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       CV[J] = Insert->getOperand(1);
 231       V = Insert->getOperand(0);
 232       if (I == J)
 233         return CV[J];
 234     }
 235     CV[I] = Builder.CreateExtractElement(V, Builder.getInt32(I),
 236                                          V->getName() + ".i" + Twine(I));
 237   }
 238   return CV[I];
 239 }
 240
 241 bool Scalarizer::doInitialization(Module &M) {
 242   ParallelLoopAccessMDKind =
 243       M.getContext().getMDKindID("llvm.mem.parallel_loop_access");
 244   ScalarizeLoadStore =
 245       M.getContext().getOption<bool, Scalarizer, &Scalarizer::ScalarizeLoadStore>();
 246   return false;
 247 }
 248
 249 bool Scalarizer::runOnFunction(Function &F) {
 250   assert(Gathered.empty() && Scattered.empty());
 251   for (Function::iterator BBI = F.begin(), BBE = F.end(); BBI != BBE; ++BBI) {
 252     BasicBlock *BB = BBI;
 253     for (BasicBlock::iterator II = BB->begin(), IE = BB->end(); II != IE;) {
 254       Instruction *I = II;
 255       bool Done = visit(I);
 256       ++II;
 257       if (Done && I->getType()->isVoidTy())
 258         I->eraseFromParent();
 259     }
 260   }
 261   return finish();
 262 }
 263
 264 // Return a scattered form of V that can be accessed by Point.  V must be a
 265 // vector or a pointer to a vector.
 266 Scatterer Scalarizer::scatter(Instruction *Point, Value *V) {
 267   if (Argument *VArg = dyn_cast<Argument>(V)) {
 268     // Put the scattered form of arguments in the entry block,
 269     // so that it can be used everywhere.
 270     Function *F = VArg->getParent();
 271     BasicBlock *BB = &F->getEntryBlock();
 272     return Scatterer(BB, BB->begin(), V, &Scattered[V]);
 273   }
 274   if (Instruction *VOp = dyn_cast<Instruction>(V)) {
 275     // Put the scattered form of an instruction directly after the
 276     // instruction.
 277     BasicBlock *BB = VOp->getParent();
 278     return Scatterer(BB, std::next(BasicBlock::iterator(VOp)),
 279                      V, &Scattered[V]);
 280   }
 281   // In the fallback case, just put the scattered before Point and
 282   // keep the result local to Point.
 283   return Scatterer(Point->getParent(), Point, V);
 284 }
 285
 286 // Replace Op with the gathered form of the components in CV.  Defer the
 287 // deletion of Op and creation of the gathered form to the end of the pass,
 288 // so that we can avoid creating the gathered form if all uses of Op are
 289 // replaced with uses of CV.
 290 void Scalarizer::gather(Instruction *Op, const ValueVector &CV) {
 291   // Since we're not deleting Op yet, stub out its operands, so that it
 292   // doesn't make anything live unnecessarily.
 293   for (unsigned I = 0, E = Op->getNumOperands(); I != E; ++I)
 294     Op->setOperand(I, UndefValue::get(Op->getOperand(I)->getType()));
 295
 296   transferMetadata(Op, CV);
 297
 298   // If we already have a scattered form of Op (created from ExtractElements
 299   // of Op itself), replace them with the new form.
 300   ValueVector &SV = Scattered[Op];
 301   if (!SV.empty()) {
 302     for (unsigned I = 0, E = SV.size(); I != E; ++I) {
 303       Instruction *Old = cast<Instruction>(SV[I]);
 304       CV[I]->takeName(Old);
 305       Old->replaceAllUsesWith(CV[I]);
 306       Old->eraseFromParent();
 307     }
 308   }
 309   SV = CV;
 310   Gathered.push_back(GatherList::value_type(Op, &SV));
 311 }
 312
 313 // Return true if it is safe to transfer the given metadata tag from
 314 // vector to scalar instructions.
 315 bool Scalarizer::canTransferMetadata(unsigned Tag) {
 316   return (Tag == LLVMContext::MD_tbaa
 317           || Tag == LLVMContext::MD_fpmath
 318           || Tag == LLVMContext::MD_tbaa_struct
 319           || Tag == LLVMContext::MD_invariant_load
 320           || Tag == LLVMContext::MD_alias_scope
 321           || Tag == LLVMContext::MD_noalias
 322           || Tag == ParallelLoopAccessMDKind);
 323 }
 324
 325 // Transfer metadata from Op to the instructions in CV if it is known
 326 // to be safe to do so.
 327 void Scalarizer::transferMetadata(Instruction *Op, const ValueVector &CV) {
 328   SmallVector<std::pair<unsigned, MDNode *>, 4> MDs;
 329   Op->getAllMetadataOtherThanDebugLoc(MDs);
 330   for (unsigned I = 0, E = CV.size(); I != E; ++I) {
 331     if (Instruction *New = dyn_cast<Instruction>(CV[I])) {
 332       for (SmallVectorImpl<std::pair<unsigned, MDNode *>>::iterator
 333                MI = MDs.begin(),
 334                ME = MDs.end();
 335            MI != ME; ++MI)
 336         if (canTransferMetadata(MI->first))
 337           New->setMetadata(MI->first, MI->second);
 338       New->setDebugLoc(Op->getDebugLoc());
 339     }
 340   }
 341 }
 342
 343 // Try to fill in Layout from Ty, returning true on success.  Alignment is
 344 // the alignment of the vector, or 0 if the ABI default should be used.
 345 bool Scalarizer::getVectorLayout(Type *Ty, unsigned Alignment,
 346                                  VectorLayout &Layout, const DataLayout &DL) {
 347   // Make sure we're dealing with a vector.
 348   Layout.VecTy = dyn_cast<VectorType>(Ty);
 349   if (!Layout.VecTy)
 350     return false;
 351
 352   // Check that we're dealing with full-byte elements.
 353   Layout.ElemTy = Layout.VecTy->getElementType();
 354   if (DL.getTypeSizeInBits(Layout.ElemTy) !=
 355       DL.getTypeStoreSizeInBits(Layout.ElemTy))
 356     return false;
 357
 358   if (Alignment)
 359     Layout.VecAlign = Alignment;
 360   else
 361     Layout.VecAlign = DL.getABITypeAlignment(Layout.VecTy);
 362   Layout.ElemSize = DL.getTypeStoreSize(Layout.ElemTy);
 363   return true;
 364 }
 365
 366 // Scalarize two-operand instruction I, using Split(Builder, X, Y, Name)
 367 // to create an instruction like I with operands X and Y and name Name.
 368 template<typename Splitter>
 369 bool Scalarizer::splitBinary(Instruction &I, const Splitter &Split) {
 370   VectorType *VT = dyn_cast<VectorType>(I.getType());
 371   if (!VT)
 372     return false;
 373
 374   unsigned NumElems = VT->getNumElements();
 375   IRBuilder<> Builder(I.getParent(), &I);
 376   Scatterer Op0 = scatter(&I, I.getOperand(0));
 377   Scatterer Op1 = scatter(&I, I.getOperand(1));
 378   assert(Op0.size() == NumElems && "Mismatched binary operation");
 379   assert(Op1.size() == NumElems && "Mismatched binary operation");
 380   ValueVector Res;
 381   Res.resize(NumElems);
 382   for (unsigned Elem = 0; Elem < NumElems; ++Elem)
 383     Res[Elem] = Split(Builder, Op0[Elem], Op1[Elem],
 384                       I.getName() + ".i" + Twine(Elem));
 385   gather(&I, Res);
 386   return true;
 387 }
 388
 389 bool Scalarizer::visitSelectInst(SelectInst &SI) {
 390   VectorType *VT = dyn_cast<VectorType>(SI.getType());
 391   if (!VT)
 392     return false;
 393
 394   unsigned NumElems = VT->getNumElements();
 395   IRBuilder<> Builder(SI.getParent(), &SI);
 396   Scatterer Op1 = scatter(&SI, SI.getOperand(1));
 397   Scatterer Op2 = scatter(&SI, SI.getOperand(2));
 398   assert(Op1.size() == NumElems && "Mismatched select");
 399   assert(Op2.size() == NumElems && "Mismatched select");
 400   ValueVector Res;
 401   Res.resize(NumElems);
 402
 403   if (SI.getOperand(0)->getType()->isVectorTy()) {
 404     Scatterer Op0 = scatter(&SI, SI.getOperand(0));
 405     assert(Op0.size() == NumElems && "Mismatched select");
 406     for (unsigned I = 0; I < NumElems; ++I)
 407       Res[I] = Builder.CreateSelect(Op0[I], Op1[I], Op2[I],
 408                                     SI.getName() + ".i" + Twine(I));
 409   } else {
 410     Value *Op0 = SI.getOperand(0);
 411     for (unsigned I = 0; I < NumElems; ++I)
 412       Res[I] = Builder.CreateSelect(Op0, Op1[I], Op2[I],
 413                                     SI.getName() + ".i" + Twine(I));
 414   }
 415   gather(&SI, Res);
 416   return true;
 417 }
 418
 419 bool Scalarizer::visitICmpInst(ICmpInst &ICI) {
 420   return splitBinary(ICI, ICmpSplitter(ICI));
 421 }
 422
 423 bool Scalarizer::visitFCmpInst(FCmpInst &FCI) {
 424   return splitBinary(FCI, FCmpSplitter(FCI));
 425 }
 426
 427 bool Scalarizer::visitBinaryOperator(BinaryOperator &BO) {
 428   return splitBinary(BO, BinarySplitter(BO));
 429 }
 430
 431 bool Scalarizer::visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEPI) {
 432   VectorType *VT = dyn_cast<VectorType>(GEPI.getType());
 433   if (!VT)
 434     return false;
 435
 436   IRBuilder<> Builder(GEPI.getParent(), &GEPI);
 437   unsigned NumElems = VT->getNumElements();
 438   unsigned NumIndices = GEPI.getNumIndices();
 439
 440   Scatterer Base = scatter(&GEPI, GEPI.getOperand(0));
 441
 442   SmallVector<Scatterer, 8> Ops;
 443   Ops.resize(NumIndices);
 444   for (unsigned I = 0; I < NumIndices; ++I)
 445     Ops[I] = scatter(&GEPI, GEPI.getOperand(I + 1));
 446
 447   ValueVector Res;
 448   Res.resize(NumElems);
 449   for (unsigned I = 0; I < NumElems; ++I) {
 450     SmallVector<Value *, 8> Indices;
 451     Indices.resize(NumIndices);
 452     for (unsigned J = 0; J < NumIndices; ++J)
 453       Indices[J] = Ops[J][I];
 454     Res[I] = Builder.CreateGEP(GEPI.getSourceElementType(), Base[I], Indices,
 455                                GEPI.getName() + ".i" + Twine(I));
 456     if (GEPI.isInBounds())
 457       if (GetElementPtrInst *NewGEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Res[I]))
 458         NewGEPI->setIsInBounds();
 459   }
 460   gather(&GEPI, Res);
 461   return true;
 462 }
 463
 464 bool Scalarizer::visitCastInst(CastInst &CI) {
 465   VectorType *VT = dyn_cast<VectorType>(CI.getDestTy());
 466   if (!VT)
 467     return false;
 468
 469   unsigned NumElems = VT->getNumElements();
 470   IRBuilder<> Builder(CI.getParent(), &CI);
 471   Scatterer Op0 = scatter(&CI, CI.getOperand(0));
 472   assert(Op0.size() == NumElems && "Mismatched cast");
 473   ValueVector Res;
 474   Res.resize(NumElems);
 475   for (unsigned I = 0; I < NumElems; ++I)
 476     Res[I] = Builder.CreateCast(CI.getOpcode(), Op0[I], VT->getElementType(),
 477                                 CI.getName() + ".i" + Twine(I));
 478   gather(&CI, Res);
 479   return true;
 480 }
 481
 482 bool Scalarizer::visitBitCastInst(BitCastInst &BCI) {
 483   VectorType *DstVT = dyn_cast<VectorType>(BCI.getDestTy());
 484   VectorType *SrcVT = dyn_cast<VectorType>(BCI.getSrcTy());
 485   if (!DstVT || !SrcVT)
 486     return false;
 487
 488   unsigned DstNumElems = DstVT->getNumElements();
 489   unsigned SrcNumElems = SrcVT->getNumElements();
 490   IRBuilder<> Builder(BCI.getParent(), &BCI);
 491   Scatterer Op0 = scatter(&BCI, BCI.getOperand(0));
 492   ValueVector Res;
 493   Res.resize(DstNumElems);
 494
 495   if (DstNumElems == SrcNumElems) {
 496     for (unsigned I = 0; I < DstNumElems; ++I)
 497       Res[I] = Builder.CreateBitCast(Op0[I], DstVT->getElementType(),
 498                                      BCI.getName() + ".i" + Twine(I));
 499   } else if (DstNumElems > SrcNumElems) {
 500     // <M x t1> -> <N*M x t2>.  Convert each t1 to <N x t2> and copy the
 501     // individual elements to the destination.
 502     unsigned FanOut = DstNumElems / SrcNumElems;
 503     Type *MidTy = VectorType::get(DstVT->getElementType(), FanOut);
 504     unsigned ResI = 0;
 505     for (unsigned Op0I = 0; Op0I < SrcNumElems; ++Op0I) {
 506       Value *V = Op0[Op0I];
 507       Instruction *VI;
 508       // Look through any existing bitcasts before converting to <N x t2>.
 509       // In the best case, the resulting conversion might be a no-op.
 510       while ((VI = dyn_cast<Instruction>(V)) &&
 511              VI->getOpcode() == Instruction::BitCast)
 512         V = VI->getOperand(0);
 513       V = Builder.CreateBitCast(V, MidTy, V->getName() + ".cast");
 514       Scatterer Mid = scatter(&BCI, V);
 515       for (unsigned MidI = 0; MidI < FanOut; ++MidI)
 516         Res[ResI++] = Mid[MidI];
 517     }
 518   } else {
 519     // <N*M x t1> -> <M x t2>.  Convert each group of <N x t1> into a t2.
 520     unsigned FanIn = SrcNumElems / DstNumElems;
 521     Type *MidTy = VectorType::get(SrcVT->getElementType(), FanIn);
 522     unsigned Op0I = 0;
 523     for (unsigned ResI = 0; ResI < DstNumElems; ++ResI) {
 524       Value *V = UndefValue::get(MidTy);
 525       for (unsigned MidI = 0; MidI < FanIn; ++MidI)
 526         V = Builder.CreateInsertElement(V, Op0[Op0I++], Builder.getInt32(MidI),
 527                                         BCI.getName() + ".i" + Twine(ResI)
 528                                         + ".upto" + Twine(MidI));
 529       Res[ResI] = Builder.CreateBitCast(V, DstVT->getElementType(),
 530                                         BCI.getName() + ".i" + Twine(ResI));
 531     }
 532   }
 533   gather(&BCI, Res);
 534   return true;
 535 }
 536
 537 bool Scalarizer::visitShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst &SVI) {
 538   VectorType *VT = dyn_cast<VectorType>(SVI.getType());
 539   if (!VT)
 540     return false;
 541
 542   unsigned NumElems = VT->getNumElements();
 543   Scatterer Op0 = scatter(&SVI, SVI.getOperand(0));
 544   Scatterer Op1 = scatter(&SVI, SVI.getOperand(1));
 545   ValueVector Res;
 546   Res.resize(NumElems);
 547
 548   for (unsigned I = 0; I < NumElems; ++I) {
 549     int Selector = SVI.getMaskValue(I);
 550     if (Selector < 0)
 551       Res[I] = UndefValue::get(VT->getElementType());
 552     else if (unsigned(Selector) < Op0.size())
 553       Res[I] = Op0[Selector];
 554     else
 555       Res[I] = Op1[Selector - Op0.size()];
 556   }
 557   gather(&SVI, Res);
 558   return true;
 559 }
 560
 561 bool Scalarizer::visitPHINode(PHINode &PHI) {
 562   VectorType *VT = dyn_cast<VectorType>(PHI.getType());
 563   if (!VT)
 564     return false;
 565
 566   unsigned NumElems = VT->getNumElements();
 567   IRBuilder<> Builder(PHI.getParent(), &PHI);
 568   ValueVector Res;
 569   Res.resize(NumElems);
 570
 571   unsigned NumOps = PHI.getNumOperands();
 572   for (unsigned I = 0; I < NumElems; ++I)
 573     Res[I] = Builder.CreatePHI(VT->getElementType(), NumOps,
 574                                PHI.getName() + ".i" + Twine(I));
 575
 576   for (unsigned I = 0; I < NumOps; ++I) {
 577     Scatterer Op = scatter(&PHI, PHI.getIncomingValue(I));
 578     BasicBlock *IncomingBlock = PHI.getIncomingBlock(I);
 579     for (unsigned J = 0; J < NumElems; ++J)
 580       cast<PHINode>(Res[J])->addIncoming(Op[J], IncomingBlock);
 581   }
 582   gather(&PHI, Res);
 583   return true;
 584 }
 585
 586 bool Scalarizer::visitLoadInst(LoadInst &LI) {
 587   if (!ScalarizeLoadStore)
 588     return false;
 589   if (!LI.isSimple())
 590     return false;
 591
 592   VectorLayout Layout;
 593   if (!getVectorLayout(LI.getType(), LI.getAlignment(), Layout,
 594                        LI.getModule()->getDataLayout()))
 595     return false;
 596
 597   unsigned NumElems = Layout.VecTy->getNumElements();
 598   IRBuilder<> Builder(LI.getParent(), &LI);
 599   Scatterer Ptr = scatter(&LI, LI.getPointerOperand());
 600   ValueVector Res;
 601   Res.resize(NumElems);
 602
 603   for (unsigned I = 0; I < NumElems; ++I)
 604     Res[I] = Builder.CreateAlignedLoad(Ptr[I], Layout.getElemAlign(I),
 605                                        LI.getName() + ".i" + Twine(I));
 606   gather(&LI, Res);
 607   return true;
 608 }
 609
 610 bool Scalarizer::visitStoreInst(StoreInst &SI) {
 611   if (!ScalarizeLoadStore)
 612     return false;
 613   if (!SI.isSimple())
 614     return false;
 615
 616   VectorLayout Layout;
 617   Value *FullValue = SI.getValueOperand();
 618   if (!getVectorLayout(FullValue->getType(), SI.getAlignment(), Layout,
 619                        SI.getModule()->getDataLayout()))
 620     return false;
 621
 622   unsigned NumElems = Layout.VecTy->getNumElements();
 623   IRBuilder<> Builder(SI.getParent(), &SI);
 624   Scatterer Ptr = scatter(&SI, SI.getPointerOperand());
 625   Scatterer Val = scatter(&SI, FullValue);
 626
 627   ValueVector Stores;
 628   Stores.resize(NumElems);
 629   for (unsigned I = 0; I < NumElems; ++I) {
 630     unsigned Align = Layout.getElemAlign(I);
 631     Stores[I] = Builder.CreateAlignedStore(Val[I], Ptr[I], Align);
 632   }
 633   transferMetadata(&SI, Stores);
 634   return true;
 635 }
 636
 637 // Delete the instructions that we scalarized.  If a full vector result
 638 // is still needed, recreate it using InsertElements.
 639 bool Scalarizer::finish() {
 640   // The presence of data in Gathered or Scattered indicates changes
 641   // made to the Function.
 642   if (Gathered.empty() && Scattered.empty())
 643     return false;
 644   for (GatherList::iterator GMI = Gathered.begin(), GME = Gathered.end();
 645        GMI != GME; ++GMI) {
 646     Instruction *Op = GMI->first;
 647     ValueVector &CV = *GMI->second;
 648     if (!Op->use_empty()) {
 649       // The value is still needed, so recreate it using a series of
 650       // InsertElements.
 651       Type *Ty = Op->getType();
 652       Value *Res = UndefValue::get(Ty);
 653       BasicBlock *BB = Op->getParent();
 654       unsigned Count = Ty->getVectorNumElements();
 655       IRBuilder<> Builder(BB, Op);
 656       if (isa<PHINode>(Op))
 657         Builder.SetInsertPoint(BB, BB->getFirstInsertionPt());
 658       for (unsigned I = 0; I < Count; ++I)
 659         Res = Builder.CreateInsertElement(Res, CV[I], Builder.getInt32(I),
 660                                           Op->getName() + ".upto" + Twine(I));
 661       Res->takeName(Op);
 662       Op->replaceAllUsesWith(Res);
 663     }
 664     Op->eraseFromParent();
 665   }
 666   Gathered.clear();
 667   Scattered.clear();
 668   return true;
 669 }
 670
 671 FunctionPass *llvm::createScalarizerPass() {
 672   return new Scalarizer();
 673 }