expand note.
[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: X*X*X*X -> t=(X*X) (t*t) to eliminate a multiply.
110
111 //===---------------------------------------------------------------------===//
112
113 Interesting? testcase for add/shift/mul reassoc:
114
115 int bar(int x, int y) {
116   return x*x*x+y+x*x*x*x*x*y*y*y*y;
117 }
118 int foo(int z, int n) {
119   return bar(z, n) + bar(2*z, 2*n);
120 }
121
122 Reassociate should handle the example in GCC PR16157.
123
124 //===---------------------------------------------------------------------===//
125
126 These two functions should generate the same code on big-endian systems:
127
128 int g(int *j,int *l)  {  return memcmp(j,l,4);  }
129 int h(int *j, int *l) {  return *j - *l; }
130
131 this could be done in SelectionDAGISel.cpp, along with other special cases,
132 for 1,2,4,8 bytes.
133
134 //===---------------------------------------------------------------------===//
135
136 It would be nice to revert this patch:
137 http://lists.cs.uiuc.edu/pipermail/llvm-commits/Week-of-Mon-20060213/031986.html
138
139 And teach the dag combiner enough to simplify the code expanded before 
140 legalize.  It seems plausible that this knowledge would let it simplify other
141 stuff too.
142
143 //===---------------------------------------------------------------------===//
144
145 For vector types, TargetData.cpp::getTypeInfo() returns alignment that is equal
146 to the type size. It works but can be overly conservative as the alignment of
147 specific vector types are target dependent.
148
149 //===---------------------------------------------------------------------===//
150
151 We should produce an unaligned load from code like this:
152
153 v4sf example(float *P) {
154   return (v4sf){P[0], P[1], P[2], P[3] };
155 }
156
157 //===---------------------------------------------------------------------===//
158
159 Add support for conditional increments, and other related patterns.  Instead
160 of:
161
162         movl 136(%esp), %eax
163         cmpl $0, %eax
164         je LBB16_2      #cond_next
165 LBB16_1:        #cond_true
166         incl _foo
167 LBB16_2:        #cond_next
168
169 emit:
170         movl    _foo, %eax
171         cmpl    $1, %edi
172         sbbl    $-1, %eax
173         movl    %eax, _foo
174
175 //===---------------------------------------------------------------------===//
176
177 Combine: a = sin(x), b = cos(x) into a,b = sincos(x).
178
179 Expand these to calls of sin/cos and stores:
180       double sincos(double x, double *sin, double *cos);
181       float sincosf(float x, float *sin, float *cos);
182       long double sincosl(long double x, long double *sin, long double *cos);
183
184 Doing so could allow SROA of the destination pointers.  See also:
185 http://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=17687
186
187 This is now easily doable with MRVs.  We could even make an intrinsic for this
188 if anyone cared enough about sincos.
189
190 //===---------------------------------------------------------------------===//
191
192 Turn this into a single byte store with no load (the other 3 bytes are
193 unmodified):
194
195 define void @test(i32* %P) {
196         %tmp = load i32* %P
197         %tmp14 = or i32 %tmp, 3305111552
198         %tmp15 = and i32 %tmp14, 3321888767
199         store i32 %tmp15, i32* %P
200         ret void
201 }
202
203 //===---------------------------------------------------------------------===//
204
205 dag/inst combine "clz(x)>>5 -> x==0" for 32-bit x.
206
207 Compile:
208
209 int bar(int x)
210 {
211   int t = __builtin_clz(x);
212   return -(t>>5);
213 }
214
215 to:
216
217 _bar:   addic r3,r3,-1
218         subfe r3,r3,r3
219         blr
220
221 //===---------------------------------------------------------------------===//
222
223 quantum_sigma_x in 462.libquantum contains the following loop:
224
225       for(i=0; i<reg->size; i++)
226         {
227           /* Flip the target bit of each basis state */
228           reg->node[i].state ^= ((MAX_UNSIGNED) 1 << target);
229         } 
230
231 Where MAX_UNSIGNED/state is a 64-bit int.  On a 32-bit platform it would be just
232 so cool to turn it into something like:
233
234    long long Res = ((MAX_UNSIGNED) 1 << target);
235    if (target < 32) {
236      for(i=0; i<reg->size; i++)
237        reg->node[i].state ^= Res & 0xFFFFFFFFULL;
238    } else {
239      for(i=0; i<reg->size; i++)
240        reg->node[i].state ^= Res & 0xFFFFFFFF00000000ULL
241    }
242    
243 ... which would only do one 32-bit XOR per loop iteration instead of two.
244
245 It would also be nice to recognize the reg->size doesn't alias reg->node[i], but
246 this requires TBAA.
247
248 //===---------------------------------------------------------------------===//
249
250 This should be optimized to one 'and' and one 'or', from PR4216:
251
252 define i32 @test_bitfield(i32 %bf.prev.low) nounwind ssp {
253 entry:
254   %bf.prev.lo.cleared10 = or i32 %bf.prev.low, 32962 ; <i32> [#uses=1]
255   %0 = and i32 %bf.prev.low, -65536               ; <i32> [#uses=1]
256   %1 = and i32 %bf.prev.lo.cleared10, 40186       ; <i32> [#uses=1]
257   %2 = or i32 %1, %0                              ; <i32> [#uses=1]
258   ret i32 %2
259 }
260
261 //===---------------------------------------------------------------------===//
262
263 This isn't recognized as bswap by instcombine (yes, it really is bswap):
264
265 unsigned long reverse(unsigned v) {
266     unsigned t;
267     t = v ^ ((v << 16) | (v >> 16));
268     t &= ~0xff0000;
269     v = (v << 24) | (v >> 8);
270     return v ^ (t >> 8);
271 }
272
273 //===---------------------------------------------------------------------===//
274
275 These idioms should be recognized as popcount (see PR1488):
276
277 unsigned countbits_slow(unsigned v) {
278   unsigned c;
279   for (c = 0; v; v >>= 1)
280     c += v & 1;
281   return c;
282 }
283 unsigned countbits_fast(unsigned v){
284   unsigned c;
285   for (c = 0; v; c++)
286     v &= v - 1; // clear the least significant bit set
287   return c;
288 }
289
290 BITBOARD = unsigned long long
291 int PopCnt(register BITBOARD a) {
292   register int c=0;
293   while(a) {
294     c++;
295     a &= a - 1;
296   }
297   return c;
298 }
299 unsigned int popcount(unsigned int input) {
300   unsigned int count = 0;
301   for (unsigned int i =  0; i < 4 * 8; i++)
302     count += (input >> i) & i;
303   return count;
304 }
305
306 This is a form of idiom recognition for loops, the same thing that could be
307 useful for recognizing memset/memcpy.
308
309 //===---------------------------------------------------------------------===//
310
311 These should turn into single 16-bit (unaligned?) loads on little/big endian
312 processors.
313
314 unsigned short read_16_le(const unsigned char *adr) {
315   return adr[0] | (adr[1] << 8);
316 }
317 unsigned short read_16_be(const unsigned char *adr) {
318   return (adr[0] << 8) | adr[1];
319 }
320
321 //===---------------------------------------------------------------------===//
322
323 -instcombine should handle this transform:
324    icmp pred (sdiv X / C1 ), C2
325 when X, C1, and C2 are unsigned.  Similarly for udiv and signed operands. 
326
327 Currently InstCombine avoids this transform but will do it when the signs of
328 the operands and the sign of the divide match. See the FIXME in 
329 InstructionCombining.cpp in the visitSetCondInst method after the switch case 
330 for Instruction::UDiv (around line 4447) for more details.
331
332 The SingleSource/Benchmarks/Shootout-C++/hash and hash2 tests have examples of
333 this construct. 
334
335 //===---------------------------------------------------------------------===//
336
337 viterbi speeds up *significantly* if the various "history" related copy loops
338 are turned into memcpy calls at the source level.  We need a "loops to memcpy"
339 pass.
340
341 //===---------------------------------------------------------------------===//
342
343 Consider:
344
345 typedef unsigned U32;
346 typedef unsigned long long U64;
347 int test (U32 *inst, U64 *regs) {
348     U64 effective_addr2;
349     U32 temp = *inst;
350     int r1 = (temp >> 20) & 0xf;
351     int b2 = (temp >> 16) & 0xf;
352     effective_addr2 = temp & 0xfff;
353     if (b2) effective_addr2 += regs[b2];
354     b2 = (temp >> 12) & 0xf;
355     if (b2) effective_addr2 += regs[b2];
356     effective_addr2 &= regs[4];
357      if ((effective_addr2 & 3) == 0)
358         return 1;
359     return 0;
360 }
361
362 Note that only the low 2 bits of effective_addr2 are used.  On 32-bit systems,
363 we don't eliminate the computation of the top half of effective_addr2 because
364 we don't have whole-function selection dags.  On x86, this means we use one
365 extra register for the function when effective_addr2 is declared as U64 than
366 when it is declared U32.
367
368 PHI Slicing could be extended to do this.
369
370 //===---------------------------------------------------------------------===//
371
372 LSR should know what GPR types a target has from TargetData.  This code:
373
374 volatile short X, Y; // globals
375
376 void foo(int N) {
377   int i;
378   for (i = 0; i < N; i++) { X = i; Y = i*4; }
379 }
380
381 produces two near identical IV's (after promotion) on PPC/ARM:
382
383 LBB1_2:
384         ldr r3, LCPI1_0
385         ldr r3, [r3]
386         strh r2, [r3]
387         ldr r3, LCPI1_1
388         ldr r3, [r3]
389         strh r1, [r3]
390         add r1, r1, #4
391         add r2, r2, #1   <- [0,+,1]
392         sub r0, r0, #1   <- [0,-,1]
393         cmp r0, #0
394         bne LBB1_2
395
396 LSR should reuse the "+" IV for the exit test.
397
398 //===---------------------------------------------------------------------===//
399
400 Tail call elim should be more aggressive, checking to see if the call is
401 followed by an uncond branch to an exit block.
402
403 ; This testcase is due to tail-duplication not wanting to copy the return
404 ; instruction into the terminating blocks because there was other code
405 ; optimized out of the function after the taildup happened.
406 ; RUN: llvm-as < %s | opt -tailcallelim | llvm-dis | not grep call
407
408 define i32 @t4(i32 %a) {
409 entry:
410         %tmp.1 = and i32 %a, 1          ; <i32> [#uses=1]
411         %tmp.2 = icmp ne i32 %tmp.1, 0          ; <i1> [#uses=1]
412         br i1 %tmp.2, label %then.0, label %else.0
413
414 then.0:         ; preds = %entry
415         %tmp.5 = add i32 %a, -1         ; <i32> [#uses=1]
416         %tmp.3 = call i32 @t4( i32 %tmp.5 )             ; <i32> [#uses=1]
417         br label %return
418
419 else.0:         ; preds = %entry
420         %tmp.7 = icmp ne i32 %a, 0              ; <i1> [#uses=1]
421         br i1 %tmp.7, label %then.1, label %return
422
423 then.1:         ; preds = %else.0
424         %tmp.11 = add i32 %a, -2                ; <i32> [#uses=1]
425         %tmp.9 = call i32 @t4( i32 %tmp.11 )            ; <i32> [#uses=1]
426         br label %return
427
428 return:         ; preds = %then.1, %else.0, %then.0
429         %result.0 = phi i32 [ 0, %else.0 ], [ %tmp.3, %then.0 ],
430                             [ %tmp.9, %then.1 ]
431         ret i32 %result.0
432 }
433
434 //===---------------------------------------------------------------------===//
435
436 Tail recursion elimination should handle:
437
438 int pow2m1(int n) {
439  if (n == 0)
440    return 0;
441  return 2 * pow2m1 (n - 1) + 1;
442 }
443
444 Also, multiplies can be turned into SHL's, so they should be handled as if
445 they were associative.  "return foo() << 1" can be tail recursion eliminated.
446
447 //===---------------------------------------------------------------------===//
448
449 Argument promotion should promote arguments for recursive functions, like 
450 this:
451
452 ; RUN: llvm-as < %s | opt -argpromotion | llvm-dis | grep x.val
453
454 define internal i32 @foo(i32* %x) {
455 entry:
456         %tmp = load i32* %x             ; <i32> [#uses=0]
457         %tmp.foo = call i32 @foo( i32* %x )             ; <i32> [#uses=1]
458         ret i32 %tmp.foo
459 }
460
461 define i32 @bar(i32* %x) {
462 entry:
463         %tmp3 = call i32 @foo( i32* %x )                ; <i32> [#uses=1]
464         ret i32 %tmp3
465 }
466
467 //===---------------------------------------------------------------------===//
468
469 We should investigate an instruction sinking pass.  Consider this silly
470 example in pic mode:
471
472 #include <assert.h>
473 void foo(int x) {
474   assert(x);
475   //...
476 }
477
478 we compile this to:
479 _foo:
480         subl    $28, %esp
481         call    "L1$pb"
482 "L1$pb":
483         popl    %eax
484         cmpl    $0, 32(%esp)
485         je      LBB1_2  # cond_true
486 LBB1_1: # return
487         # ...
488         addl    $28, %esp
489         ret
490 LBB1_2: # cond_true
491 ...
492
493 The PIC base computation (call+popl) is only used on one path through the 
494 code, but is currently always computed in the entry block.  It would be 
495 better to sink the picbase computation down into the block for the 
496 assertion, as it is the only one that uses it.  This happens for a lot of 
497 code with early outs.
498
499 Another example is loads of arguments, which are usually emitted into the 
500 entry block on targets like x86.  If not used in all paths through a 
501 function, they should be sunk into the ones that do.
502
503 In this case, whole-function-isel would also handle this.
504
505 //===---------------------------------------------------------------------===//
506
507 Investigate lowering of sparse switch statements into perfect hash tables:
508 http://burtleburtle.net/bob/hash/perfect.html
509
510 //===---------------------------------------------------------------------===//
511
512 We should turn things like "load+fabs+store" and "load+fneg+store" into the
513 corresponding integer operations.  On a yonah, this loop:
514
515 double a[256];
516 void foo() {
517   int i, b;
518   for (b = 0; b < 10000000; b++)
519   for (i = 0; i < 256; i++)
520     a[i] = -a[i];
521 }
522
523 is twice as slow as this loop:
524
525 long long a[256];
526 void foo() {
527   int i, b;
528   for (b = 0; b < 10000000; b++)
529   for (i = 0; i < 256; i++)
530     a[i] ^= (1ULL << 63);
531 }
532
533 and I suspect other processors are similar.  On X86 in particular this is a
534 big win because doing this with integers allows the use of read/modify/write
535 instructions.
536
537 //===---------------------------------------------------------------------===//
538
539 DAG Combiner should try to combine small loads into larger loads when 
540 profitable.  For example, we compile this C++ example:
541
542 struct THotKey { short Key; bool Control; bool Shift; bool Alt; };
543 extern THotKey m_HotKey;
544 THotKey GetHotKey () { return m_HotKey; }
545
546 into (-O3 -fno-exceptions -static -fomit-frame-pointer):
547
548 __Z9GetHotKeyv:
549         pushl   %esi
550         movl    8(%esp), %eax
551         movb    _m_HotKey+3, %cl
552         movb    _m_HotKey+4, %dl
553         movb    _m_HotKey+2, %ch
554         movw    _m_HotKey, %si
555         movw    %si, (%eax)
556         movb    %ch, 2(%eax)
557         movb    %cl, 3(%eax)
558         movb    %dl, 4(%eax)
559         popl    %esi
560         ret     $4
561
562 GCC produces:
563
564 __Z9GetHotKeyv:
565         movl    _m_HotKey, %edx
566         movl    4(%esp), %eax
567         movl    %edx, (%eax)
568         movzwl  _m_HotKey+4, %edx
569         movw    %dx, 4(%eax)
570         ret     $4
571
572 The LLVM IR contains the needed alignment info, so we should be able to 
573 merge the loads and stores into 4-byte loads:
574
575         %struct.THotKey = type { i16, i8, i8, i8 }
576 define void @_Z9GetHotKeyv(%struct.THotKey* sret  %agg.result) nounwind  {
577 ...
578         %tmp2 = load i16* getelementptr (@m_HotKey, i32 0, i32 0), align 8
579         %tmp5 = load i8* getelementptr (@m_HotKey, i32 0, i32 1), align 2
580         %tmp8 = load i8* getelementptr (@m_HotKey, i32 0, i32 2), align 1
581         %tmp11 = load i8* getelementptr (@m_HotKey, i32 0, i32 3), align 2
582
583 Alternatively, we should use a small amount of base-offset alias analysis
584 to make it so the scheduler doesn't need to hold all the loads in regs at
585 once.
586
587 //===---------------------------------------------------------------------===//
588
589 We should add an FRINT node to the DAG to model targets that have legal
590 implementations of ceil/floor/rint.
591
592 //===---------------------------------------------------------------------===//
593
594 Consider:
595
596 int test() {
597   long long input[8] = {1,1,1,1,1,1,1,1};
598   foo(input);
599 }
600
601 We currently compile this into a memcpy from a global array since the 
602 initializer is fairly large and not memset'able.  This is good, but the memcpy
603 gets lowered to load/stores in the code generator.  This is also ok, except
604 that the codegen lowering for memcpy doesn't handle the case when the source
605 is a constant global.  This gives us atrocious code like this:
606
607         call    "L1$pb"
608 "L1$pb":
609         popl    %eax
610         movl    _C.0.1444-"L1$pb"+32(%eax), %ecx
611         movl    %ecx, 40(%esp)
612         movl    _C.0.1444-"L1$pb"+20(%eax), %ecx
613         movl    %ecx, 28(%esp)
614         movl    _C.0.1444-"L1$pb"+36(%eax), %ecx
615         movl    %ecx, 44(%esp)
616         movl    _C.0.1444-"L1$pb"+44(%eax), %ecx
617         movl    %ecx, 52(%esp)
618         movl    _C.0.1444-"L1$pb"+40(%eax), %ecx
619         movl    %ecx, 48(%esp)
620         movl    _C.0.1444-"L1$pb"+12(%eax), %ecx
621         movl    %ecx, 20(%esp)
622         movl    _C.0.1444-"L1$pb"+4(%eax), %ecx
623 ...
624
625 instead of:
626         movl    $1, 16(%esp)
627         movl    $0, 20(%esp)
628         movl    $1, 24(%esp)
629         movl    $0, 28(%esp)
630         movl    $1, 32(%esp)
631         movl    $0, 36(%esp)
632         ...
633
634 //===---------------------------------------------------------------------===//
635
636 http://llvm.org/PR717:
637
638 The following code should compile into "ret int undef". Instead, LLVM
639 produces "ret int 0":
640
641 int f() {
642   int x = 4;
643   int y;
644   if (x == 3) y = 0;
645   return y;
646 }
647
648 //===---------------------------------------------------------------------===//
649
650 The loop unroller should partially unroll loops (instead of peeling them)
651 when code growth isn't too bad and when an unroll count allows simplification
652 of some code within the loop.  One trivial example is:
653
654 #include <stdio.h>
655 int main() {
656     int nRet = 17;
657     int nLoop;
658     for ( nLoop = 0; nLoop < 1000; nLoop++ ) {
659         if ( nLoop & 1 )
660             nRet += 2;
661         else
662             nRet -= 1;
663     }
664     return nRet;
665 }
666
667 Unrolling by 2 would eliminate the '&1' in both copies, leading to a net
668 reduction in code size.  The resultant code would then also be suitable for
669 exit value computation.
670
671 //===---------------------------------------------------------------------===//
672
673 We miss a bunch of rotate opportunities on various targets, including ppc, x86,
674 etc.  On X86, we miss a bunch of 'rotate by variable' cases because the rotate
675 matching code in dag combine doesn't look through truncates aggressively 
676 enough.  Here are some testcases reduces from GCC PR17886:
677
678 unsigned long long f(unsigned long long x, int y) {
679   return (x << y) | (x >> 64-y); 
680
681 unsigned f2(unsigned x, int y){
682   return (x << y) | (x >> 32-y); 
683
684 unsigned long long f3(unsigned long long x){
685   int y = 9;
686   return (x << y) | (x >> 64-y); 
687
688 unsigned f4(unsigned x){
689   int y = 10;
690   return (x << y) | (x >> 32-y); 
691 }
692 unsigned long long f5(unsigned long long x, unsigned long long y) {
693   return (x << 8) | ((y >> 48) & 0xffull);
694 }
695 unsigned long long f6(unsigned long long x, unsigned long long y, int z) {
696   switch(z) {
697   case 1:
698     return (x << 8) | ((y >> 48) & 0xffull);
699   case 2:
700     return (x << 16) | ((y >> 40) & 0xffffull);
701   case 3:
702     return (x << 24) | ((y >> 32) & 0xffffffull);
703   case 4:
704     return (x << 32) | ((y >> 24) & 0xffffffffull);
705   default:
706     return (x << 40) | ((y >> 16) & 0xffffffffffull);
707   }
708 }
709
710 On X86-64, we only handle f2/f3/f4 right.  On x86-32, a few of these 
711 generate truly horrible code, instead of using shld and friends.  On
712 ARM, we end up with calls to L___lshrdi3/L___ashldi3 in f, which is
713 badness.  PPC64 misses f, f5 and f6.  CellSPU aborts in isel.
714
715 //===---------------------------------------------------------------------===//
716
717 We do a number of simplifications in simplify libcalls to strength reduce
718 standard library functions, but we don't currently merge them together.  For
719 example, it is useful to merge memcpy(a,b,strlen(b)) -> strcpy.  This can only
720 be done safely if "b" isn't modified between the strlen and memcpy of course.
721
722 //===---------------------------------------------------------------------===//
723
724 Reassociate should turn things like:
725
726 int factorial(int X) {
727  return X*X*X*X*X*X*X*X;
728 }
729
730 into llvm.powi calls, allowing the code generator to produce balanced
731 multiplication trees.
732
733 //===---------------------------------------------------------------------===//
734
735 We generate a horrible  libcall for llvm.powi.  For example, we compile:
736
737 #include <cmath>
738 double f(double a) { return std::pow(a, 4); }
739
740 into:
741
742 __Z1fd:
743         subl    $12, %esp
744         movsd   16(%esp), %xmm0
745         movsd   %xmm0, (%esp)
746         movl    $4, 8(%esp)
747         call    L___powidf2$stub
748         addl    $12, %esp
749         ret
750
751 GCC produces:
752
753 __Z1fd:
754         subl    $12, %esp
755         movsd   16(%esp), %xmm0
756         mulsd   %xmm0, %xmm0
757         mulsd   %xmm0, %xmm0
758         movsd   %xmm0, (%esp)
759         fldl    (%esp)
760         addl    $12, %esp
761         ret
762
763 //===---------------------------------------------------------------------===//
764
765 We compile this program: (from GCC PR11680)
766 http://gcc.gnu.org/bugzilla/attachment.cgi?id=4487
767
768 Into code that runs the same speed in fast/slow modes, but both modes run 2x
769 slower than when compile with GCC (either 4.0 or 4.2):
770
771 $ llvm-g++ perf.cpp -O3 -fno-exceptions
772 $ time ./a.out fast
773 1.821u 0.003s 0:01.82 100.0%    0+0k 0+0io 0pf+0w
774
775 $ g++ perf.cpp -O3 -fno-exceptions
776 $ time ./a.out fast
777 0.821u 0.001s 0:00.82 100.0%    0+0k 0+0io 0pf+0w
778
779 It looks like we are making the same inlining decisions, so this may be raw
780 codegen badness or something else (haven't investigated).
781
782 //===---------------------------------------------------------------------===//
783
784 We miss some instcombines for stuff like this:
785 void bar (void);
786 void foo (unsigned int a) {
787   /* This one is equivalent to a >= (3 << 2).  */
788   if ((a >> 2) >= 3)
789     bar ();
790 }
791
792 A few other related ones are in GCC PR14753.
793
794 //===---------------------------------------------------------------------===//
795
796 Divisibility by constant can be simplified (according to GCC PR12849) from
797 being a mulhi to being a mul lo (cheaper).  Testcase:
798
799 void bar(unsigned n) {
800   if (n % 3 == 0)
801     true();
802 }
803
804 I think this basically amounts to a dag combine to simplify comparisons against
805 multiply hi's into a comparison against the mullo.
806
807 //===---------------------------------------------------------------------===//
808
809 Better mod/ref analysis for scanf would allow us to eliminate the vtable and a
810 bunch of other stuff from this example (see PR1604): 
811
812 #include <cstdio>
813 struct test {
814     int val;
815     virtual ~test() {}
816 };
817
818 int main() {
819     test t;
820     std::scanf("%d", &t.val);
821     std::printf("%d\n", t.val);
822 }
823
824 //===---------------------------------------------------------------------===//
825
826 Instcombine will merge comparisons like (x >= 10) && (x < 20) by producing (x -
827 10) u< 10, but only when the comparisons have matching sign.
828
829 This could be converted with a similiar technique. (PR1941)
830
831 define i1 @test(i8 %x) {
832   %A = icmp uge i8 %x, 5
833   %B = icmp slt i8 %x, 20
834   %C = and i1 %A, %B
835   ret i1 %C
836 }
837
838 //===---------------------------------------------------------------------===//
839
840 These functions perform the same computation, but produce different assembly.
841
842 define i8 @select(i8 %x) readnone nounwind {
843   %A = icmp ult i8 %x, 250
844   %B = select i1 %A, i8 0, i8 1
845   ret i8 %B 
846 }
847
848 define i8 @addshr(i8 %x) readnone nounwind {
849   %A = zext i8 %x to i9
850   %B = add i9 %A, 6       ;; 256 - 250 == 6
851   %C = lshr i9 %B, 8
852   %D = trunc i9 %C to i8
853   ret i8 %D
854 }
855
856 //===---------------------------------------------------------------------===//
857
858 From gcc bug 24696:
859 int
860 f (unsigned long a, unsigned long b, unsigned long c)
861 {
862   return ((a & (c - 1)) != 0) || ((b & (c - 1)) != 0);
863 }
864 int
865 f (unsigned long a, unsigned long b, unsigned long c)
866 {
867   return ((a & (c - 1)) != 0) | ((b & (c - 1)) != 0);
868 }
869 Both should combine to ((a|b) & (c-1)) != 0.  Currently not optimized with
870 "clang -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
871
872 //===---------------------------------------------------------------------===//
873
874 From GCC Bug 20192:
875 #define PMD_MASK    (~((1UL << 23) - 1))
876 void clear_pmd_range(unsigned long start, unsigned long end)
877 {
878    if (!(start & ~PMD_MASK) && !(end & ~PMD_MASK))
879        f();
880 }
881 The expression should optimize to something like
882 "!((start|end)&~PMD_MASK). Currently not optimized with "clang
883 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
884
885 //===---------------------------------------------------------------------===//
886
887 From GCC Bug 15241:
888 unsigned int
889 foo (unsigned int a, unsigned int b)
890 {
891  if (a <= 7 && b <= 7)
892    baz ();
893 }
894 Should combine to "(a|b) <= 7".  Currently not optimized with "clang
895 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
896
897 //===---------------------------------------------------------------------===//
898
899 From GCC Bug 3756:
900 int
901 pn (int n)
902 {
903  return (n >= 0 ? 1 : -1);
904 }
905 Should combine to (n >> 31) | 1.  Currently not optimized with "clang
906 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts | llc".
907
908 //===---------------------------------------------------------------------===//
909
910 From GCC Bug 28685:
911 int test(int a, int b)
912 {
913  int lt = a < b;
914  int eq = a == b;
915
916  return (lt || eq);
917 }
918 Should combine to "a <= b".  Currently not optimized with "clang
919 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts | llc".
920
921 //===---------------------------------------------------------------------===//
922
923 void a(int variable)
924 {
925  if (variable == 4 || variable == 6)
926    bar();
927 }
928 This should optimize to "if ((variable | 2) == 6)".  Currently not
929 optimized with "clang -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts | llc".
930
931 //===---------------------------------------------------------------------===//
932
933 unsigned int f(unsigned int i, unsigned int n) {++i; if (i == n) ++i; return
934 i;}
935 unsigned int f2(unsigned int i, unsigned int n) {++i; i += i == n; return i;}
936 These should combine to the same thing.  Currently, the first function
937 produces better code on X86.
938
939 //===---------------------------------------------------------------------===//
940
941 From GCC Bug 15784:
942 #define abs(x) x>0?x:-x
943 int f(int x, int y)
944 {
945  return (abs(x)) >= 0;
946 }
947 This should optimize to x == INT_MIN. (With -fwrapv.)  Currently not
948 optimized with "clang -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
949
950 //===---------------------------------------------------------------------===//
951
952 From GCC Bug 14753:
953 void
954 rotate_cst (unsigned int a)
955 {
956  a = (a << 10) | (a >> 22);
957  if (a == 123)
958    bar ();
959 }
960 void
961 minus_cst (unsigned int a)
962 {
963  unsigned int tem;
964
965  tem = 20 - a;
966  if (tem == 5)
967    bar ();
968 }
969 void
970 mask_gt (unsigned int a)
971 {
972  /* This is equivalent to a > 15.  */
973  if ((a & ~7) > 8)
974    bar ();
975 }
976 void
977 rshift_gt (unsigned int a)
978 {
979  /* This is equivalent to a > 23.  */
980  if ((a >> 2) > 5)
981    bar ();
982 }
983 All should simplify to a single comparison.  All of these are
984 currently not optimized with "clang -emit-llvm-bc | opt
985 -std-compile-opts".
986
987 //===---------------------------------------------------------------------===//
988
989 From GCC Bug 32605:
990 int c(int* x) {return (char*)x+2 == (char*)x;}
991 Should combine to 0.  Currently not optimized with "clang
992 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts" (although llc can optimize it).
993
994 //===---------------------------------------------------------------------===//
995
996 int a(unsigned char* b) {return *b > 99;}
997 There's an unnecessary zext in the generated code with "clang
998 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
999
1000 //===---------------------------------------------------------------------===//
1001
1002 int a(unsigned b) {return ((b << 31) | (b << 30)) >> 31;}
1003 Should be combined to  "((b >> 1) | b) & 1".  Currently not optimized
1004 with "clang -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1005
1006 //===---------------------------------------------------------------------===//
1007
1008 unsigned a(unsigned x, unsigned y) { return x | (y & 1) | (y & 2);}
1009 Should combine to "x | (y & 3)".  Currently not optimized with "clang
1010 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1011
1012 //===---------------------------------------------------------------------===//
1013
1014 unsigned a(unsigned a) {return ((a | 1) & 3) | (a & -4);}
1015 Should combine to "a | 1".  Currently not optimized with "clang
1016 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1017
1018 //===---------------------------------------------------------------------===//
1019
1020 int a(int a, int b, int c) {return (~a & c) | ((c|a) & b);}
1021 Should fold to "(~a & c) | (a & b)".  Currently not optimized with
1022 "clang -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1023
1024 //===---------------------------------------------------------------------===//
1025
1026 int a(int a,int b) {return (~(a|b))|a;}
1027 Should fold to "a|~b".  Currently not optimized with "clang
1028 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1029
1030 //===---------------------------------------------------------------------===//
1031
1032 int a(int a, int b) {return (a&&b) || (a&&!b);}
1033 Should fold to "a".  Currently not optimized with "clang -emit-llvm-bc
1034 | opt -std-compile-opts".
1035
1036 //===---------------------------------------------------------------------===//
1037
1038 int a(int a, int b, int c) {return (a&&b) || (!a&&c);}
1039 Should fold to "a ? b : c", or at least something sane.  Currently not
1040 optimized with "clang -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1041
1042 //===---------------------------------------------------------------------===//
1043
1044 int a(int a, int b, int c) {return (a&&b) || (a&&c) || (a&&b&&c);}
1045 Should fold to a && (b || c).  Currently not optimized with "clang
1046 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1047
1048 //===---------------------------------------------------------------------===//
1049
1050 int a(int x) {return x | ((x & 8) ^ 8);}
1051 Should combine to x | 8.  Currently not optimized with "clang
1052 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1053
1054 //===---------------------------------------------------------------------===//
1055
1056 int a(int x) {return x ^ ((x & 8) ^ 8);}
1057 Should also combine to x | 8.  Currently not optimized with "clang
1058 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1059
1060 //===---------------------------------------------------------------------===//
1061
1062 int a(int x) {return (x & 8) == 0 ? -1 : -9;}
1063 Should combine to (x | -9) ^ 8.  Currently not optimized with "clang
1064 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1065
1066 //===---------------------------------------------------------------------===//
1067
1068 int a(int x) {return (x & 8) == 0 ? -9 : -1;}
1069 Should combine to x | -9.  Currently not optimized with "clang
1070 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1071
1072 //===---------------------------------------------------------------------===//
1073
1074 int a(int x) {return ((x | -9) ^ 8) & x;}
1075 Should combine to x & -9.  Currently not optimized with "clang
1076 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1077
1078 //===---------------------------------------------------------------------===//
1079
1080 unsigned a(unsigned a) {return a * 0x11111111 >> 28 & 1;}
1081 Should combine to "a * 0x88888888 >> 31".  Currently not optimized
1082 with "clang -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1083
1084 //===---------------------------------------------------------------------===//
1085
1086 unsigned a(char* x) {if ((*x & 32) == 0) return b();}
1087 There's an unnecessary zext in the generated code with "clang
1088 -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1089
1090 //===---------------------------------------------------------------------===//
1091
1092 unsigned a(unsigned long long x) {return 40 * (x >> 1);}
1093 Should combine to "20 * (((unsigned)x) & -2)".  Currently not
1094 optimized with "clang -emit-llvm-bc | opt -std-compile-opts".
1095
1096 //===---------------------------------------------------------------------===//
1097
1098 This was noticed in the entryblock for grokdeclarator in 403.gcc:
1099
1100         %tmp = icmp eq i32 %decl_context, 4          
1101         %decl_context_addr.0 = select i1 %tmp, i32 3, i32 %decl_context 
1102         %tmp1 = icmp eq i32 %decl_context_addr.0, 1 
1103         %decl_context_addr.1 = select i1 %tmp1, i32 0, i32 %decl_context_addr.0
1104
1105 tmp1 should be simplified to something like:
1106   (!tmp || decl_context == 1)
1107
1108 This allows recursive simplifications, tmp1 is used all over the place in
1109 the function, e.g. by:
1110
1111         %tmp23 = icmp eq i32 %decl_context_addr.1, 0            ; <i1> [#uses=1]
1112         %tmp24 = xor i1 %tmp1, true             ; <i1> [#uses=1]
1113         %or.cond8 = and i1 %tmp23, %tmp24               ; <i1> [#uses=1]
1114
1115 later.
1116
1117 //===---------------------------------------------------------------------===//
1118
1119 [STORE SINKING]
1120
1121 Store sinking: This code:
1122
1123 void f (int n, int *cond, int *res) {
1124     int i;
1125     *res = 0;
1126     for (i = 0; i < n; i++)
1127         if (*cond)
1128             *res ^= 234; /* (*) */
1129 }
1130
1131 On this function GVN hoists the fully redundant value of *res, but nothing
1132 moves the store out.  This gives us this code:
1133
1134 bb:             ; preds = %bb2, %entry
1135         %.rle = phi i32 [ 0, %entry ], [ %.rle6, %bb2 ] 
1136         %i.05 = phi i32 [ 0, %entry ], [ %indvar.next, %bb2 ]
1137         %1 = load i32* %cond, align 4
1138         %2 = icmp eq i32 %1, 0
1139         br i1 %2, label %bb2, label %bb1
1140
1141 bb1:            ; preds = %bb
1142         %3 = xor i32 %.rle, 234 
1143         store i32 %3, i32* %res, align 4
1144         br label %bb2
1145
1146 bb2:            ; preds = %bb, %bb1
1147         %.rle6 = phi i32 [ %3, %bb1 ], [ %.rle, %bb ]   
1148         %indvar.next = add i32 %i.05, 1 
1149         %exitcond = icmp eq i32 %indvar.next, %n
1150         br i1 %exitcond, label %return, label %bb
1151
1152 DSE should sink partially dead stores to get the store out of the loop.
1153
1154 Here's another partial dead case:
1155 http://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=12395
1156
1157 //===---------------------------------------------------------------------===//
1158
1159 Scalar PRE hoists the mul in the common block up to the else:
1160
1161 int test (int a, int b, int c, int g) {
1162   int d, e;
1163   if (a)
1164     d = b * c;
1165   else
1166     d = b - c;
1167   e = b * c + g;
1168   return d + e;
1169 }
1170
1171 It would be better to do the mul once to reduce codesize above the if.
1172 This is GCC PR38204.
1173
1174 //===---------------------------------------------------------------------===//
1175
1176 [STORE SINKING]
1177
1178 GCC PR37810 is an interesting case where we should sink load/store reload
1179 into the if block and outside the loop, so we don't reload/store it on the
1180 non-call path.
1181
1182 for () {
1183   *P += 1;
1184   if ()
1185     call();
1186   else
1187     ...
1188 ->
1189 tmp = *P
1190 for () {
1191   tmp += 1;
1192   if () {
1193     *P = tmp;
1194     call();
1195     tmp = *P;
1196   } else ...
1197 }
1198 *P = tmp;
1199
1200 We now hoist the reload after the call (Transforms/GVN/lpre-call-wrap.ll), but
1201 we don't sink the store.  We need partially dead store sinking.
1202
1203 //===---------------------------------------------------------------------===//
1204
1205 [LOAD PRE CRIT EDGE SPLITTING]
1206
1207 GCC PR37166: Sinking of loads prevents SROA'ing the "g" struct on the stack
1208 leading to excess stack traffic. This could be handled by GVN with some crazy
1209 symbolic phi translation.  The code we get looks like (g is on the stack):
1210
1211 bb2:            ; preds = %bb1
1212 ..
1213         %9 = getelementptr %struct.f* %g, i32 0, i32 0          
1214         store i32 %8, i32* %9, align  bel %bb3
1215
1216 bb3:            ; preds = %bb1, %bb2, %bb
1217         %c_addr.0 = phi %struct.f* [ %g, %bb2 ], [ %c, %bb ], [ %c, %bb1 ]
1218         %b_addr.0 = phi %struct.f* [ %b, %bb2 ], [ %g, %bb ], [ %b, %bb1 ]
1219         %10 = getelementptr %struct.f* %c_addr.0, i32 0, i32 0
1220         %11 = load i32* %10, align 4
1221
1222 %11 is partially redundant, an in BB2 it should have the value %8.
1223
1224 GCC PR33344 and PR35287 are similar cases.
1225
1226
1227 //===---------------------------------------------------------------------===//
1228
1229 [LOAD PRE]
1230
1231 There are many load PRE testcases in testsuite/gcc.dg/tree-ssa/loadpre* in the
1232 GCC testsuite, ones we don't get yet are (checked through loadpre25):
1233
1234 [CRIT EDGE BREAKING]
1235 loadpre3.c predcom-4.c
1236
1237 [PRE OF READONLY CALL]
1238 loadpre5.c
1239
1240 [TURN SELECT INTO BRANCH]
1241 loadpre14.c loadpre15.c 
1242
1243 actually a conditional increment: loadpre18.c loadpre19.c
1244
1245
1246 //===---------------------------------------------------------------------===//
1247
1248 [SCALAR PRE]
1249 There are many PRE testcases in testsuite/gcc.dg/tree-ssa/ssa-pre-*.c in the
1250 GCC testsuite.
1251
1252 //===---------------------------------------------------------------------===//
1253
1254 There are some interesting cases in testsuite/gcc.dg/tree-ssa/pred-comm* in the
1255 GCC testsuite.  For example, we get the first example in predcom-1.c, but 
1256 miss the second one:
1257
1258 unsigned fib[1000];
1259 unsigned avg[1000];
1260
1261 __attribute__ ((noinline))
1262 void count_averages(int n) {
1263   int i;
1264   for (i = 1; i < n; i++)
1265     avg[i] = (((unsigned long) fib[i - 1] + fib[i] + fib[i + 1]) / 3) & 0xffff;
1266 }
1267
1268 which compiles into two loads instead of one in the loop.
1269
1270 predcom-2.c is the same as predcom-1.c
1271
1272 predcom-3.c is very similar but needs loads feeding each other instead of
1273 store->load.
1274
1275
1276 //===---------------------------------------------------------------------===//
1277
1278 Type based alias analysis:
1279 http://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=14705
1280
1281 //===---------------------------------------------------------------------===//
1282
1283 A/B get pinned to the stack because we turn an if/then into a select instead
1284 of PRE'ing the load/store.  This may be fixable in instcombine:
1285 http://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=37892
1286
1287 struct X { int i; };
1288 int foo (int x) {
1289   struct X a;
1290   struct X b;
1291   struct X *p;
1292   a.i = 1;
1293   b.i = 2;
1294   if (x)
1295     p = &a;
1296   else
1297     p = &b;
1298   return p->i;
1299 }
1300
1301 //===---------------------------------------------------------------------===//
1302
1303 Interesting missed case because of control flow flattening (should be 2 loads):
1304 http://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=26629
1305 With: llvm-gcc t2.c -S -o - -O0 -emit-llvm | llvm-as | 
1306              opt -mem2reg -gvn -instcombine | llvm-dis
1307 we miss it because we need 1) CRIT EDGE 2) MULTIPLE DIFFERENT
1308 VALS PRODUCED BY ONE BLOCK OVER DIFFERENT PATHS
1309
1310 //===---------------------------------------------------------------------===//
1311
1312 http://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=19633
1313 We could eliminate the branch condition here, loading from null is undefined:
1314
1315 struct S { int w, x, y, z; };
1316 struct T { int r; struct S s; };
1317 void bar (struct S, int);
1318 void foo (int a, struct T b)
1319 {
1320   struct S *c = 0;
1321   if (a)
1322     c = &b.s;
1323   bar (*c, a);
1324 }
1325
1326 //===---------------------------------------------------------------------===//
1327
1328 simplifylibcalls should do several optimizations for strspn/strcspn:
1329
1330 strcspn(x, "") -> strlen(x)
1331 strcspn("", x) -> 0
1332 strspn("", x) -> 0
1333 strspn(x, "") -> strlen(x)
1334 strspn(x, "a") -> strchr(x, 'a')-x
1335
1336 strcspn(x, "a") -> inlined loop for up to 3 letters (similarly for strspn):
1337
1338 size_t __strcspn_c3 (__const char *__s, int __reject1, int __reject2,
1339                      int __reject3) {
1340   register size_t __result = 0;
1341   while (__s[__result] != '\0' && __s[__result] != __reject1 &&
1342          __s[__result] != __reject2 && __s[__result] != __reject3)
1343     ++__result;
1344   return __result;
1345 }
1346
1347 This should turn into a switch on the character.  See PR3253 for some notes on
1348 codegen.
1349
1350 456.hmmer apparently uses strcspn and strspn a lot.  471.omnetpp uses strspn.
1351
1352 //===---------------------------------------------------------------------===//
1353
1354 "gas" uses this idiom:
1355   else if (strchr ("+-/*%|&^:[]()~", *intel_parser.op_string))
1356 ..
1357   else if (strchr ("<>", *intel_parser.op_string)
1358
1359 Those should be turned into a switch.
1360
1361 //===---------------------------------------------------------------------===//
1362
1363 252.eon contains this interesting code:
1364
1365         %3072 = getelementptr [100 x i8]* %tempString, i32 0, i32 0
1366         %3073 = call i8* @strcpy(i8* %3072, i8* %3071) nounwind
1367         %strlen = call i32 @strlen(i8* %3072)    ; uses = 1
1368         %endptr = getelementptr [100 x i8]* %tempString, i32 0, i32 %strlen
1369         call void @llvm.memcpy.i32(i8* %endptr, 
1370           i8* getelementptr ([5 x i8]* @"\01LC42", i32 0, i32 0), i32 5, i32 1)
1371         %3074 = call i32 @strlen(i8* %endptr) nounwind readonly 
1372         
1373 This is interesting for a couple reasons.  First, in this:
1374
1375         %3073 = call i8* @strcpy(i8* %3072, i8* %3071) nounwind
1376         %strlen = call i32 @strlen(i8* %3072)  
1377
1378 The strlen could be replaced with: %strlen = sub %3072, %3073, because the
1379 strcpy call returns a pointer to the end of the string.  Based on that, the
1380 endptr GEP just becomes equal to 3073, which eliminates a strlen call and GEP.
1381
1382 Second, the memcpy+strlen strlen can be replaced with:
1383
1384         %3074 = call i32 @strlen([5 x i8]* @"\01LC42") nounwind readonly 
1385
1386 Because the destination was just copied into the specified memory buffer.  This,
1387 in turn, can be constant folded to "4".
1388
1389 In other code, it contains:
1390
1391         %endptr6978 = bitcast i8* %endptr69 to i32*            
1392         store i32 7107374, i32* %endptr6978, align 1
1393         %3167 = call i32 @strlen(i8* %endptr69) nounwind readonly    
1394
1395 Which could also be constant folded.  Whatever is producing this should probably
1396 be fixed to leave this as a memcpy from a string.
1397
1398 Further, eon also has an interesting partially redundant strlen call:
1399
1400 bb8:            ; preds = %_ZN18eonImageCalculatorC1Ev.exit
1401         %682 = getelementptr i8** %argv, i32 6          ; <i8**> [#uses=2]
1402         %683 = load i8** %682, align 4          ; <i8*> [#uses=4]
1403         %684 = load i8* %683, align 1           ; <i8> [#uses=1]
1404         %685 = icmp eq i8 %684, 0               ; <i1> [#uses=1]
1405         br i1 %685, label %bb10, label %bb9
1406
1407 bb9:            ; preds = %bb8
1408         %686 = call i32 @strlen(i8* %683) nounwind readonly          
1409         %687 = icmp ugt i32 %686, 254           ; <i1> [#uses=1]
1410         br i1 %687, label %bb10, label %bb11
1411
1412 bb10:           ; preds = %bb9, %bb8
1413         %688 = call i32 @strlen(i8* %683) nounwind readonly          
1414
1415 This could be eliminated by doing the strlen once in bb8, saving code size and
1416 improving perf on the bb8->9->10 path.
1417
1418 //===---------------------------------------------------------------------===//
1419
1420 I see an interesting fully redundant call to strlen left in 186.crafty:InputMove
1421 which looks like:
1422        %movetext11 = getelementptr [128 x i8]* %movetext, i32 0, i32 0 
1423  
1424
1425 bb62:           ; preds = %bb55, %bb53
1426         %promote.0 = phi i32 [ %169, %bb55 ], [ 0, %bb53 ]             
1427         %171 = call i32 @strlen(i8* %movetext11) nounwind readonly align 1
1428         %172 = add i32 %171, -1         ; <i32> [#uses=1]
1429         %173 = getelementptr [128 x i8]* %movetext, i32 0, i32 %172       
1430
1431 ...  no stores ...
1432        br i1 %or.cond, label %bb65, label %bb72
1433
1434 bb65:           ; preds = %bb62
1435         store i8 0, i8* %173, align 1
1436         br label %bb72
1437
1438 bb72:           ; preds = %bb65, %bb62
1439         %trank.1 = phi i32 [ %176, %bb65 ], [ -1, %bb62 ]            
1440         %177 = call i32 @strlen(i8* %movetext11) nounwind readonly align 1
1441
1442 Note that on the bb62->bb72 path, that the %177 strlen call is partially
1443 redundant with the %171 call.  At worst, we could shove the %177 strlen call
1444 up into the bb65 block moving it out of the bb62->bb72 path.   However, note
1445 that bb65 stores to the string, zeroing out the last byte.  This means that on
1446 that path the value of %177 is actually just %171-1.  A sub is cheaper than a
1447 strlen!
1448
1449 This pattern repeats several times, basically doing:
1450
1451   A = strlen(P);
1452   P[A-1] = 0;
1453   B = strlen(P);
1454   where it is "obvious" that B = A-1.
1455
1456 //===---------------------------------------------------------------------===//
1457
1458 186.crafty contains this interesting pattern:
1459
1460 %77 = call i8* @strstr(i8* getelementptr ([6 x i8]* @"\01LC5", i32 0, i32 0),
1461                        i8* %30)
1462 %phitmp648 = icmp eq i8* %77, getelementptr ([6 x i8]* @"\01LC5", i32 0, i32 0)
1463 br i1 %phitmp648, label %bb70, label %bb76
1464
1465 bb70:           ; preds = %OptionMatch.exit91, %bb69
1466         %78 = call i32 @strlen(i8* %30) nounwind readonly align 1               ; <i32> [#uses=1]
1467
1468 This is basically:
1469   cststr = "abcdef";
1470   if (strstr(cststr, P) == cststr) {
1471      x = strlen(P);
1472      ...
1473
1474 The strstr call would be significantly cheaper written as:
1475
1476 cststr = "abcdef";
1477 if (memcmp(P, str, strlen(P)))
1478   x = strlen(P);
1479
1480 This is memcmp+strlen instead of strstr.  This also makes the strlen fully
1481 redundant.
1482
1483 //===---------------------------------------------------------------------===//
1484
1485 186.crafty also contains this code:
1486
1487 %1906 = call i32 @strlen(i8* getelementptr ([32 x i8]* @pgn_event, i32 0,i32 0))
1488 %1907 = getelementptr [32 x i8]* @pgn_event, i32 0, i32 %1906
1489 %1908 = call i8* @strcpy(i8* %1907, i8* %1905) nounwind align 1
1490 %1909 = call i32 @strlen(i8* getelementptr ([32 x i8]* @pgn_event, i32 0,i32 0))
1491 %1910 = getelementptr [32 x i8]* @pgn_event, i32 0, i32 %1909         
1492
1493 The last strlen is computable as 1908-@pgn_event, which means 1910=1908.
1494
1495 //===---------------------------------------------------------------------===//
1496
1497 186.crafty has this interesting pattern with the "out.4543" variable:
1498
1499 call void @llvm.memcpy.i32(
1500         i8* getelementptr ([10 x i8]* @out.4543, i32 0, i32 0),
1501        i8* getelementptr ([7 x i8]* @"\01LC28700", i32 0, i32 0), i32 7, i32 1) 
1502 %101 = call@printf(i8* ...   @out.4543, i32 0, i32 0)) nounwind 
1503
1504 It is basically doing:
1505
1506   memcpy(globalarray, "string");
1507   printf(...,  globalarray);
1508   
1509 Anyway, by knowing that printf just reads the memory and forward substituting
1510 the string directly into the printf, this eliminates reads from globalarray.
1511 Since this pattern occurs frequently in crafty (due to the "DisplayTime" and
1512 other similar functions) there are many stores to "out".  Once all the printfs
1513 stop using "out", all that is left is the memcpy's into it.  This should allow
1514 globalopt to remove the "stored only" global.
1515
1516 //===---------------------------------------------------------------------===//
1517
1518 This code:
1519
1520 define inreg i32 @foo(i8* inreg %p) nounwind {
1521   %tmp0 = load i8* %p
1522   %tmp1 = ashr i8 %tmp0, 5
1523   %tmp2 = sext i8 %tmp1 to i32
1524   ret i32 %tmp2
1525 }
1526
1527 could be dagcombine'd to a sign-extending load with a shift.
1528 For example, on x86 this currently gets this:
1529
1530         movb    (%eax), %al
1531         sarb    $5, %al
1532         movsbl  %al, %eax
1533
1534 while it could get this:
1535
1536         movsbl  (%eax), %eax
1537         sarl    $5, %eax
1538
1539 //===---------------------------------------------------------------------===//
1540
1541 GCC PR31029:
1542
1543 int test(int x) { return 1-x == x; }     // --> return false
1544 int test2(int x) { return 2-x == x; }    // --> return x == 1 ?
1545
1546 Always foldable for odd constants, what is the rule for even?
1547
1548 //===---------------------------------------------------------------------===//
1549
1550 PR 3381: GEP to field of size 0 inside a struct could be turned into GEP
1551 for next field in struct (which is at same address).
1552
1553 For example: store of float into { {{}}, float } could be turned into a store to
1554 the float directly.
1555
1556 //===---------------------------------------------------------------------===//
1557
1558 #include <math.h>
1559 double foo(double a) {    return sin(a); }
1560
1561 This compiles into this on x86-64 Linux:
1562 foo:
1563         subq    $8, %rsp
1564         call    sin
1565         addq    $8, %rsp
1566         ret
1567 vs:
1568
1569 foo:
1570         jmp sin
1571
1572 //===---------------------------------------------------------------------===//
1573
1574 The arg promotion pass should make use of nocapture to make its alias analysis
1575 stuff much more precise.
1576
1577 //===---------------------------------------------------------------------===//
1578
1579 The following functions should be optimized to use a select instead of a
1580 branch (from gcc PR40072):
1581
1582 char char_int(int m) {if(m>7) return 0; return m;}
1583 int int_char(char m) {if(m>7) return 0; return m;}
1584
1585 //===---------------------------------------------------------------------===//
1586
1587 int func(int a, int b) { if (a & 0x80) b |= 0x80; else b &= ~0x80; return b; }
1588
1589 Generates this:
1590
1591 define i32 @func(i32 %a, i32 %b) nounwind readnone ssp {
1592 entry:
1593   %0 = and i32 %a, 128                            ; <i32> [#uses=1]
1594   %1 = icmp eq i32 %0, 0                          ; <i1> [#uses=1]
1595   %2 = or i32 %b, 128                             ; <i32> [#uses=1]
1596   %3 = and i32 %b, -129                           ; <i32> [#uses=1]
1597   %b_addr.0 = select i1 %1, i32 %3, i32 %2        ; <i32> [#uses=1]
1598   ret i32 %b_addr.0
1599 }
1600
1601 However, it's functionally equivalent to:
1602
1603          b = (b & ~0x80) | (a & 0x80);
1604
1605 Which generates this:
1606
1607 define i32 @func(i32 %a, i32 %b) nounwind readnone ssp {
1608 entry:
1609   %0 = and i32 %b, -129                           ; <i32> [#uses=1]
1610   %1 = and i32 %a, 128                            ; <i32> [#uses=1]
1611   %2 = or i32 %0, %1                              ; <i32> [#uses=1]
1612   ret i32 %2
1613 }
1614
1615 This can be generalized for other forms:
1616
1617      b = (b & ~0x80) | (a & 0x40) << 1;
1618
1619 //===---------------------------------------------------------------------===//
1620
1621 These two functions produce different code. They shouldn't:
1622
1623 #include <stdint.h>
1624  
1625 uint8_t p1(uint8_t b, uint8_t a) {
1626   b = (b & ~0xc0) | (a & 0xc0);
1627   return (b);
1628 }
1629  
1630 uint8_t p2(uint8_t b, uint8_t a) {
1631   b = (b & ~0x40) | (a & 0x40);
1632   b = (b & ~0x80) | (a & 0x80);
1633   return (b);
1634 }
1635
1636 define zeroext i8 @p1(i8 zeroext %b, i8 zeroext %a) nounwind readnone ssp {
1637 entry:
1638   %0 = and i8 %b, 63                              ; <i8> [#uses=1]
1639   %1 = and i8 %a, -64                             ; <i8> [#uses=1]
1640   %2 = or i8 %1, %0                               ; <i8> [#uses=1]
1641   ret i8 %2
1642 }
1643
1644 define zeroext i8 @p2(i8 zeroext %b, i8 zeroext %a) nounwind readnone ssp {
1645 entry:
1646   %0 = and i8 %b, 63                              ; <i8> [#uses=1]
1647   %.masked = and i8 %a, 64                        ; <i8> [#uses=1]
1648   %1 = and i8 %a, -128                            ; <i8> [#uses=1]
1649   %2 = or i8 %1, %0                               ; <i8> [#uses=1]
1650   %3 = or i8 %2, %.masked                         ; <i8> [#uses=1]
1651   ret i8 %3
1652 }
1653
1654 //===---------------------------------------------------------------------===//
1655
1656 IPSCCP does not currently propagate argument dependent constants through
1657 functions where it does not not all of the callers.  This includes functions
1658 with normal external linkage as well as templates, C99 inline functions etc.
1659 Specifically, it does nothing to:
1660
1661 define i32 @test(i32 %x, i32 %y, i32 %z) nounwind {
1662 entry:
1663   %0 = add nsw i32 %y, %z                         
1664   %1 = mul i32 %0, %x                             
1665   %2 = mul i32 %y, %z                             
1666   %3 = add nsw i32 %1, %2                         
1667   ret i32 %3
1668 }
1669
1670 define i32 @test2() nounwind {
1671 entry:
1672   %0 = call i32 @test(i32 1, i32 2, i32 4) nounwind
1673   ret i32 %0
1674 }
1675
1676 It would be interesting extend IPSCCP to be able to handle simple cases like
1677 this, where all of the arguments to a call are constant.  Because IPSCCP runs
1678 before inlining, trivial templates and inline functions are not yet inlined.
1679 The results for a function + set of constant arguments should be memoized in a
1680 map.
1681
1682 //===---------------------------------------------------------------------===//
1683
1684 The libcall constant folding stuff should be moved out of SimplifyLibcalls into
1685 libanalysis' constantfolding logic.  This would allow IPSCCP to be able to
1686 handle simple things like this:
1687
1688 static int foo(const char *X) { return strlen(X); }
1689 int bar() { return foo("abcd"); }
1690
1691 //===---------------------------------------------------------------------===//
1692
1693 InstCombine should use SimplifyDemandedBits to remove the or instruction:
1694
1695 define i1 @test(i8 %x, i8 %y) {
1696   %A = or i8 %x, 1
1697   %B = icmp ugt i8 %A, 3
1698   ret i1 %B
1699 }
1700
1701 Currently instcombine calls SimplifyDemandedBits with either all bits or just
1702 the sign bit, if the comparison is obviously a sign test. In this case, we only
1703 need all but the bottom two bits from %A, and if we gave that mask to SDB it
1704 would delete the or instruction for us.
1705
1706 //===---------------------------------------------------------------------===//
1707
1708 FunctionAttrs is not marking this function as readnone (just readonly):
1709 $ clang t.c -emit-llvm -S -o - -O0 | opt -mem2reg -S -functionattrs
1710
1711 int t(int a, int b, int c) {
1712  int *p;
1713  if (a)
1714    p = &a;
1715  else
1716    p = &c;
1717  return *p;
1718 }
1719
1720 This is because we codegen this to:
1721
1722 define i32 @t(i32 %a, i32 %b, i32 %c) nounwind readonly ssp {
1723 entry:
1724   %a.addr = alloca i32                            ; <i32*> [#uses=3]
1725   %c.addr = alloca i32                            ; <i32*> [#uses=2]
1726 ...
1727
1728 if.end:
1729   %p.0 = phi i32* [ %a.addr, %if.then ], [ %c.addr, %if.else ]
1730   %tmp2 = load i32* %p.0                          ; <i32> [#uses=1]
1731   ret i32 %tmp2
1732 }
1733
1734 And functionattrs doesn't realize that the p.0 load points to function local
1735 memory.
1736
1737 Also, functionattrs doesn't know about memcpy/memset.  This function should be
1738 marked readnone, since it only twiddles local memory, but functionattrs doesn't
1739 handle memset/memcpy/memmove aggressively:
1740
1741 struct X { int *p; int *q; };
1742 int foo() {
1743  int i = 0, j = 1;
1744  struct X x, y;
1745  int **p;
1746  y.p = &i;
1747  x.q = &j;
1748  p = __builtin_memcpy (&x, &y, sizeof (int *));
1749  return **p;
1750 }
1751
1752 //===---------------------------------------------------------------------===//
1753