[PM] Change the core design of the TTI analysis to use a polymorphic
[oota-llvm.git] / lib / CodeGen / CodeGenPrepare.cpp
1 //===- CodeGenPrepare.cpp - Prepare a function for code generation --------===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
6 // License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // This pass munges the code in the input function to better prepare it for
11 // SelectionDAG-based code generation. This works around limitations in it's
12 // basic-block-at-a-time approach. It should eventually be removed.
13 //
14 //===----------------------------------------------------------------------===//
15
16 #include "llvm/CodeGen/Passes.h"
17 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
18 #include "llvm/ADT/SmallSet.h"
19 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
20 #include "llvm/Analysis/InstructionSimplify.h"
21 #include "llvm/Analysis/TargetLibraryInfo.h"
22 #include "llvm/Analysis/TargetTransformInfo.h"
23 #include "llvm/IR/CallSite.h"
24 #include "llvm/IR/Constants.h"
25 #include "llvm/IR/DataLayout.h"
26 #include "llvm/IR/DerivedTypes.h"
27 #include "llvm/IR/Dominators.h"
28 #include "llvm/IR/Function.h"
29 #include "llvm/IR/GetElementPtrTypeIterator.h"
30 #include "llvm/IR/IRBuilder.h"
31 #include "llvm/IR/InlineAsm.h"
32 #include "llvm/IR/Instructions.h"
33 #include "llvm/IR/IntrinsicInst.h"
34 #include "llvm/IR/MDBuilder.h"
35 #include "llvm/IR/PatternMatch.h"
36 #include "llvm/IR/Statepoint.h"
37 #include "llvm/IR/ValueHandle.h"
38 #include "llvm/IR/ValueMap.h"
39 #include "llvm/Pass.h"
40 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
41 #include "llvm/Support/Debug.h"
42 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
43 #include "llvm/Target/TargetLowering.h"
44 #include "llvm/Target/TargetSubtargetInfo.h"
45 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
46 #include "llvm/Transforms/Utils/BuildLibCalls.h"
47 #include "llvm/Transforms/Utils/BypassSlowDivision.h"
48 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
49 #include "llvm/Transforms/Utils/SimplifyLibCalls.h"
50 using namespace llvm;
51 using namespace llvm::PatternMatch;
52
53 #define DEBUG_TYPE "codegenprepare"
54
55 STATISTIC(NumBlocksElim, "Number of blocks eliminated");
56 STATISTIC(NumPHIsElim,   "Number of trivial PHIs eliminated");
57 STATISTIC(NumGEPsElim,   "Number of GEPs converted to casts");
58 STATISTIC(NumCmpUses, "Number of uses of Cmp expressions replaced with uses of "
59                       "sunken Cmps");
60 STATISTIC(NumCastUses, "Number of uses of Cast expressions replaced with uses "
61                        "of sunken Casts");
62 STATISTIC(NumMemoryInsts, "Number of memory instructions whose address "
63                           "computations were sunk");
64 STATISTIC(NumExtsMoved,  "Number of [s|z]ext instructions combined with loads");
65 STATISTIC(NumExtUses,    "Number of uses of [s|z]ext instructions optimized");
66 STATISTIC(NumRetsDup,    "Number of return instructions duplicated");
67 STATISTIC(NumDbgValueMoved, "Number of debug value instructions moved");
68 STATISTIC(NumSelectsExpanded, "Number of selects turned into branches");
69 STATISTIC(NumAndCmpsMoved, "Number of and/cmp's pushed into branches");
70 STATISTIC(NumStoreExtractExposed, "Number of store(extractelement) exposed");
71
72 static cl::opt<bool> DisableBranchOpts(
73   "disable-cgp-branch-opts", cl::Hidden, cl::init(false),
74   cl::desc("Disable branch optimizations in CodeGenPrepare"));
75
76 static cl::opt<bool>
77     DisableGCOpts("disable-cgp-gc-opts", cl::Hidden, cl::init(false),
78                   cl::desc("Disable GC optimizations in CodeGenPrepare"));
79
80 static cl::opt<bool> DisableSelectToBranch(
81   "disable-cgp-select2branch", cl::Hidden, cl::init(false),
82   cl::desc("Disable select to branch conversion."));
83
84 static cl::opt<bool> AddrSinkUsingGEPs(
85   "addr-sink-using-gep", cl::Hidden, cl::init(false),
86   cl::desc("Address sinking in CGP using GEPs."));
87
88 static cl::opt<bool> EnableAndCmpSinking(
89    "enable-andcmp-sinking", cl::Hidden, cl::init(true),
90    cl::desc("Enable sinkinig and/cmp into branches."));
91
92 static cl::opt<bool> DisableStoreExtract(
93     "disable-cgp-store-extract", cl::Hidden, cl::init(false),
94     cl::desc("Disable store(extract) optimizations in CodeGenPrepare"));
95
96 static cl::opt<bool> StressStoreExtract(
97     "stress-cgp-store-extract", cl::Hidden, cl::init(false),
98     cl::desc("Stress test store(extract) optimizations in CodeGenPrepare"));
99
100 static cl::opt<bool> DisableExtLdPromotion(
101     "disable-cgp-ext-ld-promotion", cl::Hidden, cl::init(false),
102     cl::desc("Disable ext(promotable(ld)) -> promoted(ext(ld)) optimization in "
103              "CodeGenPrepare"));
104
105 static cl::opt<bool> StressExtLdPromotion(
106     "stress-cgp-ext-ld-promotion", cl::Hidden, cl::init(false),
107     cl::desc("Stress test ext(promotable(ld)) -> promoted(ext(ld)) "
108              "optimization in CodeGenPrepare"));
109
110 namespace {
111 typedef SmallPtrSet<Instruction *, 16> SetOfInstrs;
112 struct TypeIsSExt {
113   Type *Ty;
114   bool IsSExt;
115   TypeIsSExt(Type *Ty, bool IsSExt) : Ty(Ty), IsSExt(IsSExt) {}
116 };
117 typedef DenseMap<Instruction *, TypeIsSExt> InstrToOrigTy;
118 class TypePromotionTransaction;
119
120   class CodeGenPrepare : public FunctionPass {
121     /// TLI - Keep a pointer of a TargetLowering to consult for determining
122     /// transformation profitability.
123     const TargetMachine *TM;
124     const TargetLowering *TLI;
125     const TargetTransformInfo *TTI;
126     const TargetLibraryInfo *TLInfo;
127     DominatorTree *DT;
128
129     /// CurInstIterator - As we scan instructions optimizing them, this is the
130     /// next instruction to optimize.  Xforms that can invalidate this should
131     /// update it.
132     BasicBlock::iterator CurInstIterator;
133
134     /// Keeps track of non-local addresses that have been sunk into a block.
135     /// This allows us to avoid inserting duplicate code for blocks with
136     /// multiple load/stores of the same address.
137     ValueMap<Value*, Value*> SunkAddrs;
138
139     /// Keeps track of all truncates inserted for the current function.
140     SetOfInstrs InsertedTruncsSet;
141     /// Keeps track of the type of the related instruction before their
142     /// promotion for the current function.
143     InstrToOrigTy PromotedInsts;
144
145     /// ModifiedDT - If CFG is modified in anyway, dominator tree may need to
146     /// be updated.
147     bool ModifiedDT;
148
149     /// OptSize - True if optimizing for size.
150     bool OptSize;
151
152   public:
153     static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
154     explicit CodeGenPrepare(const TargetMachine *TM = nullptr)
155         : FunctionPass(ID), TM(TM), TLI(nullptr), TTI(nullptr) {
156         initializeCodeGenPreparePass(*PassRegistry::getPassRegistry());
157       }
158     bool runOnFunction(Function &F) override;
159
160     const char *getPassName() const override { return "CodeGen Prepare"; }
161
162     void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const override {
163       AU.addPreserved<DominatorTreeWrapperPass>();
164       AU.addRequired<TargetLibraryInfoWrapperPass>();
165       AU.addRequired<TargetTransformInfoWrapperPass>();
166     }
167
168   private:
169     bool EliminateFallThrough(Function &F);
170     bool EliminateMostlyEmptyBlocks(Function &F);
171     bool CanMergeBlocks(const BasicBlock *BB, const BasicBlock *DestBB) const;
172     void EliminateMostlyEmptyBlock(BasicBlock *BB);
173     bool OptimizeBlock(BasicBlock &BB, bool& ModifiedDT);
174     bool OptimizeInst(Instruction *I, bool& ModifiedDT);
175     bool OptimizeMemoryInst(Instruction *I, Value *Addr, Type *AccessTy);
176     bool OptimizeInlineAsmInst(CallInst *CS);
177     bool OptimizeCallInst(CallInst *CI, bool& ModifiedDT);
178     bool MoveExtToFormExtLoad(Instruction *&I);
179     bool OptimizeExtUses(Instruction *I);
180     bool OptimizeSelectInst(SelectInst *SI);
181     bool OptimizeShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst *SI);
182     bool OptimizeExtractElementInst(Instruction *Inst);
183     bool DupRetToEnableTailCallOpts(BasicBlock *BB);
184     bool PlaceDbgValues(Function &F);
185     bool sinkAndCmp(Function &F);
186     bool ExtLdPromotion(TypePromotionTransaction &TPT, LoadInst *&LI,
187                         Instruction *&Inst,
188                         const SmallVectorImpl<Instruction *> &Exts,
189                         unsigned CreatedInst);
190     bool splitBranchCondition(Function &F);
191     bool simplifyOffsetableRelocate(Instruction &I);
192   };
193 }
194
195 char CodeGenPrepare::ID = 0;
196 INITIALIZE_TM_PASS(CodeGenPrepare, "codegenprepare",
197                    "Optimize for code generation", false, false)
198
199 FunctionPass *llvm::createCodeGenPreparePass(const TargetMachine *TM) {
200   return new CodeGenPrepare(TM);
201 }
202
203 bool CodeGenPrepare::runOnFunction(Function &F) {
204   if (skipOptnoneFunction(F))
205     return false;
206
207   bool EverMadeChange = false;
208   // Clear per function information.
209   InsertedTruncsSet.clear();
210   PromotedInsts.clear();
211
212   ModifiedDT = false;
213   if (TM)
214     TLI = TM->getSubtargetImpl(F)->getTargetLowering();
215   TLInfo = &getAnalysis<TargetLibraryInfoWrapperPass>().getTLI();
216   TTI = &getAnalysis<TargetTransformInfoWrapperPass>().getTTI();
217   DominatorTreeWrapperPass *DTWP =
218       getAnalysisIfAvailable<DominatorTreeWrapperPass>();
219   DT = DTWP ? &DTWP->getDomTree() : nullptr;
220   OptSize = F.getAttributes().hasAttribute(AttributeSet::FunctionIndex,
221                                            Attribute::OptimizeForSize);
222
223   /// This optimization identifies DIV instructions that can be
224   /// profitably bypassed and carried out with a shorter, faster divide.
225   if (!OptSize && TLI && TLI->isSlowDivBypassed()) {
226     const DenseMap<unsigned int, unsigned int> &BypassWidths =
227        TLI->getBypassSlowDivWidths();
228     for (Function::iterator I = F.begin(); I != F.end(); I++)
229       EverMadeChange |= bypassSlowDivision(F, I, BypassWidths);
230   }
231
232   // Eliminate blocks that contain only PHI nodes and an
233   // unconditional branch.
234   EverMadeChange |= EliminateMostlyEmptyBlocks(F);
235
236   // llvm.dbg.value is far away from the value then iSel may not be able
237   // handle it properly. iSel will drop llvm.dbg.value if it can not
238   // find a node corresponding to the value.
239   EverMadeChange |= PlaceDbgValues(F);
240
241   // If there is a mask, compare against zero, and branch that can be combined
242   // into a single target instruction, push the mask and compare into branch
243   // users. Do this before OptimizeBlock -> OptimizeInst ->
244   // OptimizeCmpExpression, which perturbs the pattern being searched for.
245   if (!DisableBranchOpts) {
246     EverMadeChange |= sinkAndCmp(F);
247     EverMadeChange |= splitBranchCondition(F);
248   }
249
250   bool MadeChange = true;
251   while (MadeChange) {
252     MadeChange = false;
253     for (Function::iterator I = F.begin(); I != F.end(); ) {
254       BasicBlock *BB = I++;
255       bool ModifiedDTOnIteration = false;
256       MadeChange |= OptimizeBlock(*BB, ModifiedDTOnIteration);
257
258       // Restart BB iteration if the dominator tree of the Function was changed
259       ModifiedDT |= ModifiedDTOnIteration;
260       if (ModifiedDTOnIteration)
261         break;
262     }
263     EverMadeChange |= MadeChange;
264   }
265
266   SunkAddrs.clear();
267
268   if (!DisableBranchOpts) {
269     MadeChange = false;
270     SmallPtrSet<BasicBlock*, 8> WorkList;
271     for (BasicBlock &BB : F) {
272       SmallVector<BasicBlock *, 2> Successors(succ_begin(&BB), succ_end(&BB));
273       MadeChange |= ConstantFoldTerminator(&BB, true);
274       if (!MadeChange) continue;
275
276       for (SmallVectorImpl<BasicBlock*>::iterator
277              II = Successors.begin(), IE = Successors.end(); II != IE; ++II)
278         if (pred_begin(*II) == pred_end(*II))
279           WorkList.insert(*II);
280     }
281
282     // Delete the dead blocks and any of their dead successors.
283     MadeChange |= !WorkList.empty();
284     while (!WorkList.empty()) {
285       BasicBlock *BB = *WorkList.begin();
286       WorkList.erase(BB);
287       SmallVector<BasicBlock*, 2> Successors(succ_begin(BB), succ_end(BB));
288
289       DeleteDeadBlock(BB);
290
291       for (SmallVectorImpl<BasicBlock*>::iterator
292              II = Successors.begin(), IE = Successors.end(); II != IE; ++II)
293         if (pred_begin(*II) == pred_end(*II))
294           WorkList.insert(*II);
295     }
296
297     // Merge pairs of basic blocks with unconditional branches, connected by
298     // a single edge.
299     if (EverMadeChange || MadeChange)
300       MadeChange |= EliminateFallThrough(F);
301
302     if (MadeChange)
303       ModifiedDT = true;
304     EverMadeChange |= MadeChange;
305   }
306
307   if (!DisableGCOpts) {
308     SmallVector<Instruction *, 2> Statepoints;
309     for (BasicBlock &BB : F)
310       for (Instruction &I : BB)
311         if (isStatepoint(I))
312           Statepoints.push_back(&I);
313     for (auto &I : Statepoints)
314       EverMadeChange |= simplifyOffsetableRelocate(*I);
315   }
316
317   if (ModifiedDT && DT)
318     DT->recalculate(F);
319
320   return EverMadeChange;
321 }
322
323 /// EliminateFallThrough - Merge basic blocks which are connected
324 /// by a single edge, where one of the basic blocks has a single successor
325 /// pointing to the other basic block, which has a single predecessor.
326 bool CodeGenPrepare::EliminateFallThrough(Function &F) {
327   bool Changed = false;
328   // Scan all of the blocks in the function, except for the entry block.
329   for (Function::iterator I = std::next(F.begin()), E = F.end(); I != E;) {
330     BasicBlock *BB = I++;
331     // If the destination block has a single pred, then this is a trivial
332     // edge, just collapse it.
333     BasicBlock *SinglePred = BB->getSinglePredecessor();
334
335     // Don't merge if BB's address is taken.
336     if (!SinglePred || SinglePred == BB || BB->hasAddressTaken()) continue;
337
338     BranchInst *Term = dyn_cast<BranchInst>(SinglePred->getTerminator());
339     if (Term && !Term->isConditional()) {
340       Changed = true;
341       DEBUG(dbgs() << "To merge:\n"<< *SinglePred << "\n\n\n");
342       // Remember if SinglePred was the entry block of the function.
343       // If so, we will need to move BB back to the entry position.
344       bool isEntry = SinglePred == &SinglePred->getParent()->getEntryBlock();
345       MergeBasicBlockIntoOnlyPred(BB, DT);
346
347       if (isEntry && BB != &BB->getParent()->getEntryBlock())
348         BB->moveBefore(&BB->getParent()->getEntryBlock());
349
350       // We have erased a block. Update the iterator.
351       I = BB;
352     }
353   }
354   return Changed;
355 }
356
357 /// EliminateMostlyEmptyBlocks - eliminate blocks that contain only PHI nodes,
358 /// debug info directives, and an unconditional branch.  Passes before isel
359 /// (e.g. LSR/loopsimplify) often split edges in ways that are non-optimal for
360 /// isel.  Start by eliminating these blocks so we can split them the way we
361 /// want them.
362 bool CodeGenPrepare::EliminateMostlyEmptyBlocks(Function &F) {
363   bool MadeChange = false;
364   // Note that this intentionally skips the entry block.
365   for (Function::iterator I = std::next(F.begin()), E = F.end(); I != E;) {
366     BasicBlock *BB = I++;
367
368     // If this block doesn't end with an uncond branch, ignore it.
369     BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BB->getTerminator());
370     if (!BI || !BI->isUnconditional())
371       continue;
372
373     // If the instruction before the branch (skipping debug info) isn't a phi
374     // node, then other stuff is happening here.
375     BasicBlock::iterator BBI = BI;
376     if (BBI != BB->begin()) {
377       --BBI;
378       while (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI)) {
379         if (BBI == BB->begin())
380           break;
381         --BBI;
382       }
383       if (!isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI) && !isa<PHINode>(BBI))
384         continue;
385     }
386
387     // Do not break infinite loops.
388     BasicBlock *DestBB = BI->getSuccessor(0);
389     if (DestBB == BB)
390       continue;
391
392     if (!CanMergeBlocks(BB, DestBB))
393       continue;
394
395     EliminateMostlyEmptyBlock(BB);
396     MadeChange = true;
397   }
398   return MadeChange;
399 }
400
401 /// CanMergeBlocks - Return true if we can merge BB into DestBB if there is a
402 /// single uncond branch between them, and BB contains no other non-phi
403 /// instructions.
404 bool CodeGenPrepare::CanMergeBlocks(const BasicBlock *BB,
405                                     const BasicBlock *DestBB) const {
406   // We only want to eliminate blocks whose phi nodes are used by phi nodes in
407   // the successor.  If there are more complex condition (e.g. preheaders),
408   // don't mess around with them.
409   BasicBlock::const_iterator BBI = BB->begin();
410   while (const PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BBI++)) {
411     for (const User *U : PN->users()) {
412       const Instruction *UI = cast<Instruction>(U);
413       if (UI->getParent() != DestBB || !isa<PHINode>(UI))
414         return false;
415       // If User is inside DestBB block and it is a PHINode then check
416       // incoming value. If incoming value is not from BB then this is
417       // a complex condition (e.g. preheaders) we want to avoid here.
418       if (UI->getParent() == DestBB) {
419         if (const PHINode *UPN = dyn_cast<PHINode>(UI))
420           for (unsigned I = 0, E = UPN->getNumIncomingValues(); I != E; ++I) {
421             Instruction *Insn = dyn_cast<Instruction>(UPN->getIncomingValue(I));
422             if (Insn && Insn->getParent() == BB &&
423                 Insn->getParent() != UPN->getIncomingBlock(I))
424               return false;
425           }
426       }
427     }
428   }
429
430   // If BB and DestBB contain any common predecessors, then the phi nodes in BB
431   // and DestBB may have conflicting incoming values for the block.  If so, we
432   // can't merge the block.
433   const PHINode *DestBBPN = dyn_cast<PHINode>(DestBB->begin());
434   if (!DestBBPN) return true;  // no conflict.
435
436   // Collect the preds of BB.
437   SmallPtrSet<const BasicBlock*, 16> BBPreds;
438   if (const PHINode *BBPN = dyn_cast<PHINode>(BB->begin())) {
439     // It is faster to get preds from a PHI than with pred_iterator.
440     for (unsigned i = 0, e = BBPN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
441       BBPreds.insert(BBPN->getIncomingBlock(i));
442   } else {
443     BBPreds.insert(pred_begin(BB), pred_end(BB));
444   }
445
446   // Walk the preds of DestBB.
447   for (unsigned i = 0, e = DestBBPN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
448     BasicBlock *Pred = DestBBPN->getIncomingBlock(i);
449     if (BBPreds.count(Pred)) {   // Common predecessor?
450       BBI = DestBB->begin();
451       while (const PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BBI++)) {
452         const Value *V1 = PN->getIncomingValueForBlock(Pred);
453         const Value *V2 = PN->getIncomingValueForBlock(BB);
454
455         // If V2 is a phi node in BB, look up what the mapped value will be.
456         if (const PHINode *V2PN = dyn_cast<PHINode>(V2))
457           if (V2PN->getParent() == BB)
458             V2 = V2PN->getIncomingValueForBlock(Pred);
459
460         // If there is a conflict, bail out.
461         if (V1 != V2) return false;
462       }
463     }
464   }
465
466   return true;
467 }
468
469
470 /// EliminateMostlyEmptyBlock - Eliminate a basic block that have only phi's and
471 /// an unconditional branch in it.
472 void CodeGenPrepare::EliminateMostlyEmptyBlock(BasicBlock *BB) {
473   BranchInst *BI = cast<BranchInst>(BB->getTerminator());
474   BasicBlock *DestBB = BI->getSuccessor(0);
475
476   DEBUG(dbgs() << "MERGING MOSTLY EMPTY BLOCKS - BEFORE:\n" << *BB << *DestBB);
477
478   // If the destination block has a single pred, then this is a trivial edge,
479   // just collapse it.
480   if (BasicBlock *SinglePred = DestBB->getSinglePredecessor()) {
481     if (SinglePred != DestBB) {
482       // Remember if SinglePred was the entry block of the function.  If so, we
483       // will need to move BB back to the entry position.
484       bool isEntry = SinglePred == &SinglePred->getParent()->getEntryBlock();
485       MergeBasicBlockIntoOnlyPred(DestBB, DT);
486
487       if (isEntry && BB != &BB->getParent()->getEntryBlock())
488         BB->moveBefore(&BB->getParent()->getEntryBlock());
489
490       DEBUG(dbgs() << "AFTER:\n" << *DestBB << "\n\n\n");
491       return;
492     }
493   }
494
495   // Otherwise, we have multiple predecessors of BB.  Update the PHIs in DestBB
496   // to handle the new incoming edges it is about to have.
497   PHINode *PN;
498   for (BasicBlock::iterator BBI = DestBB->begin();
499        (PN = dyn_cast<PHINode>(BBI)); ++BBI) {
500     // Remove the incoming value for BB, and remember it.
501     Value *InVal = PN->removeIncomingValue(BB, false);
502
503     // Two options: either the InVal is a phi node defined in BB or it is some
504     // value that dominates BB.
505     PHINode *InValPhi = dyn_cast<PHINode>(InVal);
506     if (InValPhi && InValPhi->getParent() == BB) {
507       // Add all of the input values of the input PHI as inputs of this phi.
508       for (unsigned i = 0, e = InValPhi->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
509         PN->addIncoming(InValPhi->getIncomingValue(i),
510                         InValPhi->getIncomingBlock(i));
511     } else {
512       // Otherwise, add one instance of the dominating value for each edge that
513       // we will be adding.
514       if (PHINode *BBPN = dyn_cast<PHINode>(BB->begin())) {
515         for (unsigned i = 0, e = BBPN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
516           PN->addIncoming(InVal, BBPN->getIncomingBlock(i));
517       } else {
518         for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI)
519           PN->addIncoming(InVal, *PI);
520       }
521     }
522   }
523
524   // The PHIs are now updated, change everything that refers to BB to use
525   // DestBB and remove BB.
526   BB->replaceAllUsesWith(DestBB);
527   if (DT && !ModifiedDT) {
528     BasicBlock *BBIDom  = DT->getNode(BB)->getIDom()->getBlock();
529     BasicBlock *DestBBIDom = DT->getNode(DestBB)->getIDom()->getBlock();
530     BasicBlock *NewIDom = DT->findNearestCommonDominator(BBIDom, DestBBIDom);
531     DT->changeImmediateDominator(DestBB, NewIDom);
532     DT->eraseNode(BB);
533   }
534   BB->eraseFromParent();
535   ++NumBlocksElim;
536
537   DEBUG(dbgs() << "AFTER:\n" << *DestBB << "\n\n\n");
538 }
539
540 // Computes a map of base pointer relocation instructions to corresponding
541 // derived pointer relocation instructions given a vector of all relocate calls
542 static void computeBaseDerivedRelocateMap(
543     const SmallVectorImpl<User *> &AllRelocateCalls,
544     DenseMap<IntrinsicInst *, SmallVector<IntrinsicInst *, 2>> &
545         RelocateInstMap) {
546   // Collect information in two maps: one primarily for locating the base object
547   // while filling the second map; the second map is the final structure holding
548   // a mapping between Base and corresponding Derived relocate calls
549   DenseMap<std::pair<unsigned, unsigned>, IntrinsicInst *> RelocateIdxMap;
550   for (auto &U : AllRelocateCalls) {
551     GCRelocateOperands ThisRelocate(U);
552     IntrinsicInst *I = cast<IntrinsicInst>(U);
553     auto K = std::make_pair(ThisRelocate.basePtrIndex(),
554                             ThisRelocate.derivedPtrIndex());
555     RelocateIdxMap.insert(std::make_pair(K, I));
556   }
557   for (auto &Item : RelocateIdxMap) {
558     std::pair<unsigned, unsigned> Key = Item.first;
559     if (Key.first == Key.second)
560       // Base relocation: nothing to insert
561       continue;
562
563     IntrinsicInst *I = Item.second;
564     auto BaseKey = std::make_pair(Key.first, Key.first);
565     IntrinsicInst *Base = RelocateIdxMap[BaseKey];
566     if (!Base)
567       // TODO: We might want to insert a new base object relocate and gep off
568       // that, if there are enough derived object relocates.
569       continue;
570     RelocateInstMap[Base].push_back(I);
571   }
572 }
573
574 // Accepts a GEP and extracts the operands into a vector provided they're all
575 // small integer constants
576 static bool getGEPSmallConstantIntOffsetV(GetElementPtrInst *GEP,
577                                           SmallVectorImpl<Value *> &OffsetV) {
578   for (unsigned i = 1; i < GEP->getNumOperands(); i++) {
579     // Only accept small constant integer operands
580     auto Op = dyn_cast<ConstantInt>(GEP->getOperand(i));
581     if (!Op || Op->getZExtValue() > 20)
582       return false;
583   }
584
585   for (unsigned i = 1; i < GEP->getNumOperands(); i++)
586     OffsetV.push_back(GEP->getOperand(i));
587   return true;
588 }
589
590 // Takes a RelocatedBase (base pointer relocation instruction) and Targets to
591 // replace, computes a replacement, and affects it.
592 static bool
593 simplifyRelocatesOffABase(IntrinsicInst *RelocatedBase,
594                           const SmallVectorImpl<IntrinsicInst *> &Targets) {
595   bool MadeChange = false;
596   for (auto &ToReplace : Targets) {
597     GCRelocateOperands MasterRelocate(RelocatedBase);
598     GCRelocateOperands ThisRelocate(ToReplace);
599
600     assert(ThisRelocate.basePtrIndex() == MasterRelocate.basePtrIndex() &&
601            "Not relocating a derived object of the original base object");
602     if (ThisRelocate.basePtrIndex() == ThisRelocate.derivedPtrIndex()) {
603       // A duplicate relocate call. TODO: coalesce duplicates.
604       continue;
605     }
606
607     Value *Base = ThisRelocate.basePtr();
608     auto Derived = dyn_cast<GetElementPtrInst>(ThisRelocate.derivedPtr());
609     if (!Derived || Derived->getPointerOperand() != Base)
610       continue;
611
612     SmallVector<Value *, 2> OffsetV;
613     if (!getGEPSmallConstantIntOffsetV(Derived, OffsetV))
614       continue;
615
616     // Create a Builder and replace the target callsite with a gep
617     IRBuilder<> Builder(ToReplace);
618     Builder.SetCurrentDebugLocation(ToReplace->getDebugLoc());
619     Value *Replacement =
620         Builder.CreateGEP(RelocatedBase, makeArrayRef(OffsetV));
621     Instruction *ReplacementInst = cast<Instruction>(Replacement);
622     ReplacementInst->removeFromParent();
623     ReplacementInst->insertAfter(RelocatedBase);
624     Replacement->takeName(ToReplace);
625     ToReplace->replaceAllUsesWith(Replacement);
626     ToReplace->eraseFromParent();
627
628     MadeChange = true;
629   }
630   return MadeChange;
631 }
632
633 // Turns this:
634 //
635 // %base = ...
636 // %ptr = gep %base + 15
637 // %tok = statepoint (%fun, i32 0, i32 0, i32 0, %base, %ptr)
638 // %base' = relocate(%tok, i32 4, i32 4)
639 // %ptr' = relocate(%tok, i32 4, i32 5)
640 // %val = load %ptr'
641 //
642 // into this:
643 //
644 // %base = ...
645 // %ptr = gep %base + 15
646 // %tok = statepoint (%fun, i32 0, i32 0, i32 0, %base, %ptr)
647 // %base' = gc.relocate(%tok, i32 4, i32 4)
648 // %ptr' = gep %base' + 15
649 // %val = load %ptr'
650 bool CodeGenPrepare::simplifyOffsetableRelocate(Instruction &I) {
651   bool MadeChange = false;
652   SmallVector<User *, 2> AllRelocateCalls;
653
654   for (auto *U : I.users())
655     if (isGCRelocate(dyn_cast<Instruction>(U)))
656       // Collect all the relocate calls associated with a statepoint
657       AllRelocateCalls.push_back(U);
658
659   // We need atleast one base pointer relocation + one derived pointer
660   // relocation to mangle
661   if (AllRelocateCalls.size() < 2)
662     return false;
663
664   // RelocateInstMap is a mapping from the base relocate instruction to the
665   // corresponding derived relocate instructions
666   DenseMap<IntrinsicInst *, SmallVector<IntrinsicInst *, 2>> RelocateInstMap;
667   computeBaseDerivedRelocateMap(AllRelocateCalls, RelocateInstMap);
668   if (RelocateInstMap.empty())
669     return false;
670
671   for (auto &Item : RelocateInstMap)
672     // Item.first is the RelocatedBase to offset against
673     // Item.second is the vector of Targets to replace
674     MadeChange = simplifyRelocatesOffABase(Item.first, Item.second);
675   return MadeChange;
676 }
677
678 /// SinkCast - Sink the specified cast instruction into its user blocks
679 static bool SinkCast(CastInst *CI) {
680   BasicBlock *DefBB = CI->getParent();
681
682   /// InsertedCasts - Only insert a cast in each block once.
683   DenseMap<BasicBlock*, CastInst*> InsertedCasts;
684
685   bool MadeChange = false;
686   for (Value::user_iterator UI = CI->user_begin(), E = CI->user_end();
687        UI != E; ) {
688     Use &TheUse = UI.getUse();
689     Instruction *User = cast<Instruction>(*UI);
690
691     // Figure out which BB this cast is used in.  For PHI's this is the
692     // appropriate predecessor block.
693     BasicBlock *UserBB = User->getParent();
694     if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(User)) {
695       UserBB = PN->getIncomingBlock(TheUse);
696     }
697
698     // Preincrement use iterator so we don't invalidate it.
699     ++UI;
700
701     // If this user is in the same block as the cast, don't change the cast.
702     if (UserBB == DefBB) continue;
703
704     // If we have already inserted a cast into this block, use it.
705     CastInst *&InsertedCast = InsertedCasts[UserBB];
706
707     if (!InsertedCast) {
708       BasicBlock::iterator InsertPt = UserBB->getFirstInsertionPt();
709       InsertedCast =
710         CastInst::Create(CI->getOpcode(), CI->getOperand(0), CI->getType(), "",
711                          InsertPt);
712       MadeChange = true;
713     }
714
715     // Replace a use of the cast with a use of the new cast.
716     TheUse = InsertedCast;
717     ++NumCastUses;
718   }
719
720   // If we removed all uses, nuke the cast.
721   if (CI->use_empty()) {
722     CI->eraseFromParent();
723     MadeChange = true;
724   }
725
726   return MadeChange;
727 }
728
729 /// OptimizeNoopCopyExpression - If the specified cast instruction is a noop
730 /// copy (e.g. it's casting from one pointer type to another, i32->i8 on PPC),
731 /// sink it into user blocks to reduce the number of virtual
732 /// registers that must be created and coalesced.
733 ///
734 /// Return true if any changes are made.
735 ///
736 static bool OptimizeNoopCopyExpression(CastInst *CI, const TargetLowering &TLI){
737   // If this is a noop copy,
738   EVT SrcVT = TLI.getValueType(CI->getOperand(0)->getType());
739   EVT DstVT = TLI.getValueType(CI->getType());
740
741   // This is an fp<->int conversion?
742   if (SrcVT.isInteger() != DstVT.isInteger())
743     return false;
744
745   // If this is an extension, it will be a zero or sign extension, which
746   // isn't a noop.
747   if (SrcVT.bitsLT(DstVT)) return false;
748
749   // If these values will be promoted, find out what they will be promoted
750   // to.  This helps us consider truncates on PPC as noop copies when they
751   // are.
752   if (TLI.getTypeAction(CI->getContext(), SrcVT) ==
753       TargetLowering::TypePromoteInteger)
754     SrcVT = TLI.getTypeToTransformTo(CI->getContext(), SrcVT);
755   if (TLI.getTypeAction(CI->getContext(), DstVT) ==
756       TargetLowering::TypePromoteInteger)
757     DstVT = TLI.getTypeToTransformTo(CI->getContext(), DstVT);
758
759   // If, after promotion, these are the same types, this is a noop copy.
760   if (SrcVT != DstVT)
761     return false;
762
763   return SinkCast(CI);
764 }
765
766 /// OptimizeCmpExpression - sink the given CmpInst into user blocks to reduce
767 /// the number of virtual registers that must be created and coalesced.  This is
768 /// a clear win except on targets with multiple condition code registers
769 ///  (PowerPC), where it might lose; some adjustment may be wanted there.
770 ///
771 /// Return true if any changes are made.
772 static bool OptimizeCmpExpression(CmpInst *CI) {
773   BasicBlock *DefBB = CI->getParent();
774
775   /// InsertedCmp - Only insert a cmp in each block once.
776   DenseMap<BasicBlock*, CmpInst*> InsertedCmps;
777
778   bool MadeChange = false;
779   for (Value::user_iterator UI = CI->user_begin(), E = CI->user_end();
780        UI != E; ) {
781     Use &TheUse = UI.getUse();
782     Instruction *User = cast<Instruction>(*UI);
783
784     // Preincrement use iterator so we don't invalidate it.
785     ++UI;
786
787     // Don't bother for PHI nodes.
788     if (isa<PHINode>(User))
789       continue;
790
791     // Figure out which BB this cmp is used in.
792     BasicBlock *UserBB = User->getParent();
793
794     // If this user is in the same block as the cmp, don't change the cmp.
795     if (UserBB == DefBB) continue;
796
797     // If we have already inserted a cmp into this block, use it.
798     CmpInst *&InsertedCmp = InsertedCmps[UserBB];
799
800     if (!InsertedCmp) {
801       BasicBlock::iterator InsertPt = UserBB->getFirstInsertionPt();
802       InsertedCmp =
803         CmpInst::Create(CI->getOpcode(),
804                         CI->getPredicate(),  CI->getOperand(0),
805                         CI->getOperand(1), "", InsertPt);
806       MadeChange = true;
807     }
808
809     // Replace a use of the cmp with a use of the new cmp.
810     TheUse = InsertedCmp;
811     ++NumCmpUses;
812   }
813
814   // If we removed all uses, nuke the cmp.
815   if (CI->use_empty())
816     CI->eraseFromParent();
817
818   return MadeChange;
819 }
820
821 /// isExtractBitsCandidateUse - Check if the candidates could
822 /// be combined with shift instruction, which includes:
823 /// 1. Truncate instruction
824 /// 2. And instruction and the imm is a mask of the low bits:
825 /// imm & (imm+1) == 0
826 static bool isExtractBitsCandidateUse(Instruction *User) {
827   if (!isa<TruncInst>(User)) {
828     if (User->getOpcode() != Instruction::And ||
829         !isa<ConstantInt>(User->getOperand(1)))
830       return false;
831
832     const APInt &Cimm = cast<ConstantInt>(User->getOperand(1))->getValue();
833
834     if ((Cimm & (Cimm + 1)).getBoolValue())
835       return false;
836   }
837   return true;
838 }
839
840 /// SinkShiftAndTruncate - sink both shift and truncate instruction
841 /// to the use of truncate's BB.
842 static bool
843 SinkShiftAndTruncate(BinaryOperator *ShiftI, Instruction *User, ConstantInt *CI,
844                      DenseMap<BasicBlock *, BinaryOperator *> &InsertedShifts,
845                      const TargetLowering &TLI) {
846   BasicBlock *UserBB = User->getParent();
847   DenseMap<BasicBlock *, CastInst *> InsertedTruncs;
848   TruncInst *TruncI = dyn_cast<TruncInst>(User);
849   bool MadeChange = false;
850
851   for (Value::user_iterator TruncUI = TruncI->user_begin(),
852                             TruncE = TruncI->user_end();
853        TruncUI != TruncE;) {
854
855     Use &TruncTheUse = TruncUI.getUse();
856     Instruction *TruncUser = cast<Instruction>(*TruncUI);
857     // Preincrement use iterator so we don't invalidate it.
858
859     ++TruncUI;
860
861     int ISDOpcode = TLI.InstructionOpcodeToISD(TruncUser->getOpcode());
862     if (!ISDOpcode)
863       continue;
864
865     // If the use is actually a legal node, there will not be an
866     // implicit truncate.
867     // FIXME: always querying the result type is just an
868     // approximation; some nodes' legality is determined by the
869     // operand or other means. There's no good way to find out though.
870     if (TLI.isOperationLegalOrCustom(
871             ISDOpcode, TLI.getValueType(TruncUser->getType(), true)))
872       continue;
873
874     // Don't bother for PHI nodes.
875     if (isa<PHINode>(TruncUser))
876       continue;
877
878     BasicBlock *TruncUserBB = TruncUser->getParent();
879
880     if (UserBB == TruncUserBB)
881       continue;
882
883     BinaryOperator *&InsertedShift = InsertedShifts[TruncUserBB];
884     CastInst *&InsertedTrunc = InsertedTruncs[TruncUserBB];
885
886     if (!InsertedShift && !InsertedTrunc) {
887       BasicBlock::iterator InsertPt = TruncUserBB->getFirstInsertionPt();
888       // Sink the shift
889       if (ShiftI->getOpcode() == Instruction::AShr)
890         InsertedShift =
891             BinaryOperator::CreateAShr(ShiftI->getOperand(0), CI, "", InsertPt);
892       else
893         InsertedShift =
894             BinaryOperator::CreateLShr(ShiftI->getOperand(0), CI, "", InsertPt);
895
896       // Sink the trunc
897       BasicBlock::iterator TruncInsertPt = TruncUserBB->getFirstInsertionPt();
898       TruncInsertPt++;
899
900       InsertedTrunc = CastInst::Create(TruncI->getOpcode(), InsertedShift,
901                                        TruncI->getType(), "", TruncInsertPt);
902
903       MadeChange = true;
904
905       TruncTheUse = InsertedTrunc;
906     }
907   }
908   return MadeChange;
909 }
910
911 /// OptimizeExtractBits - sink the shift *right* instruction into user blocks if
912 /// the uses could potentially be combined with this shift instruction and
913 /// generate BitExtract instruction. It will only be applied if the architecture
914 /// supports BitExtract instruction. Here is an example:
915 /// BB1:
916 ///   %x.extract.shift = lshr i64 %arg1, 32
917 /// BB2:
918 ///   %x.extract.trunc = trunc i64 %x.extract.shift to i16
919 /// ==>
920 ///
921 /// BB2:
922 ///   %x.extract.shift.1 = lshr i64 %arg1, 32
923 ///   %x.extract.trunc = trunc i64 %x.extract.shift.1 to i16
924 ///
925 /// CodeGen will recoginze the pattern in BB2 and generate BitExtract
926 /// instruction.
927 /// Return true if any changes are made.
928 static bool OptimizeExtractBits(BinaryOperator *ShiftI, ConstantInt *CI,
929                                 const TargetLowering &TLI) {
930   BasicBlock *DefBB = ShiftI->getParent();
931
932   /// Only insert instructions in each block once.
933   DenseMap<BasicBlock *, BinaryOperator *> InsertedShifts;
934
935   bool shiftIsLegal = TLI.isTypeLegal(TLI.getValueType(ShiftI->getType()));
936
937   bool MadeChange = false;
938   for (Value::user_iterator UI = ShiftI->user_begin(), E = ShiftI->user_end();
939        UI != E;) {
940     Use &TheUse = UI.getUse();
941     Instruction *User = cast<Instruction>(*UI);
942     // Preincrement use iterator so we don't invalidate it.
943     ++UI;
944
945     // Don't bother for PHI nodes.
946     if (isa<PHINode>(User))
947       continue;
948
949     if (!isExtractBitsCandidateUse(User))
950       continue;
951
952     BasicBlock *UserBB = User->getParent();
953
954     if (UserBB == DefBB) {
955       // If the shift and truncate instruction are in the same BB. The use of
956       // the truncate(TruncUse) may still introduce another truncate if not
957       // legal. In this case, we would like to sink both shift and truncate
958       // instruction to the BB of TruncUse.
959       // for example:
960       // BB1:
961       // i64 shift.result = lshr i64 opnd, imm
962       // trunc.result = trunc shift.result to i16
963       //
964       // BB2:
965       //   ----> We will have an implicit truncate here if the architecture does
966       //   not have i16 compare.
967       // cmp i16 trunc.result, opnd2
968       //
969       if (isa<TruncInst>(User) && shiftIsLegal
970           // If the type of the truncate is legal, no trucate will be
971           // introduced in other basic blocks.
972           && (!TLI.isTypeLegal(TLI.getValueType(User->getType()))))
973         MadeChange =
974             SinkShiftAndTruncate(ShiftI, User, CI, InsertedShifts, TLI);
975
976       continue;
977     }
978     // If we have already inserted a shift into this block, use it.
979     BinaryOperator *&InsertedShift = InsertedShifts[UserBB];
980
981     if (!InsertedShift) {
982       BasicBlock::iterator InsertPt = UserBB->getFirstInsertionPt();
983
984       if (ShiftI->getOpcode() == Instruction::AShr)
985         InsertedShift =
986             BinaryOperator::CreateAShr(ShiftI->getOperand(0), CI, "", InsertPt);
987       else
988         InsertedShift =
989             BinaryOperator::CreateLShr(ShiftI->getOperand(0), CI, "", InsertPt);
990
991       MadeChange = true;
992     }
993
994     // Replace a use of the shift with a use of the new shift.
995     TheUse = InsertedShift;
996   }
997
998   // If we removed all uses, nuke the shift.
999   if (ShiftI->use_empty())
1000     ShiftI->eraseFromParent();
1001
1002   return MadeChange;
1003 }
1004
1005 //  ScalarizeMaskedLoad() translates masked load intrinsic, like 
1006 // <16 x i32 > @llvm.masked.load( <16 x i32>* %addr, i32 align,
1007 //                               <16 x i1> %mask, <16 x i32> %passthru)
1008 // to a chain of basic blocks, whith loading element one-by-one if
1009 // the appropriate mask bit is set
1010 // 
1011 //  %1 = bitcast i8* %addr to i32*
1012 //  %2 = extractelement <16 x i1> %mask, i32 0
1013 //  %3 = icmp eq i1 %2, true
1014 //  br i1 %3, label %cond.load, label %else
1015 //
1016 //cond.load:                                        ; preds = %0
1017 //  %4 = getelementptr i32* %1, i32 0
1018 //  %5 = load i32* %4
1019 //  %6 = insertelement <16 x i32> undef, i32 %5, i32 0
1020 //  br label %else
1021 //
1022 //else:                                             ; preds = %0, %cond.load
1023 //  %res.phi.else = phi <16 x i32> [ %6, %cond.load ], [ undef, %0 ]
1024 //  %7 = extractelement <16 x i1> %mask, i32 1
1025 //  %8 = icmp eq i1 %7, true
1026 //  br i1 %8, label %cond.load1, label %else2
1027 //
1028 //cond.load1:                                       ; preds = %else
1029 //  %9 = getelementptr i32* %1, i32 1
1030 //  %10 = load i32* %9
1031 //  %11 = insertelement <16 x i32> %res.phi.else, i32 %10, i32 1
1032 //  br label %else2
1033 //
1034 //else2:                                            ; preds = %else, %cond.load1
1035 //  %res.phi.else3 = phi <16 x i32> [ %11, %cond.load1 ], [ %res.phi.else, %else ]
1036 //  %12 = extractelement <16 x i1> %mask, i32 2
1037 //  %13 = icmp eq i1 %12, true
1038 //  br i1 %13, label %cond.load4, label %else5
1039 //
1040 static void ScalarizeMaskedLoad(CallInst *CI) {
1041   Value *Ptr  = CI->getArgOperand(0);
1042   Value *Src0 = CI->getArgOperand(3);
1043   Value *Mask = CI->getArgOperand(2);
1044   VectorType *VecType = dyn_cast<VectorType>(CI->getType());
1045   Type *EltTy = VecType->getElementType();
1046
1047   assert(VecType && "Unexpected return type of masked load intrinsic");
1048
1049   IRBuilder<> Builder(CI->getContext());
1050   Instruction *InsertPt = CI;
1051   BasicBlock *IfBlock = CI->getParent();
1052   BasicBlock *CondBlock = nullptr;
1053   BasicBlock *PrevIfBlock = CI->getParent();
1054   Builder.SetInsertPoint(InsertPt);
1055
1056   Builder.SetCurrentDebugLocation(CI->getDebugLoc());
1057
1058   // Bitcast %addr fron i8* to EltTy*
1059   Type *NewPtrType =
1060     EltTy->getPointerTo(cast<PointerType>(Ptr->getType())->getAddressSpace());
1061   Value *FirstEltPtr = Builder.CreateBitCast(Ptr, NewPtrType);
1062   Value *UndefVal = UndefValue::get(VecType);
1063
1064   // The result vector
1065   Value *VResult = UndefVal;
1066
1067   PHINode *Phi = nullptr;
1068   Value *PrevPhi = UndefVal;
1069
1070   unsigned VectorWidth = VecType->getNumElements();
1071   for (unsigned Idx = 0; Idx < VectorWidth; ++Idx) {
1072
1073     // Fill the "else" block, created in the previous iteration
1074     //
1075     //  %res.phi.else3 = phi <16 x i32> [ %11, %cond.load1 ], [ %res.phi.else, %else ]
1076     //  %mask_1 = extractelement <16 x i1> %mask, i32 Idx
1077     //  %to_load = icmp eq i1 %mask_1, true
1078     //  br i1 %to_load, label %cond.load, label %else
1079     //
1080     if (Idx > 0) {
1081       Phi = Builder.CreatePHI(VecType, 2, "res.phi.else");
1082       Phi->addIncoming(VResult, CondBlock);
1083       Phi->addIncoming(PrevPhi, PrevIfBlock);
1084       PrevPhi = Phi;
1085       VResult = Phi;
1086     }
1087
1088     Value *Predicate = Builder.CreateExtractElement(Mask, Builder.getInt32(Idx));
1089     Value *Cmp = Builder.CreateICmp(ICmpInst::ICMP_EQ, Predicate,
1090                                     ConstantInt::get(Predicate->getType(), 1));
1091
1092     // Create "cond" block
1093     //
1094     //  %EltAddr = getelementptr i32* %1, i32 0
1095     //  %Elt = load i32* %EltAddr
1096     //  VResult = insertelement <16 x i32> VResult, i32 %Elt, i32 Idx
1097     //
1098     CondBlock = IfBlock->splitBasicBlock(InsertPt, "cond.load");
1099     Builder.SetInsertPoint(InsertPt);
1100     
1101     Value* Gep = Builder.CreateInBoundsGEP(FirstEltPtr, Builder.getInt32(Idx));
1102     LoadInst* Load = Builder.CreateLoad(Gep, false);
1103     VResult = Builder.CreateInsertElement(VResult, Load, Builder.getInt32(Idx));
1104
1105     // Create "else" block, fill it in the next iteration
1106     BasicBlock *NewIfBlock = CondBlock->splitBasicBlock(InsertPt, "else");
1107     Builder.SetInsertPoint(InsertPt);
1108     Instruction *OldBr = IfBlock->getTerminator();
1109     BranchInst::Create(CondBlock, NewIfBlock, Cmp, OldBr);
1110     OldBr->eraseFromParent();
1111     PrevIfBlock = IfBlock;
1112     IfBlock = NewIfBlock;
1113   }
1114
1115   Phi = Builder.CreatePHI(VecType, 2, "res.phi.select");
1116   Phi->addIncoming(VResult, CondBlock);
1117   Phi->addIncoming(PrevPhi, PrevIfBlock);
1118   Value *NewI = Builder.CreateSelect(Mask, Phi, Src0);
1119   CI->replaceAllUsesWith(NewI);
1120   CI->eraseFromParent();
1121 }
1122
1123 //  ScalarizeMaskedStore() translates masked store intrinsic, like
1124 // void @llvm.masked.store(<16 x i32> %src, <16 x i32>* %addr, i32 align,
1125 //                               <16 x i1> %mask)
1126 // to a chain of basic blocks, that stores element one-by-one if
1127 // the appropriate mask bit is set
1128 //
1129 //   %1 = bitcast i8* %addr to i32*
1130 //   %2 = extractelement <16 x i1> %mask, i32 0
1131 //   %3 = icmp eq i1 %2, true
1132 //   br i1 %3, label %cond.store, label %else
1133 //
1134 // cond.store:                                       ; preds = %0
1135 //   %4 = extractelement <16 x i32> %val, i32 0
1136 //   %5 = getelementptr i32* %1, i32 0
1137 //   store i32 %4, i32* %5
1138 //   br label %else
1139 // 
1140 // else:                                             ; preds = %0, %cond.store
1141 //   %6 = extractelement <16 x i1> %mask, i32 1
1142 //   %7 = icmp eq i1 %6, true
1143 //   br i1 %7, label %cond.store1, label %else2
1144 // 
1145 // cond.store1:                                      ; preds = %else
1146 //   %8 = extractelement <16 x i32> %val, i32 1
1147 //   %9 = getelementptr i32* %1, i32 1
1148 //   store i32 %8, i32* %9
1149 //   br label %else2
1150 //   . . .
1151 static void ScalarizeMaskedStore(CallInst *CI) {
1152   Value *Ptr  = CI->getArgOperand(1);
1153   Value *Src = CI->getArgOperand(0);
1154   Value *Mask = CI->getArgOperand(3);
1155
1156   VectorType *VecType = dyn_cast<VectorType>(Src->getType());
1157   Type *EltTy = VecType->getElementType();
1158
1159   assert(VecType && "Unexpected data type in masked store intrinsic");
1160
1161   IRBuilder<> Builder(CI->getContext());
1162   Instruction *InsertPt = CI;
1163   BasicBlock *IfBlock = CI->getParent();
1164   Builder.SetInsertPoint(InsertPt);
1165   Builder.SetCurrentDebugLocation(CI->getDebugLoc());
1166
1167   // Bitcast %addr fron i8* to EltTy*
1168   Type *NewPtrType =
1169     EltTy->getPointerTo(cast<PointerType>(Ptr->getType())->getAddressSpace());
1170   Value *FirstEltPtr = Builder.CreateBitCast(Ptr, NewPtrType);
1171
1172   unsigned VectorWidth = VecType->getNumElements();
1173   for (unsigned Idx = 0; Idx < VectorWidth; ++Idx) {
1174
1175     // Fill the "else" block, created in the previous iteration
1176     //
1177     //  %mask_1 = extractelement <16 x i1> %mask, i32 Idx
1178     //  %to_store = icmp eq i1 %mask_1, true
1179     //  br i1 %to_load, label %cond.store, label %else
1180     //
1181     Value *Predicate = Builder.CreateExtractElement(Mask, Builder.getInt32(Idx));
1182     Value *Cmp = Builder.CreateICmp(ICmpInst::ICMP_EQ, Predicate,
1183                                     ConstantInt::get(Predicate->getType(), 1));
1184
1185     // Create "cond" block
1186     //
1187     //  %OneElt = extractelement <16 x i32> %Src, i32 Idx
1188     //  %EltAddr = getelementptr i32* %1, i32 0
1189     //  %store i32 %OneElt, i32* %EltAddr
1190     //
1191     BasicBlock *CondBlock = IfBlock->splitBasicBlock(InsertPt, "cond.store");
1192     Builder.SetInsertPoint(InsertPt);
1193     
1194     Value *OneElt = Builder.CreateExtractElement(Src, Builder.getInt32(Idx));
1195     Value* Gep = Builder.CreateInBoundsGEP(FirstEltPtr, Builder.getInt32(Idx));
1196     Builder.CreateStore(OneElt, Gep);
1197
1198     // Create "else" block, fill it in the next iteration
1199     BasicBlock *NewIfBlock = CondBlock->splitBasicBlock(InsertPt, "else");
1200     Builder.SetInsertPoint(InsertPt);
1201     Instruction *OldBr = IfBlock->getTerminator();
1202     BranchInst::Create(CondBlock, NewIfBlock, Cmp, OldBr);
1203     OldBr->eraseFromParent();
1204     IfBlock = NewIfBlock;
1205   }
1206   CI->eraseFromParent();
1207 }
1208
1209 bool CodeGenPrepare::OptimizeCallInst(CallInst *CI, bool& ModifiedDT) {
1210   BasicBlock *BB = CI->getParent();
1211
1212   // Lower inline assembly if we can.
1213   // If we found an inline asm expession, and if the target knows how to
1214   // lower it to normal LLVM code, do so now.
1215   if (TLI && isa<InlineAsm>(CI->getCalledValue())) {
1216     if (TLI->ExpandInlineAsm(CI)) {
1217       // Avoid invalidating the iterator.
1218       CurInstIterator = BB->begin();
1219       // Avoid processing instructions out of order, which could cause
1220       // reuse before a value is defined.
1221       SunkAddrs.clear();
1222       return true;
1223     }
1224     // Sink address computing for memory operands into the block.
1225     if (OptimizeInlineAsmInst(CI))
1226       return true;
1227   }
1228
1229   IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(CI);
1230   if (II) {
1231     switch (II->getIntrinsicID()) {
1232     default: break;
1233     case Intrinsic::objectsize: {
1234       // Lower all uses of llvm.objectsize.*
1235       bool Min = (cast<ConstantInt>(II->getArgOperand(1))->getZExtValue() == 1);
1236       Type *ReturnTy = CI->getType();
1237       Constant *RetVal = ConstantInt::get(ReturnTy, Min ? 0 : -1ULL);
1238
1239       // Substituting this can cause recursive simplifications, which can
1240       // invalidate our iterator.  Use a WeakVH to hold onto it in case this
1241       // happens.
1242       WeakVH IterHandle(CurInstIterator);
1243
1244       replaceAndRecursivelySimplify(CI, RetVal,
1245                                     TLI ? TLI->getDataLayout() : nullptr,
1246                                     TLInfo, ModifiedDT ? nullptr : DT);
1247
1248       // If the iterator instruction was recursively deleted, start over at the
1249       // start of the block.
1250       if (IterHandle != CurInstIterator) {
1251         CurInstIterator = BB->begin();
1252         SunkAddrs.clear();
1253       }
1254       return true;
1255     }
1256     case Intrinsic::masked_load: {
1257       // Scalarize unsupported vector masked load
1258       if (!TTI->isLegalMaskedLoad(CI->getType(), 1)) {
1259         ScalarizeMaskedLoad(CI);
1260         ModifiedDT = true;
1261         return true;
1262       }
1263       return false;
1264     }
1265     case Intrinsic::masked_store: {
1266       if (!TTI->isLegalMaskedStore(CI->getArgOperand(0)->getType(), 1)) {
1267         ScalarizeMaskedStore(CI);
1268         ModifiedDT = true;
1269         return true;
1270       }
1271       return false;
1272     }
1273     }
1274
1275     if (TLI) {
1276       SmallVector<Value*, 2> PtrOps;
1277       Type *AccessTy;
1278       if (TLI->GetAddrModeArguments(II, PtrOps, AccessTy))
1279         while (!PtrOps.empty())
1280           if (OptimizeMemoryInst(II, PtrOps.pop_back_val(), AccessTy))
1281             return true;
1282     }
1283   }
1284
1285   // From here on out we're working with named functions.
1286   if (!CI->getCalledFunction()) return false;
1287
1288   // We'll need DataLayout from here on out.
1289   const DataLayout *TD = TLI ? TLI->getDataLayout() : nullptr;
1290   if (!TD) return false;
1291
1292   // Lower all default uses of _chk calls.  This is very similar
1293   // to what InstCombineCalls does, but here we are only lowering calls
1294   // to fortified library functions (e.g. __memcpy_chk) that have the default
1295   // "don't know" as the objectsize.  Anything else should be left alone.
1296   FortifiedLibCallSimplifier Simplifier(TD, TLInfo, true);
1297   if (Value *V = Simplifier.optimizeCall(CI)) {
1298     CI->replaceAllUsesWith(V);
1299     CI->eraseFromParent();
1300     return true;
1301   }
1302   return false;
1303 }
1304
1305 /// DupRetToEnableTailCallOpts - Look for opportunities to duplicate return
1306 /// instructions to the predecessor to enable tail call optimizations. The
1307 /// case it is currently looking for is:
1308 /// @code
1309 /// bb0:
1310 ///   %tmp0 = tail call i32 @f0()
1311 ///   br label %return
1312 /// bb1:
1313 ///   %tmp1 = tail call i32 @f1()
1314 ///   br label %return
1315 /// bb2:
1316 ///   %tmp2 = tail call i32 @f2()
1317 ///   br label %return
1318 /// return:
1319 ///   %retval = phi i32 [ %tmp0, %bb0 ], [ %tmp1, %bb1 ], [ %tmp2, %bb2 ]
1320 ///   ret i32 %retval
1321 /// @endcode
1322 ///
1323 /// =>
1324 ///
1325 /// @code
1326 /// bb0:
1327 ///   %tmp0 = tail call i32 @f0()
1328 ///   ret i32 %tmp0
1329 /// bb1:
1330 ///   %tmp1 = tail call i32 @f1()
1331 ///   ret i32 %tmp1
1332 /// bb2:
1333 ///   %tmp2 = tail call i32 @f2()
1334 ///   ret i32 %tmp2
1335 /// @endcode
1336 bool CodeGenPrepare::DupRetToEnableTailCallOpts(BasicBlock *BB) {
1337   if (!TLI)
1338     return false;
1339
1340   ReturnInst *RI = dyn_cast<ReturnInst>(BB->getTerminator());
1341   if (!RI)
1342     return false;
1343
1344   PHINode *PN = nullptr;
1345   BitCastInst *BCI = nullptr;
1346   Value *V = RI->getReturnValue();
1347   if (V) {
1348     BCI = dyn_cast<BitCastInst>(V);
1349     if (BCI)
1350       V = BCI->getOperand(0);
1351
1352     PN = dyn_cast<PHINode>(V);
1353     if (!PN)
1354       return false;
1355   }
1356
1357   if (PN && PN->getParent() != BB)
1358     return false;
1359
1360   // It's not safe to eliminate the sign / zero extension of the return value.
1361   // See llvm::isInTailCallPosition().
1362   const Function *F = BB->getParent();
1363   AttributeSet CallerAttrs = F->getAttributes();
1364   if (CallerAttrs.hasAttribute(AttributeSet::ReturnIndex, Attribute::ZExt) ||
1365       CallerAttrs.hasAttribute(AttributeSet::ReturnIndex, Attribute::SExt))
1366     return false;
1367
1368   // Make sure there are no instructions between the PHI and return, or that the
1369   // return is the first instruction in the block.
1370   if (PN) {
1371     BasicBlock::iterator BI = BB->begin();
1372     do { ++BI; } while (isa<DbgInfoIntrinsic>(BI));
1373     if (&*BI == BCI)
1374       // Also skip over the bitcast.
1375       ++BI;
1376     if (&*BI != RI)
1377       return false;
1378   } else {
1379     BasicBlock::iterator BI = BB->begin();
1380     while (isa<DbgInfoIntrinsic>(BI)) ++BI;
1381     if (&*BI != RI)
1382       return false;
1383   }
1384
1385   /// Only dup the ReturnInst if the CallInst is likely to be emitted as a tail
1386   /// call.
1387   SmallVector<CallInst*, 4> TailCalls;
1388   if (PN) {
1389     for (unsigned I = 0, E = PN->getNumIncomingValues(); I != E; ++I) {
1390       CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(PN->getIncomingValue(I));
1391       // Make sure the phi value is indeed produced by the tail call.
1392       if (CI && CI->hasOneUse() && CI->getParent() == PN->getIncomingBlock(I) &&
1393           TLI->mayBeEmittedAsTailCall(CI))
1394         TailCalls.push_back(CI);
1395     }
1396   } else {
1397     SmallPtrSet<BasicBlock*, 4> VisitedBBs;
1398     for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), PE = pred_end(BB); PI != PE; ++PI) {
1399       if (!VisitedBBs.insert(*PI).second)
1400         continue;
1401
1402       BasicBlock::InstListType &InstList = (*PI)->getInstList();
1403       BasicBlock::InstListType::reverse_iterator RI = InstList.rbegin();
1404       BasicBlock::InstListType::reverse_iterator RE = InstList.rend();
1405       do { ++RI; } while (RI != RE && isa<DbgInfoIntrinsic>(&*RI));
1406       if (RI == RE)
1407         continue;
1408
1409       CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(&*RI);
1410       if (CI && CI->use_empty() && TLI->mayBeEmittedAsTailCall(CI))
1411         TailCalls.push_back(CI);
1412     }
1413   }
1414
1415   bool Changed = false;
1416   for (unsigned i = 0, e = TailCalls.size(); i != e; ++i) {
1417     CallInst *CI = TailCalls[i];
1418     CallSite CS(CI);
1419
1420     // Conservatively require the attributes of the call to match those of the
1421     // return. Ignore noalias because it doesn't affect the call sequence.
1422     AttributeSet CalleeAttrs = CS.getAttributes();
1423     if (AttrBuilder(CalleeAttrs, AttributeSet::ReturnIndex).
1424           removeAttribute(Attribute::NoAlias) !=
1425         AttrBuilder(CalleeAttrs, AttributeSet::ReturnIndex).
1426           removeAttribute(Attribute::NoAlias))
1427       continue;
1428
1429     // Make sure the call instruction is followed by an unconditional branch to
1430     // the return block.
1431     BasicBlock *CallBB = CI->getParent();
1432     BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(CallBB->getTerminator());
1433     if (!BI || !BI->isUnconditional() || BI->getSuccessor(0) != BB)
1434       continue;
1435
1436     // Duplicate the return into CallBB.
1437     (void)FoldReturnIntoUncondBranch(RI, BB, CallBB);
1438     ModifiedDT = Changed = true;
1439     ++NumRetsDup;
1440   }
1441
1442   // If we eliminated all predecessors of the block, delete the block now.
1443   if (Changed && !BB->hasAddressTaken() && pred_begin(BB) == pred_end(BB))
1444     BB->eraseFromParent();
1445
1446   return Changed;
1447 }
1448
1449 //===----------------------------------------------------------------------===//
1450 // Memory Optimization
1451 //===----------------------------------------------------------------------===//
1452
1453 namespace {
1454
1455 /// ExtAddrMode - This is an extended version of TargetLowering::AddrMode
1456 /// which holds actual Value*'s for register values.
1457 struct ExtAddrMode : public TargetLowering::AddrMode {
1458   Value *BaseReg;
1459   Value *ScaledReg;
1460   ExtAddrMode() : BaseReg(nullptr), ScaledReg(nullptr) {}
1461   void print(raw_ostream &OS) const;
1462   void dump() const;
1463
1464   bool operator==(const ExtAddrMode& O) const {
1465     return (BaseReg == O.BaseReg) && (ScaledReg == O.ScaledReg) &&
1466            (BaseGV == O.BaseGV) && (BaseOffs == O.BaseOffs) &&
1467            (HasBaseReg == O.HasBaseReg) && (Scale == O.Scale);
1468   }
1469 };
1470
1471 #ifndef NDEBUG
1472 static inline raw_ostream &operator<<(raw_ostream &OS, const ExtAddrMode &AM) {
1473   AM.print(OS);
1474   return OS;
1475 }
1476 #endif
1477
1478 void ExtAddrMode::print(raw_ostream &OS) const {
1479   bool NeedPlus = false;
1480   OS << "[";
1481   if (BaseGV) {
1482     OS << (NeedPlus ? " + " : "")
1483        << "GV:";
1484     BaseGV->printAsOperand(OS, /*PrintType=*/false);
1485     NeedPlus = true;
1486   }
1487
1488   if (BaseOffs) {
1489     OS << (NeedPlus ? " + " : "")
1490        << BaseOffs;
1491     NeedPlus = true;
1492   }
1493
1494   if (BaseReg) {
1495     OS << (NeedPlus ? " + " : "")
1496        << "Base:";
1497     BaseReg->printAsOperand(OS, /*PrintType=*/false);
1498     NeedPlus = true;
1499   }
1500   if (Scale) {
1501     OS << (NeedPlus ? " + " : "")
1502        << Scale << "*";
1503     ScaledReg->printAsOperand(OS, /*PrintType=*/false);
1504   }
1505
1506   OS << ']';
1507 }
1508
1509 #if !defined(NDEBUG) || defined(LLVM_ENABLE_DUMP)
1510 void ExtAddrMode::dump() const {
1511   print(dbgs());
1512   dbgs() << '\n';
1513 }
1514 #endif
1515
1516 /// \brief This class provides transaction based operation on the IR.
1517 /// Every change made through this class is recorded in the internal state and
1518 /// can be undone (rollback) until commit is called.
1519 class TypePromotionTransaction {
1520
1521   /// \brief This represents the common interface of the individual transaction.
1522   /// Each class implements the logic for doing one specific modification on
1523   /// the IR via the TypePromotionTransaction.
1524   class TypePromotionAction {
1525   protected:
1526     /// The Instruction modified.
1527     Instruction *Inst;
1528
1529   public:
1530     /// \brief Constructor of the action.
1531     /// The constructor performs the related action on the IR.
1532     TypePromotionAction(Instruction *Inst) : Inst(Inst) {}
1533
1534     virtual ~TypePromotionAction() {}
1535
1536     /// \brief Undo the modification done by this action.
1537     /// When this method is called, the IR must be in the same state as it was
1538     /// before this action was applied.
1539     /// \pre Undoing the action works if and only if the IR is in the exact same
1540     /// state as it was directly after this action was applied.
1541     virtual void undo() = 0;
1542
1543     /// \brief Advocate every change made by this action.
1544     /// When the results on the IR of the action are to be kept, it is important
1545     /// to call this function, otherwise hidden information may be kept forever.
1546     virtual void commit() {
1547       // Nothing to be done, this action is not doing anything.
1548     }
1549   };
1550
1551   /// \brief Utility to remember the position of an instruction.
1552   class InsertionHandler {
1553     /// Position of an instruction.
1554     /// Either an instruction:
1555     /// - Is the first in a basic block: BB is used.
1556     /// - Has a previous instructon: PrevInst is used.
1557     union {
1558       Instruction *PrevInst;
1559       BasicBlock *BB;
1560     } Point;
1561     /// Remember whether or not the instruction had a previous instruction.
1562     bool HasPrevInstruction;
1563
1564   public:
1565     /// \brief Record the position of \p Inst.
1566     InsertionHandler(Instruction *Inst) {
1567       BasicBlock::iterator It = Inst;
1568       HasPrevInstruction = (It != (Inst->getParent()->begin()));
1569       if (HasPrevInstruction)
1570         Point.PrevInst = --It;
1571       else
1572         Point.BB = Inst->getParent();
1573     }
1574
1575     /// \brief Insert \p Inst at the recorded position.
1576     void insert(Instruction *Inst) {
1577       if (HasPrevInstruction) {
1578         if (Inst->getParent())
1579           Inst->removeFromParent();
1580         Inst->insertAfter(Point.PrevInst);
1581       } else {
1582         Instruction *Position = Point.BB->getFirstInsertionPt();
1583         if (Inst->getParent())
1584           Inst->moveBefore(Position);
1585         else
1586           Inst->insertBefore(Position);
1587       }
1588     }
1589   };
1590
1591   /// \brief Move an instruction before another.
1592   class InstructionMoveBefore : public TypePromotionAction {
1593     /// Original position of the instruction.
1594     InsertionHandler Position;
1595
1596   public:
1597     /// \brief Move \p Inst before \p Before.
1598     InstructionMoveBefore(Instruction *Inst, Instruction *Before)
1599         : TypePromotionAction(Inst), Position(Inst) {
1600       DEBUG(dbgs() << "Do: move: " << *Inst << "\nbefore: " << *Before << "\n");
1601       Inst->moveBefore(Before);
1602     }
1603
1604     /// \brief Move the instruction back to its original position.
1605     void undo() override {
1606       DEBUG(dbgs() << "Undo: moveBefore: " << *Inst << "\n");
1607       Position.insert(Inst);
1608     }
1609   };
1610
1611   /// \brief Set the operand of an instruction with a new value.
1612   class OperandSetter : public TypePromotionAction {
1613     /// Original operand of the instruction.
1614     Value *Origin;
1615     /// Index of the modified instruction.
1616     unsigned Idx;
1617
1618   public:
1619     /// \brief Set \p Idx operand of \p Inst with \p NewVal.
1620     OperandSetter(Instruction *Inst, unsigned Idx, Value *NewVal)
1621         : TypePromotionAction(Inst), Idx(Idx) {
1622       DEBUG(dbgs() << "Do: setOperand: " << Idx << "\n"
1623                    << "for:" << *Inst << "\n"
1624                    << "with:" << *NewVal << "\n");
1625       Origin = Inst->getOperand(Idx);
1626       Inst->setOperand(Idx, NewVal);
1627     }
1628
1629     /// \brief Restore the original value of the instruction.
1630     void undo() override {
1631       DEBUG(dbgs() << "Undo: setOperand:" << Idx << "\n"
1632                    << "for: " << *Inst << "\n"
1633                    << "with: " << *Origin << "\n");
1634       Inst->setOperand(Idx, Origin);
1635     }
1636   };
1637
1638   /// \brief Hide the operands of an instruction.
1639   /// Do as if this instruction was not using any of its operands.
1640   class OperandsHider : public TypePromotionAction {
1641     /// The list of original operands.
1642     SmallVector<Value *, 4> OriginalValues;
1643
1644   public:
1645     /// \brief Remove \p Inst from the uses of the operands of \p Inst.
1646     OperandsHider(Instruction *Inst) : TypePromotionAction(Inst) {
1647       DEBUG(dbgs() << "Do: OperandsHider: " << *Inst << "\n");
1648       unsigned NumOpnds = Inst->getNumOperands();
1649       OriginalValues.reserve(NumOpnds);
1650       for (unsigned It = 0; It < NumOpnds; ++It) {
1651         // Save the current operand.
1652         Value *Val = Inst->getOperand(It);
1653         OriginalValues.push_back(Val);
1654         // Set a dummy one.
1655         // We could use OperandSetter here, but that would implied an overhead
1656         // that we are not willing to pay.
1657         Inst->setOperand(It, UndefValue::get(Val->getType()));
1658       }
1659     }
1660
1661     /// \brief Restore the original list of uses.
1662     void undo() override {
1663       DEBUG(dbgs() << "Undo: OperandsHider: " << *Inst << "\n");
1664       for (unsigned It = 0, EndIt = OriginalValues.size(); It != EndIt; ++It)
1665         Inst->setOperand(It, OriginalValues[It]);
1666     }
1667   };
1668
1669   /// \brief Build a truncate instruction.
1670   class TruncBuilder : public TypePromotionAction {
1671     Value *Val;
1672   public:
1673     /// \brief Build a truncate instruction of \p Opnd producing a \p Ty
1674     /// result.
1675     /// trunc Opnd to Ty.
1676     TruncBuilder(Instruction *Opnd, Type *Ty) : TypePromotionAction(Opnd) {
1677       IRBuilder<> Builder(Opnd);
1678       Val = Builder.CreateTrunc(Opnd, Ty, "promoted");
1679       DEBUG(dbgs() << "Do: TruncBuilder: " << *Val << "\n");
1680     }
1681
1682     /// \brief Get the built value.
1683     Value *getBuiltValue() { return Val; }
1684
1685     /// \brief Remove the built instruction.
1686     void undo() override {
1687       DEBUG(dbgs() << "Undo: TruncBuilder: " << *Val << "\n");
1688       if (Instruction *IVal = dyn_cast<Instruction>(Val))
1689         IVal->eraseFromParent();
1690     }
1691   };
1692
1693   /// \brief Build a sign extension instruction.
1694   class SExtBuilder : public TypePromotionAction {
1695     Value *Val;
1696   public:
1697     /// \brief Build a sign extension instruction of \p Opnd producing a \p Ty
1698     /// result.
1699     /// sext Opnd to Ty.
1700     SExtBuilder(Instruction *InsertPt, Value *Opnd, Type *Ty)
1701         : TypePromotionAction(InsertPt) {
1702       IRBuilder<> Builder(InsertPt);
1703       Val = Builder.CreateSExt(Opnd, Ty, "promoted");
1704       DEBUG(dbgs() << "Do: SExtBuilder: " << *Val << "\n");
1705     }
1706
1707     /// \brief Get the built value.
1708     Value *getBuiltValue() { return Val; }
1709
1710     /// \brief Remove the built instruction.
1711     void undo() override {
1712       DEBUG(dbgs() << "Undo: SExtBuilder: " << *Val << "\n");
1713       if (Instruction *IVal = dyn_cast<Instruction>(Val))
1714         IVal->eraseFromParent();
1715     }
1716   };
1717
1718   /// \brief Build a zero extension instruction.
1719   class ZExtBuilder : public TypePromotionAction {
1720     Value *Val;
1721   public:
1722     /// \brief Build a zero extension instruction of \p Opnd producing a \p Ty
1723     /// result.
1724     /// zext Opnd to Ty.
1725     ZExtBuilder(Instruction *InsertPt, Value *Opnd, Type *Ty)
1726         : TypePromotionAction(InsertPt) {
1727       IRBuilder<> Builder(InsertPt);
1728       Val = Builder.CreateZExt(Opnd, Ty, "promoted");
1729       DEBUG(dbgs() << "Do: ZExtBuilder: " << *Val << "\n");
1730     }
1731
1732     /// \brief Get the built value.
1733     Value *getBuiltValue() { return Val; }
1734
1735     /// \brief Remove the built instruction.
1736     void undo() override {
1737       DEBUG(dbgs() << "Undo: ZExtBuilder: " << *Val << "\n");
1738       if (Instruction *IVal = dyn_cast<Instruction>(Val))
1739         IVal->eraseFromParent();
1740     }
1741   };
1742
1743   /// \brief Mutate an instruction to another type.
1744   class TypeMutator : public TypePromotionAction {
1745     /// Record the original type.
1746     Type *OrigTy;
1747
1748   public:
1749     /// \brief Mutate the type of \p Inst into \p NewTy.
1750     TypeMutator(Instruction *Inst, Type *NewTy)
1751         : TypePromotionAction(Inst), OrigTy(Inst->getType()) {
1752       DEBUG(dbgs() << "Do: MutateType: " << *Inst << " with " << *NewTy
1753                    << "\n");
1754       Inst->mutateType(NewTy);
1755     }
1756
1757     /// \brief Mutate the instruction back to its original type.
1758     void undo() override {
1759       DEBUG(dbgs() << "Undo: MutateType: " << *Inst << " with " << *OrigTy
1760                    << "\n");
1761       Inst->mutateType(OrigTy);
1762     }
1763   };
1764
1765   /// \brief Replace the uses of an instruction by another instruction.
1766   class UsesReplacer : public TypePromotionAction {
1767     /// Helper structure to keep track of the replaced uses.
1768     struct InstructionAndIdx {
1769       /// The instruction using the instruction.
1770       Instruction *Inst;
1771       /// The index where this instruction is used for Inst.
1772       unsigned Idx;
1773       InstructionAndIdx(Instruction *Inst, unsigned Idx)
1774           : Inst(Inst), Idx(Idx) {}
1775     };
1776
1777     /// Keep track of the original uses (pair Instruction, Index).
1778     SmallVector<InstructionAndIdx, 4> OriginalUses;
1779     typedef SmallVectorImpl<InstructionAndIdx>::iterator use_iterator;
1780
1781   public:
1782     /// \brief Replace all the use of \p Inst by \p New.
1783     UsesReplacer(Instruction *Inst, Value *New) : TypePromotionAction(Inst) {
1784       DEBUG(dbgs() << "Do: UsersReplacer: " << *Inst << " with " << *New
1785                    << "\n");
1786       // Record the original uses.
1787       for (Use &U : Inst->uses()) {
1788         Instruction *UserI = cast<Instruction>(U.getUser());
1789         OriginalUses.push_back(InstructionAndIdx(UserI, U.getOperandNo()));
1790       }
1791       // Now, we can replace the uses.
1792       Inst->replaceAllUsesWith(New);
1793     }
1794
1795     /// \brief Reassign the original uses of Inst to Inst.
1796     void undo() override {
1797       DEBUG(dbgs() << "Undo: UsersReplacer: " << *Inst << "\n");
1798       for (use_iterator UseIt = OriginalUses.begin(),
1799                         EndIt = OriginalUses.end();
1800            UseIt != EndIt; ++UseIt) {
1801         UseIt->Inst->setOperand(UseIt->Idx, Inst);
1802       }
1803     }
1804   };
1805
1806   /// \brief Remove an instruction from the IR.
1807   class InstructionRemover : public TypePromotionAction {
1808     /// Original position of the instruction.
1809     InsertionHandler Inserter;
1810     /// Helper structure to hide all the link to the instruction. In other
1811     /// words, this helps to do as if the instruction was removed.
1812     OperandsHider Hider;
1813     /// Keep track of the uses replaced, if any.
1814     UsesReplacer *Replacer;
1815
1816   public:
1817     /// \brief Remove all reference of \p Inst and optinally replace all its
1818     /// uses with New.
1819     /// \pre If !Inst->use_empty(), then New != nullptr
1820     InstructionRemover(Instruction *Inst, Value *New = nullptr)
1821         : TypePromotionAction(Inst), Inserter(Inst), Hider(Inst),
1822           Replacer(nullptr) {
1823       if (New)
1824         Replacer = new UsesReplacer(Inst, New);
1825       DEBUG(dbgs() << "Do: InstructionRemover: " << *Inst << "\n");
1826       Inst->removeFromParent();
1827     }
1828
1829     ~InstructionRemover() { delete Replacer; }
1830
1831     /// \brief Really remove the instruction.
1832     void commit() override { delete Inst; }
1833
1834     /// \brief Resurrect the instruction and reassign it to the proper uses if
1835     /// new value was provided when build this action.
1836     void undo() override {
1837       DEBUG(dbgs() << "Undo: InstructionRemover: " << *Inst << "\n");
1838       Inserter.insert(Inst);
1839       if (Replacer)
1840         Replacer->undo();
1841       Hider.undo();
1842     }
1843   };
1844
1845 public:
1846   /// Restoration point.
1847   /// The restoration point is a pointer to an action instead of an iterator
1848   /// because the iterator may be invalidated but not the pointer.
1849   typedef const TypePromotionAction *ConstRestorationPt;
1850   /// Advocate every changes made in that transaction.
1851   void commit();
1852   /// Undo all the changes made after the given point.
1853   void rollback(ConstRestorationPt Point);
1854   /// Get the current restoration point.
1855   ConstRestorationPt getRestorationPoint() const;
1856
1857   /// \name API for IR modification with state keeping to support rollback.
1858   /// @{
1859   /// Same as Instruction::setOperand.
1860   void setOperand(Instruction *Inst, unsigned Idx, Value *NewVal);
1861   /// Same as Instruction::eraseFromParent.
1862   void eraseInstruction(Instruction *Inst, Value *NewVal = nullptr);
1863   /// Same as Value::replaceAllUsesWith.
1864   void replaceAllUsesWith(Instruction *Inst, Value *New);
1865   /// Same as Value::mutateType.
1866   void mutateType(Instruction *Inst, Type *NewTy);
1867   /// Same as IRBuilder::createTrunc.
1868   Value *createTrunc(Instruction *Opnd, Type *Ty);
1869   /// Same as IRBuilder::createSExt.
1870   Value *createSExt(Instruction *Inst, Value *Opnd, Type *Ty);
1871   /// Same as IRBuilder::createZExt.
1872   Value *createZExt(Instruction *Inst, Value *Opnd, Type *Ty);
1873   /// Same as Instruction::moveBefore.
1874   void moveBefore(Instruction *Inst, Instruction *Before);
1875   /// @}
1876
1877 private:
1878   /// The ordered list of actions made so far.
1879   SmallVector<std::unique_ptr<TypePromotionAction>, 16> Actions;
1880   typedef SmallVectorImpl<std::unique_ptr<TypePromotionAction>>::iterator CommitPt;
1881 };
1882
1883 void TypePromotionTransaction::setOperand(Instruction *Inst, unsigned Idx,
1884                                           Value *NewVal) {
1885   Actions.push_back(
1886       make_unique<TypePromotionTransaction::OperandSetter>(Inst, Idx, NewVal));
1887 }
1888
1889 void TypePromotionTransaction::eraseInstruction(Instruction *Inst,
1890                                                 Value *NewVal) {
1891   Actions.push_back(
1892       make_unique<TypePromotionTransaction::InstructionRemover>(Inst, NewVal));
1893 }
1894
1895 void TypePromotionTransaction::replaceAllUsesWith(Instruction *Inst,
1896                                                   Value *New) {
1897   Actions.push_back(make_unique<TypePromotionTransaction::UsesReplacer>(Inst, New));
1898 }
1899
1900 void TypePromotionTransaction::mutateType(Instruction *Inst, Type *NewTy) {
1901   Actions.push_back(make_unique<TypePromotionTransaction::TypeMutator>(Inst, NewTy));
1902 }
1903
1904 Value *TypePromotionTransaction::createTrunc(Instruction *Opnd,
1905                                              Type *Ty) {
1906   std::unique_ptr<TruncBuilder> Ptr(new TruncBuilder(Opnd, Ty));
1907   Value *Val = Ptr->getBuiltValue();
1908   Actions.push_back(std::move(Ptr));
1909   return Val;
1910 }
1911
1912 Value *TypePromotionTransaction::createSExt(Instruction *Inst,
1913                                             Value *Opnd, Type *Ty) {
1914   std::unique_ptr<SExtBuilder> Ptr(new SExtBuilder(Inst, Opnd, Ty));
1915   Value *Val = Ptr->getBuiltValue();
1916   Actions.push_back(std::move(Ptr));
1917   return Val;
1918 }
1919
1920 Value *TypePromotionTransaction::createZExt(Instruction *Inst,
1921                                             Value *Opnd, Type *Ty) {
1922   std::unique_ptr<ZExtBuilder> Ptr(new ZExtBuilder(Inst, Opnd, Ty));
1923   Value *Val = Ptr->getBuiltValue();
1924   Actions.push_back(std::move(Ptr));
1925   return Val;
1926 }
1927
1928 void TypePromotionTransaction::moveBefore(Instruction *Inst,
1929                                           Instruction *Before) {
1930   Actions.push_back(
1931       make_unique<TypePromotionTransaction::InstructionMoveBefore>(Inst, Before));
1932 }
1933
1934 TypePromotionTransaction::ConstRestorationPt
1935 TypePromotionTransaction::getRestorationPoint() const {
1936   return !Actions.empty() ? Actions.back().get() : nullptr;
1937 }
1938
1939 void TypePromotionTransaction::commit() {
1940   for (CommitPt It = Actions.begin(), EndIt = Actions.end(); It != EndIt;
1941        ++It)
1942     (*It)->commit();
1943   Actions.clear();
1944 }
1945
1946 void TypePromotionTransaction::rollback(
1947     TypePromotionTransaction::ConstRestorationPt Point) {
1948   while (!Actions.empty() && Point != Actions.back().get()) {
1949     std::unique_ptr<TypePromotionAction> Curr = Actions.pop_back_val();
1950     Curr->undo();
1951   }
1952 }
1953
1954 /// \brief A helper class for matching addressing modes.
1955 ///
1956 /// This encapsulates the logic for matching the target-legal addressing modes.
1957 class AddressingModeMatcher {
1958   SmallVectorImpl<Instruction*> &AddrModeInsts;
1959   const TargetLowering &TLI;
1960
1961   /// AccessTy/MemoryInst - This is the type for the access (e.g. double) and
1962   /// the memory instruction that we're computing this address for.
1963   Type *AccessTy;
1964   Instruction *MemoryInst;
1965
1966   /// AddrMode - This is the addressing mode that we're building up.  This is
1967   /// part of the return value of this addressing mode matching stuff.
1968   ExtAddrMode &AddrMode;
1969
1970   /// The truncate instruction inserted by other CodeGenPrepare optimizations.
1971   const SetOfInstrs &InsertedTruncs;
1972   /// A map from the instructions to their type before promotion.
1973   InstrToOrigTy &PromotedInsts;
1974   /// The ongoing transaction where every action should be registered.
1975   TypePromotionTransaction &TPT;
1976
1977   /// IgnoreProfitability - This is set to true when we should not do
1978   /// profitability checks.  When true, IsProfitableToFoldIntoAddressingMode
1979   /// always returns true.
1980   bool IgnoreProfitability;
1981
1982   AddressingModeMatcher(SmallVectorImpl<Instruction*> &AMI,
1983                         const TargetLowering &T, Type *AT,
1984                         Instruction *MI, ExtAddrMode &AM,
1985                         const SetOfInstrs &InsertedTruncs,
1986                         InstrToOrigTy &PromotedInsts,
1987                         TypePromotionTransaction &TPT)
1988       : AddrModeInsts(AMI), TLI(T), AccessTy(AT), MemoryInst(MI), AddrMode(AM),
1989         InsertedTruncs(InsertedTruncs), PromotedInsts(PromotedInsts), TPT(TPT) {
1990     IgnoreProfitability = false;
1991   }
1992 public:
1993
1994   /// Match - Find the maximal addressing mode that a load/store of V can fold,
1995   /// give an access type of AccessTy.  This returns a list of involved
1996   /// instructions in AddrModeInsts.
1997   /// \p InsertedTruncs The truncate instruction inserted by other
1998   /// CodeGenPrepare
1999   /// optimizations.
2000   /// \p PromotedInsts maps the instructions to their type before promotion.
2001   /// \p The ongoing transaction where every action should be registered.
2002   static ExtAddrMode Match(Value *V, Type *AccessTy,
2003                            Instruction *MemoryInst,
2004                            SmallVectorImpl<Instruction*> &AddrModeInsts,
2005                            const TargetLowering &TLI,
2006                            const SetOfInstrs &InsertedTruncs,
2007                            InstrToOrigTy &PromotedInsts,
2008                            TypePromotionTransaction &TPT) {
2009     ExtAddrMode Result;
2010
2011     bool Success = AddressingModeMatcher(AddrModeInsts, TLI, AccessTy,
2012                                          MemoryInst, Result, InsertedTruncs,
2013                                          PromotedInsts, TPT).MatchAddr(V, 0);
2014     (void)Success; assert(Success && "Couldn't select *anything*?");
2015     return Result;
2016   }
2017 private:
2018   bool MatchScaledValue(Value *ScaleReg, int64_t Scale, unsigned Depth);
2019   bool MatchAddr(Value *V, unsigned Depth);
2020   bool MatchOperationAddr(User *Operation, unsigned Opcode, unsigned Depth,
2021                           bool *MovedAway = nullptr);
2022   bool IsProfitableToFoldIntoAddressingMode(Instruction *I,
2023                                             ExtAddrMode &AMBefore,
2024                                             ExtAddrMode &AMAfter);
2025   bool ValueAlreadyLiveAtInst(Value *Val, Value *KnownLive1, Value *KnownLive2);
2026   bool IsPromotionProfitable(unsigned MatchedSize, unsigned SizeWithPromotion,
2027                              Value *PromotedOperand) const;
2028 };
2029
2030 /// MatchScaledValue - Try adding ScaleReg*Scale to the current addressing mode.
2031 /// Return true and update AddrMode if this addr mode is legal for the target,
2032 /// false if not.
2033 bool AddressingModeMatcher::MatchScaledValue(Value *ScaleReg, int64_t Scale,
2034                                              unsigned Depth) {
2035   // If Scale is 1, then this is the same as adding ScaleReg to the addressing
2036   // mode.  Just process that directly.
2037   if (Scale == 1)
2038     return MatchAddr(ScaleReg, Depth);
2039
2040   // If the scale is 0, it takes nothing to add this.
2041   if (Scale == 0)
2042     return true;
2043
2044   // If we already have a scale of this value, we can add to it, otherwise, we
2045   // need an available scale field.
2046   if (AddrMode.Scale != 0 && AddrMode.ScaledReg != ScaleReg)
2047     return false;
2048
2049   ExtAddrMode TestAddrMode = AddrMode;
2050
2051   // Add scale to turn X*4+X*3 -> X*7.  This could also do things like
2052   // [A+B + A*7] -> [B+A*8].
2053   TestAddrMode.Scale += Scale;
2054   TestAddrMode.ScaledReg = ScaleReg;
2055
2056   // If the new address isn't legal, bail out.
2057   if (!TLI.isLegalAddressingMode(TestAddrMode, AccessTy))
2058     return false;
2059
2060   // It was legal, so commit it.
2061   AddrMode = TestAddrMode;
2062
2063   // Okay, we decided that we can add ScaleReg+Scale to AddrMode.  Check now
2064   // to see if ScaleReg is actually X+C.  If so, we can turn this into adding
2065   // X*Scale + C*Scale to addr mode.
2066   ConstantInt *CI = nullptr; Value *AddLHS = nullptr;
2067   if (isa<Instruction>(ScaleReg) &&  // not a constant expr.
2068       match(ScaleReg, m_Add(m_Value(AddLHS), m_ConstantInt(CI)))) {
2069     TestAddrMode.ScaledReg = AddLHS;
2070     TestAddrMode.BaseOffs += CI->getSExtValue()*TestAddrMode.Scale;
2071
2072     // If this addressing mode is legal, commit it and remember that we folded
2073     // this instruction.
2074     if (TLI.isLegalAddressingMode(TestAddrMode, AccessTy)) {
2075       AddrModeInsts.push_back(cast<Instruction>(ScaleReg));
2076       AddrMode = TestAddrMode;
2077       return true;
2078     }
2079   }
2080
2081   // Otherwise, not (x+c)*scale, just return what we have.
2082   return true;
2083 }
2084
2085 /// MightBeFoldableInst - This is a little filter, which returns true if an
2086 /// addressing computation involving I might be folded into a load/store
2087 /// accessing it.  This doesn't need to be perfect, but needs to accept at least
2088 /// the set of instructions that MatchOperationAddr can.
2089 static bool MightBeFoldableInst(Instruction *I) {
2090   switch (I->getOpcode()) {
2091   case Instruction::BitCast:
2092   case Instruction::AddrSpaceCast:
2093     // Don't touch identity bitcasts.
2094     if (I->getType() == I->getOperand(0)->getType())
2095       return false;
2096     return I->getType()->isPointerTy() || I->getType()->isIntegerTy();
2097   case Instruction::PtrToInt:
2098     // PtrToInt is always a noop, as we know that the int type is pointer sized.
2099     return true;
2100   case Instruction::IntToPtr:
2101     // We know the input is intptr_t, so this is foldable.
2102     return true;
2103   case Instruction::Add:
2104     return true;
2105   case Instruction::Mul:
2106   case Instruction::Shl:
2107     // Can only handle X*C and X << C.
2108     return isa<ConstantInt>(I->getOperand(1));
2109   case Instruction::GetElementPtr:
2110     return true;
2111   default:
2112     return false;
2113   }
2114 }
2115
2116 /// \brief Check whether or not \p Val is a legal instruction for \p TLI.
2117 /// \note \p Val is assumed to be the product of some type promotion.
2118 /// Therefore if \p Val has an undefined state in \p TLI, this is assumed
2119 /// to be legal, as the non-promoted value would have had the same state.
2120 static bool isPromotedInstructionLegal(const TargetLowering &TLI, Value *Val) {
2121   Instruction *PromotedInst = dyn_cast<Instruction>(Val);
2122   if (!PromotedInst)
2123     return false;
2124   int ISDOpcode = TLI.InstructionOpcodeToISD(PromotedInst->getOpcode());
2125   // If the ISDOpcode is undefined, it was undefined before the promotion.
2126   if (!ISDOpcode)
2127     return true;
2128   // Otherwise, check if the promoted instruction is legal or not.
2129   return TLI.isOperationLegalOrCustom(
2130       ISDOpcode, TLI.getValueType(PromotedInst->getType()));
2131 }
2132
2133 /// \brief Hepler class to perform type promotion.
2134 class TypePromotionHelper {
2135   /// \brief Utility function to check whether or not a sign or zero extension
2136   /// of \p Inst with \p ConsideredExtType can be moved through \p Inst by
2137   /// either using the operands of \p Inst or promoting \p Inst.
2138   /// The type of the extension is defined by \p IsSExt.
2139   /// In other words, check if:
2140   /// ext (Ty Inst opnd1 opnd2 ... opndN) to ConsideredExtType.
2141   /// #1 Promotion applies:
2142   /// ConsideredExtType Inst (ext opnd1 to ConsideredExtType, ...).
2143   /// #2 Operand reuses:
2144   /// ext opnd1 to ConsideredExtType.
2145   /// \p PromotedInsts maps the instructions to their type before promotion.
2146   static bool canGetThrough(const Instruction *Inst, Type *ConsideredExtType,
2147                             const InstrToOrigTy &PromotedInsts, bool IsSExt);
2148
2149   /// \brief Utility function to determine if \p OpIdx should be promoted when
2150   /// promoting \p Inst.
2151   static bool shouldExtOperand(const Instruction *Inst, int OpIdx) {
2152     if (isa<SelectInst>(Inst) && OpIdx == 0)
2153       return false;
2154     return true;
2155   }
2156
2157   /// \brief Utility function to promote the operand of \p Ext when this
2158   /// operand is a promotable trunc or sext or zext.
2159   /// \p PromotedInsts maps the instructions to their type before promotion.
2160   /// \p CreatedInsts[out] contains how many non-free instructions have been
2161   /// created to promote the operand of Ext.
2162   /// Newly added extensions are inserted in \p Exts.
2163   /// Newly added truncates are inserted in \p Truncs.
2164   /// Should never be called directly.
2165   /// \return The promoted value which is used instead of Ext.
2166   static Value *promoteOperandForTruncAndAnyExt(
2167       Instruction *Ext, TypePromotionTransaction &TPT,
2168       InstrToOrigTy &PromotedInsts, unsigned &CreatedInsts,
2169       SmallVectorImpl<Instruction *> *Exts,
2170       SmallVectorImpl<Instruction *> *Truncs);
2171
2172   /// \brief Utility function to promote the operand of \p Ext when this
2173   /// operand is promotable and is not a supported trunc or sext.
2174   /// \p PromotedInsts maps the instructions to their type before promotion.
2175   /// \p CreatedInsts[out] contains how many non-free instructions have been
2176   /// created to promote the operand of Ext.
2177   /// Newly added extensions are inserted in \p Exts.
2178   /// Newly added truncates are inserted in \p Truncs.
2179   /// Should never be called directly.
2180   /// \return The promoted value which is used instead of Ext.
2181   static Value *
2182   promoteOperandForOther(Instruction *Ext, TypePromotionTransaction &TPT,
2183                          InstrToOrigTy &PromotedInsts, unsigned &CreatedInsts,
2184                          SmallVectorImpl<Instruction *> *Exts,
2185                          SmallVectorImpl<Instruction *> *Truncs, bool IsSExt);
2186
2187   /// \see promoteOperandForOther.
2188   static Value *
2189   signExtendOperandForOther(Instruction *Ext, TypePromotionTransaction &TPT,
2190                             InstrToOrigTy &PromotedInsts,
2191                             unsigned &CreatedInsts,
2192                             SmallVectorImpl<Instruction *> *Exts,
2193                             SmallVectorImpl<Instruction *> *Truncs) {
2194     return promoteOperandForOther(Ext, TPT, PromotedInsts, CreatedInsts, Exts,
2195                                   Truncs, true);
2196   }
2197
2198   /// \see promoteOperandForOther.
2199   static Value *
2200   zeroExtendOperandForOther(Instruction *Ext, TypePromotionTransaction &TPT,
2201                             InstrToOrigTy &PromotedInsts,
2202                             unsigned &CreatedInsts,
2203                             SmallVectorImpl<Instruction *> *Exts,
2204                             SmallVectorImpl<Instruction *> *Truncs) {
2205     return promoteOperandForOther(Ext, TPT, PromotedInsts, CreatedInsts, Exts,
2206                                   Truncs, false);
2207   }
2208
2209 public:
2210   /// Type for the utility function that promotes the operand of Ext.
2211   typedef Value *(*Action)(Instruction *Ext, TypePromotionTransaction &TPT,
2212                            InstrToOrigTy &PromotedInsts, unsigned &CreatedInsts,
2213                            SmallVectorImpl<Instruction *> *Exts,
2214                            SmallVectorImpl<Instruction *> *Truncs);
2215   /// \brief Given a sign/zero extend instruction \p Ext, return the approriate
2216   /// action to promote the operand of \p Ext instead of using Ext.
2217   /// \return NULL if no promotable action is possible with the current
2218   /// sign extension.
2219   /// \p InsertedTruncs keeps track of all the truncate instructions inserted by
2220   /// the others CodeGenPrepare optimizations. This information is important
2221   /// because we do not want to promote these instructions as CodeGenPrepare
2222   /// will reinsert them later. Thus creating an infinite loop: create/remove.
2223   /// \p PromotedInsts maps the instructions to their type before promotion.
2224   static Action getAction(Instruction *Ext, const SetOfInstrs &InsertedTruncs,
2225                           const TargetLowering &TLI,
2226                           const InstrToOrigTy &PromotedInsts);
2227 };
2228
2229 bool TypePromotionHelper::canGetThrough(const Instruction *Inst,
2230                                         Type *ConsideredExtType,
2231                                         const InstrToOrigTy &PromotedInsts,
2232                                         bool IsSExt) {
2233   // The promotion helper does not know how to deal with vector types yet.
2234   // To be able to fix that, we would need to fix the places where we
2235   // statically extend, e.g., constants and such.
2236   if (Inst->getType()->isVectorTy())
2237     return false;
2238
2239   // We can always get through zext.
2240   if (isa<ZExtInst>(Inst))
2241     return true;
2242
2243   // sext(sext) is ok too.
2244   if (IsSExt && isa<SExtInst>(Inst))
2245     return true;
2246
2247   // We can get through binary operator, if it is legal. In other words, the
2248   // binary operator must have a nuw or nsw flag.
2249   const BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(Inst);
2250   if (BinOp && isa<OverflowingBinaryOperator>(BinOp) &&
2251       ((!IsSExt && BinOp->hasNoUnsignedWrap()) ||
2252        (IsSExt && BinOp->hasNoSignedWrap())))
2253     return true;
2254
2255   // Check if we can do the following simplification.
2256   // ext(trunc(opnd)) --> ext(opnd)
2257   if (!isa<TruncInst>(Inst))
2258     return false;
2259
2260   Value *OpndVal = Inst->getOperand(0);
2261   // Check if we can use this operand in the extension.
2262   // If the type is larger than the result type of the extension,
2263   // we cannot.
2264   if (!OpndVal->getType()->isIntegerTy() ||
2265       OpndVal->getType()->getIntegerBitWidth() >
2266           ConsideredExtType->getIntegerBitWidth())
2267     return false;
2268
2269   // If the operand of the truncate is not an instruction, we will not have
2270   // any information on the dropped bits.
2271   // (Actually we could for constant but it is not worth the extra logic).
2272   Instruction *Opnd = dyn_cast<Instruction>(OpndVal);
2273   if (!Opnd)
2274     return false;
2275
2276   // Check if the source of the type is narrow enough.
2277   // I.e., check that trunc just drops extended bits of the same kind of
2278   // the extension.
2279   // #1 get the type of the operand and check the kind of the extended bits.
2280   const Type *OpndType;
2281   InstrToOrigTy::const_iterator It = PromotedInsts.find(Opnd);
2282   if (It != PromotedInsts.end() && It->second.IsSExt == IsSExt)
2283     OpndType = It->second.Ty;
2284   else if ((IsSExt && isa<SExtInst>(Opnd)) || (!IsSExt && isa<ZExtInst>(Opnd)))
2285     OpndType = Opnd->getOperand(0)->getType();
2286   else
2287     return false;
2288
2289   // #2 check that the truncate just drop extended bits.
2290   if (Inst->getType()->getIntegerBitWidth() >= OpndType->getIntegerBitWidth())
2291     return true;
2292
2293   return false;
2294 }
2295
2296 TypePromotionHelper::Action TypePromotionHelper::getAction(
2297     Instruction *Ext, const SetOfInstrs &InsertedTruncs,
2298     const TargetLowering &TLI, const InstrToOrigTy &PromotedInsts) {
2299   assert((isa<SExtInst>(Ext) || isa<ZExtInst>(Ext)) &&
2300          "Unexpected instruction type");
2301   Instruction *ExtOpnd = dyn_cast<Instruction>(Ext->getOperand(0));
2302   Type *ExtTy = Ext->getType();
2303   bool IsSExt = isa<SExtInst>(Ext);
2304   // If the operand of the extension is not an instruction, we cannot
2305   // get through.
2306   // If it, check we can get through.
2307   if (!ExtOpnd || !canGetThrough(ExtOpnd, ExtTy, PromotedInsts, IsSExt))
2308     return nullptr;
2309
2310   // Do not promote if the operand has been added by codegenprepare.
2311   // Otherwise, it means we are undoing an optimization that is likely to be
2312   // redone, thus causing potential infinite loop.
2313   if (isa<TruncInst>(ExtOpnd) && InsertedTruncs.count(ExtOpnd))
2314     return nullptr;
2315
2316   // SExt or Trunc instructions.
2317   // Return the related handler.
2318   if (isa<SExtInst>(ExtOpnd) || isa<TruncInst>(ExtOpnd) ||
2319       isa<ZExtInst>(ExtOpnd))
2320     return promoteOperandForTruncAndAnyExt;
2321
2322   // Regular instruction.
2323   // Abort early if we will have to insert non-free instructions.
2324   if (!ExtOpnd->hasOneUse() && !TLI.isTruncateFree(ExtTy, ExtOpnd->getType()))
2325     return nullptr;
2326   return IsSExt ? signExtendOperandForOther : zeroExtendOperandForOther;
2327 }
2328
2329 Value *TypePromotionHelper::promoteOperandForTruncAndAnyExt(
2330     llvm::Instruction *SExt, TypePromotionTransaction &TPT,
2331     InstrToOrigTy &PromotedInsts, unsigned &CreatedInsts,
2332     SmallVectorImpl<Instruction *> *Exts,
2333     SmallVectorImpl<Instruction *> *Truncs) {
2334   // By construction, the operand of SExt is an instruction. Otherwise we cannot
2335   // get through it and this method should not be called.
2336   Instruction *SExtOpnd = cast<Instruction>(SExt->getOperand(0));
2337   Value *ExtVal = SExt;
2338   if (isa<ZExtInst>(SExtOpnd)) {
2339     // Replace s|zext(zext(opnd))
2340     // => zext(opnd).
2341     Value *ZExt =
2342         TPT.createZExt(SExt, SExtOpnd->getOperand(0), SExt->getType());
2343     TPT.replaceAllUsesWith(SExt, ZExt);
2344     TPT.eraseInstruction(SExt);
2345     ExtVal = ZExt;
2346   } else {
2347     // Replace z|sext(trunc(opnd)) or sext(sext(opnd))
2348     // => z|sext(opnd).
2349     TPT.setOperand(SExt, 0, SExtOpnd->getOperand(0));
2350   }
2351   CreatedInsts = 0;
2352
2353   // Remove dead code.
2354   if (SExtOpnd->use_empty())
2355     TPT.eraseInstruction(SExtOpnd);
2356
2357   // Check if the extension is still needed.
2358   Instruction *ExtInst = dyn_cast<Instruction>(ExtVal);
2359   if (!ExtInst || ExtInst->getType() != ExtInst->getOperand(0)->getType()) {
2360     if (ExtInst && Exts)
2361       Exts->push_back(ExtInst);
2362     return ExtVal;
2363   }
2364
2365   // At this point we have: ext ty opnd to ty.
2366   // Reassign the uses of ExtInst to the opnd and remove ExtInst.
2367   Value *NextVal = ExtInst->getOperand(0);
2368   TPT.eraseInstruction(ExtInst, NextVal);
2369   return NextVal;
2370 }
2371
2372 Value *TypePromotionHelper::promoteOperandForOther(
2373     Instruction *Ext, TypePromotionTransaction &TPT,
2374     InstrToOrigTy &PromotedInsts, unsigned &CreatedInsts,
2375     SmallVectorImpl<Instruction *> *Exts,
2376     SmallVectorImpl<Instruction *> *Truncs, bool IsSExt) {
2377   // By construction, the operand of Ext is an instruction. Otherwise we cannot
2378   // get through it and this method should not be called.
2379   Instruction *ExtOpnd = cast<Instruction>(Ext->getOperand(0));
2380   CreatedInsts = 0;
2381   if (!ExtOpnd->hasOneUse()) {
2382     // ExtOpnd will be promoted.
2383     // All its uses, but Ext, will need to use a truncated value of the
2384     // promoted version.
2385     // Create the truncate now.
2386     Value *Trunc = TPT.createTrunc(Ext, ExtOpnd->getType());
2387     if (Instruction *ITrunc = dyn_cast<Instruction>(Trunc)) {
2388       ITrunc->removeFromParent();
2389       // Insert it just after the definition.
2390       ITrunc->insertAfter(ExtOpnd);
2391       if (Truncs)
2392         Truncs->push_back(ITrunc);
2393     }
2394
2395     TPT.replaceAllUsesWith(ExtOpnd, Trunc);
2396     // Restore the operand of Ext (which has been replace by the previous call
2397     // to replaceAllUsesWith) to avoid creating a cycle trunc <-> sext.
2398     TPT.setOperand(Ext, 0, ExtOpnd);
2399   }
2400
2401   // Get through the Instruction:
2402   // 1. Update its type.
2403   // 2. Replace the uses of Ext by Inst.
2404   // 3. Extend each operand that needs to be extended.
2405
2406   // Remember the original type of the instruction before promotion.
2407   // This is useful to know that the high bits are sign extended bits.
2408   PromotedInsts.insert(std::pair<Instruction *, TypeIsSExt>(
2409       ExtOpnd, TypeIsSExt(ExtOpnd->getType(), IsSExt)));
2410   // Step #1.
2411   TPT.mutateType(ExtOpnd, Ext->getType());
2412   // Step #2.
2413   TPT.replaceAllUsesWith(Ext, ExtOpnd);
2414   // Step #3.
2415   Instruction *ExtForOpnd = Ext;
2416
2417   DEBUG(dbgs() << "Propagate Ext to operands\n");
2418   for (int OpIdx = 0, EndOpIdx = ExtOpnd->getNumOperands(); OpIdx != EndOpIdx;
2419        ++OpIdx) {
2420     DEBUG(dbgs() << "Operand:\n" << *(ExtOpnd->getOperand(OpIdx)) << '\n');
2421     if (ExtOpnd->getOperand(OpIdx)->getType() == Ext->getType() ||
2422         !shouldExtOperand(ExtOpnd, OpIdx)) {
2423       DEBUG(dbgs() << "No need to propagate\n");
2424       continue;
2425     }
2426     // Check if we can statically extend the operand.
2427     Value *Opnd = ExtOpnd->getOperand(OpIdx);
2428     if (const ConstantInt *Cst = dyn_cast<ConstantInt>(Opnd)) {
2429       DEBUG(dbgs() << "Statically extend\n");
2430       unsigned BitWidth = Ext->getType()->getIntegerBitWidth();
2431       APInt CstVal = IsSExt ? Cst->getValue().sext(BitWidth)
2432                             : Cst->getValue().zext(BitWidth);
2433       TPT.setOperand(ExtOpnd, OpIdx, ConstantInt::get(Ext->getType(), CstVal));
2434       continue;
2435     }
2436     // UndefValue are typed, so we have to statically sign extend them.
2437     if (isa<UndefValue>(Opnd)) {
2438       DEBUG(dbgs() << "Statically extend\n");
2439       TPT.setOperand(ExtOpnd, OpIdx, UndefValue::get(Ext->getType()));
2440       continue;
2441     }
2442
2443     // Otherwise we have to explicity sign extend the operand.
2444     // Check if Ext was reused to extend an operand.
2445     if (!ExtForOpnd) {
2446       // If yes, create a new one.
2447       DEBUG(dbgs() << "More operands to ext\n");
2448       Value *ValForExtOpnd = IsSExt ? TPT.createSExt(Ext, Opnd, Ext->getType())
2449         : TPT.createZExt(Ext, Opnd, Ext->getType());
2450       if (!isa<Instruction>(ValForExtOpnd)) {
2451         TPT.setOperand(ExtOpnd, OpIdx, ValForExtOpnd);
2452         continue;
2453       }
2454       ExtForOpnd = cast<Instruction>(ValForExtOpnd);
2455       ++CreatedInsts;
2456     }
2457     if (Exts)
2458       Exts->push_back(ExtForOpnd);
2459     TPT.setOperand(ExtForOpnd, 0, Opnd);
2460
2461     // Move the sign extension before the insertion point.
2462     TPT.moveBefore(ExtForOpnd, ExtOpnd);
2463     TPT.setOperand(ExtOpnd, OpIdx, ExtForOpnd);
2464     // If more sext are required, new instructions will have to be created.
2465     ExtForOpnd = nullptr;
2466   }
2467   if (ExtForOpnd == Ext) {
2468     DEBUG(dbgs() << "Extension is useless now\n");
2469     TPT.eraseInstruction(Ext);
2470   }
2471   return ExtOpnd;
2472 }
2473
2474 /// IsPromotionProfitable - Check whether or not promoting an instruction
2475 /// to a wider type was profitable.
2476 /// \p MatchedSize gives the number of instructions that have been matched
2477 /// in the addressing mode after the promotion was applied.
2478 /// \p SizeWithPromotion gives the number of created instructions for
2479 /// the promotion plus the number of instructions that have been
2480 /// matched in the addressing mode before the promotion.
2481 /// \p PromotedOperand is the value that has been promoted.
2482 /// \return True if the promotion is profitable, false otherwise.
2483 bool
2484 AddressingModeMatcher::IsPromotionProfitable(unsigned MatchedSize,
2485                                              unsigned SizeWithPromotion,
2486                                              Value *PromotedOperand) const {
2487   // We folded less instructions than what we created to promote the operand.
2488   // This is not profitable.
2489   if (MatchedSize < SizeWithPromotion)
2490     return false;
2491   if (MatchedSize > SizeWithPromotion)
2492     return true;
2493   // The promotion is neutral but it may help folding the sign extension in
2494   // loads for instance.
2495   // Check that we did not create an illegal instruction.
2496   return isPromotedInstructionLegal(TLI, PromotedOperand);
2497 }
2498
2499 /// MatchOperationAddr - Given an instruction or constant expr, see if we can
2500 /// fold the operation into the addressing mode.  If so, update the addressing
2501 /// mode and return true, otherwise return false without modifying AddrMode.
2502 /// If \p MovedAway is not NULL, it contains the information of whether or
2503 /// not AddrInst has to be folded into the addressing mode on success.
2504 /// If \p MovedAway == true, \p AddrInst will not be part of the addressing
2505 /// because it has been moved away.
2506 /// Thus AddrInst must not be added in the matched instructions.
2507 /// This state can happen when AddrInst is a sext, since it may be moved away.
2508 /// Therefore, AddrInst may not be valid when MovedAway is true and it must
2509 /// not be referenced anymore.
2510 bool AddressingModeMatcher::MatchOperationAddr(User *AddrInst, unsigned Opcode,
2511                                                unsigned Depth,
2512                                                bool *MovedAway) {
2513   // Avoid exponential behavior on extremely deep expression trees.
2514   if (Depth >= 5) return false;
2515
2516   // By default, all matched instructions stay in place.
2517   if (MovedAway)
2518     *MovedAway = false;
2519
2520   switch (Opcode) {
2521   case Instruction::PtrToInt:
2522     // PtrToInt is always a noop, as we know that the int type is pointer sized.
2523     return MatchAddr(AddrInst->getOperand(0), Depth);
2524   case Instruction::IntToPtr:
2525     // This inttoptr is a no-op if the integer type is pointer sized.
2526     if (TLI.getValueType(AddrInst->getOperand(0)->getType()) ==
2527         TLI.getPointerTy(AddrInst->getType()->getPointerAddressSpace()))
2528       return MatchAddr(AddrInst->getOperand(0), Depth);
2529     return false;
2530   case Instruction::BitCast:
2531   case Instruction::AddrSpaceCast:
2532     // BitCast is always a noop, and we can handle it as long as it is
2533     // int->int or pointer->pointer (we don't want int<->fp or something).
2534     if ((AddrInst->getOperand(0)->getType()->isPointerTy() ||
2535          AddrInst->getOperand(0)->getType()->isIntegerTy()) &&
2536         // Don't touch identity bitcasts.  These were probably put here by LSR,
2537         // and we don't want to mess around with them.  Assume it knows what it
2538         // is doing.
2539         AddrInst->getOperand(0)->getType() != AddrInst->getType())
2540       return MatchAddr(AddrInst->getOperand(0), Depth);
2541     return false;
2542   case Instruction::Add: {
2543     // Check to see if we can merge in the RHS then the LHS.  If so, we win.
2544     ExtAddrMode BackupAddrMode = AddrMode;
2545     unsigned OldSize = AddrModeInsts.size();
2546     // Start a transaction at this point.
2547     // The LHS may match but not the RHS.
2548     // Therefore, we need a higher level restoration point to undo partially
2549     // matched operation.
2550     TypePromotionTransaction::ConstRestorationPt LastKnownGood =
2551         TPT.getRestorationPoint();
2552
2553     if (MatchAddr(AddrInst->getOperand(1), Depth+1) &&
2554         MatchAddr(AddrInst->getOperand(0), Depth+1))
2555       return true;
2556
2557     // Restore the old addr mode info.
2558     AddrMode = BackupAddrMode;
2559     AddrModeInsts.resize(OldSize);
2560     TPT.rollback(LastKnownGood);
2561
2562     // Otherwise this was over-aggressive.  Try merging in the LHS then the RHS.
2563     if (MatchAddr(AddrInst->getOperand(0), Depth+1) &&
2564         MatchAddr(AddrInst->getOperand(1), Depth+1))
2565       return true;
2566
2567     // Otherwise we definitely can't merge the ADD in.
2568     AddrMode = BackupAddrMode;
2569     AddrModeInsts.resize(OldSize);
2570     TPT.rollback(LastKnownGood);
2571     break;
2572   }
2573   //case Instruction::Or:
2574   // TODO: We can handle "Or Val, Imm" iff this OR is equivalent to an ADD.
2575   //break;
2576   case Instruction::Mul:
2577   case Instruction::Shl: {
2578     // Can only handle X*C and X << C.
2579     ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(AddrInst->getOperand(1));
2580     if (!RHS)
2581       return false;
2582     int64_t Scale = RHS->getSExtValue();
2583     if (Opcode == Instruction::Shl)
2584       Scale = 1LL << Scale;
2585
2586     return MatchScaledValue(AddrInst->getOperand(0), Scale, Depth);
2587   }
2588   case Instruction::GetElementPtr: {
2589     // Scan the GEP.  We check it if it contains constant offsets and at most
2590     // one variable offset.
2591     int VariableOperand = -1;
2592     unsigned VariableScale = 0;
2593
2594     int64_t ConstantOffset = 0;
2595     const DataLayout *TD = TLI.getDataLayout();
2596     gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(AddrInst);
2597     for (unsigned i = 1, e = AddrInst->getNumOperands(); i != e; ++i, ++GTI) {
2598       if (StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
2599         const StructLayout *SL = TD->getStructLayout(STy);
2600         unsigned Idx =
2601           cast<ConstantInt>(AddrInst->getOperand(i))->getZExtValue();
2602         ConstantOffset += SL->getElementOffset(Idx);
2603       } else {
2604         uint64_t TypeSize = TD->getTypeAllocSize(GTI.getIndexedType());
2605         if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(AddrInst->getOperand(i))) {
2606           ConstantOffset += CI->getSExtValue()*TypeSize;
2607         } else if (TypeSize) {  // Scales of zero don't do anything.
2608           // We only allow one variable index at the moment.
2609           if (VariableOperand != -1)
2610             return false;
2611
2612           // Remember the variable index.
2613           VariableOperand = i;
2614           VariableScale = TypeSize;
2615         }
2616       }
2617     }
2618
2619     // A common case is for the GEP to only do a constant offset.  In this case,
2620     // just add it to the disp field and check validity.
2621     if (VariableOperand == -1) {
2622       AddrMode.BaseOffs += ConstantOffset;
2623       if (ConstantOffset == 0 || TLI.isLegalAddressingMode(AddrMode, AccessTy)){
2624         // Check to see if we can fold the base pointer in too.
2625         if (MatchAddr(AddrInst->getOperand(0), Depth+1))
2626           return true;
2627       }
2628       AddrMode.BaseOffs -= ConstantOffset;
2629       return false;
2630     }
2631
2632     // Save the valid addressing mode in case we can't match.
2633     ExtAddrMode BackupAddrMode = AddrMode;
2634     unsigned OldSize = AddrModeInsts.size();
2635
2636     // See if the scale and offset amount is valid for this target.
2637     AddrMode.BaseOffs += ConstantOffset;
2638
2639     // Match the base operand of the GEP.
2640     if (!MatchAddr(AddrInst->getOperand(0), Depth+1)) {
2641       // If it couldn't be matched, just stuff the value in a register.
2642       if (AddrMode.HasBaseReg) {
2643         AddrMode = BackupAddrMode;
2644         AddrModeInsts.resize(OldSize);
2645         return false;
2646       }
2647       AddrMode.HasBaseReg = true;
2648       AddrMode.BaseReg = AddrInst->getOperand(0);
2649     }
2650
2651     // Match the remaining variable portion of the GEP.
2652     if (!MatchScaledValue(AddrInst->getOperand(VariableOperand), VariableScale,
2653                           Depth)) {
2654       // If it couldn't be matched, try stuffing the base into a register
2655       // instead of matching it, and retrying the match of the scale.
2656       AddrMode = BackupAddrMode;
2657       AddrModeInsts.resize(OldSize);
2658       if (AddrMode.HasBaseReg)
2659         return false;
2660       AddrMode.HasBaseReg = true;
2661       AddrMode.BaseReg = AddrInst->getOperand(0);
2662       AddrMode.BaseOffs += ConstantOffset;
2663       if (!MatchScaledValue(AddrInst->getOperand(VariableOperand),
2664                             VariableScale, Depth)) {
2665         // If even that didn't work, bail.
2666         AddrMode = BackupAddrMode;
2667         AddrModeInsts.resize(OldSize);
2668         return false;
2669       }
2670     }
2671
2672     return true;
2673   }
2674   case Instruction::SExt:
2675   case Instruction::ZExt: {
2676     Instruction *Ext = dyn_cast<Instruction>(AddrInst);
2677     if (!Ext)
2678       return false;
2679
2680     // Try to move this ext out of the way of the addressing mode.
2681     // Ask for a method for doing so.
2682     TypePromotionHelper::Action TPH =
2683         TypePromotionHelper::getAction(Ext, InsertedTruncs, TLI, PromotedInsts);
2684     if (!TPH)
2685       return false;
2686
2687     TypePromotionTransaction::ConstRestorationPt LastKnownGood =
2688         TPT.getRestorationPoint();
2689     unsigned CreatedInsts = 0;
2690     Value *PromotedOperand =
2691         TPH(Ext, TPT, PromotedInsts, CreatedInsts, nullptr, nullptr);
2692     // SExt has been moved away.
2693     // Thus either it will be rematched later in the recursive calls or it is
2694     // gone. Anyway, we must not fold it into the addressing mode at this point.
2695     // E.g.,
2696     // op = add opnd, 1
2697     // idx = ext op
2698     // addr = gep base, idx
2699     // is now:
2700     // promotedOpnd = ext opnd            <- no match here
2701     // op = promoted_add promotedOpnd, 1  <- match (later in recursive calls)
2702     // addr = gep base, op                <- match
2703     if (MovedAway)
2704       *MovedAway = true;
2705
2706     assert(PromotedOperand &&
2707            "TypePromotionHelper should have filtered out those cases");
2708
2709     ExtAddrMode BackupAddrMode = AddrMode;
2710     unsigned OldSize = AddrModeInsts.size();
2711
2712     if (!MatchAddr(PromotedOperand, Depth) ||
2713         !IsPromotionProfitable(AddrModeInsts.size(), OldSize + CreatedInsts,
2714                                PromotedOperand)) {
2715       AddrMode = BackupAddrMode;
2716       AddrModeInsts.resize(OldSize);
2717       DEBUG(dbgs() << "Sign extension does not pay off: rollback\n");
2718       TPT.rollback(LastKnownGood);
2719       return false;
2720     }
2721     return true;
2722   }
2723   }
2724   return false;
2725 }
2726
2727 /// MatchAddr - If we can, try to add the value of 'Addr' into the current
2728 /// addressing mode.  If Addr can't be added to AddrMode this returns false and
2729 /// leaves AddrMode unmodified.  This assumes that Addr is either a pointer type
2730 /// or intptr_t for the target.
2731 ///
2732 bool AddressingModeMatcher::MatchAddr(Value *Addr, unsigned Depth) {
2733   // Start a transaction at this point that we will rollback if the matching
2734   // fails.
2735   TypePromotionTransaction::ConstRestorationPt LastKnownGood =
2736       TPT.getRestorationPoint();
2737   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Addr)) {
2738     // Fold in immediates if legal for the target.
2739     AddrMode.BaseOffs += CI->getSExtValue();
2740     if (TLI.isLegalAddressingMode(AddrMode, AccessTy))
2741       return true;
2742     AddrMode.BaseOffs -= CI->getSExtValue();
2743   } else if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(Addr)) {
2744     // If this is a global variable, try to fold it into the addressing mode.
2745     if (!AddrMode.BaseGV) {
2746       AddrMode.BaseGV = GV;
2747       if (TLI.isLegalAddressingMode(AddrMode, AccessTy))
2748         return true;
2749       AddrMode.BaseGV = nullptr;
2750     }
2751   } else if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Addr)) {
2752     ExtAddrMode BackupAddrMode = AddrMode;
2753     unsigned OldSize = AddrModeInsts.size();
2754
2755     // Check to see if it is possible to fold this operation.
2756     bool MovedAway = false;
2757     if (MatchOperationAddr(I, I->getOpcode(), Depth, &MovedAway)) {
2758       // This instruction may have been move away. If so, there is nothing
2759       // to check here.
2760       if (MovedAway)
2761         return true;
2762       // Okay, it's possible to fold this.  Check to see if it is actually
2763       // *profitable* to do so.  We use a simple cost model to avoid increasing
2764       // register pressure too much.
2765       if (I->hasOneUse() ||
2766           IsProfitableToFoldIntoAddressingMode(I, BackupAddrMode, AddrMode)) {
2767         AddrModeInsts.push_back(I);
2768         return true;
2769       }
2770
2771       // It isn't profitable to do this, roll back.
2772       //cerr << "NOT FOLDING: " << *I;
2773       AddrMode = BackupAddrMode;
2774       AddrModeInsts.resize(OldSize);
2775       TPT.rollback(LastKnownGood);
2776     }
2777   } else if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Addr)) {
2778     if (MatchOperationAddr(CE, CE->getOpcode(), Depth))
2779       return true;
2780     TPT.rollback(LastKnownGood);
2781   } else if (isa<ConstantPointerNull>(Addr)) {
2782     // Null pointer gets folded without affecting the addressing mode.
2783     return true;
2784   }
2785
2786   // Worse case, the target should support [reg] addressing modes. :)
2787   if (!AddrMode.HasBaseReg) {
2788     AddrMode.HasBaseReg = true;
2789     AddrMode.BaseReg = Addr;
2790     // Still check for legality in case the target supports [imm] but not [i+r].
2791     if (TLI.isLegalAddressingMode(AddrMode, AccessTy))
2792       return true;
2793     AddrMode.HasBaseReg = false;
2794     AddrMode.BaseReg = nullptr;
2795   }
2796
2797   // If the base register is already taken, see if we can do [r+r].
2798   if (AddrMode.Scale == 0) {
2799     AddrMode.Scale = 1;
2800     AddrMode.ScaledReg = Addr;
2801     if (TLI.isLegalAddressingMode(AddrMode, AccessTy))
2802       return true;
2803     AddrMode.Scale = 0;
2804     AddrMode.ScaledReg = nullptr;
2805   }
2806   // Couldn't match.
2807   TPT.rollback(LastKnownGood);
2808   return false;
2809 }
2810
2811 /// IsOperandAMemoryOperand - Check to see if all uses of OpVal by the specified
2812 /// inline asm call are due to memory operands.  If so, return true, otherwise
2813 /// return false.
2814 static bool IsOperandAMemoryOperand(CallInst *CI, InlineAsm *IA, Value *OpVal,
2815                                     const TargetLowering &TLI) {
2816   TargetLowering::AsmOperandInfoVector TargetConstraints = TLI.ParseConstraints(ImmutableCallSite(CI));
2817   for (unsigned i = 0, e = TargetConstraints.size(); i != e; ++i) {
2818     TargetLowering::AsmOperandInfo &OpInfo = TargetConstraints[i];
2819
2820     // Compute the constraint code and ConstraintType to use.
2821     TLI.ComputeConstraintToUse(OpInfo, SDValue());
2822
2823     // If this asm operand is our Value*, and if it isn't an indirect memory
2824     // operand, we can't fold it!
2825     if (OpInfo.CallOperandVal == OpVal &&
2826         (OpInfo.ConstraintType != TargetLowering::C_Memory ||
2827          !OpInfo.isIndirect))
2828       return false;
2829   }
2830
2831   return true;
2832 }
2833
2834 /// FindAllMemoryUses - Recursively walk all the uses of I until we find a
2835 /// memory use.  If we find an obviously non-foldable instruction, return true.
2836 /// Add the ultimately found memory instructions to MemoryUses.
2837 static bool FindAllMemoryUses(Instruction *I,
2838                 SmallVectorImpl<std::pair<Instruction*,unsigned> > &MemoryUses,
2839                               SmallPtrSetImpl<Instruction*> &ConsideredInsts,
2840                               const TargetLowering &TLI) {
2841   // If we already considered this instruction, we're done.
2842   if (!ConsideredInsts.insert(I).second)
2843     return false;
2844
2845   // If this is an obviously unfoldable instruction, bail out.
2846   if (!MightBeFoldableInst(I))
2847     return true;
2848
2849   // Loop over all the uses, recursively processing them.
2850   for (Use &U : I->uses()) {
2851     Instruction *UserI = cast<Instruction>(U.getUser());
2852
2853     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(UserI)) {
2854       MemoryUses.push_back(std::make_pair(LI, U.getOperandNo()));
2855       continue;
2856     }
2857
2858     if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(UserI)) {
2859       unsigned opNo = U.getOperandNo();
2860       if (opNo == 0) return true; // Storing addr, not into addr.
2861       MemoryUses.push_back(std::make_pair(SI, opNo));
2862       continue;
2863     }
2864
2865     if (CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(UserI)) {
2866       InlineAsm *IA = dyn_cast<InlineAsm>(CI->getCalledValue());
2867       if (!IA) return true;
2868
2869       // If this is a memory operand, we're cool, otherwise bail out.
2870       if (!IsOperandAMemoryOperand(CI, IA, I, TLI))
2871         return true;
2872       continue;
2873     }
2874
2875     if (FindAllMemoryUses(UserI, MemoryUses, ConsideredInsts, TLI))
2876       return true;
2877   }
2878
2879   return false;
2880 }
2881
2882 /// ValueAlreadyLiveAtInst - Retrn true if Val is already known to be live at
2883 /// the use site that we're folding it into.  If so, there is no cost to
2884 /// include it in the addressing mode.  KnownLive1 and KnownLive2 are two values
2885 /// that we know are live at the instruction already.
2886 bool AddressingModeMatcher::ValueAlreadyLiveAtInst(Value *Val,Value *KnownLive1,
2887                                                    Value *KnownLive2) {
2888   // If Val is either of the known-live values, we know it is live!
2889   if (Val == nullptr || Val == KnownLive1 || Val == KnownLive2)
2890     return true;
2891
2892   // All values other than instructions and arguments (e.g. constants) are live.
2893   if (!isa<Instruction>(Val) && !isa<Argument>(Val)) return true;
2894
2895   // If Val is a constant sized alloca in the entry block, it is live, this is
2896   // true because it is just a reference to the stack/frame pointer, which is
2897   // live for the whole function.
2898   if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(Val))
2899     if (AI->isStaticAlloca())
2900       return true;
2901
2902   // Check to see if this value is already used in the memory instruction's
2903   // block.  If so, it's already live into the block at the very least, so we
2904   // can reasonably fold it.
2905   return Val->isUsedInBasicBlock(MemoryInst->getParent());
2906 }
2907
2908 /// IsProfitableToFoldIntoAddressingMode - It is possible for the addressing
2909 /// mode of the machine to fold the specified instruction into a load or store
2910 /// that ultimately uses it.  However, the specified instruction has multiple
2911 /// uses.  Given this, it may actually increase register pressure to fold it
2912 /// into the load.  For example, consider this code:
2913 ///
2914 ///     X = ...
2915 ///     Y = X+1
2916 ///     use(Y)   -> nonload/store
2917 ///     Z = Y+1
2918 ///     load Z
2919 ///
2920 /// In this case, Y has multiple uses, and can be folded into the load of Z
2921 /// (yielding load [X+2]).  However, doing this will cause both "X" and "X+1" to
2922 /// be live at the use(Y) line.  If we don't fold Y into load Z, we use one
2923 /// fewer register.  Since Y can't be folded into "use(Y)" we don't increase the
2924 /// number of computations either.
2925 ///
2926 /// Note that this (like most of CodeGenPrepare) is just a rough heuristic.  If
2927 /// X was live across 'load Z' for other reasons, we actually *would* want to
2928 /// fold the addressing mode in the Z case.  This would make Y die earlier.
2929 bool AddressingModeMatcher::
2930 IsProfitableToFoldIntoAddressingMode(Instruction *I, ExtAddrMode &AMBefore,
2931                                      ExtAddrMode &AMAfter) {
2932   if (IgnoreProfitability) return true;
2933
2934   // AMBefore is the addressing mode before this instruction was folded into it,
2935   // and AMAfter is the addressing mode after the instruction was folded.  Get
2936   // the set of registers referenced by AMAfter and subtract out those
2937   // referenced by AMBefore: this is the set of values which folding in this
2938   // address extends the lifetime of.
2939   //
2940   // Note that there are only two potential values being referenced here,
2941   // BaseReg and ScaleReg (global addresses are always available, as are any
2942   // folded immediates).
2943   Value *BaseReg = AMAfter.BaseReg, *ScaledReg = AMAfter.ScaledReg;
2944
2945   // If the BaseReg or ScaledReg was referenced by the previous addrmode, their
2946   // lifetime wasn't extended by adding this instruction.
2947   if (ValueAlreadyLiveAtInst(BaseReg, AMBefore.BaseReg, AMBefore.ScaledReg))
2948     BaseReg = nullptr;
2949   if (ValueAlreadyLiveAtInst(ScaledReg, AMBefore.BaseReg, AMBefore.ScaledReg))
2950     ScaledReg = nullptr;
2951
2952   // If folding this instruction (and it's subexprs) didn't extend any live
2953   // ranges, we're ok with it.
2954   if (!BaseReg && !ScaledReg)
2955     return true;
2956
2957   // If all uses of this instruction are ultimately load/store/inlineasm's,
2958   // check to see if their addressing modes will include this instruction.  If
2959   // so, we can fold it into all uses, so it doesn't matter if it has multiple
2960   // uses.
2961   SmallVector<std::pair<Instruction*,unsigned>, 16> MemoryUses;
2962   SmallPtrSet<Instruction*, 16> ConsideredInsts;
2963   if (FindAllMemoryUses(I, MemoryUses, ConsideredInsts, TLI))
2964     return false;  // Has a non-memory, non-foldable use!
2965
2966   // Now that we know that all uses of this instruction are part of a chain of
2967   // computation involving only operations that could theoretically be folded
2968   // into a memory use, loop over each of these uses and see if they could
2969   // *actually* fold the instruction.
2970   SmallVector<Instruction*, 32> MatchedAddrModeInsts;
2971   for (unsigned i = 0, e = MemoryUses.size(); i != e; ++i) {
2972     Instruction *User = MemoryUses[i].first;
2973     unsigned OpNo = MemoryUses[i].second;
2974
2975     // Get the access type of this use.  If the use isn't a pointer, we don't
2976     // know what it accesses.
2977     Value *Address = User->getOperand(OpNo);
2978     if (!Address->getType()->isPointerTy())
2979       return false;
2980     Type *AddressAccessTy = Address->getType()->getPointerElementType();
2981
2982     // Do a match against the root of this address, ignoring profitability. This
2983     // will tell us if the addressing mode for the memory operation will
2984     // *actually* cover the shared instruction.
2985     ExtAddrMode Result;
2986     TypePromotionTransaction::ConstRestorationPt LastKnownGood =
2987         TPT.getRestorationPoint();
2988     AddressingModeMatcher Matcher(MatchedAddrModeInsts, TLI, AddressAccessTy,
2989                                   MemoryInst, Result, InsertedTruncs,
2990                                   PromotedInsts, TPT);
2991     Matcher.IgnoreProfitability = true;
2992     bool Success = Matcher.MatchAddr(Address, 0);
2993     (void)Success; assert(Success && "Couldn't select *anything*?");
2994
2995     // The match was to check the profitability, the changes made are not
2996     // part of the original matcher. Therefore, they should be dropped
2997     // otherwise the original matcher will not present the right state.
2998     TPT.rollback(LastKnownGood);
2999
3000     // If the match didn't cover I, then it won't be shared by it.
3001     if (std::find(MatchedAddrModeInsts.begin(), MatchedAddrModeInsts.end(),
3002                   I) == MatchedAddrModeInsts.end())
3003       return false;
3004
3005     MatchedAddrModeInsts.clear();
3006   }
3007
3008   return true;
3009 }
3010
3011 } // end anonymous namespace
3012
3013 /// IsNonLocalValue - Return true if the specified values are defined in a
3014 /// different basic block than BB.
3015 static bool IsNonLocalValue(Value *V, BasicBlock *BB) {
3016   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
3017     return I->getParent() != BB;
3018   return false;
3019 }
3020
3021 /// OptimizeMemoryInst - Load and Store Instructions often have
3022 /// addressing modes that can do significant amounts of computation.  As such,
3023 /// instruction selection will try to get the load or store to do as much
3024 /// computation as possible for the program.  The problem is that isel can only
3025 /// see within a single block.  As such, we sink as much legal addressing mode
3026 /// stuff into the block as possible.
3027 ///
3028 /// This method is used to optimize both load/store and inline asms with memory
3029 /// operands.
3030 bool CodeGenPrepare::OptimizeMemoryInst(Instruction *MemoryInst, Value *Addr,
3031                                         Type *AccessTy) {
3032   Value *Repl = Addr;
3033
3034   // Try to collapse single-value PHI nodes.  This is necessary to undo
3035   // unprofitable PRE transformations.
3036   SmallVector<Value*, 8> worklist;
3037   SmallPtrSet<Value*, 16> Visited;
3038   worklist.push_back(Addr);
3039
3040   // Use a worklist to iteratively look through PHI nodes, and ensure that
3041   // the addressing mode obtained from the non-PHI roots of the graph
3042   // are equivalent.
3043   Value *Consensus = nullptr;
3044   unsigned NumUsesConsensus = 0;
3045   bool IsNumUsesConsensusValid = false;
3046   SmallVector<Instruction*, 16> AddrModeInsts;
3047   ExtAddrMode AddrMode;
3048   TypePromotionTransaction TPT;
3049   TypePromotionTransaction::ConstRestorationPt LastKnownGood =
3050       TPT.getRestorationPoint();
3051   while (!worklist.empty()) {
3052     Value *V = worklist.back();
3053     worklist.pop_back();
3054
3055     // Break use-def graph loops.
3056     if (!Visited.insert(V).second) {
3057       Consensus = nullptr;
3058       break;
3059     }
3060
3061     // For a PHI node, push all of its incoming values.
3062     if (PHINode *P = dyn_cast<PHINode>(V)) {
3063       for (unsigned i = 0, e = P->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
3064         worklist.push_back(P->getIncomingValue(i));
3065       continue;
3066     }
3067
3068     // For non-PHIs, determine the addressing mode being computed.
3069     SmallVector<Instruction*, 16> NewAddrModeInsts;
3070     ExtAddrMode NewAddrMode = AddressingModeMatcher::Match(
3071         V, AccessTy, MemoryInst, NewAddrModeInsts, *TLI, InsertedTruncsSet,
3072         PromotedInsts, TPT);
3073
3074     // This check is broken into two cases with very similar code to avoid using
3075     // getNumUses() as much as possible. Some values have a lot of uses, so
3076     // calling getNumUses() unconditionally caused a significant compile-time
3077     // regression.
3078     if (!Consensus) {
3079       Consensus = V;
3080       AddrMode = NewAddrMode;
3081       AddrModeInsts = NewAddrModeInsts;
3082       continue;
3083     } else if (NewAddrMode == AddrMode) {
3084       if (!IsNumUsesConsensusValid) {
3085         NumUsesConsensus = Consensus->getNumUses();
3086         IsNumUsesConsensusValid = true;
3087       }
3088
3089       // Ensure that the obtained addressing mode is equivalent to that obtained
3090       // for all other roots of the PHI traversal.  Also, when choosing one
3091       // such root as representative, select the one with the most uses in order
3092       // to keep the cost modeling heuristics in AddressingModeMatcher
3093       // applicable.
3094       unsigned NumUses = V->getNumUses();
3095       if (NumUses > NumUsesConsensus) {
3096         Consensus = V;
3097         NumUsesConsensus = NumUses;
3098         AddrModeInsts = NewAddrModeInsts;
3099       }
3100       continue;
3101     }
3102
3103     Consensus = nullptr;
3104     break;
3105   }
3106
3107   // If the addressing mode couldn't be determined, or if multiple different
3108   // ones were determined, bail out now.
3109   if (!Consensus) {
3110     TPT.rollback(LastKnownGood);
3111     return false;
3112   }
3113   TPT.commit();
3114
3115   // Check to see if any of the instructions supersumed by this addr mode are
3116   // non-local to I's BB.
3117   bool AnyNonLocal = false;
3118   for (unsigned i = 0, e = AddrModeInsts.size(); i != e; ++i) {
3119     if (IsNonLocalValue(AddrModeInsts[i], MemoryInst->getParent())) {
3120       AnyNonLocal = true;
3121       break;
3122     }
3123   }
3124
3125   // If all the instructions matched are already in this BB, don't do anything.
3126   if (!AnyNonLocal) {
3127     DEBUG(dbgs() << "CGP: Found      local addrmode: " << AddrMode << "\n");
3128     return false;
3129   }
3130
3131   // Insert this computation right after this user.  Since our caller is
3132   // scanning from the top of the BB to the bottom, reuse of the expr are
3133   // guaranteed to happen later.
3134   IRBuilder<> Builder(MemoryInst);
3135
3136   // Now that we determined the addressing expression we want to use and know
3137   // that we have to sink it into this block.  Check to see if we have already
3138   // done this for some other load/store instr in this block.  If so, reuse the
3139   // computation.
3140   Value *&SunkAddr = SunkAddrs[Addr];
3141   if (SunkAddr) {
3142     DEBUG(dbgs() << "CGP: Reusing nonlocal addrmode: " << AddrMode << " for "
3143                  << *MemoryInst << "\n");
3144     if (SunkAddr->getType() != Addr->getType())
3145       SunkAddr = Builder.CreateBitCast(SunkAddr, Addr->getType());
3146   } else if (AddrSinkUsingGEPs ||
3147              (!AddrSinkUsingGEPs.getNumOccurrences() && TM &&
3148               TM->getSubtargetImpl(*MemoryInst->getParent()->getParent())
3149                   ->useAA())) {
3150     // By default, we use the GEP-based method when AA is used later. This
3151     // prevents new inttoptr/ptrtoint pairs from degrading AA capabilities.
3152     DEBUG(dbgs() << "CGP: SINKING nonlocal addrmode: " << AddrMode << " for "
3153                  << *MemoryInst << "\n");
3154     Type *IntPtrTy = TLI->getDataLayout()->getIntPtrType(Addr->getType());
3155     Value *ResultPtr = nullptr, *ResultIndex = nullptr;
3156
3157     // First, find the pointer.
3158     if (AddrMode.BaseReg && AddrMode.BaseReg->getType()->isPointerTy()) {
3159       ResultPtr = AddrMode.BaseReg;
3160       AddrMode.BaseReg = nullptr;
3161     }
3162
3163     if (AddrMode.Scale && AddrMode.ScaledReg->getType()->isPointerTy()) {
3164       // We can't add more than one pointer together, nor can we scale a
3165       // pointer (both of which seem meaningless).
3166       if (ResultPtr || AddrMode.Scale != 1)
3167         return false;
3168
3169       ResultPtr = AddrMode.ScaledReg;
3170       AddrMode.Scale = 0;
3171     }
3172
3173     if (AddrMode.BaseGV) {
3174       if (ResultPtr)
3175         return false;
3176
3177       ResultPtr = AddrMode.BaseGV;
3178     }
3179
3180     // If the real base value actually came from an inttoptr, then the matcher
3181     // will look through it and provide only the integer value. In that case,
3182     // use it here.
3183     if (!ResultPtr && AddrMode.BaseReg) {
3184       ResultPtr =
3185         Builder.CreateIntToPtr(AddrMode.BaseReg, Addr->getType(), "sunkaddr");
3186       AddrMode.BaseReg = nullptr;
3187     } else if (!ResultPtr && AddrMode.Scale == 1) {
3188       ResultPtr =
3189         Builder.CreateIntToPtr(AddrMode.ScaledReg, Addr->getType(), "sunkaddr");
3190       AddrMode.Scale = 0;
3191     }
3192
3193     if (!ResultPtr &&
3194         !AddrMode.BaseReg && !AddrMode.Scale && !AddrMode.BaseOffs) {
3195       SunkAddr = Constant::getNullValue(Addr->getType());
3196     } else if (!ResultPtr) {
3197       return false;
3198     } else {
3199       Type *I8PtrTy =
3200         Builder.getInt8PtrTy(Addr->getType()->getPointerAddressSpace());
3201
3202       // Start with the base register. Do this first so that subsequent address
3203       // matching finds it last, which will prevent it from trying to match it
3204       // as the scaled value in case it happens to be a mul. That would be
3205       // problematic if we've sunk a different mul for the scale, because then
3206       // we'd end up sinking both muls.
3207       if (AddrMode.BaseReg) {
3208         Value *V = AddrMode.BaseReg;
3209         if (V->getType() != IntPtrTy)
3210           V = Builder.CreateIntCast(V, IntPtrTy, /*isSigned=*/true, "sunkaddr");
3211
3212         ResultIndex = V;
3213       }
3214
3215       // Add the scale value.
3216       if (AddrMode.Scale) {
3217         Value *V = AddrMode.ScaledReg;
3218         if (V->getType() == IntPtrTy) {
3219           // done.
3220         } else if (cast<IntegerType>(IntPtrTy)->getBitWidth() <
3221                    cast<IntegerType>(V->getType())->getBitWidth()) {
3222           V = Builder.CreateTrunc(V, IntPtrTy, "sunkaddr");
3223         } else {
3224           // It is only safe to sign extend the BaseReg if we know that the math
3225           // required to create it did not overflow before we extend it. Since
3226           // the original IR value was tossed in favor of a constant back when
3227           // the AddrMode was created we need to bail out gracefully if widths
3228           // do not match instead of extending it.
3229           Instruction *I = dyn_cast_or_null<Instruction>(ResultIndex);
3230           if (I && (ResultIndex != AddrMode.BaseReg))
3231             I->eraseFromParent();
3232           return false;
3233         }
3234
3235         if (AddrMode.Scale != 1)
3236           V = Builder.CreateMul(V, ConstantInt::get(IntPtrTy, AddrMode.Scale),
3237                                 "sunkaddr");
3238         if (ResultIndex)
3239           ResultIndex = Builder.CreateAdd(ResultIndex, V, "sunkaddr");
3240         else
3241           ResultIndex = V;
3242       }
3243
3244       // Add in the Base Offset if present.
3245       if (AddrMode.BaseOffs) {
3246         Value *V = ConstantInt::get(IntPtrTy, AddrMode.BaseOffs);
3247         if (ResultIndex) {
3248           // We need to add this separately from the scale above to help with
3249           // SDAG consecutive load/store merging.
3250           if (ResultPtr->getType() != I8PtrTy)
3251             ResultPtr = Builder.CreateBitCast(ResultPtr, I8PtrTy);
3252           ResultPtr = Builder.CreateGEP(ResultPtr, ResultIndex, "sunkaddr");
3253         }
3254
3255         ResultIndex = V;
3256       }
3257
3258       if (!ResultIndex) {
3259         SunkAddr = ResultPtr;
3260       } else {
3261         if (ResultPtr->getType() != I8PtrTy)
3262           ResultPtr = Builder.CreateBitCast(ResultPtr, I8PtrTy);
3263         SunkAddr = Builder.CreateGEP(ResultPtr, ResultIndex, "sunkaddr");
3264       }
3265
3266       if (SunkAddr->getType() != Addr->getType())
3267         SunkAddr = Builder.CreateBitCast(SunkAddr, Addr->getType());
3268     }
3269   } else {
3270     DEBUG(dbgs() << "CGP: SINKING nonlocal addrmode: " << AddrMode << " for "
3271                  << *MemoryInst << "\n");
3272     Type *IntPtrTy = TLI->getDataLayout()->getIntPtrType(Addr->getType());
3273     Value *Result = nullptr;
3274
3275     // Start with the base register. Do this first so that subsequent address
3276     // matching finds it last, which will prevent it from trying to match it
3277     // as the scaled value in case it happens to be a mul. That would be
3278     // problematic if we've sunk a different mul for the scale, because then
3279     // we'd end up sinking both muls.
3280     if (AddrMode.BaseReg) {
3281       Value *V = AddrMode.BaseReg;
3282       if (V->getType()->isPointerTy())
3283         V = Builder.CreatePtrToInt(V, IntPtrTy, "sunkaddr");
3284       if (V->getType() != IntPtrTy)
3285         V = Builder.CreateIntCast(V, IntPtrTy, /*isSigned=*/true, "sunkaddr");
3286       Result = V;
3287     }
3288
3289     // Add the scale value.
3290     if (AddrMode.Scale) {
3291       Value *V = AddrMode.ScaledReg;
3292       if (V->getType() == IntPtrTy) {
3293         // done.
3294       } else if (V->getType()->isPointerTy()) {
3295         V = Builder.CreatePtrToInt(V, IntPtrTy, "sunkaddr");
3296       } else if (cast<IntegerType>(IntPtrTy)->getBitWidth() <
3297                  cast<IntegerType>(V->getType())->getBitWidth()) {
3298         V = Builder.CreateTrunc(V, IntPtrTy, "sunkaddr");
3299       } else {
3300         // It is only safe to sign extend the BaseReg if we know that the math
3301         // required to create it did not overflow before we extend it. Since
3302         // the original IR value was tossed in favor of a constant back when
3303         // the AddrMode was created we need to bail out gracefully if widths
3304         // do not match instead of extending it.
3305         Instruction *I = dyn_cast_or_null<Instruction>(Result);
3306         if (I && (Result != AddrMode.BaseReg))
3307           I->eraseFromParent();
3308         return false;
3309       }
3310       if (AddrMode.Scale != 1)
3311         V = Builder.CreateMul(V, ConstantInt::get(IntPtrTy, AddrMode.Scale),
3312                               "sunkaddr");
3313       if (Result)
3314         Result = Builder.CreateAdd(Result, V, "sunkaddr");
3315       else
3316         Result = V;
3317     }
3318
3319     // Add in the BaseGV if present.
3320     if (AddrMode.BaseGV) {
3321       Value *V = Builder.CreatePtrToInt(AddrMode.BaseGV, IntPtrTy, "sunkaddr");
3322       if (Result)
3323         Result = Builder.CreateAdd(Result, V, "sunkaddr");
3324       else
3325         Result = V;
3326     }
3327
3328     // Add in the Base Offset if present.
3329     if (AddrMode.BaseOffs) {
3330       Value *V = ConstantInt::get(IntPtrTy, AddrMode.BaseOffs);
3331       if (Result)
3332         Result = Builder.CreateAdd(Result, V, "sunkaddr");
3333       else
3334         Result = V;
3335     }
3336
3337     if (!Result)
3338       SunkAddr = Constant::getNullValue(Addr->getType());
3339     else
3340       SunkAddr = Builder.CreateIntToPtr(Result, Addr->getType(), "sunkaddr");
3341   }
3342
3343   MemoryInst->replaceUsesOfWith(Repl, SunkAddr);
3344
3345   // If we have no uses, recursively delete the value and all dead instructions
3346   // using it.
3347   if (Repl->use_empty()) {
3348     // This can cause recursive deletion, which can invalidate our iterator.
3349     // Use a WeakVH to hold onto it in case this happens.
3350     WeakVH IterHandle(CurInstIterator);
3351     BasicBlock *BB = CurInstIterator->getParent();
3352
3353     RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(Repl, TLInfo);
3354
3355     if (IterHandle != CurInstIterator) {
3356       // If the iterator instruction was recursively deleted, start over at the
3357       // start of the block.
3358       CurInstIterator = BB->begin();
3359       SunkAddrs.clear();
3360     }
3361   }
3362   ++NumMemoryInsts;
3363   return true;
3364 }
3365
3366 /// OptimizeInlineAsmInst - If there are any memory operands, use
3367 /// OptimizeMemoryInst to sink their address computing into the block when
3368 /// possible / profitable.
3369 bool CodeGenPrepare::OptimizeInlineAsmInst(CallInst *CS) {
3370   bool MadeChange = false;
3371
3372   TargetLowering::AsmOperandInfoVector
3373     TargetConstraints = TLI->ParseConstraints(CS);
3374   unsigned ArgNo = 0;
3375   for (unsigned i = 0, e = TargetConstraints.size(); i != e; ++i) {
3376     TargetLowering::AsmOperandInfo &OpInfo = TargetConstraints[i];
3377
3378     // Compute the constraint code and ConstraintType to use.
3379     TLI->ComputeConstraintToUse(OpInfo, SDValue());
3380
3381     if (OpInfo.ConstraintType == TargetLowering::C_Memory &&
3382         OpInfo.isIndirect) {
3383       Value *OpVal = CS->getArgOperand(ArgNo++);
3384       MadeChange |= OptimizeMemoryInst(CS, OpVal, OpVal->getType());
3385     } else if (OpInfo.Type == InlineAsm::isInput)
3386       ArgNo++;
3387   }
3388
3389   return MadeChange;
3390 }
3391
3392 /// \brief Check if all the uses of \p Inst are equivalent (or free) zero or
3393 /// sign extensions.
3394 static bool hasSameExtUse(Instruction *Inst, const TargetLowering &TLI) {
3395   assert(!Inst->use_empty() && "Input must have at least one use");
3396   const Instruction *FirstUser = cast<Instruction>(*Inst->user_begin());
3397   bool IsSExt = isa<SExtInst>(FirstUser);
3398   Type *ExtTy = FirstUser->getType();
3399   for (const User *U : Inst->users()) {
3400     const Instruction *UI = cast<Instruction>(U);
3401     if ((IsSExt && !isa<SExtInst>(UI)) || (!IsSExt && !isa<ZExtInst>(UI)))
3402       return false;
3403     Type *CurTy = UI->getType();
3404     // Same input and output types: Same instruction after CSE.
3405     if (CurTy == ExtTy)
3406       continue;
3407
3408     // If IsSExt is true, we are in this situation:
3409     // a = Inst
3410     // b = sext ty1 a to ty2
3411     // c = sext ty1 a to ty3
3412     // Assuming ty2 is shorter than ty3, this could be turned into:
3413     // a = Inst
3414     // b = sext ty1 a to ty2
3415     // c = sext ty2 b to ty3
3416     // However, the last sext is not free.
3417     if (IsSExt)
3418       return false;
3419
3420     // This is a ZExt, maybe this is free to extend from one type to another.
3421     // In that case, we would not account for a different use.
3422     Type *NarrowTy;
3423     Type *LargeTy;
3424     if (ExtTy->getScalarType()->getIntegerBitWidth() >
3425         CurTy->getScalarType()->getIntegerBitWidth()) {
3426       NarrowTy = CurTy;
3427       LargeTy = ExtTy;
3428     } else {
3429       NarrowTy = ExtTy;
3430       LargeTy = CurTy;
3431     }
3432
3433     if (!TLI.isZExtFree(NarrowTy, LargeTy))
3434       return false;
3435   }
3436   // All uses are the same or can be derived from one another for free.
3437   return true;
3438 }
3439
3440 /// \brief Try to form ExtLd by promoting \p Exts until they reach a
3441 /// load instruction.
3442 /// If an ext(load) can be formed, it is returned via \p LI for the load
3443 /// and \p Inst for the extension.
3444 /// Otherwise LI == nullptr and Inst == nullptr.
3445 /// When some promotion happened, \p TPT contains the proper state to
3446 /// revert them.
3447 ///
3448 /// \return true when promoting was necessary to expose the ext(load)
3449 /// opportunity, false otherwise.
3450 ///
3451 /// Example:
3452 /// \code
3453 /// %ld = load i32* %addr
3454 /// %add = add nuw i32 %ld, 4
3455 /// %zext = zext i32 %add to i64
3456 /// \endcode
3457 /// =>
3458 /// \code
3459 /// %ld = load i32* %addr
3460 /// %zext = zext i32 %ld to i64
3461 /// %add = add nuw i64 %zext, 4
3462 /// \encode
3463 /// Thanks to the promotion, we can match zext(load i32*) to i64.
3464 bool CodeGenPrepare::ExtLdPromotion(TypePromotionTransaction &TPT,
3465                                     LoadInst *&LI, Instruction *&Inst,
3466                                     const SmallVectorImpl<Instruction *> &Exts,
3467                                     unsigned CreatedInsts = 0) {
3468   // Iterate over all the extensions to see if one form an ext(load).
3469   for (auto I : Exts) {
3470     // Check if we directly have ext(load).
3471     if ((LI = dyn_cast<LoadInst>(I->getOperand(0)))) {
3472       Inst = I;
3473       // No promotion happened here.
3474       return false;
3475     }
3476     // Check whether or not we want to do any promotion.
3477     if (!TLI || !TLI->enableExtLdPromotion() || DisableExtLdPromotion)
3478       continue;
3479     // Get the action to perform the promotion.
3480     TypePromotionHelper::Action TPH = TypePromotionHelper::getAction(
3481         I, InsertedTruncsSet, *TLI, PromotedInsts);
3482     // Check if we can promote.
3483     if (!TPH)
3484       continue;
3485     // Save the current state.
3486     TypePromotionTransaction::ConstRestorationPt LastKnownGood =
3487         TPT.getRestorationPoint();
3488     SmallVector<Instruction *, 4> NewExts;
3489     unsigned NewCreatedInsts = 0;
3490     // Promote.
3491     Value *PromotedVal =
3492         TPH(I, TPT, PromotedInsts, NewCreatedInsts, &NewExts, nullptr);
3493     assert(PromotedVal &&
3494            "TypePromotionHelper should have filtered out those cases");
3495
3496     // We would be able to merge only one extension in a load.
3497     // Therefore, if we have more than 1 new extension we heuristically
3498     // cut this search path, because it means we degrade the code quality.
3499     // With exactly 2, the transformation is neutral, because we will merge
3500     // one extension but leave one. However, we optimistically keep going,
3501     // because the new extension may be removed too.
3502     unsigned TotalCreatedInsts = CreatedInsts + NewCreatedInsts;
3503     if (!StressExtLdPromotion &&
3504         (TotalCreatedInsts > 1 ||
3505          !isPromotedInstructionLegal(*TLI, PromotedVal))) {
3506       // The promotion is not profitable, rollback to the previous state.
3507       TPT.rollback(LastKnownGood);
3508       continue;
3509     }
3510     // The promotion is profitable.
3511     // Check if it exposes an ext(load).
3512     (void)ExtLdPromotion(TPT, LI, Inst, NewExts, TotalCreatedInsts);
3513     if (LI && (StressExtLdPromotion || NewCreatedInsts == 0 ||
3514                // If we have created a new extension, i.e., now we have two
3515                // extensions. We must make sure one of them is merged with
3516                // the load, otherwise we may degrade the code quality.
3517                (LI->hasOneUse() || hasSameExtUse(LI, *TLI))))
3518       // Promotion happened.
3519       return true;
3520     // If this does not help to expose an ext(load) then, rollback.
3521     TPT.rollback(LastKnownGood);
3522   }
3523   // None of the extension can form an ext(load).
3524   LI = nullptr;
3525   Inst = nullptr;
3526   return false;
3527 }
3528
3529 /// MoveExtToFormExtLoad - Move a zext or sext fed by a load into the same
3530 /// basic block as the load, unless conditions are unfavorable. This allows
3531 /// SelectionDAG to fold the extend into the load.
3532 /// \p I[in/out] the extension may be modified during the process if some
3533 /// promotions apply.
3534 ///
3535 bool CodeGenPrepare::MoveExtToFormExtLoad(Instruction *&I) {
3536   // Try to promote a chain of computation if it allows to form
3537   // an extended load.
3538   TypePromotionTransaction TPT;
3539   TypePromotionTransaction::ConstRestorationPt LastKnownGood =
3540     TPT.getRestorationPoint();
3541   SmallVector<Instruction *, 1> Exts;
3542   Exts.push_back(I);
3543   // Look for a load being extended.
3544   LoadInst *LI = nullptr;
3545   Instruction *OldExt = I;
3546   bool HasPromoted = ExtLdPromotion(TPT, LI, I, Exts);
3547   if (!LI || !I) {
3548     assert(!HasPromoted && !LI && "If we did not match any load instruction "
3549                                   "the code must remain the same");
3550     I = OldExt;
3551     return false;
3552   }
3553
3554   // If they're already in the same block, there's nothing to do.
3555   // Make the cheap checks first if we did not promote.
3556   // If we promoted, we need to check if it is indeed profitable.
3557   if (!HasPromoted && LI->getParent() == I->getParent())
3558     return false;
3559
3560   EVT VT = TLI->getValueType(I->getType());
3561   EVT LoadVT = TLI->getValueType(LI->getType());
3562
3563   // If the load has other users and the truncate is not free, this probably
3564   // isn't worthwhile.
3565   if (!LI->hasOneUse() && TLI &&
3566       (TLI->isTypeLegal(LoadVT) || !TLI->isTypeLegal(VT)) &&
3567       !TLI->isTruncateFree(I->getType(), LI->getType())) {
3568     I = OldExt;
3569     TPT.rollback(LastKnownGood);
3570     return false;
3571   }
3572
3573   // Check whether the target supports casts folded into loads.
3574   unsigned LType;
3575   if (isa<ZExtInst>(I))
3576     LType = ISD::ZEXTLOAD;
3577   else {
3578     assert(isa<SExtInst>(I) && "Unexpected ext type!");
3579     LType = ISD::SEXTLOAD;
3580   }
3581   if (TLI && !TLI->isLoadExtLegal(LType, VT, LoadVT)) {
3582     I = OldExt;
3583     TPT.rollback(LastKnownGood);
3584     return false;
3585   }
3586
3587   // Move the extend into the same block as the load, so that SelectionDAG
3588   // can fold it.
3589   TPT.commit();
3590   I->removeFromParent();
3591   I->insertAfter(LI);
3592   ++NumExtsMoved;
3593   return true;
3594 }
3595
3596 bool CodeGenPrepare::OptimizeExtUses(Instruction *I) {
3597   BasicBlock *DefBB = I->getParent();
3598
3599   // If the result of a {s|z}ext and its source are both live out, rewrite all
3600   // other uses of the source with result of extension.
3601   Value *Src = I->getOperand(0);
3602   if (Src->hasOneUse())
3603     return false;
3604
3605   // Only do this xform if truncating is free.
3606   if (TLI && !TLI->isTruncateFree(I->getType(), Src->getType()))
3607     return false;
3608
3609   // Only safe to perform the optimization if the source is also defined in
3610   // this block.
3611   if (!isa<Instruction>(Src) || DefBB != cast<Instruction>(Src)->getParent())
3612     return false;
3613
3614   bool DefIsLiveOut = false;
3615   for (User *U : I->users()) {
3616     Instruction *UI = cast<Instruction>(U);
3617
3618     // Figure out which BB this ext is used in.
3619     BasicBlock *UserBB = UI->getParent();
3620     if (UserBB == DefBB) continue;
3621     DefIsLiveOut = true;
3622     break;
3623   }
3624   if (!DefIsLiveOut)
3625     return false;
3626
3627   // Make sure none of the uses are PHI nodes.
3628   for (User *U : Src->users()) {
3629     Instruction *UI = cast<Instruction>(U);
3630     BasicBlock *UserBB = UI->getParent();
3631     if (UserBB == DefBB) continue;
3632     // Be conservative. We don't want this xform to end up introducing
3633     // reloads just before load / store instructions.
3634     if (isa<PHINode>(UI) || isa<LoadInst>(UI) || isa<StoreInst>(UI))
3635       return false;
3636   }
3637
3638   // InsertedTruncs - Only insert one trunc in each block once.
3639   DenseMap<BasicBlock*, Instruction*> InsertedTruncs;
3640
3641   bool MadeChange = false;
3642   for (Use &U : Src->uses()) {
3643     Instruction *User = cast<Instruction>(U.getUser());
3644
3645     // Figure out which BB this ext is used in.
3646     BasicBlock *UserBB = User->getParent();
3647     if (UserBB == DefBB) continue;
3648
3649     // Both src and def are live in this block. Rewrite the use.
3650     Instruction *&InsertedTrunc = InsertedTruncs[UserBB];
3651
3652     if (!InsertedTrunc) {
3653       BasicBlock::iterator InsertPt = UserBB->getFirstInsertionPt();
3654       InsertedTrunc = new TruncInst(I, Src->getType(), "", InsertPt);
3655       InsertedTruncsSet.insert(InsertedTrunc);
3656     }
3657
3658     // Replace a use of the {s|z}ext source with a use of the result.
3659     U = InsertedTrunc;
3660     ++NumExtUses;
3661     MadeChange = true;
3662   }
3663
3664   return MadeChange;
3665 }
3666
3667 /// isFormingBranchFromSelectProfitable - Returns true if a SelectInst should be
3668 /// turned into an explicit branch.
3669 static bool isFormingBranchFromSelectProfitable(SelectInst *SI) {
3670   // FIXME: This should use the same heuristics as IfConversion to determine
3671   // whether a select is better represented as a branch.  This requires that
3672   // branch probability metadata is preserved for the select, which is not the
3673   // case currently.
3674
3675   CmpInst *Cmp = dyn_cast<CmpInst>(SI->getCondition());
3676
3677   // If the branch is predicted right, an out of order CPU can avoid blocking on
3678   // the compare.  Emit cmovs on compares with a memory operand as branches to
3679   // avoid stalls on the load from memory.  If the compare has more than one use
3680   // there's probably another cmov or setcc around so it's not worth emitting a
3681   // branch.
3682   if (!Cmp)
3683     return false;
3684
3685   Value *CmpOp0 = Cmp->getOperand(0);
3686   Value *CmpOp1 = Cmp->getOperand(1);
3687
3688   // We check that the memory operand has one use to avoid uses of the loaded
3689   // value directly after the compare, making branches unprofitable.
3690   return Cmp->hasOneUse() &&
3691          ((isa<LoadInst>(CmpOp0) && CmpOp0->hasOneUse()) ||
3692           (isa<LoadInst>(CmpOp1) && CmpOp1->hasOneUse()));
3693 }
3694
3695
3696 /// If we have a SelectInst that will likely profit from branch prediction,
3697 /// turn it into a branch.
3698 bool CodeGenPrepare::OptimizeSelectInst(SelectInst *SI) {
3699   bool VectorCond = !SI->getCondition()->getType()->isIntegerTy(1);
3700
3701   // Can we convert the 'select' to CF ?
3702   if (DisableSelectToBranch || OptSize || !TLI || VectorCond)
3703     return false;
3704
3705   TargetLowering::SelectSupportKind SelectKind;
3706   if (VectorCond)
3707     SelectKind = TargetLowering::VectorMaskSelect;
3708   else if (SI->getType()->isVectorTy())
3709     SelectKind = TargetLowering::ScalarCondVectorVal;
3710   else
3711     SelectKind = TargetLowering::ScalarValSelect;
3712
3713   // Do we have efficient codegen support for this kind of 'selects' ?
3714   if (TLI->isSelectSupported(SelectKind)) {
3715     // We have efficient codegen support for the select instruction.
3716     // Check if it is profitable to keep this 'select'.
3717     if (!TLI->isPredictableSelectExpensive() ||
3718         !isFormingBranchFromSelectProfitable(SI))
3719       return false;
3720   }
3721
3722   ModifiedDT = true;
3723
3724   // First, we split the block containing the select into 2 blocks.
3725   BasicBlock *StartBlock = SI->getParent();
3726   BasicBlock::iterator SplitPt = ++(BasicBlock::iterator(SI));
3727   BasicBlock *NextBlock = StartBlock->splitBasicBlock(SplitPt, "select.end");
3728
3729   // Create a new block serving as the landing pad for the branch.
3730   BasicBlock *SmallBlock = BasicBlock::Create(SI->getContext(), "select.mid",
3731                                              NextBlock->getParent(), NextBlock);
3732
3733   // Move the unconditional branch from the block with the select in it into our
3734   // landing pad block.
3735   StartBlock->getTerminator()->eraseFromParent();
3736   BranchInst::Create(NextBlock, SmallBlock);
3737
3738   // Insert the real conditional branch based on the original condition.
3739   BranchInst::Create(NextBlock, SmallBlock, SI->getCondition(), SI);
3740
3741   // The select itself is replaced with a PHI Node.
3742   PHINode *PN = PHINode::Create(SI->getType(), 2, "", NextBlock->begin());
3743   PN->takeName(SI);
3744   PN->addIncoming(SI->getTrueValue(), StartBlock);
3745   PN->addIncoming(SI->getFalseValue(), SmallBlock);
3746   SI->replaceAllUsesWith(PN);
3747   SI->eraseFromParent();
3748
3749   // Instruct OptimizeBlock to skip to the next block.
3750   CurInstIterator = StartBlock->end();
3751   ++NumSelectsExpanded;
3752   return true;
3753 }
3754
3755 static bool isBroadcastShuffle(ShuffleVectorInst *SVI) {
3756   SmallVector<int, 16> Mask(SVI->getShuffleMask());
3757   int SplatElem = -1;
3758   for (unsigned i = 0; i < Mask.size(); ++i) {
3759     if (SplatElem != -1 && Mask[i] != -1 && Mask[i] != SplatElem)
3760       return false;
3761     SplatElem = Mask[i];
3762   }
3763
3764   return true;
3765 }
3766
3767 /// Some targets have expensive vector shifts if the lanes aren't all the same
3768 /// (e.g. x86 only introduced "vpsllvd" and friends with AVX2). In these cases
3769 /// it's often worth sinking a shufflevector splat down to its use so that
3770 /// codegen can spot all lanes are identical.
3771 bool CodeGenPrepare::OptimizeShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst *SVI) {
3772   BasicBlock *DefBB = SVI->getParent();
3773
3774   // Only do this xform if variable vector shifts are particularly expensive.
3775   if (!TLI || !TLI->isVectorShiftByScalarCheap(SVI->getType()))
3776     return false;
3777
3778   // We only expect better codegen by sinking a shuffle if we can recognise a
3779   // constant splat.
3780   if (!isBroadcastShuffle(SVI))
3781     return false;
3782
3783   // InsertedShuffles - Only insert a shuffle in each block once.
3784   DenseMap<BasicBlock*, Instruction*> InsertedShuffles;
3785
3786   bool MadeChange = false;
3787   for (User *U : SVI->users()) {
3788     Instruction *UI = cast<Instruction>(U);
3789
3790     // Figure out which BB this ext is used in.
3791     BasicBlock *UserBB = UI->getParent();
3792     if (UserBB == DefBB) continue;
3793
3794     // For now only apply this when the splat is used by a shift instruction.
3795     if (!UI->isShift()) continue;
3796
3797     // Everything checks out, sink the shuffle if the user's block doesn't
3798     // already have a copy.
3799     Instruction *&InsertedShuffle = InsertedShuffles[UserBB];
3800
3801     if (!InsertedShuffle) {
3802       BasicBlock::iterator InsertPt = UserBB->getFirstInsertionPt();
3803       InsertedShuffle = new ShuffleVectorInst(SVI->getOperand(0),
3804                                               SVI->getOperand(1),
3805                                               SVI->getOperand(2), "", InsertPt);
3806     }
3807
3808     UI->replaceUsesOfWith(SVI, InsertedShuffle);
3809     MadeChange = true;
3810   }
3811
3812   // If we removed all uses, nuke the shuffle.
3813   if (SVI->use_empty()) {
3814     SVI->eraseFromParent();
3815     MadeChange = true;
3816   }
3817
3818   return MadeChange;
3819 }
3820
3821 namespace {
3822 /// \brief Helper class to promote a scalar operation to a vector one.
3823 /// This class is used to move downward extractelement transition.
3824 /// E.g.,
3825 /// a = vector_op <2 x i32>
3826 /// b = extractelement <2 x i32> a, i32 0
3827 /// c = scalar_op b
3828 /// store c
3829 ///
3830 /// =>
3831 /// a = vector_op <2 x i32>
3832 /// c = vector_op a (equivalent to scalar_op on the related lane)
3833 /// * d = extractelement <2 x i32> c, i32 0
3834 /// * store d
3835 /// Assuming both extractelement and store can be combine, we get rid of the
3836 /// transition.
3837 class VectorPromoteHelper {
3838   /// Used to perform some checks on the legality of vector operations.
3839   const TargetLowering &TLI;
3840
3841   /// Used to estimated the cost of the promoted chain.
3842   const TargetTransformInfo &TTI;
3843
3844   /// The transition being moved downwards.
3845   Instruction *Transition;
3846   /// The sequence of instructions to be promoted.
3847   SmallVector<Instruction *, 4> InstsToBePromoted;
3848   /// Cost of combining a store and an extract.
3849   unsigned StoreExtractCombineCost;
3850   /// Instruction that will be combined with the transition.
3851   Instruction *CombineInst;
3852
3853   /// \brief The instruction that represents the current end of the transition.
3854   /// Since we are faking the promotion until we reach the end of the chain
3855   /// of computation, we need a way to get the current end of the transition.
3856   Instruction *getEndOfTransition() const {
3857     if (InstsToBePromoted.empty())
3858       return Transition;
3859     return InstsToBePromoted.back();
3860   }
3861
3862   /// \brief Return the index of the original value in the transition.
3863   /// E.g., for "extractelement <2 x i32> c, i32 1" the original value,
3864   /// c, is at index 0.
3865   unsigned getTransitionOriginalValueIdx() const {
3866     assert(isa<ExtractElementInst>(Transition) &&
3867            "Other kind of transitions are not supported yet");
3868     return 0;
3869   }
3870
3871   /// \brief Return the index of the index in the transition.
3872   /// E.g., for "extractelement <2 x i32> c, i32 0" the index
3873   /// is at index 1.
3874   unsigned getTransitionIdx() const {
3875     assert(isa<ExtractElementInst>(Transition) &&
3876            "Other kind of transitions are not supported yet");
3877     return 1;
3878   }
3879
3880   /// \brief Get the type of the transition.
3881   /// This is the type of the original value.
3882   /// E.g., for "extractelement <2 x i32> c, i32 1" the type of the
3883   /// transition is <2 x i32>.
3884   Type *getTransitionType() const {
3885     return Transition->getOperand(getTransitionOriginalValueIdx())->getType();
3886   }
3887
3888   /// \brief Promote \p ToBePromoted by moving \p Def downward through.
3889   /// I.e., we have the following sequence:
3890   /// Def = Transition <ty1> a to <ty2>
3891   /// b = ToBePromoted <ty2> Def, ...
3892   /// =>
3893   /// b = ToBePromoted <ty1> a, ...
3894   /// Def = Transition <ty1> ToBePromoted to <ty2>
3895   void promoteImpl(Instruction *ToBePromoted);
3896
3897   /// \brief Check whether or not it is profitable to promote all the
3898   /// instructions enqueued to be promoted.
3899   bool isProfitableToPromote() {
3900     Value *ValIdx = Transition->getOperand(getTransitionOriginalValueIdx());
3901     unsigned Index = isa<ConstantInt>(ValIdx)
3902                          ? cast<ConstantInt>(ValIdx)->getZExtValue()
3903                          : -1;
3904     Type *PromotedType = getTransitionType();
3905
3906     StoreInst *ST = cast<StoreInst>(CombineInst);
3907     unsigned AS = ST->getPointerAddressSpace();
3908     unsigned Align = ST->getAlignment();
3909     // Check if this store is supported.
3910     if (!TLI.allowsMisalignedMemoryAccesses(
3911             TLI.getValueType(ST->getValueOperand()->getType()), AS, Align)) {
3912       // If this is not supported, there is no way we can combine
3913       // the extract with the store.
3914       return false;
3915     }
3916
3917     // The scalar chain of computation has to pay for the transition
3918     // scalar to vector.
3919     // The vector chain has to account for the combining cost.
3920     uint64_t ScalarCost =
3921         TTI.getVectorInstrCost(Transition->getOpcode(), PromotedType, Index);
3922     uint64_t VectorCost = StoreExtractCombineCost;
3923     for (const auto &Inst : InstsToBePromoted) {
3924       // Compute the cost.
3925       // By construction, all instructions being promoted are arithmetic ones.
3926       // Moreover, one argument is a constant that can be viewed as a splat
3927       // constant.
3928       Value *Arg0 = Inst->getOperand(0);
3929       bool IsArg0Constant = isa<UndefValue>(Arg0) || isa<ConstantInt>(Arg0) ||
3930                             isa<ConstantFP>(Arg0);
3931       TargetTransformInfo::OperandValueKind Arg0OVK =
3932           IsArg0Constant ? TargetTransformInfo::OK_UniformConstantValue
3933                          : TargetTransformInfo::OK_AnyValue;
3934       TargetTransformInfo::OperandValueKind Arg1OVK =
3935           !IsArg0Constant ? TargetTransformInfo::OK_UniformConstantValue
3936                           : TargetTransformInfo::OK_AnyValue;
3937       ScalarCost += TTI.getArithmeticInstrCost(
3938           Inst->getOpcode(), Inst->getType(), Arg0OVK, Arg1OVK);
3939       VectorCost += TTI.getArithmeticInstrCost(Inst->getOpcode(), PromotedType,
3940                                                Arg0OVK, Arg1OVK);
3941     }
3942     DEBUG(dbgs() << "Estimated cost of computation to be promoted:\nScalar: "
3943                  << ScalarCost << "\nVector: " << VectorCost << '\n');
3944     return ScalarCost > VectorCost;
3945   }
3946
3947   /// \brief Generate a constant vector with \p Val with the same
3948   /// number of elements as the transition.
3949   /// \p UseSplat defines whether or not \p Val should be replicated
3950   /// accross the whole vector.
3951   /// In other words, if UseSplat == true, we generate <Val, Val, ..., Val>,
3952   /// otherwise we generate a vector with as many undef as possible:
3953   /// <undef, ..., undef, Val, undef, ..., undef> where \p Val is only
3954   /// used at the index of the extract.
3955   Value *getConstantVector(Constant *Val, bool UseSplat) const {
3956     unsigned ExtractIdx = UINT_MAX;
3957     if (!UseSplat) {
3958       // If we cannot determine where the constant must be, we have to
3959       // use a splat constant.
3960       Value *ValExtractIdx = Transition->getOperand(getTransitionIdx());
3961       if (ConstantInt *CstVal = dyn_cast<ConstantInt>(ValExtractIdx))
3962         ExtractIdx = CstVal->getSExtValue();
3963       else
3964         UseSplat = true;
3965     }
3966
3967     unsigned End = getTransitionType()->getVectorNumElements();
3968     if (UseSplat)
3969       return ConstantVector::getSplat(End, Val);
3970
3971     SmallVector<Constant *, 4> ConstVec;
3972     UndefValue *UndefVal = UndefValue::get(Val->getType());
3973     for (unsigned Idx = 0; Idx != End; ++Idx) {
3974       if (Idx == ExtractIdx)
3975         ConstVec.push_back(Val);
3976       else
3977         ConstVec.push_back(UndefVal);
3978     }
3979     return ConstantVector::get(ConstVec);
3980   }
3981
3982   /// \brief Check if promoting to a vector type an operand at \p OperandIdx
3983   /// in \p Use can trigger undefined behavior.
3984   static bool canCauseUndefinedBehavior(const Instruction *Use,
3985                                         unsigned OperandIdx) {
3986     // This is not safe to introduce undef when the operand is on
3987     // the right hand side of a division-like instruction.
3988     if (OperandIdx != 1)
3989       return false;
3990     switch (Use->getOpcode()) {
3991     default:
3992       return false;
3993     case Instruction::SDiv:
3994     case Instruction::UDiv:
3995     case Instruction::SRem:
3996     case Instruction::URem:
3997       return true;
3998     case Instruction::FDiv:
3999     case Instruction::FRem:
4000       return !Use->hasNoNaNs();
4001     }
4002     llvm_unreachable(nullptr);
4003   }
4004
4005 public:
4006   VectorPromoteHelper(const TargetLowering &TLI, const TargetTransformInfo &TTI,
4007                       Instruction *Transition, unsigned CombineCost)
4008       : TLI(TLI), TTI(TTI), Transition(Transition),
4009         StoreExtractCombineCost(CombineCost), CombineInst(nullptr) {
4010     assert(Transition && "Do not know how to promote null");
4011   }
4012
4013   /// \brief Check if we can promote \p ToBePromoted to \p Type.
4014   bool canPromote(const Instruction *ToBePromoted) const {
4015     // We could support CastInst too.
4016     return isa<BinaryOperator>(ToBePromoted);
4017   }
4018
4019   /// \brief Check if it is profitable to promote \p ToBePromoted
4020   /// by moving downward the transition through.
4021   bool shouldPromote(const Instruction *ToBePromoted) const {
4022     // Promote only if all the operands can be statically expanded.
4023     // Indeed, we do not want to introduce any new kind of transitions.
4024     for (const Use &U : ToBePromoted->operands()) {
4025       const Value *Val = U.get();
4026       if (Val == getEndOfTransition()) {
4027         // If the use is a division and the transition is on the rhs,
4028         // we cannot promote the operation, otherwise we may create a
4029         // division by zero.
4030         if (canCauseUndefinedBehavior(ToBePromoted, U.getOperandNo()))
4031           return false;
4032         continue;
4033       }
4034       if (!isa<ConstantInt>(Val) && !isa<UndefValue>(Val) &&
4035           !isa<ConstantFP>(Val))
4036         return false;
4037     }
4038     // Check that the resulting operation is legal.
4039     int ISDOpcode = TLI.InstructionOpcodeToISD(ToBePromoted->getOpcode());
4040     if (!ISDOpcode)
4041       return false;
4042     return StressStoreExtract ||
4043            TLI.isOperationLegalOrCustom(
4044                ISDOpcode, TLI.getValueType(getTransitionType(), true));
4045   }
4046
4047   /// \brief Check whether or not \p Use can be combined
4048   /// with the transition.
4049   /// I.e., is it possible to do Use(Transition) => AnotherUse?
4050   bool canCombine(const Instruction *Use) { return isa<StoreInst>(Use); }
4051
4052   /// \brief Record \p ToBePromoted as part of the chain to be promoted.
4053   void enqueueForPromotion(Instruction *ToBePromoted) {
4054     InstsToBePromoted.push_back(ToBePromoted);
4055   }
4056
4057   /// \brief Set the instruction that will be combined with the transition.
4058   void recordCombineInstruction(Instruction *ToBeCombined) {
4059     assert(canCombine(ToBeCombined) && "Unsupported instruction to combine");
4060     CombineInst = ToBeCombined;
4061   }
4062
4063   /// \brief Promote all the instructions enqueued for promotion if it is
4064   /// is profitable.
4065   /// \return True if the promotion happened, false otherwise.
4066   bool promote() {
4067     // Check if there is something to promote.
4068     // Right now, if we do not have anything to combine with,
4069     // we assume the promotion is not profitable.
4070     if (InstsToBePromoted.empty() || !CombineInst)
4071       return false;
4072
4073     // Check cost.
4074     if (!StressStoreExtract && !isProfitableToPromote())
4075       return false;
4076
4077     // Promote.
4078     for (auto &ToBePromoted : InstsToBePromoted)
4079       promoteImpl(ToBePromoted);
4080     InstsToBePromoted.clear();
4081     return true;
4082   }
4083 };
4084 } // End of anonymous namespace.
4085
4086 void VectorPromoteHelper::promoteImpl(Instruction *ToBePromoted) {
4087   // At this point, we know that all the operands of ToBePromoted but Def
4088   // can be statically promoted.
4089   // For Def, we need to use its parameter in ToBePromoted:
4090   // b = ToBePromoted ty1 a
4091   // Def = Transition ty1 b to ty2
4092   // Move the transition down.
4093   // 1. Replace all uses of the promoted operation by the transition.
4094   // = ... b => = ... Def.
4095   assert(ToBePromoted->getType() == Transition->getType() &&
4096          "The type of the result of the transition does not match "
4097          "the final type");
4098   ToBePromoted->replaceAllUsesWith(Transition);
4099   // 2. Update the type of the uses.
4100   // b = ToBePromoted ty2 Def => b = ToBePromoted ty1 Def.
4101   Type *TransitionTy = getTransitionType();
4102   ToBePromoted->mutateType(TransitionTy);
4103   // 3. Update all the operands of the promoted operation with promoted
4104   // operands.
4105   // b = ToBePromoted ty1 Def => b = ToBePromoted ty1 a.
4106   for (Use &U : ToBePromoted->operands()) {
4107     Value *Val = U.get();
4108     Value *NewVal = nullptr;
4109     if (Val == Transition)
4110       NewVal = Transition->getOperand(getTransitionOriginalValueIdx());
4111     else if (isa<UndefValue>(Val) || isa<ConstantInt>(Val) ||
4112              isa<ConstantFP>(Val)) {
4113       // Use a splat constant if it is not safe to use undef.
4114       NewVal = getConstantVector(
4115           cast<Constant>(Val),
4116           isa<UndefValue>(Val) ||
4117               canCauseUndefinedBehavior(ToBePromoted, U.getOperandNo()));
4118     } else
4119       llvm_unreachable("Did you modified shouldPromote and forgot to update "
4120                        "this?");
4121     ToBePromoted->setOperand(U.getOperandNo(), NewVal);
4122   }
4123   Transition->removeFromParent();
4124   Transition->insertAfter(ToBePromoted);
4125   Transition->setOperand(getTransitionOriginalValueIdx(), ToBePromoted);
4126 }
4127
4128 // See if we can speculate calls to intrinsic cttz/ctlz.
4129 //
4130 // Example:
4131 // entry:
4132 //   ...
4133 //   %cmp = icmp eq i64 %val, 0
4134 //   br i1 %cmp, label %end.bb, label %then.bb
4135 //
4136 // then.bb:
4137 //   %c = tail call i64 @llvm.cttz.i64(i64 %val, i1 true)
4138 //   br label %EndBB
4139 //
4140 // end.bb:
4141 //   %cond = phi i64 [ %c, %then.bb ], [ 64, %entry ]
4142 //
4143 // ==>
4144 //
4145 // entry:
4146 //   ...
4147 //   %c = tail call i64 @llvm.cttz.i64(i64 %val, i1 false)
4148 //
4149 static bool OptimizeBranchInst(BranchInst *BrInst, const TargetLowering &TLI) {
4150   assert(BrInst->isConditional() && "Expected a conditional branch!");
4151   BasicBlock *ThenBB = BrInst->getSuccessor(1);
4152   BasicBlock *EndBB = BrInst->getSuccessor(0);
4153
4154   // See if ThenBB contains only one instruction (excluding the
4155   // terminator and DbgInfoIntrinsic calls).
4156   IntrinsicInst *II = nullptr;
4157   CastInst *CI = nullptr;
4158   for (BasicBlock::iterator I = ThenBB->begin(),
4159                             E = std::prev(ThenBB->end()); I != E; ++I) {
4160     // Skip debug info.
4161     if (isa<DbgInfoIntrinsic>(I))
4162       continue;
4163
4164     // Check if this is a zero extension or a truncate of a previously
4165     // matched call to intrinsic cttz/ctlz.
4166     if (II) {
4167       // Early exit if we already found a "free" zero extend/truncate.
4168       if (CI)
4169         return false;
4170
4171       Type *SrcTy = II->getType();
4172       Type *DestTy = I->getType();
4173       Value *V;
4174  
4175       if (match(cast<Instruction>(I), m_ZExt(m_Value(V))) && V == II) {
4176         // Speculate this zero extend only if it is "free" for the target.
4177         if (TLI.isZExtFree(SrcTy, DestTy)) {
4178           CI = cast<CastInst>(I);
4179           continue;
4180         }
4181       } else if (match(cast<Instruction>(I), m_Trunc(m_Value(V))) && V == II) {
4182         // Speculate this truncate only if it is "free" for the target.
4183         if (TLI.isTruncateFree(SrcTy, DestTy)) {
4184           CI = cast<CastInst>(I);
4185           continue;
4186         }
4187       } else {
4188         // Avoid speculating more than one instruction.
4189         return false;
4190       }
4191     }
4192
4193     // See if this is a call to intrinsic cttz/ctlz.
4194     if (match(cast<Instruction>(I), m_Intrinsic<Intrinsic::cttz>())) {
4195       // Avoid speculating expensive intrinsic calls.
4196       if (!TLI.isCheapToSpeculateCttz())
4197         return false;
4198     }
4199     else if (match(cast<Instruction>(I), m_Intrinsic<Intrinsic::ctlz>())) {
4200       // Avoid speculating expensive intrinsic calls.
4201       if (!TLI.isCheapToSpeculateCtlz())
4202         return false;
4203     } else
4204       return false;
4205     
4206     II = cast<IntrinsicInst>(I);
4207   }
4208
4209   // Look for PHI nodes with 'II' as the incoming value from 'ThenBB'.
4210   BasicBlock *EntryBB = BrInst->getParent();
4211   for (BasicBlock::iterator I = EndBB->begin();
4212        PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I); ++I) {
4213     Value *ThenV = PN->getIncomingValueForBlock(ThenBB);
4214     Value *OrigV = PN->getIncomingValueForBlock(EntryBB);
4215
4216     if (!OrigV)
4217       return false;
4218
4219     if (ThenV != II && (!CI || ThenV != CI))
4220       return false;
4221     
4222     if (ConstantInt *CInt = dyn_cast<ConstantInt>(OrigV)) {
4223       unsigned BitWidth = II->getType()->getIntegerBitWidth();
4224
4225       // Don't try to simplify this phi node if 'ThenV' is a cttz/ctlz
4226       // intrinsic call, but 'OrigV' is not equal to the 'size-of' in bits
4227       // of the value in input to the cttz/ctlz.
4228       if (CInt->getValue() != BitWidth)
4229         return false;
4230
4231       // Hoist the call to cttz/ctlz from ThenBB into EntryBB.
4232       EntryBB->getInstList().splice(BrInst, ThenBB->getInstList(),
4233                                     ThenBB->begin(), std::prev(ThenBB->end()));
4234  
4235       // Update PN setting ThenV as the incoming value from both 'EntryBB'
4236       // and 'ThenBB'. Eventually, method 'OptimizeInst' will fold this
4237       // phi node if all the incoming values are the same.
4238       PN->setIncomingValue(PN->getBasicBlockIndex(EntryBB), ThenV);
4239       PN->setIncomingValue(PN->getBasicBlockIndex(ThenBB), ThenV);
4240
4241       // Clear the 'undef on zero' flag of the cttz/ctlz intrinsic call.
4242       if (cast<ConstantInt>(II->getArgOperand(1))->isOne()) {
4243         Type *Ty = II->getArgOperand(0)->getType();
4244         Value *Args[] = { II->getArgOperand(0),
4245                           ConstantInt::getFalse(II->getContext()) };
4246         Module *M = EntryBB->getParent()->getParent();
4247         Value *IF = Intrinsic::getDeclaration(M, II->getIntrinsicID(), Ty);
4248         IRBuilder<> Builder(II);
4249         Instruction *NewI = Builder.CreateCall(IF, Args);
4250
4251         // Replace the old call to cttz/ctlz.
4252         II->replaceAllUsesWith(NewI);
4253         II->eraseFromParent();
4254       }
4255  
4256       // Update BrInst condition so that the branch to EndBB is always taken.
4257       // Later on, method 'ConstantFoldTerminator' will simplify this branch
4258       // replacing it with a direct branch to 'EndBB'.
4259       // As a side effect, CodeGenPrepare will attempt to simplify the control
4260       // flow graph by deleting basic block 'ThenBB' and merging 'EntryBB' into
4261       // 'EndBB' (calling method 'EliminateFallThrough').
4262       BrInst->setCondition(ConstantInt::getTrue(BrInst->getContext()));
4263       return true;
4264     }
4265   }
4266
4267   return false;
4268 }
4269
4270 /// Some targets can do store(extractelement) with one instruction.
4271 /// Try to push the extractelement towards the stores when the target
4272 /// has this feature and this is profitable.
4273 bool CodeGenPrepare::OptimizeExtractElementInst(Instruction *Inst) {
4274   unsigned CombineCost = UINT_MAX;
4275   if (DisableStoreExtract || !TLI ||
4276       (!StressStoreExtract &&
4277        !TLI->canCombineStoreAndExtract(Inst->getOperand(0)->getType(),
4278                                        Inst->getOperand(1), CombineCost)))
4279     return false;
4280
4281   // At this point we know that Inst is a vector to scalar transition.
4282   // Try to move it down the def-use chain, until:
4283   // - We can combine the transition with its single use
4284   //   => we got rid of the transition.
4285   // - We escape the current basic block
4286   //   => we would need to check that we are moving it at a cheaper place and
4287   //      we do not do that for now.
4288   BasicBlock *Parent = Inst->getParent();
4289   DEBUG(dbgs() << "Found an interesting transition: " << *Inst << '\n');
4290   VectorPromoteHelper VPH(*TLI, *TTI, Inst, CombineCost);
4291   // If the transition has more than one use, assume this is not going to be
4292   // beneficial.
4293   while (Inst->hasOneUse()) {
4294     Instruction *ToBePromoted = cast<Instruction>(*Inst->user_begin());
4295     DEBUG(dbgs() << "Use: " << *ToBePromoted << '\n');
4296
4297     if (ToBePromoted->getParent() != Parent) {
4298       DEBUG(dbgs() << "Instruction to promote is in a different block ("
4299                    << ToBePromoted->getParent()->getName()
4300                    << ") than the transition (" << Parent->getName() << ").\n");
4301       return false;
4302     }
4303
4304     if (VPH.canCombine(ToBePromoted)) {
4305       DEBUG(dbgs() << "Assume " << *Inst << '\n'
4306                    << "will be combined with: " << *ToBePromoted << '\n');
4307       VPH.recordCombineInstruction(ToBePromoted);
4308       bool Changed = VPH.promote();
4309       NumStoreExtractExposed += Changed;
4310       return Changed;
4311     }
4312
4313     DEBUG(dbgs() << "Try promoting.\n");
4314     if (!VPH.canPromote(ToBePromoted) || !VPH.shouldPromote(ToBePromoted))
4315       return false;
4316
4317     DEBUG(dbgs() << "Promoting is possible... Enqueue for promotion!\n");
4318
4319     VPH.enqueueForPromotion(ToBePromoted);
4320     Inst = ToBePromoted;
4321   }
4322   return false;
4323 }
4324
4325 bool CodeGenPrepare::OptimizeInst(Instruction *I, bool& ModifiedDT) {
4326   if (PHINode *P = dyn_cast<PHINode>(I)) {
4327     // It is possible for very late stage optimizations (such as SimplifyCFG)
4328     // to introduce PHI nodes too late to be cleaned up.  If we detect such a
4329     // trivial PHI, go ahead and zap it here.
4330     if (Value *V = SimplifyInstruction(P, TLI ? TLI->getDataLayout() : nullptr,
4331                                        TLInfo, DT)) {
4332       P->replaceAllUsesWith(V);
4333       P->eraseFromParent();
4334       ++NumPHIsElim;
4335       return true;
4336     }
4337     return false;
4338   }
4339
4340   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(I)) {
4341     // If the source of the cast is a constant, then this should have
4342     // already been constant folded.  The only reason NOT to constant fold
4343     // it is if something (e.g. LSR) was careful to place the constant
4344     // evaluation in a block other than then one that uses it (e.g. to hoist
4345     // the address of globals out of a loop).  If this is the case, we don't
4346     // want to forward-subst the cast.
4347     if (isa<Constant>(CI->getOperand(0)))
4348       return false;
4349
4350     if (TLI && OptimizeNoopCopyExpression(CI, *TLI))
4351       return true;
4352
4353     if (isa<ZExtInst>(I) || isa<SExtInst>(I)) {
4354       /// Sink a zext or sext into its user blocks if the target type doesn't
4355       /// fit in one register
4356       if (TLI && TLI->getTypeAction(CI->getContext(),
4357                                     TLI->getValueType(CI->getType())) ==
4358                      TargetLowering::TypeExpandInteger) {
4359         return SinkCast(CI);
4360       } else {
4361         bool MadeChange = MoveExtToFormExtLoad(I);
4362         return MadeChange | OptimizeExtUses(I);
4363       }
4364     }
4365     return false;
4366   }
4367
4368   if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(I))
4369     if (!TLI || !TLI->hasMultipleConditionRegisters())
4370       return OptimizeCmpExpression(CI);
4371
4372   if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
4373     if (TLI)
4374       return OptimizeMemoryInst(I, I->getOperand(0), LI->getType());
4375     return false;
4376   }
4377
4378   if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(I)) {
4379     if (TLI)
4380       return OptimizeMemoryInst(I, SI->getOperand(1),
4381                                 SI->getOperand(0)->getType());
4382     return false;
4383   }
4384
4385   BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(I);
4386
4387   if (BinOp && (BinOp->getOpcode() == Instruction::AShr ||
4388                 BinOp->getOpcode() == Instruction::LShr)) {
4389     ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(BinOp->getOperand(1));
4390     if (TLI && CI && TLI->hasExtractBitsInsn())
4391       return OptimizeExtractBits(BinOp, CI, *TLI);
4392
4393     return false;
4394   }
4395
4396   if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(I)) {
4397     if (GEPI->hasAllZeroIndices()) {
4398       /// The GEP operand must be a pointer, so must its result -> BitCast
4399       Instruction *NC = new BitCastInst(GEPI->getOperand(0), GEPI->getType(),
4400                                         GEPI->getName(), GEPI);
4401       GEPI->replaceAllUsesWith(NC);
4402       GEPI->eraseFromParent();
4403       ++NumGEPsElim;
4404       OptimizeInst(NC, ModifiedDT);
4405       return true;
4406     }
4407     return false;
4408   }
4409
4410   if (CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(I))
4411     return OptimizeCallInst(CI, ModifiedDT);
4412
4413   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(I))
4414     return OptimizeSelectInst(SI);
4415
4416   if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(I))
4417     return OptimizeShuffleVectorInst(SVI);
4418
4419   if (isa<ExtractElementInst>(I))
4420     return OptimizeExtractElementInst(I);
4421
4422   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(I)) {
4423     if (TLI && BI->isConditional() && BI->getCondition()->hasOneUse()) {
4424       // Check if the branch condition compares a value agaist zero.
4425       if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(BI->getCondition())) {
4426         if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ &&
4427             match(ICI->getOperand(1), m_Zero())) {
4428           BasicBlock *ThenBB = BI->getSuccessor(1);
4429           BasicBlock *EndBB = BI->getSuccessor(0);
4430
4431           // Check if ThenBB is only reachable from this basic block; also,
4432           // check if EndBB has more than one predecessor.
4433           if (ThenBB->getSinglePredecessor() &&
4434               !EndBB->getSinglePredecessor()) {
4435             TerminatorInst *TI = ThenBB->getTerminator();
4436
4437             if (TI->getNumSuccessors() == 1 && TI->getSuccessor(0) == EndBB &&
4438                 // Try to speculate calls to intrinsic cttz/ctlz from 'ThenBB'.
4439                 OptimizeBranchInst(BI, *TLI)) {
4440               ModifiedDT = true;
4441               return true;
4442             }
4443           }
4444         }
4445       }
4446     }
4447     return false;
4448   }
4449
4450   return false;
4451 }
4452
4453 // In this pass we look for GEP and cast instructions that are used
4454 // across basic blocks and rewrite them to improve basic-block-at-a-time
4455 // selection.
4456 bool CodeGenPrepare::OptimizeBlock(BasicBlock &BB, bool& ModifiedDT) {
4457   SunkAddrs.clear();
4458   bool MadeChange = false;
4459
4460   CurInstIterator = BB.begin();
4461   while (CurInstIterator != BB.end()) {
4462     MadeChange |= OptimizeInst(CurInstIterator++, ModifiedDT);
4463     if (ModifiedDT)
4464       return true;
4465   }
4466   MadeChange |= DupRetToEnableTailCallOpts(&BB);
4467
4468   return MadeChange;
4469 }
4470
4471 // llvm.dbg.value is far away from the value then iSel may not be able
4472 // handle it properly. iSel will drop llvm.dbg.value if it can not
4473 // find a node corresponding to the value.
4474 bool CodeGenPrepare::PlaceDbgValues(Function &F) {
4475   bool MadeChange = false;
4476   for (BasicBlock &BB : F) {
4477     Instruction *PrevNonDbgInst = nullptr;
4478     for (BasicBlock::iterator BI = BB.begin(), BE = BB.end(); BI != BE;) {
4479       Instruction *Insn = BI++;
4480       DbgValueInst *DVI = dyn_cast<DbgValueInst>(Insn);
4481       // Leave dbg.values that refer to an alloca alone. These
4482       // instrinsics describe the address of a variable (= the alloca)
4483       // being taken.  They should not be moved next to the alloca
4484       // (and to the beginning of the scope), but rather stay close to
4485       // where said address is used.
4486       if (!DVI || (DVI->getValue() && isa<AllocaInst>(DVI->getValue()))) {
4487         PrevNonDbgInst = Insn;
4488         continue;
4489       }
4490
4491       Instruction *VI = dyn_cast_or_null<Instruction>(DVI->getValue());
4492       if (VI && VI != PrevNonDbgInst && !VI->isTerminator()) {
4493         DEBUG(dbgs() << "Moving Debug Value before :\n" << *DVI << ' ' << *VI);
4494         DVI->removeFromParent();
4495         if (isa<PHINode>(VI))
4496           DVI->insertBefore(VI->getParent()->getFirstInsertionPt());
4497         else
4498           DVI->insertAfter(VI);
4499         MadeChange = true;
4500         ++NumDbgValueMoved;
4501       }
4502     }
4503   }
4504   return MadeChange;
4505 }
4506
4507 // If there is a sequence that branches based on comparing a single bit
4508 // against zero that can be combined into a single instruction, and the
4509 // target supports folding these into a single instruction, sink the
4510 // mask and compare into the branch uses. Do this before OptimizeBlock ->
4511 // OptimizeInst -> OptimizeCmpExpression, which perturbs the pattern being
4512 // searched for.
4513 bool CodeGenPrepare::sinkAndCmp(Function &F) {
4514   if (!EnableAndCmpSinking)
4515     return false;
4516   if (!TLI || !TLI->isMaskAndBranchFoldingLegal())
4517     return false;
4518   bool MadeChange = false;
4519   for (Function::iterator I = F.begin(), E = F.end(); I != E; ) {
4520     BasicBlock *BB = I++;
4521
4522     // Does this BB end with the following?
4523     //   %andVal = and %val, #single-bit-set
4524     //   %icmpVal = icmp %andResult, 0
4525     //   br i1 %cmpVal label %dest1, label %dest2"
4526     BranchInst *Brcc = dyn_cast<BranchInst>(BB->getTerminator());
4527     if (!Brcc || !Brcc->isConditional())
4528       continue;
4529     ICmpInst *Cmp = dyn_cast<ICmpInst>(Brcc->getOperand(0));
4530     if (!Cmp || Cmp->getParent() != BB)
4531       continue;
4532     ConstantInt *Zero = dyn_cast<ConstantInt>(Cmp->getOperand(1));
4533     if (!Zero || !Zero->isZero())
4534       continue;
4535     Instruction *And = dyn_cast<Instruction>(Cmp->getOperand(0));
4536     if (!And || And->getOpcode() != Instruction::And || And->getParent() != BB)
4537       continue;
4538     ConstantInt* Mask = dyn_cast<ConstantInt>(And->getOperand(1));
4539     if (!Mask || !Mask->getUniqueInteger().isPowerOf2())
4540       continue;
4541     DEBUG(dbgs() << "found and; icmp ?,0; brcc\n"); DEBUG(BB->dump());
4542
4543     // Push the "and; icmp" for any users that are conditional branches.
4544     // Since there can only be one branch use per BB, we don't need to keep
4545     // track of which BBs we insert into.
4546     for (Value::use_iterator UI = Cmp->use_begin(), E = Cmp->use_end();
4547          UI != E; ) {
4548       Use &TheUse = *UI;
4549       // Find brcc use.
4550       BranchInst *BrccUser = dyn_cast<BranchInst>(*UI);
4551       ++UI;
4552       if (!BrccUser || !BrccUser->isConditional())
4553         continue;
4554       BasicBlock *UserBB = BrccUser->getParent();
4555       if (UserBB == BB) continue;
4556       DEBUG(dbgs() << "found Brcc use\n");
4557
4558       // Sink the "and; icmp" to use.
4559       MadeChange = true;
4560       BinaryOperator *NewAnd =
4561         BinaryOperator::CreateAnd(And->getOperand(0), And->getOperand(1), "",
4562                                   BrccUser);
4563       CmpInst *NewCmp =
4564         CmpInst::Create(Cmp->getOpcode(), Cmp->getPredicate(), NewAnd, Zero,
4565                         "", BrccUser);
4566       TheUse = NewCmp;
4567       ++NumAndCmpsMoved;
4568       DEBUG(BrccUser->getParent()->dump());
4569     }
4570   }
4571   return MadeChange;
4572 }
4573
4574 /// \brief Retrieve the probabilities of a conditional branch. Returns true on
4575 /// success, or returns false if no or invalid metadata was found.
4576 static bool extractBranchMetadata(BranchInst *BI,
4577                                   uint64_t &ProbTrue, uint64_t &ProbFalse) {
4578   assert(BI->isConditional() &&
4579          "Looking for probabilities on unconditional branch?");
4580   auto *ProfileData = BI->getMetadata(LLVMContext::MD_prof);
4581   if (!ProfileData || ProfileData->getNumOperands() != 3)
4582     return false;
4583
4584   const auto *CITrue =
4585       mdconst::dyn_extract<ConstantInt>(ProfileData->getOperand(1));
4586   const auto *CIFalse =
4587       mdconst::dyn_extract<ConstantInt>(ProfileData->getOperand(2));
4588   if (!CITrue || !CIFalse)
4589     return false;
4590
4591   ProbTrue = CITrue->getValue().getZExtValue();
4592   ProbFalse = CIFalse->getValue().getZExtValue();
4593
4594   return true;
4595 }
4596
4597 /// \brief Scale down both weights to fit into uint32_t.
4598 static void scaleWeights(uint64_t &NewTrue, uint64_t &NewFalse) {
4599   uint64_t NewMax = (NewTrue > NewFalse) ? NewTrue : NewFalse;
4600   uint32_t Scale = (NewMax / UINT32_MAX) + 1;
4601   NewTrue = NewTrue / Scale;
4602   NewFalse = NewFalse / Scale;
4603 }
4604
4605 /// \brief Some targets prefer to split a conditional branch like:
4606 /// \code
4607 ///   %0 = icmp ne i32 %a, 0
4608 ///   %1 = icmp ne i32 %b, 0
4609 ///   %or.cond = or i1 %0, %1
4610 ///   br i1 %or.cond, label %TrueBB, label %FalseBB
4611 /// \endcode
4612 /// into multiple branch instructions like:
4613 /// \code
4614 ///   bb1:
4615 ///     %0 = icmp ne i32 %a, 0
4616 ///     br i1 %0, label %TrueBB, label %bb2
4617 ///   bb2:
4618 ///     %1 = icmp ne i32 %b, 0
4619 ///     br i1 %1, label %TrueBB, label %FalseBB
4620 /// \endcode
4621 /// This usually allows instruction selection to do even further optimizations
4622 /// and combine the compare with the branch instruction. Currently this is
4623 /// applied for targets which have "cheap" jump instructions.
4624 ///
4625 /// FIXME: Remove the (equivalent?) implementation in SelectionDAG.
4626 ///
4627 bool CodeGenPrepare::splitBranchCondition(Function &F) {
4628   if (!TM || TM->Options.EnableFastISel != true ||
4629       !TLI || TLI->isJumpExpensive())
4630     return false;
4631
4632   bool MadeChange = false;
4633   for (auto &BB : F) {
4634     // Does this BB end with the following?
4635     //   %cond1 = icmp|fcmp|binary instruction ...
4636     //   %cond2 = icmp|fcmp|binary instruction ...
4637     //   %cond.or = or|and i1 %cond1, cond2
4638     //   br i1 %cond.or label %dest1, label %dest2"
4639     BinaryOperator *LogicOp;
4640     BasicBlock *TBB, *FBB;
4641     if (!match(BB.getTerminator(), m_Br(m_OneUse(m_BinOp(LogicOp)), TBB, FBB)))
4642       continue;
4643
4644     unsigned Opc;
4645     Value *Cond1, *Cond2;
4646     if (match(LogicOp, m_And(m_OneUse(m_Value(Cond1)),
4647                              m_OneUse(m_Value(Cond2)))))
4648       Opc = Instruction::And;
4649     else if (match(LogicOp, m_Or(m_OneUse(m_Value(Cond1)),
4650                                  m_OneUse(m_Value(Cond2)))))
4651       Opc = Instruction::Or;
4652     else
4653       continue;
4654
4655     if (!match(Cond1, m_CombineOr(m_Cmp(), m_BinOp())) ||
4656         !match(Cond2, m_CombineOr(m_Cmp(), m_BinOp()))   )
4657       continue;
4658
4659     DEBUG(dbgs() << "Before branch condition splitting\n"; BB.dump());
4660
4661     // Create a new BB.
4662     auto *InsertBefore = std::next(Function::iterator(BB))
4663         .getNodePtrUnchecked();
4664     auto TmpBB = BasicBlock::Create(BB.getContext(),
4665                                     BB.getName() + ".cond.split",
4666                                     BB.getParent(), InsertBefore);
4667
4668     // Update original basic block by using the first condition directly by the
4669     // branch instruction and removing the no longer needed and/or instruction.
4670     auto *Br1 = cast<BranchInst>(BB.getTerminator());
4671     Br1->setCondition(Cond1);
4672     LogicOp->eraseFromParent();
4673
4674     // Depending on the conditon we have to either replace the true or the false
4675     // successor of the original branch instruction.
4676     if (Opc == Instruction::And)
4677       Br1->setSuccessor(0, TmpBB);
4678     else
4679       Br1->setSuccessor(1, TmpBB);
4680
4681     // Fill in the new basic block.
4682     auto *Br2 = IRBuilder<>(TmpBB).CreateCondBr(Cond2, TBB, FBB);
4683     if (auto *I = dyn_cast<Instruction>(Cond2)) {
4684       I->removeFromParent();
4685       I->insertBefore(Br2);
4686     }
4687
4688     // Update PHI nodes in both successors. The original BB needs to be
4689     // replaced in one succesor's PHI nodes, because the branch comes now from
4690     // the newly generated BB (NewBB). In the other successor we need to add one
4691     // incoming edge to the PHI nodes, because both branch instructions target
4692     // now the same successor. Depending on the original branch condition
4693     // (and/or) we have to swap the successors (TrueDest, FalseDest), so that
4694     // we perfrom the correct update for the PHI nodes.
4695     // This doesn't change the successor order of the just created branch
4696     // instruction (or any other instruction).
4697     if (Opc == Instruction::Or)
4698       std::swap(TBB, FBB);
4699
4700     // Replace the old BB with the new BB.
4701     for (auto &I : *TBB) {
4702       PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(&I);
4703       if (!PN)
4704         break;
4705       int i;
4706       while ((i = PN->getBasicBlockIndex(&BB)) >= 0)
4707         PN->setIncomingBlock(i, TmpBB);
4708     }
4709
4710     // Add another incoming edge form the new BB.
4711     for (auto &I : *FBB) {
4712       PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(&I);
4713       if (!PN)
4714         break;
4715       auto *Val = PN->getIncomingValueForBlock(&BB);
4716       PN->addIncoming(Val, TmpBB);
4717     }
4718
4719     // Update the branch weights (from SelectionDAGBuilder::
4720     // FindMergedConditions).
4721     if (Opc == Instruction::Or) {
4722       // Codegen X | Y as:
4723       // BB1:
4724       //   jmp_if_X TBB
4725       //   jmp TmpBB
4726       // TmpBB:
4727       //   jmp_if_Y TBB
4728       //   jmp FBB
4729       //
4730
4731       // We have flexibility in setting Prob for BB1 and Prob for NewBB.
4732       // The requirement is that
4733       //   TrueProb for BB1 + (FalseProb for BB1 * TrueProb for TmpBB)
4734       //     = TrueProb for orignal BB.
4735       // Assuming the orignal weights are A and B, one choice is to set BB1's
4736       // weights to A and A+2B, and set TmpBB's weights to A and 2B. This choice
4737       // assumes that
4738       //   TrueProb for BB1 == FalseProb for BB1 * TrueProb for TmpBB.
4739       // Another choice is to assume TrueProb for BB1 equals to TrueProb for
4740       // TmpBB, but the math is more complicated.
4741       uint64_t TrueWeight, FalseWeight;
4742       if (extractBranchMetadata(Br1, TrueWeight, FalseWeight)) {
4743         uint64_t NewTrueWeight = TrueWeight;
4744         uint64_t NewFalseWeight = TrueWeight + 2 * FalseWeight;
4745         scaleWeights(NewTrueWeight, NewFalseWeight);
4746         Br1->setMetadata(LLVMContext::MD_prof, MDBuilder(Br1->getContext())
4747                          .createBranchWeights(TrueWeight, FalseWeight));
4748
4749         NewTrueWeight = TrueWeight;
4750         NewFalseWeight = 2 * FalseWeight;
4751         scaleWeights(NewTrueWeight, NewFalseWeight);
4752         Br2->setMetadata(LLVMContext::MD_prof, MDBuilder(Br2->getContext())
4753                          .createBranchWeights(TrueWeight, FalseWeight));
4754       }
4755     } else {
4756       // Codegen X & Y as:
4757       // BB1:
4758       //   jmp_if_X TmpBB
4759       //   jmp FBB
4760       // TmpBB:
4761       //   jmp_if_Y TBB
4762       //   jmp FBB
4763       //
4764       //  This requires creation of TmpBB after CurBB.
4765
4766       // We have flexibility in setting Prob for BB1 and Prob for TmpBB.
4767       // The requirement is that
4768       //   FalseProb for BB1 + (TrueProb for BB1 * FalseProb for TmpBB)
4769       //     = FalseProb for orignal BB.
4770       // Assuming the orignal weights are A and B, one choice is to set BB1's
4771       // weights to 2A+B and B, and set TmpBB's weights to 2A and B. This choice
4772       // assumes that
4773       //   FalseProb for BB1 == TrueProb for BB1 * FalseProb for TmpBB.
4774       uint64_t TrueWeight, FalseWeight;
4775       if (extractBranchMetadata(Br1, TrueWeight, FalseWeight)) {
4776         uint64_t NewTrueWeight = 2 * TrueWeight + FalseWeight;
4777         uint64_t NewFalseWeight = FalseWeight;
4778         scaleWeights(NewTrueWeight, NewFalseWeight);
4779         Br1->setMetadata(LLVMContext::MD_prof, MDBuilder(Br1->getContext())
4780                          .createBranchWeights(TrueWeight, FalseWeight));
4781
4782         NewTrueWeight = 2 * TrueWeight;
4783         NewFalseWeight = FalseWeight;
4784         scaleWeights(NewTrueWeight, NewFalseWeight);
4785         Br2->setMetadata(LLVMContext::MD_prof, MDBuilder(Br2->getContext())
4786                          .createBranchWeights(TrueWeight, FalseWeight));
4787       }
4788     }
4789
4790     // Request DOM Tree update.
4791     // Note: No point in getting fancy here, since the DT info is never
4792     // available to CodeGenPrepare and the existing update code is broken
4793     // anyways.
4794     ModifiedDT = true;
4795
4796     MadeChange = true;
4797
4798     DEBUG(dbgs() << "After branch condition splitting\n"; BB.dump();
4799           TmpBB->dump());
4800   }
4801   return MadeChange;
4802 }