include/llvm/Analysis/TargetTransformInfo.h

   1 //===- TargetTransformInfo.h ------------------------------------*- C++ -*-===//
   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 /// \file
  10 /// This pass exposes codegen information to IR-level passes. Every
  11 /// transformation that uses codegen information is broken into three parts:
  12 /// 1. The IR-level analysis pass.
  13 /// 2. The IR-level transformation interface which provides the needed
  14 ///    information.
  15 /// 3. Codegen-level implementation which uses target-specific hooks.
  16 ///
  17 /// This file defines #2, which is the interface that IR-level transformations
  18 /// use for querying the codegen.
  19 ///
  20 //===----------------------------------------------------------------------===//
  21
  22 #ifndef LLVM_ANALYSIS_TARGETTRANSFORMINFO_H
  23 #define LLVM_ANALYSIS_TARGETTRANSFORMINFO_H
  24
  25 #include "llvm/ADT/Optional.h"
  26 #include "llvm/IR/IntrinsicInst.h"
  27 #include "llvm/IR/Intrinsics.h"
  28 #include "llvm/Pass.h"
  29 #include "llvm/Support/DataTypes.h"
  30 #include <functional>
  31
  32 namespace llvm {
  33
  34 class Function;
  35 class GlobalValue;
  36 class Loop;
  37 class PreservedAnalyses;
  38 class Type;
  39 class User;
  40 class Value;
  41
  42 /// \brief Information about a load/store intrinsic defined by the target.
  43 struct MemIntrinsicInfo {
  44   MemIntrinsicInfo()
  45       : ReadMem(false), WriteMem(false), Vol(false), MatchingId(0),
  46         NumMemRefs(0), PtrVal(nullptr) {}
  47   bool ReadMem;
  48   bool WriteMem;
  49   bool Vol;
  50   // Same Id is set by the target for corresponding load/store intrinsics.
  51   unsigned short MatchingId;
  52   int NumMemRefs;
  53   Value *PtrVal;
  54 };
  55
  56 /// \brief This pass provides access to the codegen interfaces that are needed
  57 /// for IR-level transformations.
  58 class TargetTransformInfo {
  59 public:
  60   /// \brief Construct a TTI object using a type implementing the \c Concept
  61   /// API below.
  62   ///
  63   /// This is used by targets to construct a TTI wrapping their target-specific
  64   /// implementaion that encodes appropriate costs for their target.
  65   template <typename T> TargetTransformInfo(T Impl);
  66
  67   /// \brief Construct a baseline TTI object using a minimal implementation of
  68   /// the \c Concept API below.
  69   ///
  70   /// The TTI implementation will reflect the information in the DataLayout
  71   /// provided if non-null.
  72   explicit TargetTransformInfo(const DataLayout *DL);
  73
  74   // Provide move semantics.
  75   TargetTransformInfo(TargetTransformInfo &&Arg);
  76   TargetTransformInfo &operator=(TargetTransformInfo &&RHS);
  77
  78   // We need to define the destructor out-of-line to define our sub-classes
  79   // out-of-line.
  80   ~TargetTransformInfo();
  81
  82   /// \brief Handle the invalidation of this information.
  83   ///
  84   /// When used as a result of \c TargetIRAnalysis this method will be called
  85   /// when the function this was computed for changes. When it returns false,
  86   /// the information is preserved across those changes.
  87   bool invalidate(Function &, const PreservedAnalyses &) {
  88     // FIXME: We should probably in some way ensure that the subtarget
  89     // information for a function hasn't changed.
  90     return false;
  91   }
  92
  93   /// \name Generic Target Information
  94   /// @{
  95
  96   /// \brief Underlying constants for 'cost' values in this interface.
  97   ///
  98   /// Many APIs in this interface return a cost. This enum defines the
  99   /// fundamental values that should be used to interpret (and produce) those
 100   /// costs. The costs are returned as an unsigned rather than a member of this
 101   /// enumeration because it is expected that the cost of one IR instruction
 102   /// may have a multiplicative factor to it or otherwise won't fit directly
 103   /// into the enum. Moreover, it is common to sum or average costs which works
 104   /// better as simple integral values. Thus this enum only provides constants.
 105   ///
 106   /// Note that these costs should usually reflect the intersection of code-size
 107   /// cost and execution cost. A free instruction is typically one that folds
 108   /// into another instruction. For example, reg-to-reg moves can often be
 109   /// skipped by renaming the registers in the CPU, but they still are encoded
 110   /// and thus wouldn't be considered 'free' here.
 111   enum TargetCostConstants {
 112     TCC_Free = 0,     ///< Expected to fold away in lowering.
 113     TCC_Basic = 1,    ///< The cost of a typical 'add' instruction.
 114     TCC_Expensive = 4 ///< The cost of a 'div' instruction on x86.
 115   };
 116
 117   /// \brief Estimate the cost of a specific operation when lowered.
 118   ///
 119   /// Note that this is designed to work on an arbitrary synthetic opcode, and
 120   /// thus work for hypothetical queries before an instruction has even been
 121   /// formed. However, this does *not* work for GEPs, and must not be called
 122   /// for a GEP instruction. Instead, use the dedicated getGEPCost interface as
 123   /// analyzing a GEP's cost required more information.
 124   ///
 125   /// Typically only the result type is required, and the operand type can be
 126   /// omitted. However, if the opcode is one of the cast instructions, the
 127   /// operand type is required.
 128   ///
 129   /// The returned cost is defined in terms of \c TargetCostConstants, see its
 130   /// comments for a detailed explanation of the cost values.
 131   unsigned getOperationCost(unsigned Opcode, Type *Ty,
 132                             Type *OpTy = nullptr) const;
 133
 134   /// \brief Estimate the cost of a GEP operation when lowered.
 135   ///
 136   /// The contract for this function is the same as \c getOperationCost except
 137   /// that it supports an interface that provides extra information specific to
 138   /// the GEP operation.
 139   unsigned getGEPCost(const Value *Ptr, ArrayRef<const Value *> Operands) const;
 140
 141   /// \brief Estimate the cost of a function call when lowered.
 142   ///
 143   /// The contract for this is the same as \c getOperationCost except that it
 144   /// supports an interface that provides extra information specific to call
 145   /// instructions.
 146   ///
 147   /// This is the most basic query for estimating call cost: it only knows the
 148   /// function type and (potentially) the number of arguments at the call site.
 149   /// The latter is only interesting for varargs function types.
 150   unsigned getCallCost(FunctionType *FTy, int NumArgs = -1) const;
 151
 152   /// \brief Estimate the cost of calling a specific function when lowered.
 153   ///
 154   /// This overload adds the ability to reason about the particular function
 155   /// being called in the event it is a library call with special lowering.
 156   unsigned getCallCost(const Function *F, int NumArgs = -1) const;
 157
 158   /// \brief Estimate the cost of calling a specific function when lowered.
 159   ///
 160   /// This overload allows specifying a set of candidate argument values.
 161   unsigned getCallCost(const Function *F,
 162                        ArrayRef<const Value *> Arguments) const;
 163
 164   /// \brief Estimate the cost of an intrinsic when lowered.
 165   ///
 166   /// Mirrors the \c getCallCost method but uses an intrinsic identifier.
 167   unsigned getIntrinsicCost(Intrinsic::ID IID, Type *RetTy,
 168                             ArrayRef<Type *> ParamTys) const;
 169
 170   /// \brief Estimate the cost of an intrinsic when lowered.
 171   ///
 172   /// Mirrors the \c getCallCost method but uses an intrinsic identifier.
 173   unsigned getIntrinsicCost(Intrinsic::ID IID, Type *RetTy,
 174                             ArrayRef<const Value *> Arguments) const;
 175
 176   /// \brief Estimate the cost of a given IR user when lowered.
 177   ///
 178   /// This can estimate the cost of either a ConstantExpr or Instruction when
 179   /// lowered. It has two primary advantages over the \c getOperationCost and
 180   /// \c getGEPCost above, and one significant disadvantage: it can only be
 181   /// used when the IR construct has already been formed.
 182   ///
 183   /// The advantages are that it can inspect the SSA use graph to reason more
 184   /// accurately about the cost. For example, all-constant-GEPs can often be
 185   /// folded into a load or other instruction, but if they are used in some
 186   /// other context they may not be folded. This routine can distinguish such
 187   /// cases.
 188   ///
 189   /// The returned cost is defined in terms of \c TargetCostConstants, see its
 190   /// comments for a detailed explanation of the cost values.
 191   unsigned getUserCost(const User *U) const;
 192
 193   /// \brief hasBranchDivergence - Return true if branch divergence exists.
 194   /// Branch divergence has a significantly negative impact on GPU performance
 195   /// when threads in the same wavefront take different paths due to conditional
 196   /// branches.
 197   bool hasBranchDivergence() const;
 198
 199   /// \brief Test whether calls to a function lower to actual program function
 200   /// calls.
 201   ///
 202   /// The idea is to test whether the program is likely to require a 'call'
 203   /// instruction or equivalent in order to call the given function.
 204   ///
 205   /// FIXME: It's not clear that this is a good or useful query API. Client's
 206   /// should probably move to simpler cost metrics using the above.
 207   /// Alternatively, we could split the cost interface into distinct code-size
 208   /// and execution-speed costs. This would allow modelling the core of this
 209   /// query more accurately as a call is a single small instruction, but
 210   /// incurs significant execution cost.
 211   bool isLoweredToCall(const Function *F) const;
 212
 213   /// Parameters that control the generic loop unrolling transformation.
 214   struct UnrollingPreferences {
 215     /// The cost threshold for the unrolled loop, compared to
 216     /// CodeMetrics.NumInsts aggregated over all basic blocks in the loop body.
 217     /// The unrolling factor is set such that the unrolled loop body does not
 218     /// exceed this cost. Set this to UINT_MAX to disable the loop body cost
 219     /// restriction.
 220     unsigned Threshold;
 221     /// If complete unrolling could help other optimizations (e.g. InstSimplify)
 222     /// to remove N% of instructions, then we can go beyond unroll threshold.
 223     /// This value set the minimal percent for allowing that.
 224     unsigned MinPercentOfOptimized;
 225     /// The absolute cost threshold. We won't go beyond this even if complete
 226     /// unrolling could result in optimizing out 90% of instructions.
 227     unsigned AbsoluteThreshold;
 228     /// The cost threshold for the unrolled loop when optimizing for size (set
 229     /// to UINT_MAX to disable).
 230     unsigned OptSizeThreshold;
 231     /// The cost threshold for the unrolled loop, like Threshold, but used
 232     /// for partial/runtime unrolling (set to UINT_MAX to disable).
 233     unsigned PartialThreshold;
 234     /// The cost threshold for the unrolled loop when optimizing for size, like
 235     /// OptSizeThreshold, but used for partial/runtime unrolling (set to
 236     /// UINT_MAX to disable).
 237     unsigned PartialOptSizeThreshold;
 238     /// A forced unrolling factor (the number of concatenated bodies of the
 239     /// original loop in the unrolled loop body). When set to 0, the unrolling
 240     /// transformation will select an unrolling factor based on the current cost
 241     /// threshold and other factors.
 242     unsigned Count;
 243     // Set the maximum unrolling factor. The unrolling factor may be selected
 244     // using the appropriate cost threshold, but may not exceed this number
 245     // (set to UINT_MAX to disable). This does not apply in cases where the
 246     // loop is being fully unrolled.
 247     unsigned MaxCount;
 248     /// Allow partial unrolling (unrolling of loops to expand the size of the
 249     /// loop body, not only to eliminate small constant-trip-count loops).
 250     bool Partial;
 251     /// Allow runtime unrolling (unrolling of loops to expand the size of the
 252     /// loop body even when the number of loop iterations is not known at
 253     /// compile time).
 254     bool Runtime;
 255   };
 256
 257   /// \brief Get target-customized preferences for the generic loop unrolling
 258   /// transformation. The caller will initialize UP with the current
 259   /// target-independent defaults.
 260   void getUnrollingPreferences(Loop *L, UnrollingPreferences &UP) const;
 261
 262   /// @}
 263
 264   /// \name Scalar Target Information
 265   /// @{
 266
 267   /// \brief Flags indicating the kind of support for population count.
 268   ///
 269   /// Compared to the SW implementation, HW support is supposed to
 270   /// significantly boost the performance when the population is dense, and it
 271   /// may or may not degrade performance if the population is sparse. A HW
 272   /// support is considered as "Fast" if it can outperform, or is on a par
 273   /// with, SW implementation when the population is sparse; otherwise, it is
 274   /// considered as "Slow".
 275   enum PopcntSupportKind { PSK_Software, PSK_SlowHardware, PSK_FastHardware };
 276
 277   /// \brief Return true if the specified immediate is legal add immediate, that
 278   /// is the target has add instructions which can add a register with the
 279   /// immediate without having to materialize the immediate into a register.
 280   bool isLegalAddImmediate(int64_t Imm) const;
 281
 282   /// \brief Return true if the specified immediate is legal icmp immediate,
 283   /// that is the target has icmp instructions which can compare a register
 284   /// against the immediate without having to materialize the immediate into a
 285   /// register.
 286   bool isLegalICmpImmediate(int64_t Imm) const;
 287
 288   /// \brief Return true if the addressing mode represented by AM is legal for
 289   /// this target, for a load/store of the specified type.
 290   /// The type may be VoidTy, in which case only return true if the addressing
 291   /// mode is legal for a load/store of any legal type.
 292   /// TODO: Handle pre/postinc as well.
 293   bool isLegalAddressingMode(Type *Ty, GlobalValue *BaseGV, int64_t BaseOffset,
 294                              bool HasBaseReg, int64_t Scale) const;
 295
 296   /// \brief Return true if the target works with masked instruction
 297   /// AVX2 allows masks for consecutive load and store for i32 and i64 elements.
 298   /// AVX-512 architecture will also allow masks for non-consecutive memory
 299   /// accesses.
 300   bool isLegalMaskedStore(Type *DataType, int Consecutive) const;
 301   bool isLegalMaskedLoad(Type *DataType, int Consecutive) const;
 302
 303   /// \brief Return the cost of the scaling factor used in the addressing
 304   /// mode represented by AM for this target, for a load/store
 305   /// of the specified type.
 306   /// If the AM is supported, the return value must be >= 0.
 307   /// If the AM is not supported, it returns a negative value.
 308   /// TODO: Handle pre/postinc as well.
 309   int getScalingFactorCost(Type *Ty, GlobalValue *BaseGV, int64_t BaseOffset,
 310                            bool HasBaseReg, int64_t Scale) const;
 311
 312   /// \brief Return true if it's free to truncate a value of type Ty1 to type
 313   /// Ty2. e.g. On x86 it's free to truncate a i32 value in register EAX to i16
 314   /// by referencing its sub-register AX.
 315   bool isTruncateFree(Type *Ty1, Type *Ty2) const;
 316
 317   /// \brief Return true if it is profitable to hoist instruction in the
 318   /// then/else to before if.
 319   bool isProfitableToHoist(Instruction *I) const;
 320
 321   /// \brief Return true if this type is legal.
 322   bool isTypeLegal(Type *Ty) const;
 323
 324   /// \brief Returns the target's jmp_buf alignment in bytes.
 325   unsigned getJumpBufAlignment() const;
 326
 327   /// \brief Returns the target's jmp_buf size in bytes.
 328   unsigned getJumpBufSize() const;
 329
 330   /// \brief Return true if switches should be turned into lookup tables for the
 331   /// target.
 332   bool shouldBuildLookupTables() const;
 333
 334   /// \brief Don't restrict interleaved unrolling to small loops.
 335   bool enableAggressiveInterleaving(bool LoopHasReductions) const;
 336
 337   /// \brief Return hardware support for population count.
 338   PopcntSupportKind getPopcntSupport(unsigned IntTyWidthInBit) const;
 339
 340   /// \brief Return true if the hardware has a fast square-root instruction.
 341   bool haveFastSqrt(Type *Ty) const;
 342
 343   /// \brief Return the expected cost of supporting the floating point operation
 344   /// of the specified type.
 345   unsigned getFPOpCost(Type *Ty) const;
 346
 347   /// \brief Return the expected cost of materializing for the given integer
 348   /// immediate of the specified type.
 349   unsigned getIntImmCost(const APInt &Imm, Type *Ty) const;
 350
 351   /// \brief Return the expected cost of materialization for the given integer
 352   /// immediate of the specified type for a given instruction. The cost can be
 353   /// zero if the immediate can be folded into the specified instruction.
 354   unsigned getIntImmCost(unsigned Opc, unsigned Idx, const APInt &Imm,
 355                          Type *Ty) const;
 356   unsigned getIntImmCost(Intrinsic::ID IID, unsigned Idx, const APInt &Imm,
 357                          Type *Ty) const;
 358   /// @}
 359
 360   /// \name Vector Target Information
 361   /// @{
 362
 363   /// \brief The various kinds of shuffle patterns for vector queries.
 364   enum ShuffleKind {
 365     SK_Broadcast,       ///< Broadcast element 0 to all other elements.
 366     SK_Reverse,         ///< Reverse the order of the vector.
 367     SK_Alternate,       ///< Choose alternate elements from vector.
 368     SK_InsertSubvector, ///< InsertSubvector. Index indicates start offset.
 369     SK_ExtractSubvector ///< ExtractSubvector Index indicates start offset.
 370   };
 371
 372   /// \brief Additional information about an operand's possible values.
 373   enum OperandValueKind {
 374     OK_AnyValue,               // Operand can have any value.
 375     OK_UniformValue,           // Operand is uniform (splat of a value).
 376     OK_UniformConstantValue,   // Operand is uniform constant.
 377     OK_NonUniformConstantValue // Operand is a non uniform constant value.
 378   };
 379
 380   /// \brief Additional properties of an operand's values.
 381   enum OperandValueProperties { OP_None = 0, OP_PowerOf2 = 1 };
 382
 383   /// \return The number of scalar or vector registers that the target has.
 384   /// If 'Vectors' is true, it returns the number of vector registers. If it is
 385   /// set to false, it returns the number of scalar registers.
 386   unsigned getNumberOfRegisters(bool Vector) const;
 387
 388   /// \return The width of the largest scalar or vector register type.
 389   unsigned getRegisterBitWidth(bool Vector) const;
 390
 391   /// \return The maximum interleave factor that any transform should try to
 392   /// perform for this target. This number depends on the level of parallelism
 393   /// and the number of execution units in the CPU.
 394   unsigned getMaxInterleaveFactor() const;
 395
 396   /// \return The expected cost of arithmetic ops, such as mul, xor, fsub, etc.
 397   unsigned
 398   getArithmeticInstrCost(unsigned Opcode, Type *Ty,
 399                          OperandValueKind Opd1Info = OK_AnyValue,
 400                          OperandValueKind Opd2Info = OK_AnyValue,
 401                          OperandValueProperties Opd1PropInfo = OP_None,
 402                          OperandValueProperties Opd2PropInfo = OP_None) const;
 403
 404   /// \return The cost of a shuffle instruction of kind Kind and of type Tp.
 405   /// The index and subtype parameters are used by the subvector insertion and
 406   /// extraction shuffle kinds.
 407   unsigned getShuffleCost(ShuffleKind Kind, Type *Tp, int Index = 0,
 408                           Type *SubTp = nullptr) const;
 409
 410   /// \return The expected cost of cast instructions, such as bitcast, trunc,
 411   /// zext, etc.
 412   unsigned getCastInstrCost(unsigned Opcode, Type *Dst, Type *Src) const;
 413
 414   /// \return The expected cost of control-flow related instructions such as
 415   /// Phi, Ret, Br.
 416   unsigned getCFInstrCost(unsigned Opcode) const;
 417
 418   /// \returns The expected cost of compare and select instructions.
 419   unsigned getCmpSelInstrCost(unsigned Opcode, Type *ValTy,
 420                               Type *CondTy = nullptr) const;
 421
 422   /// \return The expected cost of vector Insert and Extract.
 423   /// Use -1 to indicate that there is no information on the index value.
 424   unsigned getVectorInstrCost(unsigned Opcode, Type *Val,
 425                               unsigned Index = -1) const;
 426
 427   /// \return The cost of Load and Store instructions.
 428   unsigned getMemoryOpCost(unsigned Opcode, Type *Src, unsigned Alignment,
 429                            unsigned AddressSpace) const;
 430
 431   /// \return The cost of masked Load and Store instructions.
 432   unsigned getMaskedMemoryOpCost(unsigned Opcode, Type *Src, unsigned Alignment,
 433                                  unsigned AddressSpace) const;
 434
 435   /// \brief Calculate the cost of performing a vector reduction.
 436   ///
 437   /// This is the cost of reducing the vector value of type \p Ty to a scalar
 438   /// value using the operation denoted by \p Opcode. The form of the reduction
 439   /// can either be a pairwise reduction or a reduction that splits the vector
 440   /// at every reduction level.
 441   ///
 442   /// Pairwise:
 443   ///  (v0, v1, v2, v3)
 444   ///  ((v0+v1), (v2, v3), undef, undef)
 445   /// Split:
 446   ///  (v0, v1, v2, v3)
 447   ///  ((v0+v2), (v1+v3), undef, undef)
 448   unsigned getReductionCost(unsigned Opcode, Type *Ty,
 449                             bool IsPairwiseForm) const;
 450
 451   /// \returns The cost of Intrinsic instructions.
 452   unsigned getIntrinsicInstrCost(Intrinsic::ID ID, Type *RetTy,
 453                                  ArrayRef<Type *> Tys) const;
 454
 455   /// \returns The cost of Call instructions.
 456   unsigned getCallInstrCost(Function *F, Type *RetTy,
 457                             ArrayRef<Type *> Tys) const;
 458
 459   /// \returns The number of pieces into which the provided type must be
 460   /// split during legalization. Zero is returned when the answer is unknown.
 461   unsigned getNumberOfParts(Type *Tp) const;
 462
 463   /// \returns The cost of the address computation. For most targets this can be
 464   /// merged into the instruction indexing mode. Some targets might want to
 465   /// distinguish between address computation for memory operations on vector
 466   /// types and scalar types. Such targets should override this function.
 467   /// The 'IsComplex' parameter is a hint that the address computation is likely
 468   /// to involve multiple instructions and as such unlikely to be merged into
 469   /// the address indexing mode.
 470   unsigned getAddressComputationCost(Type *Ty, bool IsComplex = false) const;
 471
 472   /// \returns The cost, if any, of keeping values of the given types alive
 473   /// over a callsite.
 474   ///
 475   /// Some types may require the use of register classes that do not have
 476   /// any callee-saved registers, so would require a spill and fill.
 477   unsigned getCostOfKeepingLiveOverCall(ArrayRef<Type *> Tys) const;
 478
 479   /// \returns True if the intrinsic is a supported memory intrinsic.  Info
 480   /// will contain additional information - whether the intrinsic may write
 481   /// or read to memory, volatility and the pointer.  Info is undefined
 482   /// if false is returned.
 483   bool getTgtMemIntrinsic(IntrinsicInst *Inst, MemIntrinsicInfo &Info) const;
 484
 485   /// \returns A value which is the result of the given memory intrinsic.  New
 486   /// instructions may be created to extract the result from the given intrinsic
 487   /// memory operation.  Returns nullptr if the target cannot create a result
 488   /// from the given intrinsic.
 489   Value *getOrCreateResultFromMemIntrinsic(IntrinsicInst *Inst,
 490                                            Type *ExpectedType) const;
 491
 492   /// @}
 493
 494 private:
 495   /// \brief The abstract base class used to type erase specific TTI
 496   /// implementations.
 497   class Concept;
 498
 499   /// \brief The template model for the base class which wraps a concrete
 500   /// implementation in a type erased interface.
 501   template <typename T> class Model;
 502
 503   std::unique_ptr<Concept> TTIImpl;
 504 };
 505
 506 class TargetTransformInfo::Concept {
 507 public:
 508   virtual ~Concept() = 0;
 509
 510   virtual unsigned getOperationCost(unsigned Opcode, Type *Ty, Type *OpTy) = 0;
 511   virtual unsigned getGEPCost(const Value *Ptr,
 512                               ArrayRef<const Value *> Operands) = 0;
 513   virtual unsigned getCallCost(FunctionType *FTy, int NumArgs) = 0;
 514   virtual unsigned getCallCost(const Function *F, int NumArgs) = 0;
 515   virtual unsigned getCallCost(const Function *F,
 516                                ArrayRef<const Value *> Arguments) = 0;
 517   virtual unsigned getIntrinsicCost(Intrinsic::ID IID, Type *RetTy,
 518                                     ArrayRef<Type *> ParamTys) = 0;
 519   virtual unsigned getIntrinsicCost(Intrinsic::ID IID, Type *RetTy,
 520                                     ArrayRef<const Value *> Arguments) = 0;
 521   virtual unsigned getUserCost(const User *U) = 0;
 522   virtual bool hasBranchDivergence() = 0;
 523   virtual bool isLoweredToCall(const Function *F) = 0;
 524   virtual void getUnrollingPreferences(Loop *L, UnrollingPreferences &UP) = 0;
 525   virtual bool isLegalAddImmediate(int64_t Imm) = 0;
 526   virtual bool isLegalICmpImmediate(int64_t Imm) = 0;
 527   virtual bool isLegalAddressingMode(Type *Ty, GlobalValue *BaseGV,
 528                                      int64_t BaseOffset, bool HasBaseReg,
 529                                      int64_t Scale) = 0;
 530   virtual bool isLegalMaskedStore(Type *DataType, int Consecutive) = 0;
 531   virtual bool isLegalMaskedLoad(Type *DataType, int Consecutive) = 0;
 532   virtual int getScalingFactorCost(Type *Ty, GlobalValue *BaseGV,
 533                                    int64_t BaseOffset, bool HasBaseReg,
 534                                    int64_t Scale) = 0;
 535   virtual bool isTruncateFree(Type *Ty1, Type *Ty2) = 0;
 536   virtual bool isProfitableToHoist(Instruction *I) = 0;
 537   virtual bool isTypeLegal(Type *Ty) = 0;
 538   virtual unsigned getJumpBufAlignment() = 0;
 539   virtual unsigned getJumpBufSize() = 0;
 540   virtual bool shouldBuildLookupTables() = 0;
 541   virtual bool enableAggressiveInterleaving(bool LoopHasReductions) = 0;
 542   virtual PopcntSupportKind getPopcntSupport(unsigned IntTyWidthInBit) = 0;
 543   virtual bool haveFastSqrt(Type *Ty) = 0;
 544   virtual unsigned getFPOpCost(Type *Ty) = 0;
 545   virtual unsigned getIntImmCost(const APInt &Imm, Type *Ty) = 0;
 546   virtual unsigned getIntImmCost(unsigned Opc, unsigned Idx, const APInt &Imm,
 547                                  Type *Ty) = 0;
 548   virtual unsigned getIntImmCost(Intrinsic::ID IID, unsigned Idx,
 549                                  const APInt &Imm, Type *Ty) = 0;
 550   virtual unsigned getNumberOfRegisters(bool Vector) = 0;
 551   virtual unsigned getRegisterBitWidth(bool Vector) = 0;
 552   virtual unsigned getMaxInterleaveFactor() = 0;
 553   virtual unsigned
 554   getArithmeticInstrCost(unsigned Opcode, Type *Ty, OperandValueKind Opd1Info,
 555                          OperandValueKind Opd2Info,
 556                          OperandValueProperties Opd1PropInfo,
 557                          OperandValueProperties Opd2PropInfo) = 0;
 558   virtual unsigned getShuffleCost(ShuffleKind Kind, Type *Tp, int Index,
 559                                   Type *SubTp) = 0;
 560   virtual unsigned getCastInstrCost(unsigned Opcode, Type *Dst, Type *Src) = 0;
 561   virtual unsigned getCFInstrCost(unsigned Opcode) = 0;
 562   virtual unsigned getCmpSelInstrCost(unsigned Opcode, Type *ValTy,
 563                                       Type *CondTy) = 0;
 564   virtual unsigned getVectorInstrCost(unsigned Opcode, Type *Val,
 565                                       unsigned Index) = 0;
 566   virtual unsigned getMemoryOpCost(unsigned Opcode, Type *Src,
 567                                    unsigned Alignment,
 568                                    unsigned AddressSpace) = 0;
 569   virtual unsigned getMaskedMemoryOpCost(unsigned Opcode, Type *Src,
 570                                          unsigned Alignment,
 571                                          unsigned AddressSpace) = 0;
 572   virtual unsigned getReductionCost(unsigned Opcode, Type *Ty,
 573                                     bool IsPairwiseForm) = 0;
 574   virtual unsigned getIntrinsicInstrCost(Intrinsic::ID ID, Type *RetTy,
 575                                          ArrayRef<Type *> Tys) = 0;
 576   virtual unsigned getCallInstrCost(Function *F, Type *RetTy,
 577                                     ArrayRef<Type *> Tys) = 0;
 578   virtual unsigned getNumberOfParts(Type *Tp) = 0;
 579   virtual unsigned getAddressComputationCost(Type *Ty, bool IsComplex) = 0;
 580   virtual unsigned getCostOfKeepingLiveOverCall(ArrayRef<Type *> Tys) = 0;
 581   virtual bool getTgtMemIntrinsic(IntrinsicInst *Inst,
 582                                   MemIntrinsicInfo &Info) = 0;
 583   virtual Value *getOrCreateResultFromMemIntrinsic(IntrinsicInst *Inst,
 584                                                    Type *ExpectedType) = 0;
 585 };
 586
 587 template <typename T>
 588 class TargetTransformInfo::Model final : public TargetTransformInfo::Concept {
 589   T Impl;
 590
 591 public:
 592   Model(T Impl) : Impl(std::move(Impl)) {}
 593   ~Model() override {}
 594
 595   unsigned getOperationCost(unsigned Opcode, Type *Ty, Type *OpTy) override {
 596     return Impl.getOperationCost(Opcode, Ty, OpTy);
 597   }
 598   unsigned getGEPCost(const Value *Ptr,
 599                       ArrayRef<const Value *> Operands) override {
 600     return Impl.getGEPCost(Ptr, Operands);
 601   }
 602   unsigned getCallCost(FunctionType *FTy, int NumArgs) override {
 603     return Impl.getCallCost(FTy, NumArgs);
 604   }
 605   unsigned getCallCost(const Function *F, int NumArgs) override {
 606     return Impl.getCallCost(F, NumArgs);
 607   }
 608   unsigned getCallCost(const Function *F,
 609                        ArrayRef<const Value *> Arguments) override {
 610     return Impl.getCallCost(F, Arguments);
 611   }
 612   unsigned getIntrinsicCost(Intrinsic::ID IID, Type *RetTy,
 613                             ArrayRef<Type *> ParamTys) override {
 614     return Impl.getIntrinsicCost(IID, RetTy, ParamTys);
 615   }
 616   unsigned getIntrinsicCost(Intrinsic::ID IID, Type *RetTy,
 617                             ArrayRef<const Value *> Arguments) override {
 618     return Impl.getIntrinsicCost(IID, RetTy, Arguments);
 619   }
 620   unsigned getUserCost(const User *U) override { return Impl.getUserCost(U); }
 621   bool hasBranchDivergence() override { return Impl.hasBranchDivergence(); }
 622   bool isLoweredToCall(const Function *F) override {
 623     return Impl.isLoweredToCall(F);
 624   }
 625   void getUnrollingPreferences(Loop *L, UnrollingPreferences &UP) override {
 626     return Impl.getUnrollingPreferences(L, UP);
 627   }
 628   bool isLegalAddImmediate(int64_t Imm) override {
 629     return Impl.isLegalAddImmediate(Imm);
 630   }
 631   bool isLegalICmpImmediate(int64_t Imm) override {
 632     return Impl.isLegalICmpImmediate(Imm);
 633   }
 634   bool isLegalAddressingMode(Type *Ty, GlobalValue *BaseGV, int64_t BaseOffset,
 635                              bool HasBaseReg, int64_t Scale) override {
 636     return Impl.isLegalAddressingMode(Ty, BaseGV, BaseOffset, HasBaseReg,
 637                                       Scale);
 638   }
 639   bool isLegalMaskedStore(Type *DataType, int Consecutive) override {
 640     return Impl.isLegalMaskedStore(DataType, Consecutive);
 641   }
 642   bool isLegalMaskedLoad(Type *DataType, int Consecutive) override {
 643     return Impl.isLegalMaskedLoad(DataType, Consecutive);
 644   }
 645   int getScalingFactorCost(Type *Ty, GlobalValue *BaseGV, int64_t BaseOffset,
 646                            bool HasBaseReg, int64_t Scale) override {
 647     return Impl.getScalingFactorCost(Ty, BaseGV, BaseOffset, HasBaseReg, Scale);
 648   }
 649   bool isTruncateFree(Type *Ty1, Type *Ty2) override {
 650     return Impl.isTruncateFree(Ty1, Ty2);
 651   }
 652   bool isProfitableToHoist(Instruction *I) override {
 653     return Impl.isProfitableToHoist(I);
 654   }
 655   bool isTypeLegal(Type *Ty) override { return Impl.isTypeLegal(Ty); }
 656   unsigned getJumpBufAlignment() override { return Impl.getJumpBufAlignment(); }
 657   unsigned getJumpBufSize() override { return Impl.getJumpBufSize(); }
 658   bool shouldBuildLookupTables() override {
 659     return Impl.shouldBuildLookupTables();
 660   }
 661   bool enableAggressiveInterleaving(bool LoopHasReductions) override {
 662     return Impl.enableAggressiveInterleaving(LoopHasReductions);
 663   }
 664   PopcntSupportKind getPopcntSupport(unsigned IntTyWidthInBit) override {
 665     return Impl.getPopcntSupport(IntTyWidthInBit);
 666   }
 667   bool haveFastSqrt(Type *Ty) override { return Impl.haveFastSqrt(Ty); }
 668
 669   unsigned getFPOpCost(Type *Ty) override {
 670     return Impl.getFPOpCost(Ty);
 671   }
 672
 673   unsigned getIntImmCost(const APInt &Imm, Type *Ty) override {
 674     return Impl.getIntImmCost(Imm, Ty);
 675   }
 676   unsigned getIntImmCost(unsigned Opc, unsigned Idx, const APInt &Imm,
 677                          Type *Ty) override {
 678     return Impl.getIntImmCost(Opc, Idx, Imm, Ty);
 679   }
 680   unsigned getIntImmCost(Intrinsic::ID IID, unsigned Idx, const APInt &Imm,
 681                          Type *Ty) override {
 682     return Impl.getIntImmCost(IID, Idx, Imm, Ty);
 683   }
 684   unsigned getNumberOfRegisters(bool Vector) override {
 685     return Impl.getNumberOfRegisters(Vector);
 686   }
 687   unsigned getRegisterBitWidth(bool Vector) override {
 688     return Impl.getRegisterBitWidth(Vector);
 689   }
 690   unsigned getMaxInterleaveFactor() override {
 691     return Impl.getMaxInterleaveFactor();
 692   }
 693   unsigned
 694   getArithmeticInstrCost(unsigned Opcode, Type *Ty, OperandValueKind Opd1Info,
 695                          OperandValueKind Opd2Info,
 696                          OperandValueProperties Opd1PropInfo,
 697                          OperandValueProperties Opd2PropInfo) override {
 698     return Impl.getArithmeticInstrCost(Opcode, Ty, Opd1Info, Opd2Info,
 699                                        Opd1PropInfo, Opd2PropInfo);
 700   }
 701   unsigned getShuffleCost(ShuffleKind Kind, Type *Tp, int Index,
 702                           Type *SubTp) override {
 703     return Impl.getShuffleCost(Kind, Tp, Index, SubTp);
 704   }
 705   unsigned getCastInstrCost(unsigned Opcode, Type *Dst, Type *Src) override {
 706     return Impl.getCastInstrCost(Opcode, Dst, Src);
 707   }
 708   unsigned getCFInstrCost(unsigned Opcode) override {
 709     return Impl.getCFInstrCost(Opcode);
 710   }
 711   unsigned getCmpSelInstrCost(unsigned Opcode, Type *ValTy,
 712                               Type *CondTy) override {
 713     return Impl.getCmpSelInstrCost(Opcode, ValTy, CondTy);
 714   }
 715   unsigned getVectorInstrCost(unsigned Opcode, Type *Val,
 716                               unsigned Index) override {
 717     return Impl.getVectorInstrCost(Opcode, Val, Index);
 718   }
 719   unsigned getMemoryOpCost(unsigned Opcode, Type *Src, unsigned Alignment,
 720                            unsigned AddressSpace) override {
 721     return Impl.getMemoryOpCost(Opcode, Src, Alignment, AddressSpace);
 722   }
 723   unsigned getMaskedMemoryOpCost(unsigned Opcode, Type *Src, unsigned Alignment,
 724                                  unsigned AddressSpace) override {
 725     return Impl.getMaskedMemoryOpCost(Opcode, Src, Alignment, AddressSpace);
 726   }
 727   unsigned getReductionCost(unsigned Opcode, Type *Ty,
 728                             bool IsPairwiseForm) override {
 729     return Impl.getReductionCost(Opcode, Ty, IsPairwiseForm);
 730   }
 731   unsigned getIntrinsicInstrCost(Intrinsic::ID ID, Type *RetTy,
 732                                  ArrayRef<Type *> Tys) override {
 733     return Impl.getIntrinsicInstrCost(ID, RetTy, Tys);
 734   }
 735   unsigned getCallInstrCost(Function *F, Type *RetTy,
 736                             ArrayRef<Type *> Tys) override {
 737     return Impl.getCallInstrCost(F, RetTy, Tys);
 738   }
 739   unsigned getNumberOfParts(Type *Tp) override {
 740     return Impl.getNumberOfParts(Tp);
 741   }
 742   unsigned getAddressComputationCost(Type *Ty, bool IsComplex) override {
 743     return Impl.getAddressComputationCost(Ty, IsComplex);
 744   }
 745   unsigned getCostOfKeepingLiveOverCall(ArrayRef<Type *> Tys) override {
 746     return Impl.getCostOfKeepingLiveOverCall(Tys);
 747   }
 748   bool getTgtMemIntrinsic(IntrinsicInst *Inst,
 749                           MemIntrinsicInfo &Info) override {
 750     return Impl.getTgtMemIntrinsic(Inst, Info);
 751   }
 752   Value *getOrCreateResultFromMemIntrinsic(IntrinsicInst *Inst,
 753                                            Type *ExpectedType) override {
 754     return Impl.getOrCreateResultFromMemIntrinsic(Inst, ExpectedType);
 755   }
 756 };
 757
 758 template <typename T>
 759 TargetTransformInfo::TargetTransformInfo(T Impl)
 760     : TTIImpl(new Model<T>(Impl)) {}
 761
 762 /// \brief Analysis pass providing the \c TargetTransformInfo.
 763 ///
 764 /// The core idea of the TargetIRAnalysis is to expose an interface through
 765 /// which LLVM targets can analyze and provide information about the middle
 766 /// end's target-independent IR. This supports use cases such as target-aware
 767 /// cost modeling of IR constructs.
 768 ///
 769 /// This is a function analysis because much of the cost modeling for targets
 770 /// is done in a subtarget specific way and LLVM supports compiling different
 771 /// functions targeting different subtargets in order to support runtime
 772 /// dispatch according to the observed subtarget.
 773 class TargetIRAnalysis {
 774 public:
 775   typedef TargetTransformInfo Result;
 776
 777   /// \brief Opaque, unique identifier for this analysis pass.
 778   static void *ID() { return (void *)&PassID; }
 779
 780   /// \brief Provide access to a name for this pass for debugging purposes.
 781   static StringRef name() { return "TargetIRAnalysis"; }
 782
 783   /// \brief Default construct a target IR analysis.
 784   ///
 785   /// This will use the module's datalayout to construct a baseline
 786   /// conservative TTI result.
 787   TargetIRAnalysis();
 788
 789   /// \brief Construct an IR analysis pass around a target-provide callback.
 790   ///
 791   /// The callback will be called with a particular function for which the TTI
 792   /// is needed and must return a TTI object for that function.
 793   TargetIRAnalysis(std::function<Result(Function &)> TTICallback);
 794
 795   // Value semantics. We spell out the constructors for MSVC.
 796   TargetIRAnalysis(const TargetIRAnalysis &Arg)
 797       : TTICallback(Arg.TTICallback) {}
 798   TargetIRAnalysis(TargetIRAnalysis &&Arg)
 799       : TTICallback(std::move(Arg.TTICallback)) {}
 800   TargetIRAnalysis &operator=(const TargetIRAnalysis &RHS) {
 801     TTICallback = RHS.TTICallback;
 802     return *this;
 803   }
 804   TargetIRAnalysis &operator=(TargetIRAnalysis &&RHS) {
 805     TTICallback = std::move(RHS.TTICallback);
 806     return *this;
 807   }
 808
 809   Result run(Function &F);
 810
 811 private:
 812   static char PassID;
 813
 814   /// \brief The callback used to produce a result.
 815   ///
 816   /// We use a completely opaque callback so that targets can provide whatever
 817   /// mechanism they desire for constructing the TTI for a given function.
 818   ///
 819   /// FIXME: Should we really use std::function? It's relatively inefficient.
 820   /// It might be possible to arrange for even stateful callbacks to outlive
 821   /// the analysis and thus use a function_ref which would be lighter weight.
 822   /// This may also be less error prone as the callback is likely to reference
 823   /// the external TargetMachine, and that reference needs to never dangle.
 824   std::function<Result(Function &)> TTICallback;
 825
 826   /// \brief Helper function used as the callback in the default constructor.
 827   static Result getDefaultTTI(Function &F);
 828 };
 829
 830 /// \brief Wrapper pass for TargetTransformInfo.
 831 ///
 832 /// This pass can be constructed from a TTI object which it stores internally
 833 /// and is queried by passes.
 834 class TargetTransformInfoWrapperPass : public ImmutablePass {
 835   TargetIRAnalysis TIRA;
 836   Optional<TargetTransformInfo> TTI;
 837
 838   virtual void anchor();
 839
 840 public:
 841   static char ID;
 842
 843   /// \brief We must provide a default constructor for the pass but it should
 844   /// never be used.
 845   ///
 846   /// Use the constructor below or call one of the creation routines.
 847   TargetTransformInfoWrapperPass();
 848
 849   explicit TargetTransformInfoWrapperPass(TargetIRAnalysis TIRA);
 850
 851   TargetTransformInfo &getTTI(Function &F);
 852 };
 853
 854 /// \brief Create an analysis pass wrapper around a TTI object.
 855 ///
 856 /// This analysis pass just holds the TTI instance and makes it available to
 857 /// clients.
 858 ImmutablePass *createTargetTransformInfoWrapperPass(TargetIRAnalysis TIRA);
 859
 860 } // End llvm namespace
 861
 862 #endif