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