c64c2ad4344102987ac3449b396f9b1650873f3e
[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/TargetLibraryInfo.h"
22 #include "llvm/Analysis/TargetTransformInfo.h"
23 #include "llvm/IR/CallSite.h"
24 #include "llvm/IR/Constants.h"
25 #include "llvm/IR/DataLayout.h"
26 #include "llvm/IR/DerivedTypes.h"
27 #include "llvm/IR/Dominators.h"
28 #include "llvm/IR/Function.h"
29 #include "llvm/IR/GetElementPtrTypeIterator.h"
30 #include "llvm/IR/IRBuilder.h"
31 #include "llvm/IR/InlineAsm.h"
32 #include "llvm/IR/Instructions.h"
33 #include "llvm/IR/IntrinsicInst.h"
34 #include "llvm/IR/MDBuilder.h"
35 #include "llvm/IR/PatternMatch.h"
36 #include "llvm/IR/Statepoint.h"
37 #include "llvm/IR/ValueHandle.h"
38 #include "llvm/IR/ValueMap.h"
39 #include "llvm/Pass.h"
40 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
41 #include "llvm/Support/Debug.h"
42 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
43 #include "llvm/Target/TargetLowering.h"
44 #include "llvm/Target/TargetSubtargetInfo.h"
45 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
46 #include "llvm/Transforms/Utils/BuildLibCalls.h"
47 #include "llvm/Transforms/Utils/BypassSlowDivision.h"
48 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
49 #include "llvm/Transforms/Utils/SimplifyLibCalls.h"
50 using namespace llvm;
51 using namespace llvm::PatternMatch;
52
53 #define DEBUG_TYPE "codegenprepare"
54
55 STATISTIC(NumBlocksElim, "Number of blocks eliminated");
56 STATISTIC(NumPHIsElim,   "Number of trivial PHIs eliminated");
57 STATISTIC(NumGEPsElim,   "Number of GEPs converted to casts");
58 STATISTIC(NumCmpUses, "Number of uses of Cmp expressions replaced with uses of "
59                       "sunken Cmps");
60 STATISTIC(NumCastUses, "Number of uses of Cast expressions replaced with uses "
61                        "of sunken Casts");
62 STATISTIC(NumMemoryInsts, "Number of memory instructions whose address "
63                           "computations were sunk");
64 STATISTIC(NumExtsMoved,  "Number of [s|z]ext instructions combined with loads");
65 STATISTIC(NumExtUses,    "Number of uses of [s|z]ext instructions optimized");
66 STATISTIC(NumRetsDup,    "Number of return instructions duplicated");
67 STATISTIC(NumDbgValueMoved, "Number of debug value instructions moved");
68 STATISTIC(NumSelectsExpanded, "Number of selects turned into branches");
69 STATISTIC(NumAndCmpsMoved, "Number of and/cmp's pushed into branches");
70 STATISTIC(NumStoreExtractExposed, "Number of store(extractelement) exposed");
71
72 static cl::opt<bool> DisableBranchOpts(
73   "disable-cgp-branch-opts", cl::Hidden, cl::init(false),
74   cl::desc("Disable branch optimizations in CodeGenPrepare"));
75
76 static cl::opt<bool>
77     DisableGCOpts("disable-cgp-gc-opts", cl::Hidden, cl::init(false),
78                   cl::desc("Disable GC optimizations in CodeGenPrepare"));
79
80 static cl::opt<bool> DisableSelectToBranch(
81   "disable-cgp-select2branch", cl::Hidden, cl::init(false),
82   cl::desc("Disable select to branch conversion."));
83
84 static cl::opt<bool> AddrSinkUsingGEPs(
85   "addr-sink-using-gep", cl::Hidden, cl::init(false),
86   cl::desc("Address sinking in CGP using GEPs."));
87
88 static cl::opt<bool> EnableAndCmpSinking(
89    "enable-andcmp-sinking", cl::Hidden, cl::init(true),
90    cl::desc("Enable sinkinig and/cmp into branches."));
91
92 static cl::opt<bool> DisableStoreExtract(
93     "disable-cgp-store-extract", cl::Hidden, cl::init(false),
94     cl::desc("Disable store(extract) optimizations in CodeGenPrepare"));
95
96 static cl::opt<bool> StressStoreExtract(
97     "stress-cgp-store-extract", cl::Hidden, cl::init(false),
98     cl::desc("Stress test store(extract) optimizations in CodeGenPrepare"));
99
100 static cl::opt<bool> DisableExtLdPromotion(
101     "disable-cgp-ext-ld-promotion", cl::Hidden, cl::init(false),
102     cl::desc("Disable ext(promotable(ld)) -> promoted(ext(ld)) optimization in "
103              "CodeGenPrepare"));
104
105 static cl::opt<bool> StressExtLdPromotion(
106     "stress-cgp-ext-ld-promotion", cl::Hidden, cl::init(false),
107     cl::desc("Stress test ext(promotable(ld)) -> promoted(ext(ld)) "
108              "optimization in CodeGenPrepare"));
109
110 namespace {
111 typedef SmallPtrSet<Instruction *, 16> SetOfInstrs;
112 typedef PointerIntPair<Type *, 1, bool> TypeIsSExt;
113 typedef DenseMap<Instruction *, TypeIsSExt> InstrToOrigTy;
114 class TypePromotionTransaction;
115
116   class CodeGenPrepare : public FunctionPass {
117     const TargetMachine *TM;
118     const TargetLowering *TLI;
119     const TargetTransformInfo *TTI;
120     const TargetLibraryInfo *TLInfo;
121
122     /// As we scan instructions optimizing them, this is the next instruction
123     /// to optimize. Transforms that can invalidate this should update it.
124     BasicBlock::iterator CurInstIterator;
125
126     /// Keeps track of non-local addresses that have been sunk into a block.
127     /// This allows us to avoid inserting duplicate code for blocks with
128     /// multiple load/stores of the same address.
129     ValueMap<Value*, Value*> SunkAddrs;
130
131     /// Keeps track of all instructions inserted for the current function.
132     SetOfInstrs InsertedInsts;
133     /// Keeps track of the type of the related instruction before their
134     /// promotion for the current function.
135     InstrToOrigTy PromotedInsts;
136
137     /// True if CFG is modified in any way.
138     bool ModifiedDT;
139
140     /// True if optimizing for size.
141     bool OptSize;
142
143     /// DataLayout for the Function being processed.
144     const DataLayout *DL;
145
146   public:
147     static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
148     explicit CodeGenPrepare(const TargetMachine *TM = nullptr)
149         : FunctionPass(ID), TM(TM), TLI(nullptr), TTI(nullptr), DL(nullptr) {
150         initializeCodeGenPreparePass(*PassRegistry::getPassRegistry());
151       }
152     bool runOnFunction(Function &F) override;
153
154     const char *getPassName() const override { return "CodeGen Prepare"; }
155
156     void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const override {
157       AU.addPreserved<DominatorTreeWrapperPass>();
158       AU.addRequired<TargetLibraryInfoWrapperPass>();
159       AU.addRequired<TargetTransformInfoWrapperPass>();
160     }
161
162   private:
163     bool eliminateFallThrough(Function &F);
164     bool eliminateMostlyEmptyBlocks(Function &F);
165     bool canMergeBlocks(const BasicBlock *BB, const BasicBlock *DestBB) const;
166     void eliminateMostlyEmptyBlock(BasicBlock *BB);
167     bool optimizeBlock(BasicBlock &BB, bool& ModifiedDT);
168     bool optimizeInst(Instruction *I, bool& ModifiedDT);
169     bool optimizeMemoryInst(Instruction *I, Value *Addr,
170                             Type *AccessTy, unsigned AS);
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 CreatedInstCost);
185     bool splitBranchCondition(Function &F);
186     bool simplifyOffsetableRelocate(Instruction &I);
187     void stripInvariantGroupMetadata(Instruction &I);
188   };
189 }
190
191 char CodeGenPrepare::ID = 0;
192 INITIALIZE_TM_PASS(CodeGenPrepare, "codegenprepare",
193                    "Optimize for code generation", false, false)
194
195 FunctionPass *llvm::createCodeGenPreparePass(const TargetMachine *TM) {
196   return new CodeGenPrepare(TM);
197 }
198
199 bool CodeGenPrepare::runOnFunction(Function &F) {
200   if (skipOptnoneFunction(F))
201     return false;
202
203   DL = &F.getParent()->getDataLayout();
204
205   bool EverMadeChange = false;
206   // Clear per function information.
207   InsertedInsts.clear();
208   PromotedInsts.clear();
209
210   ModifiedDT = false;
211   if (TM)
212     TLI = TM->getSubtargetImpl(F)->getTargetLowering();
213   TLInfo = &getAnalysis<TargetLibraryInfoWrapperPass>().getTLI();
214   TTI = &getAnalysis<TargetTransformInfoWrapperPass>().getTTI(F);
215   OptSize = F.optForSize();
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       if (ModifiedDTOnIteration)
254         break;
255     }
256     EverMadeChange |= MadeChange;
257   }
258
259   SunkAddrs.clear();
260
261   if (!DisableBranchOpts) {
262     MadeChange = false;
263     SmallPtrSet<BasicBlock*, 8> WorkList;
264     for (BasicBlock &BB : F) {
265       SmallVector<BasicBlock *, 2> Successors(succ_begin(&BB), succ_end(&BB));
266       MadeChange |= ConstantFoldTerminator(&BB, true);
267       if (!MadeChange) continue;
268
269       for (SmallVectorImpl<BasicBlock*>::iterator
270              II = Successors.begin(), IE = Successors.end(); II != IE; ++II)
271         if (pred_begin(*II) == pred_end(*II))
272           WorkList.insert(*II);
273     }
274
275     // Delete the dead blocks and any of their dead successors.
276     MadeChange |= !WorkList.empty();
277     while (!WorkList.empty()) {
278       BasicBlock *BB = *WorkList.begin();
279       WorkList.erase(BB);
280       SmallVector<BasicBlock*, 2> Successors(succ_begin(BB), succ_end(BB));
281
282       DeleteDeadBlock(BB);
283
284       for (SmallVectorImpl<BasicBlock*>::iterator
285              II = Successors.begin(), IE = Successors.end(); II != IE; ++II)
286         if (pred_begin(*II) == pred_end(*II))
287           WorkList.insert(*II);
288     }
289
290     // Merge pairs of basic blocks with unconditional branches, connected by
291     // a single edge.
292     if (EverMadeChange || MadeChange)
293       MadeChange |= eliminateFallThrough(F);
294
295     EverMadeChange |= MadeChange;
296   }
297
298   if (!DisableGCOpts) {
299     SmallVector<Instruction *, 2> Statepoints;
300     for (BasicBlock &BB : F)
301       for (Instruction &I : BB)
302         if (isStatepoint(I))
303           Statepoints.push_back(&I);
304     for (auto &I : Statepoints)
305       EverMadeChange |= simplifyOffsetableRelocate(*I);
306   }
307
308   return EverMadeChange;
309 }
310
311 /// Merge basic blocks which are connected by a single edge, where one of the
312 /// basic blocks has a single successor pointing to the other basic block,
313 /// which has a single predecessor.
314 bool CodeGenPrepare::eliminateFallThrough(Function &F) {
315   bool Changed = false;
316   // Scan all of the blocks in the function, except for the entry block.
317   for (Function::iterator I = std::next(F.begin()), E = F.end(); I != E;) {
318     BasicBlock *BB = I++;
319     // If the destination block has a single pred, then this is a trivial
320     // edge, just collapse it.
321     BasicBlock *SinglePred = BB->getSinglePredecessor();
322
323     // Don't merge if BB's address is taken.
324     if (!SinglePred || SinglePred == BB || BB->hasAddressTaken()) continue;
325
326     BranchInst *Term = dyn_cast<BranchInst>(SinglePred->getTerminator());
327     if (Term && !Term->isConditional()) {
328       Changed = true;
329       DEBUG(dbgs() << "To merge:\n"<< *SinglePred << "\n\n\n");
330       // Remember if SinglePred was the entry block of the function.
331       // If so, we will need to move BB back to the entry position.
332       bool isEntry = SinglePred == &SinglePred->getParent()->getEntryBlock();
333       MergeBasicBlockIntoOnlyPred(BB, nullptr);
334
335       if (isEntry && BB != &BB->getParent()->getEntryBlock())
336         BB->moveBefore(&BB->getParent()->getEntryBlock());
337
338       // We have erased a block. Update the iterator.
339       I = BB;
340     }
341   }
342   return Changed;
343 }
344
345 /// Eliminate blocks that contain only PHI nodes, debug info directives, and an
346 /// unconditional branch. Passes before isel (e.g. LSR/loopsimplify) often split
347 /// edges in ways that are non-optimal for isel. Start by eliminating these
348 /// blocks so we can split them the way we want them.
349 bool CodeGenPrepare::eliminateMostlyEmptyBlocks(Function &F) {
350   bool MadeChange = false;
351   // Note that this intentionally skips the entry block.
352   for (Function::iterator I = std::next(F.begin()), E = F.end(); I != E;) {
353     BasicBlock *BB = I++;
354
355     // If this block doesn't end with an uncond branch, ignore it.
356     BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BB->getTerminator());
357     if (!BI || !BI->isUnconditional())
358       continue;
359
360     // If the instruction before the branch (skipping debug info) isn't a phi
361     // node, then other stuff is happening here.
362     BasicBlock::iterator BBI = BI;
363     if (BBI != BB->begin()) {
364       --BBI;
365       while (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI)) {
366         if (BBI == BB->begin())
367           break;
368         --BBI;
369       }
370       if (!isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI) && !isa<PHINode>(BBI))
371         continue;
372     }
373
374     // Do not break infinite loops.
375     BasicBlock *DestBB = BI->getSuccessor(0);
376     if (DestBB == BB)
377       continue;
378
379     if (!canMergeBlocks(BB, DestBB))
380       continue;
381
382     eliminateMostlyEmptyBlock(BB);
383     MadeChange = true;
384   }
385   return MadeChange;
386 }
387
388 /// Return true if we can merge BB into DestBB if there is a single
389 /// unconditional branch between them, and BB contains no other non-phi
390 /// instructions.
391 bool CodeGenPrepare::canMergeBlocks(const BasicBlock *BB,
392                                     const BasicBlock *DestBB) const {
393   // We only want to eliminate blocks whose phi nodes are used by phi nodes in
394   // the successor.  If there are more complex condition (e.g. preheaders),
395   // don't mess around with them.
396   BasicBlock::const_iterator BBI = BB->begin();
397   while (const PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BBI++)) {
398     for (const User *U : PN->users()) {
399       const Instruction *UI = cast<Instruction>(U);
400       if (UI->getParent() != DestBB || !isa<PHINode>(UI))
401         return false;
402       // If User is inside DestBB block and it is a PHINode then check
403       // incoming value. If incoming value is not from BB then this is
404       // a complex condition (e.g. preheaders) we want to avoid here.
405       if (UI->getParent() == DestBB) {
406         if (const PHINode *UPN = dyn_cast<PHINode>(UI))
407           for (unsigned I = 0, E = UPN->getNumIncomingValues(); I != E; ++I) {
408             Instruction *Insn = dyn_cast<Instruction>(UPN->getIncomingValue(I));
409             if (Insn && Insn->getParent() == BB &&
410                 Insn->getParent() != UPN->getIncomingBlock(I))
411               return false;
412           }
413       }
414     }
415   }
416
417   // If BB and DestBB contain any common predecessors, then the phi nodes in BB
418   // and DestBB may have conflicting incoming values for the block.  If so, we
419   // can't merge the block.
420   const PHINode *DestBBPN = dyn_cast<PHINode>(DestBB->begin());
421   if (!DestBBPN) return true;  // no conflict.
422
423   // Collect the preds of BB.
424   SmallPtrSet<const BasicBlock*, 16> BBPreds;
425   if (const PHINode *BBPN = dyn_cast<PHINode>(BB->begin())) {
426     // It is faster to get preds from a PHI than with pred_iterator.
427     for (unsigned i = 0, e = BBPN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
428       BBPreds.insert(BBPN->getIncomingBlock(i));
429   } else {
430     BBPreds.insert(pred_begin(BB), pred_end(BB));
431   }
432
433   // Walk the preds of DestBB.
434   for (unsigned i = 0, e = DestBBPN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
435     BasicBlock *Pred = DestBBPN->getIncomingBlock(i);
436     if (BBPreds.count(Pred)) {   // Common predecessor?
437       BBI = DestBB->begin();
438       while (const PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BBI++)) {
439         const Value *V1 = PN->getIncomingValueForBlock(Pred);
440         const Value *V2 = PN->getIncomingValueForBlock(BB);
441
442         // If V2 is a phi node in BB, look up what the mapped value will be.
443         if (const PHINode *V2PN = dyn_cast<PHINode>(V2))
444           if (V2PN->getParent() == BB)
445             V2 = V2PN->getIncomingValueForBlock(Pred);
446
447         // If there is a conflict, bail out.
448         if (V1 != V2) return false;
449       }
450     }
451   }
452
453   return true;
454 }
455
456
457 /// Eliminate a basic block that has only phi's and an unconditional branch in
458 /// it.
459 void CodeGenPrepare::eliminateMostlyEmptyBlock(BasicBlock *BB) {
460   BranchInst *BI = cast<BranchInst>(BB->getTerminator());
461   BasicBlock *DestBB = BI->getSuccessor(0);
462
463   DEBUG(dbgs() << "MERGING MOSTLY EMPTY BLOCKS - BEFORE:\n" << *BB << *DestBB);
464
465   // If the destination block has a single pred, then this is a trivial edge,
466   // just collapse it.
467   if (BasicBlock *SinglePred = DestBB->getSinglePredecessor()) {
468     if (SinglePred != DestBB) {
469       // Remember if SinglePred was the entry block of the function.  If so, we
470       // will need to move BB back to the entry position.
471       bool isEntry = SinglePred == &SinglePred->getParent()->getEntryBlock();
472       MergeBasicBlockIntoOnlyPred(DestBB, nullptr);
473
474       if (isEntry && BB != &BB->getParent()->getEntryBlock())
475         BB->moveBefore(&BB->getParent()->getEntryBlock());
476
477       DEBUG(dbgs() << "AFTER:\n" << *DestBB << "\n\n\n");
478       return;
479     }
480   }
481
482   // Otherwise, we have multiple predecessors of BB.  Update the PHIs in DestBB
483   // to handle the new incoming edges it is about to have.
484   PHINode *PN;
485   for (BasicBlock::iterator BBI = DestBB->begin();
486        (PN = dyn_cast<PHINode>(BBI)); ++BBI) {
487     // Remove the incoming value for BB, and remember it.
488     Value *InVal = PN->removeIncomingValue(BB, false);
489
490     // Two options: either the InVal is a phi node defined in BB or it is some
491     // value that dominates BB.
492     PHINode *InValPhi = dyn_cast<PHINode>(InVal);
493     if (InValPhi && InValPhi->getParent() == BB) {
494       // Add all of the input values of the input PHI as inputs of this phi.
495       for (unsigned i = 0, e = InValPhi->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
496         PN->addIncoming(InValPhi->getIncomingValue(i),
497                         InValPhi->getIncomingBlock(i));
498     } else {
499       // Otherwise, add one instance of the dominating value for each edge that
500       // we will be adding.
501       if (PHINode *BBPN = dyn_cast<PHINode>(BB->begin())) {
502         for (unsigned i = 0, e = BBPN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
503           PN->addIncoming(InVal, BBPN->getIncomingBlock(i));
504       } else {
505         for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI)
506           PN->addIncoming(InVal, *PI);
507       }
508     }
509   }
510
511   // The PHIs are now updated, change everything that refers to BB to use
512   // DestBB and remove BB.
513   BB->replaceAllUsesWith(DestBB);
514   BB->eraseFromParent();
515   ++NumBlocksElim;
516
517   DEBUG(dbgs() << "AFTER:\n" << *DestBB << "\n\n\n");
518 }
519
520 // Computes a map of base pointer relocation instructions to corresponding
521 // derived pointer relocation instructions given a vector of all relocate calls
522 static void computeBaseDerivedRelocateMap(
523     const SmallVectorImpl<User *> &AllRelocateCalls,
524     DenseMap<IntrinsicInst *, SmallVector<IntrinsicInst *, 2>> &
525         RelocateInstMap) {
526   // Collect information in two maps: one primarily for locating the base object
527   // while filling the second map; the second map is the final structure holding
528   // a mapping between Base and corresponding Derived relocate calls
529   DenseMap<std::pair<unsigned, unsigned>, IntrinsicInst *> RelocateIdxMap;
530   for (auto &U : AllRelocateCalls) {
531     GCRelocateOperands ThisRelocate(U);
532     IntrinsicInst *I = cast<IntrinsicInst>(U);
533     auto K = std::make_pair(ThisRelocate.getBasePtrIndex(),
534                             ThisRelocate.getDerivedPtrIndex());
535     RelocateIdxMap.insert(std::make_pair(K, I));
536   }
537   for (auto &Item : RelocateIdxMap) {
538     std::pair<unsigned, unsigned> Key = Item.first;
539     if (Key.first == Key.second)
540       // Base relocation: nothing to insert
541       continue;
542
543     IntrinsicInst *I = Item.second;
544     auto BaseKey = std::make_pair(Key.first, Key.first);
545
546     // We're iterating over RelocateIdxMap so we cannot modify it.
547     auto MaybeBase = RelocateIdxMap.find(BaseKey);
548     if (MaybeBase == RelocateIdxMap.end())
549       // TODO: We might want to insert a new base object relocate and gep off
550       // that, if there are enough derived object relocates.
551       continue;
552
553     RelocateInstMap[MaybeBase->second].push_back(I);
554   }
555 }
556
557 // Accepts a GEP and extracts the operands into a vector provided they're all
558 // small integer constants
559 static bool getGEPSmallConstantIntOffsetV(GetElementPtrInst *GEP,
560                                           SmallVectorImpl<Value *> &OffsetV) {
561   for (unsigned i = 1; i < GEP->getNumOperands(); i++) {
562     // Only accept small constant integer operands
563     auto Op = dyn_cast<ConstantInt>(GEP->getOperand(i));
564     if (!Op || Op->getZExtValue() > 20)
565       return false;
566   }
567
568   for (unsigned i = 1; i < GEP->getNumOperands(); i++)
569     OffsetV.push_back(GEP->getOperand(i));
570   return true;
571 }
572
573 // Takes a RelocatedBase (base pointer relocation instruction) and Targets to
574 // replace, computes a replacement, and affects it.
575 static bool
576 simplifyRelocatesOffABase(IntrinsicInst *RelocatedBase,
577                           const SmallVectorImpl<IntrinsicInst *> &Targets) {
578   bool MadeChange = false;
579   for (auto &ToReplace : Targets) {
580     GCRelocateOperands MasterRelocate(RelocatedBase);
581     GCRelocateOperands ThisRelocate(ToReplace);
582
583     assert(ThisRelocate.getBasePtrIndex() == MasterRelocate.getBasePtrIndex() &&
584            "Not relocating a derived object of the original base object");
585     if (ThisRelocate.getBasePtrIndex() == ThisRelocate.getDerivedPtrIndex()) {
586       // A duplicate relocate call. TODO: coalesce duplicates.
587       continue;
588     }
589
590     Value *Base = ThisRelocate.getBasePtr();
591     auto Derived = dyn_cast<GetElementPtrInst>(ThisRelocate.getDerivedPtr());
592     if (!Derived || Derived->getPointerOperand() != Base)
593       continue;
594
595     SmallVector<Value *, 2> OffsetV;
596     if (!getGEPSmallConstantIntOffsetV(Derived, OffsetV))
597       continue;
598
599     // Create a Builder and replace the target callsite with a gep
600     assert(RelocatedBase->getNextNode() && "Should always have one since it's not a terminator");
601
602     // Insert after RelocatedBase
603     IRBuilder<> Builder(RelocatedBase->getNextNode());
604     Builder.SetCurrentDebugLocation(ToReplace->getDebugLoc());
605
606     // If gc_relocate does not match the actual type, cast it to the right type.
607     // In theory, there must be a bitcast after gc_relocate if the type does not
608     // match, and we should reuse it to get the derived pointer. But it could be
609     // cases like this:
610     // bb1:
611     //  ...
612     //  %g1 = call coldcc i8 addrspace(1)* @llvm.experimental.gc.relocate.p1i8(...)
613     //  br label %merge
614     //
615     // bb2:
616     //  ...
617     //  %g2 = call coldcc i8 addrspace(1)* @llvm.experimental.gc.relocate.p1i8(...)
618     //  br label %merge
619     //
620     // merge:
621     //  %p1 = phi i8 addrspace(1)* [ %g1, %bb1 ], [ %g2, %bb2 ]
622     //  %cast = bitcast i8 addrspace(1)* %p1 in to i32 addrspace(1)*
623     //
624     // In this case, we can not find the bitcast any more. So we insert a new bitcast
625     // no matter there is already one or not. In this way, we can handle all cases, and
626     // the extra bitcast should be optimized away in later passes.
627     Instruction *ActualRelocatedBase = RelocatedBase;
628     if (RelocatedBase->getType() != Base->getType()) {
629       ActualRelocatedBase =
630           cast<Instruction>(Builder.CreateBitCast(RelocatedBase, Base->getType()));
631     }
632     Value *Replacement = Builder.CreateGEP(
633         Derived->getSourceElementType(), ActualRelocatedBase, makeArrayRef(OffsetV));
634     Instruction *ReplacementInst = cast<Instruction>(Replacement);
635     Replacement->takeName(ToReplace);
636     // If the newly generated derived pointer's type does not match the original derived
637     // pointer's type, cast the new derived pointer to match it. Same reasoning as above.
638     Instruction *ActualReplacement = ReplacementInst;
639     if (ReplacementInst->getType() != ToReplace->getType()) {
640       ActualReplacement =
641           cast<Instruction>(Builder.CreateBitCast(ReplacementInst, ToReplace->getType()));
642     }
643     ToReplace->replaceAllUsesWith(ActualReplacement);
644     ToReplace->eraseFromParent();
645
646     MadeChange = true;
647   }
648   return MadeChange;
649 }
650
651 // Turns this:
652 //
653 // %base = ...
654 // %ptr = gep %base + 15
655 // %tok = statepoint (%fun, i32 0, i32 0, i32 0, %base, %ptr)
656 // %base' = relocate(%tok, i32 4, i32 4)
657 // %ptr' = relocate(%tok, i32 4, i32 5)
658 // %val = load %ptr'
659 //
660 // into this:
661 //
662 // %base = ...
663 // %ptr = gep %base + 15
664 // %tok = statepoint (%fun, i32 0, i32 0, i32 0, %base, %ptr)
665 // %base' = gc.relocate(%tok, i32 4, i32 4)
666 // %ptr' = gep %base' + 15
667 // %val = load %ptr'
668 bool CodeGenPrepare::simplifyOffsetableRelocate(Instruction &I) {
669   bool MadeChange = false;
670   SmallVector<User *, 2> AllRelocateCalls;
671
672   for (auto *U : I.users())
673     if (isGCRelocate(dyn_cast<Instruction>(U)))
674       // Collect all the relocate calls associated with a statepoint
675       AllRelocateCalls.push_back(U);
676
677   // We need atleast one base pointer relocation + one derived pointer
678   // relocation to mangle
679   if (AllRelocateCalls.size() < 2)
680     return false;
681
682   // RelocateInstMap is a mapping from the base relocate instruction to the
683   // corresponding derived relocate instructions
684   DenseMap<IntrinsicInst *, SmallVector<IntrinsicInst *, 2>> RelocateInstMap;
685   computeBaseDerivedRelocateMap(AllRelocateCalls, RelocateInstMap);
686   if (RelocateInstMap.empty())
687     return false;
688
689   for (auto &Item : RelocateInstMap)
690     // Item.first is the RelocatedBase to offset against
691     // Item.second is the vector of Targets to replace
692     MadeChange = simplifyRelocatesOffABase(Item.first, Item.second);
693   return MadeChange;
694 }
695
696 /// SinkCast - Sink the specified cast instruction into its user blocks
697 static bool SinkCast(CastInst *CI) {
698   BasicBlock *DefBB = CI->getParent();
699
700   /// InsertedCasts - Only insert a cast in each block once.
701   DenseMap<BasicBlock*, CastInst*> InsertedCasts;
702
703   bool MadeChange = false;
704   for (Value::user_iterator UI = CI->user_begin(), E = CI->user_end();
705        UI != E; ) {
706     Use &TheUse = UI.getUse();
707     Instruction *User = cast<Instruction>(*UI);
708
709     // Figure out which BB this cast is used in.  For PHI's this is the
710     // appropriate predecessor block.
711     BasicBlock *UserBB = User->getParent();
712     if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(User)) {
713       UserBB = PN->getIncomingBlock(TheUse);
714     }
715
716     // Preincrement use iterator so we don't invalidate it.
717     ++UI;
718
719     // If this user is in the same block as the cast, don't change the cast.
720     if (UserBB == DefBB) continue;
721
722     // If we have already inserted a cast into this block, use it.
723     CastInst *&InsertedCast = InsertedCasts[UserBB];
724
725     if (!InsertedCast) {
726       BasicBlock::iterator InsertPt = UserBB->getFirstInsertionPt();
727       InsertedCast =
728         CastInst::Create(CI->getOpcode(), CI->getOperand(0), CI->getType(), "",
729                          InsertPt);
730     }
731
732     // Replace a use of the cast with a use of the new cast.
733     TheUse = InsertedCast;
734     MadeChange = true;
735     ++NumCastUses;
736   }
737
738   // If we removed all uses, nuke the cast.
739   if (CI->use_empty()) {
740     CI->eraseFromParent();
741     MadeChange = true;
742   }
743
744   return MadeChange;
745 }
746
747 /// If the specified cast instruction is a noop copy (e.g. it's casting from
748 /// one pointer type to another, i32->i8 on PPC), sink it into user blocks to
749 /// reduce the number of virtual registers that must be created and coalesced.
750 ///
751 /// Return true if any changes are made.
752 ///
753 static bool OptimizeNoopCopyExpression(CastInst *CI, const TargetLowering &TLI,
754                                        const DataLayout &DL) {
755   // If this is a noop copy,
756   EVT SrcVT = TLI.getValueType(DL, CI->getOperand(0)->getType());
757   EVT DstVT = TLI.getValueType(DL, CI->getType());
758
759   // This is an fp<->int conversion?
760   if (SrcVT.isInteger() != DstVT.isInteger())
761     return false;
762
763   // If this is an extension, it will be a zero or sign extension, which
764   // isn't a noop.
765   if (SrcVT.bitsLT(DstVT)) return false;
766
767   // If these values will be promoted, find out what they will be promoted
768   // to.  This helps us consider truncates on PPC as noop copies when they
769   // are.
770   if (TLI.getTypeAction(CI->getContext(), SrcVT) ==
771       TargetLowering::TypePromoteInteger)
772     SrcVT = TLI.getTypeToTransformTo(CI->getContext(), SrcVT);
773   if (TLI.getTypeAction(CI->getContext(), DstVT) ==
774       TargetLowering::TypePromoteInteger)
775     DstVT = TLI.getTypeToTransformTo(CI->getContext(), DstVT);
776
777   // If, after promotion, these are the same types, this is a noop copy.
778   if (SrcVT != DstVT)
779     return false;
780
781   return SinkCast(CI);
782 }
783
784 /// Try to combine CI into a call to the llvm.uadd.with.overflow intrinsic if
785 /// possible.
786 ///
787 /// Return true if any changes were made.
788 static bool CombineUAddWithOverflow(CmpInst *CI) {
789   Value *A, *B;
790   Instruction *AddI;
791   if (!match(CI,
792              m_UAddWithOverflow(m_Value(A), m_Value(B), m_Instruction(AddI))))
793     return false;
794
795   Type *Ty = AddI->getType();
796   if (!isa<IntegerType>(Ty))
797     return false;
798
799   // We don't want to move around uses of condition values this late, so we we
800   // check if it is legal to create the call to the intrinsic in the basic
801   // block containing the icmp:
802
803   if (AddI->getParent() != CI->getParent() && !AddI->hasOneUse())
804     return false;
805
806 #ifndef NDEBUG
807   // Someday m_UAddWithOverflow may get smarter, but this is a safe assumption
808   // for now:
809   if (AddI->hasOneUse())
810     assert(*AddI->user_begin() == CI && "expected!");
811 #endif
812
813   Module *M = CI->getParent()->getParent()->getParent();
814   Value *F = Intrinsic::getDeclaration(M, Intrinsic::uadd_with_overflow, Ty);
815
816   auto *InsertPt = AddI->hasOneUse() ? CI : AddI;
817
818   auto *UAddWithOverflow =
819       CallInst::Create(F, {A, B}, "uadd.overflow", InsertPt);
820   auto *UAdd = ExtractValueInst::Create(UAddWithOverflow, 0, "uadd", InsertPt);
821   auto *Overflow =
822       ExtractValueInst::Create(UAddWithOverflow, 1, "overflow", InsertPt);
823
824   CI->replaceAllUsesWith(Overflow);
825   AddI->replaceAllUsesWith(UAdd);
826   CI->eraseFromParent();
827   AddI->eraseFromParent();
828   return true;
829 }
830
831 /// Sink the given CmpInst into user blocks to reduce the number of virtual
832 /// registers that must be created and coalesced. This is a clear win except on
833 /// targets with multiple condition code registers (PowerPC), where it might
834 /// lose; some adjustment may be wanted there.
835 ///
836 /// Return true if any changes are made.
837 static bool SinkCmpExpression(CmpInst *CI) {
838   BasicBlock *DefBB = CI->getParent();
839
840   /// Only insert a cmp in each block once.
841   DenseMap<BasicBlock*, CmpInst*> InsertedCmps;
842
843   bool MadeChange = false;
844   for (Value::user_iterator UI = CI->user_begin(), E = CI->user_end();
845        UI != E; ) {
846     Use &TheUse = UI.getUse();
847     Instruction *User = cast<Instruction>(*UI);
848
849     // Preincrement use iterator so we don't invalidate it.
850     ++UI;
851
852     // Don't bother for PHI nodes.
853     if (isa<PHINode>(User))
854       continue;
855
856     // Figure out which BB this cmp is used in.
857     BasicBlock *UserBB = User->getParent();
858
859     // If this user is in the same block as the cmp, don't change the cmp.
860     if (UserBB == DefBB) continue;
861
862     // If we have already inserted a cmp into this block, use it.
863     CmpInst *&InsertedCmp = InsertedCmps[UserBB];
864
865     if (!InsertedCmp) {
866       BasicBlock::iterator InsertPt = UserBB->getFirstInsertionPt();
867       InsertedCmp =
868         CmpInst::Create(CI->getOpcode(),
869                         CI->getPredicate(),  CI->getOperand(0),
870                         CI->getOperand(1), "", InsertPt);
871     }
872
873     // Replace a use of the cmp with a use of the new cmp.
874     TheUse = InsertedCmp;
875     MadeChange = true;
876     ++NumCmpUses;
877   }
878
879   // If we removed all uses, nuke the cmp.
880   if (CI->use_empty()) {
881     CI->eraseFromParent();
882     MadeChange = true;
883   }
884
885   return MadeChange;
886 }
887
888 static bool OptimizeCmpExpression(CmpInst *CI) {
889   if (SinkCmpExpression(CI))
890     return true;
891
892   if (CombineUAddWithOverflow(CI))
893     return true;
894
895   return false;
896 }
897
898 /// Check if the candidates could be combined with a shift instruction, which
899 /// includes:
900 /// 1. Truncate instruction
901 /// 2. And instruction and the imm is a mask of the low bits:
902 /// imm & (imm+1) == 0
903 static bool isExtractBitsCandidateUse(Instruction *User) {
904   if (!isa<TruncInst>(User)) {
905     if (User->getOpcode() != Instruction::And ||
906         !isa<ConstantInt>(User->getOperand(1)))
907       return false;
908
909     const APInt &Cimm = cast<ConstantInt>(User->getOperand(1))->getValue();
910
911     if ((Cimm & (Cimm + 1)).getBoolValue())
912       return false;
913   }
914   return true;
915 }
916
917 /// Sink both shift and truncate instruction to the use of truncate's BB.
918 static bool
919 SinkShiftAndTruncate(BinaryOperator *ShiftI, Instruction *User, ConstantInt *CI,
920                      DenseMap<BasicBlock *, BinaryOperator *> &InsertedShifts,
921                      const TargetLowering &TLI, const DataLayout &DL) {
922   BasicBlock *UserBB = User->getParent();
923   DenseMap<BasicBlock *, CastInst *> InsertedTruncs;
924   TruncInst *TruncI = dyn_cast<TruncInst>(User);
925   bool MadeChange = false;
926
927   for (Value::user_iterator TruncUI = TruncI->user_begin(),
928                             TruncE = TruncI->user_end();
929        TruncUI != TruncE;) {
930
931     Use &TruncTheUse = TruncUI.getUse();
932     Instruction *TruncUser = cast<Instruction>(*TruncUI);
933     // Preincrement use iterator so we don't invalidate it.
934
935     ++TruncUI;
936
937     int ISDOpcode = TLI.InstructionOpcodeToISD(TruncUser->getOpcode());
938     if (!ISDOpcode)
939       continue;
940
941     // If the use is actually a legal node, there will not be an
942     // implicit truncate.
943     // FIXME: always querying the result type is just an
944     // approximation; some nodes' legality is determined by the
945     // operand or other means. There's no good way to find out though.
946     if (TLI.isOperationLegalOrCustom(
947             ISDOpcode, TLI.getValueType(DL, TruncUser->getType(), true)))
948       continue;
949
950     // Don't bother for PHI nodes.
951     if (isa<PHINode>(TruncUser))
952       continue;
953
954     BasicBlock *TruncUserBB = TruncUser->getParent();
955
956     if (UserBB == TruncUserBB)
957       continue;
958
959     BinaryOperator *&InsertedShift = InsertedShifts[TruncUserBB];
960     CastInst *&InsertedTrunc = InsertedTruncs[TruncUserBB];
961
962     if (!InsertedShift && !InsertedTrunc) {
963       BasicBlock::iterator InsertPt = TruncUserBB->getFirstInsertionPt();
964       // Sink the shift
965       if (ShiftI->getOpcode() == Instruction::AShr)
966         InsertedShift =
967             BinaryOperator::CreateAShr(ShiftI->getOperand(0), CI, "", InsertPt);
968       else
969         InsertedShift =
970             BinaryOperator::CreateLShr(ShiftI->getOperand(0), CI, "", InsertPt);
971
972       // Sink the trunc
973       BasicBlock::iterator TruncInsertPt = TruncUserBB->getFirstInsertionPt();
974       TruncInsertPt++;
975
976       InsertedTrunc = CastInst::Create(TruncI->getOpcode(), InsertedShift,
977                                        TruncI->getType(), "", TruncInsertPt);
978
979       MadeChange = true;
980
981       TruncTheUse = InsertedTrunc;
982     }
983   }
984   return MadeChange;
985 }
986
987 /// Sink the shift *right* instruction into user blocks if the uses could
988 /// potentially be combined with this shift instruction and generate BitExtract
989 /// instruction. It will only be applied if the architecture supports BitExtract
990 /// instruction. Here is an example:
991 /// BB1:
992 ///   %x.extract.shift = lshr i64 %arg1, 32
993 /// BB2:
994 ///   %x.extract.trunc = trunc i64 %x.extract.shift to i16
995 /// ==>
996 ///
997 /// BB2:
998 ///   %x.extract.shift.1 = lshr i64 %arg1, 32
999 ///   %x.extract.trunc = trunc i64 %x.extract.shift.1 to i16
1000 ///
1001 /// CodeGen will recoginze the pattern in BB2 and generate BitExtract
1002 /// instruction.
1003 /// Return true if any changes are made.
1004 static bool OptimizeExtractBits(BinaryOperator *ShiftI, ConstantInt *CI,
1005                                 const TargetLowering &TLI,
1006                                 const DataLayout &DL) {
1007   BasicBlock *DefBB = ShiftI->getParent();
1008
1009   /// Only insert instructions in each block once.
1010   DenseMap<BasicBlock *, BinaryOperator *> InsertedShifts;
1011
1012   bool shiftIsLegal = TLI.isTypeLegal(TLI.getValueType(DL, ShiftI->getType()));
1013
1014   bool MadeChange = false;
1015   for (Value::user_iterator UI = ShiftI->user_begin(), E = ShiftI->user_end();
1016        UI != E;) {
1017     Use &TheUse = UI.getUse();
1018     Instruction *User = cast<Instruction>(*UI);
1019     // Preincrement use iterator so we don't invalidate it.
1020     ++UI;
1021
1022     // Don't bother for PHI nodes.
1023     if (isa<PHINode>(User))
1024       continue;
1025
1026     if (!isExtractBitsCandidateUse(User))
1027       continue;
1028
1029     BasicBlock *UserBB = User->getParent();
1030
1031     if (UserBB == DefBB) {
1032       // If the shift and truncate instruction are in the same BB. The use of
1033       // the truncate(TruncUse) may still introduce another truncate if not
1034       // legal. In this case, we would like to sink both shift and truncate
1035       // instruction to the BB of TruncUse.
1036       // for example:
1037       // BB1:
1038       // i64 shift.result = lshr i64 opnd, imm
1039       // trunc.result = trunc shift.result to i16
1040       //
1041       // BB2:
1042       //   ----> We will have an implicit truncate here if the architecture does
1043       //   not have i16 compare.
1044       // cmp i16 trunc.result, opnd2
1045       //
1046       if (isa<TruncInst>(User) && shiftIsLegal
1047           // If the type of the truncate is legal, no trucate will be
1048           // introduced in other basic blocks.
1049           &&
1050           (!TLI.isTypeLegal(TLI.getValueType(DL, User->getType()))))
1051         MadeChange =
1052             SinkShiftAndTruncate(ShiftI, User, CI, InsertedShifts, TLI, DL);
1053
1054       continue;
1055     }
1056     // If we have already inserted a shift into this block, use it.
1057     BinaryOperator *&InsertedShift = InsertedShifts[UserBB];
1058
1059     if (!InsertedShift) {
1060       BasicBlock::iterator InsertPt = UserBB->getFirstInsertionPt();
1061
1062       if (ShiftI->getOpcode() == Instruction::AShr)
1063         InsertedShift =
1064             BinaryOperator::CreateAShr(ShiftI->getOperand(0), CI, "", InsertPt);
1065       else
1066         InsertedShift =
1067             BinaryOperator::CreateLShr(ShiftI->getOperand(0), CI, "", InsertPt);
1068
1069       MadeChange = true;
1070     }
1071
1072     // Replace a use of the shift with a use of the new shift.
1073     TheUse = InsertedShift;
1074   }
1075
1076   // If we removed all uses, nuke the shift.
1077   if (ShiftI->use_empty())
1078     ShiftI->eraseFromParent();
1079
1080   return MadeChange;
1081 }
1082
1083 // Translate a masked load intrinsic like
1084 // <16 x i32 > @llvm.masked.load( <16 x i32>* %addr, i32 align,
1085 //                               <16 x i1> %mask, <16 x i32> %passthru)
1086 // to a chain of basic blocks, with loading element one-by-one if
1087 // the appropriate mask bit is set
1088 // 
1089 //  %1 = bitcast i8* %addr to i32*
1090 //  %2 = extractelement <16 x i1> %mask, i32 0
1091 //  %3 = icmp eq i1 %2, true
1092 //  br i1 %3, label %cond.load, label %else
1093 //
1094 //cond.load:                                        ; preds = %0
1095 //  %4 = getelementptr i32* %1, i32 0
1096 //  %5 = load i32* %4
1097 //  %6 = insertelement <16 x i32> undef, i32 %5, i32 0
1098 //  br label %else
1099 //
1100 //else:                                             ; preds = %0, %cond.load
1101 //  %res.phi.else = phi <16 x i32> [ %6, %cond.load ], [ undef, %0 ]
1102 //  %7 = extractelement <16 x i1> %mask, i32 1
1103 //  %8 = icmp eq i1 %7, true
1104 //  br i1 %8, label %cond.load1, label %else2
1105 //
1106 //cond.load1:                                       ; preds = %else
1107 //  %9 = getelementptr i32* %1, i32 1
1108 //  %10 = load i32* %9
1109 //  %11 = insertelement <16 x i32> %res.phi.else, i32 %10, i32 1
1110 //  br label %else2
1111 //
1112 //else2:                                            ; preds = %else, %cond.load1
1113 //  %res.phi.else3 = phi <16 x i32> [ %11, %cond.load1 ], [ %res.phi.else, %else ]
1114 //  %12 = extractelement <16 x i1> %mask, i32 2
1115 //  %13 = icmp eq i1 %12, true
1116 //  br i1 %13, label %cond.load4, label %else5
1117 //
1118 static void ScalarizeMaskedLoad(CallInst *CI) {
1119   Value *Ptr  = CI->getArgOperand(0);
1120   Value *Src0 = CI->getArgOperand(3);
1121   Value *Mask = CI->getArgOperand(2);
1122   VectorType *VecType = dyn_cast<VectorType>(CI->getType());
1123   Type *EltTy = VecType->getElementType();
1124
1125   assert(VecType && "Unexpected return type of masked load intrinsic");
1126
1127   IRBuilder<> Builder(CI->getContext());
1128   Instruction *InsertPt = CI;
1129   BasicBlock *IfBlock = CI->getParent();
1130   BasicBlock *CondBlock = nullptr;
1131   BasicBlock *PrevIfBlock = CI->getParent();
1132   Builder.SetInsertPoint(InsertPt);
1133
1134   Builder.SetCurrentDebugLocation(CI->getDebugLoc());
1135
1136   // Bitcast %addr fron i8* to EltTy*
1137   Type *NewPtrType =
1138     EltTy->getPointerTo(cast<PointerType>(Ptr->getType())->getAddressSpace());
1139   Value *FirstEltPtr = Builder.CreateBitCast(Ptr, NewPtrType);
1140   Value *UndefVal = UndefValue::get(VecType);
1141
1142   // The result vector
1143   Value *VResult = UndefVal;
1144
1145   PHINode *Phi = nullptr;
1146   Value *PrevPhi = UndefVal;
1147
1148   unsigned VectorWidth = VecType->getNumElements();
1149   for (unsigned Idx = 0; Idx < VectorWidth; ++Idx) {
1150
1151     // Fill the "else" block, created in the previous iteration
1152     //
1153     //  %res.phi.else3 = phi <16 x i32> [ %11, %cond.load1 ], [ %res.phi.else, %else ]
1154     //  %mask_1 = extractelement <16 x i1> %mask, i32 Idx
1155     //  %to_load = icmp eq i1 %mask_1, true
1156     //  br i1 %to_load, label %cond.load, label %else
1157     //
1158     if (Idx > 0) {
1159       Phi = Builder.CreatePHI(VecType, 2, "res.phi.else");
1160       Phi->addIncoming(VResult, CondBlock);
1161       Phi->addIncoming(PrevPhi, PrevIfBlock);
1162       PrevPhi = Phi;
1163       VResult = Phi;
1164     }
1165
1166     Value *Predicate = Builder.CreateExtractElement(Mask, Builder.getInt32(Idx));
1167     Value *Cmp = Builder.CreateICmp(ICmpInst::ICMP_EQ, Predicate,
1168                                     ConstantInt::get(Predicate->getType(), 1));
1169
1170     // Create "cond" block
1171     //
1172     //  %EltAddr = getelementptr i32* %1, i32 0
1173     //  %Elt = load i32* %EltAddr
1174     //  VResult = insertelement <16 x i32> VResult, i32 %Elt, i32 Idx
1175     //
1176     CondBlock = IfBlock->splitBasicBlock(InsertPt, "cond.load");
1177     Builder.SetInsertPoint(InsertPt);
1178
1179     Value *Gep =
1180         Builder.CreateInBoundsGEP(EltTy, FirstEltPtr, Builder.getInt32(Idx));
1181     LoadInst* Load = Builder.CreateLoad(Gep, false);
1182     VResult = Builder.CreateInsertElement(VResult, Load, Builder.getInt32(Idx));
1183
1184     // Create "else" block, fill it in the next iteration
1185     BasicBlock *NewIfBlock = CondBlock->splitBasicBlock(InsertPt, "else");
1186     Builder.SetInsertPoint(InsertPt);
1187     Instruction *OldBr = IfBlock->getTerminator();
1188     BranchInst::Create(CondBlock, NewIfBlock, Cmp, OldBr);
1189     OldBr->eraseFromParent();
1190     PrevIfBlock = IfBlock;
1191     IfBlock = NewIfBlock;
1192   }
1193
1194   Phi = Builder.CreatePHI(VecType, 2, "res.phi.select");
1195   Phi->addIncoming(VResult, CondBlock);
1196   Phi->addIncoming(PrevPhi, PrevIfBlock);
1197   Value *NewI = Builder.CreateSelect(Mask, Phi, Src0);
1198   CI->replaceAllUsesWith(NewI);
1199   CI->eraseFromParent();
1200 }
1201
1202 // Translate a masked store intrinsic, like
1203 // void @llvm.masked.store(<16 x i32> %src, <16 x i32>* %addr, i32 align,
1204 //                               <16 x i1> %mask)
1205 // to a chain of basic blocks, that stores element one-by-one if
1206 // the appropriate mask bit is set
1207 //
1208 //   %1 = bitcast i8* %addr to i32*
1209 //   %2 = extractelement <16 x i1> %mask, i32 0
1210 //   %3 = icmp eq i1 %2, true
1211 //   br i1 %3, label %cond.store, label %else
1212 //
1213 // cond.store:                                       ; preds = %0
1214 //   %4 = extractelement <16 x i32> %val, i32 0
1215 //   %5 = getelementptr i32* %1, i32 0
1216 //   store i32 %4, i32* %5
1217 //   br label %else
1218 // 
1219 // else:                                             ; preds = %0, %cond.store
1220 //   %6 = extractelement <16 x i1> %mask, i32 1
1221 //   %7 = icmp eq i1 %6, true
1222 //   br i1 %7, label %cond.store1, label %else2
1223 // 
1224 // cond.store1:                                      ; preds = %else
1225 //   %8 = extractelement <16 x i32> %val, i32 1
1226 //   %9 = getelementptr i32* %1, i32 1
1227 //   store i32 %8, i32* %9
1228 //   br label %else2
1229 //   . . .
1230 static void ScalarizeMaskedStore(CallInst *CI) {
1231   Value *Ptr  = CI->getArgOperand(1);
1232   Value *Src = CI->getArgOperand(0);
1233   Value *Mask = CI->getArgOperand(3);
1234
1235   VectorType *VecType = dyn_cast<VectorType>(Src->getType());
1236   Type *EltTy = VecType->getElementType();
1237
1238   assert(VecType && "Unexpected data type in masked store intrinsic");
1239
1240   IRBuilder<> Builder(CI->getContext());
1241   Instruction *InsertPt = CI;
1242   BasicBlock *IfBlock = CI->getParent();
1243   Builder.SetInsertPoint(InsertPt);
1244   Builder.SetCurrentDebugLocation(CI->getDebugLoc());
1245
1246   // Bitcast %addr fron i8* to EltTy*
1247   Type *NewPtrType =
1248     EltTy->getPointerTo(cast<PointerType>(Ptr->getType())->getAddressSpace());
1249   Value *FirstEltPtr = Builder.CreateBitCast(Ptr, NewPtrType);
1250
1251   unsigned VectorWidth = VecType->getNumElements();
1252   for (unsigned Idx = 0; Idx < VectorWidth; ++Idx) {
1253
1254     // Fill the "else" block, created in the previous iteration
1255     //
1256     //  %mask_1 = extractelement <16 x i1> %mask, i32 Idx
1257     //  %to_store = icmp eq i1 %mask_1, true
1258     //  br i1 %to_load, label %cond.store, label %else
1259     //
1260     Value *Predicate = Builder.CreateExtractElement(Mask, Builder.getInt32(Idx));
1261     Value *Cmp = Builder.CreateICmp(ICmpInst::ICMP_EQ, Predicate,
1262                                     ConstantInt::get(Predicate->getType(), 1));
1263
1264     // Create "cond" block
1265     //
1266     //  %OneElt = extractelement <16 x i32> %Src, i32 Idx
1267     //  %EltAddr = getelementptr i32* %1, i32 0
1268     //  %store i32 %OneElt, i32* %EltAddr
1269     //
1270     BasicBlock *CondBlock = IfBlock->splitBasicBlock(InsertPt, "cond.store");
1271     Builder.SetInsertPoint(InsertPt);
1272     
1273     Value *OneElt = Builder.CreateExtractElement(Src, Builder.getInt32(Idx));
1274     Value *Gep =
1275         Builder.CreateInBoundsGEP(EltTy, FirstEltPtr, Builder.getInt32(Idx));
1276     Builder.CreateStore(OneElt, Gep);
1277
1278     // Create "else" block, fill it in the next iteration
1279     BasicBlock *NewIfBlock = CondBlock->splitBasicBlock(InsertPt, "else");
1280     Builder.SetInsertPoint(InsertPt);
1281     Instruction *OldBr = IfBlock->getTerminator();
1282     BranchInst::Create(CondBlock, NewIfBlock, Cmp, OldBr);
1283     OldBr->eraseFromParent();
1284     IfBlock = NewIfBlock;
1285   }
1286   CI->eraseFromParent();
1287 }
1288
1289 bool CodeGenPrepare::optimizeCallInst(CallInst *CI, bool& ModifiedDT) {
1290   BasicBlock *BB = CI->getParent();
1291
1292   // Lower inline assembly if we can.
1293   // If we found an inline asm expession, and if the target knows how to
1294   // lower it to normal LLVM code, do so now.
1295   if (TLI && isa<InlineAsm>(CI->getCalledValue())) {
1296     if (TLI->ExpandInlineAsm(CI)) {
1297       // Avoid invalidating the iterator.
1298       CurInstIterator = BB->begin();
1299       // Avoid processing instructions out of order, which could cause
1300       // reuse before a value is defined.
1301       SunkAddrs.clear();
1302       return true;
1303     }
1304     // Sink address computing for memory operands into the block.
1305     if (optimizeInlineAsmInst(CI))
1306       return true;
1307   }
1308
1309   // Align the pointer arguments to this call if the target thinks it's a good
1310   // idea
1311   unsigned MinSize, PrefAlign;
1312   if (TLI && TLI->shouldAlignPointerArgs(CI, MinSize, PrefAlign)) {
1313     for (auto &Arg : CI->arg_operands()) {
1314       // We want to align both objects whose address is used directly and
1315       // objects whose address is used in casts and GEPs, though it only makes
1316       // sense for GEPs if the offset is a multiple of the desired alignment and
1317       // if size - offset meets the size threshold.
1318       if (!Arg->getType()->isPointerTy())
1319         continue;
1320       APInt Offset(DL->getPointerSizeInBits(
1321                        cast<PointerType>(Arg->getType())->getAddressSpace()),
1322                    0);
1323       Value *Val = Arg->stripAndAccumulateInBoundsConstantOffsets(*DL, Offset);
1324       uint64_t Offset2 = Offset.getLimitedValue();
1325       if ((Offset2 & (PrefAlign-1)) != 0)
1326         continue;
1327       AllocaInst *AI;
1328       if ((AI = dyn_cast<AllocaInst>(Val)) && AI->getAlignment() < PrefAlign &&
1329           DL->getTypeAllocSize(AI->getAllocatedType()) >= MinSize + Offset2)
1330         AI->setAlignment(PrefAlign);
1331       // Global variables can only be aligned if they are defined in this
1332       // object (i.e. they are uniquely initialized in this object), and
1333       // over-aligning global variables that have an explicit section is
1334       // forbidden.
1335       GlobalVariable *GV;
1336       if ((GV = dyn_cast<GlobalVariable>(Val)) && GV->hasUniqueInitializer() &&
1337           !GV->hasSection() && GV->getAlignment() < PrefAlign &&
1338           DL->getTypeAllocSize(GV->getType()->getElementType()) >=
1339               MinSize + Offset2)
1340         GV->setAlignment(PrefAlign);
1341     }
1342     // If this is a memcpy (or similar) then we may be able to improve the
1343     // alignment
1344     if (MemIntrinsic *MI = dyn_cast<MemIntrinsic>(CI)) {
1345       unsigned Align = getKnownAlignment(MI->getDest(), *DL);
1346       if (MemTransferInst *MTI = dyn_cast<MemTransferInst>(MI))
1347         Align = std::min(Align, getKnownAlignment(MTI->getSource(), *DL));
1348       if (Align > MI->getAlignment())
1349         MI->setAlignment(ConstantInt::get(MI->getAlignmentType(), Align));
1350     }
1351   }
1352
1353   IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(CI);
1354   if (II) {
1355     switch (II->getIntrinsicID()) {
1356     default: break;
1357     case Intrinsic::objectsize: {
1358       // Lower all uses of llvm.objectsize.*
1359       bool Min = (cast<ConstantInt>(II->getArgOperand(1))->getZExtValue() == 1);
1360       Type *ReturnTy = CI->getType();
1361       Constant *RetVal = ConstantInt::get(ReturnTy, Min ? 0 : -1ULL);
1362
1363       // Substituting this can cause recursive simplifications, which can
1364       // invalidate our iterator.  Use a WeakVH to hold onto it in case this
1365       // happens.
1366       WeakVH IterHandle(CurInstIterator);
1367
1368       replaceAndRecursivelySimplify(CI, RetVal,
1369                                     TLInfo, nullptr);
1370
1371       // If the iterator instruction was recursively deleted, start over at the
1372       // start of the block.
1373       if (IterHandle != CurInstIterator) {
1374         CurInstIterator = BB->begin();
1375         SunkAddrs.clear();
1376       }
1377       return true;
1378     }
1379     case Intrinsic::masked_load: {
1380       // Scalarize unsupported vector masked load
1381       if (!TTI->isLegalMaskedLoad(CI->getType(), 1)) {
1382         ScalarizeMaskedLoad(CI);
1383         ModifiedDT = true;
1384         return true;
1385       }
1386       return false;
1387     }
1388     case Intrinsic::masked_store: {
1389       if (!TTI->isLegalMaskedStore(CI->getArgOperand(0)->getType(), 1)) {
1390         ScalarizeMaskedStore(CI);
1391         ModifiedDT = true;
1392         return true;
1393       }
1394       return false;
1395     }
1396     case Intrinsic::aarch64_stlxr:
1397     case Intrinsic::aarch64_stxr: {
1398       ZExtInst *ExtVal = dyn_cast<ZExtInst>(CI->getArgOperand(0));
1399       if (!ExtVal || !ExtVal->hasOneUse() ||
1400           ExtVal->getParent() == CI->getParent())
1401         return false;
1402       // Sink a zext feeding stlxr/stxr before it, so it can be folded into it.
1403       ExtVal->moveBefore(CI);
1404       // Mark this instruction as "inserted by CGP", so that other
1405       // optimizations don't touch it.
1406       InsertedInsts.insert(ExtVal);
1407       return true;
1408     }
1409     case Intrinsic::invariant_group_barrier:
1410       II->replaceAllUsesWith(II->getArgOperand(0));
1411       II->eraseFromParent();
1412       return true;
1413     }
1414
1415     if (TLI) {
1416       // Unknown address space.
1417       // TODO: Target hook to pick which address space the intrinsic cares
1418       // about?
1419       unsigned AddrSpace = ~0u;
1420       SmallVector<Value*, 2> PtrOps;
1421       Type *AccessTy;
1422       if (TLI->GetAddrModeArguments(II, PtrOps, AccessTy, AddrSpace))
1423         while (!PtrOps.empty())
1424           if (optimizeMemoryInst(II, PtrOps.pop_back_val(), AccessTy, AddrSpace))
1425             return true;
1426     }
1427   }
1428
1429   // From here on out we're working with named functions.
1430   if (!CI->getCalledFunction()) return false;
1431
1432   // Lower all default uses of _chk calls.  This is very similar
1433   // to what InstCombineCalls does, but here we are only lowering calls
1434   // to fortified library functions (e.g. __memcpy_chk) that have the default
1435   // "don't know" as the objectsize.  Anything else should be left alone.
1436   FortifiedLibCallSimplifier Simplifier(TLInfo, true);
1437   if (Value *V = Simplifier.optimizeCall(CI)) {
1438     CI->replaceAllUsesWith(V);
1439     CI->eraseFromParent();
1440     return true;
1441   }
1442   return false;
1443 }
1444
1445 /// Look for opportunities to duplicate return instructions to the predecessor
1446 /// to enable tail call optimizations. The case it is currently looking for is:
1447 /// @code
1448 /// bb0:
1449 ///   %tmp0 = tail call i32 @f0()
1450 ///   br label %return
1451 /// bb1:
1452 ///   %tmp1 = tail call i32 @f1()
1453 ///   br label %return
1454 /// bb2:
1455 ///   %tmp2 = tail call i32 @f2()
1456 ///   br label %return
1457 /// return:
1458 ///   %retval = phi i32 [ %tmp0, %bb0 ], [ %tmp1, %bb1 ], [ %tmp2, %bb2 ]
1459 ///   ret i32 %retval
1460 /// @endcode
1461 ///
1462 /// =>
1463 ///
1464 /// @code
1465 /// bb0:
1466 ///   %tmp0 = tail call i32 @f0()
1467 ///   ret i32 %tmp0
1468 /// bb1:
1469 ///   %tmp1 = tail call i32 @f1()
1470 ///   ret i32 %tmp1
1471 /// bb2:
1472 ///   %tmp2 = tail call i32 @f2()
1473 ///   ret i32 %tmp2
1474 /// @endcode
1475 bool CodeGenPrepare::dupRetToEnableTailCallOpts(BasicBlock *BB) {
1476   if (!TLI)
1477     return false;
1478
1479   ReturnInst *RI = dyn_cast<ReturnInst>(BB->getTerminator());
1480   if (!RI)
1481     return false;
1482
1483   PHINode *PN = nullptr;
1484   BitCastInst *BCI = nullptr;
1485   Value *V = RI->getReturnValue();
1486   if (V) {
1487     BCI = dyn_cast<BitCastInst>(V);
1488     if (BCI)
1489       V = BCI->getOperand(0);
1490
1491     PN = dyn_cast<PHINode>(V);
1492     if (!PN)
1493       return false;
1494   }
1495
1496   if (PN && PN->getParent() != BB)
1497     return false;
1498
1499   // It's not safe to eliminate the sign / zero extension of the return value.
1500   // See llvm::isInTailCallPosition().
1501   const Function *F = BB->getParent();
1502   AttributeSet CallerAttrs = F->getAttributes();
1503   if (CallerAttrs.hasAttribute(AttributeSet::ReturnIndex, Attribute::ZExt) ||
1504       CallerAttrs.hasAttribute(AttributeSet::ReturnIndex, Attribute::SExt))
1505     return false;
1506
1507   // Make sure there are no instructions between the PHI and return, or that the
1508   // return is the first instruction in the block.
1509   if (PN) {
1510     BasicBlock::iterator BI = BB->begin();
1511     do { ++BI; } while (isa<DbgInfoIntrinsic>(BI));
1512     if (&*BI == BCI)
1513       // Also skip over the bitcast.
1514       ++BI;
1515     if (&*BI != RI)
1516       return false;
1517   } else {
1518     BasicBlock::iterator BI = BB->begin();
1519     while (isa<DbgInfoIntrinsic>(BI)) ++BI;
1520     if (&*BI != RI)
1521       return false;
1522   }
1523
1524   /// Only dup the ReturnInst if the CallInst is likely to be emitted as a tail
1525   /// call.
1526   SmallVector<CallInst*, 4> TailCalls;
1527   if (PN) {
1528     for (unsigned I = 0, E = PN->getNumIncomingValues(); I != E; ++I) {
1529       CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(PN->getIncomingValue(I));
1530       // Make sure the phi value is indeed produced by the tail call.
1531       if (CI && CI->hasOneUse() && CI->getParent() == PN->getIncomingBlock(I) &&
1532           TLI->mayBeEmittedAsTailCall(CI))
1533         TailCalls.push_back(CI);
1534     }
1535   } else {
1536     SmallPtrSet<BasicBlock*, 4> VisitedBBs;
1537     for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), PE = pred_end(BB); PI != PE; ++PI) {
1538       if (!VisitedBBs.insert(*PI).second)
1539         continue;
1540
1541       BasicBlock::InstListType &InstList = (*PI)->getInstList();
1542       BasicBlock::InstListType::reverse_iterator RI = InstList.rbegin();
1543       BasicBlock::InstListType::reverse_iterator RE = InstList.rend();
1544       do { ++RI; } while (RI != RE && isa<DbgInfoIntrinsic>(&*RI));
1545       if (RI == RE)
1546         continue;
1547
1548       CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(&*RI);
1549       if (CI && CI->use_empty() && TLI->mayBeEmittedAsTailCall(CI))
1550         TailCalls.push_back(CI);
1551     }
1552   }
1553
1554   bool Changed = false;
1555   for (unsigned i = 0, e = TailCalls.size(); i != e; ++i) {
1556     CallInst *CI = TailCalls[i];
1557     CallSite CS(CI);
1558
1559     // Conservatively require the attributes of the call to match those of the
1560     // return. Ignore noalias because it doesn't affect the call sequence.
1561     AttributeSet CalleeAttrs = CS.getAttributes();
1562     if (AttrBuilder(CalleeAttrs, AttributeSet::ReturnIndex).
1563           removeAttribute(Attribute::NoAlias) !=
1564         AttrBuilder(CalleeAttrs, AttributeSet::ReturnIndex).
1565           removeAttribute(Attribute::NoAlias))
1566       continue;
1567
1568     // Make sure the call instruction is followed by an unconditional branch to
1569     // the return block.
1570     BasicBlock *CallBB = CI->getParent();
1571     BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(CallBB->getTerminator());
1572     if (!BI || !BI->isUnconditional() || BI->getSuccessor(0) != BB)
1573       continue;
1574
1575     // Duplicate the return into CallBB.
1576     (void)FoldReturnIntoUncondBranch(RI, BB, CallBB);
1577     ModifiedDT = Changed = true;
1578     ++NumRetsDup;
1579   }
1580
1581   // If we eliminated all predecessors of the block, delete the block now.
1582   if (Changed && !BB->hasAddressTaken() && pred_begin(BB) == pred_end(BB))
1583     BB->eraseFromParent();
1584
1585   return Changed;
1586 }
1587
1588 //===----------------------------------------------------------------------===//
1589 // Memory Optimization
1590 //===----------------------------------------------------------------------===//
1591
1592 namespace {
1593
1594 /// This is an extended version of TargetLowering::AddrMode
1595 /// which holds actual Value*'s for register values.
1596 struct ExtAddrMode : public TargetLowering::AddrMode {
1597   Value *BaseReg;
1598   Value *ScaledReg;
1599   ExtAddrMode() : BaseReg(nullptr), ScaledReg(nullptr) {}
1600   void print(raw_ostream &OS) const;
1601   void dump() const;
1602
1603   bool operator==(const ExtAddrMode& O) const {
1604     return (BaseReg == O.BaseReg) && (ScaledReg == O.ScaledReg) &&
1605            (BaseGV == O.BaseGV) && (BaseOffs == O.BaseOffs) &&
1606            (HasBaseReg == O.HasBaseReg) && (Scale == O.Scale);
1607   }
1608 };
1609
1610 #ifndef NDEBUG
1611 static inline raw_ostream &operator<<(raw_ostream &OS, const ExtAddrMode &AM) {
1612   AM.print(OS);
1613   return OS;
1614 }
1615 #endif
1616
1617 void ExtAddrMode::print(raw_ostream &OS) const {
1618   bool NeedPlus = false;
1619   OS << "[";
1620   if (BaseGV) {
1621     OS << (NeedPlus ? " + " : "")
1622        << "GV:";
1623     BaseGV->printAsOperand(OS, /*PrintType=*/false);
1624     NeedPlus = true;
1625   }
1626
1627   if (BaseOffs) {
1628     OS << (NeedPlus ? " + " : "")
1629        << BaseOffs;
1630     NeedPlus = true;
1631   }
1632
1633   if (BaseReg) {
1634     OS << (NeedPlus ? " + " : "")
1635        << "Base:";
1636     BaseReg->printAsOperand(OS, /*PrintType=*/false);
1637     NeedPlus = true;
1638   }
1639   if (Scale) {
1640     OS << (NeedPlus ? " + " : "")
1641        << Scale << "*";
1642     ScaledReg->printAsOperand(OS, /*PrintType=*/false);
1643   }
1644
1645   OS << ']';
1646 }
1647
1648 #if !defined(NDEBUG) || defined(LLVM_ENABLE_DUMP)
1649 void ExtAddrMode::dump() const {
1650   print(dbgs());
1651   dbgs() << '\n';
1652 }
1653 #endif
1654
1655 /// \brief This class provides transaction based operation on the IR.
1656 /// Every change made through this class is recorded in the internal state and
1657 /// can be undone (rollback) until commit is called.
1658 class TypePromotionTransaction {
1659
1660   /// \brief This represents the common interface of the individual transaction.
1661   /// Each class implements the logic for doing one specific modification on
1662   /// the IR via the TypePromotionTransaction.
1663   class TypePromotionAction {
1664   protected:
1665     /// The Instruction modified.
1666     Instruction *Inst;
1667
1668   public:
1669     /// \brief Constructor of the action.
1670     /// The constructor performs the related action on the IR.
1671     TypePromotionAction(Instruction *Inst) : Inst(Inst) {}
1672
1673     virtual ~TypePromotionAction() {}
1674
1675     /// \brief Undo the modification done by this action.
1676     /// When this method is called, the IR must be in the same state as it was
1677     /// before this action was applied.
1678     /// \pre Undoing the action works if and only if the IR is in the exact same
1679     /// state as it was directly after this action was applied.
1680     virtual void undo() = 0;
1681
1682     /// \brief Advocate every change made by this action.
1683     /// When the results on the IR of the action are to be kept, it is important
1684     /// to call this function, otherwise hidden information may be kept forever.
1685     virtual void commit() {
1686       // Nothing to be done, this action is not doing anything.
1687     }
1688   };
1689
1690   /// \brief Utility to remember the position of an instruction.
1691   class InsertionHandler {
1692     /// Position of an instruction.
1693     /// Either an instruction:
1694     /// - Is the first in a basic block: BB is used.
1695     /// - Has a previous instructon: PrevInst is used.
1696     union {
1697       Instruction *PrevInst;
1698       BasicBlock *BB;
1699     } Point;
1700     /// Remember whether or not the instruction had a previous instruction.
1701     bool HasPrevInstruction;
1702
1703   public:
1704     /// \brief Record the position of \p Inst.
1705     InsertionHandler(Instruction *Inst) {
1706       BasicBlock::iterator It = Inst;
1707       HasPrevInstruction = (It != (Inst->getParent()->begin()));
1708       if (HasPrevInstruction)
1709         Point.PrevInst = --It;
1710       else
1711         Point.BB = Inst->getParent();
1712     }
1713
1714     /// \brief Insert \p Inst at the recorded position.
1715     void insert(Instruction *Inst) {
1716       if (HasPrevInstruction) {
1717         if (Inst->getParent())
1718           Inst->removeFromParent();
1719         Inst->insertAfter(Point.PrevInst);
1720       } else {
1721         Instruction *Position = Point.BB->getFirstInsertionPt();
1722         if (Inst->getParent())
1723           Inst->moveBefore(Position);
1724         else
1725           Inst->insertBefore(Position);
1726       }
1727     }
1728   };
1729
1730   /// \brief Move an instruction before another.
1731   class InstructionMoveBefore : public TypePromotionAction {
1732     /// Original position of the instruction.
1733     InsertionHandler Position;
1734
1735   public:
1736     /// \brief Move \p Inst before \p Before.
1737     InstructionMoveBefore(Instruction *Inst, Instruction *Before)
1738         : TypePromotionAction(Inst), Position(Inst) {
1739       DEBUG(dbgs() << "Do: move: " << *Inst << "\nbefore: " << *Before << "\n");
1740       Inst->moveBefore(Before);
1741     }
1742
1743     /// \brief Move the instruction back to its original position.
1744     void undo() override {
1745       DEBUG(dbgs() << "Undo: moveBefore: " << *Inst << "\n");
1746       Position.insert(Inst);
1747     }
1748   };
1749
1750   /// \brief Set the operand of an instruction with a new value.
1751   class OperandSetter : public TypePromotionAction {
1752     /// Original operand of the instruction.
1753     Value *Origin;
1754     /// Index of the modified instruction.
1755     unsigned Idx;
1756
1757   public:
1758     /// \brief Set \p Idx operand of \p Inst with \p NewVal.
1759     OperandSetter(Instruction *Inst, unsigned Idx, Value *NewVal)
1760         : TypePromotionAction(Inst), Idx(Idx) {
1761       DEBUG(dbgs() << "Do: setOperand: " << Idx << "\n"
1762                    << "for:" << *Inst << "\n"
1763                    << "with:" << *NewVal << "\n");
1764       Origin = Inst->getOperand(Idx);
1765       Inst->setOperand(Idx, NewVal);
1766     }
1767
1768     /// \brief Restore the original value of the instruction.
1769     void undo() override {
1770       DEBUG(dbgs() << "Undo: setOperand:" << Idx << "\n"
1771                    << "for: " << *Inst << "\n"
1772                    << "with: " << *Origin << "\n");
1773       Inst->setOperand(Idx, Origin);
1774     }
1775   };
1776
1777   /// \brief Hide the operands of an instruction.
1778   /// Do as if this instruction was not using any of its operands.
1779   class OperandsHider : public TypePromotionAction {
1780     /// The list of original operands.
1781     SmallVector<Value *, 4> OriginalValues;
1782
1783   public:
1784     /// \brief Remove \p Inst from the uses of the operands of \p Inst.
1785     OperandsHider(Instruction *Inst) : TypePromotionAction(Inst) {
1786       DEBUG(dbgs() << "Do: OperandsHider: " << *Inst << "\n");
1787       unsigned NumOpnds = Inst->getNumOperands();
1788       OriginalValues.reserve(NumOpnds);
1789       for (unsigned It = 0; It < NumOpnds; ++It) {
1790         // Save the current operand.
1791         Value *Val = Inst->getOperand(It);
1792         OriginalValues.push_back(Val);
1793         // Set a dummy one.
1794         // We could use OperandSetter here, but that would imply an overhead
1795         // that we are not willing to pay.
1796         Inst->setOperand(It, UndefValue::get(Val->getType()));
1797       }
1798     }
1799
1800     /// \brief Restore the original list of uses.
1801     void undo() override {
1802       DEBUG(dbgs() << "Undo: OperandsHider: " << *Inst << "\n");
1803       for (unsigned It = 0, EndIt = OriginalValues.size(); It != EndIt; ++It)
1804         Inst->setOperand(It, OriginalValues[It]);
1805     }
1806   };
1807
1808   /// \brief Build a truncate instruction.
1809   class TruncBuilder : public TypePromotionAction {
1810     Value *Val;
1811   public:
1812     /// \brief Build a truncate instruction of \p Opnd producing a \p Ty
1813     /// result.
1814     /// trunc Opnd to Ty.
1815     TruncBuilder(Instruction *Opnd, Type *Ty) : TypePromotionAction(Opnd) {
1816       IRBuilder<> Builder(Opnd);
1817       Val = Builder.CreateTrunc(Opnd, Ty, "promoted");
1818       DEBUG(dbgs() << "Do: TruncBuilder: " << *Val << "\n");
1819     }
1820
1821     /// \brief Get the built value.
1822     Value *getBuiltValue() { return Val; }
1823
1824     /// \brief Remove the built instruction.
1825     void undo() override {
1826       DEBUG(dbgs() << "Undo: TruncBuilder: " << *Val << "\n");
1827       if (Instruction *IVal = dyn_cast<Instruction>(Val))
1828         IVal->eraseFromParent();
1829     }
1830   };
1831
1832   /// \brief Build a sign extension instruction.
1833   class SExtBuilder : public TypePromotionAction {
1834     Value *Val;
1835   public:
1836     /// \brief Build a sign extension instruction of \p Opnd producing a \p Ty
1837     /// result.
1838     /// sext Opnd to Ty.
1839     SExtBuilder(Instruction *InsertPt, Value *Opnd, Type *Ty)
1840         : TypePromotionAction(InsertPt) {
1841       IRBuilder<> Builder(InsertPt);
1842       Val = Builder.CreateSExt(Opnd, Ty, "promoted");
1843       DEBUG(dbgs() << "Do: SExtBuilder: " << *Val << "\n");
1844     }
1845
1846     /// \brief Get the built value.
1847     Value *getBuiltValue() { return Val; }
1848
1849     /// \brief Remove the built instruction.
1850     void undo() override {
1851       DEBUG(dbgs() << "Undo: SExtBuilder: " << *Val << "\n");
1852       if (Instruction *IVal = dyn_cast<Instruction>(Val))
1853         IVal->eraseFromParent();
1854     }
1855   };
1856
1857   /// \brief Build a zero extension instruction.
1858   class ZExtBuilder : public TypePromotionAction {
1859     Value *Val;
1860   public:
1861     /// \brief Build a zero extension instruction of \p Opnd producing a \p Ty
1862     /// result.
1863     /// zext Opnd to Ty.
1864     ZExtBuilder(Instruction *InsertPt, Value *Opnd, Type *Ty)
1865         : TypePromotionAction(InsertPt) {
1866       IRBuilder<> Builder(InsertPt);
1867       Val = Builder.CreateZExt(Opnd, Ty, "promoted");
1868       DEBUG(dbgs() << "Do: ZExtBuilder: " << *Val << "\n");
1869     }
1870
1871     /// \brief Get the built value.
1872     Value *getBuiltValue() { return Val; }
1873
1874     /// \brief Remove the built instruction.
1875     void undo() override {
1876       DEBUG(dbgs() << "Undo: ZExtBuilder: " << *Val << "\n");
1877       if (Instruction *IVal = dyn_cast<Instruction>(Val))
1878         IVal->eraseFromParent();
1879     }
1880   };
1881
1882   /// \brief Mutate an instruction to another type.
1883   class TypeMutator : public TypePromotionAction {
1884     /// Record the original type.
1885     Type *OrigTy;
1886
1887   public:
1888     /// \brief Mutate the type of \p Inst into \p NewTy.
1889     TypeMutator(Instruction *Inst, Type *NewTy)
1890         : TypePromotionAction(Inst), OrigTy(Inst->getType()) {
1891       DEBUG(dbgs() << "Do: MutateType: " << *Inst << " with " << *NewTy
1892                    << "\n");
1893       Inst->mutateType(NewTy);
1894     }
1895
1896     /// \brief Mutate the instruction back to its original type.
1897     void undo() override {
1898       DEBUG(dbgs() << "Undo: MutateType: " << *Inst << " with " << *OrigTy
1899                    << "\n");
1900       Inst->mutateType(OrigTy);
1901     }
1902   };
1903
1904   /// \brief Replace the uses of an instruction by another instruction.
1905   class UsesReplacer : public TypePromotionAction {
1906     /// Helper structure to keep track of the replaced uses.
1907     struct InstructionAndIdx {
1908       /// The instruction using the instruction.
1909       Instruction *Inst;
1910       /// The index where this instruction is used for Inst.
1911       unsigned Idx;
1912       InstructionAndIdx(Instruction *Inst, unsigned Idx)
1913           : Inst(Inst), Idx(Idx) {}
1914     };
1915
1916     /// Keep track of the original uses (pair Instruction, Index).
1917     SmallVector<InstructionAndIdx, 4> OriginalUses;
1918     typedef SmallVectorImpl<InstructionAndIdx>::iterator use_iterator;
1919
1920   public:
1921     /// \brief Replace all the use of \p Inst by \p New.
1922     UsesReplacer(Instruction *Inst, Value *New) : TypePromotionAction(Inst) {
1923       DEBUG(dbgs() << "Do: UsersReplacer: " << *Inst << " with " << *New
1924                    << "\n");
1925       // Record the original uses.
1926       for (Use &U : Inst->uses()) {
1927         Instruction *UserI = cast<Instruction>(U.getUser());
1928         OriginalUses.push_back(InstructionAndIdx(UserI, U.getOperandNo()));
1929       }
1930       // Now, we can replace the uses.
1931       Inst->replaceAllUsesWith(New);
1932     }
1933
1934     /// \brief Reassign the original uses of Inst to Inst.
1935     void undo() override {
1936       DEBUG(dbgs() << "Undo: UsersReplacer: " << *Inst << "\n");
1937       for (use_iterator UseIt = OriginalUses.begin(),
1938                         EndIt = OriginalUses.end();
1939            UseIt != EndIt; ++UseIt) {
1940         UseIt->Inst->setOperand(UseIt->Idx, Inst);
1941       }
1942     }
1943   };
1944
1945   /// \brief Remove an instruction from the IR.
1946   class InstructionRemover : public TypePromotionAction {
1947     /// Original position of the instruction.
1948     InsertionHandler Inserter;
1949     /// Helper structure to hide all the link to the instruction. In other
1950     /// words, this helps to do as if the instruction was removed.
1951     OperandsHider Hider;
1952     /// Keep track of the uses replaced, if any.
1953     UsesReplacer *Replacer;
1954
1955   public:
1956     /// \brief Remove all reference of \p Inst and optinally replace all its
1957     /// uses with New.
1958     /// \pre If !Inst->use_empty(), then New != nullptr
1959     InstructionRemover(Instruction *Inst, Value *New = nullptr)
1960         : TypePromotionAction(Inst), Inserter(Inst), Hider(Inst),
1961           Replacer(nullptr) {
1962       if (New)
1963         Replacer = new UsesReplacer(Inst, New);
1964       DEBUG(dbgs() << "Do: InstructionRemover: " << *Inst << "\n");
1965       Inst->removeFromParent();
1966     }
1967
1968     ~InstructionRemover() override { delete Replacer; }
1969
1970     /// \brief Really remove the instruction.
1971     void commit() override { delete Inst; }
1972
1973     /// \brief Resurrect the instruction and reassign it to the proper uses if
1974     /// new value was provided when build this action.
1975     void undo() override {
1976       DEBUG(dbgs() << "Undo: InstructionRemover: " << *Inst << "\n");
1977       Inserter.insert(Inst);
1978       if (Replacer)
1979         Replacer->undo();
1980       Hider.undo();
1981     }
1982   };
1983
1984 public:
1985   /// Restoration point.
1986   /// The restoration point is a pointer to an action instead of an iterator
1987   /// because the iterator may be invalidated but not the pointer.
1988   typedef const TypePromotionAction *ConstRestorationPt;
1989   /// Advocate every changes made in that transaction.
1990   void commit();
1991   /// Undo all the changes made after the given point.
1992   void rollback(ConstRestorationPt Point);
1993   /// Get the current restoration point.
1994   ConstRestorationPt getRestorationPoint() const;
1995
1996   /// \name API for IR modification with state keeping to support rollback.
1997   /// @{
1998   /// Same as Instruction::setOperand.
1999   void setOperand(Instruction *Inst, unsigned Idx, Value *NewVal);
2000   /// Same as Instruction::eraseFromParent.
2001   void eraseInstruction(Instruction *Inst, Value *NewVal = nullptr);
2002   /// Same as Value::replaceAllUsesWith.
2003   void replaceAllUsesWith(Instruction *Inst, Value *New);
2004   /// Same as Value::mutateType.
2005   void mutateType(Instruction *Inst, Type *NewTy);
2006   /// Same as IRBuilder::createTrunc.
2007   Value *createTrunc(Instruction *Opnd, Type *Ty);
2008   /// Same as IRBuilder::createSExt.
2009   Value *createSExt(Instruction *Inst, Value *Opnd, Type *Ty);
2010   /// Same as IRBuilder::createZExt.
2011   Value *createZExt(Instruction *Inst, Value *Opnd, Type *Ty);
2012   /// Same as Instruction::moveBefore.
2013   void moveBefore(Instruction *Inst, Instruction *Before);
2014   /// @}
2015
2016 private:
2017   /// The ordered list of actions made so far.
2018   SmallVector<std::unique_ptr<TypePromotionAction>, 16> Actions;
2019   typedef SmallVectorImpl<std::unique_ptr<TypePromotionAction>>::iterator CommitPt;
2020 };
2021
2022 void TypePromotionTransaction::setOperand(Instruction *Inst, unsigned Idx,
2023                                           Value *NewVal) {
2024   Actions.push_back(
2025       make_unique<TypePromotionTransaction::OperandSetter>(Inst, Idx, NewVal));
2026 }
2027
2028 void TypePromotionTransaction::eraseInstruction(Instruction *Inst,
2029                                                 Value *NewVal) {
2030   Actions.push_back(
2031       make_unique<TypePromotionTransaction::InstructionRemover>(Inst, NewVal));
2032 }
2033
2034 void TypePromotionTransaction::replaceAllUsesWith(Instruction *Inst,
2035                                                   Value *New) {
2036   Actions.push_back(make_unique<TypePromotionTransaction::UsesReplacer>(Inst, New));
2037 }
2038
2039 void TypePromotionTransaction::mutateType(Instruction *Inst, Type *NewTy) {
2040   Actions.push_back(make_unique<TypePromotionTransaction::TypeMutator>(Inst, NewTy));
2041 }
2042
2043 Value *TypePromotionTransaction::createTrunc(Instruction *Opnd,
2044                                              Type *Ty) {
2045   std::unique_ptr<TruncBuilder> Ptr(new TruncBuilder(Opnd, Ty));
2046   Value *Val = Ptr->getBuiltValue();
2047   Actions.push_back(std::move(Ptr));
2048   return Val;
2049 }
2050
2051 Value *TypePromotionTransaction::createSExt(Instruction *Inst,
2052                                             Value *Opnd, Type *Ty) {
2053   std::unique_ptr<SExtBuilder> Ptr(new SExtBuilder(Inst, Opnd, Ty));
2054   Value *Val = Ptr->getBuiltValue();
2055   Actions.push_back(std::move(Ptr));
2056   return Val;
2057 }
2058
2059 Value *TypePromotionTransaction::createZExt(Instruction *Inst,
2060                                             Value *Opnd, Type *Ty) {
2061   std::unique_ptr<ZExtBuilder> Ptr(new ZExtBuilder(Inst, Opnd, Ty));
2062   Value *Val = Ptr->getBuiltValue();
2063   Actions.push_back(std::move(Ptr));
2064   return Val;
2065 }
2066
2067 void TypePromotionTransaction::moveBefore(Instruction *Inst,
2068                                           Instruction *Before) {
2069   Actions.push_back(
2070       make_unique<TypePromotionTransaction::InstructionMoveBefore>(Inst, Before));
2071 }
2072
2073 TypePromotionTransaction::ConstRestorationPt
2074 TypePromotionTransaction::getRestorationPoint() const {
2075   return !Actions.empty() ? Actions.back().get() : nullptr;
2076 }
2077
2078 void TypePromotionTransaction::commit() {
2079   for (CommitPt It = Actions.begin(), EndIt = Actions.end(); It != EndIt;
2080        ++It)
2081     (*It)->commit();
2082   Actions.clear();
2083 }
2084
2085 void TypePromotionTransaction::rollback(
2086     TypePromotionTransaction::ConstRestorationPt Point) {
2087   while (!Actions.empty() && Point != Actions.back().get()) {
2088     std::unique_ptr<TypePromotionAction> Curr = Actions.pop_back_val();
2089     Curr->undo();
2090   }
2091 }
2092
2093 /// \brief A helper class for matching addressing modes.
2094 ///
2095 /// This encapsulates the logic for matching the target-legal addressing modes.
2096 class AddressingModeMatcher {
2097   SmallVectorImpl<Instruction*> &AddrModeInsts;
2098   const TargetMachine &TM;
2099   const TargetLowering &TLI;
2100   const DataLayout &DL;
2101
2102   /// AccessTy/MemoryInst - This is the type for the access (e.g. double) and
2103   /// the memory instruction that we're computing this address for.
2104   Type *AccessTy;
2105   unsigned AddrSpace;
2106   Instruction *MemoryInst;
2107
2108   /// This is the addressing mode that we're building up. This is
2109   /// part of the return value of this addressing mode matching stuff.
2110   ExtAddrMode &AddrMode;
2111
2112   /// The instructions inserted by other CodeGenPrepare optimizations.
2113   const SetOfInstrs &InsertedInsts;
2114   /// A map from the instructions to their type before promotion.
2115   InstrToOrigTy &PromotedInsts;
2116   /// The ongoing transaction where every action should be registered.
2117   TypePromotionTransaction &TPT;
2118
2119   /// This is set to true when we should not do profitability checks.
2120   /// When true, IsProfitableToFoldIntoAddressingMode always returns true.
2121   bool IgnoreProfitability;
2122
2123   AddressingModeMatcher(SmallVectorImpl<Instruction *> &AMI,
2124                         const TargetMachine &TM, Type *AT, unsigned AS,
2125                         Instruction *MI, ExtAddrMode &AM,
2126                         const SetOfInstrs &InsertedInsts,
2127                         InstrToOrigTy &PromotedInsts,
2128                         TypePromotionTransaction &TPT)
2129       : AddrModeInsts(AMI), TM(TM),
2130         TLI(*TM.getSubtargetImpl(*MI->getParent()->getParent())
2131                  ->getTargetLowering()),
2132         DL(MI->getModule()->getDataLayout()), AccessTy(AT), AddrSpace(AS),
2133         MemoryInst(MI), AddrMode(AM), InsertedInsts(InsertedInsts),
2134         PromotedInsts(PromotedInsts), TPT(TPT) {
2135     IgnoreProfitability = false;
2136   }
2137 public:
2138
2139   /// Find the maximal addressing mode that a load/store of V can fold,
2140   /// give an access type of AccessTy.  This returns a list of involved
2141   /// instructions in AddrModeInsts.
2142   /// \p InsertedInsts The instructions inserted by other CodeGenPrepare
2143   /// optimizations.
2144   /// \p PromotedInsts maps the instructions to their type before promotion.
2145   /// \p The ongoing transaction where every action should be registered.
2146   static ExtAddrMode Match(Value *V, Type *AccessTy, unsigned AS,
2147                            Instruction *MemoryInst,
2148                            SmallVectorImpl<Instruction*> &AddrModeInsts,
2149                            const TargetMachine &TM,
2150                            const SetOfInstrs &InsertedInsts,
2151                            InstrToOrigTy &PromotedInsts,
2152                            TypePromotionTransaction &TPT) {
2153     ExtAddrMode Result;
2154
2155     bool Success = AddressingModeMatcher(AddrModeInsts, TM, AccessTy, AS,
2156                                          MemoryInst, Result, InsertedInsts,
2157                                          PromotedInsts, TPT).matchAddr(V, 0);
2158     (void)Success; assert(Success && "Couldn't select *anything*?");
2159     return Result;
2160   }
2161 private:
2162   bool matchScaledValue(Value *ScaleReg, int64_t Scale, unsigned Depth);
2163   bool matchAddr(Value *V, unsigned Depth);
2164   bool matchOperationAddr(User *Operation, unsigned Opcode, unsigned Depth,
2165                           bool *MovedAway = nullptr);
2166   bool isProfitableToFoldIntoAddressingMode(Instruction *I,
2167                                             ExtAddrMode &AMBefore,
2168                                             ExtAddrMode &AMAfter);
2169   bool valueAlreadyLiveAtInst(Value *Val, Value *KnownLive1, Value *KnownLive2);
2170   bool isPromotionProfitable(unsigned NewCost, unsigned OldCost,
2171                              Value *PromotedOperand) const;
2172 };
2173
2174 /// Try adding ScaleReg*Scale to the current addressing mode.
2175 /// Return true and update AddrMode if this addr mode is legal for the target,
2176 /// false if not.
2177 bool AddressingModeMatcher::matchScaledValue(Value *ScaleReg, int64_t Scale,
2178                                              unsigned Depth) {
2179   // If Scale is 1, then this is the same as adding ScaleReg to the addressing
2180   // mode.  Just process that directly.
2181   if (Scale == 1)
2182     return matchAddr(ScaleReg, Depth);
2183
2184   // If the scale is 0, it takes nothing to add this.
2185   if (Scale == 0)
2186     return true;
2187
2188   // If we already have a scale of this value, we can add to it, otherwise, we
2189   // need an available scale field.
2190   if (AddrMode.Scale != 0 && AddrMode.ScaledReg != ScaleReg)
2191     return false;
2192
2193   ExtAddrMode TestAddrMode = AddrMode;
2194
2195   // Add scale to turn X*4+X*3 -> X*7.  This could also do things like
2196   // [A+B + A*7] -> [B+A*8].
2197   TestAddrMode.Scale += Scale;
2198   TestAddrMode.ScaledReg = ScaleReg;
2199
2200   // If the new address isn't legal, bail out.
2201   if (!TLI.isLegalAddressingMode(DL, TestAddrMode, AccessTy, AddrSpace))
2202     return false;
2203
2204   // It was legal, so commit it.
2205   AddrMode = TestAddrMode;
2206
2207   // Okay, we decided that we can add ScaleReg+Scale to AddrMode.  Check now
2208   // to see if ScaleReg is actually X+C.  If so, we can turn this into adding
2209   // X*Scale + C*Scale to addr mode.
2210   ConstantInt *CI = nullptr; Value *AddLHS = nullptr;
2211   if (isa<Instruction>(ScaleReg) &&  // not a constant expr.
2212       match(ScaleReg, m_Add(m_Value(AddLHS), m_ConstantInt(CI)))) {
2213     TestAddrMode.ScaledReg = AddLHS;
2214     TestAddrMode.BaseOffs += CI->getSExtValue()*TestAddrMode.Scale;
2215
2216     // If this addressing mode is legal, commit it and remember that we folded
2217     // this instruction.
2218     if (TLI.isLegalAddressingMode(DL, TestAddrMode, AccessTy, AddrSpace)) {
2219       AddrModeInsts.push_back(cast<Instruction>(ScaleReg));
2220       AddrMode = TestAddrMode;
2221       return true;
2222     }
2223   }
2224
2225   // Otherwise, not (x+c)*scale, just return what we have.
2226   return true;
2227 }
2228
2229 /// This is a little filter, which returns true if an addressing computation
2230 /// involving I might be folded into a load/store accessing it.
2231 /// This doesn't need to be perfect, but needs to accept at least
2232 /// the set of instructions that MatchOperationAddr can.
2233 static bool MightBeFoldableInst(Instruction *I) {
2234   switch (I->getOpcode()) {
2235   case Instruction::BitCast:
2236   case Instruction::AddrSpaceCast:
2237     // Don't touch identity bitcasts.
2238     if (I->getType() == I->getOperand(0)->getType())
2239       return false;
2240     return I->getType()->isPointerTy() || I->getType()->isIntegerTy();
2241   case Instruction::PtrToInt:
2242     // PtrToInt is always a noop, as we know that the int type is pointer sized.
2243     return true;
2244   case Instruction::IntToPtr:
2245     // We know the input is intptr_t, so this is foldable.
2246     return true;
2247   case Instruction::Add:
2248     return true;
2249   case Instruction::Mul:
2250   case Instruction::Shl:
2251     // Can only handle X*C and X << C.
2252     return isa<ConstantInt>(I->getOperand(1));
2253   case Instruction::GetElementPtr:
2254     return true;
2255   default:
2256     return false;
2257   }
2258 }
2259
2260 /// \brief Check whether or not \p Val is a legal instruction for \p TLI.
2261 /// \note \p Val is assumed to be the product of some type promotion.
2262 /// Therefore if \p Val has an undefined state in \p TLI, this is assumed
2263 /// to be legal, as the non-promoted value would have had the same state.
2264 static bool isPromotedInstructionLegal(const TargetLowering &TLI,
2265                                        const DataLayout &DL, Value *Val) {
2266   Instruction *PromotedInst = dyn_cast<Instruction>(Val);
2267   if (!PromotedInst)
2268     return false;
2269   int ISDOpcode = TLI.InstructionOpcodeToISD(PromotedInst->getOpcode());
2270   // If the ISDOpcode is undefined, it was undefined before the promotion.
2271   if (!ISDOpcode)
2272     return true;
2273   // Otherwise, check if the promoted instruction is legal or not.
2274   return TLI.isOperationLegalOrCustom(
2275       ISDOpcode, TLI.getValueType(DL, PromotedInst->getType()));
2276 }
2277
2278 /// \brief Hepler class to perform type promotion.
2279 class TypePromotionHelper {
2280   /// \brief Utility function to check whether or not a sign or zero extension
2281   /// of \p Inst with \p ConsideredExtType can be moved through \p Inst by
2282   /// either using the operands of \p Inst or promoting \p Inst.
2283   /// The type of the extension is defined by \p IsSExt.
2284   /// In other words, check if:
2285   /// ext (Ty Inst opnd1 opnd2 ... opndN) to ConsideredExtType.
2286   /// #1 Promotion applies:
2287   /// ConsideredExtType Inst (ext opnd1 to ConsideredExtType, ...).
2288   /// #2 Operand reuses:
2289   /// ext opnd1 to ConsideredExtType.
2290   /// \p PromotedInsts maps the instructions to their type before promotion.
2291   static bool canGetThrough(const Instruction *Inst, Type *ConsideredExtType,
2292                             const InstrToOrigTy &PromotedInsts, bool IsSExt);
2293
2294   /// \brief Utility function to determine if \p OpIdx should be promoted when
2295   /// promoting \p Inst.
2296   static bool shouldExtOperand(const Instruction *Inst, int OpIdx) {
2297     if (isa<SelectInst>(Inst) && OpIdx == 0)
2298       return false;
2299     return true;
2300   }
2301
2302   /// \brief Utility function to promote the operand of \p Ext when this
2303   /// operand is a promotable trunc or sext or zext.
2304   /// \p PromotedInsts maps the instructions to their type before promotion.
2305   /// \p CreatedInstsCost[out] contains the cost of all instructions
2306   /// created to promote the operand of Ext.
2307   /// Newly added extensions are inserted in \p Exts.
2308   /// Newly added truncates are inserted in \p Truncs.
2309   /// Should never be called directly.
2310   /// \return The promoted value which is used instead of Ext.
2311   static Value *promoteOperandForTruncAndAnyExt(
2312       Instruction *Ext, TypePromotionTransaction &TPT,
2313       InstrToOrigTy &PromotedInsts, unsigned &CreatedInstsCost,
2314       SmallVectorImpl<Instruction *> *Exts,
2315       SmallVectorImpl<Instruction *> *Truncs, const TargetLowering &TLI);
2316
2317   /// \brief Utility function to promote the operand of \p Ext when this
2318   /// operand is promotable and is not a supported trunc or sext.
2319   /// \p PromotedInsts maps the instructions to their type before promotion.
2320   /// \p CreatedInstsCost[out] contains the cost of all the instructions
2321   /// created to promote the operand of Ext.
2322   /// Newly added extensions are inserted in \p Exts.
2323   /// Newly added truncates are inserted in \p Truncs.
2324   /// Should never be called directly.
2325   /// \return The promoted value which is used instead of Ext.
2326   static Value *promoteOperandForOther(Instruction *Ext,
2327                                        TypePromotionTransaction &TPT,
2328                                        InstrToOrigTy &PromotedInsts,
2329                                        unsigned &CreatedInstsCost,
2330                                        SmallVectorImpl<Instruction *> *Exts,
2331                                        SmallVectorImpl<Instruction *> *Truncs,
2332                                        const TargetLowering &TLI, bool IsSExt);
2333
2334   /// \see promoteOperandForOther.
2335   static Value *signExtendOperandForOther(
2336       Instruction *Ext, TypePromotionTransaction &TPT,
2337       InstrToOrigTy &PromotedInsts, unsigned &CreatedInstsCost,
2338       SmallVectorImpl<Instruction *> *Exts,
2339       SmallVectorImpl<Instruction *> *Truncs, const TargetLowering &TLI) {
2340     return promoteOperandForOther(Ext, TPT, PromotedInsts, CreatedInstsCost,
2341                                   Exts, Truncs, TLI, true);
2342   }
2343
2344   /// \see promoteOperandForOther.
2345   static Value *zeroExtendOperandForOther(
2346       Instruction *Ext, TypePromotionTransaction &TPT,
2347       InstrToOrigTy &PromotedInsts, unsigned &CreatedInstsCost,
2348       SmallVectorImpl<Instruction *> *Exts,
2349       SmallVectorImpl<Instruction *> *Truncs, const TargetLowering &TLI) {
2350     return promoteOperandForOther(Ext, TPT, PromotedInsts, CreatedInstsCost,
2351                                   Exts, Truncs, TLI, false);
2352   }
2353
2354 public:
2355   /// Type for the utility function that promotes the operand of Ext.
2356   typedef Value *(*Action)(Instruction *Ext, TypePromotionTransaction &TPT,
2357                            InstrToOrigTy &PromotedInsts,
2358                            unsigned &CreatedInstsCost,
2359                            SmallVectorImpl<Instruction *> *Exts,
2360                            SmallVectorImpl<Instruction *> *Truncs,
2361                            const TargetLowering &TLI);
2362   /// \brief Given a sign/zero extend instruction \p Ext, return the approriate
2363   /// action to promote the operand of \p Ext instead of using Ext.
2364   /// \return NULL if no promotable action is possible with the current
2365   /// sign extension.
2366   /// \p InsertedInsts keeps track of all the instructions inserted by the
2367   /// other CodeGenPrepare optimizations. This information is important
2368   /// because we do not want to promote these instructions as CodeGenPrepare
2369   /// will reinsert them later. Thus creating an infinite loop: create/remove.
2370   /// \p PromotedInsts maps the instructions to their type before promotion.
2371   static Action getAction(Instruction *Ext, const SetOfInstrs &InsertedInsts,
2372                           const TargetLowering &TLI,
2373                           const InstrToOrigTy &PromotedInsts);
2374 };
2375
2376 bool TypePromotionHelper::canGetThrough(const Instruction *Inst,
2377                                         Type *ConsideredExtType,
2378                                         const InstrToOrigTy &PromotedInsts,
2379                                         bool IsSExt) {
2380   // The promotion helper does not know how to deal with vector types yet.
2381   // To be able to fix that, we would need to fix the places where we
2382   // statically extend, e.g., constants and such.
2383   if (Inst->getType()->isVectorTy())
2384     return false;
2385
2386   // We can always get through zext.
2387   if (isa<ZExtInst>(Inst))
2388     return true;
2389
2390   // sext(sext) is ok too.
2391   if (IsSExt && isa<SExtInst>(Inst))
2392     return true;
2393
2394   // We can get through binary operator, if it is legal. In other words, the
2395   // binary operator must have a nuw or nsw flag.
2396   const BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(Inst);
2397   if (BinOp && isa<OverflowingBinaryOperator>(BinOp) &&
2398       ((!IsSExt && BinOp->hasNoUnsignedWrap()) ||
2399        (IsSExt && BinOp->hasNoSignedWrap())))
2400     return true;
2401
2402   // Check if we can do the following simplification.
2403   // ext(trunc(opnd)) --> ext(opnd)
2404   if (!isa<TruncInst>(Inst))
2405     return false;
2406
2407   Value *OpndVal = Inst->getOperand(0);
2408   // Check if we can use this operand in the extension.
2409   // If the type is larger than the result type of the extension, we cannot.
2410   if (!OpndVal->getType()->isIntegerTy() ||
2411       OpndVal->getType()->getIntegerBitWidth() >
2412           ConsideredExtType->getIntegerBitWidth())
2413     return false;
2414
2415   // If the operand of the truncate is not an instruction, we will not have
2416   // any information on the dropped bits.
2417   // (Actually we could for constant but it is not worth the extra logic).
2418   Instruction *Opnd = dyn_cast<Instruction>(OpndVal);
2419   if (!Opnd)
2420     return false;
2421
2422   // Check if the source of the type is narrow enough.
2423   // I.e., check that trunc just drops extended bits of the same kind of
2424   // the extension.
2425   // #1 get the type of the operand and check the kind of the extended bits.
2426   const Type *OpndType;
2427   InstrToOrigTy::const_iterator It = PromotedInsts.find(Opnd);
2428   if (It != PromotedInsts.end() && It->second.getInt() == IsSExt)
2429     OpndType = It->second.getPointer();
2430   else if ((IsSExt && isa<SExtInst>(Opnd)) || (!IsSExt && isa<ZExtInst>(Opnd)))
2431     OpndType = Opnd->getOperand(0)->getType();
2432   else
2433     return false;
2434
2435   // #2 check that the truncate just drops extended bits.
2436   if (Inst->getType()->getIntegerBitWidth() >= OpndType->getIntegerBitWidth())
2437     return true;
2438
2439   return false;
2440 }
2441
2442 TypePromotionHelper::Action TypePromotionHelper::getAction(
2443     Instruction *Ext, const SetOfInstrs &InsertedInsts,
2444     const TargetLowering &TLI, const InstrToOrigTy &PromotedInsts) {
2445   assert((isa<SExtInst>(Ext) || isa<ZExtInst>(Ext)) &&
2446          "Unexpected instruction type");
2447   Instruction *ExtOpnd = dyn_cast<Instruction>(Ext->getOperand(0));
2448   Type *ExtTy = Ext->getType();
2449   bool IsSExt = isa<SExtInst>(Ext);
2450   // If the operand of the extension is not an instruction, we cannot
2451   // get through.
2452   // If it, check we can get through.
2453   if (!ExtOpnd || !canGetThrough(ExtOpnd, ExtTy, PromotedInsts, IsSExt))
2454     return nullptr;
2455
2456   // Do not promote if the operand has been added by codegenprepare.
2457   // Otherwise, it means we are undoing an optimization that is likely to be
2458   // redone, thus causing potential infinite loop.
2459   if (isa<TruncInst>(ExtOpnd) && InsertedInsts.count(ExtOpnd))
2460     return nullptr;
2461
2462   // SExt or Trunc instructions.
2463   // Return the related handler.
2464   if (isa<SExtInst>(ExtOpnd) || isa<TruncInst>(ExtOpnd) ||
2465       isa<ZExtInst>(ExtOpnd))
2466     return promoteOperandForTruncAndAnyExt;
2467
2468   // Regular instruction.
2469   // Abort early if we will have to insert non-free instructions.
2470   if (!ExtOpnd->hasOneUse() && !TLI.isTruncateFree(ExtTy, ExtOpnd->getType()))
2471     return nullptr;
2472   return IsSExt ? signExtendOperandForOther : zeroExtendOperandForOther;
2473 }
2474
2475 Value *TypePromotionHelper::promoteOperandForTruncAndAnyExt(
2476     llvm::Instruction *SExt, TypePromotionTransaction &TPT,
2477     InstrToOrigTy &PromotedInsts, unsigned &CreatedInstsCost,
2478     SmallVectorImpl<Instruction *> *Exts,
2479     SmallVectorImpl<Instruction *> *Truncs, const TargetLowering &TLI) {
2480   // By construction, the operand of SExt is an instruction. Otherwise we cannot
2481   // get through it and this method should not be called.
2482   Instruction *SExtOpnd = cast<Instruction>(SExt->getOperand(0));
2483   Value *ExtVal = SExt;
2484   bool HasMergedNonFreeExt = false;
2485   if (isa<ZExtInst>(SExtOpnd)) {
2486     // Replace s|zext(zext(opnd))
2487     // => zext(opnd).
2488     HasMergedNonFreeExt = !TLI.isExtFree(SExtOpnd);
2489     Value *ZExt =
2490         TPT.createZExt(SExt, SExtOpnd->getOperand(0), SExt->getType());
2491     TPT.replaceAllUsesWith(SExt, ZExt);
2492     TPT.eraseInstruction(SExt);
2493     ExtVal = ZExt;
2494   } else {
2495     // Replace z|sext(trunc(opnd)) or sext(sext(opnd))
2496     // => z|sext(opnd).
2497     TPT.setOperand(SExt, 0, SExtOpnd->getOperand(0));
2498   }
2499   CreatedInstsCost = 0;
2500
2501   // Remove dead code.
2502   if (SExtOpnd->use_empty())
2503     TPT.eraseInstruction(SExtOpnd);
2504
2505   // Check if the extension is still needed.
2506   Instruction *ExtInst = dyn_cast<Instruction>(ExtVal);
2507   if (!ExtInst || ExtInst->getType() != ExtInst->getOperand(0)->getType()) {
2508     if (ExtInst) {
2509       if (Exts)
2510         Exts->push_back(ExtInst);
2511       CreatedInstsCost = !TLI.isExtFree(ExtInst) && !HasMergedNonFreeExt;
2512     }
2513     return ExtVal;
2514   }
2515
2516   // At this point we have: ext ty opnd to ty.
2517   // Reassign the uses of ExtInst to the opnd and remove ExtInst.
2518   Value *NextVal = ExtInst->getOperand(0);
2519   TPT.eraseInstruction(ExtInst, NextVal);
2520   return NextVal;
2521 }
2522
2523 Value *TypePromotionHelper::promoteOperandForOther(
2524     Instruction *Ext, TypePromotionTransaction &TPT,
2525     InstrToOrigTy &PromotedInsts, unsigned &CreatedInstsCost,
2526     SmallVectorImpl<Instruction *> *Exts,
2527     SmallVectorImpl<Instruction *> *Truncs, const TargetLowering &TLI,
2528     bool IsSExt) {
2529   // By construction, the operand of Ext is an instruction. Otherwise we cannot
2530   // get through it and this method should not be called.
2531   Instruction *ExtOpnd = cast<Instruction>(Ext->getOperand(0));
2532   CreatedInstsCost = 0;
2533   if (!ExtOpnd->hasOneUse()) {
2534     // ExtOpnd will be promoted.
2535     // All its uses, but Ext, will need to use a truncated value of the
2536     // promoted version.
2537     // Create the truncate now.
2538     Value *Trunc = TPT.createTrunc(Ext, ExtOpnd->getType());
2539     if (Instruction *ITrunc = dyn_cast<Instruction>(Trunc)) {
2540       ITrunc->removeFromParent();
2541       // Insert it just after the definition.
2542       ITrunc->insertAfter(ExtOpnd);
2543       if (Truncs)
2544         Truncs->push_back(ITrunc);
2545     }
2546
2547     TPT.replaceAllUsesWith(ExtOpnd, Trunc);
2548     // Restore the operand of Ext (which has been replaced by the previous call
2549     // to replaceAllUsesWith) to avoid creating a cycle trunc <-> sext.
2550     TPT.setOperand(Ext, 0, ExtOpnd);
2551   }
2552
2553   // Get through the Instruction:
2554   // 1. Update its type.
2555   // 2. Replace the uses of Ext by Inst.
2556   // 3. Extend each operand that needs to be extended.
2557
2558   // Remember the original type of the instruction before promotion.
2559   // This is useful to know that the high bits are sign extended bits.
2560   PromotedInsts.insert(std::pair<Instruction *, TypeIsSExt>(
2561       ExtOpnd, TypeIsSExt(ExtOpnd->getType(), IsSExt)));
2562   // Step #1.
2563   TPT.mutateType(ExtOpnd, Ext->getType());
2564   // Step #2.
2565   TPT.replaceAllUsesWith(Ext, ExtOpnd);
2566   // Step #3.
2567   Instruction *ExtForOpnd = Ext;
2568
2569   DEBUG(dbgs() << "Propagate Ext to operands\n");
2570   for (int OpIdx = 0, EndOpIdx = ExtOpnd->getNumOperands(); OpIdx != EndOpIdx;
2571        ++OpIdx) {
2572     DEBUG(dbgs() << "Operand:\n" << *(ExtOpnd->getOperand(OpIdx)) << '\n');
2573     if (ExtOpnd->getOperand(OpIdx)->getType() == Ext->getType() ||
2574         !shouldExtOperand(ExtOpnd, OpIdx)) {
2575       DEBUG(dbgs() << "No need to propagate\n");
2576       continue;
2577     }
2578     // Check if we can statically extend the operand.
2579     Value *Opnd = ExtOpnd->getOperand(OpIdx);
2580     if (const ConstantInt *Cst = dyn_cast<ConstantInt>(Opnd)) {
2581       DEBUG(dbgs() << "Statically extend\n");
2582       unsigned BitWidth = Ext->getType()->getIntegerBitWidth();
2583       APInt CstVal = IsSExt ? Cst->getValue().sext(BitWidth)
2584                             : Cst->getValue().zext(BitWidth);
2585       TPT.setOperand(ExtOpnd, OpIdx, ConstantInt::get(Ext->getType(), CstVal));
2586       continue;
2587     }
2588     // UndefValue are typed, so we have to statically sign extend them.
2589     if (isa<UndefValue>(Opnd)) {
2590       DEBUG(dbgs() << "Statically extend\n");
2591       TPT.setOperand(ExtOpnd, OpIdx, UndefValue::get(Ext->getType()));
2592       continue;
2593     }
2594
2595     // Otherwise we have to explicity sign extend the operand.
2596     // Check if Ext was reused to extend an operand.
2597     if (!ExtForOpnd) {
2598       // If yes, create a new one.
2599       DEBUG(dbgs() << "More operands to ext\n");
2600       Value *ValForExtOpnd = IsSExt ? TPT.createSExt(Ext, Opnd, Ext->getType())
2601         : TPT.createZExt(Ext, Opnd, Ext->getType());
2602       if (!isa<Instruction>(ValForExtOpnd)) {
2603         TPT.setOperand(ExtOpnd, OpIdx, ValForExtOpnd);
2604         continue;
2605       }
2606       ExtForOpnd = cast<Instruction>(ValForExtOpnd);
2607     }
2608     if (Exts)
2609       Exts->push_back(ExtForOpnd);
2610     TPT.setOperand(ExtForOpnd, 0, Opnd);
2611
2612     // Move the sign extension before the insertion point.
2613     TPT.moveBefore(ExtForOpnd, ExtOpnd);
2614     TPT.setOperand(ExtOpnd, OpIdx, ExtForOpnd);
2615     CreatedInstsCost += !TLI.isExtFree(ExtForOpnd);
2616     // If more sext are required, new instructions will have to be created.
2617     ExtForOpnd = nullptr;
2618   }
2619   if (ExtForOpnd == Ext) {
2620     DEBUG(dbgs() << "Extension is useless now\n");
2621     TPT.eraseInstruction(Ext);
2622   }
2623   return ExtOpnd;
2624 }
2625
2626 /// Check whether or not promoting an instruction to a wider type is profitable.
2627 /// \p NewCost gives the cost of extension instructions created by the
2628 /// promotion.
2629 /// \p OldCost gives the cost of extension instructions before the promotion
2630 /// plus the number of instructions that have been
2631 /// matched in the addressing mode the promotion.
2632 /// \p PromotedOperand is the value that has been promoted.
2633 /// \return True if the promotion is profitable, false otherwise.
2634 bool AddressingModeMatcher::isPromotionProfitable(
2635     unsigned NewCost, unsigned OldCost, Value *PromotedOperand) const {
2636   DEBUG(dbgs() << "OldCost: " << OldCost << "\tNewCost: " << NewCost << '\n');
2637   // The cost of the new extensions is greater than the cost of the
2638   // old extension plus what we folded.
2639   // This is not profitable.
2640   if (NewCost > OldCost)
2641     return false;
2642   if (NewCost < OldCost)
2643     return true;
2644   // The promotion is neutral but it may help folding the sign extension in
2645   // loads for instance.
2646   // Check that we did not create an illegal instruction.
2647   return isPromotedInstructionLegal(TLI, DL, PromotedOperand);
2648 }
2649
2650 /// Given an instruction or constant expr, see if we can fold the operation
2651 /// into the addressing mode. If so, update the addressing mode and return
2652 /// true, otherwise return false without modifying AddrMode.
2653 /// If \p MovedAway is not NULL, it contains the information of whether or
2654 /// not AddrInst has to be folded into the addressing mode on success.
2655 /// If \p MovedAway == true, \p AddrInst will not be part of the addressing
2656 /// because it has been moved away.
2657 /// Thus AddrInst must not be added in the matched instructions.
2658 /// This state can happen when AddrInst is a sext, since it may be moved away.
2659 /// Therefore, AddrInst may not be valid when MovedAway is true and it must
2660 /// not be referenced anymore.
2661 bool AddressingModeMatcher::matchOperationAddr(User *AddrInst, unsigned Opcode,
2662                                                unsigned Depth,
2663                                                bool *MovedAway) {
2664   // Avoid exponential behavior on extremely deep expression trees.
2665   if (Depth >= 5) return false;
2666
2667   // By default, all matched instructions stay in place.
2668   if (MovedAway)
2669     *MovedAway = false;
2670
2671   switch (Opcode) {
2672   case Instruction::PtrToInt:
2673     // PtrToInt is always a noop, as we know that the int type is pointer sized.
2674     return matchAddr(AddrInst->getOperand(0), Depth);
2675   case Instruction::IntToPtr: {
2676     auto AS = AddrInst->getType()->getPointerAddressSpace();
2677     auto PtrTy = MVT::getIntegerVT(DL.getPointerSizeInBits(AS));
2678     // This inttoptr is a no-op if the integer type is pointer sized.
2679     if (TLI.getValueType(DL, AddrInst->getOperand(0)->getType()) == PtrTy)
2680       return matchAddr(AddrInst->getOperand(0), Depth);
2681     return false;
2682   }
2683   case Instruction::BitCast:
2684     // BitCast is always a noop, and we can handle it as long as it is
2685     // int->int or pointer->pointer (we don't want int<->fp or something).
2686     if ((AddrInst->getOperand(0)->getType()->isPointerTy() ||
2687          AddrInst->getOperand(0)->getType()->isIntegerTy()) &&
2688         // Don't touch identity bitcasts.  These were probably put here by LSR,
2689         // and we don't want to mess around with them.  Assume it knows what it
2690         // is doing.
2691         AddrInst->getOperand(0)->getType() != AddrInst->getType())
2692       return matchAddr(AddrInst->getOperand(0), Depth);
2693     return false;
2694   case Instruction::AddrSpaceCast: {
2695     unsigned SrcAS
2696       = AddrInst->getOperand(0)->getType()->getPointerAddressSpace();
2697     unsigned DestAS = AddrInst->getType()->getPointerAddressSpace();
2698     if (TLI.isNoopAddrSpaceCast(SrcAS, DestAS))
2699       return matchAddr(AddrInst->getOperand(0), Depth);
2700     return false;
2701   }
2702   case Instruction::Add: {
2703     // Check to see if we can merge in the RHS then the LHS.  If so, we win.
2704     ExtAddrMode BackupAddrMode = AddrMode;
2705     unsigned OldSize = AddrModeInsts.size();
2706     // Start a transaction at this point.
2707     // The LHS may match but not the RHS.
2708     // Therefore, we need a higher level restoration point to undo partially
2709     // matched operation.
2710     TypePromotionTransaction::ConstRestorationPt LastKnownGood =
2711         TPT.getRestorationPoint();
2712
2713     if (matchAddr(AddrInst->getOperand(1), Depth+1) &&
2714         matchAddr(AddrInst->getOperand(0), Depth+1))
2715       return true;
2716
2717     // Restore the old addr mode info.
2718     AddrMode = BackupAddrMode;
2719     AddrModeInsts.resize(OldSize);
2720     TPT.rollback(LastKnownGood);
2721
2722     // Otherwise this was over-aggressive.  Try merging in the LHS then the RHS.
2723     if (matchAddr(AddrInst->getOperand(0), Depth+1) &&
2724         matchAddr(AddrInst->getOperand(1), Depth+1))
2725       return true;
2726
2727     // Otherwise we definitely can't merge the ADD in.
2728     AddrMode = BackupAddrMode;
2729     AddrModeInsts.resize(OldSize);
2730     TPT.rollback(LastKnownGood);
2731     break;
2732   }
2733   //case Instruction::Or:
2734   // TODO: We can handle "Or Val, Imm" iff this OR is equivalent to an ADD.
2735   //break;
2736   case Instruction::Mul:
2737   case Instruction::Shl: {
2738     // Can only handle X*C and X << C.
2739     ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(AddrInst->getOperand(1));
2740     if (!RHS)
2741       return false;
2742     int64_t Scale = RHS->getSExtValue();
2743     if (Opcode == Instruction::Shl)
2744       Scale = 1LL << Scale;
2745
2746     return matchScaledValue(AddrInst->getOperand(0), Scale, Depth);
2747   }
2748   case Instruction::GetElementPtr: {
2749     // Scan the GEP.  We check it if it contains constant offsets and at most
2750     // one variable offset.
2751     int VariableOperand = -1;
2752     unsigned VariableScale = 0;
2753
2754     int64_t ConstantOffset = 0;
2755     gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(AddrInst);
2756     for (unsigned i = 1, e = AddrInst->getNumOperands(); i != e; ++i, ++GTI) {
2757       if (StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
2758         const StructLayout *SL = DL.getStructLayout(STy);
2759         unsigned Idx =
2760           cast<ConstantInt>(AddrInst->getOperand(i))->getZExtValue();
2761         ConstantOffset += SL->getElementOffset(Idx);
2762       } else {
2763         uint64_t TypeSize = DL.getTypeAllocSize(GTI.getIndexedType());
2764         if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(AddrInst->getOperand(i))) {
2765           ConstantOffset += CI->getSExtValue()*TypeSize;
2766         } else if (TypeSize) {  // Scales of zero don't do anything.
2767           // We only allow one variable index at the moment.
2768           if (VariableOperand != -1)
2769             return false;
2770
2771           // Remember the variable index.
2772           VariableOperand = i;
2773           VariableScale = TypeSize;
2774         }
2775       }
2776     }
2777
2778     // A common case is for the GEP to only do a constant offset.  In this case,
2779     // just add it to the disp field and check validity.
2780     if (VariableOperand == -1) {
2781       AddrMode.BaseOffs += ConstantOffset;
2782       if (ConstantOffset == 0 ||
2783           TLI.isLegalAddressingMode(DL, AddrMode, AccessTy, AddrSpace)) {
2784         // Check to see if we can fold the base pointer in too.
2785         if (matchAddr(AddrInst->getOperand(0), Depth+1))
2786           return true;
2787       }
2788       AddrMode.BaseOffs -= ConstantOffset;
2789       return false;
2790     }
2791
2792     // Save the valid addressing mode in case we can't match.
2793     ExtAddrMode BackupAddrMode = AddrMode;
2794     unsigned OldSize = AddrModeInsts.size();
2795
2796     // See if the scale and offset amount is valid for this target.
2797     AddrMode.BaseOffs += ConstantOffset;
2798
2799     // Match the base operand of the GEP.
2800     if (!matchAddr(AddrInst->getOperand(0), Depth+1)) {
2801       // If it couldn't be matched, just stuff the value in a register.
2802       if (AddrMode.HasBaseReg) {
2803         AddrMode = BackupAddrMode;
2804         AddrModeInsts.resize(OldSize);
2805         return false;
2806       }
2807       AddrMode.HasBaseReg = true;
2808       AddrMode.BaseReg = AddrInst->getOperand(0);
2809     }
2810
2811     // Match the remaining variable portion of the GEP.
2812     if (!matchScaledValue(AddrInst->getOperand(VariableOperand), VariableScale,
2813                           Depth)) {
2814       // If it couldn't be matched, try stuffing the base into a register
2815       // instead of matching it, and retrying the match of the scale.
2816       AddrMode = BackupAddrMode;
2817       AddrModeInsts.resize(OldSize);
2818       if (AddrMode.HasBaseReg)
2819         return false;
2820       AddrMode.HasBaseReg = true;
2821       AddrMode.BaseReg = AddrInst->getOperand(0);
2822       AddrMode.BaseOffs += ConstantOffset;
2823       if (!matchScaledValue(AddrInst->getOperand(VariableOperand),
2824                             VariableScale, Depth)) {
2825         // If even that didn't work, bail.
2826         AddrMode = BackupAddrMode;
2827         AddrModeInsts.resize(OldSize);
2828         return false;
2829       }
2830     }
2831
2832     return true;
2833   }
2834   case Instruction::SExt:
2835   case Instruction::ZExt: {
2836     Instruction *Ext = dyn_cast<Instruction>(AddrInst);
2837     if (!Ext)
2838       return false;
2839
2840     // Try to move this ext out of the way of the addressing mode.
2841     // Ask for a method for doing so.
2842     TypePromotionHelper::Action TPH =
2843         TypePromotionHelper::getAction(Ext, InsertedInsts, TLI, PromotedInsts);
2844     if (!TPH)
2845       return false;
2846
2847     TypePromotionTransaction::ConstRestorationPt LastKnownGood =
2848         TPT.getRestorationPoint();
2849     unsigned CreatedInstsCost = 0;
2850     unsigned ExtCost = !TLI.isExtFree(Ext);
2851     Value *PromotedOperand =
2852         TPH(Ext, TPT, PromotedInsts, CreatedInstsCost, nullptr, nullptr, TLI);
2853     // SExt has been moved away.
2854     // Thus either it will be rematched later in the recursive calls or it is
2855     // gone. Anyway, we must not fold it into the addressing mode at this point.
2856     // E.g.,
2857     // op = add opnd, 1
2858     // idx = ext op
2859     // addr = gep base, idx
2860     // is now:
2861     // promotedOpnd = ext opnd            <- no match here
2862     // op = promoted_add promotedOpnd, 1  <- match (later in recursive calls)
2863     // addr = gep base, op                <- match
2864     if (MovedAway)
2865       *MovedAway = true;
2866
2867     assert(PromotedOperand &&
2868            "TypePromotionHelper should have filtered out those cases");
2869
2870     ExtAddrMode BackupAddrMode = AddrMode;
2871     unsigned OldSize = AddrModeInsts.size();
2872
2873     if (!matchAddr(PromotedOperand, Depth) ||
2874         // The total of the new cost is equal to the cost of the created
2875         // instructions.
2876         // The total of the old cost is equal to the cost of the extension plus
2877         // what we have saved in the addressing mode.
2878         !isPromotionProfitable(CreatedInstsCost,
2879                                ExtCost + (AddrModeInsts.size() - OldSize),
2880                                PromotedOperand)) {
2881       AddrMode = BackupAddrMode;
2882       AddrModeInsts.resize(OldSize);
2883       DEBUG(dbgs() << "Sign extension does not pay off: rollback\n");
2884       TPT.rollback(LastKnownGood);
2885       return false;
2886     }
2887     return true;
2888   }
2889   }
2890   return false;
2891 }
2892
2893 /// If we can, try to add the value of 'Addr' into the current addressing mode.
2894 /// If Addr can't be added to AddrMode this returns false and leaves AddrMode
2895 /// unmodified. This assumes that Addr is either a pointer type or intptr_t
2896 /// for the target.
2897 ///
2898 bool AddressingModeMatcher::matchAddr(Value *Addr, unsigned Depth) {
2899   // Start a transaction at this point that we will rollback if the matching
2900   // fails.
2901   TypePromotionTransaction::ConstRestorationPt LastKnownGood =
2902       TPT.getRestorationPoint();
2903   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Addr)) {
2904     // Fold in immediates if legal for the target.
2905     AddrMode.BaseOffs += CI->getSExtValue();
2906     if (TLI.isLegalAddressingMode(DL, AddrMode, AccessTy, AddrSpace))
2907       return true;
2908     AddrMode.BaseOffs -= CI->getSExtValue();
2909   } else if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(Addr)) {
2910     // If this is a global variable, try to fold it into the addressing mode.
2911     if (!AddrMode.BaseGV) {
2912       AddrMode.BaseGV = GV;
2913       if (TLI.isLegalAddressingMode(DL, AddrMode, AccessTy, AddrSpace))
2914         return true;
2915       AddrMode.BaseGV = nullptr;
2916     }
2917   } else if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Addr)) {
2918     ExtAddrMode BackupAddrMode = AddrMode;
2919     unsigned OldSize = AddrModeInsts.size();
2920
2921     // Check to see if it is possible to fold this operation.
2922     bool MovedAway = false;
2923     if (matchOperationAddr(I, I->getOpcode(), Depth, &MovedAway)) {
2924       // This instruction may have been moved away. If so, there is nothing
2925       // to check here.
2926       if (MovedAway)
2927         return true;
2928       // Okay, it's possible to fold this.  Check to see if it is actually
2929       // *profitable* to do so.  We use a simple cost model to avoid increasing
2930       // register pressure too much.
2931       if (I->hasOneUse() ||
2932           isProfitableToFoldIntoAddressingMode(I, BackupAddrMode, AddrMode)) {
2933         AddrModeInsts.push_back(I);
2934         return true;
2935       }
2936
2937       // It isn't profitable to do this, roll back.
2938       //cerr << "NOT FOLDING: " << *I;
2939       AddrMode = BackupAddrMode;
2940       AddrModeInsts.resize(OldSize);
2941       TPT.rollback(LastKnownGood);
2942     }
2943   } else if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Addr)) {
2944     if (matchOperationAddr(CE, CE->getOpcode(), Depth))
2945       return true;
2946     TPT.rollback(LastKnownGood);
2947   } else if (isa<ConstantPointerNull>(Addr)) {
2948     // Null pointer gets folded without affecting the addressing mode.
2949     return true;
2950   }
2951
2952   // Worse case, the target should support [reg] addressing modes. :)
2953   if (!AddrMode.HasBaseReg) {
2954     AddrMode.HasBaseReg = true;
2955     AddrMode.BaseReg = Addr;
2956     // Still check for legality in case the target supports [imm] but not [i+r].
2957     if (TLI.isLegalAddressingMode(DL, AddrMode, AccessTy, AddrSpace))
2958       return true;
2959     AddrMode.HasBaseReg = false;
2960     AddrMode.BaseReg = nullptr;
2961   }
2962
2963   // If the base register is already taken, see if we can do [r+r].
2964   if (AddrMode.Scale == 0) {
2965     AddrMode.Scale = 1;
2966     AddrMode.ScaledReg = Addr;
2967     if (TLI.isLegalAddressingMode(DL, AddrMode, AccessTy, AddrSpace))
2968       return true;
2969     AddrMode.Scale = 0;
2970     AddrMode.ScaledReg = nullptr;
2971   }
2972   // Couldn't match.
2973   TPT.rollback(LastKnownGood);
2974   return false;
2975 }
2976
2977 /// Check to see if all uses of OpVal by the specified inline asm call are due
2978 /// to memory operands. If so, return true, otherwise return false.
2979 static bool IsOperandAMemoryOperand(CallInst *CI, InlineAsm *IA, Value *OpVal,
2980                                     const TargetMachine &TM) {
2981   const Function *F = CI->getParent()->getParent();
2982   const TargetLowering *TLI = TM.getSubtargetImpl(*F)->getTargetLowering();
2983   const TargetRegisterInfo *TRI = TM.getSubtargetImpl(*F)->getRegisterInfo();
2984   TargetLowering::AsmOperandInfoVector TargetConstraints =
2985       TLI->ParseConstraints(F->getParent()->getDataLayout(), TRI,
2986                             ImmutableCallSite(CI));
2987   for (unsigned i = 0, e = TargetConstraints.size(); i != e; ++i) {
2988     TargetLowering::AsmOperandInfo &OpInfo = TargetConstraints[i];
2989
2990     // Compute the constraint code and ConstraintType to use.
2991     TLI->ComputeConstraintToUse(OpInfo, SDValue());
2992
2993     // If this asm operand is our Value*, and if it isn't an indirect memory
2994     // operand, we can't fold it!
2995     if (OpInfo.CallOperandVal == OpVal &&
2996         (OpInfo.ConstraintType != TargetLowering::C_Memory ||
2997          !OpInfo.isIndirect))
2998       return false;
2999   }
3000
3001   return true;
3002 }
3003
3004 /// Recursively walk all the uses of I until we find a memory use.
3005 /// If we find an obviously non-foldable instruction, return true.
3006 /// Add the ultimately found memory instructions to MemoryUses.
3007 static bool FindAllMemoryUses(
3008     Instruction *I,
3009     SmallVectorImpl<std::pair<Instruction *, unsigned>> &MemoryUses,
3010     SmallPtrSetImpl<Instruction *> &ConsideredInsts, const TargetMachine &TM) {
3011   // If we already considered this instruction, we're done.
3012   if (!ConsideredInsts.insert(I).second)
3013     return false;
3014
3015   // If this is an obviously unfoldable instruction, bail out.
3016   if (!MightBeFoldableInst(I))
3017     return true;
3018
3019   // Loop over all the uses, recursively processing them.
3020   for (Use &U : I->uses()) {
3021     Instruction *UserI = cast<Instruction>(U.getUser());
3022
3023     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(UserI)) {
3024       MemoryUses.push_back(std::make_pair(LI, U.getOperandNo()));
3025       continue;
3026     }
3027
3028     if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(UserI)) {
3029       unsigned opNo = U.getOperandNo();
3030       if (opNo == 0) return true; // Storing addr, not into addr.
3031       MemoryUses.push_back(std::make_pair(SI, opNo));
3032       continue;
3033     }
3034
3035     if (CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(UserI)) {
3036       InlineAsm *IA = dyn_cast<InlineAsm>(CI->getCalledValue());
3037       if (!IA) return true;
3038
3039       // If this is a memory operand, we're cool, otherwise bail out.
3040       if (!IsOperandAMemoryOperand(CI, IA, I, TM))
3041         return true;
3042       continue;
3043     }
3044
3045     if (FindAllMemoryUses(UserI, MemoryUses, ConsideredInsts, TM))
3046       return true;
3047   }
3048
3049   return false;
3050 }
3051
3052 /// Return true if Val is already known to be live at the use site that we're
3053 /// folding it into. If so, there is no cost to include it in the addressing
3054 /// mode. KnownLive1 and KnownLive2 are two values that we know are live at the
3055 /// instruction already.
3056 bool AddressingModeMatcher::valueAlreadyLiveAtInst(Value *Val,Value *KnownLive1,
3057                                                    Value *KnownLive2) {
3058   // If Val is either of the known-live values, we know it is live!
3059   if (Val == nullptr || Val == KnownLive1 || Val == KnownLive2)
3060     return true;
3061
3062   // All values other than instructions and arguments (e.g. constants) are live.
3063   if (!isa<Instruction>(Val) && !isa<Argument>(Val)) return true;
3064
3065   // If Val is a constant sized alloca in the entry block, it is live, this is
3066   // true because it is just a reference to the stack/frame pointer, which is
3067   // live for the whole function.
3068   if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(Val))
3069     if (AI->isStaticAlloca())
3070       return true;
3071
3072   // Check to see if this value is already used in the memory instruction's
3073   // block.  If so, it's already live into the block at the very least, so we
3074   // can reasonably fold it.
3075   return Val->isUsedInBasicBlock(MemoryInst->getParent());
3076 }
3077
3078 /// It is possible for the addressing mode of the machine to fold the specified
3079 /// instruction into a load or store that ultimately uses it.
3080 /// However, the specified instruction has multiple uses.
3081 /// Given this, it may actually increase register pressure to fold it
3082 /// into the load. For example, consider this code:
3083 ///
3084 ///     X = ...
3085 ///     Y = X+1
3086 ///     use(Y)   -> nonload/store
3087 ///     Z = Y+1
3088 ///     load Z
3089 ///
3090 /// In this case, Y has multiple uses, and can be folded into the load of Z
3091 /// (yielding load [X+2]).  However, doing this will cause both "X" and "X+1" to
3092 /// be live at the use(Y) line.  If we don't fold Y into load Z, we use one
3093 /// fewer register.  Since Y can't be folded into "use(Y)" we don't increase the
3094 /// number of computations either.
3095 ///
3096 /// Note that this (like most of CodeGenPrepare) is just a rough heuristic.  If
3097 /// X was live across 'load Z' for other reasons, we actually *would* want to
3098 /// fold the addressing mode in the Z case.  This would make Y die earlier.
3099 bool AddressingModeMatcher::
3100 isProfitableToFoldIntoAddressingMode(Instruction *I, ExtAddrMode &AMBefore,
3101                                      ExtAddrMode &AMAfter) {
3102   if (IgnoreProfitability) return true;
3103
3104   // AMBefore is the addressing mode before this instruction was folded into it,
3105   // and AMAfter is the addressing mode after the instruction was folded.  Get
3106   // the set of registers referenced by AMAfter and subtract out those
3107   // referenced by AMBefore: this is the set of values which folding in this
3108   // address extends the lifetime of.
3109   //
3110   // Note that there are only two potential values being referenced here,
3111   // BaseReg and ScaleReg (global addresses are always available, as are any
3112   // folded immediates).
3113   Value *BaseReg = AMAfter.BaseReg, *ScaledReg = AMAfter.ScaledReg;
3114
3115   // If the BaseReg or ScaledReg was referenced by the previous addrmode, their
3116   // lifetime wasn't extended by adding this instruction.
3117   if (valueAlreadyLiveAtInst(BaseReg, AMBefore.BaseReg, AMBefore.ScaledReg))
3118     BaseReg = nullptr;
3119   if (valueAlreadyLiveAtInst(ScaledReg, AMBefore.BaseReg, AMBefore.ScaledReg))
3120     ScaledReg = nullptr;
3121
3122   // If folding this instruction (and it's subexprs) didn't extend any live
3123   // ranges, we're ok with it.
3124   if (!BaseReg && !ScaledReg)
3125     return true;
3126
3127   // If all uses of this instruction are ultimately load/store/inlineasm's,
3128   // check to see if their addressing modes will include this instruction.  If
3129   // so, we can fold it into all uses, so it doesn't matter if it has multiple
3130   // uses.
3131   SmallVector<std::pair<Instruction*,unsigned>, 16> MemoryUses;
3132   SmallPtrSet<Instruction*, 16> ConsideredInsts;
3133   if (FindAllMemoryUses(I, MemoryUses, ConsideredInsts, TM))
3134     return false;  // Has a non-memory, non-foldable use!
3135
3136   // Now that we know that all uses of this instruction are part of a chain of
3137   // computation involving only operations that could theoretically be folded
3138   // into a memory use, loop over each of these uses and see if they could
3139   // *actually* fold the instruction.
3140   SmallVector<Instruction*, 32> MatchedAddrModeInsts;
3141   for (unsigned i = 0, e = MemoryUses.size(); i != e; ++i) {
3142     Instruction *User = MemoryUses[i].first;
3143     unsigned OpNo = MemoryUses[i].second;
3144
3145     // Get the access type of this use.  If the use isn't a pointer, we don't
3146     // know what it accesses.
3147     Value *Address = User->getOperand(OpNo);
3148     PointerType *AddrTy = dyn_cast<PointerType>(Address->getType());
3149     if (!AddrTy)
3150       return false;
3151     Type *AddressAccessTy = AddrTy->getElementType();
3152     unsigned AS = AddrTy->getAddressSpace();
3153
3154     // Do a match against the root of this address, ignoring profitability. This
3155     // will tell us if the addressing mode for the memory operation will
3156     // *actually* cover the shared instruction.
3157     ExtAddrMode Result;
3158     TypePromotionTransaction::ConstRestorationPt LastKnownGood =
3159         TPT.getRestorationPoint();
3160     AddressingModeMatcher Matcher(MatchedAddrModeInsts, TM, AddressAccessTy, AS,
3161                                   MemoryInst, Result, InsertedInsts,
3162                                   PromotedInsts, TPT);
3163     Matcher.IgnoreProfitability = true;
3164     bool Success = Matcher.matchAddr(Address, 0);
3165     (void)Success; assert(Success && "Couldn't select *anything*?");
3166
3167     // The match was to check the profitability, the changes made are not
3168     // part of the original matcher. Therefore, they should be dropped
3169     // otherwise the original matcher will not present the right state.
3170     TPT.rollback(LastKnownGood);
3171
3172     // If the match didn't cover I, then it won't be shared by it.
3173     if (std::find(MatchedAddrModeInsts.begin(), MatchedAddrModeInsts.end(),
3174                   I) == MatchedAddrModeInsts.end())
3175       return false;
3176
3177     MatchedAddrModeInsts.clear();
3178   }
3179
3180   return true;
3181 }
3182
3183 } // end anonymous namespace
3184
3185 /// Return true if the specified values are defined in a
3186 /// different basic block than BB.
3187 static bool IsNonLocalValue(Value *V, BasicBlock *BB) {
3188   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
3189     return I->getParent() != BB;
3190   return false;
3191 }
3192
3193 /// Load and Store Instructions often have addressing modes that can do
3194 /// significant amounts of computation. As such, instruction selection will try
3195 /// to get the load or store to do as much computation as possible for the
3196 /// program. The problem is that isel can only see within a single block. As
3197 /// such, we sink as much legal addressing mode work into the block as possible.
3198 ///
3199 /// This method is used to optimize both load/store and inline asms with memory
3200 /// operands.
3201 bool CodeGenPrepare::optimizeMemoryInst(Instruction *MemoryInst, Value *Addr,
3202                                         Type *AccessTy, unsigned AddrSpace) {
3203   Value *Repl = Addr;
3204
3205   // Try to collapse single-value PHI nodes.  This is necessary to undo
3206   // unprofitable PRE transformations.
3207   SmallVector<Value*, 8> worklist;
3208   SmallPtrSet<Value*, 16> Visited;
3209   worklist.push_back(Addr);
3210
3211   // Use a worklist to iteratively look through PHI nodes, and ensure that
3212   // the addressing mode obtained from the non-PHI roots of the graph
3213   // are equivalent.
3214   Value *Consensus = nullptr;
3215   unsigned NumUsesConsensus = 0;
3216   bool IsNumUsesConsensusValid = false;
3217   SmallVector<Instruction*, 16> AddrModeInsts;
3218   ExtAddrMode AddrMode;
3219   TypePromotionTransaction TPT;
3220   TypePromotionTransaction::ConstRestorationPt LastKnownGood =
3221       TPT.getRestorationPoint();
3222   while (!worklist.empty()) {
3223     Value *V = worklist.back();
3224     worklist.pop_back();
3225
3226     // Break use-def graph loops.
3227     if (!Visited.insert(V).second) {
3228       Consensus = nullptr;
3229       break;
3230     }
3231
3232     // For a PHI node, push all of its incoming values.
3233     if (PHINode *P = dyn_cast<PHINode>(V)) {
3234       for (Value *IncValue : P->incoming_values())
3235         worklist.push_back(IncValue);
3236       continue;
3237     }
3238
3239     // For non-PHIs, determine the addressing mode being computed.
3240     SmallVector<Instruction*, 16> NewAddrModeInsts;
3241     ExtAddrMode NewAddrMode = AddressingModeMatcher::Match(
3242       V, AccessTy, AddrSpace, MemoryInst, NewAddrModeInsts, *TM,
3243       InsertedInsts, PromotedInsts, TPT);
3244
3245     // This check is broken into two cases with very similar code to avoid using
3246     // getNumUses() as much as possible. Some values have a lot of uses, so
3247     // calling getNumUses() unconditionally caused a significant compile-time
3248     // regression.
3249     if (!Consensus) {
3250       Consensus = V;
3251       AddrMode = NewAddrMode;
3252       AddrModeInsts = NewAddrModeInsts;
3253       continue;
3254     } else if (NewAddrMode == AddrMode) {
3255       if (!IsNumUsesConsensusValid) {
3256         NumUsesConsensus = Consensus->getNumUses();
3257         IsNumUsesConsensusValid = true;
3258       }
3259
3260       // Ensure that the obtained addressing mode is equivalent to that obtained
3261       // for all other roots of the PHI traversal.  Also, when choosing one
3262       // such root as representative, select the one with the most uses in order
3263       // to keep the cost modeling heuristics in AddressingModeMatcher
3264       // applicable.
3265       unsigned NumUses = V->getNumUses();
3266       if (NumUses > NumUsesConsensus) {
3267         Consensus = V;
3268         NumUsesConsensus = NumUses;
3269         AddrModeInsts = NewAddrModeInsts;
3270       }
3271       continue;
3272     }
3273
3274     Consensus = nullptr;
3275     break;
3276   }
3277
3278   // If the addressing mode couldn't be determined, or if multiple different
3279   // ones were determined, bail out now.
3280   if (!Consensus) {
3281     TPT.rollback(LastKnownGood);
3282     return false;
3283   }
3284   TPT.commit();
3285
3286   // Check to see if any of the instructions supersumed by this addr mode are
3287   // non-local to I's BB.
3288   bool AnyNonLocal = false;
3289   for (unsigned i = 0, e = AddrModeInsts.size(); i != e; ++i) {
3290     if (IsNonLocalValue(AddrModeInsts[i], MemoryInst->getParent())) {
3291       AnyNonLocal = true;
3292       break;
3293     }
3294   }
3295
3296   // If all the instructions matched are already in this BB, don't do anything.
3297   if (!AnyNonLocal) {
3298     DEBUG(dbgs() << "CGP: Found      local addrmode: " << AddrMode << "\n");
3299     return false;
3300   }
3301
3302   // Insert this computation right after this user.  Since our caller is
3303   // scanning from the top of the BB to the bottom, reuse of the expr are
3304   // guaranteed to happen later.
3305   IRBuilder<> Builder(MemoryInst);
3306
3307   // Now that we determined the addressing expression we want to use and know
3308   // that we have to sink it into this block.  Check to see if we have already
3309   // done this for some other load/store instr in this block.  If so, reuse the
3310   // computation.
3311   Value *&SunkAddr = SunkAddrs[Addr];
3312   if (SunkAddr) {
3313     DEBUG(dbgs() << "CGP: Reusing nonlocal addrmode: " << AddrMode << " for "
3314                  << *MemoryInst << "\n");
3315     if (SunkAddr->getType() != Addr->getType())
3316       SunkAddr = Builder.CreateBitCast(SunkAddr, Addr->getType());
3317   } else if (AddrSinkUsingGEPs ||
3318              (!AddrSinkUsingGEPs.getNumOccurrences() && TM &&
3319               TM->getSubtargetImpl(*MemoryInst->getParent()->getParent())
3320                   ->useAA())) {
3321     // By default, we use the GEP-based method when AA is used later. This
3322     // prevents new inttoptr/ptrtoint pairs from degrading AA capabilities.
3323     DEBUG(dbgs() << "CGP: SINKING nonlocal addrmode: " << AddrMode << " for "
3324                  << *MemoryInst << "\n");
3325     Type *IntPtrTy = DL->getIntPtrType(Addr->getType());
3326     Value *ResultPtr = nullptr, *ResultIndex = nullptr;
3327
3328     // First, find the pointer.
3329     if (AddrMode.BaseReg && AddrMode.BaseReg->getType()->isPointerTy()) {
3330       ResultPtr = AddrMode.BaseReg;
3331       AddrMode.BaseReg = nullptr;
3332     }
3333
3334     if (AddrMode.Scale && AddrMode.ScaledReg->getType()->isPointerTy()) {
3335       // We can't add more than one pointer together, nor can we scale a
3336       // pointer (both of which seem meaningless).
3337       if (ResultPtr || AddrMode.Scale != 1)
3338         return false;
3339
3340       ResultPtr = AddrMode.ScaledReg;
3341       AddrMode.Scale = 0;
3342     }
3343
3344     if (AddrMode.BaseGV) {
3345       if (ResultPtr)
3346         return false;
3347
3348       ResultPtr = AddrMode.BaseGV;
3349     }
3350
3351     // If the real base value actually came from an inttoptr, then the matcher
3352     // will look through it and provide only the integer value. In that case,
3353     // use it here.
3354     if (!ResultPtr && AddrMode.BaseReg) {
3355       ResultPtr =
3356         Builder.CreateIntToPtr(AddrMode.BaseReg, Addr->getType(), "sunkaddr");
3357       AddrMode.BaseReg = nullptr;
3358     } else if (!ResultPtr && AddrMode.Scale == 1) {
3359       ResultPtr =
3360         Builder.CreateIntToPtr(AddrMode.ScaledReg, Addr->getType(), "sunkaddr");
3361       AddrMode.Scale = 0;
3362     }
3363
3364     if (!ResultPtr &&
3365         !AddrMode.BaseReg && !AddrMode.Scale && !AddrMode.BaseOffs) {
3366       SunkAddr = Constant::getNullValue(Addr->getType());
3367     } else if (!ResultPtr) {
3368       return false;
3369     } else {
3370       Type *I8PtrTy =
3371           Builder.getInt8PtrTy(Addr->getType()->getPointerAddressSpace());
3372       Type *I8Ty = Builder.getInt8Ty();
3373
3374       // Start with the base register. Do this first so that subsequent address
3375       // matching finds it last, which will prevent it from trying to match it
3376       // as the scaled value in case it happens to be a mul. That would be
3377       // problematic if we've sunk a different mul for the scale, because then
3378       // we'd end up sinking both muls.
3379       if (AddrMode.BaseReg) {
3380         Value *V = AddrMode.BaseReg;
3381         if (V->getType() != IntPtrTy)
3382           V = Builder.CreateIntCast(V, IntPtrTy, /*isSigned=*/true, "sunkaddr");
3383
3384         ResultIndex = V;
3385       }
3386
3387       // Add the scale value.
3388       if (AddrMode.Scale) {
3389         Value *V = AddrMode.ScaledReg;
3390         if (V->getType() == IntPtrTy) {
3391           // done.
3392         } else if (cast<IntegerType>(IntPtrTy)->getBitWidth() <
3393                    cast<IntegerType>(V->getType())->getBitWidth()) {
3394           V = Builder.CreateTrunc(V, IntPtrTy, "sunkaddr");
3395         } else {
3396           // It is only safe to sign extend the BaseReg if we know that the math
3397           // required to create it did not overflow before we extend it. Since
3398           // the original IR value was tossed in favor of a constant back when
3399           // the AddrMode was created we need to bail out gracefully if widths
3400           // do not match instead of extending it.
3401           Instruction *I = dyn_cast_or_null<Instruction>(ResultIndex);
3402           if (I && (ResultIndex != AddrMode.BaseReg))
3403             I->eraseFromParent();
3404           return false;
3405         }
3406
3407         if (AddrMode.Scale != 1)
3408           V = Builder.CreateMul(V, ConstantInt::get(IntPtrTy, AddrMode.Scale),
3409                                 "sunkaddr");
3410         if (ResultIndex)
3411           ResultIndex = Builder.CreateAdd(ResultIndex, V, "sunkaddr");
3412         else
3413           ResultIndex = V;
3414       }
3415
3416       // Add in the Base Offset if present.
3417       if (AddrMode.BaseOffs) {
3418         Value *V = ConstantInt::get(IntPtrTy, AddrMode.BaseOffs);
3419         if (ResultIndex) {
3420           // We need to add this separately from the scale above to help with
3421           // SDAG consecutive load/store merging.
3422           if (ResultPtr->getType() != I8PtrTy)
3423             ResultPtr = Builder.CreateBitCast(ResultPtr, I8PtrTy);
3424           ResultPtr = Builder.CreateGEP(I8Ty, ResultPtr, ResultIndex, "sunkaddr");
3425         }
3426
3427         ResultIndex = V;
3428       }
3429
3430       if (!ResultIndex) {
3431         SunkAddr = ResultPtr;
3432       } else {
3433         if (ResultPtr->getType() != I8PtrTy)
3434           ResultPtr = Builder.CreateBitCast(ResultPtr, I8PtrTy);
3435         SunkAddr = Builder.CreateGEP(I8Ty, ResultPtr, ResultIndex, "sunkaddr");
3436       }
3437
3438       if (SunkAddr->getType() != Addr->getType())
3439         SunkAddr = Builder.CreateBitCast(SunkAddr, Addr->getType());
3440     }
3441   } else {
3442     DEBUG(dbgs() << "CGP: SINKING nonlocal addrmode: " << AddrMode << " for "
3443                  << *MemoryInst << "\n");
3444     Type *IntPtrTy = DL->getIntPtrType(Addr->getType());
3445     Value *Result = nullptr;
3446
3447     // Start with the base register. Do this first so that subsequent address
3448     // matching finds it last, which will prevent it from trying to match it
3449     // as the scaled value in case it happens to be a mul. That would be
3450     // problematic if we've sunk a different mul for the scale, because then
3451     // we'd end up sinking both muls.
3452     if (AddrMode.BaseReg) {
3453       Value *V = AddrMode.BaseReg;
3454       if (V->getType()->isPointerTy())
3455         V = Builder.CreatePtrToInt(V, IntPtrTy, "sunkaddr");
3456       if (V->getType() != IntPtrTy)
3457         V = Builder.CreateIntCast(V, IntPtrTy, /*isSigned=*/true, "sunkaddr");
3458       Result = V;
3459     }
3460
3461     // Add the scale value.
3462     if (AddrMode.Scale) {
3463       Value *V = AddrMode.ScaledReg;
3464       if (V->getType() == IntPtrTy) {
3465         // done.
3466       } else if (V->getType()->isPointerTy()) {
3467         V = Builder.CreatePtrToInt(V, IntPtrTy, "sunkaddr");
3468       } else if (cast<IntegerType>(IntPtrTy)->getBitWidth() <
3469                  cast<IntegerType>(V->getType())->getBitWidth()) {
3470         V = Builder.CreateTrunc(V, IntPtrTy, "sunkaddr");
3471       } else {
3472         // It is only safe to sign extend the BaseReg if we know that the math
3473         // required to create it did not overflow before we extend it. Since
3474         // the original IR value was tossed in favor of a constant back when
3475         // the AddrMode was created we need to bail out gracefully if widths
3476         // do not match instead of extending it.
3477         Instruction *I = dyn_cast_or_null<Instruction>(Result);
3478         if (I && (Result != AddrMode.BaseReg))
3479           I->eraseFromParent();
3480         return false;
3481       }
3482       if (AddrMode.Scale != 1)
3483         V = Builder.CreateMul(V, ConstantInt::get(IntPtrTy, AddrMode.Scale),
3484                               "sunkaddr");
3485       if (Result)
3486         Result = Builder.CreateAdd(Result, V, "sunkaddr");
3487       else
3488         Result = V;
3489     }
3490
3491     // Add in the BaseGV if present.
3492     if (AddrMode.BaseGV) {
3493       Value *V = Builder.CreatePtrToInt(AddrMode.BaseGV, IntPtrTy, "sunkaddr");
3494       if (Result)
3495         Result = Builder.CreateAdd(Result, V, "sunkaddr");
3496       else
3497         Result = V;
3498     }
3499
3500     // Add in the Base Offset if present.
3501     if (AddrMode.BaseOffs) {
3502       Value *V = ConstantInt::get(IntPtrTy, AddrMode.BaseOffs);
3503       if (Result)
3504         Result = Builder.CreateAdd(Result, V, "sunkaddr");
3505       else
3506         Result = V;
3507     }
3508
3509     if (!Result)
3510       SunkAddr = Constant::getNullValue(Addr->getType());
3511     else
3512       SunkAddr = Builder.CreateIntToPtr(Result, Addr->getType(), "sunkaddr");
3513   }
3514
3515   MemoryInst->replaceUsesOfWith(Repl, SunkAddr);
3516
3517   // If we have no uses, recursively delete the value and all dead instructions
3518   // using it.
3519   if (Repl->use_empty()) {
3520     // This can cause recursive deletion, which can invalidate our iterator.
3521     // Use a WeakVH to hold onto it in case this happens.
3522     WeakVH IterHandle(CurInstIterator);
3523     BasicBlock *BB = CurInstIterator->getParent();
3524
3525     RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(Repl, TLInfo);
3526
3527     if (IterHandle != CurInstIterator) {
3528       // If the iterator instruction was recursively deleted, start over at the
3529       // start of the block.
3530       CurInstIterator = BB->begin();
3531       SunkAddrs.clear();
3532     }
3533   }
3534   ++NumMemoryInsts;
3535   return true;
3536 }
3537
3538 /// If there are any memory operands, use OptimizeMemoryInst to sink their
3539 /// address computing into the block when possible / profitable.
3540 bool CodeGenPrepare::optimizeInlineAsmInst(CallInst *CS) {
3541   bool MadeChange = false;
3542
3543   const TargetRegisterInfo *TRI =
3544       TM->getSubtargetImpl(*CS->getParent()->getParent())->getRegisterInfo();
3545   TargetLowering::AsmOperandInfoVector TargetConstraints =
3546       TLI->ParseConstraints(*DL, TRI, CS);
3547   unsigned ArgNo = 0;
3548   for (unsigned i = 0, e = TargetConstraints.size(); i != e; ++i) {
3549     TargetLowering::AsmOperandInfo &OpInfo = TargetConstraints[i];
3550
3551     // Compute the constraint code and ConstraintType to use.
3552     TLI->ComputeConstraintToUse(OpInfo, SDValue());
3553
3554     if (OpInfo.ConstraintType == TargetLowering::C_Memory &&
3555         OpInfo.isIndirect) {
3556       Value *OpVal = CS->getArgOperand(ArgNo++);
3557       MadeChange |= optimizeMemoryInst(CS, OpVal, OpVal->getType(), ~0u);
3558     } else if (OpInfo.Type == InlineAsm::isInput)
3559       ArgNo++;
3560   }
3561
3562   return MadeChange;
3563 }
3564
3565 /// \brief Check if all the uses of \p Inst are equivalent (or free) zero or
3566 /// sign extensions.
3567 static bool hasSameExtUse(Instruction *Inst, const TargetLowering &TLI) {
3568   assert(!Inst->use_empty() && "Input must have at least one use");
3569   const Instruction *FirstUser = cast<Instruction>(*Inst->user_begin());
3570   bool IsSExt = isa<SExtInst>(FirstUser);
3571   Type *ExtTy = FirstUser->getType();
3572   for (const User *U : Inst->users()) {
3573     const Instruction *UI = cast<Instruction>(U);
3574     if ((IsSExt && !isa<SExtInst>(UI)) || (!IsSExt && !isa<ZExtInst>(UI)))
3575       return false;
3576     Type *CurTy = UI->getType();
3577     // Same input and output types: Same instruction after CSE.
3578     if (CurTy == ExtTy)
3579       continue;
3580
3581     // If IsSExt is true, we are in this situation:
3582     // a = Inst
3583     // b = sext ty1 a to ty2
3584     // c = sext ty1 a to ty3
3585     // Assuming ty2 is shorter than ty3, this could be turned into:
3586     // a = Inst
3587     // b = sext ty1 a to ty2
3588     // c = sext ty2 b to ty3
3589     // However, the last sext is not free.
3590     if (IsSExt)
3591       return false;
3592
3593     // This is a ZExt, maybe this is free to extend from one type to another.
3594     // In that case, we would not account for a different use.
3595     Type *NarrowTy;
3596     Type *LargeTy;
3597     if (ExtTy->getScalarType()->getIntegerBitWidth() >
3598         CurTy->getScalarType()->getIntegerBitWidth()) {
3599       NarrowTy = CurTy;
3600       LargeTy = ExtTy;
3601     } else {
3602       NarrowTy = ExtTy;
3603       LargeTy = CurTy;
3604     }
3605
3606     if (!TLI.isZExtFree(NarrowTy, LargeTy))
3607       return false;
3608   }
3609   // All uses are the same or can be derived from one another for free.
3610   return true;
3611 }
3612
3613 /// \brief Try to form ExtLd by promoting \p Exts until they reach a
3614 /// load instruction.
3615 /// If an ext(load) can be formed, it is returned via \p LI for the load
3616 /// and \p Inst for the extension.
3617 /// Otherwise LI == nullptr and Inst == nullptr.
3618 /// When some promotion happened, \p TPT contains the proper state to
3619 /// revert them.
3620 ///
3621 /// \return true when promoting was necessary to expose the ext(load)
3622 /// opportunity, false otherwise.
3623 ///
3624 /// Example:
3625 /// \code
3626 /// %ld = load i32* %addr
3627 /// %add = add nuw i32 %ld, 4
3628 /// %zext = zext i32 %add to i64
3629 /// \endcode
3630 /// =>
3631 /// \code
3632 /// %ld = load i32* %addr
3633 /// %zext = zext i32 %ld to i64
3634 /// %add = add nuw i64 %zext, 4
3635 /// \encode
3636 /// Thanks to the promotion, we can match zext(load i32*) to i64.
3637 bool CodeGenPrepare::extLdPromotion(TypePromotionTransaction &TPT,
3638                                     LoadInst *&LI, Instruction *&Inst,
3639                                     const SmallVectorImpl<Instruction *> &Exts,
3640                                     unsigned CreatedInstsCost = 0) {
3641   // Iterate over all the extensions to see if one form an ext(load).
3642   for (auto I : Exts) {
3643     // Check if we directly have ext(load).
3644     if ((LI = dyn_cast<LoadInst>(I->getOperand(0)))) {
3645       Inst = I;
3646       // No promotion happened here.
3647       return false;
3648     }
3649     // Check whether or not we want to do any promotion.
3650     if (!TLI || !TLI->enableExtLdPromotion() || DisableExtLdPromotion)
3651       continue;
3652     // Get the action to perform the promotion.
3653     TypePromotionHelper::Action TPH = TypePromotionHelper::getAction(
3654         I, InsertedInsts, *TLI, PromotedInsts);
3655     // Check if we can promote.
3656     if (!TPH)
3657       continue;
3658     // Save the current state.
3659     TypePromotionTransaction::ConstRestorationPt LastKnownGood =
3660         TPT.getRestorationPoint();
3661     SmallVector<Instruction *, 4> NewExts;
3662     unsigned NewCreatedInstsCost = 0;
3663     unsigned ExtCost = !TLI->isExtFree(I);
3664     // Promote.
3665     Value *PromotedVal = TPH(I, TPT, PromotedInsts, NewCreatedInstsCost,
3666                              &NewExts, nullptr, *TLI);
3667     assert(PromotedVal &&
3668            "TypePromotionHelper should have filtered out those cases");
3669
3670     // We would be able to merge only one extension in a load.
3671     // Therefore, if we have more than 1 new extension we heuristically
3672     // cut this search path, because it means we degrade the code quality.
3673     // With exactly 2, the transformation is neutral, because we will merge
3674     // one extension but leave one. However, we optimistically keep going,
3675     // because the new extension may be removed too.
3676     long long TotalCreatedInstsCost = CreatedInstsCost + NewCreatedInstsCost;
3677     TotalCreatedInstsCost -= ExtCost;
3678     if (!StressExtLdPromotion &&
3679         (TotalCreatedInstsCost > 1 ||
3680          !isPromotedInstructionLegal(*TLI, *DL, PromotedVal))) {
3681       // The promotion is not profitable, rollback to the previous state.
3682       TPT.rollback(LastKnownGood);
3683       continue;
3684     }
3685     // The promotion is profitable.
3686     // Check if it exposes an ext(load).
3687     (void)extLdPromotion(TPT, LI, Inst, NewExts, TotalCreatedInstsCost);
3688     if (LI && (StressExtLdPromotion || NewCreatedInstsCost <= ExtCost ||
3689                // If we have created a new extension, i.e., now we have two
3690                // extensions. We must make sure one of them is merged with
3691                // the load, otherwise we may degrade the code quality.
3692                (LI->hasOneUse() || hasSameExtUse(LI, *TLI))))
3693       // Promotion happened.
3694       return true;
3695     // If this does not help to expose an ext(load) then, rollback.
3696     TPT.rollback(LastKnownGood);
3697   }
3698   // None of the extension can form an ext(load).
3699   LI = nullptr;
3700   Inst = nullptr;
3701   return false;
3702 }
3703
3704 /// Move a zext or sext fed by a load into the same basic block as the load,
3705 /// unless conditions are unfavorable. This allows SelectionDAG to fold the
3706 /// extend into the load.
3707 /// \p I[in/out] the extension may be modified during the process if some
3708 /// promotions apply.
3709 ///
3710 bool CodeGenPrepare::moveExtToFormExtLoad(Instruction *&I) {
3711   // Try to promote a chain of computation if it allows to form
3712   // an extended load.
3713   TypePromotionTransaction TPT;
3714   TypePromotionTransaction::ConstRestorationPt LastKnownGood =
3715     TPT.getRestorationPoint();
3716   SmallVector<Instruction *, 1> Exts;
3717   Exts.push_back(I);
3718   // Look for a load being extended.
3719   LoadInst *LI = nullptr;
3720   Instruction *OldExt = I;
3721   bool HasPromoted = extLdPromotion(TPT, LI, I, Exts);
3722   if (!LI || !I) {
3723     assert(!HasPromoted && !LI && "If we did not match any load instruction "
3724                                   "the code must remain the same");
3725     I = OldExt;
3726     return false;
3727   }
3728
3729   // If they're already in the same block, there's nothing to do.
3730   // Make the cheap checks first if we did not promote.
3731   // If we promoted, we need to check if it is indeed profitable.
3732   if (!HasPromoted && LI->getParent() == I->getParent())
3733     return false;
3734
3735   EVT VT = TLI->getValueType(*DL, I->getType());
3736   EVT LoadVT = TLI->getValueType(*DL, LI->getType());
3737
3738   // If the load has other users and the truncate is not free, this probably
3739   // isn't worthwhile.
3740   if (!LI->hasOneUse() && TLI &&
3741       (TLI->isTypeLegal(LoadVT) || !TLI->isTypeLegal(VT)) &&
3742       !TLI->isTruncateFree(I->getType(), LI->getType())) {
3743     I = OldExt;
3744     TPT.rollback(LastKnownGood);
3745     return false;
3746   }
3747
3748   // Check whether the target supports casts folded into loads.
3749   unsigned LType;
3750   if (isa<ZExtInst>(I))
3751     LType = ISD::ZEXTLOAD;
3752   else {
3753     assert(isa<SExtInst>(I) && "Unexpected ext type!");
3754     LType = ISD::SEXTLOAD;
3755   }
3756   if (TLI && !TLI->isLoadExtLegal(LType, VT, LoadVT)) {
3757     I = OldExt;
3758     TPT.rollback(LastKnownGood);
3759     return false;
3760   }
3761
3762   // Move the extend into the same block as the load, so that SelectionDAG
3763   // can fold it.
3764   TPT.commit();
3765   I->removeFromParent();
3766   I->insertAfter(LI);
3767   ++NumExtsMoved;
3768   return true;
3769 }
3770
3771 bool CodeGenPrepare::optimizeExtUses(Instruction *I) {
3772   BasicBlock *DefBB = I->getParent();
3773
3774   // If the result of a {s|z}ext and its source are both live out, rewrite all
3775   // other uses of the source with result of extension.
3776   Value *Src = I->getOperand(0);
3777   if (Src->hasOneUse())
3778     return false;
3779
3780   // Only do this xform if truncating is free.
3781   if (TLI && !TLI->isTruncateFree(I->getType(), Src->getType()))
3782     return false;
3783
3784   // Only safe to perform the optimization if the source is also defined in
3785   // this block.
3786   if (!isa<Instruction>(Src) || DefBB != cast<Instruction>(Src)->getParent())
3787     return false;
3788
3789   bool DefIsLiveOut = false;
3790   for (User *U : I->users()) {
3791     Instruction *UI = cast<Instruction>(U);
3792
3793     // Figure out which BB this ext is used in.
3794     BasicBlock *UserBB = UI->getParent();
3795     if (UserBB == DefBB) continue;
3796     DefIsLiveOut = true;
3797     break;
3798   }
3799   if (!DefIsLiveOut)
3800     return false;
3801
3802   // Make sure none of the uses are PHI nodes.
3803   for (User *U : Src->users()) {
3804     Instruction *UI = cast<Instruction>(U);
3805     BasicBlock *UserBB = UI->getParent();
3806     if (UserBB == DefBB) continue;
3807     // Be conservative. We don't want this xform to end up introducing
3808     // reloads just before load / store instructions.
3809     if (isa<PHINode>(UI) || isa<LoadInst>(UI) || isa<StoreInst>(UI))
3810       return false;
3811   }
3812
3813   // InsertedTruncs - Only insert one trunc in each block once.
3814   DenseMap<BasicBlock*, Instruction*> InsertedTruncs;
3815
3816   bool MadeChange = false;
3817   for (Use &U : Src->uses()) {
3818     Instruction *User = cast<Instruction>(U.getUser());
3819
3820     // Figure out which BB this ext is used in.
3821     BasicBlock *UserBB = User->getParent();
3822     if (UserBB == DefBB) continue;
3823
3824     // Both src and def are live in this block. Rewrite the use.
3825     Instruction *&InsertedTrunc = InsertedTruncs[UserBB];
3826
3827     if (!InsertedTrunc) {
3828       BasicBlock::iterator InsertPt = UserBB->getFirstInsertionPt();
3829       InsertedTrunc = new TruncInst(I, Src->getType(), "", InsertPt);
3830       InsertedInsts.insert(InsertedTrunc);
3831     }
3832
3833     // Replace a use of the {s|z}ext source with a use of the result.
3834     U = InsertedTrunc;
3835     ++NumExtUses;
3836     MadeChange = true;
3837   }
3838
3839   return MadeChange;
3840 }
3841
3842 /// Returns true if a SelectInst should be turned into an explicit branch.
3843 static bool isFormingBranchFromSelectProfitable(SelectInst *SI) {
3844   // FIXME: This should use the same heuristics as IfConversion to determine
3845   // whether a select is better represented as a branch.  This requires that
3846   // branch probability metadata is preserved for the select, which is not the
3847   // case currently.
3848
3849   CmpInst *Cmp = dyn_cast<CmpInst>(SI->getCondition());
3850
3851   // If a branch is predictable, an out-of-order CPU can avoid blocking on its
3852   // comparison condition. If the compare has more than one use, there's
3853   // probably another cmov or setcc around, so it's not worth emitting a branch.
3854   if (!Cmp || !Cmp->hasOneUse())
3855     return false;
3856
3857   Value *CmpOp0 = Cmp->getOperand(0);
3858   Value *CmpOp1 = Cmp->getOperand(1);
3859
3860   // Emit "cmov on compare with a memory operand" as a branch to avoid stalls
3861   // on a load from memory. But if the load is used more than once, do not
3862   // change the select to a branch because the load is probably needed
3863   // regardless of whether the branch is taken or not.
3864   return ((isa<LoadInst>(CmpOp0) && CmpOp0->hasOneUse()) ||
3865           (isa<LoadInst>(CmpOp1) && CmpOp1->hasOneUse()));
3866 }
3867
3868
3869 /// If we have a SelectInst that will likely profit from branch prediction,
3870 /// turn it into a branch.
3871 bool CodeGenPrepare::optimizeSelectInst(SelectInst *SI) {
3872   bool VectorCond = !SI->getCondition()->getType()->isIntegerTy(1);
3873
3874   // Can we convert the 'select' to CF ?
3875   if (DisableSelectToBranch || OptSize || !TLI || VectorCond)
3876     return false;
3877
3878   TargetLowering::SelectSupportKind SelectKind;
3879   if (VectorCond)
3880     SelectKind = TargetLowering::VectorMaskSelect;
3881   else if (SI->getType()->isVectorTy())
3882     SelectKind = TargetLowering::ScalarCondVectorVal;
3883   else
3884     SelectKind = TargetLowering::ScalarValSelect;
3885
3886   // Do we have efficient codegen support for this kind of 'selects' ?
3887   if (TLI->isSelectSupported(SelectKind)) {
3888     // We have efficient codegen support for the select instruction.
3889     // Check if it is profitable to keep this 'select'.
3890     if (!TLI->isPredictableSelectExpensive() ||
3891         !isFormingBranchFromSelectProfitable(SI))
3892       return false;
3893   }
3894
3895   ModifiedDT = true;
3896
3897   // First, we split the block containing the select into 2 blocks.
3898   BasicBlock *StartBlock = SI->getParent();
3899   BasicBlock::iterator SplitPt = ++(BasicBlock::iterator(SI));
3900   BasicBlock *NextBlock = StartBlock->splitBasicBlock(SplitPt, "select.end");
3901
3902   // Create a new block serving as the landing pad for the branch.
3903   BasicBlock *SmallBlock = BasicBlock::Create(SI->getContext(), "select.mid",
3904                                              NextBlock->getParent(), NextBlock);
3905
3906   // Move the unconditional branch from the block with the select in it into our
3907   // landing pad block.
3908   StartBlock->getTerminator()->eraseFromParent();
3909   BranchInst::Create(NextBlock, SmallBlock);
3910
3911   // Insert the real conditional branch based on the original condition.
3912   BranchInst::Create(NextBlock, SmallBlock, SI->getCondition(), SI);
3913
3914   // The select itself is replaced with a PHI Node.
3915   PHINode *PN = PHINode::Create(SI->getType(), 2, "", NextBlock->begin());
3916   PN->takeName(SI);
3917   PN->addIncoming(SI->getTrueValue(), StartBlock);
3918   PN->addIncoming(SI->getFalseValue(), SmallBlock);
3919   SI->replaceAllUsesWith(PN);
3920   SI->eraseFromParent();
3921
3922   // Instruct OptimizeBlock to skip to the next block.
3923   CurInstIterator = StartBlock->end();
3924   ++NumSelectsExpanded;
3925   return true;
3926 }
3927
3928 static bool isBroadcastShuffle(ShuffleVectorInst *SVI) {
3929   SmallVector<int, 16> Mask(SVI->getShuffleMask());
3930   int SplatElem = -1;
3931   for (unsigned i = 0; i < Mask.size(); ++i) {
3932     if (SplatElem != -1 && Mask[i] != -1 && Mask[i] != SplatElem)
3933       return false;
3934     SplatElem = Mask[i];
3935   }
3936
3937   return true;
3938 }
3939
3940 /// Some targets have expensive vector shifts if the lanes aren't all the same
3941 /// (e.g. x86 only introduced "vpsllvd" and friends with AVX2). In these cases
3942 /// it's often worth sinking a shufflevector splat down to its use so that
3943 /// codegen can spot all lanes are identical.
3944 bool CodeGenPrepare::optimizeShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst *SVI) {
3945   BasicBlock *DefBB = SVI->getParent();
3946
3947   // Only do this xform if variable vector shifts are particularly expensive.
3948   if (!TLI || !TLI->isVectorShiftByScalarCheap(SVI->getType()))
3949     return false;
3950
3951   // We only expect better codegen by sinking a shuffle if we can recognise a
3952   // constant splat.
3953   if (!isBroadcastShuffle(SVI))
3954     return false;
3955
3956   // InsertedShuffles - Only insert a shuffle in each block once.
3957   DenseMap<BasicBlock*, Instruction*> InsertedShuffles;
3958
3959   bool MadeChange = false;
3960   for (User *U : SVI->users()) {
3961     Instruction *UI = cast<Instruction>(U);
3962
3963     // Figure out which BB this ext is used in.
3964     BasicBlock *UserBB = UI->getParent();
3965     if (UserBB == DefBB) continue;
3966
3967     // For now only apply this when the splat is used by a shift instruction.
3968     if (!UI->isShift()) continue;
3969
3970     // Everything checks out, sink the shuffle if the user's block doesn't
3971     // already have a copy.
3972     Instruction *&InsertedShuffle = InsertedShuffles[UserBB];
3973
3974     if (!InsertedShuffle) {
3975       BasicBlock::iterator InsertPt = UserBB->getFirstInsertionPt();
3976       InsertedShuffle = new ShuffleVectorInst(SVI->getOperand(0),
3977                                               SVI->getOperand(1),
3978                                               SVI->getOperand(2), "", InsertPt);
3979     }
3980
3981     UI->replaceUsesOfWith(SVI, InsertedShuffle);
3982     MadeChange = true;
3983   }
3984
3985   // If we removed all uses, nuke the shuffle.
3986   if (SVI->use_empty()) {
3987     SVI->eraseFromParent();
3988     MadeChange = true;
3989   }
3990
3991   return MadeChange;
3992 }
3993
3994 namespace {
3995 /// \brief Helper class to promote a scalar operation to a vector one.
3996 /// This class is used to move downward extractelement transition.
3997 /// E.g.,
3998 /// a = vector_op <2 x i32>
3999 /// b = extractelement <2 x i32> a, i32 0
4000 /// c = scalar_op b
4001 /// store c
4002 ///
4003 /// =>
4004 /// a = vector_op <2 x i32>
4005 /// c = vector_op a (equivalent to scalar_op on the related lane)
4006 /// * d = extractelement <2 x i32> c, i32 0
4007 /// * store d
4008 /// Assuming both extractelement and store can be combine, we get rid of the
4009 /// transition.
4010 class VectorPromoteHelper {
4011   /// DataLayout associated with the current module.
4012   const DataLayout &DL;
4013
4014   /// Used to perform some checks on the legality of vector operations.
4015   const TargetLowering &TLI;
4016
4017   /// Used to estimated the cost of the promoted chain.
4018   const TargetTransformInfo &TTI;
4019
4020   /// The transition being moved downwards.
4021   Instruction *Transition;
4022   /// The sequence of instructions to be promoted.
4023   SmallVector<Instruction *, 4> InstsToBePromoted;
4024   /// Cost of combining a store and an extract.
4025   unsigned StoreExtractCombineCost;
4026   /// Instruction that will be combined with the transition.
4027   Instruction *CombineInst;
4028
4029   /// \brief The instruction that represents the current end of the transition.
4030   /// Since we are faking the promotion until we reach the end of the chain
4031   /// of computation, we need a way to get the current end of the transition.
4032   Instruction *getEndOfTransition() const {
4033     if (InstsToBePromoted.empty())
4034       return Transition;
4035     return InstsToBePromoted.back();
4036   }
4037
4038   /// \brief Return the index of the original value in the transition.
4039   /// E.g., for "extractelement <2 x i32> c, i32 1" the original value,
4040   /// c, is at index 0.
4041   unsigned getTransitionOriginalValueIdx() const {
4042     assert(isa<ExtractElementInst>(Transition) &&
4043            "Other kind of transitions are not supported yet");
4044     return 0;
4045   }
4046
4047   /// \brief Return the index of the index in the transition.
4048   /// E.g., for "extractelement <2 x i32> c, i32 0" the index
4049   /// is at index 1.
4050   unsigned getTransitionIdx() const {
4051     assert(isa<ExtractElementInst>(Transition) &&
4052            "Other kind of transitions are not supported yet");
4053     return 1;
4054   }
4055
4056   /// \brief Get the type of the transition.
4057   /// This is the type of the original value.
4058   /// E.g., for "extractelement <2 x i32> c, i32 1" the type of the
4059   /// transition is <2 x i32>.
4060   Type *getTransitionType() const {
4061     return Transition->getOperand(getTransitionOriginalValueIdx())->getType();
4062   }
4063
4064   /// \brief Promote \p ToBePromoted by moving \p Def downward through.
4065   /// I.e., we have the following sequence:
4066   /// Def = Transition <ty1> a to <ty2>
4067   /// b = ToBePromoted <ty2> Def, ...
4068   /// =>
4069   /// b = ToBePromoted <ty1> a, ...
4070   /// Def = Transition <ty1> ToBePromoted to <ty2>
4071   void promoteImpl(Instruction *ToBePromoted);
4072
4073   /// \brief Check whether or not it is profitable to promote all the
4074   /// instructions enqueued to be promoted.
4075   bool isProfitableToPromote() {
4076     Value *ValIdx = Transition->getOperand(getTransitionOriginalValueIdx());
4077     unsigned Index = isa<ConstantInt>(ValIdx)
4078                          ? cast<ConstantInt>(ValIdx)->getZExtValue()
4079                          : -1;
4080     Type *PromotedType = getTransitionType();
4081
4082     StoreInst *ST = cast<StoreInst>(CombineInst);
4083     unsigned AS = ST->getPointerAddressSpace();
4084     unsigned Align = ST->getAlignment();
4085     // Check if this store is supported.
4086     if (!TLI.allowsMisalignedMemoryAccesses(
4087             TLI.getValueType(DL, ST->getValueOperand()->getType()), AS,
4088             Align)) {
4089       // If this is not supported, there is no way we can combine
4090       // the extract with the store.
4091       return false;
4092     }
4093
4094     // The scalar chain of computation has to pay for the transition
4095     // scalar to vector.
4096     // The vector chain has to account for the combining cost.
4097     uint64_t ScalarCost =
4098         TTI.getVectorInstrCost(Transition->getOpcode(), PromotedType, Index);
4099     uint64_t VectorCost = StoreExtractCombineCost;
4100     for (const auto &Inst : InstsToBePromoted) {
4101       // Compute the cost.
4102       // By construction, all instructions being promoted are arithmetic ones.
4103       // Moreover, one argument is a constant that can be viewed as a splat
4104       // constant.
4105       Value *Arg0 = Inst->getOperand(0);
4106       bool IsArg0Constant = isa<UndefValue>(Arg0) || isa<ConstantInt>(Arg0) ||
4107                             isa<ConstantFP>(Arg0);
4108       TargetTransformInfo::OperandValueKind Arg0OVK =
4109           IsArg0Constant ? TargetTransformInfo::OK_UniformConstantValue
4110                          : TargetTransformInfo::OK_AnyValue;
4111       TargetTransformInfo::OperandValueKind Arg1OVK =
4112           !IsArg0Constant ? TargetTransformInfo::OK_UniformConstantValue
4113                           : TargetTransformInfo::OK_AnyValue;
4114       ScalarCost += TTI.getArithmeticInstrCost(
4115           Inst->getOpcode(), Inst->getType(), Arg0OVK, Arg1OVK);
4116       VectorCost += TTI.getArithmeticInstrCost(Inst->getOpcode(), PromotedType,
4117                                                Arg0OVK, Arg1OVK);
4118     }
4119     DEBUG(dbgs() << "Estimated cost of computation to be promoted:\nScalar: "
4120                  << ScalarCost << "\nVector: " << VectorCost << '\n');
4121     return ScalarCost > VectorCost;
4122   }
4123
4124   /// \brief Generate a constant vector with \p Val with the same
4125   /// number of elements as the transition.
4126   /// \p UseSplat defines whether or not \p Val should be replicated
4127   /// across the whole vector.
4128   /// In other words, if UseSplat == true, we generate <Val, Val, ..., Val>,
4129   /// otherwise we generate a vector with as many undef as possible:
4130   /// <undef, ..., undef, Val, undef, ..., undef> where \p Val is only
4131   /// used at the index of the extract.
4132   Value *getConstantVector(Constant *Val, bool UseSplat) const {
4133     unsigned ExtractIdx = UINT_MAX;
4134     if (!UseSplat) {
4135       // If we cannot determine where the constant must be, we have to
4136       // use a splat constant.
4137       Value *ValExtractIdx = Transition->getOperand(getTransitionIdx());
4138       if (ConstantInt *CstVal = dyn_cast<ConstantInt>(ValExtractIdx))
4139         ExtractIdx = CstVal->getSExtValue();
4140       else
4141         UseSplat = true;
4142     }
4143
4144     unsigned End = getTransitionType()->getVectorNumElements();
4145     if (UseSplat)
4146       return ConstantVector::getSplat(End, Val);
4147
4148     SmallVector<Constant *, 4> ConstVec;
4149     UndefValue *UndefVal = UndefValue::get(Val->getType());
4150     for (unsigned Idx = 0; Idx != End; ++Idx) {
4151       if (Idx == ExtractIdx)
4152         ConstVec.push_back(Val);
4153       else
4154         ConstVec.push_back(UndefVal);
4155     }
4156     return ConstantVector::get(ConstVec);
4157   }
4158
4159   /// \brief Check if promoting to a vector type an operand at \p OperandIdx
4160   /// in \p Use can trigger undefined behavior.
4161   static bool canCauseUndefinedBehavior(const Instruction *Use,
4162                                         unsigned OperandIdx) {
4163     // This is not safe to introduce undef when the operand is on
4164     // the right hand side of a division-like instruction.
4165     if (OperandIdx != 1)
4166       return false;
4167     switch (Use->getOpcode()) {
4168     default:
4169       return false;
4170     case Instruction::SDiv:
4171     case Instruction::UDiv:
4172     case Instruction::SRem:
4173     case Instruction::URem:
4174       return true;
4175     case Instruction::FDiv:
4176     case Instruction::FRem:
4177       return !Use->hasNoNaNs();
4178     }
4179     llvm_unreachable(nullptr);
4180   }
4181
4182 public:
4183   VectorPromoteHelper(const DataLayout &DL, const TargetLowering &TLI,
4184                       const TargetTransformInfo &TTI, Instruction *Transition,
4185                       unsigned CombineCost)
4186       : DL(DL), TLI(TLI), TTI(TTI), Transition(Transition),
4187         StoreExtractCombineCost(CombineCost), CombineInst(nullptr) {
4188     assert(Transition && "Do not know how to promote null");
4189   }
4190
4191   /// \brief Check if we can promote \p ToBePromoted to \p Type.
4192   bool canPromote(const Instruction *ToBePromoted) const {
4193     // We could support CastInst too.
4194     return isa<BinaryOperator>(ToBePromoted);
4195   }
4196
4197   /// \brief Check if it is profitable to promote \p ToBePromoted
4198   /// by moving downward the transition through.
4199   bool shouldPromote(const Instruction *ToBePromoted) const {
4200     // Promote only if all the operands can be statically expanded.
4201     // Indeed, we do not want to introduce any new kind of transitions.
4202     for (const Use &U : ToBePromoted->operands()) {
4203       const Value *Val = U.get();
4204       if (Val == getEndOfTransition()) {
4205         // If the use is a division and the transition is on the rhs,
4206         // we cannot promote the operation, otherwise we may create a
4207         // division by zero.
4208         if (canCauseUndefinedBehavior(ToBePromoted, U.getOperandNo()))
4209           return false;
4210         continue;
4211       }
4212       if (!isa<ConstantInt>(Val) && !isa<UndefValue>(Val) &&
4213           !isa<ConstantFP>(Val))
4214         return false;
4215     }
4216     // Check that the resulting operation is legal.
4217     int ISDOpcode = TLI.InstructionOpcodeToISD(ToBePromoted->getOpcode());
4218     if (!ISDOpcode)
4219       return false;
4220     return StressStoreExtract ||
4221            TLI.isOperationLegalOrCustom(
4222                ISDOpcode, TLI.getValueType(DL, getTransitionType(), true));
4223   }
4224
4225   /// \brief Check whether or not \p Use can be combined
4226   /// with the transition.
4227   /// I.e., is it possible to do Use(Transition) => AnotherUse?
4228   bool canCombine(const Instruction *Use) { return isa<StoreInst>(Use); }
4229
4230   /// \brief Record \p ToBePromoted as part of the chain to be promoted.
4231   void enqueueForPromotion(Instruction *ToBePromoted) {
4232     InstsToBePromoted.push_back(ToBePromoted);
4233   }
4234
4235   /// \brief Set the instruction that will be combined with the transition.
4236   void recordCombineInstruction(Instruction *ToBeCombined) {
4237     assert(canCombine(ToBeCombined) && "Unsupported instruction to combine");
4238     CombineInst = ToBeCombined;
4239   }
4240
4241   /// \brief Promote all the instructions enqueued for promotion if it is
4242   /// is profitable.
4243   /// \return True if the promotion happened, false otherwise.
4244   bool promote() {
4245     // Check if there is something to promote.
4246     // Right now, if we do not have anything to combine with,
4247     // we assume the promotion is not profitable.
4248     if (InstsToBePromoted.empty() || !CombineInst)
4249       return false;
4250
4251     // Check cost.
4252     if (!StressStoreExtract && !isProfitableToPromote())
4253       return false;
4254
4255     // Promote.
4256     for (auto &ToBePromoted : InstsToBePromoted)
4257       promoteImpl(ToBePromoted);
4258     InstsToBePromoted.clear();
4259     return true;
4260   }
4261 };
4262 } // End of anonymous namespace.
4263
4264 void VectorPromoteHelper::promoteImpl(Instruction *ToBePromoted) {
4265   // At this point, we know that all the operands of ToBePromoted but Def
4266   // can be statically promoted.
4267   // For Def, we need to use its parameter in ToBePromoted:
4268   // b = ToBePromoted ty1 a
4269   // Def = Transition ty1 b to ty2
4270   // Move the transition down.
4271   // 1. Replace all uses of the promoted operation by the transition.
4272   // = ... b => = ... Def.
4273   assert(ToBePromoted->getType() == Transition->getType() &&
4274          "The type of the result of the transition does not match "
4275          "the final type");
4276   ToBePromoted->replaceAllUsesWith(Transition);
4277   // 2. Update the type of the uses.
4278   // b = ToBePromoted ty2 Def => b = ToBePromoted ty1 Def.
4279   Type *TransitionTy = getTransitionType();
4280   ToBePromoted->mutateType(TransitionTy);
4281   // 3. Update all the operands of the promoted operation with promoted
4282   // operands.
4283   // b = ToBePromoted ty1 Def => b = ToBePromoted ty1 a.
4284   for (Use &U : ToBePromoted->operands()) {
4285     Value *Val = U.get();
4286     Value *NewVal = nullptr;
4287     if (Val == Transition)
4288       NewVal = Transition->getOperand(getTransitionOriginalValueIdx());
4289     else if (isa<UndefValue>(Val) || isa<ConstantInt>(Val) ||
4290              isa<ConstantFP>(Val)) {
4291       // Use a splat constant if it is not safe to use undef.
4292       NewVal = getConstantVector(
4293           cast<Constant>(Val),
4294           isa<UndefValue>(Val) ||
4295               canCauseUndefinedBehavior(ToBePromoted, U.getOperandNo()));
4296     } else
4297       llvm_unreachable("Did you modified shouldPromote and forgot to update "
4298                        "this?");
4299     ToBePromoted->setOperand(U.getOperandNo(), NewVal);
4300   }
4301   Transition->removeFromParent();
4302   Transition->insertAfter(ToBePromoted);
4303   Transition->setOperand(getTransitionOriginalValueIdx(), ToBePromoted);
4304 }
4305
4306 /// Some targets can do store(extractelement) with one instruction.
4307 /// Try to push the extractelement towards the stores when the target
4308 /// has this feature and this is profitable.
4309 bool CodeGenPrepare::optimizeExtractElementInst(Instruction *Inst) {
4310   unsigned CombineCost = UINT_MAX;
4311   if (DisableStoreExtract || !TLI ||
4312       (!StressStoreExtract &&
4313        !TLI->canCombineStoreAndExtract(Inst->getOperand(0)->getType(),
4314                                        Inst->getOperand(1), CombineCost)))
4315     return false;
4316
4317   // At this point we know that Inst is a vector to scalar transition.
4318   // Try to move it down the def-use chain, until:
4319   // - We can combine the transition with its single use
4320   //   => we got rid of the transition.
4321   // - We escape the current basic block
4322   //   => we would need to check that we are moving it at a cheaper place and
4323   //      we do not do that for now.
4324   BasicBlock *Parent = Inst->getParent();
4325   DEBUG(dbgs() << "Found an interesting transition: " << *Inst << '\n');
4326   VectorPromoteHelper VPH(*DL, *TLI, *TTI, Inst, CombineCost);
4327   // If the transition has more than one use, assume this is not going to be
4328   // beneficial.
4329   while (Inst->hasOneUse()) {
4330     Instruction *ToBePromoted = cast<Instruction>(*Inst->user_begin());
4331     DEBUG(dbgs() << "Use: " << *ToBePromoted << '\n');
4332
4333     if (ToBePromoted->getParent() != Parent) {
4334       DEBUG(dbgs() << "Instruction to promote is in a different block ("
4335                    << ToBePromoted->getParent()->getName()
4336                    << ") than the transition (" << Parent->getName() << ").\n");
4337       return false;
4338     }
4339
4340     if (VPH.canCombine(ToBePromoted)) {
4341       DEBUG(dbgs() << "Assume " << *Inst << '\n'
4342                    << "will be combined with: " << *ToBePromoted << '\n');
4343       VPH.recordCombineInstruction(ToBePromoted);
4344       bool Changed = VPH.promote();
4345       NumStoreExtractExposed += Changed;
4346       return Changed;
4347     }
4348
4349     DEBUG(dbgs() << "Try promoting.\n");
4350     if (!VPH.canPromote(ToBePromoted) || !VPH.shouldPromote(ToBePromoted))
4351       return false;
4352
4353     DEBUG(dbgs() << "Promoting is possible... Enqueue for promotion!\n");
4354
4355     VPH.enqueueForPromotion(ToBePromoted);
4356     Inst = ToBePromoted;
4357   }
4358   return false;
4359 }
4360
4361 bool CodeGenPrepare::optimizeInst(Instruction *I, bool& ModifiedDT) {
4362   // Bail out if we inserted the instruction to prevent optimizations from
4363   // stepping on each other's toes.
4364   if (InsertedInsts.count(I))
4365     return false;
4366
4367   if (PHINode *P = dyn_cast<PHINode>(I)) {
4368     // It is possible for very late stage optimizations (such as SimplifyCFG)
4369     // to introduce PHI nodes too late to be cleaned up.  If we detect such a
4370     // trivial PHI, go ahead and zap it here.
4371     if (Value *V = SimplifyInstruction(P, *DL, TLInfo, nullptr)) {
4372       P->replaceAllUsesWith(V);
4373       P->eraseFromParent();
4374       ++NumPHIsElim;
4375       return true;
4376     }
4377     return false;
4378   }
4379
4380   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(I)) {
4381     // If the source of the cast is a constant, then this should have
4382     // already been constant folded.  The only reason NOT to constant fold
4383     // it is if something (e.g. LSR) was careful to place the constant
4384     // evaluation in a block other than then one that uses it (e.g. to hoist
4385     // the address of globals out of a loop).  If this is the case, we don't
4386     // want to forward-subst the cast.
4387     if (isa<Constant>(CI->getOperand(0)))
4388       return false;
4389
4390     if (TLI && OptimizeNoopCopyExpression(CI, *TLI, *DL))
4391       return true;
4392
4393     if (isa<ZExtInst>(I) || isa<SExtInst>(I)) {
4394       /// Sink a zext or sext into its user blocks if the target type doesn't
4395       /// fit in one register
4396       if (TLI &&
4397           TLI->getTypeAction(CI->getContext(),
4398                              TLI->getValueType(*DL, CI->getType())) ==
4399               TargetLowering::TypeExpandInteger) {
4400         return SinkCast(CI);
4401       } else {
4402         bool MadeChange = moveExtToFormExtLoad(I);
4403         return MadeChange | optimizeExtUses(I);
4404       }
4405     }
4406     return false;
4407   }
4408
4409   if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(I))
4410     if (!TLI || !TLI->hasMultipleConditionRegisters())
4411       return OptimizeCmpExpression(CI);
4412
4413   if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
4414     stripInvariantGroupMetadata(*LI);
4415     if (TLI) {
4416       unsigned AS = LI->getPointerAddressSpace();
4417       return optimizeMemoryInst(I, I->getOperand(0), LI->getType(), AS);
4418     }
4419     return false;
4420   }
4421
4422   if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(I)) {
4423     stripInvariantGroupMetadata(*SI);
4424     if (TLI) {
4425       unsigned AS = SI->getPointerAddressSpace();
4426       return optimizeMemoryInst(I, SI->getOperand(1),
4427                                 SI->getOperand(0)->getType(), AS);
4428     }
4429     return false;
4430   }
4431
4432   BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(I);
4433
4434   if (BinOp && (BinOp->getOpcode() == Instruction::AShr ||
4435                 BinOp->getOpcode() == Instruction::LShr)) {
4436     ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(BinOp->getOperand(1));
4437     if (TLI && CI && TLI->hasExtractBitsInsn())
4438       return OptimizeExtractBits(BinOp, CI, *TLI, *DL);
4439
4440     return false;
4441   }
4442
4443   if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(I)) {
4444     if (GEPI->hasAllZeroIndices()) {
4445       /// The GEP operand must be a pointer, so must its result -> BitCast
4446       Instruction *NC = new BitCastInst(GEPI->getOperand(0), GEPI->getType(),
4447                                         GEPI->getName(), GEPI);
4448       GEPI->replaceAllUsesWith(NC);
4449       GEPI->eraseFromParent();
4450       ++NumGEPsElim;
4451       optimizeInst(NC, ModifiedDT);
4452       return true;
4453     }
4454     return false;
4455   }
4456
4457   if (CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(I))
4458     return optimizeCallInst(CI, ModifiedDT);
4459
4460   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(I))
4461     return optimizeSelectInst(SI);
4462
4463   if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(I))
4464     return optimizeShuffleVectorInst(SVI);
4465
4466   if (isa<ExtractElementInst>(I))
4467     return optimizeExtractElementInst(I);
4468
4469   return false;
4470 }
4471
4472 // In this pass we look for GEP and cast instructions that are used
4473 // across basic blocks and rewrite them to improve basic-block-at-a-time
4474 // selection.
4475 bool CodeGenPrepare::optimizeBlock(BasicBlock &BB, bool& ModifiedDT) {
4476   SunkAddrs.clear();
4477   bool MadeChange = false;
4478
4479   CurInstIterator = BB.begin();
4480   while (CurInstIterator != BB.end()) {
4481     MadeChange |= optimizeInst(CurInstIterator++, ModifiedDT);
4482     if (ModifiedDT)
4483       return true;
4484   }
4485   MadeChange |= dupRetToEnableTailCallOpts(&BB);
4486
4487   return MadeChange;
4488 }
4489
4490 // llvm.dbg.value is far away from the value then iSel may not be able
4491 // handle it properly. iSel will drop llvm.dbg.value if it can not
4492 // find a node corresponding to the value.
4493 bool CodeGenPrepare::placeDbgValues(Function &F) {
4494   bool MadeChange = false;
4495   for (BasicBlock &BB : F) {
4496     Instruction *PrevNonDbgInst = nullptr;
4497     for (BasicBlock::iterator BI = BB.begin(), BE = BB.end(); BI != BE;) {
4498       Instruction *Insn = BI++;
4499       DbgValueInst *DVI = dyn_cast<DbgValueInst>(Insn);
4500       // Leave dbg.values that refer to an alloca alone. These
4501       // instrinsics describe the address of a variable (= the alloca)
4502       // being taken.  They should not be moved next to the alloca
4503       // (and to the beginning of the scope), but rather stay close to
4504       // where said address is used.
4505       if (!DVI || (DVI->getValue() && isa<AllocaInst>(DVI->getValue()))) {
4506         PrevNonDbgInst = Insn;
4507         continue;
4508       }
4509
4510       Instruction *VI = dyn_cast_or_null<Instruction>(DVI->getValue());
4511       if (VI && VI != PrevNonDbgInst && !VI->isTerminator()) {
4512         DEBUG(dbgs() << "Moving Debug Value before :\n" << *DVI << ' ' << *VI);
4513         DVI->removeFromParent();
4514         if (isa<PHINode>(VI))
4515           DVI->insertBefore(VI->getParent()->getFirstInsertionPt());
4516         else
4517           DVI->insertAfter(VI);
4518         MadeChange = true;
4519         ++NumDbgValueMoved;
4520       }
4521     }
4522   }
4523   return MadeChange;
4524 }
4525
4526 // If there is a sequence that branches based on comparing a single bit
4527 // against zero that can be combined into a single instruction, and the
4528 // target supports folding these into a single instruction, sink the
4529 // mask and compare into the branch uses. Do this before OptimizeBlock ->
4530 // OptimizeInst -> OptimizeCmpExpression, which perturbs the pattern being
4531 // searched for.
4532 bool CodeGenPrepare::sinkAndCmp(Function &F) {
4533   if (!EnableAndCmpSinking)
4534     return false;
4535   if (!TLI || !TLI->isMaskAndBranchFoldingLegal())
4536     return false;
4537   bool MadeChange = false;
4538   for (Function::iterator I = F.begin(), E = F.end(); I != E; ) {
4539     BasicBlock *BB = I++;
4540
4541     // Does this BB end with the following?
4542     //   %andVal = and %val, #single-bit-set
4543     //   %icmpVal = icmp %andResult, 0
4544     //   br i1 %cmpVal label %dest1, label %dest2"
4545     BranchInst *Brcc = dyn_cast<BranchInst>(BB->getTerminator());
4546     if (!Brcc || !Brcc->isConditional())
4547       continue;
4548     ICmpInst *Cmp = dyn_cast<ICmpInst>(Brcc->getOperand(0));
4549     if (!Cmp || Cmp->getParent() != BB)
4550       continue;
4551     ConstantInt *Zero = dyn_cast<ConstantInt>(Cmp->getOperand(1));
4552     if (!Zero || !Zero->isZero())
4553       continue;
4554     Instruction *And = dyn_cast<Instruction>(Cmp->getOperand(0));
4555     if (!And || And->getOpcode() != Instruction::And || And->getParent() != BB)
4556       continue;
4557     ConstantInt* Mask = dyn_cast<ConstantInt>(And->getOperand(1));
4558     if (!Mask || !Mask->getUniqueInteger().isPowerOf2())
4559       continue;
4560     DEBUG(dbgs() << "found and; icmp ?,0; brcc\n"); DEBUG(BB->dump());
4561
4562     // Push the "and; icmp" for any users that are conditional branches.
4563     // Since there can only be one branch use per BB, we don't need to keep
4564     // track of which BBs we insert into.
4565     for (Value::use_iterator UI = Cmp->use_begin(), E = Cmp->use_end();
4566          UI != E; ) {
4567       Use &TheUse = *UI;
4568       // Find brcc use.
4569       BranchInst *BrccUser = dyn_cast<BranchInst>(*UI);
4570       ++UI;
4571       if (!BrccUser || !BrccUser->isConditional())
4572         continue;
4573       BasicBlock *UserBB = BrccUser->getParent();
4574       if (UserBB == BB) continue;
4575       DEBUG(dbgs() << "found Brcc use\n");
4576
4577       // Sink the "and; icmp" to use.
4578       MadeChange = true;
4579       BinaryOperator *NewAnd =
4580         BinaryOperator::CreateAnd(And->getOperand(0), And->getOperand(1), "",
4581                                   BrccUser);
4582       CmpInst *NewCmp =
4583         CmpInst::Create(Cmp->getOpcode(), Cmp->getPredicate(), NewAnd, Zero,
4584                         "", BrccUser);
4585       TheUse = NewCmp;
4586       ++NumAndCmpsMoved;
4587       DEBUG(BrccUser->getParent()->dump());
4588     }
4589   }
4590   return MadeChange;
4591 }
4592
4593 /// \brief Retrieve the probabilities of a conditional branch. Returns true on
4594 /// success, or returns false if no or invalid metadata was found.
4595 static bool extractBranchMetadata(BranchInst *BI,
4596                                   uint64_t &ProbTrue, uint64_t &ProbFalse) {
4597   assert(BI->isConditional() &&
4598          "Looking for probabilities on unconditional branch?");
4599   auto *ProfileData = BI->getMetadata(LLVMContext::MD_prof);
4600   if (!ProfileData || ProfileData->getNumOperands() != 3)
4601     return false;
4602
4603   const auto *CITrue =
4604       mdconst::dyn_extract<ConstantInt>(ProfileData->getOperand(1));
4605   const auto *CIFalse =
4606       mdconst::dyn_extract<ConstantInt>(ProfileData->getOperand(2));
4607   if (!CITrue || !CIFalse)
4608     return false;
4609
4610   ProbTrue = CITrue->getValue().getZExtValue();
4611   ProbFalse = CIFalse->getValue().getZExtValue();
4612
4613   return true;
4614 }
4615
4616 /// \brief Scale down both weights to fit into uint32_t.
4617 static void scaleWeights(uint64_t &NewTrue, uint64_t &NewFalse) {
4618   uint64_t NewMax = (NewTrue > NewFalse) ? NewTrue : NewFalse;
4619   uint32_t Scale = (NewMax / UINT32_MAX) + 1;
4620   NewTrue = NewTrue / Scale;
4621   NewFalse = NewFalse / Scale;
4622 }
4623
4624 /// \brief Some targets prefer to split a conditional branch like:
4625 /// \code
4626 ///   %0 = icmp ne i32 %a, 0
4627 ///   %1 = icmp ne i32 %b, 0
4628 ///   %or.cond = or i1 %0, %1
4629 ///   br i1 %or.cond, label %TrueBB, label %FalseBB
4630 /// \endcode
4631 /// into multiple branch instructions like:
4632 /// \code
4633 ///   bb1:
4634 ///     %0 = icmp ne i32 %a, 0
4635 ///     br i1 %0, label %TrueBB, label %bb2
4636 ///   bb2:
4637 ///     %1 = icmp ne i32 %b, 0
4638 ///     br i1 %1, label %TrueBB, label %FalseBB
4639 /// \endcode
4640 /// This usually allows instruction selection to do even further optimizations
4641 /// and combine the compare with the branch instruction. Currently this is
4642 /// applied for targets which have "cheap" jump instructions.
4643 ///
4644 /// FIXME: Remove the (equivalent?) implementation in SelectionDAG.
4645 ///
4646 bool CodeGenPrepare::splitBranchCondition(Function &F) {
4647   if (!TM || !TM->Options.EnableFastISel || !TLI || TLI->isJumpExpensive())
4648     return false;
4649
4650   bool MadeChange = false;
4651   for (auto &BB : F) {
4652     // Does this BB end with the following?
4653     //   %cond1 = icmp|fcmp|binary instruction ...
4654     //   %cond2 = icmp|fcmp|binary instruction ...
4655     //   %cond.or = or|and i1 %cond1, cond2
4656     //   br i1 %cond.or label %dest1, label %dest2"
4657     BinaryOperator *LogicOp;
4658     BasicBlock *TBB, *FBB;
4659     if (!match(BB.getTerminator(), m_Br(m_OneUse(m_BinOp(LogicOp)), TBB, FBB)))
4660       continue;
4661
4662     auto *Br1 = cast<BranchInst>(BB.getTerminator());
4663     if (Br1->getMetadata(LLVMContext::MD_unpredictable))
4664       continue;
4665
4666     unsigned Opc;
4667     Value *Cond1, *Cond2;
4668     if (match(LogicOp, m_And(m_OneUse(m_Value(Cond1)),
4669                              m_OneUse(m_Value(Cond2)))))
4670       Opc = Instruction::And;
4671     else if (match(LogicOp, m_Or(m_OneUse(m_Value(Cond1)),
4672                                  m_OneUse(m_Value(Cond2)))))
4673       Opc = Instruction::Or;
4674     else
4675       continue;
4676
4677     if (!match(Cond1, m_CombineOr(m_Cmp(), m_BinOp())) ||
4678         !match(Cond2, m_CombineOr(m_Cmp(), m_BinOp()))   )
4679       continue;
4680
4681     DEBUG(dbgs() << "Before branch condition splitting\n"; BB.dump());
4682
4683     // Create a new BB.
4684     auto *InsertBefore = std::next(Function::iterator(BB))
4685         .getNodePtrUnchecked();
4686     auto TmpBB = BasicBlock::Create(BB.getContext(),
4687                                     BB.getName() + ".cond.split",
4688                                     BB.getParent(), InsertBefore);
4689
4690     // Update original basic block by using the first condition directly by the
4691     // branch instruction and removing the no longer needed and/or instruction.
4692     Br1->setCondition(Cond1);
4693     LogicOp->eraseFromParent();
4694
4695     // Depending on the conditon we have to either replace the true or the false
4696     // successor of the original branch instruction.
4697     if (Opc == Instruction::And)
4698       Br1->setSuccessor(0, TmpBB);
4699     else
4700       Br1->setSuccessor(1, TmpBB);
4701
4702     // Fill in the new basic block.
4703     auto *Br2 = IRBuilder<>(TmpBB).CreateCondBr(Cond2, TBB, FBB);
4704     if (auto *I = dyn_cast<Instruction>(Cond2)) {
4705       I->removeFromParent();
4706       I->insertBefore(Br2);
4707     }
4708
4709     // Update PHI nodes in both successors. The original BB needs to be
4710     // replaced in one succesor's PHI nodes, because the branch comes now from
4711     // the newly generated BB (NewBB). In the other successor we need to add one
4712     // incoming edge to the PHI nodes, because both branch instructions target
4713     // now the same successor. Depending on the original branch condition
4714     // (and/or) we have to swap the successors (TrueDest, FalseDest), so that
4715     // we perfrom the correct update for the PHI nodes.
4716     // This doesn't change the successor order of the just created branch
4717     // instruction (or any other instruction).
4718     if (Opc == Instruction::Or)
4719       std::swap(TBB, FBB);
4720
4721     // Replace the old BB with the new BB.
4722     for (auto &I : *TBB) {
4723       PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(&I);
4724       if (!PN)
4725         break;
4726       int i;
4727       while ((i = PN->getBasicBlockIndex(&BB)) >= 0)
4728         PN->setIncomingBlock(i, TmpBB);
4729     }
4730
4731     // Add another incoming edge form the new BB.
4732     for (auto &I : *FBB) {
4733       PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(&I);
4734       if (!PN)
4735         break;
4736       auto *Val = PN->getIncomingValueForBlock(&BB);
4737       PN->addIncoming(Val, TmpBB);
4738     }
4739
4740     // Update the branch weights (from SelectionDAGBuilder::
4741     // FindMergedConditions).
4742     if (Opc == Instruction::Or) {
4743       // Codegen X | Y as:
4744       // BB1:
4745       //   jmp_if_X TBB
4746       //   jmp TmpBB
4747       // TmpBB:
4748       //   jmp_if_Y TBB
4749       //   jmp FBB
4750       //
4751
4752       // We have flexibility in setting Prob for BB1 and Prob for NewBB.
4753       // The requirement is that
4754       //   TrueProb for BB1 + (FalseProb for BB1 * TrueProb for TmpBB)
4755       //     = TrueProb for orignal BB.
4756       // Assuming the orignal weights are A and B, one choice is to set BB1's
4757       // weights to A and A+2B, and set TmpBB's weights to A and 2B. This choice
4758       // assumes that
4759       //   TrueProb for BB1 == FalseProb for BB1 * TrueProb for TmpBB.
4760       // Another choice is to assume TrueProb for BB1 equals to TrueProb for
4761       // TmpBB, but the math is more complicated.
4762       uint64_t TrueWeight, FalseWeight;
4763       if (extractBranchMetadata(Br1, TrueWeight, FalseWeight)) {
4764         uint64_t NewTrueWeight = TrueWeight;
4765         uint64_t NewFalseWeight = TrueWeight + 2 * FalseWeight;
4766         scaleWeights(NewTrueWeight, NewFalseWeight);
4767         Br1->setMetadata(LLVMContext::MD_prof, MDBuilder(Br1->getContext())
4768                          .createBranchWeights(TrueWeight, FalseWeight));
4769
4770         NewTrueWeight = TrueWeight;
4771         NewFalseWeight = 2 * FalseWeight;
4772         scaleWeights(NewTrueWeight, NewFalseWeight);
4773         Br2->setMetadata(LLVMContext::MD_prof, MDBuilder(Br2->getContext())
4774                          .createBranchWeights(TrueWeight, FalseWeight));
4775       }
4776     } else {
4777       // Codegen X & Y as:
4778       // BB1:
4779       //   jmp_if_X TmpBB
4780       //   jmp FBB
4781       // TmpBB:
4782       //   jmp_if_Y TBB
4783       //   jmp FBB
4784       //
4785       //  This requires creation of TmpBB after CurBB.
4786
4787       // We have flexibility in setting Prob for BB1 and Prob for TmpBB.
4788       // The requirement is that
4789       //   FalseProb for BB1 + (TrueProb for BB1 * FalseProb for TmpBB)
4790       //     = FalseProb for orignal BB.
4791       // Assuming the orignal weights are A and B, one choice is to set BB1's
4792       // weights to 2A+B and B, and set TmpBB's weights to 2A and B. This choice
4793       // assumes that
4794       //   FalseProb for BB1 == TrueProb for BB1 * FalseProb for TmpBB.
4795       uint64_t TrueWeight, FalseWeight;
4796       if (extractBranchMetadata(Br1, TrueWeight, FalseWeight)) {
4797         uint64_t NewTrueWeight = 2 * TrueWeight + FalseWeight;
4798         uint64_t NewFalseWeight = FalseWeight;
4799         scaleWeights(NewTrueWeight, NewFalseWeight);
4800         Br1->setMetadata(LLVMContext::MD_prof, MDBuilder(Br1->getContext())
4801                          .createBranchWeights(TrueWeight, FalseWeight));
4802
4803         NewTrueWeight = 2 * TrueWeight;
4804         NewFalseWeight = FalseWeight;
4805         scaleWeights(NewTrueWeight, NewFalseWeight);
4806         Br2->setMetadata(LLVMContext::MD_prof, MDBuilder(Br2->getContext())
4807                          .createBranchWeights(TrueWeight, FalseWeight));
4808       }
4809     }
4810
4811     // Note: No point in getting fancy here, since the DT info is never
4812     // available to CodeGenPrepare.
4813     ModifiedDT = true;
4814
4815     MadeChange = true;
4816
4817     DEBUG(dbgs() << "After branch condition splitting\n"; BB.dump();
4818           TmpBB->dump());
4819   }
4820   return MadeChange;
4821 }
4822
4823 void CodeGenPrepare::stripInvariantGroupMetadata(Instruction &I) {
4824   if (auto *InvariantMD = I.getMetadata(LLVMContext::MD_invariant_group))
4825     I.dropUnknownNonDebugMetadata(InvariantMD->getMetadataID());
4826 }