lib/Transforms/Scalar/SimplifyLibCalls.cpp

   1 //===- SimplifyLibCalls.cpp - Optimize specific well-known library calls --===//
   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 file implements a simple pass that applies a variety of small
  11 // optimizations for calls to specific well-known function calls (e.g. runtime
  12 // library functions).   Any optimization that takes the very simple form
  13 // "replace call to library function with simpler code that provides the same
  14 // result" belongs in this file.
  15 //
  16 //===----------------------------------------------------------------------===//
  17
  18 #define DEBUG_TYPE "simplify-libcalls"
  19 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
  20 #include "llvm/Transforms/Utils/BuildLibCalls.h"
  21 #include "llvm/IRBuilder.h"
  22 #include "llvm/Intrinsics.h"
  23 #include "llvm/LLVMContext.h"
  24 #include "llvm/Module.h"
  25 #include "llvm/Pass.h"
  26 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
  27 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
  28 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
  29 #include "llvm/ADT/StringMap.h"
  30 #include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
  31 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
  32 #include "llvm/Support/Debug.h"
  33 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
  34 #include "llvm/DataLayout.h"
  35 #include "llvm/Target/TargetLibraryInfo.h"
  36 #include "llvm/Config/config.h"            // FIXME: Shouldn't depend on host!
  37 using namespace llvm;
  38
  39 STATISTIC(NumSimplified, "Number of library calls simplified");
  40 STATISTIC(NumAnnotated, "Number of attributes added to library functions");
  41
  42 static cl::opt<bool> UnsafeFPShrink("enable-double-float-shrink", cl::Hidden,
  43                                    cl::init(false),
  44                                    cl::desc("Enable unsafe double to float "
  45                                             "shrinking for math lib calls"));
  46 //===----------------------------------------------------------------------===//
  47 // Optimizer Base Class
  48 //===----------------------------------------------------------------------===//
  49
  50 /// This class is the abstract base class for the set of optimizations that
  51 /// corresponds to one library call.
  52 namespace {
  53 class LibCallOptimization {
  54 protected:
  55   Function *Caller;
  56   const DataLayout *TD;
  57   const TargetLibraryInfo *TLI;
  58   LLVMContext* Context;
  59 public:
  60   LibCallOptimization() { }
  61   virtual ~LibCallOptimization() {}
  62
  63   /// CallOptimizer - This pure virtual method is implemented by base classes to
  64   /// do various optimizations.  If this returns null then no transformation was
  65   /// performed.  If it returns CI, then it transformed the call and CI is to be
  66   /// deleted.  If it returns something else, replace CI with the new value and
  67   /// delete CI.
  68   virtual Value *CallOptimizer(Function *Callee, CallInst *CI, IRBuilder<> &B)
  69     =0;
  70
  71   Value *OptimizeCall(CallInst *CI, const DataLayout *TD,
  72                       const TargetLibraryInfo *TLI, IRBuilder<> &B) {
  73     Caller = CI->getParent()->getParent();
  74     this->TD = TD;
  75     this->TLI = TLI;
  76     if (CI->getCalledFunction())
  77       Context = &CI->getCalledFunction()->getContext();
  78
  79     // We never change the calling convention.
  80     if (CI->getCallingConv() != llvm::CallingConv::C)
  81       return NULL;
  82
  83     return CallOptimizer(CI->getCalledFunction(), CI, B);
  84   }
  85 };
  86 } // End anonymous namespace.
  87
  88
  89 //===----------------------------------------------------------------------===//
  90 // Helper Functions
  91 //===----------------------------------------------------------------------===//
  92
  93 static bool CallHasFloatingPointArgument(const CallInst *CI) {
  94   for (CallInst::const_op_iterator it = CI->op_begin(), e = CI->op_end();
  95        it != e; ++it) {
  96     if ((*it)->getType()->isFloatingPointTy())
  97       return true;
  98   }
  99   return false;
 100 }
 101
 102 /// IsOnlyUsedInEqualityComparison - Return true if it is only used in equality
 103 /// comparisons with With.
 104 static bool IsOnlyUsedInEqualityComparison(Value *V, Value *With) {
 105   for (Value::use_iterator UI = V->use_begin(), E = V->use_end();
 106        UI != E; ++UI) {
 107     if (ICmpInst *IC = dyn_cast<ICmpInst>(*UI))
 108       if (IC->isEquality() && IC->getOperand(1) == With)
 109         continue;
 110     // Unknown instruction.
 111     return false;
 112   }
 113   return true;
 114 }
 115
 116 //===----------------------------------------------------------------------===//
 117 // String and Memory LibCall Optimizations
 118 //===----------------------------------------------------------------------===//
 119
 120 namespace {
 121 //===---------------------------------------===//
 122 // 'strspn' Optimizations
 123
 124 struct StrSpnOpt : public LibCallOptimization {
 125   virtual Value *CallOptimizer(Function *Callee, CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
 126     FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
 127     if (FT->getNumParams() != 2 ||
 128         FT->getParamType(0) != B.getInt8PtrTy() ||
 129         FT->getParamType(1) != FT->getParamType(0) ||
 130         !FT->getReturnType()->isIntegerTy())
 131       return 0;
 132
 133     StringRef S1, S2;
 134     bool HasS1 = getConstantStringInfo(CI->getArgOperand(0), S1);
 135     bool HasS2 = getConstantStringInfo(CI->getArgOperand(1), S2);
 136
 137     // strspn(s, "") -> 0
 138     // strspn("", s) -> 0
 139     if ((HasS1 && S1.empty()) || (HasS2 && S2.empty()))
 140       return Constant::getNullValue(CI->getType());
 141
 142     // Constant folding.
 143     if (HasS1 && HasS2) {
 144       size_t Pos = S1.find_first_not_of(S2);
 145       if (Pos == StringRef::npos) Pos = S1.size();
 146       return ConstantInt::get(CI->getType(), Pos);
 147     }
 148
 149     return 0;
 150   }
 151 };
 152
 153 //===---------------------------------------===//
 154 // 'strcspn' Optimizations
 155
 156 struct StrCSpnOpt : public LibCallOptimization {
 157   virtual Value *CallOptimizer(Function *Callee, CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
 158     FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
 159     if (FT->getNumParams() != 2 ||
 160         FT->getParamType(0) != B.getInt8PtrTy() ||
 161         FT->getParamType(1) != FT->getParamType(0) ||
 162         !FT->getReturnType()->isIntegerTy())
 163       return 0;
 164
 165     StringRef S1, S2;
 166     bool HasS1 = getConstantStringInfo(CI->getArgOperand(0), S1);
 167     bool HasS2 = getConstantStringInfo(CI->getArgOperand(1), S2);
 168
 169     // strcspn("", s) -> 0
 170     if (HasS1 && S1.empty())
 171       return Constant::getNullValue(CI->getType());
 172
 173     // Constant folding.
 174     if (HasS1 && HasS2) {
 175       size_t Pos = S1.find_first_of(S2);
 176       if (Pos == StringRef::npos) Pos = S1.size();
 177       return ConstantInt::get(CI->getType(), Pos);
 178     }
 179
 180     // strcspn(s, "") -> strlen(s)
 181     if (TD && HasS2 && S2.empty())
 182       return EmitStrLen(CI->getArgOperand(0), B, TD, TLI);
 183
 184     return 0;
 185   }
 186 };
 187
 188 //===---------------------------------------===//
 189 // 'strstr' Optimizations
 190
 191 struct StrStrOpt : public LibCallOptimization {
 192   virtual Value *CallOptimizer(Function *Callee, CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
 193     FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
 194     if (FT->getNumParams() != 2 ||
 195         !FT->getParamType(0)->isPointerTy() ||
 196         !FT->getParamType(1)->isPointerTy() ||
 197         !FT->getReturnType()->isPointerTy())
 198       return 0;
 199
 200     // fold strstr(x, x) -> x.
 201     if (CI->getArgOperand(0) == CI->getArgOperand(1))
 202       return B.CreateBitCast(CI->getArgOperand(0), CI->getType());
 203
 204     // fold strstr(a, b) == a -> strncmp(a, b, strlen(b)) == 0
 205     if (TD && IsOnlyUsedInEqualityComparison(CI, CI->getArgOperand(0))) {
 206       Value *StrLen = EmitStrLen(CI->getArgOperand(1), B, TD, TLI);
 207       if (!StrLen)
 208         return 0;
 209       Value *StrNCmp = EmitStrNCmp(CI->getArgOperand(0), CI->getArgOperand(1),
 210                                    StrLen, B, TD, TLI);
 211       if (!StrNCmp)
 212         return 0;
 213       for (Value::use_iterator UI = CI->use_begin(), UE = CI->use_end();
 214            UI != UE; ) {
 215         ICmpInst *Old = cast<ICmpInst>(*UI++);
 216         Value *Cmp = B.CreateICmp(Old->getPredicate(), StrNCmp,
 217                                   ConstantInt::getNullValue(StrNCmp->getType()),
 218                                   "cmp");
 219         Old->replaceAllUsesWith(Cmp);
 220         Old->eraseFromParent();
 221       }
 222       return CI;
 223     }
 224
 225     // See if either input string is a constant string.
 226     StringRef SearchStr, ToFindStr;
 227     bool HasStr1 = getConstantStringInfo(CI->getArgOperand(0), SearchStr);
 228     bool HasStr2 = getConstantStringInfo(CI->getArgOperand(1), ToFindStr);
 229
 230     // fold strstr(x, "") -> x.
 231     if (HasStr2 && ToFindStr.empty())
 232       return B.CreateBitCast(CI->getArgOperand(0), CI->getType());
 233
 234     // If both strings are known, constant fold it.
 235     if (HasStr1 && HasStr2) {
 236       std::string::size_type Offset = SearchStr.find(ToFindStr);
 237
 238       if (Offset == StringRef::npos) // strstr("foo", "bar") -> null
 239         return Constant::getNullValue(CI->getType());
 240
 241       // strstr("abcd", "bc") -> gep((char*)"abcd", 1)
 242       Value *Result = CastToCStr(CI->getArgOperand(0), B);
 243       Result = B.CreateConstInBoundsGEP1_64(Result, Offset, "strstr");
 244       return B.CreateBitCast(Result, CI->getType());
 245     }
 246
 247     // fold strstr(x, "y") -> strchr(x, 'y').
 248     if (HasStr2 && ToFindStr.size() == 1) {
 249       Value *StrChr= EmitStrChr(CI->getArgOperand(0), ToFindStr[0], B, TD, TLI);
 250       return StrChr ? B.CreateBitCast(StrChr, CI->getType()) : 0;
 251     }
 252     return 0;
 253   }
 254 };
 255
 256
 257 //===---------------------------------------===//
 258 // 'memcmp' Optimizations
 259
 260 struct MemCmpOpt : public LibCallOptimization {
 261   virtual Value *CallOptimizer(Function *Callee, CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
 262     FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
 263     if (FT->getNumParams() != 3 || !FT->getParamType(0)->isPointerTy() ||
 264         !FT->getParamType(1)->isPointerTy() ||
 265         !FT->getReturnType()->isIntegerTy(32))
 266       return 0;
 267
 268     Value *LHS = CI->getArgOperand(0), *RHS = CI->getArgOperand(1);
 269
 270     if (LHS == RHS)  // memcmp(s,s,x) -> 0
 271       return Constant::getNullValue(CI->getType());
 272
 273     // Make sure we have a constant length.
 274     ConstantInt *LenC = dyn_cast<ConstantInt>(CI->getArgOperand(2));
 275     if (!LenC) return 0;
 276     uint64_t Len = LenC->getZExtValue();
 277
 278     if (Len == 0) // memcmp(s1,s2,0) -> 0
 279       return Constant::getNullValue(CI->getType());
 280
 281     // memcmp(S1,S2,1) -> *(unsigned char*)LHS - *(unsigned char*)RHS
 282     if (Len == 1) {
 283       Value *LHSV = B.CreateZExt(B.CreateLoad(CastToCStr(LHS, B), "lhsc"),
 284                                  CI->getType(), "lhsv");
 285       Value *RHSV = B.CreateZExt(B.CreateLoad(CastToCStr(RHS, B), "rhsc"),
 286                                  CI->getType(), "rhsv");
 287       return B.CreateSub(LHSV, RHSV, "chardiff");
 288     }
 289
 290     // Constant folding: memcmp(x, y, l) -> cnst (all arguments are constant)
 291     StringRef LHSStr, RHSStr;
 292     if (getConstantStringInfo(LHS, LHSStr) &&
 293         getConstantStringInfo(RHS, RHSStr)) {
 294       // Make sure we're not reading out-of-bounds memory.
 295       if (Len > LHSStr.size() || Len > RHSStr.size())
 296         return 0;
 297       uint64_t Ret = memcmp(LHSStr.data(), RHSStr.data(), Len);
 298       return ConstantInt::get(CI->getType(), Ret);
 299     }
 300
 301     return 0;
 302   }
 303 };
 304
 305 //===---------------------------------------===//
 306 // 'memcpy' Optimizations
 307
 308 struct MemCpyOpt : public LibCallOptimization {
 309   virtual Value *CallOptimizer(Function *Callee, CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
 310     // These optimizations require DataLayout.
 311     if (!TD) return 0;
 312
 313     FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
 314     Type *PT = FT->getParamType(0);
 315     if (FT->getNumParams() != 3 || FT->getReturnType() != FT->getParamType(0) ||
 316         !FT->getParamType(0)->isPointerTy() ||
 317         !FT->getParamType(1)->isPointerTy() ||
 318         FT->getParamType(2) != TD->getIntPtrType(PT))
 319       return 0;
 320
 321     // memcpy(x, y, n) -> llvm.memcpy(x, y, n, 1)
 322     B.CreateMemCpy(CI->getArgOperand(0), CI->getArgOperand(1),
 323                    CI->getArgOperand(2), 1);
 324     return CI->getArgOperand(0);
 325   }
 326 };
 327
 328 //===---------------------------------------===//
 329 // 'memmove' Optimizations
 330
 331 struct MemMoveOpt : public LibCallOptimization {
 332   virtual Value *CallOptimizer(Function *Callee, CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
 333     // These optimizations require DataLayout.
 334     if (!TD) return 0;
 335
 336     FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
 337     Type *PT = FT->getParamType(0);
 338     if (FT->getNumParams() != 3 || FT->getReturnType() != FT->getParamType(0) ||
 339         !FT->getParamType(0)->isPointerTy() ||
 340         !FT->getParamType(1)->isPointerTy() ||
 341         FT->getParamType(2) != TD->getIntPtrType(PT))
 342       return 0;
 343
 344     // memmove(x, y, n) -> llvm.memmove(x, y, n, 1)
 345     B.CreateMemMove(CI->getArgOperand(0), CI->getArgOperand(1),
 346                     CI->getArgOperand(2), 1);
 347     return CI->getArgOperand(0);
 348   }
 349 };
 350
 351 //===---------------------------------------===//
 352 // 'memset' Optimizations
 353
 354 struct MemSetOpt : public LibCallOptimization {
 355   virtual Value *CallOptimizer(Function *Callee, CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
 356     // These optimizations require DataLayout.
 357     if (!TD) return 0;
 358
 359     FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
 360     Type *PT = FT->getParamType(0);
 361     if (FT->getNumParams() != 3 || FT->getReturnType() != FT->getParamType(0) ||
 362         !FT->getParamType(0)->isPointerTy() ||
 363         !FT->getParamType(1)->isIntegerTy() ||
 364         FT->getParamType(2) != TD->getIntPtrType(PT))
 365       return 0;
 366
 367     // memset(p, v, n) -> llvm.memset(p, v, n, 1)
 368     Value *Val = B.CreateIntCast(CI->getArgOperand(1), B.getInt8Ty(), false);
 369     B.CreateMemSet(CI->getArgOperand(0), Val, CI->getArgOperand(2), 1);
 370     return CI->getArgOperand(0);
 371   }
 372 };
 373
 374 //===----------------------------------------------------------------------===//
 375 // Math Library Optimizations
 376 //===----------------------------------------------------------------------===//
 377
 378 //===---------------------------------------===//
 379 // Double -> Float Shrinking Optimizations for Unary Functions like 'floor'
 380
 381 struct UnaryDoubleFPOpt : public LibCallOptimization {
 382   bool CheckRetType;
 383   UnaryDoubleFPOpt(bool CheckReturnType): CheckRetType(CheckReturnType) {}
 384   virtual Value *CallOptimizer(Function *Callee, CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
 385     FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
 386     if (FT->getNumParams() != 1 || !FT->getReturnType()->isDoubleTy() ||
 387         !FT->getParamType(0)->isDoubleTy())
 388       return 0;
 389
 390     if (CheckRetType) {
 391       // Check if all the uses for function like 'sin' are converted to float.
 392       for (Value::use_iterator UseI = CI->use_begin(); UseI != CI->use_end();
 393           ++UseI) {
 394         FPTruncInst *Cast = dyn_cast<FPTruncInst>(*UseI);
 395         if (Cast == 0 || !Cast->getType()->isFloatTy())
 396           return 0;
 397       }
 398     }
 399
 400     // If this is something like 'floor((double)floatval)', convert to floorf.
 401     FPExtInst *Cast = dyn_cast<FPExtInst>(CI->getArgOperand(0));
 402     if (Cast == 0 || !Cast->getOperand(0)->getType()->isFloatTy())
 403       return 0;
 404
 405     // floor((double)floatval) -> (double)floorf(floatval)
 406     Value *V = Cast->getOperand(0);
 407     V = EmitUnaryFloatFnCall(V, Callee->getName(), B, Callee->getAttributes());
 408     return B.CreateFPExt(V, B.getDoubleTy());
 409   }
 410 };
 411
 412 //===---------------------------------------===//
 413 // 'cos*' Optimizations
 414 struct CosOpt : public LibCallOptimization {
 415   virtual Value *CallOptimizer(Function *Callee, CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
 416     Value *Ret = NULL;
 417     if (UnsafeFPShrink && Callee->getName() == "cos" &&
 418         TLI->has(LibFunc::cosf)) {
 419       UnaryDoubleFPOpt UnsafeUnaryDoubleFP(true);
 420       Ret = UnsafeUnaryDoubleFP.CallOptimizer(Callee, CI, B);
 421     }
 422
 423     FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
 424     // Just make sure this has 1 argument of FP type, which matches the
 425     // result type.
 426     if (FT->getNumParams() != 1 || FT->getReturnType() != FT->getParamType(0) ||
 427         !FT->getParamType(0)->isFloatingPointTy())
 428       return Ret;
 429
 430     // cos(-x) -> cos(x)
 431     Value *Op1 = CI->getArgOperand(0);
 432     if (BinaryOperator::isFNeg(Op1)) {
 433       BinaryOperator *BinExpr = cast<BinaryOperator>(Op1);
 434       return B.CreateCall(Callee, BinExpr->getOperand(1), "cos");
 435     }
 436     return Ret;
 437   }
 438 };
 439
 440 //===---------------------------------------===//
 441 // 'pow*' Optimizations
 442
 443 struct PowOpt : public LibCallOptimization {
 444   virtual Value *CallOptimizer(Function *Callee, CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
 445     Value *Ret = NULL;
 446     if (UnsafeFPShrink && Callee->getName() == "pow" &&
 447         TLI->has(LibFunc::powf)) {
 448       UnaryDoubleFPOpt UnsafeUnaryDoubleFP(true);
 449       Ret = UnsafeUnaryDoubleFP.CallOptimizer(Callee, CI, B);
 450     }
 451
 452     FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
 453     // Just make sure this has 2 arguments of the same FP type, which match the
 454     // result type.
 455     if (FT->getNumParams() != 2 || FT->getReturnType() != FT->getParamType(0) ||
 456         FT->getParamType(0) != FT->getParamType(1) ||
 457         !FT->getParamType(0)->isFloatingPointTy())
 458       return Ret;
 459
 460     Value *Op1 = CI->getArgOperand(0), *Op2 = CI->getArgOperand(1);
 461     if (ConstantFP *Op1C = dyn_cast<ConstantFP>(Op1)) {
 462       if (Op1C->isExactlyValue(1.0))  // pow(1.0, x) -> 1.0
 463         return Op1C;
 464       if (Op1C->isExactlyValue(2.0))  // pow(2.0, x) -> exp2(x)
 465         return EmitUnaryFloatFnCall(Op2, "exp2", B, Callee->getAttributes());
 466     }
 467
 468     ConstantFP *Op2C = dyn_cast<ConstantFP>(Op2);
 469     if (Op2C == 0) return Ret;
 470
 471     if (Op2C->getValueAPF().isZero())  // pow(x, 0.0) -> 1.0
 472       return ConstantFP::get(CI->getType(), 1.0);
 473
 474     if (Op2C->isExactlyValue(0.5)) {
 475       // Expand pow(x, 0.5) to (x == -infinity ? +infinity : fabs(sqrt(x))).
 476       // This is faster than calling pow, and still handles negative zero
 477       // and negative infinity correctly.
 478       // TODO: In fast-math mode, this could be just sqrt(x).
 479       // TODO: In finite-only mode, this could be just fabs(sqrt(x)).
 480       Value *Inf = ConstantFP::getInfinity(CI->getType());
 481       Value *NegInf = ConstantFP::getInfinity(CI->getType(), true);
 482       Value *Sqrt = EmitUnaryFloatFnCall(Op1, "sqrt", B,
 483                                          Callee->getAttributes());
 484       Value *FAbs = EmitUnaryFloatFnCall(Sqrt, "fabs", B,
 485                                          Callee->getAttributes());
 486       Value *FCmp = B.CreateFCmpOEQ(Op1, NegInf);
 487       Value *Sel = B.CreateSelect(FCmp, Inf, FAbs);
 488       return Sel;
 489     }
 490
 491     if (Op2C->isExactlyValue(1.0))  // pow(x, 1.0) -> x
 492       return Op1;
 493     if (Op2C->isExactlyValue(2.0))  // pow(x, 2.0) -> x*x
 494       return B.CreateFMul(Op1, Op1, "pow2");
 495     if (Op2C->isExactlyValue(-1.0)) // pow(x, -1.0) -> 1.0/x
 496       return B.CreateFDiv(ConstantFP::get(CI->getType(), 1.0),
 497                           Op1, "powrecip");
 498     return 0;
 499   }
 500 };
 501
 502 //===---------------------------------------===//
 503 // 'exp2' Optimizations
 504
 505 struct Exp2Opt : public LibCallOptimization {
 506   virtual Value *CallOptimizer(Function *Callee, CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
 507     Value *Ret = NULL;
 508     if (UnsafeFPShrink && Callee->getName() == "exp2" &&
 509         TLI->has(LibFunc::exp2)) {
 510       UnaryDoubleFPOpt UnsafeUnaryDoubleFP(true);
 511       Ret = UnsafeUnaryDoubleFP.CallOptimizer(Callee, CI, B);
 512     }
 513
 514     FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
 515     // Just make sure this has 1 argument of FP type, which matches the
 516     // result type.
 517     if (FT->getNumParams() != 1 || FT->getReturnType() != FT->getParamType(0) ||
 518         !FT->getParamType(0)->isFloatingPointTy())
 519       return Ret;
 520
 521     Value *Op = CI->getArgOperand(0);
 522     // Turn exp2(sitofp(x)) -> ldexp(1.0, sext(x))  if sizeof(x) <= 32
 523     // Turn exp2(uitofp(x)) -> ldexp(1.0, zext(x))  if sizeof(x) < 32
 524     Value *LdExpArg = 0;
 525     if (SIToFPInst *OpC = dyn_cast<SIToFPInst>(Op)) {
 526       if (OpC->getOperand(0)->getType()->getPrimitiveSizeInBits() <= 32)
 527         LdExpArg = B.CreateSExt(OpC->getOperand(0), B.getInt32Ty());
 528     } else if (UIToFPInst *OpC = dyn_cast<UIToFPInst>(Op)) {
 529       if (OpC->getOperand(0)->getType()->getPrimitiveSizeInBits() < 32)
 530         LdExpArg = B.CreateZExt(OpC->getOperand(0), B.getInt32Ty());
 531     }
 532
 533     if (LdExpArg) {
 534       const char *Name;
 535       if (Op->getType()->isFloatTy())
 536         Name = "ldexpf";
 537       else if (Op->getType()->isDoubleTy())
 538         Name = "ldexp";
 539       else
 540         Name = "ldexpl";
 541
 542       Constant *One = ConstantFP::get(*Context, APFloat(1.0f));
 543       if (!Op->getType()->isFloatTy())
 544         One = ConstantExpr::getFPExtend(One, Op->getType());
 545
 546       Module *M = Caller->getParent();
 547       Value *Callee = M->getOrInsertFunction(Name, Op->getType(),
 548                                              Op->getType(),
 549                                              B.getInt32Ty(), NULL);
 550       CallInst *CI = B.CreateCall2(Callee, One, LdExpArg);
 551       if (const Function *F = dyn_cast<Function>(Callee->stripPointerCasts()))
 552         CI->setCallingConv(F->getCallingConv());
 553
 554       return CI;
 555     }
 556     return Ret;
 557   }
 558 };
 559
 560 //===----------------------------------------------------------------------===//
 561 // Integer Optimizations
 562 //===----------------------------------------------------------------------===//
 563
 564 //===---------------------------------------===//
 565 // 'ffs*' Optimizations
 566
 567 struct FFSOpt : public LibCallOptimization {
 568   virtual Value *CallOptimizer(Function *Callee, CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
 569     FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
 570     // Just make sure this has 2 arguments of the same FP type, which match the
 571     // result type.
 572     if (FT->getNumParams() != 1 ||
 573         !FT->getReturnType()->isIntegerTy(32) ||
 574         !FT->getParamType(0)->isIntegerTy())
 575       return 0;
 576
 577     Value *Op = CI->getArgOperand(0);
 578
 579     // Constant fold.
 580     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op)) {
 581       if (CI->isZero()) // ffs(0) -> 0.
 582         return B.getInt32(0);
 583       // ffs(c) -> cttz(c)+1
 584       return B.getInt32(CI->getValue().countTrailingZeros() + 1);
 585     }
 586
 587     // ffs(x) -> x != 0 ? (i32)llvm.cttz(x)+1 : 0
 588     Type *ArgType = Op->getType();
 589     Value *F = Intrinsic::getDeclaration(Callee->getParent(),
 590                                          Intrinsic::cttz, ArgType);
 591     Value *V = B.CreateCall2(F, Op, B.getFalse(), "cttz");
 592     V = B.CreateAdd(V, ConstantInt::get(V->getType(), 1));
 593     V = B.CreateIntCast(V, B.getInt32Ty(), false);
 594
 595     Value *Cond = B.CreateICmpNE(Op, Constant::getNullValue(ArgType));
 596     return B.CreateSelect(Cond, V, B.getInt32(0));
 597   }
 598 };
 599
 600 //===---------------------------------------===//
 601 // 'isdigit' Optimizations
 602
 603 struct IsDigitOpt : public LibCallOptimization {
 604   virtual Value *CallOptimizer(Function *Callee, CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
 605     FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
 606     // We require integer(i32)
 607     if (FT->getNumParams() != 1 || !FT->getReturnType()->isIntegerTy() ||
 608         !FT->getParamType(0)->isIntegerTy(32))
 609       return 0;
 610
 611     // isdigit(c) -> (c-'0') <u 10
 612     Value *Op = CI->getArgOperand(0);
 613     Op = B.CreateSub(Op, B.getInt32('0'), "isdigittmp");
 614     Op = B.CreateICmpULT(Op, B.getInt32(10), "isdigit");
 615     return B.CreateZExt(Op, CI->getType());
 616   }
 617 };
 618
 619 //===---------------------------------------===//
 620 // 'isascii' Optimizations
 621
 622 struct IsAsciiOpt : public LibCallOptimization {
 623   virtual Value *CallOptimizer(Function *Callee, CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
 624     FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
 625     // We require integer(i32)
 626     if (FT->getNumParams() != 1 || !FT->getReturnType()->isIntegerTy() ||
 627         !FT->getParamType(0)->isIntegerTy(32))
 628       return 0;
 629
 630     // isascii(c) -> c <u 128
 631     Value *Op = CI->getArgOperand(0);
 632     Op = B.CreateICmpULT(Op, B.getInt32(128), "isascii");
 633     return B.CreateZExt(Op, CI->getType());
 634   }
 635 };
 636
 637 //===---------------------------------------===//
 638 // 'abs', 'labs', 'llabs' Optimizations
 639
 640 struct AbsOpt : public LibCallOptimization {
 641   virtual Value *CallOptimizer(Function *Callee, CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
 642     FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
 643     // We require integer(integer) where the types agree.
 644     if (FT->getNumParams() != 1 || !FT->getReturnType()->isIntegerTy() ||
 645         FT->getParamType(0) != FT->getReturnType())
 646       return 0;
 647
 648     // abs(x) -> x >s -1 ? x : -x
 649     Value *Op = CI->getArgOperand(0);
 650     Value *Pos = B.CreateICmpSGT(Op, Constant::getAllOnesValue(Op->getType()),
 651                                  "ispos");
 652     Value *Neg = B.CreateNeg(Op, "neg");
 653     return B.CreateSelect(Pos, Op, Neg);
 654   }
 655 };
 656
 657
 658 //===---------------------------------------===//
 659 // 'toascii' Optimizations
 660
 661 struct ToAsciiOpt : public LibCallOptimization {
 662   virtual Value *CallOptimizer(Function *Callee, CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
 663     FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
 664     // We require i32(i32)
 665     if (FT->getNumParams() != 1 || FT->getReturnType() != FT->getParamType(0) ||
 666         !FT->getParamType(0)->isIntegerTy(32))
 667       return 0;
 668
 669     // isascii(c) -> c & 0x7f
 670     return B.CreateAnd(CI->getArgOperand(0),
 671                        ConstantInt::get(CI->getType(),0x7F));
 672   }
 673 };
 674
 675 //===----------------------------------------------------------------------===//
 676 // Formatting and IO Optimizations
 677 //===----------------------------------------------------------------------===//
 678
 679 //===---------------------------------------===//
 680 // 'printf' Optimizations
 681
 682 struct PrintFOpt : public LibCallOptimization {
 683   Value *OptimizeFixedFormatString(Function *Callee, CallInst *CI,
 684                                    IRBuilder<> &B) {
 685     // Check for a fixed format string.
 686     StringRef FormatStr;
 687     if (!getConstantStringInfo(CI->getArgOperand(0), FormatStr))
 688       return 0;
 689
 690     // Empty format string -> noop.
 691     if (FormatStr.empty())  // Tolerate printf's declared void.
 692       return CI->use_empty() ? (Value*)CI :
 693                                ConstantInt::get(CI->getType(), 0);
 694
 695     // Do not do any of the following transformations if the printf return value
 696     // is used, in general the printf return value is not compatible with either
 697     // putchar() or puts().
 698     if (!CI->use_empty())
 699       return 0;
 700
 701     // printf("x") -> putchar('x'), even for '%'.
 702     if (FormatStr.size() == 1) {
 703       Value *Res = EmitPutChar(B.getInt32(FormatStr[0]), B, TD, TLI);
 704       if (CI->use_empty() || !Res) return Res;
 705       return B.CreateIntCast(Res, CI->getType(), true);
 706     }
 707
 708     // printf("foo\n") --> puts("foo")
 709     if (FormatStr[FormatStr.size()-1] == '\n' &&
 710         FormatStr.find('%') == std::string::npos) {  // no format characters.
 711       // Create a string literal with no \n on it.  We expect the constant merge
 712       // pass to be run after this pass, to merge duplicate strings.
 713       FormatStr = FormatStr.drop_back();
 714       Value *GV = B.CreateGlobalString(FormatStr, "str");
 715       Value *NewCI = EmitPutS(GV, B, TD, TLI);
 716       return (CI->use_empty() || !NewCI) ?
 717               NewCI :
 718               ConstantInt::get(CI->getType(), FormatStr.size()+1);
 719     }
 720
 721     // Optimize specific format strings.
 722     // printf("%c", chr) --> putchar(chr)
 723     if (FormatStr == "%c" && CI->getNumArgOperands() > 1 &&
 724         CI->getArgOperand(1)->getType()->isIntegerTy()) {
 725       Value *Res = EmitPutChar(CI->getArgOperand(1), B, TD, TLI);
 726
 727       if (CI->use_empty() || !Res) return Res;
 728       return B.CreateIntCast(Res, CI->getType(), true);
 729     }
 730
 731     // printf("%s\n", str) --> puts(str)
 732     if (FormatStr == "%s\n" && CI->getNumArgOperands() > 1 &&
 733         CI->getArgOperand(1)->getType()->isPointerTy()) {
 734       return EmitPutS(CI->getArgOperand(1), B, TD, TLI);
 735     }
 736     return 0;
 737   }
 738
 739   virtual Value *CallOptimizer(Function *Callee, CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
 740     // Require one fixed pointer argument and an integer/void result.
 741     FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
 742     if (FT->getNumParams() < 1 || !FT->getParamType(0)->isPointerTy() ||
 743         !(FT->getReturnType()->isIntegerTy() ||
 744           FT->getReturnType()->isVoidTy()))
 745       return 0;
 746
 747     if (Value *V = OptimizeFixedFormatString(Callee, CI, B)) {
 748       return V;
 749     }
 750
 751     // printf(format, ...) -> iprintf(format, ...) if no floating point
 752     // arguments.
 753     if (TLI->has(LibFunc::iprintf) && !CallHasFloatingPointArgument(CI)) {
 754       Module *M = B.GetInsertBlock()->getParent()->getParent();
 755       Constant *IPrintFFn =
 756         M->getOrInsertFunction("iprintf", FT, Callee->getAttributes());
 757       CallInst *New = cast<CallInst>(CI->clone());
 758       New->setCalledFunction(IPrintFFn);
 759       B.Insert(New);
 760       return New;
 761     }
 762     return 0;
 763   }
 764 };
 765
 766 //===---------------------------------------===//
 767 // 'sprintf' Optimizations
 768
 769 struct SPrintFOpt : public LibCallOptimization {
 770   Value *OptimizeFixedFormatString(Function *Callee, CallInst *CI,
 771                                    IRBuilder<> &B) {
 772     // Check for a fixed format string.
 773     StringRef FormatStr;
 774     if (!getConstantStringInfo(CI->getArgOperand(1), FormatStr))
 775       return 0;
 776
 777     // If we just have a format string (nothing else crazy) transform it.
 778     if (CI->getNumArgOperands() == 2) {
 779       // Make sure there's no % in the constant array.  We could try to handle
 780       // %% -> % in the future if we cared.
 781       for (unsigned i = 0, e = FormatStr.size(); i != e; ++i)
 782         if (FormatStr[i] == '%')
 783           return 0; // we found a format specifier, bail out.
 784
 785       // These optimizations require DataLayout.
 786       if (!TD) return 0;
 787
 788       // sprintf(str, fmt) -> llvm.memcpy(str, fmt, strlen(fmt)+1, 1)
 789       Type *AT = CI->getArgOperand(0)->getType();
 790       B.CreateMemCpy(CI->getArgOperand(0), CI->getArgOperand(1),
 791                      ConstantInt::get(TD->getIntPtrType(AT), // Copy the
 792                                       FormatStr.size() + 1), 1);   // nul byte.
 793       return ConstantInt::get(CI->getType(), FormatStr.size());
 794     }
 795
 796     // The remaining optimizations require the format string to be "%s" or "%c"
 797     // and have an extra operand.
 798     if (FormatStr.size() != 2 || FormatStr[0] != '%' ||
 799         CI->getNumArgOperands() < 3)
 800       return 0;
 801
 802     // Decode the second character of the format string.
 803     if (FormatStr[1] == 'c') {
 804       // sprintf(dst, "%c", chr) --> *(i8*)dst = chr; *((i8*)dst+1) = 0
 805       if (!CI->getArgOperand(2)->getType()->isIntegerTy()) return 0;
 806       Value *V = B.CreateTrunc(CI->getArgOperand(2), B.getInt8Ty(), "char");
 807       Value *Ptr = CastToCStr(CI->getArgOperand(0), B);
 808       B.CreateStore(V, Ptr);
 809       Ptr = B.CreateGEP(Ptr, B.getInt32(1), "nul");
 810       B.CreateStore(B.getInt8(0), Ptr);
 811
 812       return ConstantInt::get(CI->getType(), 1);
 813     }
 814
 815     if (FormatStr[1] == 's') {
 816       // These optimizations require DataLayout.
 817       if (!TD) return 0;
 818
 819       // sprintf(dest, "%s", str) -> llvm.memcpy(dest, str, strlen(str)+1, 1)
 820       if (!CI->getArgOperand(2)->getType()->isPointerTy()) return 0;
 821
 822       Value *Len = EmitStrLen(CI->getArgOperand(2), B, TD, TLI);
 823       if (!Len)
 824         return 0;
 825       Value *IncLen = B.CreateAdd(Len,
 826                                   ConstantInt::get(Len->getType(), 1),
 827                                   "leninc");
 828       B.CreateMemCpy(CI->getArgOperand(0), CI->getArgOperand(2), IncLen, 1);
 829
 830       // The sprintf result is the unincremented number of bytes in the string.
 831       return B.CreateIntCast(Len, CI->getType(), false);
 832     }
 833     return 0;
 834   }
 835
 836   virtual Value *CallOptimizer(Function *Callee, CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
 837     // Require two fixed pointer arguments and an integer result.
 838     FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
 839     if (FT->getNumParams() != 2 || !FT->getParamType(0)->isPointerTy() ||
 840         !FT->getParamType(1)->isPointerTy() ||
 841         !FT->getReturnType()->isIntegerTy())
 842       return 0;
 843
 844     if (Value *V = OptimizeFixedFormatString(Callee, CI, B)) {
 845       return V;
 846     }
 847
 848     // sprintf(str, format, ...) -> siprintf(str, format, ...) if no floating
 849     // point arguments.
 850     if (TLI->has(LibFunc::siprintf) && !CallHasFloatingPointArgument(CI)) {
 851       Module *M = B.GetInsertBlock()->getParent()->getParent();
 852       Constant *SIPrintFFn =
 853         M->getOrInsertFunction("siprintf", FT, Callee->getAttributes());
 854       CallInst *New = cast<CallInst>(CI->clone());
 855       New->setCalledFunction(SIPrintFFn);
 856       B.Insert(New);
 857       return New;
 858     }
 859     return 0;
 860   }
 861 };
 862
 863 //===---------------------------------------===//
 864 // 'fwrite' Optimizations
 865
 866 struct FWriteOpt : public LibCallOptimization {
 867   virtual Value *CallOptimizer(Function *Callee, CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
 868     // Require a pointer, an integer, an integer, a pointer, returning integer.
 869     FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
 870     if (FT->getNumParams() != 4 || !FT->getParamType(0)->isPointerTy() ||
 871         !FT->getParamType(1)->isIntegerTy() ||
 872         !FT->getParamType(2)->isIntegerTy() ||
 873         !FT->getParamType(3)->isPointerTy() ||
 874         !FT->getReturnType()->isIntegerTy())
 875       return 0;
 876
 877     // Get the element size and count.
 878     ConstantInt *SizeC = dyn_cast<ConstantInt>(CI->getArgOperand(1));
 879     ConstantInt *CountC = dyn_cast<ConstantInt>(CI->getArgOperand(2));
 880     if (!SizeC || !CountC) return 0;
 881     uint64_t Bytes = SizeC->getZExtValue()*CountC->getZExtValue();
 882
 883     // If this is writing zero records, remove the call (it's a noop).
 884     if (Bytes == 0)
 885       return ConstantInt::get(CI->getType(), 0);
 886
 887     // If this is writing one byte, turn it into fputc.
 888     // This optimisation is only valid, if the return value is unused.
 889     if (Bytes == 1 && CI->use_empty()) {  // fwrite(S,1,1,F) -> fputc(S[0],F)
 890       Value *Char = B.CreateLoad(CastToCStr(CI->getArgOperand(0), B), "char");
 891       Value *NewCI = EmitFPutC(Char, CI->getArgOperand(3), B, TD, TLI);
 892       return NewCI ? ConstantInt::get(CI->getType(), 1) : 0;
 893     }
 894
 895     return 0;
 896   }
 897 };
 898
 899 //===---------------------------------------===//
 900 // 'fputs' Optimizations
 901
 902 struct FPutsOpt : public LibCallOptimization {
 903   virtual Value *CallOptimizer(Function *Callee, CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
 904     // These optimizations require DataLayout.
 905     if (!TD) return 0;
 906
 907     // Require two pointers.  Also, we can't optimize if return value is used.
 908     FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
 909     if (FT->getNumParams() != 2 || !FT->getParamType(0)->isPointerTy() ||
 910         !FT->getParamType(1)->isPointerTy() ||
 911         !CI->use_empty())
 912       return 0;
 913
 914     // fputs(s,F) --> fwrite(s,1,strlen(s),F)
 915     uint64_t Len = GetStringLength(CI->getArgOperand(0));
 916     if (!Len) return 0;
 917     // Known to have no uses (see above).
 918     Type *PT = FT->getParamType(0);
 919     return EmitFWrite(CI->getArgOperand(0),
 920                       ConstantInt::get(TD->getIntPtrType(PT), Len-1),
 921                       CI->getArgOperand(1), B, TD, TLI);
 922   }
 923 };
 924
 925 //===---------------------------------------===//
 926 // 'fprintf' Optimizations
 927
 928 struct FPrintFOpt : public LibCallOptimization {
 929   Value *OptimizeFixedFormatString(Function *Callee, CallInst *CI,
 930                                    IRBuilder<> &B) {
 931     // All the optimizations depend on the format string.
 932     StringRef FormatStr;
 933     if (!getConstantStringInfo(CI->getArgOperand(1), FormatStr))
 934       return 0;
 935
 936     // fprintf(F, "foo") --> fwrite("foo", 3, 1, F)
 937     if (CI->getNumArgOperands() == 2) {
 938       for (unsigned i = 0, e = FormatStr.size(); i != e; ++i)
 939         if (FormatStr[i] == '%')  // Could handle %% -> % if we cared.
 940           return 0; // We found a format specifier.
 941
 942       // These optimizations require DataLayout.
 943       if (!TD) return 0;
 944
 945       Type *AT = CI->getArgOperand(1)->getType();
 946       Value *NewCI = EmitFWrite(CI->getArgOperand(1),
 947                                 ConstantInt::get(TD->getIntPtrType(AT),
 948                                                  FormatStr.size()),
 949                                 CI->getArgOperand(0), B, TD, TLI);
 950       return NewCI ? ConstantInt::get(CI->getType(), FormatStr.size()) : 0;
 951     }
 952
 953     // The remaining optimizations require the format string to be "%s" or "%c"
 954     // and have an extra operand.
 955     if (FormatStr.size() != 2 || FormatStr[0] != '%' ||
 956         CI->getNumArgOperands() < 3)
 957       return 0;
 958
 959     // Decode the second character of the format string.
 960     if (FormatStr[1] == 'c') {
 961       // fprintf(F, "%c", chr) --> fputc(chr, F)
 962       if (!CI->getArgOperand(2)->getType()->isIntegerTy()) return 0;
 963       Value *NewCI = EmitFPutC(CI->getArgOperand(2), CI->getArgOperand(0), B,
 964                                TD, TLI);
 965       return NewCI ? ConstantInt::get(CI->getType(), 1) : 0;
 966     }
 967
 968     if (FormatStr[1] == 's') {
 969       // fprintf(F, "%s", str) --> fputs(str, F)
 970       if (!CI->getArgOperand(2)->getType()->isPointerTy() || !CI->use_empty())
 971         return 0;
 972       return EmitFPutS(CI->getArgOperand(2), CI->getArgOperand(0), B, TD, TLI);
 973     }
 974     return 0;
 975   }
 976
 977   virtual Value *CallOptimizer(Function *Callee, CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
 978     // Require two fixed paramters as pointers and integer result.
 979     FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
 980     if (FT->getNumParams() != 2 || !FT->getParamType(0)->isPointerTy() ||
 981         !FT->getParamType(1)->isPointerTy() ||
 982         !FT->getReturnType()->isIntegerTy())
 983       return 0;
 984
 985     if (Value *V = OptimizeFixedFormatString(Callee, CI, B)) {
 986       return V;
 987     }
 988
 989     // fprintf(stream, format, ...) -> fiprintf(stream, format, ...) if no
 990     // floating point arguments.
 991     if (TLI->has(LibFunc::fiprintf) && !CallHasFloatingPointArgument(CI)) {
 992       Module *M = B.GetInsertBlock()->getParent()->getParent();
 993       Constant *FIPrintFFn =
 994         M->getOrInsertFunction("fiprintf", FT, Callee->getAttributes());
 995       CallInst *New = cast<CallInst>(CI->clone());
 996       New->setCalledFunction(FIPrintFFn);
 997       B.Insert(New);
 998       return New;
 999     }
1000     return 0;
1001   }
1002 };
1003
1004 //===---------------------------------------===//
1005 // 'puts' Optimizations
1006
1007 struct PutsOpt : public LibCallOptimization {
1008   virtual Value *CallOptimizer(Function *Callee, CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
1009     // Require one fixed pointer argument and an integer/void result.
1010     FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
1011     if (FT->getNumParams() < 1 || !FT->getParamType(0)->isPointerTy() ||
1012         !(FT->getReturnType()->isIntegerTy() ||
1013           FT->getReturnType()->isVoidTy()))
1014       return 0;
1015
1016     // Check for a constant string.
1017     StringRef Str;
1018     if (!getConstantStringInfo(CI->getArgOperand(0), Str))
1019       return 0;
1020
1021     if (Str.empty() && CI->use_empty()) {
1022       // puts("") -> putchar('\n')
1023       Value *Res = EmitPutChar(B.getInt32('\n'), B, TD, TLI);
1024       if (CI->use_empty() || !Res) return Res;
1025       return B.CreateIntCast(Res, CI->getType(), true);
1026     }
1027
1028     return 0;
1029   }
1030 };
1031
1032 } // end anonymous namespace.
1033
1034 //===----------------------------------------------------------------------===//
1035 // SimplifyLibCalls Pass Implementation
1036 //===----------------------------------------------------------------------===//
1037
1038 namespace {
1039   /// This pass optimizes well known library functions from libc and libm.
1040   ///
1041   class SimplifyLibCalls : public FunctionPass {
1042     TargetLibraryInfo *TLI;
1043
1044     StringMap<LibCallOptimization*> Optimizations;
1045     // String and Memory LibCall Optimizations
1046     StrSpnOpt StrSpn; StrCSpnOpt StrCSpn; StrStrOpt StrStr;
1047     MemCmpOpt MemCmp; MemCpyOpt MemCpy; MemMoveOpt MemMove; MemSetOpt MemSet;
1048     // Math Library Optimizations
1049     CosOpt Cos; PowOpt Pow; Exp2Opt Exp2;
1050     UnaryDoubleFPOpt UnaryDoubleFP, UnsafeUnaryDoubleFP;
1051     // Integer Optimizations
1052     FFSOpt FFS; AbsOpt Abs; IsDigitOpt IsDigit; IsAsciiOpt IsAscii;
1053     ToAsciiOpt ToAscii;
1054     // Formatting and IO Optimizations
1055     SPrintFOpt SPrintF; PrintFOpt PrintF;
1056     FWriteOpt FWrite; FPutsOpt FPuts; FPrintFOpt FPrintF;
1057     PutsOpt Puts;
1058
1059     bool Modified;  // This is only used by doInitialization.
1060   public:
1061     static char ID; // Pass identification
1062     SimplifyLibCalls() : FunctionPass(ID), UnaryDoubleFP(false),
1063                          UnsafeUnaryDoubleFP(true) {
1064       initializeSimplifyLibCallsPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
1065     }
1066     void AddOpt(LibFunc::Func F, LibCallOptimization* Opt);
1067     void AddOpt(LibFunc::Func F1, LibFunc::Func F2, LibCallOptimization* Opt);
1068
1069     void InitOptimizations();
1070     bool runOnFunction(Function &F);
1071
1072     void setDoesNotAccessMemory(Function &F);
1073     void setOnlyReadsMemory(Function &F);
1074     void setDoesNotThrow(Function &F);
1075     void setDoesNotCapture(Function &F, unsigned n);
1076     void setDoesNotAlias(Function &F, unsigned n);
1077     bool doInitialization(Module &M);
1078
1079     void inferPrototypeAttributes(Function &F);
1080     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
1081       AU.addRequired<TargetLibraryInfo>();
1082     }
1083   };
1084 } // end anonymous namespace.
1085
1086 char SimplifyLibCalls::ID = 0;
1087
1088 INITIALIZE_PASS_BEGIN(SimplifyLibCalls, "simplify-libcalls",
1089                       "Simplify well-known library calls", false, false)
1090 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(TargetLibraryInfo)
1091 INITIALIZE_PASS_END(SimplifyLibCalls, "simplify-libcalls",
1092                     "Simplify well-known library calls", false, false)
1093
1094 // Public interface to the Simplify LibCalls pass.
1095 FunctionPass *llvm::createSimplifyLibCallsPass() {
1096   return new SimplifyLibCalls();
1097 }
1098
1099 void SimplifyLibCalls::AddOpt(LibFunc::Func F, LibCallOptimization* Opt) {
1100   if (TLI->has(F))
1101     Optimizations[TLI->getName(F)] = Opt;
1102 }
1103
1104 void SimplifyLibCalls::AddOpt(LibFunc::Func F1, LibFunc::Func F2,
1105                               LibCallOptimization* Opt) {
1106   if (TLI->has(F1) && TLI->has(F2))
1107     Optimizations[TLI->getName(F1)] = Opt;
1108 }
1109
1110 /// Optimizations - Populate the Optimizations map with all the optimizations
1111 /// we know.
1112 void SimplifyLibCalls::InitOptimizations() {
1113   // String and Memory LibCall Optimizations
1114   Optimizations["strspn"] = &StrSpn;
1115   Optimizations["strcspn"] = &StrCSpn;
1116   Optimizations["strstr"] = &StrStr;
1117   Optimizations["memcmp"] = &MemCmp;
1118   AddOpt(LibFunc::memcpy, &MemCpy);
1119   Optimizations["memmove"] = &MemMove;
1120   AddOpt(LibFunc::memset, &MemSet);
1121
1122   // Math Library Optimizations
1123   Optimizations["cosf"] = &Cos;
1124   Optimizations["cos"] = &Cos;
1125   Optimizations["cosl"] = &Cos;
1126   Optimizations["powf"] = &Pow;
1127   Optimizations["pow"] = &Pow;
1128   Optimizations["powl"] = &Pow;
1129   Optimizations["llvm.pow.f32"] = &Pow;
1130   Optimizations["llvm.pow.f64"] = &Pow;
1131   Optimizations["llvm.pow.f80"] = &Pow;
1132   Optimizations["llvm.pow.f128"] = &Pow;
1133   Optimizations["llvm.pow.ppcf128"] = &Pow;
1134   Optimizations["exp2l"] = &Exp2;
1135   Optimizations["exp2"] = &Exp2;
1136   Optimizations["exp2f"] = &Exp2;
1137   Optimizations["llvm.exp2.ppcf128"] = &Exp2;
1138   Optimizations["llvm.exp2.f128"] = &Exp2;
1139   Optimizations["llvm.exp2.f80"] = &Exp2;
1140   Optimizations["llvm.exp2.f64"] = &Exp2;
1141   Optimizations["llvm.exp2.f32"] = &Exp2;
1142
1143   AddOpt(LibFunc::ceil, LibFunc::ceilf, &UnaryDoubleFP);
1144   AddOpt(LibFunc::fabs, LibFunc::fabsf, &UnaryDoubleFP);
1145   AddOpt(LibFunc::floor, LibFunc::floorf, &UnaryDoubleFP);
1146   AddOpt(LibFunc::rint, LibFunc::rintf, &UnaryDoubleFP);
1147   AddOpt(LibFunc::round, LibFunc::roundf, &UnaryDoubleFP);
1148   AddOpt(LibFunc::nearbyint, LibFunc::nearbyintf, &UnaryDoubleFP);
1149   AddOpt(LibFunc::trunc, LibFunc::truncf, &UnaryDoubleFP);
1150
1151   if(UnsafeFPShrink) {
1152     AddOpt(LibFunc::acos, LibFunc::acosf, &UnsafeUnaryDoubleFP);
1153     AddOpt(LibFunc::acosh, LibFunc::acoshf, &UnsafeUnaryDoubleFP);
1154     AddOpt(LibFunc::asin, LibFunc::asinf, &UnsafeUnaryDoubleFP);
1155     AddOpt(LibFunc::asinh, LibFunc::asinhf, &UnsafeUnaryDoubleFP);
1156     AddOpt(LibFunc::atan, LibFunc::atanf, &UnsafeUnaryDoubleFP);
1157     AddOpt(LibFunc::atanh, LibFunc::atanhf, &UnsafeUnaryDoubleFP);
1158     AddOpt(LibFunc::cbrt, LibFunc::cbrtf, &UnsafeUnaryDoubleFP);
1159     AddOpt(LibFunc::cosh, LibFunc::coshf, &UnsafeUnaryDoubleFP);
1160     AddOpt(LibFunc::exp, LibFunc::expf, &UnsafeUnaryDoubleFP);
1161     AddOpt(LibFunc::exp10, LibFunc::exp10f, &UnsafeUnaryDoubleFP);
1162     AddOpt(LibFunc::expm1, LibFunc::expm1f, &UnsafeUnaryDoubleFP);
1163     AddOpt(LibFunc::log, LibFunc::logf, &UnsafeUnaryDoubleFP);
1164     AddOpt(LibFunc::log10, LibFunc::log10f, &UnsafeUnaryDoubleFP);
1165     AddOpt(LibFunc::log1p, LibFunc::log1pf, &UnsafeUnaryDoubleFP);
1166     AddOpt(LibFunc::log2, LibFunc::log2f, &UnsafeUnaryDoubleFP);
1167     AddOpt(LibFunc::logb, LibFunc::logbf, &UnsafeUnaryDoubleFP);
1168     AddOpt(LibFunc::sin, LibFunc::sinf, &UnsafeUnaryDoubleFP);
1169     AddOpt(LibFunc::sinh, LibFunc::sinhf, &UnsafeUnaryDoubleFP);
1170     AddOpt(LibFunc::sqrt, LibFunc::sqrtf, &UnsafeUnaryDoubleFP);
1171     AddOpt(LibFunc::tan, LibFunc::tanf, &UnsafeUnaryDoubleFP);
1172     AddOpt(LibFunc::tanh, LibFunc::tanhf, &UnsafeUnaryDoubleFP);
1173   }
1174
1175   // Integer Optimizations
1176   Optimizations["ffs"] = &FFS;
1177   Optimizations["ffsl"] = &FFS;
1178   Optimizations["ffsll"] = &FFS;
1179   Optimizations["abs"] = &Abs;
1180   Optimizations["labs"] = &Abs;
1181   Optimizations["llabs"] = &Abs;
1182   Optimizations["isdigit"] = &IsDigit;
1183   Optimizations["isascii"] = &IsAscii;
1184   Optimizations["toascii"] = &ToAscii;
1185
1186   // Formatting and IO Optimizations
1187   Optimizations["sprintf"] = &SPrintF;
1188   Optimizations["printf"] = &PrintF;
1189   AddOpt(LibFunc::fwrite, &FWrite);
1190   AddOpt(LibFunc::fputs, &FPuts);
1191   Optimizations["fprintf"] = &FPrintF;
1192   Optimizations["puts"] = &Puts;
1193 }
1194
1195
1196 /// runOnFunction - Top level algorithm.
1197 ///
1198 bool SimplifyLibCalls::runOnFunction(Function &F) {
1199   TLI = &getAnalysis<TargetLibraryInfo>();
1200
1201   if (Optimizations.empty())
1202     InitOptimizations();
1203
1204   const DataLayout *TD = getAnalysisIfAvailable<DataLayout>();
1205
1206   IRBuilder<> Builder(F.getContext());
1207
1208   bool Changed = false;
1209   for (Function::iterator BB = F.begin(), E = F.end(); BB != E; ++BB) {
1210     for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E; ) {
1211       // Ignore non-calls.
1212       CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(I++);
1213       if (!CI) continue;
1214
1215       // Ignore indirect calls and calls to non-external functions.
1216       Function *Callee = CI->getCalledFunction();
1217       if (Callee == 0 || !Callee->isDeclaration() ||
1218           !(Callee->hasExternalLinkage() || Callee->hasDLLImportLinkage()))
1219         continue;
1220
1221       // Ignore unknown calls.
1222       LibCallOptimization *LCO = Optimizations.lookup(Callee->getName());
1223       if (!LCO) continue;
1224
1225       // Set the builder to the instruction after the call.
1226       Builder.SetInsertPoint(BB, I);
1227
1228       // Use debug location of CI for all new instructions.
1229       Builder.SetCurrentDebugLocation(CI->getDebugLoc());
1230
1231       // Try to optimize this call.
1232       Value *Result = LCO->OptimizeCall(CI, TD, TLI, Builder);
1233       if (Result == 0) continue;
1234
1235       DEBUG(dbgs() << "SimplifyLibCalls simplified: " << *CI;
1236             dbgs() << "  into: " << *Result << "\n");
1237
1238       // Something changed!
1239       Changed = true;
1240       ++NumSimplified;
1241
1242       // Inspect the instruction after the call (which was potentially just
1243       // added) next.
1244       I = CI; ++I;
1245
1246       if (CI != Result && !CI->use_empty()) {
1247         CI->replaceAllUsesWith(Result);
1248         if (!Result->hasName())
1249           Result->takeName(CI);
1250       }
1251       CI->eraseFromParent();
1252     }
1253   }
1254   return Changed;
1255 }
1256
1257 // Utility methods for doInitialization.
1258
1259 void SimplifyLibCalls::setDoesNotAccessMemory(Function &F) {
1260   if (!F.doesNotAccessMemory()) {
1261     F.setDoesNotAccessMemory();
1262     ++NumAnnotated;
1263     Modified = true;
1264   }
1265 }
1266 void SimplifyLibCalls::setOnlyReadsMemory(Function &F) {
1267   if (!F.onlyReadsMemory()) {
1268     F.setOnlyReadsMemory();
1269     ++NumAnnotated;
1270     Modified = true;
1271   }
1272 }
1273 void SimplifyLibCalls::setDoesNotThrow(Function &F) {
1274   if (!F.doesNotThrow()) {
1275     F.setDoesNotThrow();
1276     ++NumAnnotated;
1277     Modified = true;
1278   }
1279 }
1280 void SimplifyLibCalls::setDoesNotCapture(Function &F, unsigned n) {
1281   if (!F.doesNotCapture(n)) {
1282     F.setDoesNotCapture(n);
1283     ++NumAnnotated;
1284     Modified = true;
1285   }
1286 }
1287 void SimplifyLibCalls::setDoesNotAlias(Function &F, unsigned n) {
1288   if (!F.doesNotAlias(n)) {
1289     F.setDoesNotAlias(n);
1290     ++NumAnnotated;
1291     Modified = true;
1292   }
1293 }
1294
1295
1296 void SimplifyLibCalls::inferPrototypeAttributes(Function &F) {
1297   FunctionType *FTy = F.getFunctionType();
1298
1299   StringRef Name = F.getName();
1300   switch (Name[0]) {
1301   case 's':
1302     if (Name == "strlen") {
1303       if (FTy->getNumParams() != 1 || !FTy->getParamType(0)->isPointerTy())
1304         return;
1305       setOnlyReadsMemory(F);
1306       setDoesNotThrow(F);
1307       setDoesNotCapture(F, 1);
1308     } else if (Name == "strchr" ||
1309                Name == "strrchr") {
1310       if (FTy->getNumParams() != 2 ||
1311           !FTy->getParamType(0)->isPointerTy() ||
1312           !FTy->getParamType(1)->isIntegerTy())
1313         return;
1314       setOnlyReadsMemory(F);
1315       setDoesNotThrow(F);
1316     } else if (Name == "strcpy" ||
1317                Name == "stpcpy" ||
1318                Name == "strcat" ||
1319                Name == "strtol" ||
1320                Name == "strtod" ||
1321                Name == "strtof" ||
1322                Name == "strtoul" ||
1323                Name == "strtoll" ||
1324                Name == "strtold" ||
1325                Name == "strncat" ||
1326                Name == "strncpy" ||
1327                Name == "stpncpy" ||
1328                Name == "strtoull") {
1329       if (FTy->getNumParams() < 2 ||
1330           !FTy->getParamType(1)->isPointerTy())
1331         return;
1332       setDoesNotThrow(F);
1333       setDoesNotCapture(F, 2);
1334     } else if (Name == "strxfrm") {
1335       if (FTy->getNumParams() != 3 ||
1336           !FTy->getParamType(0)->isPointerTy() ||
1337           !FTy->getParamType(1)->isPointerTy())
1338         return;
1339       setDoesNotThrow(F);
1340       setDoesNotCapture(F, 1);
1341       setDoesNotCapture(F, 2);
1342     } else if (Name == "strcmp" ||
1343                Name == "strspn" ||
1344                Name == "strncmp" ||
1345                Name == "strcspn" ||
1346                Name == "strcoll" ||
1347                Name == "strcasecmp" ||
1348                Name == "strncasecmp") {
1349       if (FTy->getNumParams() < 2 ||
1350           !FTy->getParamType(0)->isPointerTy() ||
1351           !FTy->getParamType(1)->isPointerTy())
1352         return;
1353       setOnlyReadsMemory(F);
1354       setDoesNotThrow(F);
1355       setDoesNotCapture(F, 1);
1356       setDoesNotCapture(F, 2);
1357     } else if (Name == "strstr" ||
1358                Name == "strpbrk") {
1359       if (FTy->getNumParams() != 2 || !FTy->getParamType(1)->isPointerTy())
1360         return;
1361       setOnlyReadsMemory(F);
1362       setDoesNotThrow(F);
1363       setDoesNotCapture(F, 2);
1364     } else if (Name == "strtok" ||
1365                Name == "strtok_r") {
1366       if (FTy->getNumParams() < 2 || !FTy->getParamType(1)->isPointerTy())
1367         return;
1368       setDoesNotThrow(F);
1369       setDoesNotCapture(F, 2);
1370     } else if (Name == "scanf" ||
1371                Name == "setbuf" ||
1372                Name == "setvbuf") {
1373       if (FTy->getNumParams() < 1 || !FTy->getParamType(0)->isPointerTy())
1374         return;
1375       setDoesNotThrow(F);
1376       setDoesNotCapture(F, 1);
1377     } else if (Name == "strdup" ||
1378                Name == "strndup") {
1379       if (FTy->getNumParams() < 1 || !FTy->getReturnType()->isPointerTy() ||
1380           !FTy->getParamType(0)->isPointerTy())
1381         return;
1382       setDoesNotThrow(F);
1383       setDoesNotAlias(F, 0);
1384       setDoesNotCapture(F, 1);
1385     } else if (Name == "stat" ||
1386                Name == "sscanf" ||
1387                Name == "sprintf" ||
1388                Name == "statvfs") {
1389       if (FTy->getNumParams() < 2 ||
1390           !FTy->getParamType(0)->isPointerTy() ||
1391           !FTy->getParamType(1)->isPointerTy())
1392         return;
1393       setDoesNotThrow(F);
1394       setDoesNotCapture(F, 1);
1395       setDoesNotCapture(F, 2);
1396     } else if (Name == "snprintf") {
1397       if (FTy->getNumParams() != 3 ||
1398           !FTy->getParamType(0)->isPointerTy() ||
1399           !FTy->getParamType(2)->isPointerTy())
1400         return;
1401       setDoesNotThrow(F);
1402       setDoesNotCapture(F, 1);
1403       setDoesNotCapture(F, 3);
1404     } else if (Name == "setitimer") {
1405       if (FTy->getNumParams() != 3 ||
1406           !FTy->getParamType(1)->isPointerTy() ||
1407           !FTy->getParamType(2)->isPointerTy())
1408         return;
1409       setDoesNotThrow(F);
1410       setDoesNotCapture(F, 2);
1411       setDoesNotCapture(F, 3);
1412     } else if (Name == "system") {
1413       if (FTy->getNumParams() != 1 ||
1414           !FTy->getParamType(0)->isPointerTy())
1415         return;
1416       // May throw; "system" is a valid pthread cancellation point.
1417       setDoesNotCapture(F, 1);
1418     }
1419     break;
1420   case 'm':
1421     if (Name == "malloc") {
1422       if (FTy->getNumParams() != 1 ||
1423           !FTy->getReturnType()->isPointerTy())
1424         return;
1425       setDoesNotThrow(F);
1426       setDoesNotAlias(F, 0);
1427     } else if (Name == "memcmp") {
1428       if (FTy->getNumParams() != 3 ||
1429           !FTy->getParamType(0)->isPointerTy() ||
1430           !FTy->getParamType(1)->isPointerTy())
1431         return;
1432       setOnlyReadsMemory(F);
1433       setDoesNotThrow(F);
1434       setDoesNotCapture(F, 1);
1435       setDoesNotCapture(F, 2);
1436     } else if (Name == "memchr" ||
1437                Name == "memrchr") {
1438       if (FTy->getNumParams() != 3)
1439         return;
1440       setOnlyReadsMemory(F);
1441       setDoesNotThrow(F);
1442     } else if (Name == "modf" ||
1443                Name == "modff" ||
1444                Name == "modfl" ||
1445                Name == "memcpy" ||
1446                Name == "memccpy" ||
1447                Name == "memmove") {
1448       if (FTy->getNumParams() < 2 ||
1449           !FTy->getParamType(1)->isPointerTy())
1450         return;
1451       setDoesNotThrow(F);
1452       setDoesNotCapture(F, 2);
1453     } else if (Name == "memalign") {
1454       if (!FTy->getReturnType()->isPointerTy())
1455         return;
1456       setDoesNotAlias(F, 0);
1457     } else if (Name == "mkdir" ||
1458                Name == "mktime") {
1459       if (FTy->getNumParams() == 0 ||
1460           !FTy->getParamType(0)->isPointerTy())
1461         return;
1462       setDoesNotThrow(F);
1463       setDoesNotCapture(F, 1);
1464     }
1465     break;
1466   case 'r':
1467     if (Name == "realloc") {
1468       if (FTy->getNumParams() != 2 ||
1469           !FTy->getParamType(0)->isPointerTy() ||
1470           !FTy->getReturnType()->isPointerTy())
1471         return;
1472       setDoesNotThrow(F);
1473       setDoesNotAlias(F, 0);
1474       setDoesNotCapture(F, 1);
1475     } else if (Name == "read") {
1476       if (FTy->getNumParams() != 3 ||
1477           !FTy->getParamType(1)->isPointerTy())
1478         return;
1479       // May throw; "read" is a valid pthread cancellation point.
1480       setDoesNotCapture(F, 2);
1481     } else if (Name == "rmdir" ||
1482                Name == "rewind" ||
1483                Name == "remove" ||
1484                Name == "realpath") {
1485       if (FTy->getNumParams() < 1 ||
1486           !FTy->getParamType(0)->isPointerTy())
1487         return;
1488       setDoesNotThrow(F);
1489       setDoesNotCapture(F, 1);
1490     } else if (Name == "rename" ||
1491                Name == "readlink") {
1492       if (FTy->getNumParams() < 2 ||
1493           !FTy->getParamType(0)->isPointerTy() ||
1494           !FTy->getParamType(1)->isPointerTy())
1495         return;
1496       setDoesNotThrow(F);
1497       setDoesNotCapture(F, 1);
1498       setDoesNotCapture(F, 2);
1499     }
1500     break;
1501   case 'w':
1502     if (Name == "write") {
1503       if (FTy->getNumParams() != 3 || !FTy->getParamType(1)->isPointerTy())
1504         return;
1505       // May throw; "write" is a valid pthread cancellation point.
1506       setDoesNotCapture(F, 2);
1507     }
1508     break;
1509   case 'b':
1510     if (Name == "bcopy") {
1511       if (FTy->getNumParams() != 3 ||
1512           !FTy->getParamType(0)->isPointerTy() ||
1513           !FTy->getParamType(1)->isPointerTy())
1514         return;
1515       setDoesNotThrow(F);
1516       setDoesNotCapture(F, 1);
1517       setDoesNotCapture(F, 2);
1518     } else if (Name == "bcmp") {
1519       if (FTy->getNumParams() != 3 ||
1520           !FTy->getParamType(0)->isPointerTy() ||
1521           !FTy->getParamType(1)->isPointerTy())
1522         return;
1523       setDoesNotThrow(F);
1524       setOnlyReadsMemory(F);
1525       setDoesNotCapture(F, 1);
1526       setDoesNotCapture(F, 2);
1527     } else if (Name == "bzero") {
1528       if (FTy->getNumParams() != 2 || !FTy->getParamType(0)->isPointerTy())
1529         return;
1530       setDoesNotThrow(F);
1531       setDoesNotCapture(F, 1);
1532     }
1533     break;
1534   case 'c':
1535     if (Name == "calloc") {
1536       if (FTy->getNumParams() != 2 ||
1537           !FTy->getReturnType()->isPointerTy())
1538         return;
1539       setDoesNotThrow(F);
1540       setDoesNotAlias(F, 0);
1541     } else if (Name == "chmod" ||
1542                Name == "chown" ||
1543                Name == "ctermid" ||
1544                Name == "clearerr" ||
1545                Name == "closedir") {
1546       if (FTy->getNumParams() == 0 || !FTy->getParamType(0)->isPointerTy())
1547         return;
1548       setDoesNotThrow(F);
1549       setDoesNotCapture(F, 1);
1550     }
1551     break;
1552   case 'a':
1553     if (Name == "atoi" ||
1554         Name == "atol" ||
1555         Name == "atof" ||
1556         Name == "atoll") {
1557       if (FTy->getNumParams() != 1 || !FTy->getParamType(0)->isPointerTy())
1558         return;
1559       setDoesNotThrow(F);
1560       setOnlyReadsMemory(F);
1561       setDoesNotCapture(F, 1);
1562     } else if (Name == "access") {
1563       if (FTy->getNumParams() != 2 || !FTy->getParamType(0)->isPointerTy())
1564         return;
1565       setDoesNotThrow(F);
1566       setDoesNotCapture(F, 1);
1567     }
1568     break;
1569   case 'f':
1570     if (Name == "fopen") {
1571       if (FTy->getNumParams() != 2 ||
1572           !FTy->getReturnType()->isPointerTy() ||
1573           !FTy->getParamType(0)->isPointerTy() ||
1574           !FTy->getParamType(1)->isPointerTy())
1575         return;
1576       setDoesNotThrow(F);
1577       setDoesNotAlias(F, 0);
1578       setDoesNotCapture(F, 1);
1579       setDoesNotCapture(F, 2);
1580     } else if (Name == "fdopen") {
1581       if (FTy->getNumParams() != 2 ||
1582           !FTy->getReturnType()->isPointerTy() ||
1583           !FTy->getParamType(1)->isPointerTy())
1584         return;
1585       setDoesNotThrow(F);
1586       setDoesNotAlias(F, 0);
1587       setDoesNotCapture(F, 2);
1588     } else if (Name == "feof" ||
1589                Name == "free" ||
1590                Name == "fseek" ||
1591                Name == "ftell" ||
1592                Name == "fgetc" ||
1593                Name == "fseeko" ||
1594                Name == "ftello" ||
1595                Name == "fileno" ||
1596                Name == "fflush" ||
1597                Name == "fclose" ||
1598                Name == "fsetpos" ||
1599                Name == "flockfile" ||
1600                Name == "funlockfile" ||
1601                Name == "ftrylockfile") {
1602       if (FTy->getNumParams() == 0 || !FTy->getParamType(0)->isPointerTy())
1603         return;
1604       setDoesNotThrow(F);
1605       setDoesNotCapture(F, 1);
1606     } else if (Name == "ferror") {
1607       if (FTy->getNumParams() != 1 || !FTy->getParamType(0)->isPointerTy())
1608         return;
1609       setDoesNotThrow(F);
1610       setDoesNotCapture(F, 1);
1611       setOnlyReadsMemory(F);
1612     } else if (Name == "fputc" ||
1613                Name == "fstat" ||
1614                Name == "frexp" ||
1615                Name == "frexpf" ||
1616                Name == "frexpl" ||
1617                Name == "fstatvfs") {
1618       if (FTy->getNumParams() != 2 || !FTy->getParamType(1)->isPointerTy())
1619         return;
1620       setDoesNotThrow(F);
1621       setDoesNotCapture(F, 2);
1622     } else if (Name == "fgets") {
1623       if (FTy->getNumParams() != 3 ||
1624           !FTy->getParamType(0)->isPointerTy() ||
1625           !FTy->getParamType(2)->isPointerTy())
1626         return;
1627       setDoesNotThrow(F);
1628       setDoesNotCapture(F, 3);
1629     } else if (Name == "fread" ||
1630                Name == "fwrite") {
1631       if (FTy->getNumParams() != 4 ||
1632           !FTy->getParamType(0)->isPointerTy() ||
1633           !FTy->getParamType(3)->isPointerTy())
1634         return;
1635       setDoesNotThrow(F);
1636       setDoesNotCapture(F, 1);
1637       setDoesNotCapture(F, 4);
1638     } else if (Name == "fputs" ||
1639                Name == "fscanf" ||
1640                Name == "fprintf" ||
1641                Name == "fgetpos") {
1642       if (FTy->getNumParams() < 2 ||
1643           !FTy->getParamType(0)->isPointerTy() ||
1644           !FTy->getParamType(1)->isPointerTy())
1645         return;
1646       setDoesNotThrow(F);
1647       setDoesNotCapture(F, 1);
1648       setDoesNotCapture(F, 2);
1649     }
1650     break;
1651   case 'g':
1652     if (Name == "getc" ||
1653         Name == "getlogin_r" ||
1654         Name == "getc_unlocked") {
1655       if (FTy->getNumParams() == 0 || !FTy->getParamType(0)->isPointerTy())
1656         return;
1657       setDoesNotThrow(F);
1658       setDoesNotCapture(F, 1);
1659     } else if (Name == "getenv") {
1660       if (FTy->getNumParams() != 1 || !FTy->getParamType(0)->isPointerTy())
1661         return;
1662       setDoesNotThrow(F);
1663       setOnlyReadsMemory(F);
1664       setDoesNotCapture(F, 1);
1665     } else if (Name == "gets" ||
1666                Name == "getchar") {
1667       setDoesNotThrow(F);
1668     } else if (Name == "getitimer") {
1669       if (FTy->getNumParams() != 2 || !FTy->getParamType(1)->isPointerTy())
1670         return;
1671       setDoesNotThrow(F);
1672       setDoesNotCapture(F, 2);
1673     } else if (Name == "getpwnam") {
1674       if (FTy->getNumParams() != 1 || !FTy->getParamType(0)->isPointerTy())
1675         return;
1676       setDoesNotThrow(F);
1677       setDoesNotCapture(F, 1);
1678     }
1679     break;
1680   case 'u':
1681     if (Name == "ungetc") {
1682       if (FTy->getNumParams() != 2 || !FTy->getParamType(1)->isPointerTy())
1683         return;
1684       setDoesNotThrow(F);
1685       setDoesNotCapture(F, 2);
1686     } else if (Name == "uname" ||
1687                Name == "unlink" ||
1688                Name == "unsetenv") {
1689       if (FTy->getNumParams() != 1 || !FTy->getParamType(0)->isPointerTy())
1690         return;
1691       setDoesNotThrow(F);
1692       setDoesNotCapture(F, 1);
1693     } else if (Name == "utime" ||
1694                Name == "utimes") {
1695       if (FTy->getNumParams() != 2 ||
1696           !FTy->getParamType(0)->isPointerTy() ||
1697           !FTy->getParamType(1)->isPointerTy())
1698         return;
1699       setDoesNotThrow(F);
1700       setDoesNotCapture(F, 1);
1701       setDoesNotCapture(F, 2);
1702     }
1703     break;
1704   case 'p':
1705     if (Name == "putc") {
1706       if (FTy->getNumParams() != 2 || !FTy->getParamType(1)->isPointerTy())
1707         return;
1708       setDoesNotThrow(F);
1709       setDoesNotCapture(F, 2);
1710     } else if (Name == "puts" ||
1711                Name == "printf" ||
1712                Name == "perror") {
1713       if (FTy->getNumParams() != 1 || !FTy->getParamType(0)->isPointerTy())
1714         return;
1715       setDoesNotThrow(F);
1716       setDoesNotCapture(F, 1);
1717     } else if (Name == "pread" ||
1718                Name == "pwrite") {
1719       if (FTy->getNumParams() != 4 || !FTy->getParamType(1)->isPointerTy())
1720         return;
1721       // May throw; these are valid pthread cancellation points.
1722       setDoesNotCapture(F, 2);
1723     } else if (Name == "putchar") {
1724       setDoesNotThrow(F);
1725     } else if (Name == "popen") {
1726       if (FTy->getNumParams() != 2 ||
1727           !FTy->getReturnType()->isPointerTy() ||
1728           !FTy->getParamType(0)->isPointerTy() ||
1729           !FTy->getParamType(1)->isPointerTy())
1730         return;
1731       setDoesNotThrow(F);
1732       setDoesNotAlias(F, 0);
1733       setDoesNotCapture(F, 1);
1734       setDoesNotCapture(F, 2);
1735     } else if (Name == "pclose") {
1736       if (FTy->getNumParams() != 1 || !FTy->getParamType(0)->isPointerTy())
1737         return;
1738       setDoesNotThrow(F);
1739       setDoesNotCapture(F, 1);
1740     }
1741     break;
1742   case 'v':
1743     if (Name == "vscanf") {
1744       if (FTy->getNumParams() != 2 || !FTy->getParamType(1)->isPointerTy())
1745         return;
1746       setDoesNotThrow(F);
1747       setDoesNotCapture(F, 1);
1748     } else if (Name == "vsscanf" ||
1749                Name == "vfscanf") {
1750       if (FTy->getNumParams() != 3 ||
1751           !FTy->getParamType(1)->isPointerTy() ||
1752           !FTy->getParamType(2)->isPointerTy())
1753         return;
1754       setDoesNotThrow(F);
1755       setDoesNotCapture(F, 1);
1756       setDoesNotCapture(F, 2);
1757     } else if (Name == "valloc") {
1758       if (!FTy->getReturnType()->isPointerTy())
1759         return;
1760       setDoesNotThrow(F);
1761       setDoesNotAlias(F, 0);
1762     } else if (Name == "vprintf") {
1763       if (FTy->getNumParams() != 2 || !FTy->getParamType(0)->isPointerTy())
1764         return;
1765       setDoesNotThrow(F);
1766       setDoesNotCapture(F, 1);
1767     } else if (Name == "vfprintf" ||
1768                Name == "vsprintf") {
1769       if (FTy->getNumParams() != 3 ||
1770           !FTy->getParamType(0)->isPointerTy() ||
1771           !FTy->getParamType(1)->isPointerTy())
1772         return;
1773       setDoesNotThrow(F);
1774       setDoesNotCapture(F, 1);
1775       setDoesNotCapture(F, 2);
1776     } else if (Name == "vsnprintf") {
1777       if (FTy->getNumParams() != 4 ||
1778           !FTy->getParamType(0)->isPointerTy() ||
1779           !FTy->getParamType(2)->isPointerTy())
1780         return;
1781       setDoesNotThrow(F);
1782       setDoesNotCapture(F, 1);
1783       setDoesNotCapture(F, 3);
1784     }
1785     break;
1786   case 'o':
1787     if (Name == "open") {
1788       if (FTy->getNumParams() < 2 || !FTy->getParamType(0)->isPointerTy())
1789         return;
1790       // May throw; "open" is a valid pthread cancellation point.
1791       setDoesNotCapture(F, 1);
1792     } else if (Name == "opendir") {
1793       if (FTy->getNumParams() != 1 ||
1794           !FTy->getReturnType()->isPointerTy() ||
1795           !FTy->getParamType(0)->isPointerTy())
1796         return;
1797       setDoesNotThrow(F);
1798       setDoesNotAlias(F, 0);
1799       setDoesNotCapture(F, 1);
1800     }
1801     break;
1802   case 't':
1803     if (Name == "tmpfile") {
1804       if (!FTy->getReturnType()->isPointerTy())
1805         return;
1806       setDoesNotThrow(F);
1807       setDoesNotAlias(F, 0);
1808     } else if (Name == "times") {
1809       if (FTy->getNumParams() != 1 || !FTy->getParamType(0)->isPointerTy())
1810         return;
1811       setDoesNotThrow(F);
1812       setDoesNotCapture(F, 1);
1813     }
1814     break;
1815   case 'h':
1816     if (Name == "htonl" ||
1817         Name == "htons") {
1818       setDoesNotThrow(F);
1819       setDoesNotAccessMemory(F);
1820     }
1821     break;
1822   case 'n':
1823     if (Name == "ntohl" ||
1824         Name == "ntohs") {
1825       setDoesNotThrow(F);
1826       setDoesNotAccessMemory(F);
1827     }
1828     break;
1829   case 'l':
1830     if (Name == "lstat") {
1831       if (FTy->getNumParams() != 2 ||
1832           !FTy->getParamType(0)->isPointerTy() ||
1833           !FTy->getParamType(1)->isPointerTy())
1834         return;
1835       setDoesNotThrow(F);
1836       setDoesNotCapture(F, 1);
1837       setDoesNotCapture(F, 2);
1838     } else if (Name == "lchown") {
1839       if (FTy->getNumParams() != 3 || !FTy->getParamType(0)->isPointerTy())
1840         return;
1841       setDoesNotThrow(F);
1842       setDoesNotCapture(F, 1);
1843     }
1844     break;
1845   case 'q':
1846     if (Name == "qsort") {
1847       if (FTy->getNumParams() != 4 || !FTy->getParamType(3)->isPointerTy())
1848         return;
1849       // May throw; places call through function pointer.
1850       setDoesNotCapture(F, 4);
1851     }
1852     break;
1853   case '_':
1854     if (Name == "__strdup" ||
1855         Name == "__strndup") {
1856       if (FTy->getNumParams() < 1 ||
1857           !FTy->getReturnType()->isPointerTy() ||
1858           !FTy->getParamType(0)->isPointerTy())
1859         return;
1860       setDoesNotThrow(F);
1861       setDoesNotAlias(F, 0);
1862       setDoesNotCapture(F, 1);
1863     } else if (Name == "__strtok_r") {
1864       if (FTy->getNumParams() != 3 ||
1865           !FTy->getParamType(1)->isPointerTy())
1866         return;
1867       setDoesNotThrow(F);
1868       setDoesNotCapture(F, 2);
1869     } else if (Name == "_IO_getc") {
1870       if (FTy->getNumParams() != 1 || !FTy->getParamType(0)->isPointerTy())
1871         return;
1872       setDoesNotThrow(F);
1873       setDoesNotCapture(F, 1);
1874     } else if (Name == "_IO_putc") {
1875       if (FTy->getNumParams() != 2 || !FTy->getParamType(1)->isPointerTy())
1876         return;
1877       setDoesNotThrow(F);
1878       setDoesNotCapture(F, 2);
1879     }
1880     break;
1881   case 1:
1882     if (Name == "\1__isoc99_scanf") {
1883       if (FTy->getNumParams() < 1 ||
1884           !FTy->getParamType(0)->isPointerTy())
1885         return;
1886       setDoesNotThrow(F);
1887       setDoesNotCapture(F, 1);
1888     } else if (Name == "\1stat64" ||
1889                Name == "\1lstat64" ||
1890                Name == "\1statvfs64" ||
1891                Name == "\1__isoc99_sscanf") {
1892       if (FTy->getNumParams() < 1 ||
1893           !FTy->getParamType(0)->isPointerTy() ||
1894           !FTy->getParamType(1)->isPointerTy())
1895         return;
1896       setDoesNotThrow(F);
1897       setDoesNotCapture(F, 1);
1898       setDoesNotCapture(F, 2);
1899     } else if (Name == "\1fopen64") {
1900       if (FTy->getNumParams() != 2 ||
1901           !FTy->getReturnType()->isPointerTy() ||
1902           !FTy->getParamType(0)->isPointerTy() ||
1903           !FTy->getParamType(1)->isPointerTy())
1904         return;
1905       setDoesNotThrow(F);
1906       setDoesNotAlias(F, 0);
1907       setDoesNotCapture(F, 1);
1908       setDoesNotCapture(F, 2);
1909     } else if (Name == "\1fseeko64" ||
1910                Name == "\1ftello64") {
1911       if (FTy->getNumParams() == 0 || !FTy->getParamType(0)->isPointerTy())
1912         return;
1913       setDoesNotThrow(F);
1914       setDoesNotCapture(F, 1);
1915     } else if (Name == "\1tmpfile64") {
1916       if (!FTy->getReturnType()->isPointerTy())
1917         return;
1918       setDoesNotThrow(F);
1919       setDoesNotAlias(F, 0);
1920     } else if (Name == "\1fstat64" ||
1921                Name == "\1fstatvfs64") {
1922       if (FTy->getNumParams() != 2 || !FTy->getParamType(1)->isPointerTy())
1923         return;
1924       setDoesNotThrow(F);
1925       setDoesNotCapture(F, 2);
1926     } else if (Name == "\1open64") {
1927       if (FTy->getNumParams() < 2 || !FTy->getParamType(0)->isPointerTy())
1928         return;
1929       // May throw; "open" is a valid pthread cancellation point.
1930       setDoesNotCapture(F, 1);
1931     }
1932     break;
1933   }
1934 }
1935
1936 /// doInitialization - Add attributes to well-known functions.
1937 ///
1938 bool SimplifyLibCalls::doInitialization(Module &M) {
1939   Modified = false;
1940   for (Module::iterator I = M.begin(), E = M.end(); I != E; ++I) {
1941     Function &F = *I;
1942     if (F.isDeclaration() && F.hasName())
1943       inferPrototypeAttributes(F);
1944   }
1945   return Modified;
1946 }
1947
1948 // TODO:
1949 //   Additional cases that we need to add to this file:
1950 //
1951 // cbrt:
1952 //   * cbrt(expN(X))  -> expN(x/3)
1953 //   * cbrt(sqrt(x))  -> pow(x,1/6)
1954 //   * cbrt(sqrt(x))  -> pow(x,1/9)
1955 //
1956 // exp, expf, expl:
1957 //   * exp(log(x))  -> x
1958 //
1959 // log, logf, logl:
1960 //   * log(exp(x))   -> x
1961 //   * log(x**y)     -> y*log(x)
1962 //   * log(exp(y))   -> y*log(e)
1963 //   * log(exp2(y))  -> y*log(2)
1964 //   * log(exp10(y)) -> y*log(10)
1965 //   * log(sqrt(x))  -> 0.5*log(x)
1966 //   * log(pow(x,y)) -> y*log(x)
1967 //
1968 // lround, lroundf, lroundl:
1969 //   * lround(cnst) -> cnst'
1970 //
1971 // pow, powf, powl:
1972 //   * pow(exp(x),y)  -> exp(x*y)
1973 //   * pow(sqrt(x),y) -> pow(x,y*0.5)
1974 //   * pow(pow(x,y),z)-> pow(x,y*z)
1975 //
1976 // round, roundf, roundl:
1977 //   * round(cnst) -> cnst'
1978 //
1979 // signbit:
1980 //   * signbit(cnst) -> cnst'
1981 //   * signbit(nncst) -> 0 (if pstv is a non-negative constant)
1982 //
1983 // sqrt, sqrtf, sqrtl:
1984 //   * sqrt(expN(x))  -> expN(x*0.5)
1985 //   * sqrt(Nroot(x)) -> pow(x,1/(2*N))
1986 //   * sqrt(pow(x,y)) -> pow(|x|,y*0.5)
1987 //
1988 // strchr:
1989 //   * strchr(p, 0) -> strlen(p)
1990 // tan, tanf, tanl:
1991 //   * tan(atan(x)) -> x
1992 //
1993 // trunc, truncf, truncl:
1994 //   * trunc(cnst) -> cnst'
1995 //
1996 //