DeadCodeElimination: rewrite to be faster
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Scalar / Scalarizer.cpp
1 //===--- Scalarizer.cpp - Scalarize vector operations ---------------------===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
6 // License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // This pass converts vector operations into scalar operations, in order
11 // to expose optimization opportunities on the individual scalar operations.
12 // It is mainly intended for targets that do not have vector units, but it
13 // may also be useful for revectorizing code to different vector widths.
14 //
15 //===----------------------------------------------------------------------===//
16
17 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
18 #include "llvm/IR/IRBuilder.h"
19 #include "llvm/IR/InstVisitor.h"
20 #include "llvm/Pass.h"
21 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
22 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
23 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
24
25 using namespace llvm;
26
27 #define DEBUG_TYPE "scalarizer"
28
29 namespace {
30 // Used to store the scattered form of a vector.
31 typedef SmallVector<Value *, 8> ValueVector;
32
33 // Used to map a vector Value to its scattered form.  We use std::map
34 // because we want iterators to persist across insertion and because the
35 // values are relatively large.
36 typedef std::map<Value *, ValueVector> ScatterMap;
37
38 // Lists Instructions that have been replaced with scalar implementations,
39 // along with a pointer to their scattered forms.
40 typedef SmallVector<std::pair<Instruction *, ValueVector *>, 16> GatherList;
41
42 // Provides a very limited vector-like interface for lazily accessing one
43 // component of a scattered vector or vector pointer.
44 class Scatterer {
45 public:
46   Scatterer() {}
47
48   // Scatter V into Size components.  If new instructions are needed,
49   // insert them before BBI in BB.  If Cache is nonnull, use it to cache
50   // the results.
51   Scatterer(BasicBlock *bb, BasicBlock::iterator bbi, Value *v,
52             ValueVector *cachePtr = nullptr);
53
54   // Return component I, creating a new Value for it if necessary.
55   Value *operator[](unsigned I);
56
57   // Return the number of components.
58   unsigned size() const { return Size; }
59
60 private:
61   BasicBlock *BB;
62   BasicBlock::iterator BBI;
63   Value *V;
64   ValueVector *CachePtr;
65   PointerType *PtrTy;
66   ValueVector Tmp;
67   unsigned Size;
68 };
69
70 // FCmpSpliiter(FCI)(Builder, X, Y, Name) uses Builder to create an FCmp
71 // called Name that compares X and Y in the same way as FCI.
72 struct FCmpSplitter {
73   FCmpSplitter(FCmpInst &fci) : FCI(fci) {}
74   Value *operator()(IRBuilder<> &Builder, Value *Op0, Value *Op1,
75                     const Twine &Name) const {
76     return Builder.CreateFCmp(FCI.getPredicate(), Op0, Op1, Name);
77   }
78   FCmpInst &FCI;
79 };
80
81 // ICmpSpliiter(ICI)(Builder, X, Y, Name) uses Builder to create an ICmp
82 // called Name that compares X and Y in the same way as ICI.
83 struct ICmpSplitter {
84   ICmpSplitter(ICmpInst &ici) : ICI(ici) {}
85   Value *operator()(IRBuilder<> &Builder, Value *Op0, Value *Op1,
86                     const Twine &Name) const {
87     return Builder.CreateICmp(ICI.getPredicate(), Op0, Op1, Name);
88   }
89   ICmpInst &ICI;
90 };
91
92 // BinarySpliiter(BO)(Builder, X, Y, Name) uses Builder to create
93 // a binary operator like BO called Name with operands X and Y.
94 struct BinarySplitter {
95   BinarySplitter(BinaryOperator &bo) : BO(bo) {}
96   Value *operator()(IRBuilder<> &Builder, Value *Op0, Value *Op1,
97                     const Twine &Name) const {
98     return Builder.CreateBinOp(BO.getOpcode(), Op0, Op1, Name);
99   }
100   BinaryOperator &BO;
101 };
102
103 // Information about a load or store that we're scalarizing.
104 struct VectorLayout {
105   VectorLayout() : VecTy(nullptr), ElemTy(nullptr), VecAlign(0), ElemSize(0) {}
106
107   // Return the alignment of element I.
108   uint64_t getElemAlign(unsigned I) {
109     return MinAlign(VecAlign, I * ElemSize);
110   }
111
112   // The type of the vector.
113   VectorType *VecTy;
114
115   // The type of each element.
116   Type *ElemTy;
117
118   // The alignment of the vector.
119   uint64_t VecAlign;
120
121   // The size of each element.
122   uint64_t ElemSize;
123 };
124
125 class Scalarizer : public FunctionPass,
126                    public InstVisitor<Scalarizer, bool> {
127 public:
128   static char ID;
129
130   Scalarizer() :
131     FunctionPass(ID) {
132     initializeScalarizerPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
133   }
134
135   bool doInitialization(Module &M) override;
136   bool runOnFunction(Function &F) override;
137
138   // InstVisitor methods.  They return true if the instruction was scalarized,
139   // false if nothing changed.
140   bool visitInstruction(Instruction &) { return false; }
141   bool visitSelectInst(SelectInst &SI);
142   bool visitICmpInst(ICmpInst &);
143   bool visitFCmpInst(FCmpInst &);
144   bool visitBinaryOperator(BinaryOperator &);
145   bool visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &);
146   bool visitCastInst(CastInst &);
147   bool visitBitCastInst(BitCastInst &);
148   bool visitShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst &);
149   bool visitPHINode(PHINode &);
150   bool visitLoadInst(LoadInst &);
151   bool visitStoreInst(StoreInst &);
152
153   static void registerOptions() {
154     // This is disabled by default because having separate loads and stores
155     // makes it more likely that the -combiner-alias-analysis limits will be
156     // reached.
157     OptionRegistry::registerOption<bool, Scalarizer,
158                                  &Scalarizer::ScalarizeLoadStore>(
159         "scalarize-load-store",
160         "Allow the scalarizer pass to scalarize loads and store", false);
161   }
162
163 private:
164   Scatterer scatter(Instruction *, Value *);
165   void gather(Instruction *, const ValueVector &);
166   bool canTransferMetadata(unsigned Kind);
167   void transferMetadata(Instruction *, const ValueVector &);
168   bool getVectorLayout(Type *, unsigned, VectorLayout &, const DataLayout &);
169   bool finish();
170
171   template<typename T> bool splitBinary(Instruction &, const T &);
172
173   ScatterMap Scattered;
174   GatherList Gathered;
175   unsigned ParallelLoopAccessMDKind;
176   bool ScalarizeLoadStore;
177 };
178
179 char Scalarizer::ID = 0;
180 } // end anonymous namespace
181
182 INITIALIZE_PASS_WITH_OPTIONS(Scalarizer, "scalarizer",
183                              "Scalarize vector operations", false, false)
184
185 Scatterer::Scatterer(BasicBlock *bb, BasicBlock::iterator bbi, Value *v,
186                      ValueVector *cachePtr)
187   : BB(bb), BBI(bbi), V(v), CachePtr(cachePtr) {
188   Type *Ty = V->getType();
189   PtrTy = dyn_cast<PointerType>(Ty);
190   if (PtrTy)
191     Ty = PtrTy->getElementType();
192   Size = Ty->getVectorNumElements();
193   if (!CachePtr)
194     Tmp.resize(Size, nullptr);
195   else if (CachePtr->empty())
196     CachePtr->resize(Size, nullptr);
197   else
198     assert(Size == CachePtr->size() && "Inconsistent vector sizes");
199 }
200
201 // Return component I, creating a new Value for it if necessary.
202 Value *Scatterer::operator[](unsigned I) {
203   ValueVector &CV = (CachePtr ? *CachePtr : Tmp);
204   // Try to reuse a previous value.
205   if (CV[I])
206     return CV[I];
207   IRBuilder<> Builder(BB, BBI);
208   if (PtrTy) {
209     if (!CV[0]) {
210       Type *Ty =
211         PointerType::get(PtrTy->getElementType()->getVectorElementType(),
212                          PtrTy->getAddressSpace());
213       CV[0] = Builder.CreateBitCast(V, Ty, V->getName() + ".i0");
214     }
215     if (I != 0)
216       CV[I] = Builder.CreateConstGEP1_32(nullptr, CV[0], I,
217                                          V->getName() + ".i" + Twine(I));
218   } else {
219     // Search through a chain of InsertElementInsts looking for element I.
220     // Record other elements in the cache.  The new V is still suitable
221     // for all uncached indices.
222     for (;;) {
223       InsertElementInst *Insert = dyn_cast<InsertElementInst>(V);
224       if (!Insert)
225         break;
226       ConstantInt *Idx = dyn_cast<ConstantInt>(Insert->getOperand(2));
227       if (!Idx)
228         break;
229       unsigned J = Idx->getZExtValue();
230       V = Insert->getOperand(0);
231       if (I == J) {
232         CV[J] = Insert->getOperand(1);
233         return CV[J];
234       } else if (!CV[J]) {
235         // Only cache the first entry we find for each index we're not actively
236         // searching for. This prevents us from going too far up the chain and
237         // caching incorrect entries.
238         CV[J] = Insert->getOperand(1);
239       }
240     }
241     CV[I] = Builder.CreateExtractElement(V, Builder.getInt32(I),
242                                          V->getName() + ".i" + Twine(I));
243   }
244   return CV[I];
245 }
246
247 bool Scalarizer::doInitialization(Module &M) {
248   ParallelLoopAccessMDKind =
249       M.getContext().getMDKindID("llvm.mem.parallel_loop_access");
250   ScalarizeLoadStore =
251       M.getContext().getOption<bool, Scalarizer, &Scalarizer::ScalarizeLoadStore>();
252   return false;
253 }
254
255 bool Scalarizer::runOnFunction(Function &F) {
256   assert(Gathered.empty() && Scattered.empty());
257   for (Function::iterator BBI = F.begin(), BBE = F.end(); BBI != BBE; ++BBI) {
258     BasicBlock *BB = BBI;
259     for (BasicBlock::iterator II = BB->begin(), IE = BB->end(); II != IE;) {
260       Instruction *I = II;
261       bool Done = visit(I);
262       ++II;
263       if (Done && I->getType()->isVoidTy())
264         I->eraseFromParent();
265     }
266   }
267   return finish();
268 }
269
270 // Return a scattered form of V that can be accessed by Point.  V must be a
271 // vector or a pointer to a vector.
272 Scatterer Scalarizer::scatter(Instruction *Point, Value *V) {
273   if (Argument *VArg = dyn_cast<Argument>(V)) {
274     // Put the scattered form of arguments in the entry block,
275     // so that it can be used everywhere.
276     Function *F = VArg->getParent();
277     BasicBlock *BB = &F->getEntryBlock();
278     return Scatterer(BB, BB->begin(), V, &Scattered[V]);
279   }
280   if (Instruction *VOp = dyn_cast<Instruction>(V)) {
281     // Put the scattered form of an instruction directly after the
282     // instruction.
283     BasicBlock *BB = VOp->getParent();
284     return Scatterer(BB, std::next(BasicBlock::iterator(VOp)),
285                      V, &Scattered[V]);
286   }
287   // In the fallback case, just put the scattered before Point and
288   // keep the result local to Point.
289   return Scatterer(Point->getParent(), Point, V);
290 }
291
292 // Replace Op with the gathered form of the components in CV.  Defer the
293 // deletion of Op and creation of the gathered form to the end of the pass,
294 // so that we can avoid creating the gathered form if all uses of Op are
295 // replaced with uses of CV.
296 void Scalarizer::gather(Instruction *Op, const ValueVector &CV) {
297   // Since we're not deleting Op yet, stub out its operands, so that it
298   // doesn't make anything live unnecessarily.
299   for (unsigned I = 0, E = Op->getNumOperands(); I != E; ++I)
300     Op->setOperand(I, UndefValue::get(Op->getOperand(I)->getType()));
301
302   transferMetadata(Op, CV);
303
304   // If we already have a scattered form of Op (created from ExtractElements
305   // of Op itself), replace them with the new form.
306   ValueVector &SV = Scattered[Op];
307   if (!SV.empty()) {
308     for (unsigned I = 0, E = SV.size(); I != E; ++I) {
309       Instruction *Old = cast<Instruction>(SV[I]);
310       CV[I]->takeName(Old);
311       Old->replaceAllUsesWith(CV[I]);
312       Old->eraseFromParent();
313     }
314   }
315   SV = CV;
316   Gathered.push_back(GatherList::value_type(Op, &SV));
317 }
318
319 // Return true if it is safe to transfer the given metadata tag from
320 // vector to scalar instructions.
321 bool Scalarizer::canTransferMetadata(unsigned Tag) {
322   return (Tag == LLVMContext::MD_tbaa
323           || Tag == LLVMContext::MD_fpmath
324           || Tag == LLVMContext::MD_tbaa_struct
325           || Tag == LLVMContext::MD_invariant_load
326           || Tag == LLVMContext::MD_alias_scope
327           || Tag == LLVMContext::MD_noalias
328           || Tag == ParallelLoopAccessMDKind);
329 }
330
331 // Transfer metadata from Op to the instructions in CV if it is known
332 // to be safe to do so.
333 void Scalarizer::transferMetadata(Instruction *Op, const ValueVector &CV) {
334   SmallVector<std::pair<unsigned, MDNode *>, 4> MDs;
335   Op->getAllMetadataOtherThanDebugLoc(MDs);
336   for (unsigned I = 0, E = CV.size(); I != E; ++I) {
337     if (Instruction *New = dyn_cast<Instruction>(CV[I])) {
338       for (SmallVectorImpl<std::pair<unsigned, MDNode *>>::iterator
339                MI = MDs.begin(),
340                ME = MDs.end();
341            MI != ME; ++MI)
342         if (canTransferMetadata(MI->first))
343           New->setMetadata(MI->first, MI->second);
344       New->setDebugLoc(Op->getDebugLoc());
345     }
346   }
347 }
348
349 // Try to fill in Layout from Ty, returning true on success.  Alignment is
350 // the alignment of the vector, or 0 if the ABI default should be used.
351 bool Scalarizer::getVectorLayout(Type *Ty, unsigned Alignment,
352                                  VectorLayout &Layout, const DataLayout &DL) {
353   // Make sure we're dealing with a vector.
354   Layout.VecTy = dyn_cast<VectorType>(Ty);
355   if (!Layout.VecTy)
356     return false;
357
358   // Check that we're dealing with full-byte elements.
359   Layout.ElemTy = Layout.VecTy->getElementType();
360   if (DL.getTypeSizeInBits(Layout.ElemTy) !=
361       DL.getTypeStoreSizeInBits(Layout.ElemTy))
362     return false;
363
364   if (Alignment)
365     Layout.VecAlign = Alignment;
366   else
367     Layout.VecAlign = DL.getABITypeAlignment(Layout.VecTy);
368   Layout.ElemSize = DL.getTypeStoreSize(Layout.ElemTy);
369   return true;
370 }
371
372 // Scalarize two-operand instruction I, using Split(Builder, X, Y, Name)
373 // to create an instruction like I with operands X and Y and name Name.
374 template<typename Splitter>
375 bool Scalarizer::splitBinary(Instruction &I, const Splitter &Split) {
376   VectorType *VT = dyn_cast<VectorType>(I.getType());
377   if (!VT)
378     return false;
379
380   unsigned NumElems = VT->getNumElements();
381   IRBuilder<> Builder(I.getParent(), &I);
382   Scatterer Op0 = scatter(&I, I.getOperand(0));
383   Scatterer Op1 = scatter(&I, I.getOperand(1));
384   assert(Op0.size() == NumElems && "Mismatched binary operation");
385   assert(Op1.size() == NumElems && "Mismatched binary operation");
386   ValueVector Res;
387   Res.resize(NumElems);
388   for (unsigned Elem = 0; Elem < NumElems; ++Elem)
389     Res[Elem] = Split(Builder, Op0[Elem], Op1[Elem],
390                       I.getName() + ".i" + Twine(Elem));
391   gather(&I, Res);
392   return true;
393 }
394
395 bool Scalarizer::visitSelectInst(SelectInst &SI) {
396   VectorType *VT = dyn_cast<VectorType>(SI.getType());
397   if (!VT)
398     return false;
399
400   unsigned NumElems = VT->getNumElements();
401   IRBuilder<> Builder(SI.getParent(), &SI);
402   Scatterer Op1 = scatter(&SI, SI.getOperand(1));
403   Scatterer Op2 = scatter(&SI, SI.getOperand(2));
404   assert(Op1.size() == NumElems && "Mismatched select");
405   assert(Op2.size() == NumElems && "Mismatched select");
406   ValueVector Res;
407   Res.resize(NumElems);
408
409   if (SI.getOperand(0)->getType()->isVectorTy()) {
410     Scatterer Op0 = scatter(&SI, SI.getOperand(0));
411     assert(Op0.size() == NumElems && "Mismatched select");
412     for (unsigned I = 0; I < NumElems; ++I)
413       Res[I] = Builder.CreateSelect(Op0[I], Op1[I], Op2[I],
414                                     SI.getName() + ".i" + Twine(I));
415   } else {
416     Value *Op0 = SI.getOperand(0);
417     for (unsigned I = 0; I < NumElems; ++I)
418       Res[I] = Builder.CreateSelect(Op0, Op1[I], Op2[I],
419                                     SI.getName() + ".i" + Twine(I));
420   }
421   gather(&SI, Res);
422   return true;
423 }
424
425 bool Scalarizer::visitICmpInst(ICmpInst &ICI) {
426   return splitBinary(ICI, ICmpSplitter(ICI));
427 }
428
429 bool Scalarizer::visitFCmpInst(FCmpInst &FCI) {
430   return splitBinary(FCI, FCmpSplitter(FCI));
431 }
432
433 bool Scalarizer::visitBinaryOperator(BinaryOperator &BO) {
434   return splitBinary(BO, BinarySplitter(BO));
435 }
436
437 bool Scalarizer::visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEPI) {
438   VectorType *VT = dyn_cast<VectorType>(GEPI.getType());
439   if (!VT)
440     return false;
441
442   IRBuilder<> Builder(GEPI.getParent(), &GEPI);
443   unsigned NumElems = VT->getNumElements();
444   unsigned NumIndices = GEPI.getNumIndices();
445
446   Scatterer Base = scatter(&GEPI, GEPI.getOperand(0));
447
448   SmallVector<Scatterer, 8> Ops;
449   Ops.resize(NumIndices);
450   for (unsigned I = 0; I < NumIndices; ++I)
451     Ops[I] = scatter(&GEPI, GEPI.getOperand(I + 1));
452
453   ValueVector Res;
454   Res.resize(NumElems);
455   for (unsigned I = 0; I < NumElems; ++I) {
456     SmallVector<Value *, 8> Indices;
457     Indices.resize(NumIndices);
458     for (unsigned J = 0; J < NumIndices; ++J)
459       Indices[J] = Ops[J][I];
460     Res[I] = Builder.CreateGEP(GEPI.getSourceElementType(), Base[I], Indices,
461                                GEPI.getName() + ".i" + Twine(I));
462     if (GEPI.isInBounds())
463       if (GetElementPtrInst *NewGEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Res[I]))
464         NewGEPI->setIsInBounds();
465   }
466   gather(&GEPI, Res);
467   return true;
468 }
469
470 bool Scalarizer::visitCastInst(CastInst &CI) {
471   VectorType *VT = dyn_cast<VectorType>(CI.getDestTy());
472   if (!VT)
473     return false;
474
475   unsigned NumElems = VT->getNumElements();
476   IRBuilder<> Builder(CI.getParent(), &CI);
477   Scatterer Op0 = scatter(&CI, CI.getOperand(0));
478   assert(Op0.size() == NumElems && "Mismatched cast");
479   ValueVector Res;
480   Res.resize(NumElems);
481   for (unsigned I = 0; I < NumElems; ++I)
482     Res[I] = Builder.CreateCast(CI.getOpcode(), Op0[I], VT->getElementType(),
483                                 CI.getName() + ".i" + Twine(I));
484   gather(&CI, Res);
485   return true;
486 }
487
488 bool Scalarizer::visitBitCastInst(BitCastInst &BCI) {
489   VectorType *DstVT = dyn_cast<VectorType>(BCI.getDestTy());
490   VectorType *SrcVT = dyn_cast<VectorType>(BCI.getSrcTy());
491   if (!DstVT || !SrcVT)
492     return false;
493
494   unsigned DstNumElems = DstVT->getNumElements();
495   unsigned SrcNumElems = SrcVT->getNumElements();
496   IRBuilder<> Builder(BCI.getParent(), &BCI);
497   Scatterer Op0 = scatter(&BCI, BCI.getOperand(0));
498   ValueVector Res;
499   Res.resize(DstNumElems);
500
501   if (DstNumElems == SrcNumElems) {
502     for (unsigned I = 0; I < DstNumElems; ++I)
503       Res[I] = Builder.CreateBitCast(Op0[I], DstVT->getElementType(),
504                                      BCI.getName() + ".i" + Twine(I));
505   } else if (DstNumElems > SrcNumElems) {
506     // <M x t1> -> <N*M x t2>.  Convert each t1 to <N x t2> and copy the
507     // individual elements to the destination.
508     unsigned FanOut = DstNumElems / SrcNumElems;
509     Type *MidTy = VectorType::get(DstVT->getElementType(), FanOut);
510     unsigned ResI = 0;
511     for (unsigned Op0I = 0; Op0I < SrcNumElems; ++Op0I) {
512       Value *V = Op0[Op0I];
513       Instruction *VI;
514       // Look through any existing bitcasts before converting to <N x t2>.
515       // In the best case, the resulting conversion might be a no-op.
516       while ((VI = dyn_cast<Instruction>(V)) &&
517              VI->getOpcode() == Instruction::BitCast)
518         V = VI->getOperand(0);
519       V = Builder.CreateBitCast(V, MidTy, V->getName() + ".cast");
520       Scatterer Mid = scatter(&BCI, V);
521       for (unsigned MidI = 0; MidI < FanOut; ++MidI)
522         Res[ResI++] = Mid[MidI];
523     }
524   } else {
525     // <N*M x t1> -> <M x t2>.  Convert each group of <N x t1> into a t2.
526     unsigned FanIn = SrcNumElems / DstNumElems;
527     Type *MidTy = VectorType::get(SrcVT->getElementType(), FanIn);
528     unsigned Op0I = 0;
529     for (unsigned ResI = 0; ResI < DstNumElems; ++ResI) {
530       Value *V = UndefValue::get(MidTy);
531       for (unsigned MidI = 0; MidI < FanIn; ++MidI)
532         V = Builder.CreateInsertElement(V, Op0[Op0I++], Builder.getInt32(MidI),
533                                         BCI.getName() + ".i" + Twine(ResI)
534                                         + ".upto" + Twine(MidI));
535       Res[ResI] = Builder.CreateBitCast(V, DstVT->getElementType(),
536                                         BCI.getName() + ".i" + Twine(ResI));
537     }
538   }
539   gather(&BCI, Res);
540   return true;
541 }
542
543 bool Scalarizer::visitShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst &SVI) {
544   VectorType *VT = dyn_cast<VectorType>(SVI.getType());
545   if (!VT)
546     return false;
547
548   unsigned NumElems = VT->getNumElements();
549   Scatterer Op0 = scatter(&SVI, SVI.getOperand(0));
550   Scatterer Op1 = scatter(&SVI, SVI.getOperand(1));
551   ValueVector Res;
552   Res.resize(NumElems);
553
554   for (unsigned I = 0; I < NumElems; ++I) {
555     int Selector = SVI.getMaskValue(I);
556     if (Selector < 0)
557       Res[I] = UndefValue::get(VT->getElementType());
558     else if (unsigned(Selector) < Op0.size())
559       Res[I] = Op0[Selector];
560     else
561       Res[I] = Op1[Selector - Op0.size()];
562   }
563   gather(&SVI, Res);
564   return true;
565 }
566
567 bool Scalarizer::visitPHINode(PHINode &PHI) {
568   VectorType *VT = dyn_cast<VectorType>(PHI.getType());
569   if (!VT)
570     return false;
571
572   unsigned NumElems = VT->getNumElements();
573   IRBuilder<> Builder(PHI.getParent(), &PHI);
574   ValueVector Res;
575   Res.resize(NumElems);
576
577   unsigned NumOps = PHI.getNumOperands();
578   for (unsigned I = 0; I < NumElems; ++I)
579     Res[I] = Builder.CreatePHI(VT->getElementType(), NumOps,
580                                PHI.getName() + ".i" + Twine(I));
581
582   for (unsigned I = 0; I < NumOps; ++I) {
583     Scatterer Op = scatter(&PHI, PHI.getIncomingValue(I));
584     BasicBlock *IncomingBlock = PHI.getIncomingBlock(I);
585     for (unsigned J = 0; J < NumElems; ++J)
586       cast<PHINode>(Res[J])->addIncoming(Op[J], IncomingBlock);
587   }
588   gather(&PHI, Res);
589   return true;
590 }
591
592 bool Scalarizer::visitLoadInst(LoadInst &LI) {
593   if (!ScalarizeLoadStore)
594     return false;
595   if (!LI.isSimple())
596     return false;
597
598   VectorLayout Layout;
599   if (!getVectorLayout(LI.getType(), LI.getAlignment(), Layout,
600                        LI.getModule()->getDataLayout()))
601     return false;
602
603   unsigned NumElems = Layout.VecTy->getNumElements();
604   IRBuilder<> Builder(LI.getParent(), &LI);
605   Scatterer Ptr = scatter(&LI, LI.getPointerOperand());
606   ValueVector Res;
607   Res.resize(NumElems);
608
609   for (unsigned I = 0; I < NumElems; ++I)
610     Res[I] = Builder.CreateAlignedLoad(Ptr[I], Layout.getElemAlign(I),
611                                        LI.getName() + ".i" + Twine(I));
612   gather(&LI, Res);
613   return true;
614 }
615
616 bool Scalarizer::visitStoreInst(StoreInst &SI) {
617   if (!ScalarizeLoadStore)
618     return false;
619   if (!SI.isSimple())
620     return false;
621
622   VectorLayout Layout;
623   Value *FullValue = SI.getValueOperand();
624   if (!getVectorLayout(FullValue->getType(), SI.getAlignment(), Layout,
625                        SI.getModule()->getDataLayout()))
626     return false;
627
628   unsigned NumElems = Layout.VecTy->getNumElements();
629   IRBuilder<> Builder(SI.getParent(), &SI);
630   Scatterer Ptr = scatter(&SI, SI.getPointerOperand());
631   Scatterer Val = scatter(&SI, FullValue);
632
633   ValueVector Stores;
634   Stores.resize(NumElems);
635   for (unsigned I = 0; I < NumElems; ++I) {
636     unsigned Align = Layout.getElemAlign(I);
637     Stores[I] = Builder.CreateAlignedStore(Val[I], Ptr[I], Align);
638   }
639   transferMetadata(&SI, Stores);
640   return true;
641 }
642
643 // Delete the instructions that we scalarized.  If a full vector result
644 // is still needed, recreate it using InsertElements.
645 bool Scalarizer::finish() {
646   // The presence of data in Gathered or Scattered indicates changes
647   // made to the Function.
648   if (Gathered.empty() && Scattered.empty())
649     return false;
650   for (GatherList::iterator GMI = Gathered.begin(), GME = Gathered.end();
651        GMI != GME; ++GMI) {
652     Instruction *Op = GMI->first;
653     ValueVector &CV = *GMI->second;
654     if (!Op->use_empty()) {
655       // The value is still needed, so recreate it using a series of
656       // InsertElements.
657       Type *Ty = Op->getType();
658       Value *Res = UndefValue::get(Ty);
659       BasicBlock *BB = Op->getParent();
660       unsigned Count = Ty->getVectorNumElements();
661       IRBuilder<> Builder(BB, Op);
662       if (isa<PHINode>(Op))
663         Builder.SetInsertPoint(BB, BB->getFirstInsertionPt());
664       for (unsigned I = 0; I < Count; ++I)
665         Res = Builder.CreateInsertElement(Res, CV[I], Builder.getInt32(I),
666                                           Op->getName() + ".upto" + Twine(I));
667       Res->takeName(Op);
668       Op->replaceAllUsesWith(Res);
669     }
670     Op->eraseFromParent();
671   }
672   Gathered.clear();
673   Scattered.clear();
674   return true;
675 }
676
677 FunctionPass *llvm::createScalarizerPass() {
678   return new Scalarizer();
679 }