValExtractIdx))
3806         ExtractIdx = CstVal->getSExtValue();
3807       else
3808         UseSplat = true;
3809     }
3810
3811     unsigned End = getTransitionType()->getVectorNumElements();
3812     if (UseSplat)
3813       return ConstantVector::getSplat(End, Val);
3814
3815     SmallVector<Constant *, 4> ConstVec;
3816     UndefValue *UndefVal = UndefValue::get(Val->getType());
3817     for (unsigned Idx = 0; Idx != End; ++Idx) {
3818       if (Idx == ExtractIdx)
3819         ConstVec.push_back(Val);
3820       else
3821         ConstVec.push_back(UndefVal);
3822     }
3823     return ConstantVector::get(ConstVec);
3824   }
3825
3826   /// \brief Check if promoting to a vector type an operand at \p OperandIdx
3827   /// in \p Use can trigger undefined behavior.
3828   static bool canCauseUndefinedBehavior(const Instruction *Use,
3829                                         unsigned OperandIdx) {
3830     // This is not safe to introduce undef when the operand is on
3831     // the right hand side of a division-like instruction.
3832     if (OperandIdx != 1)
3833       return false;
3834     switch (Use->getOpcode()) {
3835     default:
3836       return false;
3837     case Instruction::SDiv:
3838     case Instruction::UDiv:
3839     case Instruction::SRem:
3840     case Instruction::URem:
3841       return true;
3842     case Instruction::FDiv:
3843     case Instruction::FRem:
3844       return !Use->hasNoNaNs();
3845     }
3846     llvm_unreachable(nullptr);
3847   }
3848
3849 public:
3850   VectorPromoteHelper(const TargetLowering &TLI, const TargetTransformInfo &TTI,
3851                       Instruction *Transition, unsigned CombineCost)
3852       : TLI(TLI), TTI(TTI), Transition(Transition),
3853         StoreExtractCombineCost(CombineCost), CombineInst(nullptr) {
3854     assert(Transition && "Do not know how to promote null");
3855   }
3856
3857   /// \brief Check if we can promote \p ToBePromoted to \p Type.
3858   bool canPromote(const Instruction *ToBePromoted) const {
3859     // We could support CastInst too.
3860     return isa<BinaryOperator>(ToBePromoted);
3861   }
3862
3863   /// \brief Check if it is profitable to promote \p ToBePromoted
3864   /// by moving downward the transition through.
3865   bool shouldPromote(const Instruction *ToBePromoted) const {
3866     // Promote only if all the operands can be statically expanded.
3867     // Indeed, we do not want to introduce any new kind of transitions.
3868     for (const Use &U : ToBePromoted->operands()) {
3869       const Value *Val = U.get();
3870       if (Val == getEndOfTransition()) {
3871         // If the use is a division and the transition is on the rhs,
3872         // we cannot promote the operation, otherwise we may create a
3873         // division by zero.
3874         if (canCauseUndefinedBehavior(ToBePromoted, U.getOperandNo()))
3875           return false;
3876         continue;
3877       }
3878       if (!isa<ConstantInt>(Val) && !isa<UndefValue>(Val) &&
3879           !isa<ConstantFP>(Val))
3880         return false;
3881     }
3882     // Check that the resulting operation is legal.
3883     int ISDOpcode = TLI.InstructionOpcodeToISD(ToBePromoted->getOpcode());
3884     if (!ISDOpcode)
3885       return false;
3886     return StressStoreExtract ||
3887            TLI.isOperationLegalOrCustom(
3888                ISDOpcode, TLI.getValueType(getTransitionType(), true));
3889   }
3890
3891   /// \brief Check whether or not \p Use can be combined
3892   /// with the transition.
3893   /// I.e., is it possible to do Use(Transition) => AnotherUse?
3894   bool canCombine(const Instruction *Use) { return isa<StoreInst>(Use); }
3895
3896   /// \brief Record \p ToBePromoted as part of the chain to be promoted.
3897   void enqueueForPromotion(Instruction *ToBePromoted) {
3898     InstsToBePromoted.push_back(ToBePromoted);
3899   }
3900
3901   /// \brief Set the instruction that will be combined with the transition.
3902   void recordCombineInstruction(Instruction *ToBeCombined) {
3903     assert(canCombine(ToBeCombined) && "Unsupported instruction to combine");
3904     CombineInst = ToBeCombined;
3905   }
3906
3907   /// \brief Promote all the instructions enqueued for promotion if it is
3908   /// is profitable.
3909   /// \return True if the promotion happened, false otherwise.
3910   bool promote() {
3911     // Check if there is something to promote.
3912     // Right now, if we do not have anything to combine with,
3913     // we assume the promotion is not profitable.
3914     if (InstsToBePromoted.empty() || !CombineInst)
3915       return false;
3916
3917     // Check cost.
3918     if (!StressStoreExtract && !isProfitableToPromote())
3919       return false;
3920
3921     // Promote.
3922     for (auto &ToBePromoted : InstsToBePromoted)
3923       promoteImpl(ToBePromoted);
3924     InstsToBePromoted.clear();
3925     return true;
3926   }
3927 };
3928 } // End of anonymous namespace.
3929
3930 void VectorPromoteHelper::promoteImpl(Instruction *ToBePromoted) {
3931   // At this point, we know that all the operands of ToBePromoted but Def
3932   // can be statically promoted.
3933   // For Def, we need to use its parameter in ToBePromoted:
3934   // b = ToBePromoted ty1 a
3935   // Def = Transition ty1 b to ty2
3936   // Move the transition down.
3937   // 1. Replace all uses of the promoted operation by the transition.
3938   // = ... b => = ... Def.
3939   assert(ToBePromoted->getType() == Transition->getType() &&
3940          "The type of the result of the transition does not match "
3941          "the final type");
3942   ToBePromoted->replaceAllUsesWith(Transition);
3943   // 2. Update the type of the uses.
3944   // b = ToBePromoted ty2 Def => b = ToBePromoted ty1 Def.
3945   Type *TransitionTy = getTransitionType();
3946   ToBePromoted->mutateType(TransitionTy);
3947   // 3. Update all the operands of the promoted operation with promoted
3948   // operands.
3949   // b = ToBePromoted ty1 Def => b = ToBePromoted ty1 a.
3950   for (Use &U : ToBePromoted->operands()) {
3951     Value *Val = U.get();
3952     Value *NewVal = nullptr;
3953     if (Val == Transition)
3954       NewVal = Transition->getOperand(getTransitionOriginalValueIdx());
3955     else if (isa<UndefValue>(Val) || isa<ConstantInt>(Val) ||
3956              isa<ConstantFP>(Val)) {
3957       // Use a splat constant if it is not safe to use undef.
3958       NewVal = getConstantVector(
3959           cast<Constant>(Val),
3960           isa<UndefValue>(Val) ||
3961               canCauseUndefinedBehavior(ToBePromoted, U.getOperandNo()));
3962     } else
3963       llvm_unreachable("Did you modified shouldPromote and forgot to update "
3964                        "this?");
3965     ToBePromoted->setOperand(U.getOperandNo(), NewVal);
3966   }
3967   Transition->removeFromParent();
3968   Transition->insertAfter(ToBePromoted);
3969   Transition->setOperand(getTransitionOriginalValueIdx(), ToBePromoted);
3970 }
3971
3972 // See if we can speculate calls to intrinsic cttz/ctlz.
3973 //
3974 // Example:
3975 // entry:
3976 //   ...
3977 //   %cmp = icmp eq i64 %val, 0
3978 //   br i1 %cmp, label %end.bb, label %then.bb
3979 //
3980 // then.bb:
3981 //   %c = tail call i64 @llvm.cttz.i64(i64 %val, i1 true)
3982 //   br label %EndBB
3983 //
3984 // end.bb:
3985 //   %cond = phi i64 [ %c, %then.bb ], [ 64, %entry ]
3986 //
3987 // ==>
3988 //
3989 // entry:
3990 //   ...
3991 //   %c = tail call i64 @llvm.cttz.i64(i64 %val, i1 false)
3992 //
3993 static bool OptimizeBranchInst(BranchInst *BrInst, const TargetLowering &TLI) {
3994   assert(BrInst->isConditional() && "Expected a conditional branch!");
3995   BasicBlock *ThenBB = BrInst->getSuccessor(1);
3996   BasicBlock *EndBB = BrInst->getSuccessor(0);
3997
3998   // See if ThenBB contains only one instruction (excluding the
3999   // terminator and DbgInfoIntrinsic calls).
4000   IntrinsicInst *II = nullptr;
4001   CastInst *CI = nullptr;
4002   for (BasicBlock::iterator I = ThenBB->begin(),
4003                             E = std::prev(ThenBB->end()); I != E; ++I) {
4004     // Skip debug info.
4005     if (isa<DbgInfoIntrinsic>(I))
4006       continue;
4007
4008     // Check if this is a zero extension or a truncate of a previously
4009     // matched call to intrinsic cttz/ctlz.
4010     if (II) {
4011       // Early exit if we already found a "free" zero extend/truncate.
4012       if (CI)
4013         return false;
4014
4015       Type *SrcTy = II->getType();
4016       Type *DestTy = I->getType();
4017       Value *V;
4018  
4019       if (match(cast<Instruction>(I), m_ZExt(m_Value(V))) && V == II) {
4020         // Speculate this zero extend only if it is "free" for the target.
4021         if (TLI.isZExtFree(SrcTy, DestTy)) {
4022           CI = cast<CastInst>(I);
4023           continue;
4024         }
4025       } else if (match(cast<Instruction>(I), m_Trunc(m_Value(V))) && V == II) {
4026         // Speculate this truncate only if it is "free" for the target.
4027         if (TLI.isTruncateFree(SrcTy, DestTy)) {
4028           CI = cast<CastInst>(I);
4029           continue;
4030         }
4031       } else {
4032         // Avoid speculating more than one instruction.
4033         return false;
4034       }
4035     }
4036
4037     // See if this is a call to intrinsic cttz/ctlz.
4038     if (match(cast<Instruction>(I), m_Intrinsic<Intrinsic::cttz>())) {
4039       // Avoid speculating expensive intrinsic calls.
4040       if (!TLI.isCheapToSpeculateCttz())
4041         return false;
4042     }
4043     else if (match(cast<Instruction>(I), m_Intrinsic<Intrinsic::ctlz>())) {
4044       // Avoid speculating expensive intrinsic calls.
4045       if (!TLI.isCheapToSpeculateCtlz())
4046         return false;
4047     } else
4048       return false;
4049     
4050     II = cast<IntrinsicInst>(I);
4051   }
4052
4053   // Look for PHI nodes with 'II' as the incoming value from 'ThenBB'.
4054   BasicBlock *EntryBB = BrInst->getParent();
4055   for (BasicBlock::iterator I = EndBB->begin();
4056        PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I); ++I) {
4057     Value *ThenV = PN->getIncomingValueForBlock(ThenBB);
4058     Value *OrigV = PN->getIncomingValueForBlock(EntryBB);
4059
4060     if (!OrigV)
4061       return false;
4062
4063     if (ThenV != II && (!CI || ThenV != CI))
4064       return false;
4065     
4066     if (ConstantInt *CInt = dyn_cast<ConstantInt>(OrigV)) {
4067       unsigned BitWidth = II->getType()->getIntegerBitWidth();
4068
4069       // Don't try to simplify this phi node if 'ThenV' is a cttz/ctlz
4070       // intrinsic call, but 'OrigV' is not equal to the 'size-of' in bits
4071       // of the value in input to the cttz/ctlz.
4072       if (CInt->getValue() != BitWidth)
4073         return false;
4074
4075       // Hoist the call to cttz/ctlz from ThenBB into EntryBB.
4076       EntryBB->getInstList().splice(BrInst, ThenBB->getInstList(),
4077                                     ThenBB->begin(), std::prev(ThenBB->end()));
4078  
4079       // Update PN setting ThenV as the incoming value from both 'EntryBB'
4080       // and 'ThenBB'. Eventually, method 'OptimizeInst' will fold this
4081       // phi node if all the incoming values are the same.
4082       PN->setIncomingValue(PN->getBasicBlockIndex(EntryBB), ThenV);
4083       PN->setIncomingValue(PN->getBasicBlockIndex(ThenBB), ThenV);
4084
4085       // Clear the 'undef on zero' flag of the cttz/ctlz intrinsic call.
4086       if (cast<ConstantInt>(II->getArgOperand(1))->isOne()) {
4087         Type *Ty = II->getArgOperand(0)->getType();
4088         Value *Args[] = { II->getArgOperand(0),
4089                           ConstantInt::getFalse(II->getContext()) };
4090         Module *M = EntryBB->getParent()->getParent();
4091         Value *IF = Intrinsic::getDeclaration(M, II->getIntrinsicID(), Ty);
4092         IRBuilder<> Builder(II);
4093         Instruction *NewI = Builder.CreateCall(IF, Args);
4094
4095         // Replace the old call to cttz/ctlz.
4096         II->replaceAllUsesWith(NewI);
4097         II->eraseFromParent();
4098       }
4099  
4100       // Update BrInst condition so that the branch to EndBB is always taken.
4101       // Later on, method 'ConstantFoldTerminator' will simplify this branch
4102       // replacing it with a direct branch to 'EndBB'.
4103       // As a side effect, CodeGenPrepare will attempt to simplify the control
4104       // flow graph by deleting basic block 'ThenBB' and merging 'EntryBB' into
4105       // 'EndBB' (calling method 'EliminateFallThrough').
4106       BrInst->setCondition(ConstantInt::getTrue(BrInst->getContext()));
4107       return true;
4108     }
4109   }
4110
4111   return false;
4112 }
4113
4114 /// Some targets can do store(extractelement) with one instruction.
4115 /// Try to push the extractelement towards the stores when the target
4116 /// has this feature and this is profitable.
4117 bool CodeGenPrepare::OptimizeExtractElementInst(Instruction *Inst) {
4118   unsigned CombineCost = UINT_MAX;
4119   if (DisableStoreExtract || !TLI ||
4120       (!StressStoreExtract &&
4121        !TLI->canCombineStoreAndExtract(Inst->getOperand(0)->getType(),
4122                                        Inst->getOperand(1), CombineCost)))
4123     return false;
4124
4125   // At this point we know that Inst is a vector to scalar transition.
4126   // Try to move it down the def-use chain, until:
4127   // - We can combine the transition with its single use
4128   //   => we got rid of the transition.
4129   // - We escape the current basic block
4130   //   => we would need to check that we are moving it at a cheaper place and
4131   //      we do not do that for now.
4132   BasicBlock *Parent = Inst->getParent();
4133   DEBUG(dbgs() << "Found an interesting transition: " << *Inst << '\n');
4134   VectorPromoteHelper VPH(*TLI, *TTI, Inst, CombineCost);
4135   // If the transition has more than one use, assume this is not going to be
4136   // beneficial.
4137   while (Inst->hasOneUse()) {
4138     Instruction *ToBePromoted = cast<Instruction>(*Inst->user_begin());
4139     DEBUG(dbgs() << "Use: " << *ToBePromoted << '\n');
4140
4141     if (ToBePromoted->getParent() != Parent) {
4142       DEBUG(dbgs() << "Instruction to promote is in a different block ("
4143                    << ToBePromoted->getParent()->getName()
4144                    << ") than the transition (" << Parent->getName() << ").\n");
4145       return false;
4146     }
4147
4148     if (VPH.canCombine(ToBePromoted)) {
4149       DEBUG(dbgs() << "Assume " << *Inst << '\n'
4150                    << "will be combined with: " << *ToBePromoted << '\n');
4151       VPH.recordCombineInstruction(ToBePromoted);
4152       bool Changed = VPH.promote();
4153       NumStoreExtractExposed += Changed;
4154       return Changed;
4155     }
4156
4157     DEBUG(dbgs() << "Try promoting.\n");
4158     if (!VPH.canPromote(ToBePromoted) || !VPH.shouldPromote(ToBePromoted))
4159       return false;
4160
4161     DEBUG(dbgs() << "Promoting is possible... Enqueue for promotion!\n");
4162
4163     VPH.enqueueForPromotion(ToBePromoted);
4164     Inst = ToBePromoted;
4165   }
4166   return false;
4167 }
4168
4169 bool CodeGenPrepare::OptimizeInst(Instruction *I, bool& ModifiedDT) {
4170   if (PHINode *P = dyn_cast<PHINode>(I)) {
4171     // It is possible for very late stage optimizations (such as SimplifyCFG)
4172     // to introduce PHI nodes too late to be cleaned up.  If we detect such a
4173     // trivial PHI, go ahead and zap it here.
4174     if (Value *V = SimplifyInstruction(P, TLI ? TLI->getDataLayout() : nullptr,
4175                                        TLInfo, DT)) {
4176       P->replaceAllUsesWith(V);
4177       P->eraseFromParent();
4178       ++NumPHIsElim;
4179       return true;
4180     }
4181     return false;
4182   }
4183
4184   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(I)) {
4185     // If the source of the cast is a constant, then this should have
4186     // already been constant folded.  The only reason NOT to constant fold
4187     // it is if something (e.g. LSR) was careful to place the constant
4188     // evaluation in a block other than then one that uses it (e.g. to hoist
4189     // the address of globals out of a loop).  If this is the case, we don't
4190     // want to forward-subst the cast.
4191     if (isa<Constant>(CI->getOperand(0)))
4192       return false;
4193
4194     if (TLI && OptimizeNoopCopyExpression(CI, *TLI))
4195       return true;
4196
4197     if (isa<ZExtInst>(I) || isa<SExtInst>(I)) {
4198       /// Sink a zext or sext into its user blocks if the target type doesn't
4199       /// fit in one register
4200       if (TLI && TLI->getTypeAction(CI->getContext(),
4201                                     TLI->getValueType(CI->getType())) ==
4202                      TargetLowering::TypeExpandInteger) {
4203         return SinkCast(CI);
4204       } else {
4205         bool MadeChange = MoveExtToFormExtLoad(I);
4206         return MadeChange | OptimizeExtUses(I);
4207       }
4208     }
4209     return false;
4210   }
4211
4212   if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(I))
4213     if (!TLI || !TLI->hasMultipleConditionRegisters())
4214       return OptimizeCmpExpression(CI);
4215
4216   if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
4217     if (TLI)
4218       return OptimizeMemoryInst(I, I->getOperand(0), LI->getType());
4219     return false;
4220   }
4221
4222   if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(I)) {
4223     if (TLI)
4224       return OptimizeMemoryInst(I, SI->getOperand(1),
4225                                 SI->getOperand(0)->getType());
4226     return false;
4227   }
4228
4229   BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(I);
4230
4231   if (BinOp && (BinOp->getOpcode() == Instruction::AShr ||
4232                 BinOp->getOpcode() == Instruction::LShr)) {
4233     ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(BinOp->getOperand(1));
4234     if (TLI && CI && TLI->hasExtractBitsInsn())
4235       return OptimizeExtractBits(BinOp, CI, *TLI);
4236
4237     return false;
4238   }
4239
4240   if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(I)) {
4241     if (GEPI->hasAllZeroIndices()) {
4242       /// The GEP operand must be a pointer, so must its result -> BitCast
4243       Instruction *NC = new BitCastInst(GEPI->getOperand(0), GEPI->getType(),
4244                                         GEPI->getName(), GEPI);
4245       GEPI->replaceAllUsesWith(NC);
4246       GEPI->eraseFromParent();
4247       ++NumGEPsElim;
4248       OptimizeInst(NC, ModifiedDT);
4249       return true;
4250     }
4251     return false;
4252   }
4253
4254   if (CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(I))
4255     return OptimizeCallInst(CI, ModifiedDT);
4256
4257   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(I))
4258     return OptimizeSelectInst(SI);
4259
4260   if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(I))
4261     return OptimizeShuffleVectorInst(SVI);
4262
4263   if (isa<ExtractElementInst>(I))
4264     return OptimizeExtractElementInst(I);
4265
4266   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(I)) {
4267     if (TLI && BI->isConditional() && BI->getCondition()->hasOneUse()) {
4268       // Check if the branch condition compares a value agaist zero.
4269       if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(BI->getCondition())) {
4270         if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ &&
4271             match(ICI->getOperand(1), m_Zero())) {
4272           BasicBlock *ThenBB = BI->getSuccessor(1);
4273           BasicBlock *EndBB = BI->getSuccessor(0);
4274
4275           // Check if ThenBB is only reachable from this basic block; also,
4276           // check if EndBB has more than one predecessor.
4277           if (ThenBB->getSinglePredecessor() &&
4278               !EndBB->getSinglePredecessor()) {
4279             TerminatorInst *TI = ThenBB->getTerminator();
4280
4281             if (TI->getNumSuccessors() == 1 && TI->getSuccessor(0) == EndBB &&
4282                 // Try to speculate calls to intrinsic cttz/ctlz from 'ThenBB'.
4283                 OptimizeBranchInst(BI, *TLI)) {
4284               ModifiedDT = true;
4285               return true;
4286             }
4287           }
4288         }
4289       }
4290     }
4291     return false;
4292   }
4293
4294   return false;
4295 }
4296
4297 // In this pass we look for GEP and cast instructions that are used
4298 // across basic blocks and rewrite them to improve basic-block-at-a-time
4299 // selection.
4300 bool CodeGenPrepare::OptimizeBlock(BasicBlock &BB, bool& ModifiedDT) {
4301   SunkAddrs.clear();
4302   bool MadeChange = false;
4303
4304   CurInstIterator = BB.begin();
4305   while (CurInstIterator != BB.end()) {
4306     MadeChange |= OptimizeInst(CurInstIterator++, ModifiedDT);
4307     if (ModifiedDT)
4308       return true;
4309   }
4310   MadeChange |= DupRetToEnableTailCallOpts(&BB);
4311
4312   return MadeChange;
4313 }
4314
4315 // llvm.dbg.value is far away from the value then iSel may not be able
4316 // handle it properly. iSel will drop llvm.dbg.value if it can not
4317 // find a node corresponding to the value.
4318 bool CodeGenPrepare::PlaceDbgValues(Function &F) {
4319   bool MadeChange = false;
4320   for (BasicBlock &BB : F) {
4321     Instruction *PrevNonDbgInst = nullptr;
4322     for (BasicBlock::iterator BI = BB.begin(), BE = BB.end(); BI != BE;) {
4323       Instruction *Insn = BI++;
4324       DbgValueInst *DVI = dyn_cast<DbgValueInst>(Insn);
4325       // Leave dbg.values that refer to an alloca alone. These
4326       // instrinsics describe the address of a variable (= the alloca)
4327       // being taken.  They should not be moved next to the alloca
4328       // (and to the beginning of the scope), but rather stay close to
4329       // where said address is used.
4330       if (!DVI || (DVI->getValue() && isa<AllocaInst>(DVI->getValue()))) {
4331         PrevNonDbgInst = Insn;
4332         continue;
4333       }
4334
4335       Instruction *VI = dyn_cast_or_null<Instruction>(DVI->getValue());
4336       if (VI && VI != PrevNonDbgInst && !VI->isTerminator()) {
4337         DEBUG(dbgs() << "Moving Debug Value before :\n" << *DVI << ' ' << *VI);
4338         DVI->removeFromParent();
4339         if (isa<PHINode>(VI))
4340           DVI->insertBefore(VI->getParent()->getFirstInsertionPt());
4341         else
4342           DVI->insertAfter(VI);
4343         MadeChange = true;
4344         ++NumDbgValueMoved;
4345       }
4346     }
4347   }
4348   return MadeChange;
4349 }
4350
4351 // If there is a sequence that branches based on comparing a single bit
4352 // against zero that can be combined into a single instruction, and the
4353 // target supports folding these into a single instruction, sink the
4354 // mask and compare into the branch uses. Do this before OptimizeBlock ->
4355 // OptimizeInst -> OptimizeCmpExpression, which perturbs the pattern being
4356 // searched for.
4357 bool CodeGenPrepare::sinkAndCmp(Function &F) {
4358   if (!EnableAndCmpSinking)
4359     return false;
4360   if (!TLI || !TLI->isMaskAndBranchFoldingLegal())
4361     return false;
4362   bool MadeChange = false;
4363   for (Function::iterator I = F.begin(), E = F.end(); I != E; ) {
4364     BasicBlock *BB = I++;
4365
4366     // Does this BB end with the following?
4367     //   %andVal = and %val, #single-bit-set
4368     //   %icmpVal = icmp %andResult, 0
4369     //   br i1 %cmpVal label %dest1, label %dest2"
4370     BranchInst *Brcc = dyn_cast<BranchInst>(BB->getTerminator());
4371     if (!Brcc || !Brcc->isConditional())
4372       continue;
4373     ICmpInst *Cmp = dyn_cast<ICmpInst>(Brcc->getOperand(0));
4374     if (!Cmp || Cmp->getParent() != BB)
4375       continue;
4376     ConstantInt *Zero = dyn_cast<ConstantInt>(Cmp->getOperand(1));
4377     if (!Zero || !Zero->isZero())
4378       continue;
4379     Instruction *And = dyn_cast<Instruction>(Cmp->getOperand(0));
4380     if (!And || And->getOpcode() != Instruction::And || And->getParent() != BB)
4381       continue;
4382     ConstantInt* Mask = dyn_cast<ConstantInt>(And->getOperand(1));
4383     if (!Mask || !Mask->getUniqueInteger().isPowerOf2())
4384       continue;
4385     DEBUG(dbgs() << "found and; icmp ?,0; brcc\n"); DEBUG(BB->dump());
4386
4387     // Push the "and; icmp" for any users that are conditional branches.
4388     // Since there can only be one branch use per BB, we don't need to keep
4389     // track of which BBs we insert into.
4390     for (Value::use_iterator UI = Cmp->use_begin(), E = Cmp->use_end();
4391          UI != E; ) {
4392       Use &TheUse = *UI;
4393       // Find brcc use.
4394       BranchInst *BrccUser = dyn_cast<BranchInst>(*UI);
4395       ++UI;
4396       if (!BrccUser || !BrccUser->isConditional())
4397         continue;
4398       BasicBlock *UserBB = BrccUser->getParent();
4399       if (UserBB == BB) continue;
4400       DEBUG(dbgs() << "found Brcc use\n");
4401
4402       // Sink the "and; icmp" to use.
4403       MadeChange = true;
4404       BinaryOperator *NewAnd =
4405         BinaryOperator::CreateAnd(And->getOperand(0), And->getOperand(1), "",
4406                                   BrccUser);
4407       CmpInst *NewCmp =
4408         CmpInst::Create(Cmp->getOpcode(), Cmp->getPredicate(), NewAnd, Zero,
4409                         "", BrccUser);
4410       TheUse = NewCmp;
4411       ++NumAndCmpsMoved;
4412       DEBUG(BrccUser->getParent()->dump());
4413     }
4414   }
4415   return MadeChange;
4416 }
4417
4418 /// \brief Retrieve the probabilities of a conditional branch. Returns true on
4419 /// success, or returns false if no or invalid metadata was found.
4420 static bool extractBranchMetadata(BranchInst *BI,
4421                                   uint64_t &ProbTrue, uint64_t &ProbFalse) {
4422   assert(BI->isConditional() &&
4423          "Looking for probabilities on unconditional branch?");
4424   auto *ProfileData = BI->getMetadata(LLVMContext::MD_prof);
4425   if (!ProfileData || ProfileData->getNumOperands() != 3)
4426     return false;
4427
4428   const auto *CITrue =
4429       mdconst::dyn_extract<ConstantInt>(ProfileData->getOperand(1));
4430   const auto *CIFalse =
4431       mdconst::dyn_extract<ConstantInt>(ProfileData->getOperand(2));
4432   if (!CITrue || !CIFalse)
4433     return false;
4434
4435   ProbTrue = CITrue->getValue().getZExtValue();
4436   ProbFalse = CIFalse->getValue().getZExtValue();
4437
4438   return true;
4439 }
4440
4441 /// \brief Scale down both weights to fit into uint32_t.
4442 static void scaleWeights(uint64_t &NewTrue, uint64_t &NewFalse) {
4443   uint64_t NewMax = (NewTrue > NewFalse) ? NewTrue : NewFalse;
4444   uint32_t Scale = (NewMax / UINT32_MAX) + 1;
4445   NewTrue = NewTrue / Scale;
4446   NewFalse = NewFalse / Scale;
4447 }
4448
4449 /// \brief Some targets prefer to split a conditional branch like:
4450 /// \code
4451 ///   %0 = icmp ne i32 %a, 0
4452 ///   %1 = icmp ne i32 %b, 0
4453 ///   %or.cond = or i1 %0, %1
4454 ///   br i1 %or.cond, label %TrueBB, label %FalseBB
4455 /// \endcode
4456 /// into multiple branch instructions like:
4457 /// \code
4458 ///   bb1:
4459 ///     %0 = icmp ne i32 %a, 0
4460 ///     br i1 %0, label %TrueBB, label %bb2
4461 ///   bb2:
4462 ///     %1 = icmp ne i32 %b, 0
4463 ///     br i1 %1, label %TrueBB, label %FalseBB
4464 /// \endcode
4465 /// This usually allows instruction selection to do even further optimizations
4466 /// and combine the compare with the branch instruction. Currently this is
4467 /// applied for targets which have "cheap" jump instructions.
4468 ///
4469 /// FIXME: Remove the (equivalent?) implementation in SelectionDAG.
4470 ///
4471 bool CodeGenPrepare::splitBranchCondition(Function &F) {
4472   if (!TM || TM->Options.EnableFastISel != true ||
4473       !TLI || TLI->isJumpExpensive())
4474     return false;
4475
4476   bool MadeChange = false;
4477   for (auto &BB : F) {
4478     // Does this BB end with the following?
4479     //   %cond1 = icmp|fcmp|binary instruction ...
4480     //   %cond2 = icmp|fcmp|binary instruction ...
4481     //   %cond.or = or|and i1 %cond1, cond2
4482     //   br i1 %cond.or label %dest1, label %dest2"
4483     BinaryOperator *LogicOp;
4484     BasicBlock *TBB, *FBB;
4485     if (!match(BB.getTerminator(), m_Br(m_OneUse(m_BinOp(LogicOp)), TBB, FBB)))
4486       continue;
4487
4488     unsigned Opc;
4489     Value *Cond1, *Cond2;
4490     if (match(LogicOp, m_And(m_OneUse(m_Value(Cond1)),
4491                              m_OneUse(m_Value(Cond2)))))
4492       Opc = Instruction::And;
4493     else if (match(LogicOp, m_Or(m_OneUse(m_Value(Cond1)),
4494                                  m_OneUse(m_Value(Cond2)))))
4495       Opc = Instruction::Or;
4496     else
4497       continue;
4498
4499     if (!match(Cond1, m_CombineOr(m_Cmp(), m_BinOp())) ||
4500         !match(Cond2, m_CombineOr(m_Cmp(), m_BinOp()))   )
4501       continue;
4502
4503     DEBUG(dbgs() << "Before branch condition splitting\n"; BB.dump());
4504
4505     // Create a new BB.
4506     auto *InsertBefore = std::next(Function::iterator(BB))
4507         .getNodePtrUnchecked();
4508     auto TmpBB = BasicBlock::Create(BB.getContext(),
4509                                     BB.getName() + ".cond.split",
4510                                     BB.getParent(), InsertBefore);
4511
4512     // Update original basic block by using the first condition directly by the
4513     // branch instruction and removing the no longer needed and/or instruction.
4514     auto *Br1 = cast<BranchInst>(BB.getTerminator());
4515     Br1->setCondition(Cond1);
4516     LogicOp->eraseFromParent();
4517
4518     // Depending on the conditon we have to either replace the true or the false
4519     // successor of the original branch instruction.
4520     if (Opc == Instruction::And)
4521       Br1->setSuccessor(0, TmpBB);
4522     else
4523       Br1->setSuccessor(1, TmpBB);
4524
4525     // Fill in the new basic block.
4526     auto *Br2 = IRBuilder<>(TmpBB).CreateCondBr(Cond2, TBB, FBB);
4527     if (auto *I = dyn_cast<Instruction>(Cond2)) {
4528       I->removeFromParent();
4529       I->insertBefore(Br2);
4530     }
4531
4532     // Update PHI nodes in both successors. The original BB needs to be
4533     // replaced in one succesor's PHI nodes, because the branch comes now from
4534     // the newly generated BB (NewBB). In the other successor we need to add one
4535     // incoming edge to the PHI nodes, because both branch instructions target
4536     // now the same successor. Depending on the original branch condition
4537     // (and/or) we have to swap the successors (TrueDest, FalseDest), so that
4538     // we perfrom the correct update for the PHI nodes.
4539     // This doesn't change the successor order of the just created branch
4540     // instruction (or any other instruction).
4541     if (Opc == Instruction::Or)
4542       std::swap(TBB, FBB);
4543
4544     // Replace the old BB with the new BB.
4545     for (auto &I : *TBB) {
4546       PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(&I);
4547       if (!PN)
4548         break;
4549       int i;
4550       while ((i = PN->getBasicBlockIndex(&BB)) >= 0)
4551         PN->setIncomingBlock(i, TmpBB);
4552     }
4553
4554     // Add another incoming edge form the new BB.
4555     for (auto &I : *FBB) {
4556       PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(&I);
4557       if (!PN)
4558         break;
4559       auto *Val = PN->getIncomingValueForBlock(&BB);
4560       PN->addIncoming(Val, TmpBB);
4561     }
4562
4563     // Update the branch weights (from SelectionDAGBuilder::
4564     // FindMergedConditions).
4565     if (Opc == Instruction::Or) {
4566       // Codegen X | Y as:
4567       // BB1:
4568       //   jmp_if_X TBB
4569       //   jmp TmpBB
4570       // TmpBB:
4571       //   jmp_if_Y TBB
4572       //   jmp FBB
4573       //
4574
4575       // We have flexibility in setting Prob for BB1 and Prob for NewBB.
4576       // The requirement is that
4577       //   TrueProb for BB1 + (FalseProb for BB1 * TrueProb for TmpBB)
4578       //     = TrueProb for orignal BB.
4579       // Assuming the orignal weights are A and B, one choice is to set BB1's
4580       // weights to A and A+2B, and set TmpBB's weights to A and 2B. This choice
4581       // assumes that
4582       //   TrueProb for BB1 == FalseProb for BB1 * TrueProb for TmpBB.
4583       // Another choice is to assume TrueProb for BB1 equals to TrueProb for
4584       // TmpBB, but the math is more complicated.
4585       uint64_t TrueWeight, FalseWeight;
4586       if (extractBranchMetadata(Br1, TrueWeight, FalseWeight)) {
4587         uint64_t NewTrueWeight = TrueWeight;
4588         uint64_t NewFalseWeight = TrueWeight + 2 * FalseWeight;
4589         scaleWeights(NewTrueWeight, NewFalseWeight);
4590         Br1->setMetadata(LLVMContext::MD_prof, MDBuilder(Br1->getContext())
4591                          .createBranchWeights(TrueWeight, FalseWeight));
4592
4593         NewTrueWeight = TrueWeight;
4594         NewFalseWeight = 2 * FalseWeight;
4595         scaleWeights(NewTrueWeight, NewFalseWeight);
4596         Br2->setMetadata(LLVMContext::MD_prof, MDBuilder(Br2->getContext())
4597                          .createBranchWeights(TrueWeight, FalseWeight));
4598       }
4599     } else {
4600       // Codegen X & Y as:
4601       // BB1:
4602       //   jmp_if_X TmpBB
4603       //   jmp FBB
4604       // TmpBB:
4605       //   jmp_if_Y TBB
4606       //   jmp FBB
4607       //
4608       //  This requires creation of TmpBB after CurBB.
4609
4610       // We have flexibility in setting Prob for BB1 and Prob for TmpBB.
4611       // The requirement is that
4612       //   FalseProb for BB1 + (TrueProb for BB1 * FalseProb for TmpBB)
4613       //     = FalseProb for orignal BB.
4614       // Assuming the orignal weights are A and B, one choice is to set BB1's
4615       // weights to 2A+B and B, and set TmpBB's weights to 2A and B. This choice
4616       // assumes that
4617       //   FalseProb for BB1 == TrueProb for BB1 * FalseProb for TmpBB.
4618       uint64_t TrueWeight, FalseWeight;
4619       if (extractBranchMetadata(Br1, TrueWeight, FalseWeight)) {
4620         uint64_t NewTrueWeight = 2 * TrueWeight + FalseWeight;
4621         uint64_t NewFalseWeight = FalseWeight;
4622         scaleWeights(NewTrueWeight, NewFalseWeight);
4623         Br1->setMetadata(LLVMContext::MD_prof, MDBuilder(Br1->getContext())
4624                          .createBranchWeights(TrueWeight, FalseWeight));
4625
4626         NewTrueWeight = 2 * TrueWeight;
4627         NewFalseWeight = FalseWeight;
4628         scaleWeights(NewTrueWeight, NewFalseWeight);
4629         Br2->setMetadata(LLVMContext::MD_prof, MDBuilder(Br2->getContext())
4630                          .createBranchWeights(TrueWeight, FalseWeight));
4631       }
4632     }
4633
4634     // Request DOM Tree update.
4635     // Note: No point in getting fancy here, since the DT info is never
4636     // available to CodeGenPrepare and the existing update code is broken
4637     // anyways.
4638     ModifiedDT = true;
4639
4640     MadeChange = true;
4641
4642     DEBUG(dbgs() << "After branch condition splitting\n"; BB.dump();
4643           TmpBB->dump());
4644   }
4645   return MadeChange;
4646 }