include/llvm/Analysis/TargetTransformInfoImpl.h

   1 //===- TargetTransformInfoImpl.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 file provides helpers for the implementation of
  11 /// a TargetTransformInfo-conforming class.
  12 ///
  13 //===----------------------------------------------------------------------===//
  14
  15 #ifndef LLVM_ANALYSIS_TARGETTRANSFORMINFOIMPL_H
  16 #define LLVM_ANALYSIS_TARGETTRANSFORMINFOIMPL_H
  17
  18 #include "llvm/Analysis/TargetTransformInfo.h"
  19 #include "llvm/IR/CallSite.h"
  20 #include "llvm/IR/DataLayout.h"
  21 #include "llvm/IR/Function.h"
  22 #include "llvm/IR/GetElementPtrTypeIterator.h"
  23 #include "llvm/IR/Operator.h"
  24 #include "llvm/IR/Type.h"
  25 #include "llvm/Analysis/VectorUtils.h"
  26
  27 namespace llvm {
  28
  29 /// \brief Base class for use as a mix-in that aids implementing
  30 /// a TargetTransformInfo-compatible class.
  31 class TargetTransformInfoImplBase {
  32 protected:
  33   typedef TargetTransformInfo TTI;
  34
  35   const DataLayout &DL;
  36
  37   explicit TargetTransformInfoImplBase(const DataLayout &DL) : DL(DL) {}
  38
  39 public:
  40   // Provide value semantics. MSVC requires that we spell all of these out.
  41   TargetTransformInfoImplBase(const TargetTransformInfoImplBase &Arg)
  42       : DL(Arg.DL) {}
  43   TargetTransformInfoImplBase(TargetTransformInfoImplBase &&Arg) : DL(Arg.DL) {}
  44
  45   const DataLayout &getDataLayout() const { return DL; }
  46
  47   unsigned getOperationCost(unsigned Opcode, Type *Ty, Type *OpTy) {
  48     switch (Opcode) {
  49     default:
  50       // By default, just classify everything as 'basic'.
  51       return TTI::TCC_Basic;
  52
  53     case Instruction::GetElementPtr:
  54       llvm_unreachable("Use getGEPCost for GEP operations!");
  55
  56     case Instruction::BitCast:
  57       assert(OpTy && "Cast instructions must provide the operand type");
  58       if (Ty == OpTy || (Ty->isPointerTy() && OpTy->isPointerTy()))
  59         // Identity and pointer-to-pointer casts are free.
  60         return TTI::TCC_Free;
  61
  62       // Otherwise, the default basic cost is used.
  63       return TTI::TCC_Basic;
  64
  65     case Instruction::FDiv:
  66     case Instruction::FRem:
  67     case Instruction::SDiv:
  68     case Instruction::SRem:
  69     case Instruction::UDiv:
  70     case Instruction::URem:
  71       return TTI::TCC_Expensive;
  72
  73     case Instruction::IntToPtr: {
  74       // An inttoptr cast is free so long as the input is a legal integer type
  75       // which doesn't contain values outside the range of a pointer.
  76       unsigned OpSize = OpTy->getScalarSizeInBits();
  77       if (DL.isLegalInteger(OpSize) &&
  78           OpSize <= DL.getPointerTypeSizeInBits(Ty))
  79         return TTI::TCC_Free;
  80
  81       // Otherwise it's not a no-op.
  82       return TTI::TCC_Basic;
  83     }
  84     case Instruction::PtrToInt: {
  85       // A ptrtoint cast is free so long as the result is large enough to store
  86       // the pointer, and a legal integer type.
  87       unsigned DestSize = Ty->getScalarSizeInBits();
  88       if (DL.isLegalInteger(DestSize) &&
  89           DestSize >= DL.getPointerTypeSizeInBits(OpTy))
  90         return TTI::TCC_Free;
  91
  92       // Otherwise it's not a no-op.
  93       return TTI::TCC_Basic;
  94     }
  95     case Instruction::Trunc:
  96       // trunc to a native type is free (assuming the target has compare and
  97       // shift-right of the same width).
  98       if (DL.isLegalInteger(DL.getTypeSizeInBits(Ty)))
  99         return TTI::TCC_Free;
 100
 101       return TTI::TCC_Basic;
 102     }
 103   }
 104
 105   unsigned getGEPCost(Type *PointeeType, const Value *Ptr,
 106                       ArrayRef<const Value *> Operands) {
 107     // In the basic model, we just assume that all-constant GEPs will be folded
 108     // into their uses via addressing modes.
 109     for (unsigned Idx = 0, Size = Operands.size(); Idx != Size; ++Idx)
 110       if (!isa<Constant>(Operands[Idx]))
 111         return TTI::TCC_Basic;
 112
 113     return TTI::TCC_Free;
 114   }
 115
 116   unsigned getCallCost(FunctionType *FTy, int NumArgs) {
 117     assert(FTy && "FunctionType must be provided to this routine.");
 118
 119     // The target-independent implementation just measures the size of the
 120     // function by approximating that each argument will take on average one
 121     // instruction to prepare.
 122
 123     if (NumArgs < 0)
 124       // Set the argument number to the number of explicit arguments in the
 125       // function.
 126       NumArgs = FTy->getNumParams();
 127
 128     return TTI::TCC_Basic * (NumArgs + 1);
 129   }
 130
 131   unsigned getIntrinsicCost(Intrinsic::ID IID, Type *RetTy,
 132                             ArrayRef<Type *> ParamTys) {
 133     switch (IID) {
 134     default:
 135       // Intrinsics rarely (if ever) have normal argument setup constraints.
 136       // Model them as having a basic instruction cost.
 137       // FIXME: This is wrong for libc intrinsics.
 138       return TTI::TCC_Basic;
 139
 140     case Intrinsic::annotation:
 141     case Intrinsic::assume:
 142     case Intrinsic::dbg_declare:
 143     case Intrinsic::dbg_value:
 144     case Intrinsic::invariant_start:
 145     case Intrinsic::invariant_end:
 146     case Intrinsic::lifetime_start:
 147     case Intrinsic::lifetime_end:
 148     case Intrinsic::objectsize:
 149     case Intrinsic::ptr_annotation:
 150     case Intrinsic::var_annotation:
 151     case Intrinsic::experimental_gc_result_int:
 152     case Intrinsic::experimental_gc_result_float:
 153     case Intrinsic::experimental_gc_result_ptr:
 154     case Intrinsic::experimental_gc_result:
 155     case Intrinsic::experimental_gc_relocate:
 156       // These intrinsics don't actually represent code after lowering.
 157       return TTI::TCC_Free;
 158     }
 159   }
 160
 161   bool hasBranchDivergence() { return false; }
 162
 163   bool isSourceOfDivergence(const Value *V) { return false; }
 164
 165   bool isLoweredToCall(const Function *F) {
 166     // FIXME: These should almost certainly not be handled here, and instead
 167     // handled with the help of TLI or the target itself. This was largely
 168     // ported from existing analysis heuristics here so that such refactorings
 169     // can take place in the future.
 170
 171     if (F->isIntrinsic())
 172       return false;
 173
 174     if (F->hasLocalLinkage() || !F->hasName())
 175       return true;
 176
 177     StringRef Name = F->getName();
 178
 179     // These will all likely lower to a single selection DAG node.
 180     if (Name == "copysign" || Name == "copysignf" || Name == "copysignl" ||
 181         Name == "fabs" || Name == "fabsf" || Name == "fabsl" || Name == "sin" ||
 182         Name == "fmin" || Name == "fminf" || Name == "fminl" ||
 183         Name == "fmax" || Name == "fmaxf" || Name == "fmaxl" ||
 184         Name == "sinf" || Name == "sinl" || Name == "cos" || Name == "cosf" ||
 185         Name == "cosl" || Name == "sqrt" || Name == "sqrtf" || Name == "sqrtl")
 186       return false;
 187
 188     // These are all likely to be optimized into something smaller.
 189     if (Name == "pow" || Name == "powf" || Name == "powl" || Name == "exp2" ||
 190         Name == "exp2l" || Name == "exp2f" || Name == "floor" ||
 191         Name == "floorf" || Name == "ceil" || Name == "round" ||
 192         Name == "ffs" || Name == "ffsl" || Name == "abs" || Name == "labs" ||
 193         Name == "llabs")
 194       return false;
 195
 196     return true;
 197   }
 198
 199   void getUnrollingPreferences(Loop *, TTI::UnrollingPreferences &) {}
 200
 201   bool isLegalAddImmediate(int64_t Imm) { return false; }
 202
 203   bool isLegalICmpImmediate(int64_t Imm) { return false; }
 204
 205   bool isLegalAddressingMode(Type *Ty, GlobalValue *BaseGV, int64_t BaseOffset,
 206                              bool HasBaseReg, int64_t Scale,
 207                              unsigned AddrSpace) {
 208     // Guess that only reg and reg+reg addressing is allowed. This heuristic is
 209     // taken from the implementation of LSR.
 210     return !BaseGV && BaseOffset == 0 && (Scale == 0 || Scale == 1);
 211   }
 212
 213   bool isLegalMaskedStore(Type *DataType) { return false; }
 214
 215   bool isLegalMaskedLoad(Type *DataType) { return false; }
 216
 217   bool isLegalMaskedScatter(Type *DataType) { return false; }
 218
 219   bool isLegalMaskedGather(Type *DataType) { return false; }
 220
 221   int getScalingFactorCost(Type *Ty, GlobalValue *BaseGV, int64_t BaseOffset,
 222                            bool HasBaseReg, int64_t Scale, unsigned AddrSpace) {
 223     // Guess that all legal addressing mode are free.
 224     if (isLegalAddressingMode(Ty, BaseGV, BaseOffset, HasBaseReg,
 225                               Scale, AddrSpace))
 226       return 0;
 227     return -1;
 228   }
 229
 230   bool isTruncateFree(Type *Ty1, Type *Ty2) { return false; }
 231
 232   bool isProfitableToHoist(Instruction *I) { return true; }
 233
 234   bool isTypeLegal(Type *Ty) { return false; }
 235
 236   unsigned getJumpBufAlignment() { return 0; }
 237
 238   unsigned getJumpBufSize() { return 0; }
 239
 240   bool shouldBuildLookupTables() { return true; }
 241
 242   bool enableAggressiveInterleaving(bool LoopHasReductions) { return false; }
 243
 244   bool enableInterleavedAccessVectorization() { return false; }
 245
 246   TTI::PopcntSupportKind getPopcntSupport(unsigned IntTyWidthInBit) {
 247     return TTI::PSK_Software;
 248   }
 249
 250   bool haveFastSqrt(Type *Ty) { return false; }
 251
 252   unsigned getFPOpCost(Type *Ty) { return TargetTransformInfo::TCC_Basic; }
 253
 254   unsigned getIntImmCost(const APInt &Imm, Type *Ty) { return TTI::TCC_Basic; }
 255
 256   unsigned getIntImmCost(unsigned Opcode, unsigned Idx, const APInt &Imm,
 257                          Type *Ty) {
 258     return TTI::TCC_Free;
 259   }
 260
 261   unsigned getIntImmCost(Intrinsic::ID IID, unsigned Idx, const APInt &Imm,
 262                          Type *Ty) {
 263     return TTI::TCC_Free;
 264   }
 265
 266   unsigned getNumberOfRegisters(bool Vector) { return 8; }
 267
 268   unsigned getRegisterBitWidth(bool Vector) { return 32; }
 269
 270   unsigned getMaxInterleaveFactor(unsigned VF) { return 1; }
 271
 272   unsigned getArithmeticInstrCost(unsigned Opcode, Type *Ty,
 273                                   TTI::OperandValueKind Opd1Info,
 274                                   TTI::OperandValueKind Opd2Info,
 275                                   TTI::OperandValueProperties Opd1PropInfo,
 276                                   TTI::OperandValueProperties Opd2PropInfo) {
 277     return 1;
 278   }
 279
 280   unsigned getShuffleCost(TTI::ShuffleKind Kind, Type *Ty, int Index,
 281                           Type *SubTp) {
 282     return 1;
 283   }
 284
 285   unsigned getCastInstrCost(unsigned Opcode, Type *Dst, Type *Src) { return 1; }
 286
 287   unsigned getCFInstrCost(unsigned Opcode) { return 1; }
 288
 289   unsigned getCmpSelInstrCost(unsigned Opcode, Type *ValTy, Type *CondTy) {
 290     return 1;
 291   }
 292
 293   unsigned getVectorInstrCost(unsigned Opcode, Type *Val, unsigned Index) {
 294     return 1;
 295   }
 296
 297   unsigned getMemoryOpCost(unsigned Opcode, Type *Src, unsigned Alignment,
 298                            unsigned AddressSpace) {
 299     return 1;
 300   }
 301
 302   unsigned getMaskedMemoryOpCost(unsigned Opcode, Type *Src, unsigned Alignment,
 303                                  unsigned AddressSpace) {
 304     return 1;
 305   }
 306
 307   unsigned getInterleavedMemoryOpCost(unsigned Opcode, Type *VecTy,
 308                                       unsigned Factor,
 309                                       ArrayRef<unsigned> Indices,
 310                                       unsigned Alignment,
 311                                       unsigned AddressSpace) {
 312     return 1;
 313   }
 314
 315   unsigned getIntrinsicInstrCost(Intrinsic::ID ID, Type *RetTy,
 316                                  ArrayRef<Type *> Tys) {
 317     return 1;
 318   }
 319
 320   unsigned getCallInstrCost(Function *F, Type *RetTy, ArrayRef<Type *> Tys) {
 321     return 1;
 322   }
 323
 324   unsigned getNumberOfParts(Type *Tp) { return 0; }
 325
 326   unsigned getAddressComputationCost(Type *Tp, bool) { return 0; }
 327
 328   unsigned getReductionCost(unsigned, Type *, bool) { return 1; }
 329
 330   unsigned getCostOfKeepingLiveOverCall(ArrayRef<Type *> Tys) { return 0; }
 331
 332   bool getTgtMemIntrinsic(IntrinsicInst *Inst, MemIntrinsicInfo &Info) {
 333     return false;
 334   }
 335
 336   Value *getOrCreateResultFromMemIntrinsic(IntrinsicInst *Inst,
 337                                            Type *ExpectedType) {
 338     return nullptr;
 339   }
 340
 341   bool areInlineCompatible(const Function *Caller,
 342                            const Function *Callee) const {
 343     return (Caller->getFnAttribute("target-cpu") ==
 344             Callee->getFnAttribute("target-cpu")) &&
 345            (Caller->getFnAttribute("target-features") ==
 346             Callee->getFnAttribute("target-features"));
 347   }
 348 };
 349
 350 /// \brief CRTP base class for use as a mix-in that aids implementing
 351 /// a TargetTransformInfo-compatible class.
 352 template <typename T>
 353 class TargetTransformInfoImplCRTPBase : public TargetTransformInfoImplBase {
 354 private:
 355   typedef TargetTransformInfoImplBase BaseT;
 356
 357 protected:
 358   explicit TargetTransformInfoImplCRTPBase(const DataLayout &DL) : BaseT(DL) {}
 359
 360 public:
 361   // Provide value semantics. MSVC requires that we spell all of these out.
 362   TargetTransformInfoImplCRTPBase(const TargetTransformInfoImplCRTPBase &Arg)
 363       : BaseT(static_cast<const BaseT &>(Arg)) {}
 364   TargetTransformInfoImplCRTPBase(TargetTransformInfoImplCRTPBase &&Arg)
 365       : BaseT(std::move(static_cast<BaseT &>(Arg))) {}
 366
 367   using BaseT::getCallCost;
 368
 369   unsigned getCallCost(const Function *F, int NumArgs) {
 370     assert(F && "A concrete function must be provided to this routine.");
 371
 372     if (NumArgs < 0)
 373       // Set the argument number to the number of explicit arguments in the
 374       // function.
 375       NumArgs = F->arg_size();
 376
 377     if (Intrinsic::ID IID = F->getIntrinsicID()) {
 378       FunctionType *FTy = F->getFunctionType();
 379       SmallVector<Type *, 8> ParamTys(FTy->param_begin(), FTy->param_end());
 380       return static_cast<T *>(this)
 381           ->getIntrinsicCost(IID, FTy->getReturnType(), ParamTys);
 382     }
 383
 384     if (!static_cast<T *>(this)->isLoweredToCall(F))
 385       return TTI::TCC_Basic; // Give a basic cost if it will be lowered
 386                              // directly.
 387
 388     return static_cast<T *>(this)->getCallCost(F->getFunctionType(), NumArgs);
 389   }
 390
 391   unsigned getCallCost(const Function *F, ArrayRef<const Value *> Arguments) {
 392     // Simply delegate to generic handling of the call.
 393     // FIXME: We should use instsimplify or something else to catch calls which
 394     // will constant fold with these arguments.
 395     return static_cast<T *>(this)->getCallCost(F, Arguments.size());
 396   }
 397
 398   using BaseT::getGEPCost;
 399
 400   unsigned getGEPCost(Type *PointeeType, const Value *Ptr,
 401                       ArrayRef<const Value *> Operands) {
 402     const GlobalValue *BaseGV = nullptr;
 403     if (Ptr != nullptr) {
 404       // TODO: will remove this when pointers have an opaque type.
 405       assert(Ptr->getType()->getScalarType()->getPointerElementType() ==
 406                  PointeeType &&
 407              "explicit pointee type doesn't match operand's pointee type");
 408       BaseGV = dyn_cast<GlobalValue>(Ptr->stripPointerCasts());
 409     }
 410     bool HasBaseReg = (BaseGV == nullptr);
 411     int64_t BaseOffset = 0;
 412     int64_t Scale = 0;
 413
 414     // Assumes the address space is 0 when Ptr is nullptr.
 415     unsigned AS =
 416         (Ptr == nullptr ? 0 : Ptr->getType()->getPointerAddressSpace());
 417     auto GTI = gep_type_begin(PointerType::get(PointeeType, AS), Operands);
 418     for (auto I = Operands.begin(); I != Operands.end(); ++I, ++GTI) {
 419       // We assume that the cost of Scalar GEP with constant index and the
 420       // cost of Vector GEP with splat constant index are the same.
 421       const ConstantInt *ConstIdx = dyn_cast<ConstantInt>(*I);
 422       if (!ConstIdx)
 423         if (auto Splat = getSplatValue(*I))
 424           ConstIdx = dyn_cast<ConstantInt>(Splat);
 425       if (isa<SequentialType>(*GTI)) {
 426         int64_t ElementSize = DL.getTypeAllocSize(GTI.getIndexedType());
 427         if (ConstIdx)
 428           BaseOffset += ConstIdx->getSExtValue() * ElementSize;
 429         else {
 430           // Needs scale register.
 431           if (Scale != 0)
 432             // No addressing mode takes two scale registers.
 433             return TTI::TCC_Basic;
 434           Scale = ElementSize;
 435         }
 436       } else {
 437         StructType *STy = cast<StructType>(*GTI);
 438         // For structures the index is always splat or scalar constant
 439         assert(ConstIdx && "Unexpected GEP index");
 440         uint64_t Field = ConstIdx->getZExtValue();
 441         BaseOffset += DL.getStructLayout(STy)->getElementOffset(Field);
 442       }
 443     }
 444
 445     if (static_cast<T *>(this)->isLegalAddressingMode(
 446             PointerType::get(*GTI, AS), const_cast<GlobalValue *>(BaseGV),
 447             BaseOffset, HasBaseReg, Scale, AS)) {
 448       return TTI::TCC_Free;
 449     }
 450     return TTI::TCC_Basic;
 451   }
 452
 453   using BaseT::getIntrinsicCost;
 454
 455   unsigned getIntrinsicCost(Intrinsic::ID IID, Type *RetTy,
 456                             ArrayRef<const Value *> Arguments) {
 457     // Delegate to the generic intrinsic handling code. This mostly provides an
 458     // opportunity for targets to (for example) special case the cost of
 459     // certain intrinsics based on constants used as arguments.
 460     SmallVector<Type *, 8> ParamTys;
 461     ParamTys.reserve(Arguments.size());
 462     for (unsigned Idx = 0, Size = Arguments.size(); Idx != Size; ++Idx)
 463       ParamTys.push_back(Arguments[Idx]->getType());
 464     return static_cast<T *>(this)->getIntrinsicCost(IID, RetTy, ParamTys);
 465   }
 466
 467   unsigned getUserCost(const User *U) {
 468     if (isa<PHINode>(U))
 469       return TTI::TCC_Free; // Model all PHI nodes as free.
 470
 471     if (const GEPOperator *GEP = dyn_cast<GEPOperator>(U)) {
 472       SmallVector<Value *, 4> Indices(GEP->idx_begin(), GEP->idx_end());
 473       return static_cast<T *>(this)->getGEPCost(
 474           GEP->getSourceElementType(), GEP->getPointerOperand(), Indices);
 475     }
 476
 477     if (auto CS = ImmutableCallSite(U)) {
 478       const Function *F = CS.getCalledFunction();
 479       if (!F) {
 480         // Just use the called value type.
 481         Type *FTy = CS.getCalledValue()->getType()->getPointerElementType();
 482         return static_cast<T *>(this)
 483             ->getCallCost(cast<FunctionType>(FTy), CS.arg_size());
 484       }
 485
 486       SmallVector<const Value *, 8> Arguments(CS.arg_begin(), CS.arg_end());
 487       return static_cast<T *>(this)->getCallCost(F, Arguments);
 488     }
 489
 490     if (const CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(U)) {
 491       // Result of a cmp instruction is often extended (to be used by other
 492       // cmp instructions, logical or return instructions). These are usually
 493       // nop on most sane targets.
 494       if (isa<CmpInst>(CI->getOperand(0)))
 495         return TTI::TCC_Free;
 496     }
 497
 498     return static_cast<T *>(this)->getOperationCost(
 499         Operator::getOpcode(U), U->getType(),
 500         U->getNumOperands() == 1 ? U->getOperand(0)->getType() : nullptr);
 501   }
 502 };
 503 }
 504
 505 #endif