Implement rdar://7860110 (also in target/readme.txt) narrowing
[oota-llvm.git] / lib / Target / README.txt
1 Target Independent Opportunities:
2
3 //===---------------------------------------------------------------------===//
4
5 Dead argument elimination should be enhanced to handle cases when an argument is
6 dead to an externally visible function.  Though the argument can't be removed
7 from the externally visible function, the caller doesn't need to pass it in.
8 For example in this testcase:
9
10   void foo(int X) __attribute__((noinline));
11   void foo(int X) { sideeffect(); }
12   void bar(int A) { foo(A+1); }
13
14 We compile bar to:
15
16 define void @bar(i32 %A) nounwind ssp {
17   %0 = add nsw i32 %A, 1                          ; <i32> [#uses=1]
18   tail call void @foo(i32 %0) nounwind noinline ssp
19   ret void
20 }
21
22 The add is dead, we could pass in 'i32 undef' instead.  This occurs for C++
23 templates etc, which usually have linkonce_odr/weak_odr linkage, not internal
24 linkage.
25
26 //===---------------------------------------------------------------------===//
27
28 With the recent changes to make the implicit def/use set explicit in
29 machineinstrs, we should change the target descriptions for 'call' instructions
30 so that the .td files don't list all the call-clobbered registers as implicit
31 defs.  Instead, these should be added by the code generator (e.g. on the dag).
32
33 This has a number of uses:
34
35 1. PPC32/64 and X86 32/64 can avoid having multiple copies of call instructions
36    for their different impdef sets.
37 2. Targets with multiple calling convs (e.g. x86) which have different clobber
38    sets don't need copies of call instructions.
39 3. 'Interprocedural register allocation' can be done to reduce the clobber sets
40    of calls.
41
42 //===---------------------------------------------------------------------===//
43
44 Make the PPC branch selector target independant
45
46 //===---------------------------------------------------------------------===//
47
48 Get the C front-end to expand hypot(x,y) -> llvm.sqrt(x*x+y*y) when errno and
49 precision don't matter (ffastmath).  Misc/mandel will like this. :)  This isn't
50 safe in general, even on darwin.  See the libm implementation of hypot for
51 examples (which special case when x/y are exactly zero to get signed zeros etc
52 right).
53
54 //===---------------------------------------------------------------------===//
55
56 Solve this DAG isel folding deficiency:
57
58 int X, Y;
59
60 void fn1(void)
61 {
62   X = X | (Y << 3);
63 }
64
65 compiles to
66
67 fn1:
68         movl Y, %eax
69         shll $3, %eax
70         orl X, %eax
71         movl %eax, X
72         ret
73
74 The problem is the store's chain operand is not the load X but rather
75 a TokenFactor of the load X and load Y, which prevents the folding.
76
77 There are two ways to fix this:
78
79 1. The dag combiner can start using alias analysis to realize that y/x
80    don't alias, making the store to X not dependent on the load from Y.
81 2. The generated isel could be made smarter in the case it can't
82    disambiguate the pointers.
83
84 Number 1 is the preferred solution.
85
86 This has been "fixed" by a TableGen hack. But that is a short term workaround
87 which will be removed once the proper fix is made.
88
89 //===---------------------------------------------------------------------===//
90
91 On targets with expensive 64-bit multiply, we could LSR this:
92
93 for (i = ...; ++i) {
94    x = 1ULL << i;
95
96 into:
97  long long tmp = 1;
98  for (i = ...; ++i, tmp+=tmp)
99    x = tmp;
100
101 This would be a win on ppc32, but not x86 or ppc64.
102
103 //===---------------------------------------------------------------------===//
104
105 Shrink: (setlt (loadi32 P), 0) -> (setlt (loadi8 Phi), 0)
106
107 //===---------------------------------------------------------------------===//
108
109 Reassociate should turn things like:
110
111 int factorial(int X) {
112  return X*X*X*X*X*X*X*X;
113 }
114
115 into llvm.powi calls, allowing the code generator to produce balanced
116 multiplication trees.
117
118 First, the intrinsic needs to be extended to support integers, and second the
119 code generator needs to be enhanced to lower these to multiplication trees.
120
121 //===---------------------------------------------------------------------===//
122
123 Interesting? testcase for add/shift/mul reassoc:
124
125 int bar(int x, int y) {
126   return x*x*x+y+x*x*x*x*x*y*y*y*y;
127 }
128 int foo(int z, int n) {
129   return bar(z, n) + bar(2*z, 2*n);
130 }
131
132 This is blocked on not handling X*X*X -> powi(X, 3) (see note above).  The issue
133 is that we end up getting t = 2*X  s = t*t   and don't turn this into 4*X*X,
134 which is the same number of multiplies and is canonical, because the 2*X has
135 multiple uses.  Here's a simple example:
136
137 define i32 @test15(i32 %X1) {
138   %B = mul i32 %X1, 47   ; X1*47
139   %C = mul i32 %B, %B
140   ret i32 %C
141 }
142
143
144 //===---------------------------------------------------------------------===//
145
146 Reassociate should handle the example in GCC PR16157:
147
148 extern int a0, a1, a2, a3, a4; extern int b0, b1, b2, b3, b4; 
149 void f () {  /* this can be optimized to four additions... */ 
150         b4 = a4 + a3 + a2 + a1 + a0; 
151         b3 = a3 + a2 + a1 + a0; 
152         b2 = a2 + a1 + a0; 
153         b1 = a1 + a0; 
154
155
156 This requires reassociating to forms of expressions that are already available,
157 something that reassoc doesn't think about yet.
158
159
160 //===---------------------------------------------------------------------===//
161
162 This function: (derived from GCC PR19988)
163 double foo(double x, double y) {
164   return ((x + 0.1234 * y) * (x + -0.1234 * y));
165 }
166
167 compiles to:
168 _foo:
169         movapd  %xmm1, %xmm2
170         mulsd   LCPI1_1(%rip), %xmm1
171         mulsd   LCPI1_0(%rip), %xmm2
172         addsd   %xmm0, %xmm1
173         addsd   %xmm0, %xmm2
174         movapd  %xmm1, %xmm0
175         mulsd   %xmm2, %xmm0
176         ret
177
178 Reassociate should be able to turn it into:
179
180 double foo(double x, double y) {
181   return ((x + 0.1234 * y) * (x - 0.1234 * y));
182 }
183
184 Which allows the multiply by constant to be CSE'd, producing:
185
186 _foo:
187         mulsd   LCPI1_0(%rip), %xmm1
188         movapd  %xmm1, %xmm2
189         addsd   %xmm0, %xmm2
190         subsd   %xmm1, %xmm0
191         mulsd   %xmm2, %xmm0
192         ret
193
194 This doesn't need -ffast-math support at all.  This is particularly bad because
195 the llvm-gcc frontend is canonicalizing the later into the former, but clang
196 doesn't have this problem.
197
198 //===---------------------------------------------------------------------===//
199
200 These two functions should generate the same code on big-endian systems:
201
202 int g(int *j,int *l)  {  return memcmp(j,l,4);  }
203 int h(int *j, int *l) {  return *j - *l; }
204
205 this could be done in SelectionDAGISel.cpp, along with other special cases,
206 for 1,2,4,8 bytes.
207
208 //===---------------------------------------------------------------------===//
209
210 It would be nice to revert this patch:
211 http://lists.cs.uiuc.edu/pipermail/llvm-commits/Week-of-Mon-20060213/031986.html
212
213 And teach the dag combiner enough to simplify the code expanded before 
214 legalize.  It seems plausible that this knowledge would let it simplify other
215 stuff too.
216
217 //===---------------------------------------------------------------------===//
218
219 For vector types, TargetData.cpp::getTypeInfo() returns alignment that is equal
220 to the type size. It works but can be overly conservative as the alignment of
221 specific vector types are target dependent.
222
223 //===---------------------------------------------------------------------===//
224
225 We should produce an unaligned load from code like this:
226
227 v4sf example(float *P) {
228   return (v4sf){P[0], P[1], P[2], P[3] };
229 }
230
231 //===---------------------------------------------------------------------===//
232
233 Add support for conditional increments, and other related patterns.  Instead
234 of:
235
236         movl 136(%esp), %eax
237         cmpl $0, %eax
238         je LBB16_2      #cond_next
239 LBB16_1:        #cond_true
240         incl _foo
241 LBB16_2:        #cond_next
242
243 emit:
244         movl    _foo, %eax
245         cmpl    $1, %edi
246         sbbl    $-1, %eax
247         movl    %eax, _foo
248
249 //===---------------------------------------------------------------------===//
250
251 Combine: a = sin(x), b = cos(x) into a,b = sincos(x).
252
253 Expand these to calls of sin/cos and stores:
254       double sincos(double x, double *sin, double *cos);
255       float sincosf(float x, float *sin, float *cos);
256       long double sincosl(long double x, long double *sin, long double *cos);
257
258 Doing so could allow SROA of the destination pointers.  See also:
259 http://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=17687
260
261 This is now easily doable with MRVs.  We could even make an intrinsic for this
262 if anyone cared enough about sincos.
263
264 //===---------------------------------------------------------------------===//
265
266 quantum_sigma_x in 462.libquantum contains the following loop:
267
268       for(i=0; i<reg->size; i++)
269         {
270           /* Flip the target bit of each basis state */
271           reg->node[i].state ^= ((MAX_UNSIGNED) 1 << target);
272         } 
273
274 Where MAX_UNSIGNED/state is a 64-bit int.  On a 32-bit platform it would be just
275 so cool to turn it into something like:
276
277    long long Res = ((MAX_UNSIGNED) 1 << target);
278    if (target < 32) {
279      for(i=0; i<reg->size; i++)
280        reg->node[i].state ^= Res & 0xFFFFFFFFULL;
281    } else {
282      for(i=0; i<reg->size; i++)
283        reg->node[i].state ^= Res & 0xFFFFFFFF00000000ULL
284    }
285    
286 ... which would only do one 32-bit XOR per loop iteration instead of two.
287
288 It would also be nice to recognize the reg->size doesn't alias reg->node[i], but
289 this requires TBAA.
290
291 //===---------------------------------------------------------------------===//
292
293 This isn't recognized as bswap by instcombine (yes, it really is bswap):
294
295 unsigned long reverse(unsigned v) {
296     unsigned t;
297     t = v ^ ((v << 16) | (v >> 16));
298     t &= ~0xff0000;
299     v = (v << 24) | (v >> 8);
300     return v ^ (t >> 8);
301 }
302
303 //===---------------------------------------------------------------------===//
304
305 [LOOP RECOGNITION]
306
307 These idioms should be recognized as popcount (see PR1488):
308
309 unsigned countbits_slow(unsigned v) {
310   unsigned c;
311   for (c = 0; v; v >>= 1)
312     c += v & 1;
313   return c;
314 }
315 unsigned countbits_fast(unsigned v){
316   unsigned c;
317   for (c = 0; v; c++)
318     v &= v - 1; // clear the least significant bit set
319   return c;
320 }
321
322 BITBOARD = unsigned long long
323 int PopCnt(register BITBOARD a) {
324   register int c=0;
325   while(a) {
326     c++;
327     a &= a - 1;
328   }
329   return c;
330 }
331 unsigned int popcount(unsigned int input) {
332   unsigned int count = 0;
333   for (unsigned int i =  0; i < 4 * 8; i++)
334     count += (input >> i) & i;
335   return count;
336 }
337
338 This is a form of idiom recognition for loops, the same thing that could be
339 useful for recognizing memset/memcpy.
340
341 //===---------------------------------------------------------------------===//
342
343 These should turn into single 16-bit (unaligned?) loads on little/big endian
344 processors.
345
346 unsigned short read_16_le(const unsigned char *adr) {
347   return adr[0] | (adr[1] << 8);
348 }
349 unsigned short read_16_be(const unsigned char *adr) {
350   return (adr[0] << 8) | adr[1];
351 }
352
353 //===---------------------------------------------------------------------===//
354
355 -instcombine should handle this transform:
356    icmp pred (sdiv X / C1 ), C2
357 when X, C1, and C2 are unsigned.  Similarly for udiv and signed operands. 
358
359 Currently InstCombine avoids this transform but will do it when the signs of
360 the operands and the sign of the divide match. See the FIXME in 
361 InstructionCombining.cpp in the visitSetCondInst method after the switch case 
362 for Instruction::UDiv (around line 4447) for more details.
363
364 The SingleSource/Benchmarks/Shootout-C++/hash and hash2 tests have examples of
365 this construct. 
366
367 //===---------------------------------------------------------------------===//
368
369 [LOOP RECOGNITION]
370
371 viterbi speeds up *significantly* if the various "history" related copy loops
372 are turned into memcpy calls at the source level.  We need a "loops to memcpy"
373 pass.
374
375 //===---------------------------------------------------------------------===//
376
377 [LOOP OPTIMIZATION]
378
379 SingleSource/Benchmarks/Misc/dt.c shows several interesting optimization
380 opportunities in its double_array_divs_variable function: it needs loop
381 interchange, memory promotion (which LICM already does), vectorization and
382 variable trip count loop unrolling (since it has a constant trip count). ICC
383 apparently produces this very nice code with -ffast-math:
384
385 ..B1.70:                        # Preds ..B1.70 ..B1.69
386        mulpd     %xmm0, %xmm1                                  #108.2
387        mulpd     %xmm0, %xmm1                                  #108.2
388        mulpd     %xmm0, %xmm1                                  #108.2
389        mulpd     %xmm0, %xmm1                                  #108.2
390        addl      $8, %edx                                      #
391        cmpl      $131072, %edx                                 #108.2
392        jb        ..B1.70       # Prob 99%                      #108.2
393
394 It would be better to count down to zero, but this is a lot better than what we
395 do.
396
397 //===---------------------------------------------------------------------===//
398
399 Consider:
400
401 typedef unsigned U32;
402 typedef unsigned long long U64;
403 int test (U32 *inst, U64 *regs) {
404     U64 effective_addr2;
405     U32 temp = *inst;
406     int r1 = (temp >> 20) & 0xf;
407     int b2 = (temp >> 16) & 0xf;
408     effective_addr2 = temp & 0xfff;
409     if (b2) effective_addr2 += regs[b2];
410     b2 = (temp >> 12) & 0xf;
411     if (b2) effective_addr2 += regs[b2];
412     effective_addr2 &= regs[4];
413      if ((effective_addr2 & 3) == 0)
414         return 1;
415     return 0;
416 }
417
418 Note that only the low 2 bits of effective_addr2 are used.  On 32-bit systems,
419 we don't eliminate the computation of the top half of effective_addr2 because
420 we don't have whole-function selection dags.  On x86, this means we use one
421 extra register for the function when effective_addr2 is declared as U64 than
422 when it is declared U32.
423
424 PHI Slicing could be extended to do this.
425
426 //===---------------------------------------------------------------------===//
427
428 LSR should know what GPR types a target has from TargetData.  This code:
429
430 volatile short X, Y; // globals
431
432 void foo(int N) {
433   int i;
434   for (i = 0; i < N; i++) { X = i; Y = i*4; }
435 }
436
437 produces two near identical IV's (after promotion) on PPC/ARM:
438
439 LBB1_2:
440         ldr r3, LCPI1_0
441         ldr r3, [r3]
442         strh r2, [r3]
443         ldr r3, LCPI1_1
444         ldr r3, [r3]
445         strh r1, [r3]
446         add r1, r1, #4
447         add r2, r2, #1   <- [0,+,1]
448         sub r0, r0, #1   <- [0,-,1]
449         cmp r0, #0
450         bne LBB1_2
451
452 LSR should reuse the "+" IV for the exit test.
453
454 //===---------------------------------------------------------------------===//
455
456 Tail call elim should be more aggressive, checking to see if the call is
457 followed by an uncond branch to an exit block.
458
459 ; This testcase is due to tail-duplication not wanting to copy the return
460 ; instruction into the terminating blocks because there was other code
461 ; optimized out of the function after the taildup happened.
462 ; RUN: llvm-as < %s | opt -tailcallelim | llvm-dis | not grep call
463
464 define i32 @t4(i32 %a) {
465 entry:
466         %tmp.1 = and i32 %a, 1          ; <i32> [#uses=1]
467         %tmp.2 = icmp ne i32 %tmp.1, 0          ; <i1> [#uses=1]
468         br i1 %tmp.2, label %then.0, label %else.0
469
470 then.0:         ; preds = %entry
471         %tmp.5 = add i32 %a, -1         ; <i32> [#uses=1]
472         %tmp.3 = call i32 @t4( i32 %tmp.5 )             ; <i32> [#uses=1]
473         br label %return
474
475 else.0:         ; preds = %entry
476         %tmp.7 = icmp ne i32 %a, 0              ; <i1> [#uses=1]
477         br i1 %tmp.7, label %then.1, label %return
478
479 then.1:         ; preds = %else.0
480         %tmp.11 = add i32 %a, -2                ; <i32> [#uses=1]
481         %tmp.9 = call i32 @t4( i32 %tmp.11 )            ; <i32> [#uses=1]
482         br label %return
483
484 return:         ; preds = %then.1, %else.0, %then.0
485         %result.0 = phi i32 [ 0, %else.0 ], [ %tmp.3, %then.0 ],
486                             [ %tmp.9, %then.1 ]
487         ret i32 %result.0
488 }
489
490 //===---------------------------------------------------------------------===//
491
492 Tail recursion elimination should handle:
493
494 int pow2m1(int n) {
495  if (n == 0)
496    return 0;
497  return 2 * pow2m1 (n - 1) + 1;
498 }
499
500 Also, multiplies can be turned into SHL's, so they should be handled as if
501 they were associative.  "return foo() << 1" can be tail recursion eliminated.
502
503 //===---------------------------------------------------------------------===//
504
505 Argument promotion should promote arguments for recursive functions, like 
506 this:
507
508 ; RUN: llvm-as < %s | opt -argpromotion | llvm-dis | grep x.val
509
510 define internal i32 @foo(i32* %x) {
511 entry:
512         %tmp = load i32* %x             ; <i32> [#uses=0]
513         %tmp.foo = call i32 @foo( i32* %x )             ; <i32> [#uses=1]
514         ret i32 %tmp.foo
515 }
516
517 define i32 @bar(i32* %x) {
518 entry:
519         %tmp3 = call i32 @foo( i32* %x )                ; <i32> [#uses=1]
520         ret i32 %tmp3
521 }
522
523 //===---------------------------------------------------------------------===//
524
525 We should investigate an instruction sinking pass.  Consider this silly
526 example in pic mode:
527
528 #include <assert.h>
529 void foo(int x) {
530   assert(x);
531   //...
532 }
533
534 we compile this to:
535 _foo:
536         subl    $28, %esp
537         call    "L1$pb"
538 "L1$pb":
539         popl    %eax
540         cmpl    $0, 32(%esp)
541         je      LBB1_2  # cond_true
542 LBB1_1: # return
543         # ...
544         addl    $28, %esp
545         ret
546 LBB1_2: # cond_true
547 ...
548
549 The PIC base computation (call+popl) is only used on one path through the 
550 code, but is currently always computed in the entry block.  It would be 
551 better to sink the picbase computation down into the block for the 
552 assertion, as it is the only one that uses it.  This happens for a lot of 
553 code with early outs.
554
555 Another example is loads of arguments, which are usually emitted into the 
556 entry block on targets like x86.  If not used in all paths through a 
557 function, they should be sunk into the ones that do.
558
559 In this case, whole-function-isel would also handle this.
560
561 //===---------------------------------------------------------------------===//
562
563 Investigate lowering of sparse switch statements into perfect hash tables:
564 http://burtleburtle.net/bob/hash/perfect.html
565
566 //===---------------------------------------------------------------------===//
567
568 We should turn things like "load+fabs+store" and "load+fneg+store" into the
569 corresponding integer operations.  On a yonah, this loop:
570
571 double a[256];
572 void foo() {
573   int i, b;
574   for (b = 0; b < 10000000; b++)
575   for (i = 0; i < 256; i++)
576     a[i] = -a[i];
577 }
578
579 is twice as slow as this loop:
580
581 long long a[256];
582 void foo() {
583   int i, b;
584   for (b = 0; b < 10000000; b++)
585   for (i = 0; i < 256; i++)
586     a[i] ^= (1ULL << 63);
587 }
588
589 and I suspect other processors are similar.  On X86 in particular this is a
590 big win because doing this with integers allows the use of read/modify/write
591 instructions.
592
593 //===---------------------------------------------------------------------===//
594
595 DAG Combiner should try to combine small loads into larger loads when 
596 profitable.  For example, we compile this C++ example:
597
598 struct THotKey { short Key; bool Control; bool Shift; bool Alt; };
599 extern THotKey m_HotKey;
600 THotKey GetHotKey () { return m_HotKey; }
601
602 into (-O3 -fno-exceptions -static -fomit-frame-pointer):
603
604 __Z9GetHotKeyv:
605         pushl   %esi
606         movl    8(%esp), %eax
607         movb    _m_HotKey+3, %cl
608         movb    _m_HotKey+4, %dl
609         movb    _m_HotKey+2, %ch
610         movw    _m_HotKey, %si
611         movw    %si, (%eax)
612         movb    %ch, 2(%eax)
613         movb    %cl, 3(%eax)
614         movb    %dl, 4(%eax)
615         popl    %esi
616         ret     $4
617
618 GCC produces:
619
620 __Z9GetHotKeyv:
621         movl    _m_HotKey, %edx
622         movl    4(%esp), %eax
623         movl    %edx, (%eax)
624         movzwl  _m_HotKey+4, %edx
625         movw    %dx, 4(%eax)
626         ret     $4
627
628 The LLVM IR contains the needed alignment info, so we should be able to 
629 merge the loads and stores into 4-byte loads:
630
631         %struct.THotKey = type { i16, i8, i8, i8 }
632 define void @_Z9GetHotKeyv(%struct.THotKey* sret  %agg.result) nounwind  {
633 ...
634         %tmp2 = load i16* getelementptr (@m_HotKey, i32 0, i32 0), align 8
635         %tmp5 = load i8* getelementptr (@m_HotKey, i32 0, i32 1), align 2
636         %tmp8 = load i8* getelementptr (@m_HotKey, i32 0, i32 2), align 1
637         %tmp11 = load i8* getelementptr (@m_HotKey, i32 0, i32 3), align 2
638
639 Alternatively, we should use a small amount of base-offset alias analysis
640 to make it so the scheduler doesn't need to hold all the loads in regs at
641 once.
642
643 //===---------------------------------------------------------------------===//
644
645 We should add an FRINT node to the DAG to model targets that have legal
646 implementations of ceil/floor/rint.
647
648 //===---------------------------------------------------------------------===//
649
650 Consider:
651
652 int test() {
653   long long input[8] = {1,1,1,1,1,1,1,1};
654   foo(input);
655 }
656
657 We currently compile this into a memcpy from a global array since the 
658 initializer is fairly large and not memset'able.  This is good, but the memcpy
659 gets lowered to load/stores in the code generator.  This is also ok, except
660 that the codegen lowering for memcpy doesn't handle the case when the source
661 is a constant global.  This gives us atrocious code like this:
662
663         call    "L1$pb"
664 "L1$pb":
665         popl    %eax
666         movl    _C.0.1444-"L1$pb"+32(%eax), %ecx
667         movl    %ecx, 40(%esp)
668         movl    _C.0.1444-"L1$pb"+20(%eax), %ecx
669         movl    %ecx, 28(%esp)
670         movl    _C.0.1444-"L1$pb"+36(%eax), %ecx
671         movl    %ecx, 44(%esp)
672         movl    _C.0.1444-"L1$pb"+44(%eax), %ecx
673         movl    %ecx, 52(%esp)
674         movl    _C.0.1444-"L1$pb"+40(%eax), %ecx
675         movl    %ecx, 48(%esp)
676         movl    _C.0.1444-"L1$pb"+12(%eax), %ecx
677         movl    %ecx, 20(%esp)
678         movl    _C.0.1444-"L1$pb"+4(%eax), %ecx
679 ...
680
681 instead of:
682         movl    $1, 16(%esp)
683         movl    $0, 20(%esp)
684         movl    $1, 24(%esp)
685         movl    $0, 28(%esp)
686         movl    $1, 32(%esp)
687         movl    $0, 36(%esp)
688         ...
689
690 //===---------------------------------------------------------------------===//
691
692 http://llvm.org/PR717:
693
694 The following code should compile into "ret int undef". Instead, LLVM
695 produces "ret int 0":
696
697 int f() {
698   int x = 4;
699   int y;
700   if (x == 3) y = 0;
701   return y;
702 }
703
704 //===---------------------------------------------------------------------===//
705
706 The loop unroller should partially unroll loops (instead of peeling them)
707 when code growth isn't too bad and when an unroll count allows simplification
708 of some code within the loop.  One trivial example is:
709
710 #include <stdio.h>
711 int main() {
712     int nRet = 17;
713     int nLoop;
714     for ( nLoop = 0; nLoop < 1000; nLoop++ ) {
715         if ( nLoop & 1 )
716             nRet += 2;
717         else
718             nRet -= 1;
719     }
720     return nRet;
721 }
722
723 Unrolling by 2 would eliminate the '&1' in both copies, leading to a net
724 reduction in code size.  The resultant code would then also be suitable for
725 exit value computation.
726
727 //===---------------------------------------------------------------------===//
728
729 We miss a bunch of rotate opportunities on various targets, including ppc, x86,
730 etc.  On X86, we miss a bunch of 'rotate by variable' cases because the rotate
731 matching code in dag combine doesn't look through truncates aggressively 
732 enough.  Here are some testcases reduces from GCC PR17886:
733
734 unsigned long long f(unsigned long long x, int y) {
735   return (x << y) | (x >> 64-y); 
736
737 unsigned f2(unsigned x, int y){
738   return (x << y) | (x >> 32-y); 
739
740 unsigned long long f3(unsigned long long x){
741   int y = 9;
742   return (x << y) | (x >> 64-y); 
743
744 unsigned f4(unsigned x){
745   int y = 10;
746   return (x << y) | (x >> 32-y); 
747 }
748 unsigned long long f5(unsigned long long x, unsigned long long y) {
749   return (x << 8) | ((y >> 48) & 0xffull);
750 }
751 unsigned long long f6(unsigned long long x, unsigned long long y, int z) {
752   switch(z) {
753   case 1:
754     return (x << 8) | ((y >> 48) & 0xffull);
755   case 2:
756     return (x << 16) | ((y >> 40) & 0xffffull);
757   case 3:
758     return (x << 24) | ((y >> 32) & 0xffffffull);
759   case 4:
760     return (x << 32) | ((y >> 24) & 0xffffffffull);
761   default:
762     return (x << 40) | ((y >> 16) & 0xffffffffffull);
763   }
764 }
765
766 On X86-64, we only handle f2/f3/f4 right.  On x86-32, a few of these 
767 generate truly horrible code, instead of using shld and friends.  On
768 ARM, we end up with calls to L___lshrdi3/L___ashldi3 in f, which is
769 badness.  PPC64 misses f, f5 and f6.  CellSPU aborts in isel.
770
771 //===---------------------------------------------------------------------===//
772
773 We do a number of simplifications in simplify libcalls to strength reduce
774 standard library functions, but we don't currently merge them together.  For
775 example, it is useful to merge memcpy(a,b,strlen(b)) -> strcpy.  This can only
776 be done safely if "b" isn't modified between the strlen and memcpy of course.
777
778 //===---------------------------------------------------------------------===//
779
780 We compile this program: (from GCC PR11680)
781 http://gcc.gnu.org/bugzilla/attachment.cgi?id=4487
782
783 Into code that runs the same speed in fast/slow modes, but both modes run 2x
784 slower than when compile with GCC (either 4.0 or 4.2):
785
786 $ llvm-g++ perf.cpp -O3 -fno-exceptions
787 $ time ./a.out fast
788 1.821u 0.003s 0:01.82 100.0%    0+0k 0+0io 0pf+0w
789
790 $ g++ perf.cpp -O3 -fno-exceptions
791 $ time ./a.out fast
792 0.821u 0.001s 0:00.82 100.0%    0+0k 0+0io 0pf+0w
793
794 It looks like we are making the same inlining decisions, so this may be raw
795 codegen badness or something else (haven't investigated).
796
797 //===---------------------------------------------------------------------===//
798
799 We miss some instcombines for stuff like this:
800 void bar (void);
801 void foo (unsigned int a) {
802   /* This one is equivalent to a >= (3 << 2).  */
803   if ((a >> 2) >= 3)
804     bar ();
805 }
806
807 A few other related ones are in GCC PR14753.
808
809 //===---------------------------------------------------------------------===//
810
811 Divisibility by constant can be simplified (according to GCC PR12849) from
812 being a mulhi to being a mul lo (cheaper).  Testcase:
813
814 void bar(unsigned n) {
815   if (n % 3 == 0)
816     true();
817 }
818
819 This is equivalent to the following, where 2863311531 is the multiplicative
820 inverse of 3, and 1431655766 is ((2^32)-1)/3+1:
821 void bar(unsigned n) {
822   if (n * 2863311531U < 1431655766U)
823     true();
824 }
825
826 The same transformation can work with an even modulo with the addition of a
827 rotate: rotate the result of the multiply to the right by the number of bits
828 which need to be zero for the condition to be true, and shrink the compare RHS
829 by the same amount.  Unless the target supports rotates, though, that
830 transformation probably isn't worthwhile.
831
832 The transformation can also easily be made to work with non-zero equality
833 comparisons: just transform, for example, "n % 3 == 1" to "(n-1) % 3 == 0".
834
835 //===---------------------------------------------------------------------===//
836
837 Better mod/ref analysis for scanf would allow us to eliminate the vtable and a
838 bunch of other stuff from this example (see PR1604): 
839
840 #include <cstdio>
841 struct test {
842     int val;
843     virtual ~test() {}
844 };
845
846 int main() {
847     test t;
848     std::scanf("%d", &t.val);
849     std::printf("%d\n", t.val);
850 }
851
852 //===---------------------------------------------------------------------===//
853
854 These functions perform the same computation, but produce different assembly.
855
856 define i8 @select(i8 %x) readnone nounwind {
857   %A = icmp ult i8 %x, 250
858   %B = select i1 %A, i8 0, i8 1
859   ret i8 %B 
860 }
861
862 define i8 @addshr(i8 %x) readnone nounwind {
863   %A = zext i8 %x to i9
864   %B = add i9 %A, 6       ;; 256 - 250 == 6
865   %C = lshr i9 %B, 8
866   %D = trunc i9 %C to i8
867   ret i8 %D
868 }
869
870 //===---------------------------------------------------------------------===//
871
872 From gcc bug 24696:
873 int
874 f (unsigned long a, unsigned long b, unsigned long c)
875 {
876   return ((a & (c - 1)) != 0) || ((b & (c - 1)) != 0);
877 }
878 int
879 f (unsigned long a, unsigned long b, unsigned long c)
880 {
881   return ((a & (c - 1)) != 0) | ((b & (c - 1)) != 0);
882 }
883 Both should combine to ((a|b) & (c-1)) != 0.  Currently not optimized with
884 "clang -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
885
886 //===---------------------------------------------------------------------===//
887
888 From GCC Bug 20192:
889 #define PMD_MASK    (~((1UL << 23) - 1))
890 void clear_pmd_range(unsigned long start, unsigned long end)
891 {
892    if (!(start & ~PMD_MASK) && !(end & ~PMD_MASK))
893        f();
894 }
895 The expression should optimize to something like
896 "!((start|end)&~PMD_MASK). Currently not optimized with "clang
897 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
898
899 //===---------------------------------------------------------------------===//
900
901 From GCC Bug 3756:
902 int
903 pn (int n)
904 {
905  return (n >= 0 ? 1 : -1);
906 }
907 Should combine to (n >> 31) | 1.  Currently not optimized with "clang
908 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts | llc".
909
910 //===---------------------------------------------------------------------===//
911
912 void a(int variable)
913 {
914  if (variable == 4 || variable == 6)
915    bar();
916 }
917 This should optimize to "if ((variable | 2) == 6)".  Currently not
918 optimized with "clang -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts | llc".
919
920 //===---------------------------------------------------------------------===//
921
922 unsigned int f(unsigned int i, unsigned int n) {++i; if (i == n) ++i; return
923 i;}
924 unsigned int f2(unsigned int i, unsigned int n) {++i; i += i == n; return i;}
925 These should combine to the same thing.  Currently, the first function
926 produces better code on X86.
927
928 //===---------------------------------------------------------------------===//
929
930 From GCC Bug 15784:
931 #define abs(x) x>0?x:-x
932 int f(int x, int y)
933 {
934  return (abs(x)) >= 0;
935 }
936 This should optimize to x == INT_MIN. (With -fwrapv.)  Currently not
937 optimized with "clang -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
938
939 //===---------------------------------------------------------------------===//
940
941 From GCC Bug 14753:
942 void
943 rotate_cst (unsigned int a)
944 {
945  a = (a << 10) | (a >> 22);
946  if (a == 123)
947    bar ();
948 }
949 void
950 minus_cst (unsigned int a)
951 {
952  unsigned int tem;
953
954  tem = 20 - a;
955  if (tem == 5)
956    bar ();
957 }
958 void
959 mask_gt (unsigned int a)
960 {
961  /* This is equivalent to a > 15.  */
962  if ((a & ~7) > 8)
963    bar ();
964 }
965 void
966 rshift_gt (unsigned int a)
967 {
968  /* This is equivalent to a > 23.  */
969  if ((a >> 2) > 5)
970    bar ();
971 }
972 All should simplify to a single comparison.  All of these are
973 currently not optimized with "clang -emit-llvm-bc | opt
974 -std-compile-opts".
975
976 //===---------------------------------------------------------------------===//
977
978 From GCC Bug 32605:
979 int c(int* x) {return (char*)x+2 == (char*)x;}
980 Should combine to 0.  Currently not optimized with "clang
981 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts" (although llc can optimize it).
982
983 //===---------------------------------------------------------------------===//
984
985 int a(unsigned b) {return ((b << 31) | (b << 30)) >> 31;}
986 Should be combined to  "((b >> 1) | b) & 1".  Currently not optimized
987 with "clang -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
988
989 //===---------------------------------------------------------------------===//
990
991 unsigned a(unsigned x, unsigned y) { return x | (y & 1) | (y & 2);}
992 Should combine to "x | (y & 3)".  Currently not optimized with "clang
993 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
994
995 //===---------------------------------------------------------------------===//
996
997 int a(int a, int b, int c) {return (~a & c) | ((c|a) & b);}
998 Should fold to "(~a & c) | (a & b)".  Currently not optimized with
999 "clang -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1000
1001 //===---------------------------------------------------------------------===//
1002
1003 int a(int a,int b) {return (~(a|b))|a;}
1004 Should fold to "a|~b".  Currently not optimized with "clang
1005 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1006
1007 //===---------------------------------------------------------------------===//
1008
1009 int a(int a, int b) {return (a&&b) || (a&&!b);}
1010 Should fold to "a".  Currently not optimized with "clang -emit-llvm-bc
1011 | opt -std-compile-opts".
1012
1013 //===---------------------------------------------------------------------===//
1014
1015 int a(int a, int b, int c) {return (a&&b) || (!a&&c);}
1016 Should fold to "a ? b : c", or at least something sane.  Currently not
1017 optimized with "clang -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1018
1019 //===---------------------------------------------------------------------===//
1020
1021 int a(int a, int b, int c) {return (a&&b) || (a&&c) || (a&&b&&c);}
1022 Should fold to a && (b || c).  Currently not optimized with "clang
1023 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1024
1025 //===---------------------------------------------------------------------===//
1026
1027 int a(int x) {return x | ((x & 8) ^ 8);}
1028 Should combine to x | 8.  Currently not optimized with "clang
1029 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1030
1031 //===---------------------------------------------------------------------===//
1032
1033 int a(int x) {return x ^ ((x & 8) ^ 8);}
1034 Should also combine to x | 8.  Currently not optimized with "clang
1035 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1036
1037 //===---------------------------------------------------------------------===//
1038
1039 int a(int x) {return (x & 8) == 0 ? -1 : -9;}
1040 Should combine to (x | -9) ^ 8.  Currently not optimized with "clang
1041 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1042
1043 //===---------------------------------------------------------------------===//
1044
1045 int a(int x) {return (x & 8) == 0 ? -9 : -1;}
1046 Should combine to x | -9.  Currently not optimized with "clang
1047 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1048
1049 //===---------------------------------------------------------------------===//
1050
1051 int a(int x) {return ((x | -9) ^ 8) & x;}
1052 Should combine to x & -9.  Currently not optimized with "clang
1053 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1054
1055 //===---------------------------------------------------------------------===//
1056
1057 unsigned a(unsigned a) {return a * 0x11111111 >> 28 & 1;}
1058 Should combine to "a * 0x88888888 >> 31".  Currently not optimized
1059 with "clang -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1060
1061 //===---------------------------------------------------------------------===//
1062
1063 unsigned a(char* x) {if ((*x & 32) == 0) return b();}
1064 There's an unnecessary zext in the generated code with "clang
1065 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1066
1067 //===---------------------------------------------------------------------===//
1068
1069 unsigned a(unsigned long long x) {return 40 * (x >> 1);}
1070 Should combine to "20 * (((unsigned)x) & -2)".  Currently not
1071 optimized with "clang -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1072
1073 //===---------------------------------------------------------------------===//
1074
1075 This was noticed in the entryblock for grokdeclarator in 403.gcc:
1076
1077         %tmp = icmp eq i32 %decl_context, 4          
1078         %decl_context_addr.0 = select i1 %tmp, i32 3, i32 %decl_context 
1079         %tmp1 = icmp eq i32 %decl_context_addr.0, 1 
1080         %decl_context_addr.1 = select i1 %tmp1, i32 0, i32 %decl_context_addr.0
1081
1082 tmp1 should be simplified to something like:
1083   (!tmp || decl_context == 1)
1084
1085 This allows recursive simplifications, tmp1 is used all over the place in
1086 the function, e.g. by:
1087
1088         %tmp23 = icmp eq i32 %decl_context_addr.1, 0            ; <i1> [#uses=1]
1089         %tmp24 = xor i1 %tmp1, true             ; <i1> [#uses=1]
1090         %or.cond8 = and i1 %tmp23, %tmp24               ; <i1> [#uses=1]
1091
1092 later.
1093
1094 //===---------------------------------------------------------------------===//
1095
1096 [STORE SINKING]
1097
1098 Store sinking: This code:
1099
1100 void f (int n, int *cond, int *res) {
1101     int i;
1102     *res = 0;
1103     for (i = 0; i < n; i++)
1104         if (*cond)
1105             *res ^= 234; /* (*) */
1106 }
1107
1108 On this function GVN hoists the fully redundant value of *res, but nothing
1109 moves the store out.  This gives us this code:
1110
1111 bb:             ; preds = %bb2, %entry
1112         %.rle = phi i32 [ 0, %entry ], [ %.rle6, %bb2 ] 
1113         %i.05 = phi i32 [ 0, %entry ], [ %indvar.next, %bb2 ]
1114         %1 = load i32* %cond, align 4
1115         %2 = icmp eq i32 %1, 0
1116         br i1 %2, label %bb2, label %bb1
1117
1118 bb1:            ; preds = %bb
1119         %3 = xor i32 %.rle, 234 
1120         store i32 %3, i32* %res, align 4
1121         br label %bb2
1122
1123 bb2:            ; preds = %bb, %bb1
1124         %.rle6 = phi i32 [ %3, %bb1 ], [ %.rle, %bb ]   
1125         %indvar.next = add i32 %i.05, 1 
1126         %exitcond = icmp eq i32 %indvar.next, %n
1127         br i1 %exitcond, label %return, label %bb
1128
1129 DSE should sink partially dead stores to get the store out of the loop.
1130
1131 Here's another partial dead case:
1132 http://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=12395
1133
1134 //===---------------------------------------------------------------------===//
1135
1136 Scalar PRE hoists the mul in the common block up to the else:
1137
1138 int test (int a, int b, int c, int g) {
1139   int d, e;
1140   if (a)
1141     d = b * c;
1142   else
1143     d = b - c;
1144   e = b * c + g;
1145   return d + e;
1146 }
1147
1148 It would be better to do the mul once to reduce codesize above the if.
1149 This is GCC PR38204.
1150
1151 //===---------------------------------------------------------------------===//
1152
1153 [STORE SINKING]
1154
1155 GCC PR37810 is an interesting case where we should sink load/store reload
1156 into the if block and outside the loop, so we don't reload/store it on the
1157 non-call path.
1158
1159 for () {
1160   *P += 1;
1161   if ()
1162     call();
1163   else
1164     ...
1165 ->
1166 tmp = *P
1167 for () {
1168   tmp += 1;
1169   if () {
1170     *P = tmp;
1171     call();
1172     tmp = *P;
1173   } else ...
1174 }
1175 *P = tmp;
1176
1177 We now hoist the reload after the call (Transforms/GVN/lpre-call-wrap.ll), but
1178 we don't sink the store.  We need partially dead store sinking.
1179
1180 //===---------------------------------------------------------------------===//
1181
1182 [LOAD PRE CRIT EDGE SPLITTING]
1183
1184 GCC PR37166: Sinking of loads prevents SROA'ing the "g" struct on the stack
1185 leading to excess stack traffic. This could be handled by GVN with some crazy
1186 symbolic phi translation.  The code we get looks like (g is on the stack):
1187
1188 bb2:            ; preds = %bb1
1189 ..
1190         %9 = getelementptr %struct.f* %g, i32 0, i32 0          
1191         store i32 %8, i32* %9, align  bel %bb3
1192
1193 bb3:            ; preds = %bb1, %bb2, %bb
1194         %c_addr.0 = phi %struct.f* [ %g, %bb2 ], [ %c, %bb ], [ %c, %bb1 ]
1195         %b_addr.0 = phi %struct.f* [ %b, %bb2 ], [ %g, %bb ], [ %b, %bb1 ]
1196         %10 = getelementptr %struct.f* %c_addr.0, i32 0, i32 0
1197         %11 = load i32* %10, align 4
1198
1199 %11 is partially redundant, an in BB2 it should have the value %8.
1200
1201 GCC PR33344 and PR35287 are similar cases.
1202
1203
1204 //===---------------------------------------------------------------------===//
1205
1206 [LOAD PRE]
1207
1208 There are many load PRE testcases in testsuite/gcc.dg/tree-ssa/loadpre* in the
1209 GCC testsuite, ones we don't get yet are (checked through loadpre25):
1210
1211 [CRIT EDGE BREAKING]
1212 loadpre3.c predcom-4.c
1213
1214 [PRE OF READONLY CALL]
1215 loadpre5.c
1216
1217 [TURN SELECT INTO BRANCH]
1218 loadpre14.c loadpre15.c 
1219
1220 actually a conditional increment: loadpre18.c loadpre19.c
1221
1222
1223 //===---------------------------------------------------------------------===//
1224
1225 [SCALAR PRE]
1226 There are many PRE testcases in testsuite/gcc.dg/tree-ssa/ssa-pre-*.c in the
1227 GCC testsuite.
1228
1229 //===---------------------------------------------------------------------===//
1230
1231 There are some interesting cases in testsuite/gcc.dg/tree-ssa/pred-comm* in the
1232 GCC testsuite.  For example, we get the first example in predcom-1.c, but 
1233 miss the second one:
1234
1235 unsigned fib[1000];
1236 unsigned avg[1000];
1237
1238 __attribute__ ((noinline))
1239 void count_averages(int n) {
1240   int i;
1241   for (i = 1; i < n; i++)
1242     avg[i] = (((unsigned long) fib[i - 1] + fib[i] + fib[i + 1]) / 3) & 0xffff;
1243 }
1244
1245 which compiles into two loads instead of one in the loop.
1246
1247 predcom-2.c is the same as predcom-1.c
1248
1249 predcom-3.c is very similar but needs loads feeding each other instead of
1250 store->load.
1251
1252
1253 //===---------------------------------------------------------------------===//
1254
1255 [ALIAS ANALYSIS]
1256
1257 Type based alias analysis:
1258 http://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=14705
1259
1260 We should do better analysis of posix_memalign.  At the least it should
1261 no-capture its pointer argument, at best, we should know that the out-value
1262 result doesn't point to anything (like malloc).  One example of this is in
1263 SingleSource/Benchmarks/Misc/dt.c
1264
1265 //===---------------------------------------------------------------------===//
1266
1267 A/B get pinned to the stack because we turn an if/then into a select instead
1268 of PRE'ing the load/store.  This may be fixable in instcombine:
1269 http://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=37892
1270
1271 struct X { int i; };
1272 int foo (int x) {
1273   struct X a;
1274   struct X b;
1275   struct X *p;
1276   a.i = 1;
1277   b.i = 2;
1278   if (x)
1279     p = &a;
1280   else
1281     p = &b;
1282   return p->i;
1283 }
1284
1285 //===---------------------------------------------------------------------===//
1286
1287 Interesting missed case because of control flow flattening (should be 2 loads):
1288 http://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=26629
1289 With: llvm-gcc t2.c -S -o - -O0 -emit-llvm | llvm-as | 
1290              opt -mem2reg -gvn -instcombine | llvm-dis
1291 we miss it because we need 1) CRIT EDGE 2) MULTIPLE DIFFERENT
1292 VALS PRODUCED BY ONE BLOCK OVER DIFFERENT PATHS
1293
1294 //===---------------------------------------------------------------------===//
1295
1296 http://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=19633
1297 We could eliminate the branch condition here, loading from null is undefined:
1298
1299 struct S { int w, x, y, z; };
1300 struct T { int r; struct S s; };
1301 void bar (struct S, int);
1302 void foo (int a, struct T b)
1303 {
1304   struct S *c = 0;
1305   if (a)
1306     c = &b.s;
1307   bar (*c, a);
1308 }
1309
1310 //===---------------------------------------------------------------------===//
1311
1312 simplifylibcalls should do several optimizations for strspn/strcspn:
1313
1314 strcspn(x, "") -> strlen(x)
1315 strcspn("", x) -> 0
1316 strspn("", x) -> 0
1317 strspn(x, "") -> strlen(x)
1318 strspn(x, "a") -> strchr(x, 'a')-x
1319
1320 strcspn(x, "a") -> inlined loop for up to 3 letters (similarly for strspn):
1321
1322 size_t __strcspn_c3 (__const char *__s, int __reject1, int __reject2,
1323                      int __reject3) {
1324   register size_t __result = 0;
1325   while (__s[__result] != '\0' && __s[__result] != __reject1 &&
1326          __s[__result] != __reject2 && __s[__result] != __reject3)
1327     ++__result;
1328   return __result;
1329 }
1330
1331 This should turn into a switch on the character.  See PR3253 for some notes on
1332 codegen.
1333
1334 456.hmmer apparently uses strcspn and strspn a lot.  471.omnetpp uses strspn.
1335
1336 //===---------------------------------------------------------------------===//
1337
1338 "gas" uses this idiom:
1339   else if (strchr ("+-/*%|&^:[]()~", *intel_parser.op_string))
1340 ..
1341   else if (strchr ("<>", *intel_parser.op_string)
1342
1343 Those should be turned into a switch.
1344
1345 //===---------------------------------------------------------------------===//
1346
1347 252.eon contains this interesting code:
1348
1349         %3072 = getelementptr [100 x i8]* %tempString, i32 0, i32 0
1350         %3073 = call i8* @strcpy(i8* %3072, i8* %3071) nounwind
1351         %strlen = call i32 @strlen(i8* %3072)    ; uses = 1
1352         %endptr = getelementptr [100 x i8]* %tempString, i32 0, i32 %strlen
1353         call void @llvm.memcpy.i32(i8* %endptr, 
1354           i8* getelementptr ([5 x i8]* @"\01LC42", i32 0, i32 0), i32 5, i32 1)
1355         %3074 = call i32 @strlen(i8* %endptr) nounwind readonly 
1356         
1357 This is interesting for a couple reasons.  First, in this:
1358
1359         %3073 = call i8* @strcpy(i8* %3072, i8* %3071) nounwind
1360         %strlen = call i32 @strlen(i8* %3072)  
1361
1362 The strlen could be replaced with: %strlen = sub %3072, %3073, because the
1363 strcpy call returns a pointer to the end of the string.  Based on that, the
1364 endptr GEP just becomes equal to 3073, which eliminates a strlen call and GEP.
1365
1366 Second, the memcpy+strlen strlen can be replaced with:
1367
1368         %3074 = call i32 @strlen([5 x i8]* @"\01LC42") nounwind readonly 
1369
1370 Because the destination was just copied into the specified memory buffer.  This,
1371 in turn, can be constant folded to "4".
1372
1373 In other code, it contains:
1374
1375         %endptr6978 = bitcast i8* %endptr69 to i32*            
1376         store i32 7107374, i32* %endptr6978, align 1
1377         %3167 = call i32 @strlen(i8* %endptr69) nounwind readonly    
1378
1379 Which could also be constant folded.  Whatever is producing this should probably
1380 be fixed to leave this as a memcpy from a string.
1381
1382 Further, eon also has an interesting partially redundant strlen call:
1383
1384 bb8:            ; preds = %_ZN18eonImageCalculatorC1Ev.exit
1385         %682 = getelementptr i8** %argv, i32 6          ; <i8**> [#uses=2]
1386         %683 = load i8** %682, align 4          ; <i8*> [#uses=4]
1387         %684 = load i8* %683, align 1           ; <i8> [#uses=1]
1388         %685 = icmp eq i8 %684, 0               ; <i1> [#uses=1]
1389         br i1 %685, label %bb10, label %bb9
1390
1391 bb9:            ; preds = %bb8
1392         %686 = call i32 @strlen(i8* %683) nounwind readonly          
1393         %687 = icmp ugt i32 %686, 254           ; <i1> [#uses=1]
1394         br i1 %687, label %bb10, label %bb11
1395
1396 bb10:           ; preds = %bb9, %bb8
1397         %688 = call i32 @strlen(i8* %683) nounwind readonly          
1398
1399 This could be eliminated by doing the strlen once in bb8, saving code size and
1400 improving perf on the bb8->9->10 path.
1401
1402 //===---------------------------------------------------------------------===//
1403
1404 I see an interesting fully redundant call to strlen left in 186.crafty:InputMove
1405 which looks like:
1406        %movetext11 = getelementptr [128 x i8]* %movetext, i32 0, i32 0 
1407  
1408
1409 bb62:           ; preds = %bb55, %bb53
1410         %promote.0 = phi i32 [ %169, %bb55 ], [ 0, %bb53 ]             
1411         %171 = call i32 @strlen(i8* %movetext11) nounwind readonly align 1
1412         %172 = add i32 %171, -1         ; <i32> [#uses=1]
1413         %173 = getelementptr [128 x i8]* %movetext, i32 0, i32 %172       
1414
1415 ...  no stores ...
1416        br i1 %or.cond, label %bb65, label %bb72
1417
1418 bb65:           ; preds = %bb62
1419         store i8 0, i8* %173, align 1
1420         br label %bb72
1421
1422 bb72:           ; preds = %bb65, %bb62
1423         %trank.1 = phi i32 [ %176, %bb65 ], [ -1, %bb62 ]            
1424         %177 = call i32 @strlen(i8* %movetext11) nounwind readonly align 1
1425
1426 Note that on the bb62->bb72 path, that the %177 strlen call is partially
1427 redundant with the %171 call.  At worst, we could shove the %177 strlen call
1428 up into the bb65 block moving it out of the bb62->bb72 path.   However, note
1429 that bb65 stores to the string, zeroing out the last byte.  This means that on
1430 that path the value of %177 is actually just %171-1.  A sub is cheaper than a
1431 strlen!
1432
1433 This pattern repeats several times, basically doing:
1434
1435   A = strlen(P);
1436   P[A-1] = 0;
1437   B = strlen(P);
1438   where it is "obvious" that B = A-1.
1439
1440 //===---------------------------------------------------------------------===//
1441
1442 186.crafty contains this interesting pattern:
1443
1444 %77 = call i8* @strstr(i8* getelementptr ([6 x i8]* @"\01LC5", i32 0, i32 0),
1445                        i8* %30)
1446 %phitmp648 = icmp eq i8* %77, getelementptr ([6 x i8]* @"\01LC5", i32 0, i32 0)
1447 br i1 %phitmp648, label %bb70, label %bb76
1448
1449 bb70:           ; preds = %OptionMatch.exit91, %bb69
1450         %78 = call i32 @strlen(i8* %30) nounwind readonly align 1               ; <i32> [#uses=1]
1451
1452 This is basically:
1453   cststr = "abcdef";
1454   if (strstr(cststr, P) == cststr) {
1455      x = strlen(P);
1456      ...
1457
1458 The strstr call would be significantly cheaper written as:
1459
1460 cststr = "abcdef";
1461 if (memcmp(P, str, strlen(P)))
1462   x = strlen(P);
1463
1464 This is memcmp+strlen instead of strstr.  This also makes the strlen fully
1465 redundant.
1466
1467 //===---------------------------------------------------------------------===//
1468
1469 186.crafty also contains this code:
1470
1471 %1906 = call i32 @strlen(i8* getelementptr ([32 x i8]* @pgn_event, i32 0,i32 0))
1472 %1907 = getelementptr [32 x i8]* @pgn_event, i32 0, i32 %1906
1473 %1908 = call i8* @strcpy(i8* %1907, i8* %1905) nounwind align 1
1474 %1909 = call i32 @strlen(i8* getelementptr ([32 x i8]* @pgn_event, i32 0,i32 0))
1475 %1910 = getelementptr [32 x i8]* @pgn_event, i32 0, i32 %1909         
1476
1477 The last strlen is computable as 1908-@pgn_event, which means 1910=1908.
1478
1479 //===---------------------------------------------------------------------===//
1480
1481 186.crafty has this interesting pattern with the "out.4543" variable:
1482
1483 call void @llvm.memcpy.i32(
1484         i8* getelementptr ([10 x i8]* @out.4543, i32 0, i32 0),
1485        i8* getelementptr ([7 x i8]* @"\01LC28700", i32 0, i32 0), i32 7, i32 1) 
1486 %101 = call@printf(i8* ...   @out.4543, i32 0, i32 0)) nounwind 
1487
1488 It is basically doing:
1489
1490   memcpy(globalarray, "string");
1491   printf(...,  globalarray);
1492   
1493 Anyway, by knowing that printf just reads the memory and forward substituting
1494 the string directly into the printf, this eliminates reads from globalarray.
1495 Since this pattern occurs frequently in crafty (due to the "DisplayTime" and
1496 other similar functions) there are many stores to "out".  Once all the printfs
1497 stop using "out", all that is left is the memcpy's into it.  This should allow
1498 globalopt to remove the "stored only" global.
1499
1500 //===---------------------------------------------------------------------===//
1501
1502 This code:
1503
1504 define inreg i32 @foo(i8* inreg %p) nounwind {
1505   %tmp0 = load i8* %p
1506   %tmp1 = ashr i8 %tmp0, 5
1507   %tmp2 = sext i8 %tmp1 to i32
1508   ret i32 %tmp2
1509 }
1510
1511 could be dagcombine'd to a sign-extending load with a shift.
1512 For example, on x86 this currently gets this:
1513
1514         movb    (%eax), %al
1515         sarb    $5, %al
1516         movsbl  %al, %eax
1517
1518 while it could get this:
1519
1520         movsbl  (%eax), %eax
1521         sarl    $5, %eax
1522
1523 //===---------------------------------------------------------------------===//
1524
1525 GCC PR31029:
1526
1527 int test(int x) { return 1-x == x; }     // --> return false
1528 int test2(int x) { return 2-x == x; }    // --> return x == 1 ?
1529
1530 Always foldable for odd constants, what is the rule for even?
1531
1532 //===---------------------------------------------------------------------===//
1533
1534 PR 3381: GEP to field of size 0 inside a struct could be turned into GEP
1535 for next field in struct (which is at same address).
1536
1537 For example: store of float into { {{}}, float } could be turned into a store to
1538 the float directly.
1539
1540 //===---------------------------------------------------------------------===//
1541
1542 #include <math.h>
1543 double foo(double a) {    return sin(a); }
1544
1545 This compiles into this on x86-64 Linux:
1546 foo:
1547         subq    $8, %rsp
1548         call    sin
1549         addq    $8, %rsp
1550         ret
1551 vs:
1552
1553 foo:
1554         jmp sin
1555
1556 //===---------------------------------------------------------------------===//
1557
1558 The arg promotion pass should make use of nocapture to make its alias analysis
1559 stuff much more precise.
1560
1561 //===---------------------------------------------------------------------===//
1562
1563 The following functions should be optimized to use a select instead of a
1564 branch (from gcc PR40072):
1565
1566 char char_int(int m) {if(m>7) return 0; return m;}
1567 int int_char(char m) {if(m>7) return 0; return m;}
1568
1569 //===---------------------------------------------------------------------===//
1570
1571 int func(int a, int b) { if (a & 0x80) b |= 0x80; else b &= ~0x80; return b; }
1572
1573 Generates this:
1574
1575 define i32 @func(i32 %a, i32 %b) nounwind readnone ssp {
1576 entry:
1577   %0 = and i32 %a, 128                            ; <i32> [#uses=1]
1578   %1 = icmp eq i32 %0, 0                          ; <i1> [#uses=1]
1579   %2 = or i32 %b, 128                             ; <i32> [#uses=1]
1580   %3 = and i32 %b, -129                           ; <i32> [#uses=1]
1581   %b_addr.0 = select i1 %1, i32 %3, i32 %2        ; <i32> [#uses=1]
1582   ret i32 %b_addr.0
1583 }
1584
1585 However, it's functionally equivalent to:
1586
1587          b = (b & ~0x80) | (a & 0x80);
1588
1589 Which generates this:
1590
1591 define i32 @func(i32 %a, i32 %b) nounwind readnone ssp {
1592 entry:
1593   %0 = and i32 %b, -129                           ; <i32> [#uses=1]
1594   %1 = and i32 %a, 128                            ; <i32> [#uses=1]
1595   %2 = or i32 %0, %1                              ; <i32> [#uses=1]
1596   ret i32 %2
1597 }
1598
1599 This can be generalized for other forms:
1600
1601      b = (b & ~0x80) | (a & 0x40) << 1;
1602
1603 //===---------------------------------------------------------------------===//
1604
1605 These two functions produce different code. They shouldn't:
1606
1607 #include <stdint.h>
1608  
1609 uint8_t p1(uint8_t b, uint8_t a) {
1610   b = (b & ~0xc0) | (a & 0xc0);
1611   return (b);
1612 }
1613  
1614 uint8_t p2(uint8_t b, uint8_t a) {
1615   b = (b & ~0x40) | (a & 0x40);
1616   b = (b & ~0x80) | (a & 0x80);
1617   return (b);
1618 }
1619
1620 define zeroext i8 @p1(i8 zeroext %b, i8 zeroext %a) nounwind readnone ssp {
1621 entry:
1622   %0 = and i8 %b, 63                              ; <i8> [#uses=1]
1623   %1 = and i8 %a, -64                             ; <i8> [#uses=1]
1624   %2 = or i8 %1, %0                               ; <i8> [#uses=1]
1625   ret i8 %2
1626 }
1627
1628 define zeroext i8 @p2(i8 zeroext %b, i8 zeroext %a) nounwind readnone ssp {
1629 entry:
1630   %0 = and i8 %b, 63                              ; <i8> [#uses=1]
1631   %.masked = and i8 %a, 64                        ; <i8> [#uses=1]
1632   %1 = and i8 %a, -128                            ; <i8> [#uses=1]
1633   %2 = or i8 %1, %0                               ; <i8> [#uses=1]
1634   %3 = or i8 %2, %.masked                         ; <i8> [#uses=1]
1635   ret i8 %3
1636 }
1637
1638 //===---------------------------------------------------------------------===//
1639
1640 IPSCCP does not currently propagate argument dependent constants through
1641 functions where it does not not all of the callers.  This includes functions
1642 with normal external linkage as well as templates, C99 inline functions etc.
1643 Specifically, it does nothing to:
1644
1645 define i32 @test(i32 %x, i32 %y, i32 %z) nounwind {
1646 entry:
1647   %0 = add nsw i32 %y, %z                         
1648   %1 = mul i32 %0, %x                             
1649   %2 = mul i32 %y, %z                             
1650   %3 = add nsw i32 %1, %2                         
1651   ret i32 %3
1652 }
1653
1654 define i32 @test2() nounwind {
1655 entry:
1656   %0 = call i32 @test(i32 1, i32 2, i32 4) nounwind
1657   ret i32 %0
1658 }
1659
1660 It would be interesting extend IPSCCP to be able to handle simple cases like
1661 this, where all of the arguments to a call are constant.  Because IPSCCP runs
1662 before inlining, trivial templates and inline functions are not yet inlined.
1663 The results for a function + set of constant arguments should be memoized in a
1664 map.
1665
1666 //===---------------------------------------------------------------------===//
1667
1668 The libcall constant folding stuff should be moved out of SimplifyLibcalls into
1669 libanalysis' constantfolding logic.  This would allow IPSCCP to be able to
1670 handle simple things like this:
1671
1672 static int foo(const char *X) { return strlen(X); }
1673 int bar() { return foo("abcd"); }
1674
1675 //===---------------------------------------------------------------------===//
1676
1677 InstCombine should use SimplifyDemandedBits to remove the or instruction:
1678
1679 define i1 @test(i8 %x, i8 %y) {
1680   %A = or i8 %x, 1
1681   %B = icmp ugt i8 %A, 3
1682   ret i1 %B
1683 }
1684
1685 Currently instcombine calls SimplifyDemandedBits with either all bits or just
1686 the sign bit, if the comparison is obviously a sign test. In this case, we only
1687 need all but the bottom two bits from %A, and if we gave that mask to SDB it
1688 would delete the or instruction for us.
1689
1690 //===---------------------------------------------------------------------===//
1691
1692 functionattrs doesn't know much about memcpy/memset.  This function should be
1693 marked readnone rather than readonly, since it only twiddles local memory, but
1694 functionattrs doesn't handle memset/memcpy/memmove aggressively:
1695
1696 struct X { int *p; int *q; };
1697 int foo() {
1698  int i = 0, j = 1;
1699  struct X x, y;
1700  int **p;
1701  y.p = &i;
1702  x.q = &j;
1703  p = __builtin_memcpy (&x, &y, sizeof (int *));
1704  return **p;
1705 }
1706
1707 //===---------------------------------------------------------------------===//
1708
1709 Missed instcombine transformation:
1710 define i1 @a(i32 %x) nounwind readnone {
1711 entry:
1712   %cmp = icmp eq i32 %x, 30
1713   %sub = add i32 %x, -30
1714   %cmp2 = icmp ugt i32 %sub, 9
1715   %or = or i1 %cmp, %cmp2
1716   ret i1 %or
1717 }
1718 This should be optimized to a single compare.  Testcase derived from gcc.
1719
1720 //===---------------------------------------------------------------------===//
1721
1722 Missed instcombine transformation:
1723 void b();
1724 void a(int x) { if (((1<<x)&8)==0) b(); }
1725
1726 The shift should be optimized out.  Testcase derived from gcc.
1727
1728 //===---------------------------------------------------------------------===//
1729
1730 Missed instcombine or reassociate transformation:
1731 int a(int a, int b) { return (a==12)&(b>47)&(b<58); }
1732
1733 The sgt and slt should be combined into a single comparison. Testcase derived
1734 from gcc.
1735
1736 //===---------------------------------------------------------------------===//
1737
1738 Missed instcombine transformation:
1739 define i32 @a(i32 %x) nounwind readnone {
1740 entry:
1741   %rem = srem i32 %x, 32
1742   %shl = shl i32 1, %rem
1743   ret i32 %shl
1744 }
1745
1746 The srem can be transformed to an and because if x is negative, the shift is
1747 undefined. Testcase derived from gcc.
1748
1749 //===---------------------------------------------------------------------===//
1750
1751 Missed instcombine/dagcombine transformation:
1752 define i32 @a(i32 %x, i32 %y) nounwind readnone {
1753 entry:
1754   %mul = mul i32 %y, -8
1755   %sub = sub i32 %x, %mul
1756   ret i32 %sub
1757 }
1758
1759 Should compile to something like x+y*8, but currently compiles to an
1760 inefficient result.  Testcase derived from gcc.
1761
1762 //===---------------------------------------------------------------------===//
1763
1764 Missed instcombine/dagcombine transformation:
1765 define void @lshift_lt(i8 zeroext %a) nounwind {
1766 entry:
1767   %conv = zext i8 %a to i32
1768   %shl = shl i32 %conv, 3
1769   %cmp = icmp ult i32 %shl, 33
1770   br i1 %cmp, label %if.then, label %if.end
1771
1772 if.then:
1773   tail call void @bar() nounwind
1774   ret void
1775
1776 if.end:
1777   ret void
1778 }
1779 declare void @bar() nounwind
1780
1781 The shift should be eliminated.  Testcase derived from gcc.
1782
1783 //===---------------------------------------------------------------------===//
1784
1785 These compile into different code, one gets recognized as a switch and the
1786 other doesn't due to phase ordering issues (PR6212):
1787
1788 int test1(int mainType, int subType) {
1789   if (mainType == 7)
1790     subType = 4;
1791   else if (mainType == 9)
1792     subType = 6;
1793   else if (mainType == 11)
1794     subType = 9;
1795   return subType;
1796 }
1797
1798 int test2(int mainType, int subType) {
1799   if (mainType == 7)
1800     subType = 4;
1801   if (mainType == 9)
1802     subType = 6;
1803   if (mainType == 11)
1804     subType = 9;
1805   return subType;
1806 }
1807
1808 //===---------------------------------------------------------------------===//
1809
1810 The following test case (from PR6576):
1811
1812 define i32 @mul(i32 %a, i32 %b) nounwind readnone {
1813 entry:
1814  %cond1 = icmp eq i32 %b, 0                      ; <i1> [#uses=1]
1815  br i1 %cond1, label %exit, label %bb.nph
1816 bb.nph:                                           ; preds = %entry
1817  %tmp = mul i32 %b, %a                           ; <i32> [#uses=1]
1818  ret i32 %tmp
1819 exit:                                             ; preds = %entry
1820  ret i32 0
1821 }
1822
1823 could be reduced to:
1824
1825 define i32 @mul(i32 %a, i32 %b) nounwind readnone {
1826 entry:
1827  %tmp = mul i32 %b, %a
1828  ret i32 %tmp
1829 }
1830
1831 //===---------------------------------------------------------------------===//
1832