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