Revert "[Constant Hoisting] Extend coverage of the constant hoisting pass."
[oota-llvm.git] / include / llvm / Analysis / TargetTransformInfo.h
index 4f6b9b2d26d398a2db5005a76bcf2d3a1be69839..178d55305e20a29b3815d2083e2f72f25a99a86c 100644 (file)
 #ifndef LLVM_ANALYSIS_TARGETTRANSFORMINFO_H
 #define LLVM_ANALYSIS_TARGETTRANSFORMINFO_H
 
-#include "llvm/IR/GlobalValue.h"
 #include "llvm/IR/Intrinsics.h"
-#include "llvm/IR/Type.h"
 #include "llvm/Pass.h"
 #include "llvm/Support/DataTypes.h"
 
 namespace llvm {
 
+class GlobalValue;
+class Loop;
+class Type;
+class User;
+class Value;
+
 /// TargetTransformInfo - This pass provides access to the codegen
 /// interfaces that are needed for IR-level transformations.
 class TargetTransformInfo {
@@ -55,11 +59,6 @@ protected:
   /// group's stack.
   void pushTTIStack(Pass *P);
 
-  /// All pass subclasses must in their finalizePass routine call popTTIStack
-  /// to update the pointers tracking the previous TTI instance in the analysis
-  /// group's stack, and the top of the analysis group's stack.
-  void popTTIStack();
-
   /// All pass subclasses must call TargetTransformInfo::getAnalysisUsage.
   virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const;
 
@@ -67,6 +66,159 @@ public:
   /// This class is intended to be subclassed by real implementations.
   virtual ~TargetTransformInfo() = 0;
 
+  /// \name Generic Target Information
+  /// @{
+
+  /// \brief Underlying constants for 'cost' values in this interface.
+  ///
+  /// Many APIs in this interface return a cost. This enum defines the
+  /// fundamental values that should be used to interpret (and produce) those
+  /// costs. The costs are returned as an unsigned rather than a member of this
+  /// enumeration because it is expected that the cost of one IR instruction
+  /// may have a multiplicative factor to it or otherwise won't fit directly
+  /// into the enum. Moreover, it is common to sum or average costs which works
+  /// better as simple integral values. Thus this enum only provides constants.
+  ///
+  /// Note that these costs should usually reflect the intersection of code-size
+  /// cost and execution cost. A free instruction is typically one that folds
+  /// into another instruction. For example, reg-to-reg moves can often be
+  /// skipped by renaming the registers in the CPU, but they still are encoded
+  /// and thus wouldn't be considered 'free' here.
+  enum TargetCostConstants {
+    TCC_Free = 0,       ///< Expected to fold away in lowering.
+    TCC_Basic = 1,      ///< The cost of a typical 'add' instruction.
+    TCC_Expensive = 4   ///< The cost of a 'div' instruction on x86.
+  };
+
+  /// \brief Estimate the cost of a specific operation when lowered.
+  ///
+  /// Note that this is designed to work on an arbitrary synthetic opcode, and
+  /// thus work for hypothetical queries before an instruction has even been
+  /// formed. However, this does *not* work for GEPs, and must not be called
+  /// for a GEP instruction. Instead, use the dedicated getGEPCost interface as
+  /// analyzing a GEP's cost required more information.
+  ///
+  /// Typically only the result type is required, and the operand type can be
+  /// omitted. However, if the opcode is one of the cast instructions, the
+  /// operand type is required.
+  ///
+  /// The returned cost is defined in terms of \c TargetCostConstants, see its
+  /// comments for a detailed explanation of the cost values.
+  virtual unsigned getOperationCost(unsigned Opcode, Type *Ty,
+                                    Type *OpTy = 0) const;
+
+  /// \brief Estimate the cost of a GEP operation when lowered.
+  ///
+  /// The contract for this function is the same as \c getOperationCost except
+  /// that it supports an interface that provides extra information specific to
+  /// the GEP operation.
+  virtual unsigned getGEPCost(const Value *Ptr,
+                              ArrayRef<const Value *> Operands) const;
+
+  /// \brief Estimate the cost of a function call when lowered.
+  ///
+  /// The contract for this is the same as \c getOperationCost except that it
+  /// supports an interface that provides extra information specific to call
+  /// instructions.
+  ///
+  /// This is the most basic query for estimating call cost: it only knows the
+  /// function type and (potentially) the number of arguments at the call site.
+  /// The latter is only interesting for varargs function types.
+  virtual unsigned getCallCost(FunctionType *FTy, int NumArgs = -1) const;
+
+  /// \brief Estimate the cost of calling a specific function when lowered.
+  ///
+  /// This overload adds the ability to reason about the particular function
+  /// being called in the event it is a library call with special lowering.
+  virtual unsigned getCallCost(const Function *F, int NumArgs = -1) const;
+
+  /// \brief Estimate the cost of calling a specific function when lowered.
+  ///
+  /// This overload allows specifying a set of candidate argument values.
+  virtual unsigned getCallCost(const Function *F,
+                               ArrayRef<const Value *> Arguments) const;
+
+  /// \brief Estimate the cost of an intrinsic when lowered.
+  ///
+  /// Mirrors the \c getCallCost method but uses an intrinsic identifier.
+  virtual unsigned getIntrinsicCost(Intrinsic::ID IID, Type *RetTy,
+                                    ArrayRef<Type *> ParamTys) const;
+
+  /// \brief Estimate the cost of an intrinsic when lowered.
+  ///
+  /// Mirrors the \c getCallCost method but uses an intrinsic identifier.
+  virtual unsigned getIntrinsicCost(Intrinsic::ID IID, Type *RetTy,
+                                    ArrayRef<const Value *> Arguments) const;
+
+  /// \brief Estimate the cost of a given IR user when lowered.
+  ///
+  /// This can estimate the cost of either a ConstantExpr or Instruction when
+  /// lowered. It has two primary advantages over the \c getOperationCost and
+  /// \c getGEPCost above, and one significant disadvantage: it can only be
+  /// used when the IR construct has already been formed.
+  ///
+  /// The advantages are that it can inspect the SSA use graph to reason more
+  /// accurately about the cost. For example, all-constant-GEPs can often be
+  /// folded into a load or other instruction, but if they are used in some
+  /// other context they may not be folded. This routine can distinguish such
+  /// cases.
+  ///
+  /// The returned cost is defined in terms of \c TargetCostConstants, see its
+  /// comments for a detailed explanation of the cost values.
+  virtual unsigned getUserCost(const User *U) const;
+
+  /// \brief hasBranchDivergence - Return true if branch divergence exists.
+  /// Branch divergence has a significantly negative impact on GPU performance
+  /// when threads in the same wavefront take different paths due to conditional
+  /// branches.
+  virtual bool hasBranchDivergence() const;
+
+  /// \brief Test whether calls to a function lower to actual program function
+  /// calls.
+  ///
+  /// The idea is to test whether the program is likely to require a 'call'
+  /// instruction or equivalent in order to call the given function.
+  ///
+  /// FIXME: It's not clear that this is a good or useful query API. Client's
+  /// should probably move to simpler cost metrics using the above.
+  /// Alternatively, we could split the cost interface into distinct code-size
+  /// and execution-speed costs. This would allow modelling the core of this
+  /// query more accurately as the a call is a single small instruction, but
+  /// incurs significant execution cost.
+  virtual bool isLoweredToCall(const Function *F) const;
+
+  /// Parameters that control the generic loop unrolling transformation.
+  struct UnrollingPreferences {
+    /// The cost threshold for the unrolled loop, compared to
+    /// CodeMetrics.NumInsts aggregated over all basic blocks in the loop body.
+    /// The unrolling factor is set such that the unrolled loop body does not
+    /// exceed this cost. Set this to UINT_MAX to disable the loop body cost
+    /// restriction.
+    unsigned Threshold;
+    /// The cost threshold for the unrolled loop when optimizing for size (set
+    /// to UINT_MAX to disable).
+    unsigned OptSizeThreshold;
+    /// A forced unrolling factor (the number of concatenated bodies of the
+    /// original loop in the unrolled loop body). When set to 0, the unrolling
+    /// transformation will select an unrolling factor based on the current cost
+    /// threshold and other factors.
+    unsigned Count;
+    /// Allow partial unrolling (unrolling of loops to expand the size of the
+    /// loop body, not only to eliminate small constant-trip-count loops).
+    bool     Partial;
+    /// Allow runtime unrolling (unrolling of loops to expand the size of the
+    /// loop body even when the number of loop iterations is not known at compile
+    /// time).
+    bool     Runtime;
+  };
+
+  /// \brief Get target-customized preferences for the generic loop unrolling
+  /// transformation. The caller will initialize UP with the current
+  /// target-independent defaults.
+  virtual void getUnrollingPreferences(Loop *L, UnrollingPreferences &UP) const;
+
+  /// @}
+
   /// \name Scalar Target Information
   /// @{
 
@@ -76,7 +228,7 @@ public:
   /// significantly boost the performance when the population is dense, and it
   /// may or may not degrade performance if the population is sparse. A HW
   /// support is considered as "Fast" if it can outperform, or is on a par
-  /// with, SW implementaion when the population is sparse; otherwise, it is
+  /// with, SW implementation when the population is sparse; otherwise, it is
   /// considered as "Slow".
   enum PopcntSupportKind {
     PSK_Software,
@@ -84,20 +236,19 @@ public:
     PSK_FastHardware
   };
 
-  /// isLegalAddImmediate - Return true if the specified immediate is legal
-  /// add immediate, that is the target has add instructions which can add
-  /// a register with the immediate without having to materialize the
-  /// immediate into a register.
+  /// \brief Return true if the specified immediate is legal add immediate, that
+  /// is the target has add instructions which can add a register with the
+  /// immediate without having to materialize the immediate into a register.
   virtual bool isLegalAddImmediate(int64_t Imm) const;
 
-  /// isLegalICmpImmediate - Return true if the specified immediate is legal
-  /// icmp immediate, that is the target has icmp instructions which can compare
-  /// a register against the immediate without having to materialize the
-  /// immediate into a register.
+  /// \brief Return true if the specified immediate is legal icmp immediate,
+  /// that is the target has icmp instructions which can compare a register
+  /// against the immediate without having to materialize the immediate into a
+  /// register.
   virtual bool isLegalICmpImmediate(int64_t Imm) const;
 
-  /// isLegalAddressingMode - Return true if the addressing mode represented by
-  /// AM is legal for this target, for a load/store of the specified type.
+  /// \brief Return true if the addressing mode represented by AM is legal for
+  /// this target, for a load/store of the specified type.
   /// The type may be VoidTy, in which case only return true if the addressing
   /// mode is legal for a load/store of any legal type.
   /// TODO: Handle pre/postinc as well.
@@ -105,31 +256,51 @@ public:
                                      int64_t BaseOffset, bool HasBaseReg,
                                      int64_t Scale) const;
 
-  /// isTruncateFree - Return true if it's free to truncate a value of
-  /// type Ty1 to type Ty2. e.g. On x86 it's free to truncate a i32 value in
-  /// register EAX to i16 by referencing its sub-register AX.
+  /// \brief Return the cost of the scaling factor used in the addressing
+  /// mode represented by AM for this target, for a load/store
+  /// of the specified type.
+  /// If the AM is supported, the return value must be >= 0.
+  /// If the AM is not supported, it returns a negative value.
+  /// TODO: Handle pre/postinc as well.
+  virtual int getScalingFactorCost(Type *Ty, GlobalValue *BaseGV,
+                                   int64_t BaseOffset, bool HasBaseReg,
+                                   int64_t Scale) const;
+
+  /// \brief Return true if it's free to truncate a value of type Ty1 to type
+  /// Ty2. e.g. On x86 it's free to truncate a i32 value in register EAX to i16
+  /// by referencing its sub-register AX.
   virtual bool isTruncateFree(Type *Ty1, Type *Ty2) const;
 
-  /// Is this type legal.
+  /// \brief Return true if this type is legal.
   virtual bool isTypeLegal(Type *Ty) const;
 
-  /// getJumpBufAlignment - returns the target's jmp_buf alignment in bytes
+  /// \brief Returns the target's jmp_buf alignment in bytes.
   virtual unsigned getJumpBufAlignment() const;
 
-  /// getJumpBufSize - returns the target's jmp_buf size in bytes.
+  /// \brief Returns the target's jmp_buf size in bytes.
   virtual unsigned getJumpBufSize() const;
 
-  /// shouldBuildLookupTables - Return true if switches should be turned into
-  /// lookup tables for the target.
+  /// \brief Return true if switches should be turned into lookup tables for the
+  /// target.
   virtual bool shouldBuildLookupTables() const;
 
-  /// getPopcntSupport - Return hardware support for population count.
+  /// \brief Return hardware support for population count.
   virtual PopcntSupportKind getPopcntSupport(unsigned IntTyWidthInBit) const;
 
-  /// getIntImmCost - Return the expected cost of materializing the given
-  /// integer immediate of the specified type.
+  /// \brief Return true if the hardware has a fast square-root instruction.
+  virtual bool haveFastSqrt(Type *Ty) const;
+
+  /// \brief Return the expected cost of materializing for the given integer
+  /// immediate of the specified type.
   virtual unsigned getIntImmCost(const APInt &Imm, Type *Ty) const;
 
+  /// \brief Return the expected cost of materialization for the given integer
+  /// immediate of the specified type for a given instruction. The cost can be
+  /// zero if the immediate can be folded into the specified instruction.
+  virtual unsigned getIntImmCost(unsigned Opcode, const APInt &Imm,
+                                 Type *Ty) const;
+  virtual unsigned getIntImmCost(Intrinsic::ID IID, const APInt &Imm,
+                                 Type *Ty) const;
   /// @}
 
   /// \name Vector Target Information
@@ -143,6 +314,14 @@ public:
     SK_ExtractSubvector ///< ExtractSubvector Index indicates start offset.
   };
 
+  /// \brief Additional information about an operand's possible values.
+  enum OperandValueKind {
+    OK_AnyValue,                 // Operand can have any value.
+    OK_UniformValue,             // Operand is uniform (splat of a value).
+    OK_UniformConstantValue,     // Operand is uniform constant.
+    OK_NonUniformConstantValue   // Operand is a non uniform constant value.
+  };
+
   /// \return The number of scalar or vector registers that the target has.
   /// If 'Vectors' is true, it returns the number of vector registers. If it is
   /// set to false, it returns the number of scalar registers.
@@ -157,7 +336,9 @@ public:
   virtual unsigned getMaximumUnrollFactor() const;
 
   /// \return The expected cost of arithmetic ops, such as mul, xor, fsub, etc.
-  virtual unsigned getArithmeticInstrCost(unsigned Opcode, Type *Ty) const;
+  virtual unsigned getArithmeticInstrCost(unsigned Opcode, Type *Ty,
+                                  OperandValueKind Opd1Info = OK_AnyValue,
+                                  OperandValueKind Opd2Info = OK_AnyValue) const;
 
   /// \return The cost of a shuffle instruction of kind Kind and of type Tp.
   /// The index and subtype parameters are used by the subvector insertion and
@@ -170,7 +351,7 @@ public:
   virtual unsigned getCastInstrCost(unsigned Opcode, Type *Dst,
                                     Type *Src) const;
 
-  /// \return The expected cost of control-flow related instrutctions such as
+  /// \return The expected cost of control-flow related instructions such as
   /// Phi, Ret, Br.
   virtual unsigned getCFInstrCost(unsigned Opcode) const;
 
@@ -188,6 +369,22 @@ public:
                                    unsigned Alignment,
                                    unsigned AddressSpace) const;
 
+  /// \brief Calculate the cost of performing a vector reduction.
+  ///
+  /// This is the cost of reducing the vector value of type \p Ty to a scalar
+  /// value using the operation denoted by \p Opcode. The form of the reduction
+  /// can either be a pairwise reduction or a reduction that splits the vector
+  /// at every reduction level.
+  ///
+  /// Pairwise:
+  ///  (v0, v1, v2, v3)
+  ///  ((v0+v1), (v2, v3), undef, undef)
+  /// Split:
+  ///  (v0, v1, v2, v3)
+  ///  ((v0+v2), (v1+v3), undef, undef)
+  virtual unsigned getReductionCost(unsigned Opcode, Type *Ty,
+                                    bool IsPairwiseForm) const;
+
   /// \returns The cost of Intrinsic instructions.
   virtual unsigned getIntrinsicInstrCost(Intrinsic::ID ID, Type *RetTy,
                                          ArrayRef<Type *> Tys) const;
@@ -196,6 +393,16 @@ public:
   /// split during legalization. Zero is returned when the answer is unknown.
   virtual unsigned getNumberOfParts(Type *Tp) const;
 
+  /// \returns The cost of the address computation. For most targets this can be
+  /// merged into the instruction indexing mode. Some targets might want to
+  /// distinguish between address computation for memory operations on vector
+  /// types and scalar types. Such targets should override this function.
+  /// The 'IsComplex' parameter is a hint that the address computation is likely
+  /// to involve multiple instructions and as such unlikely to be merged into
+  /// the address indexing mode.
+  virtual unsigned getAddressComputationCost(Type *Ty,
+                                             bool IsComplex = false) const;
+
   /// @}
 
   /// Analysis group identification.
@@ -204,7 +411,7 @@ public:
 
 /// \brief Create the base case instance of a pass in the TTI analysis group.
 ///
-/// This class provides the base case for the stack of TTI analyses. It doesn't
+/// This class provides the base case for the stack of TTI analyzes. It doesn't
 /// delegate to anything and uses the STTI and VTTI objects passed in to
 /// satisfy the queries.
 ImmutablePass *createNoTargetTransformInfoPass();